无机反应基本类型是高考常见题型, 而化学反应又常常伴随着能量的变化, 在定性研究化学反应的基础上, 再从定量的角度深入研究化学反应中的能量变化很有必要。
高考考查贮存在物质中的能量与反应过程中能量变化的关系, 以及运用化学反应中的能量变化知识去观察生活、生产和社会中的各类有关化学能源的问题, 以微观和宏观、文字和图像相结合的方式将抽象的内容形象化, 加深对化学方程式, 热化学方程, 放热反应、吸热反应、化学键等知识的理解。
1 命题角度1——反应热概念的应用
燃烧热和中和热是高中化学教材中最重要的反应热, 燃烧热指的是在101KPa下, 1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量, 单位一般用kJ/mol表示。中和热指的是在稀溶液中, 酸跟碱发生中和反应生成1mol水的反应热。这类题目的解题关键之处在于理解概念。
例题1概念辨析题
(1) 若已知25℃、101 kPa下甲烷的燃烧热是890.3 kJ/mol则其热化学方程式为
CH4g) +3/2O2 (g) =CO (g) +2H2O (g) ;△H=+890.3 kJ/mol
(2) 2molHCl (aq) 与2molNaOH固体完全中和时, 所放出的热量是中和热
(3) 含溶质均为0.5mo的稀硫酸与Ba (OH) 2溶液完全中和时的反应热为中和热
解析:在燃烧热的概念中必须注意到以下几个细节: (1) 可燃物必须为1mol (2) 可燃物必须完全燃烧 (3) 生成的氧化物必须稳定。而在 (1) 题中CO不满足完全燃烧, 水蒸汽不稳定, 且燃烧放热时△H应该<0, 所以错误的。
在中和热的概念中必须注意以下细节 (1) 稀溶液是指溶于大量水的离子。 (2) 中和热不包括固体在水中的溶解热、离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。 (3) 中和反应的实质是H+和OH-化合生成H2O, 若反应过程中有其他物质生成, 这部分反应热不在中和热内。而在 (2) 中生成2mol H2O且NaOH固体在溶于水的过程中会放热, 所以错误。在 (3) 中生成水的同时生成了硫酸钡沉淀, 所以错误。
2 命题角度2——热化学方程式的正误判断和书写
2.1 热化学方程式的正误判断——“三查法”
2.1.1 状态是否标正确了。
2.1.2 看△H的正负及单位是否正确。
2.1.3 看△H的数值是否正确 (△H的数值必须与方程式中的化学计量数成正比) 。
还应特别注意题目的要求, 如要求是能表示燃烧热和中和热的热化学方程式
例题2已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水, 并放出热量bkJ, 则能表示乙炔燃烧热的热化学方程式是 ()
解析:拿到这类选择题, 希望能直接找最明显错误答案。比如:选项B△H>0一定错误;选项C水为气态错误;选项A和选项B就热化学方程式本身而言均正确, 但题目特别要求能表示乙炔的燃烧热, 所以在热化学方程式中乙炔的化学计量数必须为1, 正确答案为D。
2.2 热化学方程式的书写
书写前我们必须清楚 (1) 同一种物质在不同状态下能量不同, 所以在书写热化学方程式
时必须注明物质的状态。 (2) 热化学方程式中的化学计量数只表示微粒的物质的量而不表示微粒的个数, 所以在热化学方程式中△H与化学计量数必须成正比。
第一步:根据题目要求写正确化学方程式且标出物质相应的状态
第二步:△H=____________________。横线上的内容由三部分组成:符号、数值和单位, 难点在于数值的计算, 其一般依据是△H与热化学方程式中的化学计量数成正比。
3 命题角度3——反应热或热量大小的比较
这类题目考查的知识点是影响反应热或热量的因素, 主要有以下三个:1、化学计量数。2、物质的聚集状态或晶体结构。3、化学键的强弱。常见题型有:1, 不同条件下 (温度、压强、物质聚集状态等) 下的同一化学反应。2, 同一条件 (温度、压强) 下的同类化学反应之间进行。比较时要善于从同中求异, 抓住其实质, 从而顺利解决问题。
例3、强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应:H+ (aq) +OH- (aq) ===H2O (l) ;
ΔH=-57.3kI/mol, 向1L 0.5mol/L的NaOH溶液中加入下列物质:
(1) 稀醋酸; (2) 浓硫酸; (3) 稀硝酸, 恰好完全反应时的热效应ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系正确的是 ()
解析:这个题目应以稀硝酸与氢氧化钠溶液的反应为标准, 在稀醋酸与氢氧化钠溶液除发生中和反应外, 还需考虑稀醋酸存在电离平衡, 而电离需要吸收热量, 所以放出的热量小于稀硝酸与氢氧化钠溶液反应放出的热量。浓硫酸与氢氧化钠溶液除发生中和反应外, 还需考虑浓硫酸在溶于水的过程中会放出热量, 所以放出的热量大于稀硝酸与氢氧化钠溶液反应放出的热量, 所以Q2>Q3>Q1。尤为值得一提的是, 中和反应为放热反应, ΔH<0, 正确答案为选项D。
4 命题角度4——反应热的计算
4.1 根据反应吸热、放热的微观原因——键能。
化学反应的本质是旧键的断裂和新键的形成, 形成化学键时放出的总能量大于断裂化学键时吸收的总能量时, 该反应放热。形成化学键时放出的总能量小于断裂化学键时吸收的总能量时, 该反应吸热。
ΔH=∑E (反应物) -∑E (生成物)
4.2 根据反应吸热、放热的宏观原因——物质的能量。
化学反应放热还是吸热取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小。反应物的总能量大于生成物的总能量, 该反应放热;反应物的总能量小于生成物的总能量, 该反应吸热。
ΔH=生成物能量-反应物能量
例题4信息1:通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量或是形成1 mol某化学键所放出的能量看成该化学键的键能。
信息2:键能的大小可衡量化学键的强弱, 也可估算化学反应的反应热 (△H) 。化学反应的△H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与形成化学键的键能之和的差
硅在一定条件下可以与氧气反应生成二氧化硅:Si (s) +O2 (g) =SiO2 (s)
(1) 该反应的反应热△H=________________________________________KJ/mol
(2) 根据第一小题可得: (填大于、小于或等于)
1 mol Si晶体的键能和1 molO2的键能之和________1 mol SiO2的键能
1 mol Si晶体和1 mol O2所具有的能量之和________1 mol SiO2所具有的能量
解析: (1) 此题解答的要求如下: (1) 理解并应用信息1、信息2中的键能和反应热。 (2) 熟悉物质的微观结构, 会判断1mol硅、氧气、二氧化硅中的键的个数。
∴△H=176×2+498-460×4=-990 KJ/mol
(2) 抓住ΔH的两个计算公式得出:小于;大于
4.3 盖斯定律的应用
一个化学反应在一定条件下无论是一步完成还是分几步完成, 则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相等。即反应热只与反应的始态和终态有关, 与反应途径无关, 这就是著名的盖斯定律。根据盖斯定律, 热化学方程式能像代数式一样进行相加或相减, 相应的反应热也相加或相减。
5 命题角度5——化学平衡中的反应热
把反应热的知识点穿插在化学平衡中, 对我们同学的知识整合要求相当高, 要求学生必须理解可逆反应的特征、化学平衡移动原理和热化学方程式的意义。
例题5, 工业制硫酸在接触室中的反应原理:
2SO2 (g) +O2 (g) =2SO3 (g) ;△H=-196 kJ/mol
(1) 若2mol SO2与1molO2在一个有催化剂的固定容积的容器中500℃发生反应, 达到平衡时放出的热量Q1是176.4kJ则SO2的转化率为____________________;
(2) 在上述条件下让4mol SO2与2molO2反应, 则达到平衡时放出的热量Q3的取值范围___________
解析: (1) 要理解热化学方程式中的化学计量数的意义是物质的物质的量, 所以则SO2的转化率为176.4÷196=90% (2) 相当于对 (1) 中所处平衡进行增压, 平衡正向移动, 所以Q3>176.4×2;又因为2mol SO2与1molO2完全反应放出196kJ, 4mol SO2与2molO2不可能完全反应, 所以Q3<196×2.
总之, 以上试题主要围绕高考大纲, 体现新课程理念, 注重相关知识的应用和层次的要求。所以通过本文例谈化学反应中的热效应, 来帮助广大同学认清本质, 拓宽视野, 增强高考相关题的实战能力。
摘要：化学是一门与生活、生产密切联系的学科, 高考会要求学生运用化学知识解释和解决生活热点问题, 而化学能源就是其中的一个热点。本文主要从五个命题热点帮助学生解决问题:反应热概念的应用、热化学方程式、反应热或热量的比较、反应热的计算、化学平衡中的反应热。
关键词：反应热,放热,吸热,热化学方程式