新教材2023版高中化学第一章化学反应的热效应章末共享专题学案新人教版选择性必修1

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章末共享专题一微专题一　热化学方程式的书写与判断一、书写热化学方程式的注意事项(1)ΔH及单位　热化学方程式的右边必须写上ΔH，并用“空格”隔开。吸热反应的ΔH为“＋”，放热反应的ΔH为“－”，单位常用kJ·mol－1(或kJ/mol)。(2)注明必要的测定条件　焓变与温度和压强等测定条件有关，故书写时必须注明反应的温度和压强，如不注明条件，即指25 ℃、1.01×105 Pa。(3)注明物质的状态　物质的状态不同，化学反应焓变的值不同，因此必须在每种物质的化学式后面注明物质状态。(4)明确化学计量数的含义　热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示物质的量，并不能表示物质的分子数，因此化学计量数可以是整数也可以是分数。(5)化学计量数与ΔH的关系　热化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则ΔH的数值也加倍；若反应逆向进行，则ΔH改变符号，但绝对值不变。二、热化学方程式正误判断热化学方程式是表示参加反应的物质的量与反应热的关系的化学方程式。热化学方程式的书写除了遵循书写化学方程式的要求外，应侧重从以下几个方面予以考虑：1．检查ΔH符号的正误放热反应的ΔH为“－”，吸热反应的ΔH为“＋”，单位是，逆反应的ΔH与正反应的ΔH数值相同，符号相反。2．检查是否注明物质的聚集状态必须注明每种反应物和生成物的聚集状态，同一个化学反应，物质的聚集状态不同，ΔH数值不同3．检查ΔH的数值与化学计量数是否对应ΔH的大小与反应物的物质的量的多少有关，相同的反应，化学计量数不同时，ΔH不同。4．特殊反应热(1)书写表示燃烧热的热化学方程式时，可燃物的化学计量数为1；产物应为完全燃烧生成稳定的化合物，如C燃烧应生成CO2而不是CO，H2燃烧生成的是H2O(l)，而不是H2O(g)。(2)书写表示中和热的热化学方程式时，H2O的化学计量数为1，并以此配平其余物质的化学计量数。[微训练一]1．标准状态下，气态分子断开1 mol化学键的焓变称为键焓。已知HH、HO和OO键的键焓ΔH分别为436 kJ·mol－1、463 kJ·mol－1和495 kJ·mol－1，下列热化学方程式正确的是(　　)A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝－485 kJ·mol－1B．H2O(g)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋485 kJ·mol－1C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝＋485 kJ·mol－1D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH ＝－485 kJ·mol－1 2．完成下列反应的热化学方程式。(1)沼气是一种能源，它的主要成分是CH4，常温下，0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2(g)和液态水时，放出445 kJ热量，则热化学方程式为________________________。(2)已知H2S完全燃烧生成SO2(g)和H2O(l)，H2S的燃烧热为a kJ·mol－1，写出H2S的燃烧热的热化学方程式________________________________________________________________________。(3)已知，N2(g)＋H2(g)===N(g)＋3H(g)ΔH1＝＋a kJ·mol－1N(g)＋3H(g)===NH3(g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1NH3(g)===NH3(l)　ΔH3＝－c kJ·mol－1写出N2(g)和H2(g)反应生成液氨的热化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)已知：①HF(aq)＋OH－(aq)===F－(aq)＋H2O(l)ΔH＝－67.7 kJ·mol－1②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1试写出HF电离的热化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中，只存在S—F键，已知1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，F—F键能为160 kJ·mol－1，S—F键能为330 kJ·mol－1，试写出S(s)和F2(g)反应生成SF6(g)的热化学方程式________________________________________________________________________。特别提醒 (1)漏写物质的聚集状态(漏一种就全错)。(2)ΔH的符号“＋”“－”标示错误。(3)ΔH的值与各物质化学计量数不对应。(4)ΔH后不带单位或单位写错(写成kJ、kJ·mol等)。微专题二　ΔH的大小比较与计算一、ΔH的大小比较比较反应热的大小，一般从以下几个方面考虑：1．比较“反应热”或ΔH的大小时，必须带“＋”“－”符号；比较“燃烧热”“中和热”时，只需比较数值大小即可。2．参加反应的物质的量不同，则反应热的数值也会发生相应的变化，如1 mol H2完全燃烧生成液态水时放出285.8 kJ的热量，2 mol H2完全燃烧生成液态水时则放出571.6 kJ的热量。3．对于可逆反应，如3H2(g)＋N2(g)⇌2NH3(g)　ΔH＝，是指生成2 mol NH3时放出92.4 kJ的热量，而不是3 mol H2和1 mol N2混合，在一定条件下反应就可放出92.4 kJ的热量，实际3 mol H2和1 mol N2混合，在一定条件下反应放出的热量小于92.4 kJ，因为该反应的反应物不能完全转化为生成物。4．同一反应中物质的聚集状态不同，反应热数值大小也不同。例如，S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1；S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＝－Q2 kJ·mol－1可以理解成固态硫变成气态硫后再发生变化，而由固态到气态是需要吸收能量的，所以Q1＞Q2、ΔH1＜ΔH2，故当同一反应中只由于聚集状态不同比较反应热的大小时，反应物为固态时放出的热量少，当生成物为固态时放出的热量多。5．中和热为稀溶液中强酸和强碱生成1 mol H2O时的反应热。若酸为浓硫酸时，由于浓硫酸溶解放热，此时生成1 mol H2O放出的热量大于57.3 kJ。二、焓变的计算1．运用盖斯定律计算计算反应热最基本的方法是应用盖斯定律。高考题中往往给出几个已知的热化学方程式，然后要求计算与之有关的目标热化学方程式的反应热，此时可应用盖斯定律进行计算。2．根据热化学方程式计算计算依据：对于相同的反应，反应热与反应物参加反应的物质的量成正比。若题目给出了相应的热化学方程式，则按照热化学方程式与ΔH的关系计算反应热；若没有给出热化学方程式，则根据条件先得出热化学方程式，再计算反应热。注意　热化学方程式中各物质的化学计量数改变时，其反应热的数值应作相同倍数的改变。3．根据反应物和生成物的能量计算(1)计算公式：ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量。(2)根据燃烧热计算，要紧扣反应物为“1 mol”、生成物为指定产物。Q放＝n(可燃物)×|ΔH|。4．根据反应物和生成物的键能计算(1)计算公式：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。(2)根据键能计算反应热的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的种类和数目，如1个H2O分子中含有2个H—O键，1个NH3分子中含有3个N—H键等。要注意晶体结构中化学键的情况，常见的有1 mol P4含有6 mol P—P键，1 mol晶体硅含有2 mol Si—Si键，1 mol石墨晶体中含有1.5 mol C—C键，1 mol金刚石含有2 mol C—C键，1 mol SiO2含有4 mol Si—O键等。[微训练二]1．甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：①CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)　ΔH1②CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2③CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)　ΔH3已知反应①中相关的化学键键能数据如下：由此计算ΔH1＝________ kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，则ΔH3＝________kJ·mol－1。2．(1)已知：①2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1②2NO2(g)===N2O4(g)　ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1则反应N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：①2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)　ΔH1＝48 kJ·mol－1②3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g)　ΔH2＝－30 kJ·mol－1则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH为________kJ·mol－1。(3)FeCO3在空气中加热，反应可制得铁系氧化物材料。已知25 ℃，101 kPa时：4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)ΔH＝－1 648 kJ·mol－1C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393 kJ·mol－12Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)===2FeCO3(s)ΔH＝－1 480 kJ·mol－1FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3．根据要求回答下列问题：(1)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下：①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9 kJ·mol－1已知③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1，则甲醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在微生物作用的条件下经过两步反应被氧化成。这两步的能量变化如图：第二步反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。(aq)全部氧化成(aq)的热化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)如图所示是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通过计算，可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为______________________、____________________，制得等量H2所需能量较少的是________。章末共享专题一微训练一1．解析：任何化学反应的发生都是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。断键吸热，形成化学键放热。反应热就是断裂化学键吸收的热量与形成化学键释放的热量的差值。物质在反应过程中反应热即与物质的状态有关，也与物质的多少有关。1 mol气态水分解产生1 mol氢气和 mol氧气的能量变化是：2×463－436－×495＝242.5 (kJ)。因此热化学方程式为H2O(g)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋242.5 kJ·mol－1。A、B错误。2 mol气态水分解产生2 mol氢气和1 mol氧气，能量变化是485 kJ，物质分解吸收的热量与产物燃烧放出的热量数值相等，则热化学方程式是2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－485 kJ·mol－1。C错误，D正确。答案：D2．答案：(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890 kJ·mol－1(2)H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－a kJ·mol－1(3)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)ΔH＝－2(b＋c－a) kJ·mol－1(4)HF(aq)===F－(aq)＋H＋(aq)　ΔH＝－10.4 kJ·mol－1(5)S(s)＋3F2(g)===SF6(g)　ΔH＝－1 220 kJ·mol－1微训练二1．解析：反应①中，生成1 mol CH3OH时需要形成3 mol C—H键、1 mol C—O键和1 mol O—H键，则放出的热量为(413×3＋343＋465) kJ＝2 047 kJ，需要断开1 mol CO键和2 mol H—H键，吸收的热量为(1 076＋436×2) kJ＝1 948 kJ，则该反应为放热反应，ΔH1＝(1 948－2 047) kJ·mol－1＝；根据盖斯定律，ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝(－58＋99) kJ·mol－1＝＋41 kJ·mol－1。答案：－99　＋412．解析：(1)根据盖斯定律，由①×－②得N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝53.1 kJ·mol－1。(2)根据盖斯定律，由①×3＋②得4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝114 kJ·mol－1。(3)将所给热化学方程式标号：4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH＝－1 648 kJ·mol－1①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393 kJ·mol－1②2Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)===2FeCO3(s)ΔH＝－1 480 kJ·mol－1　③根据盖斯定律：①－③×2＋②×4可得：4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)ΔH＝－260 kJ·mol－1。答案：(1)53.1　(2)114　(3)4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)　ΔH＝－260 kJ·mol－13．解析：(1)根据盖斯定律，3×②－2×①＋2×③得CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝3×(－192.9 kJ·mol－1)－2×(＋49.0 kJ·mol－1)＋2×(－44 kJ·mol－1)＝－764.7 kJ·mol－1。(2)由图可知，第二步反应的反应物总能量高于生成物总能量，该反应是放热反应；第一步反应的热化学方程式为O2===(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－273 kJ·mol－1。(3)利用盖斯定律分别将系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)中的三个热化学方程式相加，即可得到系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式；系统(Ⅰ)和统(Ⅱ)制氢的反应都是吸热反应，从热化学方程式可以看出，系统(Ⅱ)制备1 mol H2需要消耗20 kJ能量，而系统(Ⅰ)制备1 mol H2需要消耗286 kJ能量，故制等量H2系统(Ⅱ)消耗的能量较少。答案：(1)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－764.7 kJ·mol－1(2)放热　(aq)＋O2(g)===(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－273 kJ·mol－1(3)H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝286 kJ·mol－1H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝20 kJ·mol－1　系统Ⅱ化学键H—HC—OC===←O(CO中)H—OC—HE/(kJ·mol－1)4363431 076465413