高考化學考點分類解析(三)——化學反應(yīng)中的能量變化

1、高考化學考點分類解析(三)化學反應(yīng)中的能量變化考點闡釋1.了解化學反應(yīng)中的能量變化、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)，理解反應(yīng)熱、燃燒熱和中和熱等有關(guān)概念。2.掌握熱化學方程式的書寫與應(yīng)用。考查的方式為選擇題或填空題，題型特征主要為判斷熱化學方程式是否正確或給出已知條件正確書寫熱化學方程式，或比較不同狀態(tài)時熱量的大小等。命題趨向與應(yīng)試策略(一)重視基礎(chǔ) 形成知識規(guī)律1.建立化學反應(yīng)中能量變化的觀點，了解吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)化學反應(yīng)中所釋放的能量是當今世界上最重要的能源?；瘜W反應(yīng)中的能量變化，通常表現(xiàn)為熱量的變化。探討化學反應(yīng)放熱、吸熱本質(zhì)時，要注意三點：(1)化學反應(yīng)的特點是有新物質(zhì)生成，新物質(zhì)和反應(yīng)物總能量

2、不同，這是由于各種物質(zhì)所具有的能量是不同的；(2)反應(yīng)中能量守恒；(3)如果反應(yīng)物所具有的總能量高于生成物的總能量，那么在發(fā)生化學反應(yīng)時，有一部分能量就會轉(zhuǎn)變成熱能的形式釋放出來，這就是放熱反應(yīng)；反之則是吸熱反應(yīng)。2.書寫熱化學方程式應(yīng)注意下列幾點(1)要注明反應(yīng)的溫度和壓強，若反應(yīng)是在298 K和1.013×105 Pa條件下進行，可不予注明。(2)要注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)或晶型。常用s、l、g分別表示固體、液體、氣體。(3)H與方程式計量系數(shù)有關(guān)，注意方程式與對應(yīng)H不要弄錯，計量系數(shù)以“mol”為單位，可以是小數(shù)或分數(shù)。(4)在所寫化學反應(yīng)計量方程式后寫下H的數(shù)值和單位，方

3、程式與H應(yīng)用分號隔開。(5)當H為“”或“”H<0時，為放熱反應(yīng)，當H為“”或H>0時，為吸熱反應(yīng)。例如：C(石墨)O2(g)=CO2(g)，H=393.6 kJ·mol1表示體系在298 K、1.013×105 Pa下，反應(yīng)發(fā)生了1 mol的變化(即1 mol的C與1 mol的O2生成1 mol的CO2)時，相應(yīng)的熱效應(yīng)為393.6 kJ·mol1，即放出393.6 kJ的熱。2C(石墨)2O2(g)=2CO2(g)；H=787.2 kJ·mol1表示體系中各物質(zhì)在298 K，1.013×105 Pa下，反應(yīng)發(fā)生了1 mol的變化

4、(即1 mol的2C與1 mol的2O2完全反應(yīng)生成1 mol的2CO2)時的熱效應(yīng)為787.2 kJ·mol1，即放出787.2 kJ的熱。3.燃燒熱與中和熱(1)在101 kPa時，1 mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱，其熱化學方程式中燃燒物前計量數(shù)為1。如：表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式為：H2(g)O2(g)=H2O(g) H=241.8 kJ/mol(2)在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成1 mol水，這時的反應(yīng)熱叫做中和熱。其熱化學方程式中水前的計量數(shù)為1。如：強酸與強堿反應(yīng)的中和熱的熱化學方程式為NaOH(aq)H2SO4(aq)= N

5、a2SO4(aq)H2O(1)H=57.3 kJ/mol。(二)分析熱點 把握命題趨向化學反應(yīng)中的能量變化在教材中的篇幅較少，但在高考中經(jīng)常涉及的內(nèi)容有：書寫熱化學方程式或判斷熱化學方程式的正誤；有關(guān)反應(yīng)熱的計算；比較反應(yīng)熱的大小等。最近又出現(xiàn)反應(yīng)熱與能源結(jié)合起來進行考查。能源問題是涉及人類生活和世界發(fā)展的社會熱點，隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，對能源的需求量越來越大，而它對周圍的環(huán)境也產(chǎn)生越來越大的影響。從能源問題切入，可引出多學科的知識要點，以不同的角度設(shè)問，形成綜合試題，考查學生的基礎(chǔ)知識和運用多學科知識分析問題的能力。能源的利用，其實就是能量的轉(zhuǎn)化過程。能量及其轉(zhuǎn)化是物理、化學、

6、生物學科中的一個重要內(nèi)容，是理科綜合試題的知識載體之一，靈活運用能量間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系是解決該類問題的關(guān)鍵。能量間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下：例題近20年來，對以氫氣作為未來的動力燃料氫能源的研究獲得了迅速發(fā)展，像電一樣，氫是一種需要依靠其他能源如石油、煤、原子能等的能量來制取的所謂“二級能源”，而存在于自然界的可以提供現(xiàn)成形式能量的能源稱為一級能源，如煤、石油、太陽能和原子能等。(1)為了有效發(fā)展民用氫能源，首先必須制得廉價的氫氣，下列可供開發(fā)又較經(jīng)濟且資源可持續(xù)利用的制氫氣的方法是A.電解水B.鋅和稀硫酸反應(yīng)C.光解海水D.以石油、天然氣為原料(2)氫氣燃燒時耗氧量小，發(fā)熱量大。已知，熱化學方程式為：C

7、(g)O2(g)=CO2(g) H=393.5 kJ·mol1H2(g)O2(g)=H2O(l) H=285.8 kJ·mol1試通過計算說明等質(zhì)量的氫氣和碳燃燒時產(chǎn)生熱量的比是_。(3)氫能源有可能實現(xiàn)能源的貯存，也有可能實現(xiàn)經(jīng)濟、高效的輸送。研究表明過渡金屬型氫化物(又稱間充氫化物)，在這類氫化物中，氫原子填充在金屬的晶格間隙之間，其組成不固定，通常是非化學計量的，如：LaH2.76、TiH1.73、CeH2.69、ZrH1.98、PrH2.85、TaH0.78。已知標準狀況下，1體積的鈀粉大約可吸附896體積的氫氣(鈀粉的密度為10.64 g/cm3，相對原子質(zhì)量為1

8、06.4)，試寫出鈀(Pd)的氫化物的化學式_。解析：(1)光解水法：利用特殊催化劑，模擬生物光合作用制取氫氣，是較經(jīng)濟且資源可持續(xù)利用的制氫方法。(2)由熱化學方程式可知，相同質(zhì)量的氫氣和碳完全燃燒時放出的熱量之比：(285.8 kJ·mol1×)(393.5 kJ·mol1×)=4.361(3)由題意可知，1 cm3鈀粉可吸收896 cm3的氫氣，PdH=×2=10.8故氫化物的化學式為PdH0.8答案：(1)C (2)4.361 (3)PdH0.8試題類編(一)選擇題1.下列選項中說明乙醇作為燃料的優(yōu)點的是燃燒時發(fā)生氧化反應(yīng) 充分燃燒的產(chǎn)

9、物不污染環(huán)境 乙醇是一種再生能源 燃燒時放出大量熱量A.B. C.D.2.航天飛機用鋁粉與高氯酸銨(NH4ClO4)的混合物為固體燃料，點燃時鋁粉氧化放熱引發(fā)高氯酸銨反應(yīng)，其方程式可表示為：2NH4ClO4N24H2OCl22O2Q，下列對此反應(yīng)的敘述中錯誤的是A.上述反應(yīng)屬于分解反應(yīng)B.上述反應(yīng)瞬間產(chǎn)生大量高溫氣體推動航天飛機飛行C.反應(yīng)從能量變化上說，主要是化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎蛣幽蹹.在反應(yīng)中高氯酸銨只起氧化劑作用3.沼氣是一種能源，它的主要成分是CH4。0.5 mol CH4完全燃燒生成CO2和H2O時，放出445 kJ熱量，則下列熱化學方程式中正確的是A.2CH4(g)4O2(g)=2C

10、O2(g)4H2O(l) H=890 kJ·mol1B.CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H=890 kJ·mol1C.CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H=890 kJ·mol1D.1/2CH4(g)O2(g)=1/2CO2(g)H2O(l) H=890 kJ·mol14相同條件下，下列物質(zhì)分別與H2反應(yīng)，當消耗等物質(zhì)的量的H2時放出熱量最多的是A.Cl2 B.Br2 C.I2 D.S5.在同溫同壓下，下列各組熱化學方程式中，Q2Q1的是A.2H2(g)O2(g)=2H2O(g)Q12H2(g)O2(g)=2H2

11、O(l)Q2B.S(g)O2(g)=SO2(g)Q1S(s)O2(g)=SO2(g)Q2C.C(s)O2(g)=CO(g)Q1C(s)O2(g)=CO2(g)Q2D.H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)Q1H2(g)Cl2(g)=HCl(g)Q26.一定質(zhì)量的無水乙醇完全燃燒時放出的熱量為Q，它所生成的CO2用過量飽和石灰水完全吸收，可得100 g CaCO3沉淀，則完全燃燒1 mol 無水乙醇時放出的熱量是QB.QC.2 QD.5 Q(二)筆答題7.由氫氣和氧氣反應(yīng)生成1 mol 水蒸氣放熱241.8 kJ，寫出該反應(yīng)的熱化學方程式：_。若1 g水蒸氣轉(zhuǎn)化成液態(tài)水放熱2.444 kJ，則反

12、應(yīng)H2(g)O2(g)=H2O(l)的H= kJ·mol1，氫氣的燃燒熱為 kJ·mol1。8美國科學美國人雜志在1971年7月刊登的“地球的能量資源”一文中提供了如下數(shù)據(jù)：到達地球表面的太陽輻射能的幾條主要去路請選用以上數(shù)據(jù)計算：(1)地球?qū)μ柲艿睦寐始s為 。(2)通過光合作用，每年有 千焦的太陽能轉(zhuǎn)化為化學能(每年按365天計)。(3)每年由綠色植物通過光合作用(6CO26H2OC6H12O66O2)為我們生存的環(huán)境除去二氧化碳的質(zhì)量A。試根據(jù)能量關(guān)系列出A的計算式。列式中缺少的數(shù)據(jù)用符號表示。A (千克)。所缺數(shù)據(jù)的化學含義為 。9. (1)配平以下氧化還原反應(yīng)方

13、程式：當KMnO4消耗0.05 mol時，產(chǎn)生的CO2的體積為_ (標準狀況)。(2)家用液化氣中主要成分之一是丁烷。當10 kg丁烷完全燃燒并生成二氧化碳和液態(tài)水時，放出熱量5×105kJ。試寫出丁烷燃燒反應(yīng)的熱化學方程式：_。已知1 mol液態(tài)水汽化時需要吸收44 kJ熱量，則1 mol丁烷完全燃燒產(chǎn)生氣態(tài)水時放出的熱為_ kJ。答案解析(一)選擇題1.答案：D解析：有機物燃燒時都發(fā)生氧化反應(yīng)，并不是乙醇作為燃料的優(yōu)點。2.答案：D解析：在2NH4ClO4=N24H2OCl22O2Q中，高氯酸銨既是氧化劑又是還原劑。3.答案：C解析：0.5 mol CH4完全燃燒生成CO2和H2

14、O時，放出445 kJ熱量，即1 mol CH4完全燃燒生成CO2和H2O時，放出890 kJ熱量。根據(jù)熱化學方程式的有關(guān)規(guī)定，要注明聚集狀態(tài)，要標出熱效應(yīng)，故符合題意的是C項。4.答案：A解析：此題考查了元素的非金屬性與反應(yīng)放出能量大小的關(guān)系。元素的非金屬性越強，越易與H2化合，生成的氫化物也越穩(wěn)定，放出的能量也越多。5.答案：AC解析：此題要掌握相同物質(zhì)反應(yīng)時影響熱效應(yīng)值大小的兩個因素，一是物質(zhì)的數(shù)量多少，二是物質(zhì)狀態(tài)。A、B兩組屬狀態(tài)不同：A組中因H2O(l) H2O(g)是吸熱的，所以Q2Q1符合題意，B組中S(s) S(g)是吸熱的，但因其是反應(yīng)物故Q1Q2。C、D兩組屬反應(yīng)物的數(shù)量

15、不同，量多的熱效應(yīng)大，故C正確。6.答案：C解析：根據(jù)C2H6O3O22CO23H2OCO2Ca(OH)2=CaCO3H2O則：C2H6O 2CO2 2CaCO3 熱量1 mol 2 mol 2×100g x0.5 mol 1mol 100g Q x=Q/0.5=2Q(二)筆答題7.答案：H2(g)O2(g)=H2O(g)，H=241.8 kJ·mol1 285.8 285.8。解析：燃燒熱是指1 mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物所放出的熱量。8.答案：(1)23.3(2)1.26×1018(3) 每生成1 mol葡萄糖所需吸收的能量解析：本題是一道綜合信息題。

16、解題的關(guān)鍵是正確理解“地球?qū)μ柲艿睦谩钡暮x，水、大氣和光合作用產(chǎn)生的糖類，都是人們生存所必不可少的，所以，水循環(huán)吸熱大氣流動吸熱光合作用吸熱。地球?qū)μ柲艿睦寐视嬎愎綖椋嚎偰芰?#215;10010023.3通過光合作用，每年太陽能轉(zhuǎn)化的化學能365×24×3600×40×109 kJ1.26×1018 kJ；設(shè)每生成1 mol葡萄糖所吸收的能量為Q，9.答案：(1)5 2 3 10 1 2 8 5.6 L(2)2C4H10(g)13O2(g)=8CO2(g)10H2O(l)5800 kJ或C4H10(g)O2(g)=4CO2(g)5H2O(l)2900 kJ 2680解析：(1)注意H2C2O4的化合價。該分子式實為乙二酸(或草酸)。可按一般無機酸計算