2012届步步高高考化学考前三个月专题复习课件：专题6 化学能与热能

专题六化学能与热能高频考点导悟考点一化学键与反应热典例1化学反应N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是()A．N2(g)＋3H23(l)ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1B．N2(g)＋3H23(g)ΔH＝2(b－a)kJ·mol－1C．12N2(g)＋32H23(l)ΔH＝(b＋c－a)kJ·mol－1D．12N2(g)＋32H2NH3(g)ΔH＝(a＋b)kJ·mol－1答案A解析通过图分析起点12molN2(g)＋32molH2(g)，变化三阶段为①吸收能量akJ；②放出能量bkJ；③放出能量ckJ到1molNH3(l)。故可得热化学方程式：12N2(g)＋32H2NH3(l)ΔH＝(a－b－c)kJ·mol－1，扩大计量数后得到A。[知识归纳]从宏观上分析，反应热的形成原因是反应物具有的总能量与生成物具有的总能量的相对大小；从微观上分析，反应热形成原因是断键时吸收的热量与成键时放出的热量的相对大小，注意从图示上去理解。类型比较放热反应吸热反应ΔH＝所含的总能量－所含的总能量或ΔH＝的键能总和－的键能总和表示方法ΔH0ΔH0图示生成物反应物反应物生成物命题猜想1已知H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g)ΔH＝－72kJ·mol－1，蒸发1molBr2(l)需要吸收的能量为30kJ，其他相关数据如下表：H2(g)Br2(g)HBr(g)1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量kJ436a369则表中a为()A．404B．260C．230D．200D解析首先根据盖斯定律求出H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)的ΔH为－102kJ·mol－1，然后根据反应热：ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝436＋a－369×2＝－102，解得：a＝200，由此可知D项正确。考点二热化学方程式的书写及正误判断典例2下列热化学方程式叙述正确的是________。A．甲烷的标准燃烧热为－890.3kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ·mol－1B．500℃、30MPa下，将0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3kJ，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)催化剂500℃、300MPa2NH3(g)ΔH＝－38.6kJ·mol－1C．下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25℃、101kPa)：①C4H10(g)＋132O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)ΔH＝－2878kJ·mol－1②C4H10(g)＋132O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)ΔH＝－2658kJ·mol－1③C4H10(g)＋92O2(g)===4CO(g)＋5H2O(l)ΔH＝－1746kJ·mol－1由此可知，正丁烷的燃烧热ΔH＝－2878kJ·mol－1D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同解析A项中的H2O应标为液态(l)，A错误；N2与H2反应为可逆反应，不能完全反应，而热化学方程式中的ΔH是N2与H2完全反应的能量变化，B错误；D项中ΔH与反应条件无关。答案C[知识归纳]热化学方程式的书写应注意以下几点：(1)书写原则：①标明反应物和生成物的聚集状态。②化学计量数只表示物质的量，可以用分数。③ΔH要注明“＋”、“－”，其单位为kJ·mol－1。④要标明温度和压强，不标明时，即指25℃、101kPa，不注明反应条件，不用“↑”、“↓”。⑤热化学方程式中化学式前面的计量数必须与ΔH相对应，化学计量数加倍，ΔH也加倍。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。(2)表示燃烧热的热化学方程式，要注意可燃物的化学计量数为mol，且完全燃烧，生成稳定的氧化物，如C(s)――→O2，H2(g)――→O2，CH4(g)――→O2。CO2(g)、CO2(g)H2O(l)H2O(l)1(3)表示中和热的热化学方程式，要注意生成1molH2O，强酸和强碱反应的中和热数值恒定为57.3，若有弱酸或弱碱参加，则中和热值小于57.3。命题猜想2已知：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－566kJ·mol－1①Na2O2(s)＋CO2(g)===Na2CO3(s)＋1/2O2(g)ΔH＝－226kJ·mol－1②根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是()A．CO的燃烧热为283kJB．如图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系C．2Na2O2(s)＋2CO2(s)===2Na2CO3(s)＋O2(g)ΔH－452kJ·mol－1D．CO(g)与Na2O2(s)反应放出509kJ热量时，电子转移数为6.02×1023解析燃烧热是指101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，单位是kJ·mol－1，A中燃烧热的单位错误；CO的燃烧是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，但图中反应物与生成物的能量关系标注反了，B错误；2Na2O2(s)＋2CO2(g)===2Na2CO3(s)＋O2(g)ΔH＝－452kJ·mol－1，气态CO2转变为固态CO2时，要放出热量，固态CO2参与反应放出的热量减少，ΔH变大，C正确；由①＋②×22得Na2O2(s)＋CO(g)===Na2CO3(s)ΔH＝－509kJ·mol－1，每转移2mol电子放出509kJ的热量，D错误。答案C考点三盖斯定律的应用及ΔH的计算典例3金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们在燃烧过程中氧气不足时生成一氧化碳，充分燃烧时生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。(1)等量金刚石和石墨完全燃烧，________(填“金刚石”或“石墨”)放出热量更多，写出表示石墨燃烧热的热化学方程式：_____________________________________________________________________________________________。(2)在通常状况下，金刚石和石墨，________(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，写出石墨转化为金刚石的热化学方程式：_______________________________________________________________________________________________________。(3)12g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36g，该过程放出的热量为________kJ。解析(1)从图上可以看出金刚石的能量比石墨的高，所以等量的金刚石和石墨完全燃烧金刚石放出的热量更多。根据燃烧热的定义，石墨完全燃烧生成二氧化碳，根据图示可知反应放出的总热量为110.5kJ＋283.0kJ＝393.5kJ，所以表示石墨燃烧热的热化学方程式为C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1。(2)因为金刚石能量比石墨高，根据能量越低越稳定的原理，所以在通常状况下石墨更稳定。石墨转化为金刚石要吸收热量，1mol石墨转化为金刚石吸收的热量为395.4kJ－393.5kJ＝1.9kJ，热化学方程式为C(石墨，s)===C(金刚石，s)ΔH＝＋1.9kJ·mol－1。(3)12g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36g，根据碳原子守恒，气体总物质的量为1mol，所以生成的气体平均摩尔质量为36g·mol－1，利用十字交叉法可求出混合气体中CO和CO2的物质的量之比为1∶1，所以混合气体中CO和CO2各0.5mol，该过程放出的热量为(110.5kJ＋393.5kJ)/2＝252.0kJ。答案(1)金刚石C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1(2)石墨C(石墨，s)===C(金刚石，s)ΔH＝＋1.9kJ·mol－1(3)252.0[规律总结]1．热化学方程式中的反应热(1)比较反应热(ΔH)的大小时，要注意带符号(“＋”或“－”)进行。(2)注意反应热(ΔH)与化学方程式中的化学计量数成正比。(3)注意物质的聚集状态，固态吸热放热液态吸热放热气态。(4)可逆反应的热化学方程式中的反应热ΔH表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－197kJ·mol－1是指2molSO2(g)和1molO2(g)完全转化为2molSO3(g)时放出的热量为197kJ。2．利用盖斯定律进行ΔH计算时的注意事项(1)合理进行方程式的叠加热化学方程式的叠加类似于整式的运算，叠加时应遵循数学的运算规则，当需要将某一热化学方程式同乘以某一化学计量数时，各物质前的化学计量数和ΔH需同乘以该化学计量数。(2)“ΔH”在进行加、减、乘等运算时，一定要注意其符号的改变，即ΔH的运算包括数值和符号的双重运算。命题猜想3用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－574kJ·mol－1CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－1160kJ·mol－1若在标准状况下4.48LCH4恰好能将一定量NO2还原成N2和H2O(g)，则整个过程中放出的热量为()A．114.8kJB．232kJC．368.8kJD．173.4kJ解析由盖斯定律知：CH4还原NO2生成N2和H2O(g)的热化学方程式为CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－867kJ·mol－1，所以Q＝4.48L22.4L·mol－1×867kJ·mol－1＝173.4kJ。答案D高考模拟导练1．(2011·重庆理综，10)一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是()A．CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH0B．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH0C．CH3CH2OH(g)CH2==CH2(g)＋H2O(g)ΔH0D．2C6H5CH2CH3(g)＋O2(g)2C6H5CH==CH2(g)＋2H2O(g)ΔH0解析由温度­时间图像可知，T2先达到平衡，因此T2T1，温度升高，水蒸气含量减少，正反应是放热反应，因此B、C不符合题意；由压强­时间图像可知，p1先达到平衡，即p1p2，随着压强的增加，水蒸气含量增加，因此正反应是气体体积减小的反应，因此D不符合题意，只有A符合题意。答案A2．已知25℃、101kPa下，拆开1molC—H键要吸收415kJ的能量，拆开1molC—C键要吸收331kJ的能量，拆开1molO2中的O==O键要吸收498kJ的能量，形成水分子中的1molH—O键要放出465kJ的能量，形成二氧化碳分子中的1molC==O键要放出798kJ的能量(丙烷燃烧过程中不考虑其他能量转化)。下列说法正确的是()A．火炬中丙烷完全燃烧的热化学方程式为C3H8＋5O2===3CO2＋4H2OΔH＝－2036kJ·mol－1B．C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)ΔH－2036kJ·mol－1C.火炬中丙烷完全燃烧的热化学方程式为C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝2036kJ·mol－1D．火炬中丙烷燃烧的能量变化可用上图表示解析C3H8分子中含有2个C—C键，8个C—H键，C3H8在燃烧过程中所有的化学键均要发生断裂，1molC3H8吸收的热量＝2×331kJ＋8×415kJ＝3982kJ,5molO2吸收的热量＝5×498kJ＝2490kJ，生成的3molCO2和4molH2O(l)放出的热量＝3×2×798kJ＋4×2×465kJ＝8508kJ，故1molC3H8完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出的热量＝8508kJ