高一化學(xué)學(xué)案：第二單元化學(xué)反應(yīng)中的熱量

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精典題精講例11955年,美國(guó)通用電氣公司專門制造了高溫高壓靜電設(shè)備，得到世界上第一批工業(yè)用人造金剛石小晶體，從而開(kāi)創(chuàng)了工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)人造金剛石磨料的先河，現(xiàn)在他們的年產(chǎn)量在20噸左右。不久，杜邦公司發(fā)明了爆炸法，利用瞬時(shí)爆炸產(chǎn)生的高壓和急劇升溫,也獲得了幾毫米大小的人造金剛石。已知25℃、101kPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為C（石墨,s)+O2(g)====CO2（g)ΔH=-393.51kJ·mol-1C(金剛石,s)+O2（g）=CO2（g)ΔH=—395.41kJ·mol—1據(jù)此判斷,下列說(shuō)法正確的是（)A。由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng);等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的低B。由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng);等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的高C。由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí),石墨的能量比金剛石的低D.由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng);等質(zhì)量時(shí),石墨的能量比金剛石的高思路解析：本題考查反應(yīng)熱、燃燒熱的概念以及物質(zhì)所含能量的高低與穩(wěn)定性的關(guān)系。經(jīng)過(guò)反應(yīng),金剛石和石墨都生成了CO2,終點(diǎn)相同。方法1：兩式相減可得C(石墨，s)====C（金剛石，s）；ΔH=+1.9kJ·mol-1。由此可知,石墨轉(zhuǎn)變成金剛石需要吸熱，吸熱后金剛石能量更高。方法2(畫(huà)圖法)：由放熱數(shù)據(jù)知,在終點(diǎn)相同的情況下，金剛石放熱多，則金剛石的起點(diǎn)高，能量高，如下圖所示:所以石墨轉(zhuǎn)變成金剛石需要吸熱。金剛石的能量更高，石墨的能量更低。此外，通過(guò)研究轉(zhuǎn)化條件，我們可以讓反應(yīng)向我們需要的方向進(jìn)行.答案：A綠色通道：判斷反應(yīng)是吸熱還是放熱,可以通過(guò)熱化學(xué)方程式相加減來(lái)進(jìn)行；用畫(huà)圖法可以直觀地理解和判斷能量的高低。物質(zhì)的能量越低，該物質(zhì)越穩(wěn)定。例如，由該題可知石墨比金剛石能量低,更穩(wěn)定.變式訓(xùn)練下列說(shuō)法正確的是(）A。反應(yīng)熱就是反應(yīng)中放出的能量B.在101kPa時(shí),1mol碳燃燒所放出的熱量為碳的燃燒熱C。由C（石墨,s)====C（金剛石，s）ΔH=+1。9kJ·mol-1可知，金剛石比石墨穩(wěn)定D。等量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒,前者放出的熱量多思路解析：反應(yīng)過(guò)程中所放出或吸收的熱都是反應(yīng)熱，因此A錯(cuò);在101kPa時(shí)，1mol物質(zhì)完全燃燒時(shí)的熱效應(yīng)叫做該物質(zhì)的燃燒熱，B選項(xiàng)未指明碳完全燃燒生成二氧化碳,是錯(cuò)誤的；比較穩(wěn)定性應(yīng)比較其能量的高低,而不是硬度的大小，由C(石墨，s)====C（金剛石,s）ΔH=+1.9kJ·mol—1可知,金剛石能量高，不穩(wěn)定，C錯(cuò)；因?yàn)榱蚬腆w變?yōu)榱蛘魵庖鼰幔缘攘康牧蛘魵夂土蚬腆w分別完全燃燒,前者放出的熱量多是正確的.答案：D例2某些化學(xué)鍵的鍵能如下表(kJ·mol-1）：鍵H—HBr-BrI—ICl—ClH—ClH-IH-Br鍵能193436151247431299356（1)1molH2在2molCl2中燃燒，放出熱量____________kJ。(2)在一定條件下，1molH2與足量的Cl2、Br2、I2分別反應(yīng)，放出熱量由多到少的順序是___________。a.Cl2＞Br2＞I2b.I2＞Br2＞Cl2預(yù)測(cè)1molH2在足量F2中燃燒比在Cl2中放熱___________。思路解析:本題涉及鍵能與吸、放熱的關(guān)系,考查了鍵能與反應(yīng)熱的定量關(guān)系。(1)1molH2在2molCl2中燃燒，參加反應(yīng)的H2和Cl2都是1mol，生成HCl2mol。則放出熱量431kJ·mol—1×2mol-436kJ·mol-1×1mol—247kJ·mol-1×1mol=179kJ。（2）由于鍵能Cl—Cl鍵＞Br—Br鍵＞I—I鍵，故H2在Cl2中燃燒放熱最多，在I2中燃燒放熱最少.推測(cè)鍵能F-F鍵＞Cl-Cl鍵，故知H2在F2中燃燒放熱多。答案:(1）179(2)a多綠色通道：在化學(xué)反應(yīng)中,舊化學(xué)鍵斷裂時(shí)，需要吸收能量;當(dāng)原子重新組合，形成新化學(xué)鍵生成新物質(zhì)時(shí)，又要釋放能量。斷裂1mol化學(xué)鍵吸收的能量或形成1mol化學(xué)鍵釋放的能量，就是該化學(xué)鍵的鍵能。變式訓(xùn)練已知：H—H、Cl—Cl、H—Cl的鍵能（即拆開(kāi)1mol該共價(jià)鍵所吸收的能量）分別為436kJ·mol-1、243kJ·mol-1和431kJ·mol—1，估計(jì)Cl2、H2生成1molHCl的反應(yīng)熱為()A.放熱183kJ·mol—1B。放熱91.5kJ·mol—1C.吸熱183kJ·mol—1D.吸熱91.5kJ·mol-1思路解析: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)物分子間的化學(xué)鍵斷裂時(shí)，需要克服原子間的相互作用,這需要吸收能量;當(dāng)原子重新組合成生成物分子，即新化學(xué)鍵形成時(shí)，又要釋放能量.就上述反應(yīng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)1molH2與1molCl2在一定條件下反應(yīng)生成2molHCl時(shí)，1molH2分子中的化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收436kJ的能量,1molCl2分子中的化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收243kJ的能量，而2molHCl分子中的化學(xué)鍵形成時(shí)要釋放431kJ·mol—1×2mol=862kJ的能量。H2(g）+Cl2（g)====2HCl（g）的反應(yīng)熱,應(yīng)等于生成物分子形成時(shí)所釋放的總能量（862kJ)與反應(yīng)物分子斷裂時(shí)所吸收的總能量（679kJ）的差，即放出183kJ的能量.Cl2、H2生成1molHCl的反應(yīng)熱為91。5kJ·mol—1。答案:B例3已知在25℃、101kPa下，1gH2燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出142.9kJ的熱量。表示上述反應(yīng)的熱化學(xué)方程式正確的是(）A.2H2(g)+O2（g）====2H2O(l)ΔH=—142。9kJ·mol—1B。2H2(g）+O2（g)====2H2O(l)ΔH=-571。6kJ·mol-1C。2H2+O2====2H2OΔH=-571。6kJ·mol-1D。2H2(g）+O2（g）====2H2O（g）ΔH=+571.6kJ·mol—1思路解析:該題考查熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)。因?yàn)棣與反應(yīng)完成的物質(zhì)的量有關(guān)，化學(xué)計(jì)量數(shù)必須與ΔH相對(duì)應(yīng)，所以先求25℃、101kPa下，2molH2燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量ΔH=—142。9×（4g÷1g）=—571.6（kJ·mol-1）,放熱反應(yīng)時(shí)ΔH為“-”。同時(shí)，還要注意反應(yīng)物和產(chǎn)物的聚集狀態(tài)是否符合題意。答案：B綠色通道：反應(yīng)熱與反應(yīng)物的狀態(tài)有關(guān);ΔH數(shù)值的大小與反應(yīng)物的量成正比。反應(yīng)物的量加倍，則ΔH也要加倍.變式訓(xùn)練沼氣是一種能源，它的主要成分是CH4.0。5molCH4完全燃燒生成CO2和H2O時(shí)，放出445kJ熱量。則下列熱化學(xué)方程式正確的是（)A.2CH4（g)+4O2(g）====2CO2(g）+4H2O（l）ΔH=890kJ·mol-1B。CH4（g）+2O2（g）====CO2(g)+2H2O（l）ΔH=890kJ·mol—1C。CH4(g）+2O2(g)====CO2(g）+2H2O(l)ΔH=—890kJ·mol-1D。1/2CH4（g)+O2(g）====1/2CO2(g）+H2O（l）ΔH=-890kJ·mol—1思路解析：0.5molCH4完全燃燒生成CO2和H2O時(shí)，放出445kJ熱量，即1molCH4完全燃燒生成CO2和H2O時(shí)，放出890kJ熱量.根據(jù)熱化學(xué)方程式的有關(guān)規(guī)定,要注明聚集狀態(tài)，要標(biāo)出熱效應(yīng)，故符合題意的是C項(xiàng).熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，要注意到反應(yīng)物、生成物都表示出其狀態(tài),正確表達(dá)反應(yīng)的熱量變化，同時(shí)要注意熱量值與方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)對(duì)應(yīng).答案：C例4火箭推進(jìn)器中盛有強(qiáng)還原劑液態(tài)肼(N2H4)和強(qiáng)氧化劑雙氧水。當(dāng)它們混合反應(yīng)時(shí)，即產(chǎn)生大量氮?dú)夂退魵?，并放出大量熱。已?。4mol液態(tài)肼與足量的液態(tài)雙氧水反應(yīng)，生成氮?dú)夂退魵?，放?56.652kJ的熱量.(1）反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)____________。(2）又知H2O(l)====H2O(g)ΔH=+44kJ·mol-1，則16g液態(tài)肼與液態(tài)雙氧水反應(yīng)生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量是__________kJ。(3)此反應(yīng)用于火箭推進(jìn),除釋放大量熱和快速產(chǎn)生大量氣體外,還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是______________________________________________________________________________。思路解析:此題考查了氧化還原方程式和熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、反應(yīng)熱的計(jì)算以及分析問(wèn)題的能力.（1）1mol液態(tài)肼發(fā)生上述反應(yīng)時(shí)放出的熱量為256.652kJ×=641。63kJ,則液態(tài)肼與液態(tài)雙氧水發(fā)生上述反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2H4(l）+2H2O2（l)====N2（g）+4H2O(g)ΔH=—641.63kJ·mol—1。（2)由H2O(l)====H2O(g);ΔH=+44kJ·mol-1，可知4molH2O由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，放出4×44kJ的熱量，則1mol液態(tài)肼反應(yīng)生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量為641.63kJ+4×44kJ=817。63kJ，進(jìn)一步可得液態(tài)肼與液態(tài)雙氧水反應(yīng)生成液態(tài)水時(shí)的熱化學(xué)方程式為N2H4（l）+2H2O2(l）====N2(g）+4H2O(l)ΔH=-817。63kJ·mol—1，據(jù)此可計(jì)算出16g液態(tài)肼與液態(tài)雙氧水反應(yīng)時(shí)放出的熱量為817。63kJ·mol-1×=408。815kJ。答案：(1)N2H4(l)+2H2O2(l)====N2（g)+4H2O(g）ΔH=—641.63kJ·mol—1(2)408.815（3）產(chǎn)物不污染環(huán)境綠色通道：對(duì)于聯(lián)系實(shí)際的題目，其實(shí)主要是對(duì)應(yīng)用的情景以及某知識(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域、范圍做了一下描述,對(duì)于所要解決的化學(xué)問(wèn)題往往還是從化學(xué)的角度來(lái)分析的。做這樣的題目時(shí)，要從化學(xué)角度來(lái)考慮。變式訓(xùn)練航天飛機(jī)用鋁粉與高氯酸銨(NH4ClO4）的混合物為固體燃料，點(diǎn)燃時(shí)鋁粉氧化引發(fā)高氯酸銨反應(yīng)，其方程式可表示為2NH4ClO4====N2↑+4H2O+Cl2↑+2O2↑ΔH＜0。下列對(duì)此反應(yīng)的敘述錯(cuò)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(dòng)航天飛機(jī)飛行C.反應(yīng)從能量變化上說(shuō)，主要是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎蛣?dòng)能D.在反應(yīng)中高氯酸銨只能起氧化劑作用思路解析：2NH4ClO4====N2↑+4H2O+Cl2↑+2O2↑+熱量，這個(gè)反應(yīng)是分解反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生的大量高溫氣體是推動(dòng)航天飛機(jī)飛行的動(dòng)力。從能量變化的角度分析，主要是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎蛣?dòng)能。至于高氯酸銨在反應(yīng)中的作用，由于Cl元素的化合價(jià)由，N元素的化合價(jià)從，O元素的化合價(jià)從,故NH4CO4在反應(yīng)中既是氧化劑，又是還原劑.題目把化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與化學(xué)反應(yīng)基本概念(分解反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)）以及物理學(xué)中的動(dòng)能聯(lián)系起來(lái)，有一定的綜合性。答案：D例5中國(guó)鍋爐燃煤采用的沸騰爐在逐漸增多，采用沸騰爐的好處在于（）A。增大煤炭燃燒時(shí)的燃燒熱并形成清潔能源B。減少爐中雜質(zhì)氣體(如SO2等）的形成C.提高煤炭的熱效應(yīng)并減少CO的排放D。使得燃料燃燒充分，從而提高燃料的利用率思路解析：本題考查沸騰爐的工作原理以及煤炭中的主要雜質(zhì)成分和對(duì)清潔能源的了解。沸騰爐采用20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種新型燃燒技術(shù)——沸騰燃燒技術(shù)，它使用鼓風(fēng)機(jī)從爐底鼓入高壓空氣，燒料粉碎成細(xì)小顆粒從中部填入，爐氣從上部排出。顆粒燃料在高壓空氣及高溫氣泡的作用下猛烈翻騰、劇烈燃燒,好像“沸騰著的液體”，因此，人們把這種燃燒爐叫做沸騰爐。這種燃燒具有空氣與燃料的接觸面大，氣固兩態(tài)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度高，燃料在硫化床中停留時(shí)間長(zhǎng)，燃燒速度快,燃燒充分，原料的利用率高等特點(diǎn),因此目前沸騰爐在建材、化工、電力等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。答案：CD綠色通道：燃料燃燒時(shí)要注意:充分燃燒可以節(jié)約燃料，提高利用率，減少污染，保護(hù)環(huán)境，避免走“先污染，后治理”的路。變式訓(xùn)練近年來(lái)，有科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”“未來(lái)的石油”的觀點(diǎn)。假如硅作為一種普遍使用的新型能源被開(kāi)發(fā)利用,關(guān)于其有利因素的下列說(shuō)法中你認(rèn)為不妥當(dāng)?shù)氖?）A.硅便于運(yùn)輸、貯存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料B.硅的來(lái)源豐富，易于開(kāi)采,且可再生C.硅燃料放出的熱量大，且燃料產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染較低，容易有效控制D。尋找高效催化劑，使二氧化硅分解產(chǎn)生硅的同時(shí)釋放能量，是硅能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)思路解析：無(wú)論找到多么高效的催化劑,二氧化硅分解產(chǎn)生硅的同時(shí)都吸收能量.答案：D問(wèn)題探究問(wèn)題1人們利用化學(xué)反應(yīng)，分別都有不同的目的。工業(yè)上將銅礦石（例如孔