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1、2022年高考化學(xué)第一輪復(fù)習(xí) 專題 化學(xué)反應(yīng)與能量變化學(xué)案 蘇教版 【本講教育信息】 一. 教學(xué)內(nèi)容： 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 二、教學(xué)目標(biāo) 了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因，能說(shuō)出常見(jiàn)的能量轉(zhuǎn)化形式； 了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱等概念，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算； 了解熱化學(xué)方程式的含義，并能正確判斷熱化學(xué)方程式的正誤； 了解能源是人類生存和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用； 能應(yīng)用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算。 三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱等概念，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算

2、； 熱化學(xué)方程式的書(shū)寫及正誤判斷； 應(yīng)用蓋斯定律進(jìn)行反應(yīng)熱的計(jì)算。 四、教學(xué)過(guò)程： （一）放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)和反應(yīng)熱 任何一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物所具有的總能量與生成物所具有的總能量是不相等的，在產(chǎn)生新物質(zhì)的同時(shí)總是伴隨著能量的變化。 化學(xué)反應(yīng)中能量變化形式較多，通常表現(xiàn)為熱量的變化 放熱反應(yīng)：即有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量。如：燃料的燃燒、中和反應(yīng)、生石灰與水化合等都是放熱反應(yīng)。 吸熱反應(yīng)：即吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量。如：H2還原CuO的反應(yīng)，灼熱的碳與二氧化碳反應(yīng)，Ba（OH）2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)都是吸

3、熱反應(yīng)。 反應(yīng)熱：在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中所放出或吸收的熱量。通常用DH表示：DH＜0時(shí)為放熱反應(yīng)，DH＞0時(shí)為吸熱反應(yīng)。 常見(jiàn)的兩種能量變化： 燃燒熱：101kPa時(shí)，1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時(shí)所放出的熱，DH＜0 中和熱：在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol H2O時(shí)所放出的熱，DH＜0 說(shuō)明： 1、任何化學(xué)反應(yīng)都有反應(yīng)熱，這是由于在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，當(dāng)反應(yīng)物分子中的化學(xué)鍵斷裂時(shí)，需要克服原子間的相互作用力，這需要吸收能量；而當(dāng)原子間重新結(jié)合形成新的化合物分子時(shí)，即新的化學(xué)鍵形成時(shí)，又需要放出能量。當(dāng)吸收和放出的能量不等時(shí)，就有能量變化。因此，放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)還可以從化

4、學(xué)鍵的斷裂與形成角度分析： 反應(yīng)物分子化學(xué)鍵斷裂時(shí)吸收的總能量大于生成物分子化學(xué)鍵形成時(shí)釋放的總能量－－吸熱反應(yīng) 反應(yīng)物分子化學(xué)鍵斷裂時(shí)吸收的總能量小于生成物分子化學(xué)鍵形成時(shí)釋放的總能量－－放熱反應(yīng) 但要注意，化學(xué)鍵斷裂時(shí)吸收的總能量并不是指反應(yīng)物的總能量，同樣，化學(xué)鍵形成時(shí)釋放的總能量也不是生成物分子的總能量，因此在用不同的方法判斷放熱還是吸熱反應(yīng)時(shí)，要注意比較。 2、常見(jiàn)的放熱反應(yīng)：⑴所有燃燒反應(yīng)；⑵中和反應(yīng)；⑶大多數(shù)化合反應(yīng)；⑷金屬跟酸反應(yīng)等。 常見(jiàn)的吸熱反應(yīng)：⑴大多數(shù)分解反應(yīng)；（2）C＋CO2、C＋H2O、H2＋CuO、Ba（OH）2晶體與NH4Cl的反應(yīng)等。 3、反應(yīng)

5、熱指反應(yīng)過(guò)程中放出或吸收的熱量?？捎昧繜嵊?jì)直接測(cè)量。 DH是物質(zhì)所具有的能量在反應(yīng)前后的變化量，若為吸熱反應(yīng)，則變化后的物質(zhì)所具有的能量增大，用“＋”表示，即DH＞0；若為放熱反應(yīng)，則變化后的物質(zhì)所具有的能量減小，用“－”表示，即DH＜0。DH的單位為：kJ/mol 4、燃燒熱是指在常溫常壓下，1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的能量，燃燒熱的值是正值，單位也是kJ/mol。一般情況下，C燃燒生成的穩(wěn)定的氧化物為CO2、硫?yàn)镾O2、氫為液態(tài)水。 5、中和熱：在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol H2O時(shí)所放出的熱。特指在常溫常壓下，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的稀溶液，完全中和生成1mol

6、水，且反應(yīng)過(guò)程中無(wú)沉淀生成時(shí)所放出的熱量。對(duì)于弱酸、弱堿，由于電離過(guò)程需要吸收熱量，因此放出的熱量偏??；而酸或堿的濃溶液，由于溶解或稀釋時(shí)放出熱量，因此，使得中和熱的數(shù)值偏大。 在同一條件下，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的稀溶液完全反應(yīng)生成1mol水時(shí)的中和熱的值均約為57.4kJ/mol 6、測(cè)定中和熱的儀器主要有：大、小燒杯、環(huán)形玻璃棒、溫度計(jì)、泡沫塑料、硬紙板、量筒等。中和熱的測(cè)定的關(guān)鍵是保溫隔熱，以免熱量散失，操作時(shí)應(yīng)確保熱量盡可能不減少，實(shí)驗(yàn)時(shí)重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次，減少實(shí)驗(yàn)誤差。實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了使酸堿中和完全，一般常采用堿稍過(guò)量的方法測(cè)量。 （二）熱化學(xué)方程式的書(shū)寫 表明化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的化學(xué)方程式稱為

7、熱化學(xué)方程式 說(shuō)明： 1、書(shū)寫熱化學(xué)方程式應(yīng)注意的幾點(diǎn)： （1）要注明反應(yīng)的溫度、壓強(qiáng)，在化學(xué)方程式的右端注明反應(yīng)熱，DH＜0時(shí)為放熱反應(yīng)，DH＞0時(shí)為吸熱反應(yīng)，DH的符號(hào)（“＋”和“－”）和單位（kJ/mol）。由于絕大多數(shù)反應(yīng)的DH是在常溫常壓下測(cè)定的，因此，可不注明溫度和壓強(qiáng)。 （2）要注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)，因?yàn)闋顟B(tài)不同，物質(zhì)所具有的能量不同，反應(yīng)熱DH也不同。熱化學(xué)方程式中不用“↑”“↓”。 （3）熱化學(xué)方程式各物質(zhì)前的計(jì)量數(shù)不表示粒子個(gè)數(shù)，只表示物質(zhì)的量，因此它可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)，計(jì)量數(shù)不相同，反應(yīng)熱數(shù)據(jù)也不同。 　2、反應(yīng)熱大小的比較： （1）同

8、一反應(yīng)生成物狀態(tài)不同時(shí)：如： 2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（1）；DH1 　　　2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）；DH2 因?yàn)闅怏w變液體會(huì)放熱，故：DH1＜DH2 （2）同一反應(yīng)反應(yīng)物狀態(tài)不同時(shí)：如： S（g）＋O2（g）＝SO2（g）；DH1　　　　　　S（s）＋O2（g）＝SO2（g）；DH2 因?yàn)楣腆w變氣體會(huì)吸熱，故：DH1＜DH2 （3）兩個(gè)相聯(lián)系的不同反應(yīng)比較：如： C（s）＋O2（g）＝CO2（g）；DH1　　　　C（s）＋1/2O2（g）＝CO（g）；DH2 可以設(shè)計(jì)成：C（s）CO（g）CO2（g）故DH1＜DH2 3、進(jìn)行反應(yīng)熱計(jì)算時(shí)應(yīng)注

9、意以下幾點(diǎn)： ⑴反應(yīng)熱數(shù)值與各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比，因此熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)改變時(shí)，其反應(yīng)熱的數(shù)值應(yīng)同時(shí)做相同倍數(shù)的改變； ⑵熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱是指反應(yīng)按所給形式完全進(jìn)行時(shí)的反應(yīng)熱；單位始終為kJ/mol； ⑶正、逆反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號(hào)相反。 （三）蓋斯定律： 一個(gè)化學(xué)反應(yīng)在一定條件下無(wú)論是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)的熱效應(yīng)總是相同的，它只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)的過(guò)程無(wú)關(guān)。這就是蓋斯定律的內(nèi)容。 根據(jù)蓋斯定律，將化學(xué)方程式可以像代數(shù)式那樣相加或相減，相應(yīng)的反應(yīng)熱也相加或相減。對(duì)解決未知反應(yīng)的熱效應(yīng)非常有用。 解答有關(guān)蓋斯定律的題目關(guān)鍵是設(shè)計(jì)

10、合理的反應(yīng)途徑，適當(dāng)加減已知方程式的反應(yīng)熱，進(jìn)行求算。在進(jìn)行熱化學(xué)方程式的數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)，要注意反應(yīng)熱的符號(hào)以及反應(yīng)熱與方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)的比例關(guān)系。 說(shuō)明： 　1、熱化學(xué)方程式與數(shù)學(xué)上的方程式相似，可以移項(xiàng)同時(shí)改變正負(fù)號(hào)，各項(xiàng)的系數(shù)包括DH的數(shù)值可以同時(shí)擴(kuò)大或縮小相同的倍數(shù)； 2、根據(jù)蓋斯定律可以將兩個(gè)或兩個(gè)以上的熱化學(xué)方程式包括其DH相加或相減，得到一個(gè)新的熱化學(xué)方程式； 3、可燃物完全燃燒產(chǎn)生的熱量＝可燃物的物質(zhì)的量×其燃燒熱。 【典型例題】 [例1]已知化學(xué)鍵的鍵能是指形成1mol化學(xué)鍵放出的能量或斷裂1mol化學(xué)鍵吸收的能量.P-P的鍵能198kJ/mol，氧氣分子的鍵能

11、498kJ/mol，P-O的鍵能360kJ/mol，已知P4O6的結(jié)構(gòu)如圖。P4（g）＋3O2（g）＝P4O6（g）；試求△H＝ . A. ＋1638kJ/mol 　B. －1638kJ/mol C. －126kJ/mol D. ＋126kJ/mol 解析：比較反應(yīng)物分子化學(xué)鍵斷裂時(shí)吸收的總能量與生成物分子化學(xué)鍵形成時(shí)釋放的總能量的相對(duì)大小，可分析得出反應(yīng)是放熱還是吸熱。若吸收的總能量大于釋放的總能量，則為吸熱反應(yīng)；若釋放的總能量大于吸收的總能量，則為放熱反應(yīng)。白磷分子為正四面體，分子中有6個(gè)P-P鍵，與氧氣作用形成P4

12、O6，是在每個(gè)P－P鍵中間插一個(gè)氧原子，形成12個(gè)P－O鍵。則每個(gè)反應(yīng)中吸收的總能量為：6×198＋3×498＝2682，放出的總能量為：12×360＝4320，說(shuō)明釋放的能量大于吸收的能量，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＝－1638kJ/mol 答案：B ［例2］下列說(shuō)法或表示法正確的是： A. 若將等量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒，后者放出的熱量多。 B. 由“C（石墨）→C（金剛石）；DH＝＋119kJ/mol”可知，金剛石比石墨穩(wěn)定 。 C. 在稀溶液中：H＋＋OH－＝H2O；DH＝－57.3kJ/mol，若將含0.5mol的濃硫酸與含1mol NaOH 的

13、溶液混合，放出的熱量大于57.3kJ D. 在101kPa時(shí)，2g H2完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8kJ熱量，氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式表示為：2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；DH＝＋285.8kJ/mol 解析：A中由于硫固體變?yōu)榱蛘魵庑枰諢崃?，因此，硫燃燒所放出的能量有部分用于物態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，故硫蒸氣燃燒放出的熱量大于硫固體燃燒放出的熱量；B中石墨的能量小于金剛石，根據(jù)能量最低原理：能量越低的物質(zhì)越穩(wěn)定，因此，石墨比金剛石穩(wěn)定；C中中和熱的測(cè)定必須是強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的稀溶液完全中和生成1mol水時(shí)所放出的能量，若為濃酸或強(qiáng)堿固體，由于在溶解時(shí)放熱，因此，實(shí)際放出的能

14、量要大于中和熱，故C正確；D中燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的能量，而D中描述的是2mol可燃物完全燃燒時(shí)所放出的能量，因此其反應(yīng)熱可在燃燒熱的基礎(chǔ)上乘以方程式前的系數(shù)，即：DH＝285.8 kJ/mol×2＝571.6 kJ/mol，故D不正確。 答案：C [例3]分析右面的能量變化示意圖，下列熱化學(xué)方程式正確的是： A. 2A（g）＋B（g）＝2C（g）；　　　DH＝a（a＞0） B. 2A（g）＋B（g）＝2C（g）；　　　DH＝a（a＜0＝ C. 2A＋B＝2C；　　　　　　　DH＝a（a＜0＝ D. 2C＝2A＋B；

15、 DH＝a（a＞0） 解析：本題同樣考查的是反應(yīng)熱的判斷。若2A（g）＋B（g）為反應(yīng)物，則為放熱反應(yīng)，DH＜0； 若2A（g）＋B（g）為生成物，則為吸熱反應(yīng)，DH＞0。同時(shí)在書(shū)寫熱化學(xué)方程式時(shí)還要注意反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)。綜上所述，本題的答案為：B 答案 ：B ［例4］阿伏加德羅常數(shù)值記為NA，則關(guān)于C2H2（氣）＋5/2O2（氣）＝＝2CO2（氣）＋H2O（液）； DH＝－1300kJ/mol的下列說(shuō)法中，正確的是： A. 有10NA個(gè)電子轉(zhuǎn)移時(shí)，吸收1300kJ的能量 B. 有8NA個(gè)碳氧共用電子對(duì)生成時(shí)，放出1300kJ能量 C. 有NA個(gè)水分子生成且為液體時(shí)

16、，吸收1300kJ能量 D. 有2NA個(gè)碳氧雙鍵生成時(shí)，放出1300kJ的能量 解析：本題將氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的量與微粒數(shù)、反應(yīng)熱結(jié)合起來(lái)考查。反應(yīng)：C2H2（氣）＋O2（氣）＝＝2CO2（氣）＋H2O（液）；DH＝－1300kJ/mol，為放熱反應(yīng)或氧化還原反應(yīng)。每摩乙炔參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為10NA，放出1300kJ熱量，有8NA個(gè)碳氧共用電子對(duì)生成，由于CO2的結(jié)構(gòu)為：O＝C＝O，故有4 NA個(gè)碳氧雙鍵生成時(shí)，放出1300kJ的能量。綜上所述，本題的答案為B 答案：B ［例5］已知：①NH3（g）＋HCl（g）＝NH4Cl（s） DH1＝－176kJ/mol ②NH

17、3（g）＋H2O（l）＝NH3·H2O（aq） DH2＝－35.1kJ/mol ③HCl（g）＝HCl（aq） DH3＝－72.3kJ/mol ④ NH3·H2O （aq）＋HCl（aq）＝NH4Cl（aq）＋H2O（l） DH4＝－52.3kJ/mol ⑤NH4Cl（s）＝NH4Cl（aq） DH5＝QkJ/mol 則第⑤個(gè)方程式中的反應(yīng)熱是　　　　　。 解析：本題檢查的是蓋斯定律：反應(yīng)的熱效應(yīng)只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)的過(guò)程無(wú)關(guān)。本題是由氯化銨固體溶于水形成氯化銨的反應(yīng)熱。始態(tài)為氯化銨固體，終態(tài)為氯化銨溶液

18、，其余均為中間產(chǎn)物，在分析過(guò)程中要相互抵消。則由關(guān)系式： ④＋③＋②－①可得：DH5＝－［52.3＋72.3＋35.1］kJ/mol－（－176）kJ/mol＝＋16.3 kJ/mol， 則第⑤步反應(yīng)的反應(yīng)熱為DH5＝＋16.3kJ/mol 答案：＋16.3kJ/mol ［例6］已知下列熱化學(xué)方程式： （1）Fe2O3（s）＋3CO（g）＝2Fe（s）＋3CO2（g）； 　　　　　DH＝－25kJ/mol （2）3Fe2O3（s）＋CO（g）＝2Fe3O4（s）＋CO2（g）；　　　　　DH＝－47kJ/mol 　 試寫出：Fe3O4被CO還原為Fe和CO2的熱化學(xué)方程式 解析：本題檢查的是蓋斯定律和熱化學(xué)方程式的書(shū)寫這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)。始態(tài)為：Fe3O4和CO，終態(tài)為Fe和CO2，其余物質(zhì)如：Fe2O3（s）為中間產(chǎn)物。則根據(jù)分析，可得如下關(guān)系式：（1）×3－（2）可得：2Fe3O4（s）＋8CO（g）＝6Fe＋8CO2（g）；DH＝－28kJ/mol，化簡(jiǎn)后可得：Fe3O4（s）＋4CO（g）＝3Fe＋4CO2（g）； 　　　　DH＝－14kJ/mol 答案：Fe3O4（s）＋4CO（g）＝3Fe＋4CO2（g）； 　　　　DH＝－14kJ/mol