通用版版高考化学一轮复习第六章化学反应与能量学案.docx

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通用版版高考化学一轮复习第六章化学反应与能量学案

第六章化学反应与能量

第一节

化学能与热能

　教材复习——打牢基础，基稳才能楼高

反应热与焓变

1．化学反应中的能量变化

（1）化学反应中的两大变化：

物质变化和能量变化。

（2）化学反应中的两大守恒：

质量守恒和能量守恒。

（3）化学反应中的能量转化形式：

热能、光能、电能等。

通常主要表现为热量的变化。

2．反应热、焓变

（1）反应热：

在化学反应过程中放出或吸收的热量。

（2）焓变：

生成物与反应物的焓值差，ΔH＝H（生成物）－H（反应物），单位：

kJ·mol－1。

（3）反应热与焓变的关系：

恒压条件下，化学反应的反应热等于焓变。

3．吸热反应和放热反应

（1）两角度理解

①从能量高低角度理解：

　　　ΔH

0，放热反应　　ΔH

0，吸热反应

②从化学键角度理解：

（2）常见的放热反应和吸热反应

①放热反应：

大多数化合反应、中和反应、金属与

的反应、所有的燃烧反应、物质的缓慢氧化。

②吸热反应：

大多数分解反应、盐类的水解反应、C与CO2反应、Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl反应、C与H2O（g）反应。

4．反应热、活化能图示

（1）在无催化剂的情况，

为正反应的活化能，

为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2。

（2）催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。

（1）化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都有热效应。

（2）需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。

[对点练习]

1．下列反应，属于放热反应的是（　　）

A．电解水制氢　　　　　　　B．铝热法制铁

C．焦炭和水反应制水煤气D．煅烧石灰石制生石灰

解析：

选B　铝热反应是放热反应，其余均为吸热反应。

2．下列图示变化过程为吸热的是（　　）

解析：

选A　A中，反应物的总能量小于生成物的总能量，故A为吸热反应；B中，N2和H2必须先吸收能量断裂旧化学键，再放出能量形成新化学键，由于放出的能量大于吸收的能量，故B为放热反应；C中，浓硫酸溶于水放出热量；D中，锌与稀盐酸反应是放热反应。

3．反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．X→Y反应的ΔH＝E5－E2

B．X→Z反应的ΔH>0

C．由图可知等物质的量的Y的能量一定比X的能量高

D．升高温度可提高X→Z的反应速率

解析：

选D　ΔH＝生成物具有的总能量－反应物具有的总能量，由题图知X→Y反应的ΔH＝E3－E2，A项错误；X→Z反应的ΔH＝E1－E2<0，B项错误；由题图可知，2X（g）===3Y（g）为吸热反应，只能说明3molY（g）的能量一定比2molX（g）的能量高，但不能得出等物质的量的Y的能量一定比X的能量高，C项错误；升高温度，化学反应速率加快，D项正确。

4．已知某反应A（g）＋B（g）C（g）＋D（g），反应过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。

（1）该反应是________反应（填“吸热”或“放热”），该反应的ΔH＝________kJ·mol－1（用含E1、E2的代数式表示），1mol气体A和1mol气体B具有的总能量比1mol气体C和1mol气体D具有的总能量__________（填“一定高”“一定低”或“高低不一定”）。

（2）若在反应体系中加入催化剂使反应速率增大，则E1和E2的变化是：

E1________，E2________，ΔH__________（填“增大”“减小”或“不变”）。

答案：

（1）吸热　E1－E2　一定低　

（2）减小　减小　不变

热化学方程式

1．热化学方程式及其意义

（1）概念：

表示参加化学反应的物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。

（2）意义：

表明了化学反应中的物质变化和能量变化。

例如：

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ·mol－1，表示在25℃和1.01×105Pa下，1molH2和0.5molO2完全反应生成

1mol液态水时放出285.8kJ的热量。

2．热化学方程式的书写方法

（1）热化学方程式中物质的化学计量数仅表示该物质的物质的量，因此可以是整数，也可以是分数。

（2）热化学方程式的化学计量数改变n倍，反应热也改变n倍。

（3）可逆反应的ΔH表示完全反应的热量变化，与反应是否可逆无关。

如N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.4kJ·mol－1，表示在101kPa、25℃时，1molN2（g）和3molH2（g）完全反应生成2molNH3（g）时放出92.4kJ的热量。

（4）反应逆向进行时，其焓变与正反应的数值相等，符号相反。

（5）与普通方程式的区别：

一般不标注“↑”、“↓”以及反应条件等。

（6）同素异形体之间转化的热化学方程式除了注明状态外，还要注明名称。

[对点练习]

1．根据下列图像的叙述不正确的是（　　）

A．图

（1）表示的热化学方程式为CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）　ΔH＝－41kJ·mol－1

B．图

（2）表示的热化学方程式为CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）　ΔH＝＋41kJ·mol－1

C．由图可知正逆反应的热效应的数值相同

D．两个图像表示的含义不同

解析：

选B　图

（1）表示CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）　ΔH＝－41kJ·mol－1，A正确；图

（2）表示CO2（g）＋H2（g）===CO（g）＋H2O（g）　ΔH＝＋41kJ·mol－1，B错误；由图知C正确；两个图像的反应物、生成物正好相反，D正确。

2．航天燃料从液态变为固态，是一项重要的技术突破。

铍是高效率的火箭燃料，燃烧时放出巨大的能量，已知1kg金属铍完全燃烧放出的热量为62700kJ。

则铍燃烧的热化学方程式正确的是（　　）

A．Be＋

O2===BeO　ΔH＝－564.3kJ·mol－1

B．Be（s）＋

O2（g）===BeO（s）　ΔH＝＋564.3kJ·mol－1

C．Be（s）＋

O2（g）===BeO（s）　ΔH＝－564.3kJ·mol－1

D．Be（s）＋

O2（g）===BeO（g）　ΔH＝－564.3kJ·mol－1

解析：

选C　1kgBe的物质的量为

＝

mol，又因为1kg铍完全燃烧放出的热量为62700kJ，则1mol铍完全燃烧放出的热量为

kJ＝564.3kJ，Be与氧气反应生成BeO，则其热化学方程式为Be（s）＋

O2（g）===BeO（s）　ΔH＝－564.3kJ·mol－1。

3．写出下列反应的热化学方程式。

（1）101kPa时，1molH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ的热量，表示H2燃烧热的热化学方程式为__________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）0.3mol乙硼烷（分子式B2H6）在氧气中燃烧，生成固体三氧化二硼和液体水，放出649.5kJ的热量，则其热化学方程式为______________________________________________。

答案：

（1）H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ·mol－1

（2）B2H6（g）＋3O2（g）===B2O3（s）＋3H2O（l）

ΔH＝－2165kJ·mol－1

燃烧热和中和热　能源

1．燃烧热和中和热的比较

燃烧热

中和热

相同点

能量变化

放热

ΔH及其单位

ΔH＜0，单位均为kJ·mol－1

不同点

反应物的量

可燃物的物质的量一定为1_mol

不一定为1mol

生成物的量

不确定

生成水为1_mol

反应热的含义

101kPa时，1_mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量

在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1_mol_水时所放出的热量

表示方法

燃烧热为ΔH＝－akJ·mol－1（a＞0）

强酸与强碱反应的中和热为57.3kJ·mol－1或ΔH＝－57.3_kJ·mol－1

2．中和热的测定

（1）装置（请在横线上填写仪器名称）

（2）计算公式：

ΔH＝－

kJ·mol－1

t1——起始温度，t2——终止温度。

（3）注意事项

①泡沫塑料板和碎泡沫塑料（或纸条）的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量损失。

②为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。

③因为弱酸或弱碱存在电离平衡，电离过程需要吸热，实验中若使用弱酸、弱碱则测得的数值偏小。

3．能源

（1）浓H2SO4稀释时放热，浓H2SO4与强碱溶液反应生成1molH2O时放出的热量大于57.3kJ。

（2）当用热化学方程式表示中和热时，生成H2O的物质的量必须是1mol，当用热化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必须为1mol。

[对点练习]

1．下列说法正确的是（　　）

A．强酸跟强碱的反应热一定是中和热

B．1molC完全燃烧放热383.3kJ，其热化学方程式为

C＋O2===CO2　ΔH＝－383.3kJ·mol－1

C．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O（l）时的反应热叫做中和热

D．表示中和热的离子方程式为H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1

解析：

选D　中和热是指在稀溶液中，强酸和强碱中和生成1mol液态水和可溶性盐放出的热量，题中没有指明具体反应条件和生成水的物质的量，故A项、C项错误；书写热化学方程式时要特别注明反应物与生成物的状态，故B项错误；中和反应是放热反应，表示中和热的离子方程式中ΔH＝－57.3kJ·mol－1，故D项正确。

2．下列热化学方程式书写和表示正确的是（ΔH的绝对值均正确）（　　）

A．2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）ΔH＝－196kJ·mol－1（反应热）

B．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－890.3kJ·mol－1（燃烧热）

C．NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）ΔH＝＋57.3kJ·mol－1（中和热）

D．2NO2===O2＋2NO　ΔH＝－116.2kJ·mol－1（反应热）

解析：

选A　二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫是放热反应，焓变为负值，且标注了物质的聚集状态和反应焓变，符合热化学方程式的书写原则，故A项正确；燃烧热是1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，选项中生成的气态水不是稳定氧化物，故B项错误；酸碱中和反应是放热反应，焓变为负值，故C项错误；热化学方程式中物质的聚集状态未标注，故D项错误。

[基础过关练]　

1．反应A＋B―→C（ΔH<0）分两步进行①A＋B―→X（ΔH>0）　②X―→C（ΔH<0），下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是（　　）

解析：

选B　由①A＋B―→X　ΔH>0知，X的能量高于（A＋B）的能量，A、C不符合题意；由X―→C　ΔH<0知，X的能量高于C的能量，D不符合题意。

2．一般硫粉含有S（单斜）和S（正交）两种同素异形体。

已知常温下：

S（s，单斜）＋O2（g）===SO2（g）ΔH＝－297.16kJ·mol－1

S（s，正交）＋O2（g）===SO2（g）ΔH＝－296.83kJ·mol－1

下列说法错误的是（　　）

A．S（g）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH<－297.16kJ·mol－1

B．单斜硫转变为正交硫的能量变化可用如图表示

C．常温下正交硫比单斜硫稳定

D．单斜硫转化为正交硫的反应是放热反应

解析：

选B　根据正交硫与单斜硫燃烧的热化学方程式可知单斜硫的能量高。

气态硫变为固体，需要放出热量，则气态硫含有的能量高于硫粉的能量，故S（g）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH<－297.16kJ·mol－1，A正确；物质含有的能量越低，物质的稳定性就越强，所以常温下正交硫比单斜硫稳定，C正确；由于单斜硫的能量高于正交硫的能量，所以单斜硫转化为正交硫的反应是放热反应，D正确，B错误。

3．

如图所示是298K时N2与H2反应过程中能量变化的曲线图，下列叙述错误的是（　　）

A．加入催化剂，不能改变该化学反应的反应热

B．b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线

C．该反应的热化学方程式为N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）ΔH＝－92kJ·mol－1

D．在温度、体积一定的条件下，通入1molN2和3molH2反应后放出的热量为92kJ

解析：

选D　根据图示可知加入催化剂，可以改变反应途径，降低反应的活化能，但是不能改变反应物、生成物的能量，也就不能改变该化学反应的反应热，A正确；a曲线是未加入催化剂时的能量变化曲线，b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线，B正确；由于反应物的总能量比生成物的总能量高92kJ，所以该反应的热化学方程式为N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92kJ·mol－1，C正确；在温度、体积一定的条件下，通入1molN2和3molH2，由于该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以反应后放出的热量小于92kJ，D错误。

4．已知一定条件下断裂1mol化学键生成气态原子需要吸收的能量如下：

H—H　436kJ；Cl—Cl　247kJ；H—Cl　434kJ。

下列所得热化学方程式或结论正确的是（　　）

A．H（g）＋Cl（g）===HCl（g）　ΔH＝－434kJ·mol－1

B．2HCl（g）===H2（g）＋Cl2（g）的反应热ΔH<0

C．H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH＝－185kJ

D．相同条件下，反应H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH不相等

解析：

选A　H（g）＋Cl（g）===HCl（g）　ΔH＝－434kJ·mol－1，故A项正确；2HCl（g）===H2（g）＋Cl2（g）　ΔH＝（434×2－436－247）kJ·mol－1＝＋185kJ·mol－1，故B项错误；H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH＝－185kJ·mol－1，故C项错误；相同条件下，同一反应的ΔH与反应条件无关，故D项错误。

5．化学反应A2（g）＋B2（g）===2AB（g）的能量变化如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．该反应的ΔH＝（y－x）kJ·mol－1

B．断裂2molA—B键需要吸收ykJ能量，ykJ是该反应逆反应的活化能

C．2molAB（g）的总键能低于1molA2（g）和1molB2（g）的总键能

D．断裂1molA—A键和1molB—B键可放出xkJ的能量

解析：

选B　A2（g）＋B2（g）===2AB（g）是放热反应，ΔH＝（x－y）kJ·mol－1，故A项错误；由题图可知断裂2molA—B键需要吸收ykJ能量，ykJ是该反应逆反应的活化能，故B项正确；A2（g）＋B2（g）===2AB（g）是放热反应，ΔH＝反应物总键能－生成物总键能<0，故2molAB（g）的总键能高于1molA2（g）和1molB2（g）的总键能，故C项错误；化学键的断裂需要吸收能量，故D项错误。

6．在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子称为活化分子，使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ·mol－1表示。

请认真观察图像，然后回答问题。

（1）图中所示反应是________（填“吸热”或“放热”）反应，该反应________（填“需要”或“不需要”）加热，该反应的ΔH＝________（用含E1、E2的代数式表示）。

（2）已知热化学方程式：

H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）

ΔH＝－241.8kJ·mol－1，该反应的活化能为167.2kJ·mol－1，则其逆反应的活化能为________。

（3）对于同一反应，图中虚线（Ⅱ）与实线（Ⅰ）相比，活化能大大降低，活化分子的百分数增多，反应速率加快，你认为最可能的原因是___________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）根据图像可知反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应；该反应需要加热，使反应物分子变为活化分子，活化分子发生碰撞时才能发生化学反应；反应的焓变＝生成物的总能量－反应物的总能量，即ΔH＝E2－E1。

（2）反应的活化能是使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量，反应的焓变＝正反应的活化能－逆反应的活化能，由已知反应得其逆反应的活化能为167.2kJ·mol－1＋241.8kJ·mol－1＝409.0kJ·mol－1。

（3）对于同一反应，图中虚线（Ⅱ）与实线（Ⅰ）相比，活化能大大降低，活化分子的百分数增多，反应速率加快，最有可能的原因是使用了催化剂。

答案：

（1）放热　需要　E2－E1　

（2）409.0kJ·mol－1

（3）使用了催化剂

　高考研究——把握考情，方向不对努力白费

考纲要求

高频考点

1.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。

2．了解化学能与热能的相互转化。

了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。

3．了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。

4．了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。

了解化学在解决能源危机中的重要作用。

5．了解焓变（ΔH）与反应热的含义。

6．理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。

1.热化学方程式的书写与正误判断

5年3考

2.反应热的计算与大小比较

5年5考

考点一　热化学方程式的书写与正误判断

[高考这样考]

1．（2014·海南高考）标准状况下，气态分子断开1mol化学键的焓变称为键焓。

已知H—H、H—O和O===O键的键焓ΔH分别为436kJ·mol－1、463kJ·mol－1和495kJ·mol－1。

下列热化学方程式正确的是（　　）

A．H2O（g）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝－485kJ·mol－1

B．H2O（g）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝＋485kJ·mol－1

C．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝＋485kJ·mol－1

D．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－485kJ·mol－1

解析：

选D　1molH2O（g）分解产生1molH2和

molO2的能量变化是2×463kJ·mol－1－436kJ·mol－1－

×495kJ·mol－1＝242.5kJ·mol－1，因此热化学方程式为H2O（g）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝＋242.5kJ·mol－1，A、B错误；2molH2O分解产生2molH2和1molO2的能量变化则是＋485kJ，热化学方程式是2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－485kJ·mol－1，C错误，D正确。

2．（2017·全国卷Ⅰ节选）近期发现，H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。

回答下列问题：

下图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____________。

解析：

系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）都是吸热反应，从热化学方程式可以看出，系统（Ⅱ）制备1molH2需要消耗20kJ能量，而系统（Ⅰ）制备1molH2需要消耗286kJ能量，故系统（Ⅱ）消耗的能量较少。

答案：

H2O（l）===H2（g）＋

O2（g）ΔH＝＋286kJ·mol－1

H2S（g）===H2（g）＋S（s）　ΔH＝＋20kJ·mol－1

系统（Ⅱ）

3．（2017·天津高考节选）0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28kJ，该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

该还原性气体为CO，易水解生成TiO2·xH2O的液态化合物为TiCl4，反应的化学方程式为2Cl2（g）＋TiO2（s）＋2C（s）===TiCl4（l）＋2CO（g），结合题意知ΔH＝－

×2＝－85.6kJ·mol－1。

答案：

2Cl2（g）＋TiO2（s）＋2C（s）===TiCl4（l）＋2CO（g）ΔH＝－85.6kJ·mol－1

4．（2017·北京高考节选）TiCl4是由钛精矿（主要成分为TiO2）制备钛（Ti）的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：

资料：

TiCl4及所含杂质氯化物的性质

化合物

SiCl4

TiCl4

AlCl3

FeCl3

MgCl2

沸点/℃

58

136

181（升华）

316

1412

熔点/℃

－69

－25

193

304

714

在TiCl4中的溶解性

互溶

——

微溶

难溶

氯化过程：

TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。

已知：

TiO2（s）＋2Cl2（g）===TiCl4（g）＋O2（g）　ΔH1＝＋175.4kJ·mol－1

2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH2＝－220.9kJ·mol－1

沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4（g）和CO（g）的热化学方程式：

________________________________________________________________________。

解析：

根据盖斯定律，将已知的两个热化学方程式相加即可得到所求热化学方程式。

答案：

TiO2（s）＋2Cl2（g）＋2C（s）===TiCl4（g）＋2CO（g）ΔH＝－45.5kJ·mol－1

5．（2016·天津高考）Si与Cl两元素的单质反应生成1molSi的最高价化合物，恢复至室温，放热687kJ，已知该化合物的熔、沸点分别为－69℃和58℃。

写出该反应的热化学方程式：

________________