高三化学复习十五 物质变化中的能量变化.docx

1、 1 高三化学复习十五高三化学复习十五 物质变化中的能量变化物质变化中的能量变化 【知识目标】【知识目标】 学习内容 学习水平 溶解及其热效应 溶解平衡与结晶过程 理解 B 溶解过程的热效应 理解 B 化学反应与能量变化 放热反应与吸热反应 理解 B 热化学方程式 应用 c 燃料的充分利用 理解 B 知识点知识点 1 1 溶解过程中能量变化溶解过程中能量变化 知知 识识 梳梳 理理 溶解过程 中的能量 变化 当 Q1Q2，溶解过程使溶液温度下降，常见有铵盐和硝酸盐铵盐和硝酸盐； 当 Q2Q1，溶解过程使溶液温度几乎没有改变，如食盐和蔗糖食盐和蔗糖； 当 Q2Q1，溶解过程使溶液温度上升，如烧碱

2、和硫酸烧碱和硫酸。 能量变化 示意图 【例 1】把下列物质分别加入装有水的锥形瓶里，立即塞紧带 U 形管的塞子，已知 U 形 管内预先装有少量水（为使水容易观察，预先染成红色）如右图所示（左低右高） ，则 加入的物质可能是 NaOH 固体 18 mol/L H2SO4溶液 NH4NO3晶体 Na2O2固体 生石灰 【例 2】浓硫酸溶于水使溶液的温度升高，是由于 A浓硫酸溶于水，只发生扩散过程 B浓硫酸溶于水，只发生水合过程 物质溶解 溶质扩散过程(吸热 Q1) 溶质水合过程(放热 Q2) 能量 溶解过程 NaOH(s) Na+(aq) + OH (aq) Na+ + OH 扩散 过程 水合 过

3、程 能量 溶解过程 NH4NO3(s) NH4+(aq) + NO3 (aq) NH4+ + NO3 扩散 过程 水合 过程 2 C浓硫酸溶于水，扩散过程吸收的热量大于水合过程放出的热量 D浓硫酸溶于水，扩散过程吸收的热量小于水合过程放出的热量 【例 3】 “摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即 会制冷。该化学物质是 A氯化钠 B固体硝酸铵 C固体氢氧化钠 D生石灰 【例 4】只用水不能鉴别的一组物质是 A 苯、乙酸、四氯化碳 B. 溴苯、乙醇、乙醛 C 氢氧化钠固体、氯化铵固体、氯化钠固体 D.氯化铁固体、绿矾、胆矾 知识知识点点 2 2 溶解平衡溶

4、解平衡 知知 识识 梳梳 理理 溶解 与结晶 速率关系 溶质变化 溶液状态 v溶解v结晶 逐渐溶解 不饱和状态 v溶解v结晶 逐渐结晶 过饱和状态 v溶解=v结晶 质量不变，达到溶解平衡 饱和状态 溶解度 一定温度下，某物质在 100g 溶剂（通常为 H2O）中达到饱和状态时所溶解的质量。 单位为 g/100g H2O 【注意】 1、气体溶解度通常是指一定温度和压强下，1 体积水中溶解该气体的体积数 2、固体物质的溶解度只与温度有关；气体物质的溶解度与温度和压强有关。 影响溶 解平衡 的因素 对于已达到溶解平衡的溶液 改变条件 溶解平衡移动 溶质为固体 溶质为气体 加水稀释 向溶解方向移动 向

5、溶解方向移动 加入溶质 不移动 不移动 加入同离子 向结晶方向移动 向气体逸出方向移动 升高温度 大部分向溶解方向移动 少部分向结晶方向移动（如 Ca(OH)2） 向气体逸出方向移动 增大压强 不移动 向溶解方向移动 几个 应用 1、证明溶解平衡是动态平衡 2、证明难溶物存在溶解平衡 3、用溶解平衡移动解释实验现象 【例 1】下列溶液一定不是饱和溶液的是 A溶质达到溶解平衡 B溶液中无固体溶质残留 C蒸发一定溶剂后无溶质析出 D冷却后无溶质析出 【例 2】室温下，在水中加入一定量的 Ca(OH)2固体，充分溶解后达到平衡： Ca(OH)2(s) Ca 2+ + 2OH 分别加入下列物质后，恢复

6、至原温度，判断 Ca(OH)2固体的量与溶液 pH 值发生的变化情况。 加入物质 CaO 固体 水 NH4Cl 固体 CaCl2固体 NaOH 固体 Ca(OH)2(s) pH 3 【例 3】石灰乳中存在下列平衡 Ca(OH)2(s)Ca 2+ + 2OH，加入少量下列溶液，能促进溶解平衡正 向移动且 Ca 2+物质的量浓度增大的是 ANa2CO3溶液 BAlCl3溶液 CNaOH 溶液 DCaCl2溶液 【例 4】某同学为了证明难溶的氯化银在水中也存在溶解平衡，设计了如下实验步骤： 关于此实验，说法正确的是 A步骤 I 中加入的硝酸银溶液应过量 B步骤 II 中判断完全反应的现象是取上层清液

7、，滴加氯化钠，无沉淀产生 C步骤 III 中现象应该是无沉淀产生 D步骤 III 中选用的硝酸银溶液浓度应小于步骤 I 中选用的硝酸银溶液 知识知识点点 3 3 结晶过程结晶过程 知知 识识 梳梳 理理 1、两种结晶方式的比较 蒸发结晶 冷却结晶 使用 范围 溶解度随温度变化较小的物质 （如 NaCl） 1、溶解度随温度变化较大的物质（如硝酸钾） 2、带有结晶水的溶质（如胆矾） 基本 操作 蒸发结晶： 蒸发溶剂得到晶体 不饱和溶液蒸发溶剂饱和溶液 冷却结晶： 降低温度析出晶体过滤得到晶体 蒸发 要点 有大量晶体析出时停止加热 用余热蒸干 有少量晶体析出时停止加热，进行冷却 2、重结晶 （1）过

8、程：将含有少量杂质的晶体溶在适当的溶剂中，再经过结晶操作后重新得到纯净的晶 体。 （2）目的：除去晶体中可溶性杂质，精制晶体。 3、利用物质溶解性差异进行分离提纯 （1）硝酸钾晶体中含有少量氯化钠 （2）氯化钠晶体中含有少量硝酸钾 【例 1】析出晶体后的液体称作母液，在温度不变时，它一定是 A稀溶液 B浓溶液 C饱和溶液 D不饱和溶液 【例 2】由硝酸钾和少量氯化钠组成的固体，将其溶于水后，可以采用冷却热饱和溶液的方法提纯硝 酸钾，析出晶体后的溶液叫做母液。下列对于母液的说法中，你认为一定正确的是 A对硝酸钾而言是饱和溶液 B对氯化钠而言是饱和溶液 C对两种固体而言都是饱和溶液 D对两种固体而

9、言都是不饱和溶液 【例 3】将等质量的 KNO3和 K2SO4混合物进行分离，有如下操作： 将晶体用适量热水溶解 加热蒸发溶液 冷却溶液，过滤出晶体 趁热过滤出晶体 试根据图象分析，判断出正确的操作顺序是 A B 氯化钠浓溶液 滴加硝酸银浓溶液 完全反应后过滤 滤液 滴加硝酸银浓溶液 步骤 I 步骤 II 步骤 III 4 C D 【例 4】硝酸钾晶体的制备：将 20gNaNO3和 17gKCl 放入 100mL 小烧杯中，加水 35mL。 _、_ _、_ _，氯化钠晶体逐渐析出。当溶液体积减小到原来一半时，迅速_ _过滤。承 接滤液的烧杯应先预加 2mL 蒸馏水，以防止_ _析出。 【例 5

10、】实验室通过如下实验制备 FeSO47H2O 晶体： 将 5%Na2CO3溶液加入到盛有废铁屑的烧杯中，加热数分钟，除去 Na2CO3溶液，然后将铁屑用水洗 涤 23 遍。 向洗涤过的废铁屑中加入适量的稀硫酸，控制温度在 5080之间。 趁热过滤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶； 待结晶完毕后， 滤出晶体， 用少量冰水洗涤 23 次， 再用滤纸将晶体吸干； 最后将晶体密闭保存。 回答下列问题 （1）实验步骤的目的是_ ，除去 Na2CO3溶液的方法是_ _。 （2）步骤趁热过滤是为了防止 。 （3）实验步骤中用少量冰水洗涤晶体，其目的是 _ _； _ 。 知识知识点点 4 4 化学化学

11、反应过程中的能量变化反应过程中的能量变化 知知 识识 梳梳 理理 反应过程 中的能量 变化 放热反应： 反应物的总能量高 生成物的总能量低 吸热反应： 生成物的总能量高 反应物的总能量低 热效应的 图像表示 能量变化示意图 反应历程图 表示反应物与生成物相对能量的高低 表示反应过程中体系能量的变化情况； 使用催化剂时不改变反应热， 只降低活化能 放热反应，即可看成“贮存”在物质内 部的能量转化为热能等而被释放出来的过 程，一般热稳定性越差的物质，“储存”的 能量越大。 吸热反应，即可看成是热能等转化为物 质内部的能量而被“贮存”起来的过程。 一般热稳定性越大的物质，“储存“的能量 越小。几种互

12、为同素异形体的单质一般在自 然界含量低的“储存”的能量高，不稳定。 反应物 生成物 物 质 所 含 能 量 反应 方向 反应热 能量 反应历程 反应物 生成物 反应热 活化能 5 【例 1】将下列常见反应按热效应进行分类 中和反应 碳和二氧化碳 生石灰与水 铝热反应 制溴苯 制乙炔 燃烧反应 碳和水蒸气 二氧化硫催化氧化 乙醇的催化氧化 11石灰石分解 放热反应：_ 吸热反应：_ 【例 2】下列变化过程中，只有放热过程的是 A浓硫酸在水中稀释 B干冰汽化 C水蒸气冷凝成液态水 D液态石油气燃烧 【例 3】据报道，科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化 示意图正

13、确的是 【例 4】下列对化学反应的认识错误的是 A会引起化学键的变化 B会产生新的物质 C必然引起物质状态的变化 D必然伴随着能量的变化 【例 5】实验室制取下列气体，其反应放热的是 A由无水醋酸钠制 CH4 B由乙醇制 C2H4 C由电石制 C2H2 D由硫酸和锌制 H2 【例 6】下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是 A碳酸钙受热分解 B乙醇燃烧 C铝粉与氧化铁粉末反应 D氧化钙溶于水 【例 7】下列各图中，表示正反应是吸热反应的是 【例 8】已知：CH3CH2CH2CH3(g)6.5O2(g)4CO2(g)5H2O(l)2878kJ (CH3)2CHCH3(g)6.5O2(g)4C

14、O2(g)5H2O(l)2869kJ 下列说法正确的是 A正丁烷分子储存的能量大于异丁烷分子 B正丁烷的稳定性大于异丁烷 C异丁烷转化为正丁烷的过程是一个放热过程 D异丁烷分子中的碳氢键比正丁烷的多 【例 9】 若测得盐酸和氢氧化钠溶液反生成 18g 水时放出的热量为 Q， 则下列各反应在溶液中生成 18g 水时，放出的热量也为 Q 的是 酸和氢氧化钠溶液；氨水和盐酸；氢氧化钾溶液和硝酸 6 知识知识点点 5 5 热化学方程式含义和书写热化学方程式含义和书写 知知 识识 梳梳 理理 热化学 方程式 含义与 书写 1、方程含义： 热化学方程式中各物质前的系数只表示各物质对应的物质的量，单位为摩尔

15、。 2、书写规则： （1）物质的聚集状态不同，反应吸收和放出的热量不同，因此要注明反应物和生成 物的聚集状态。 （2）热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数，只表示物质的量，因此 它可以是整数，也可以是分数，对于相同物质的反应。当化学计量数不同时，其反应 热也不同。 热化学 方程式 的应用 1、判断反应物/生成物在不同状态下对反应热效应的影响 2、通过比较相似反应的热效应判断物质的稳定性或活泼性 3、盖斯定律：一个反应可以分为几步进行，总的热效应等于各步热效应之和 【例 1】已知 CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) +890.3kJ，现有 CH4和 CO

16、的混合气体共 0.75mol， 完全燃烧后，生成二氧化碳和 18g 的液态水，并放出 515kJ 的热量，请写出 CO 燃烧的热化学方程 式 。 【例 2】已知下列三个热化学方程式： 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) + 483.6kJ H2(g) + 2 1 O2(g) H2O(l) + 285.8kJ C(s) + O2(g) CO2(g) + 393.5kJ 试问： (1)1mol 液态水变成 1mol 气态水需_（填“吸收”或“放出”）_kJ 的热量。 (2)1g 气态水变成液态水需_（填“吸收”或“放出”）_kJ 的热量。 (3)至少需要完全燃烧_g 碳，才能得到(2)中

17、的这些热量。 【例 3】有以下三个热化学方程式：Ca(s) + Cl2(g) CaCl2(s) + 795kJ；Sr(s) + Cl2(g) SrCl2(s) + 828kJ；Ba(s) + Cl2(g) BaCl2(s) + 860kJ。分析上述反应的反应热数据，可推测三种氯化物的 热稳定性由强到弱的顺序为 。 【例 4】已知氯气、溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下(Q1、Q2均为正值)： 221222 H (g)+Cl (g)2HCl(g)+Q H (g)+Br (g)2HBr(g)+Q 有关上述反应的叙述正确的是 AQ1Q2 B生成物总能量均高于反应物总能量 C生成 1molHCl

18、气体时放出 Q1热量 D1mol HBr(g)具有的能量大于 1mol HBr(l)具有的能量 【例 5】已知：H +(aq) + OH-(aq) H 2O(l) + 57.3 kJ。对于下列反应： HCl(aq) + NH3H2O(aq) NH4Cl(aq) + H2O(l) + a kJ HCl(aq) + NaOH(s) NaCl(aq) + H2O(l) + b kJ HNO3(aq) + KOH(aq) KNO3(aq) + H2O(l) + c kJ 则 a、b、c 三者的大小关系为 Aabc57.3 B ab=c=57.3 C bc=57.3a D无法比较 【例 6】当一个可逆反

19、应的方程式系数变为原来的两倍时，下列数据会随之发生改变的是 A平衡常数 B反应热 C反应速率 D反应物的转化率 【例 7】下列各组热化学方程式中，化学反应的 Q（Q0）前者小于后者的是 AC(s)O2(g)CO2(g)+Q C(s)1/2O2(g)CO(g)+Q BS(s)O2(g)SO2(g)+Q S(g)O2(g)SO2(g)+Q 7 C2H2(g)O2(g)2H2O(l)+Q 2H2(g)O2(g)2H2O(g)+Q DH2S(g)H2(g)+S(s)-Q H2S(g)H2(g)+S(g)-Q 【例 8】已知： 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) + 483.6 kJ； H2(

20、g) + S(g) H2S(g) + 20.1 kJ。 下列判断一定正确的是 A1mol 氢气完全燃烧吸热 246.8 kJ B水蒸气和硫化氢的能量相差 221.7 kJ C由知，水的热稳定性小于硫化氢 D若反应中改用固态硫，放热将小于 20.1 kJ 【例 9】已知 25、101kPa 下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为： C(石墨) + O2(g) CO2(g) + 393.51kJ；C(金刚石) + O2(g) CO2(g) + 395.41kJ 据此判断，下列说法中正确的是 A由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 B由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石

21、墨的能量比金刚石的高 C由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 D由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高 【例 10】已知乙炔与苯蒸汽完全燃烧的热化学方程式如下所示： 2C2H2(g) + 5O2(g) 4CO2(g) + 2H2O(l) + 2600 kJ 2C6H6(g) +15O2(g) 12CO2(g) + 6H2O(l) + 6590 kJ，下列说法正确的是 A2mol C2H2(g) 完全燃烧生成气态水时放热大于 2600kJ B2mol C6H6(l) 完全燃烧生成液态水时放热大于 6590kJ C相同条件下，等质量的 C2H2(g)与

22、 C6H6(g)完全燃烧，C6H6(g)放热更多 DC2H2(g) 三聚生成 C6H6(g) 的过程属于放热反应 知识知识点点 6 6 燃料的充分利用燃料的充分利用 知知 识识 梳梳 理理 燃料的充 分利用 1、 燃料充分利用： （1） 燃料通常包括煤、石油、天然气等，常称为化石燃料，属非再生能源 （2） 考虑两点 a燃料的充分燃烧 b热能的充分利用（利用余热、热交换器等） 2、燃料充分燃烧条件： a燃烧时要有足够多的空气，按反应比例混合； b燃料与空气要有足够大的接触面，常用方法有： 固体碎化、液体雾化。 8 新能源的开发措施主要有两个方面： (1) 调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中

23、的比例，节约油气资源； (2) 加快开发水电、核电和新能源。其中最有希望的是太阳能、燃料电池、风能和 氢能、核能。 【例 1】 为了更好的解决能源问题， 人们一方面研究如何提高燃料的燃烧效率， 另一方面寻找新能源。 以下做法不能提高燃料效率的是 A煤的汽化与液化 B液体燃料呈雾状喷出 C将煤压成煤球使用 D将煤粉碎燃烧 【例 2】下列选项中，能说明乙醇作为燃料具有的优点是 燃烧时发生氧化反应 充分燃烧的产物不污染环境 乙醇是一种再生资源 燃烧时放出大 量热量 A B C D 【例 3】氢能是一种既高效又干净的新能源。氢能具有的优点包括： 原料来源广 易燃烧、热值高 储存方便 制备工艺廉价易行

24、A B C D 【例 4】下列措施不能达到节能减排目的的是 A利用太阳能制氢燃料 B用家用汽车代替公交车 C利用潮汐能发电 D用节能灯代替白炽灯 【例 5】我国燃煤锅炉采用沸腾炉（注：通过空气流吹沸使煤粉在炉膛内呈“沸腾状”燃烧）的逐渐 增多，采用沸腾炉的好处是 A增大煤燃烧时的燃烧热并形成清洁能源 B减少煤中杂质气体（如 SO2）的形成 C提高煤炭的热效率，并减少 CO 的排放 D使燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率 【例 6】燃料不充分燃烧将会产生大量污染气体，该气体的重要成分是 ACO2 BCO CSO2 DNO2 【例 7】 最近上海市的大街上出现了环保型出租车，该车型采用 PLG汽油的双燃料系统，其尾气中 有害气体成分较普通车型下降了 80%左右，减轻了因汽车尾气排放给城市环境造成的污染问题。下列 物质中，不属于有害气体的是 A. CO2和 H2O B. NO2和 NO C. CO 和 SO2 D.炭粒和含铅化合物 【例 8】我国在已探明的化石能源资源总量中，煤炭占 90%以上，然而，煤炭资源的大量利用会对环 境造成严重污染，因此，洁净煤这一绿色化学技术方兴未艾。下列措施不属于洁净煤技术的是 A溶剂萃取脱硫法 B煤的气化（产物主要为 CO 和 H2） C煤的加氢液化 D煤的直接燃烧