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1、1化学专题 1 化学反应中的能量变化高考考向学科内重点热点分析（1）理解吸热反应和放热反应的概念；（2）理解化学反应中能量变化的实质；（3）了解燃料充分燃烧的条件；（4）会书写热化学方程式；（5）能够根据化学反应的能量变化进行简单的化学计算；（6）能够运用化学反应中的能量变化分析生产生活实际中的有关问题。跨学科重点热点分析能量存在于各种物质中，物质变化伴随着能量变化，并遵循能量守恒定律。而能源问题又是当今社会、经济、文化、科技中的热点问题之一，自然界中能源的合理开发和利用需要多门学科间的协调和综合。能量问题在中学物理、化学、生物、地理等学科中均广泛涉及。以能量为契合点，进行学科知识的渗透、交叉
2、和综合，让学生多角度、多层面运用多种能力去分析和解决有关的理论问题和实际问题，必成为理科综合考试的重要热点之一。学科内综合能力测试例释例 1在同温同压下,下列各组热化学方程式中,Q 2Q1 的是(A)2H2(g)+O2(g)2H 2O(g)+Q12H2(g)+O2(g)2H 2O(l)+Q2(B)S(g)+O2(g)SO 2(g)+Q1S(s)+O2(g)SO 2(g)+Q2(C) 1QCO(g)()1(s)222gC(D)H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)+Q 2Hl(g)()l1()H解析本题要求学生比较化学反应中的能量大小，考查了学生运用热化学方程式的有关知识和物质状态与反应热的关系
3、的知识来解决化学问题的能力。A 选项，H 2O(g) H 2O(l)还要放热，故 Q2Q1；B 选项，反应物 S(s)S(g)需吸热，故 Q2Q1；D 选项，Q 2 为 1molH2 与 Cl2 完全反应放出的能量，Q1 为 0.5molH2 与 Cl2 完全反应放出的能量， 故 。1答案A、C例 2298K 时，合成氨反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)+92.4KJ2在该温度下，取 1molN2 和 3molH2 放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量总是小于 92.4KJ。其原因是 解析本题主要考查了可逆反应中能量变化与起始反应物的量之间的关
4、系。因可逆反应的起始反应物不可能完全转化为生成物，所以不能根据起始反应物的量来计算反应放出的热。实际可逆反应放出的热应比用起始量算出的要小。答案该反应是可逆反应，在密闭容器中进行将达到平衡，1molN 2 和 1molH2 不能完全反应生成 2molNH3，因而放出的热量总少于 92.4KJ。例 3能源可划分为一级能源和二级能源，自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源；需依靠其它能源间接制取的能源称为二级能源。例如自然界中的煤即为一级能源，而氢气则是一种高效没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取： 2H2O= 2H2+O 2，该反应为吸热反应。（1）除了题中提到的以外，你还能
5、列举出一些一级能源和二级能源吗？一级能源 ；二级能源 。（2）关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向不正确的是A.构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，因此可以研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源B.设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气C.寻找高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放能量D.寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气（3）我国的能源消耗以煤为主，煤炭的储量占世界储量的 13%，仅次于美国、前苏联，居世界第三位。据估计，全世界石油和天然气的资源于 80 年后将枯竭，煤炭最多供应200300 年。能源紧缺已成为世界经济和社会发展的一种制约因素，节约能源是解决能源紧缺
6、的重要途径。根据你所学的化学知识，简述提高煤的利用效率的途径和方法？解析本题在给出有关一级能源和二级能源的信息，考查了学生简单的信息迁移能力的同时；也联系当年社会上被炒得很热的“水变油”事件，让学生参与对伪科学的批判与揭露，将学过的知识与社会密切联系起来，增强辨别是非的能力。 （1）根据题给“自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源；需依靠其它能源间接制取的能源称为二级能源”的信息，石油、天然气、太阳能等自然界中以现成形式存在的能源为一级能源，电能、水煤气、沼气等需依靠其它能源间接制得，为二级能源；（2）本文涉及制取氢气的几个问题，选项 A 是错误的方向，原子与分子是两种不同层次的微观粒子，水
7、分子中的氢元素不同于单质氢气，氢气可以燃烧，但水分子不可能燃烧；选项 B 的方向是正确的，水分解成氢气和氧气的反应是一个吸热过程，在常温常压下进行很慢，利用太阳能产生高温，正是目前实际进行，并已取得成果的一项研究工作；选项 C 使错误的，催化剂只能改变反应的速率，却不能改变吸热反应需要能量的情况；选项 D 应是一个可以肯定的研究方向，水分解时需吸收能量，寻找可提供廉价能源的有效方法，当然可以解决由水制氢气的问题。答案（1）一级能源有：石油、天然气、太阳能、草木、风能、水能、地热能、海洋能、潮汐能等；二级能源有：电能、水煤气、沼气、焦炉气。（2）A、C（3）使煤充分燃烧（一是燃烧时要有足够多的空
8、气，二是煤与空气要有足够大的接触面积）热能的充分利用（通过改进设备，防止热能损失，提高热能的利用率。 ）煤的气化和液化（固体煤经过处理变为液体或气体，燃烧时可减少污染，燃烧效率高，也便于运输。3）跨学科知识板块渗透统整表学 科 物 理化 学 生 物 涉及内容内能、电能、机械能、核能、磁能等：（1）地球上的所有能量归根到底都来自于太阳，太阳光的辐射传递过来，然后转化成其它形式的能量，包括机械能、电能、化学能等。（2）电能为二次能源，可由光能（如太阳能电池）和机械能（如水电、风电）转变而来；同时电能也可转变成光能（如电灯发光） 、机械能（如电动机）和化学能等。机械能也可由热能、化学能、电能、潮汐能
9、等转化而来，机械能也可转化为热能、电能等。在各种形式的能量转化过程中，总有部分能量转化为热能，并最终以热能的形式散失。化学能：相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用形成化学键。要拆开化学键需要吸收相当的能量。化学反应的实质就是旧键的断裂和新键的形成，根据能量的变化可分为吸热反应和放热反应。生物能、光能、活泼的化学能（ATP） 、稳定的化学能（有机物）：（1）生物作为一种特殊的物体，不断进行着生命运动。细胞核生物体在生命运动过程重要发生无数的化学反应。这些过程都伴随着能量的变化。 （2）在生物圈中，能量的传递是单向的，它最终转化为热能而流失。当太阳能的补充和热能的散失达成平衡时，气温可保持相对稳
10、定。近年来由于大量化石燃料的燃烧，加上绿地面积减少，大气中二氧化碳的含量与日俱增。二氧化碳能强烈吸收地面放出的红外光长波辐射，故使大气温度升高，人们尘世为“温室效应” ，已引起世界各国的普遍关注。在生态系统中从能量的传递规律来看，生物群落是一个耗散结构，也许源源不断的能量的供给才能维持。研究角度 能量的转化与转移 反应热反应中吸收或放出的能量，燃烧热生物体的能量代谢共同点 都研究能量的释放、转移、转化、利用，都遵循能量守恒定律跨学科综合能测试例释例题氢作为一种清洁能源，正日益受到各国的重视。许多汽车厂商正努力研究用氢作为燃料来取代汽油，生产 21 世纪的“环保”汽车。设有一种燃气汽车，正常燃烧
11、时耗氢量为 1.2Kg/h，并且在 1.01 Pa 的压强下燃烧，氢的燃烧热为 285.8KJ/mol，则510(1)氢气燃烧的热化学方程式为 ；(2)以氢气为燃料的汽车比目前以汽油为燃料的汽车相比有哪些优点？(3)若燃烧后内能转化为机械能的效率为 50%，这辆汽车受到的阻力为 1000N，问这辆汽车的最大速度为多大？解析 本题为物理化学综合题，题目以高新科技燃氢汽车为背景，从选择无污染能4源、优化人类生态环境出发，自然引发物理学、化学问题。（1）所谓燃烧热是指 1mol 物质完全燃烧所放出的热量，故在 1.01 Pa 的压强下氢气510燃烧的热化学方程式为 H2（g）+ O2(g)=H2O(
12、g)+285.8KJ，1或 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)+571.6KJ（2）氢气汽车的优点：无污染 热值高 汽车功率大（3）1.2Kg 氢气完全燃烧产生的热量为： JmolJmolgQ833 107./108.5/10. 汽车的机械功率 ，由于汽车受阻力恒为 1000N，汽车做变加速直线运动，tQP当 F=f（阻） 时，汽车达到最大速度，又 P=Fv，故 smsftFv /8.23/1036%57.8max 答案（1）H 2（g）+ O2(g)=H2O(g)+285.8KJ，或 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)+571.6KJ1（2）无污染 热值高 汽车功率大（3）23.
13、8m/s综合能力测试一、选择题（每题 5 分，共 55 分）1.下列说法不正确的是A.任何化学反应都伴随能量变化 .B.化学反应中的能量变化都表现为热量的变化C.反应物的总能量高于生成物的总能量时,发生放热反应.D.反应物的总能量低于生成物的总能量时 ,发生吸热反应.2.下列反应既属于氧化还原反应,又是吸热反应的是A.铝片与稀盐酸的反应.B.Ba(OH)28H2O 与 NH4Cl 的反应.C.灼热的碳与 CO2 的反应D.甲烷在氧气中的燃烧反应3.下列燃料中,不属于化石燃料的是A.煤 B.石油 C.天然气 D.水煤气4.目前世界上最重要的气体矿物燃料是A.水煤气 B.一氧化碳 C.石油 D.天
14、然气5.吸热反应一定是A.释放能量 B.贮存能量C.反应物总能量高于生成物总能量 D.反应物总能量低于生在物总能量6.下列叙述正确的是A.电能是二级能源 B.水力是二级能源 C.天然气是一级能源 D.干馏煤气是一级能源57. 在相同条件下，下列物质分别与 H2 反应，当消耗等物质的量的氢气时放出热量最多的是 A. Cl 2 B. Br2 C.I2 D. S 8.在硫酸工业生产中，为了有利于 SO2 的转化，且能充分利用热能，采用了中间有热交换器的接触室(见下图)。按此密闭体系中气体的流向，则在 A 处流出的气体为 A. SO2 B. SO3 ,O2 C. SO2，O 2 D.SO2，SO 3
15、9.下列物质加入水中显著放热的是A 固体氢氧化钠 B 生石灰 C 无水乙醇 D 固体硝酸铵10.已知 1mol 白磷变成 1mol 红磷放出 18.39kJ 的热量，下面反应 4P(白)+5O 2=2P2O5+Q1 4P(红)+5O 2=2P2O5+Q2 则 Q1 与 Q2 的关系为A.Q1Q2 B.Q1=Q2 C.Q1Q，故此法没价值。17、 （1）美国在日本的广岛和长崎投掷原子弹（2）浙江 秦山核电站；广东 大亚湾核电站上述两地工农业发达，人口密集，能源需要量大，而本地常规能源缺乏。核能能量密集，原料运输方便。上述两地技术力量雄厚，经济实力强，便于解决核电建设投资大、技术难的问题。（3）第二 科学技术是第一生产力（4） Zr904对单位质量的物质而言，核裂变反应的能量远远大于化学反应
