2022年高中总复习第一轮化学第一章第三节化学反应中的能量变化.docx

三、化学反响中的能量变化
稳固·夯实根底
●网络构建
●自学感悟
1.正确理解有关的概念
以下说法正确的选项是((2)(3))
(1)吸热反响发生过程中需要不断从外界获得能量，放热反响发生过程中不需要外界能量。
(2)是放热反响还是吸热反响主要由反响物、生成物所具有的总能量的相对大小决定。
(3)热化学方程式不仅说明了化学反响中物质的变化，也说明了化学反响中的能量变化。
(4)0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出445 kJ热量，其热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l)；ΔH=+890 kJ·mol-1。
(5)在101 kPa时，2 g碳燃烧生成CO放出热量为Q kJ，那么碳的燃烧热为6Q kJ·mol-1。
(6)在稀溶液中，醋酸与氢氧化钠发生中和反响而生成1 mol水，这时的反响热叫中和热。
2.新型能源——氢能
能源可划分为一级能源和二级能源。自然界以现成形式提供的能源称为一级能源，需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。氢气是一种高效而没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取：2H2O(l)2H2(g)+O2(g)；ΔH=+517 kJ·mol -1。
根据上述内容完成以下问题：
(1)以下表达正确的选项是(AC)
A.电能是二级能源
B.水力是二级能源
C.天然气是一级能源
D.水煤气是一级能源
(2)关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向不正确的选项是(AC)
A.构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，因此可研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源
B.设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气
C.寻找高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放能量
D.寻找特殊催化剂，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气
(3)写出氢气燃烧生成液态水的热化学方程式2H2(g)+O2(g)2H2O(l)；ΔH=-517 kJ·mol -1。
(4)CH4(g)+2O2(g)2H2O(l)+CO2(g)；ΔH=-890.3 kJ·mol-1，1 g氢气和 1 g甲烷分别燃烧后，放出热量之比约是2.3∶1。
链接·聚焦
目前世界上能源非常紧张，各国都在大力探索新能源，而氢能是其中重要的一种，具有资源丰富、对环境无污染、燃烧热值高等特点。由于能源问题已成为社会热点，新能源的开发与利用也将成为今后高考命题的重点。
理解·要点诠释
考点1 放热反响与吸热反响
类型
比较
放热反响
吸热反响
定义
有热量放出的化学反响
吸收热量的化学反响
形成原因
反响物具有的总能量大于生成物具有的总能量
反响物具有的总能量小于生成物具有的总能量
与化学键强弱的关系
生成物分子成键时释放出的总能量大于反响物分子断裂时吸收的总能量
生成物分子成键时释放的总能量小于反响物分子断裂时吸收的总能量
表示方法
ΔH<0
ΔH>0
实例
2H2(g)+O2(g)====2H2O(g)；ΔH=-483 .6 kJ·mol-1
C(s)+H2O(g)====CO(g)+H2(g);ΔH=+131.3 kJ·mol-1
常见类型
燃烧反响、中和反响等大多数反响
电离、水解过程要吸热，大多数分解反响
考查的重点在于能否准确理解放热反响、吸热反响等概念，并对其原因加以分析和应用。
考点2 热化学方程式
热化学方程式书写正误判断方法是：
(1)检查是否标明聚集状态；
(2)检查ΔH的“+〞“-〞是否与吸热、放热一致；
(3)检查ΔH的数值是否与反响物或生成物的物质的量相对应(成比例)。
本考点考查较多的是热化学方程式的书写与正误判断，以及由热化学方程式判断物质的稳定性或比较反响热的大小。
考点3 使用化石燃料的利弊及新能源的开发
(1)重要的化石燃料：煤、石油、天然气。
(2)煤作燃料的利弊问题：
①煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单烧掉太可惜，应该加以综合利用。
②煤直接燃烧时产生SO2等有毒气体和烟尘，对环境造成严重污染。
③煤作为固体燃料，燃烧反响速率小，热利用效率低，且运输不方便。
④可以通过清洁煤技术，如煤的液化和气化以及实行烟气净化脱硫等，大大减少燃煤对环境造成的污染，提高燃烧的热利用率。
(3)燃料充分燃烧的条件：
①要有足够的空气。
②跟空气有足够大的接触面。
(4)新能源的开发：
①调整和优化能源结构，降低化石燃料在能源结构中的比率。
②最有希望的新能源是核能、太阳能、燃料电池、风能和氢能、潮汐能、地热能等。这些新能源的特点是资源丰富，且有些可以再生，为再生性能源，对环境没有污染或污染少。
本考点的考查题目是在理解概念原理的根底上，会分析处理相关问题以到达所学知识活学活用，举一反三的目的。
难点1 根据热化学方程式的计算
(1)一般计算的方法是：将ΔH看作热化学方程式中的一项，再按有关化学方程式的计算步骤、格式进行计算，得出有关数据。
(2)盖斯定律及其应用：化学反响的反响热只与反响的始态(各反响物)和终态(各生成物)有关，而与反响的途径无关。即如果一个反响可以分几步进行，那么各分步反响的反响热之和与该反响一步完成时的反响热是相同的。即：
难点2 反响热的大小比较
(1)同一反响生成物状态不同时
A(g)+B(g)====C(g);ΔH1＜0
A(g)+B(g)====C(l);ΔH2＜0
因为C(g)C(l);ΔH3＜0，那么ΔH3=ΔH2-ΔH1，所以ΔH2＞ΔH1。
假设按以下思路分析：
ΔH1+ΔH3=ΔH2
所以ΔH2＞ΔH1
(2)同一反响物状态不同时
S(g)+O2(g)====SO2(g);ΔH1＜0
S(s)+O2(g)====SO2(g);ΔH2＜0
ΔH2+ΔH3=ΔH1
所以ΔH1＞ΔH2

C(s)+O2(g)====CO2(g);ΔH＜0
C(s)+O2(g)====CO(g);ΔH＜0
C(s)CO2(g)
C(s)CO(g)CO2(g)
ΔH+ΔH3=ΔH1
所以ΔH＞ΔH2
关且据此可写出反响的热化学方程式：
CO(g)+O2(g)====CO2(g);ΔH=ΔH1-ΔH2
诱思·实例点拨
【例1】化学反响中通常伴随着能量变化，以下说法中错误的选项是( )
A.煤燃烧时将局部化学能转化为热能
B.电解熔融Al2O3时将局部化学能转化为电能
C.TNT爆炸时将局部化学能转化为动能
D.镁条燃烧时将局部化学能转化为光能
解析：煤是重要的能源，燃烧时放出大量的热能，但这不是煤中的全部化学能，因为其主要燃烧产物CO2中仍有化学能，A项正确。电解物质时，是将电能转化为化学能，而不是化学能转化为电能，B项错误。TNT(三硝基甲苯)爆炸时，局部化学能转化成了动能，C项正确。镁条燃烧时放出大量热，产生耀眼的白光，故镁条的局部化学能转化成了光能，D项正确。
答案：B
讲评：化学反响中化学能与其他能量间的相互转化是一个常识性问题，根据历年的有关这方面高考题的分析可知，这类题目并不复杂，但作为单独的选择题以前未出现过，故今年高考出现的可能性比较大。
能量间的转化关系：
【例2】(2006湖北黄冈高三模拟)在汽油中添加适量酒精作为汽车燃料的技术正在逐步向全国推广。C8H18和C2H5OH燃烧的热化学方程式分别为：2C8H18(l)+25O2(g) ====16CO2(g)+18H2O(l);ΔH=-10 900 kJ·mol-1，C2H5OH(l)+3O2(g)====2CO2(g)+3H2O(l);ΔH=-1 367 kJ·mol-1。假定汽油的成分为C8H18，那么用添加酒精的汽油作汽车燃料时，不能到达的目的是( )
A.节省化石燃料 B.减少有害气体的排放
C.有利于转化过剩的粮食 D.提高每千克燃料燃烧放出的热量
解析：由于汽车利用了乙醇燃烧放出的热量，所以减少了汽油的消耗，而汽油是化石燃料，A项正确。由于乙醇属清洁能源，比汽油燃烧得完全，故汽车用乙醇作燃料可减少有害气体的排放，B项正确。乙醇可通过粮食的发酵来制取：(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6 C6H12O62CH3CH2OH+2CO2↑，这样可利用过剩的粮食，同时弥补能源的缺乏，C项正确。由热化学方程式知，燃烧1 g C8H18放出的热量为：=48 kJ，燃烧1 g乙醇放出的热量为=30 kJ，故汽油中添加酒精，每千克燃料燃烧放出的热量有所下降，D项错误，选D。
答案：D
讲评：能源问题是高考考查的一个热点，开发利用新能源、清洁能源是绝大多数同学都熟知的内容，进一步考查这方面的知识是高考的一个明显趋势。此题把添加酒精的汽车燃料作为一个特例，考查学生比较这两种能源优劣的能力，符合高考的命题趋向。
【例3】(2005江苏高考，4)氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)的热化学方程式分别为：
H2(g)+O2(g)====H2O(l);ΔH=-285.8 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)====CO2(g);ΔH=-283.0 kJ·mol-1
C8H18(l)+O2(g)====8CO2(g)+9H2O(l);ΔH=-5 518 kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l);ΔH=-890.3 kJ·mol-1
相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是( )
A.H2(g) B.CO(g) C.C8H18(l) D.CH4(g)
解析：由热化学方程式可知，相同质量的H2、CO、C8H18、CH4放出的热量分别为：H2为×255.8 kJ=127.9m kJ，CO为×283.0 kJ=10.1m kJ，C8H18为×5 518 kJ=48.4m kJ,CH4为×890.3 kJ=55.6m kJ，其中m为各物质的质量，比较可知选B。
答案：B
讲评：此题主要考查对燃烧热的理解及有关热量的计算，侧重考查计算能力。将反响与物质的质量、物质的量等知识结合起来，利用计算技巧来考查学生思维的全面性、综合性，是这局部知识学科内综合的一个方向。