高届高级高中化学一轮复习第六章化学反应与能量变化第1讲.docx
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高届高级高中化学一轮复习第六章化学反应与能量变化第1讲
第1讲 化学能与热能
【2020·备考】
最新考纲:
1.了解化学反应中能量转化的原因,能说出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。
核心素养:
1.变化观念与平衡思想:
认识化学变化的本质是有新物质生成,并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析热化学反应方程式,运用热化学反应原理解决实际问题。
2.科学精神与社会责任:
确认能源对社会发展的重大贡献,具有可持续发展意识和绿色化学观念,能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
考点一 焓变与反应热
（频数:
★★☆ 难度:
★☆☆）
名师课堂导语“反应热”已成为近几年课标卷的必考内容,本考点主要是对反应热与焓变的概念辨析,以及从化学键的角度分析能量产生的原因,应特别关注通过化学键计算反应热。
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.焓变、反应热
（1）焓（H）
用于描述物质所具有能量的物理量。
（2）焓变（ΔH）
ΔH＝H（生成物）－H（反应物）。
单位kJ·mol－1。
（3）反应热
指当化学反应在一定温度下进行时,反应所放出或吸收的热量,通常用符号Q表示,单位kJ·mol－1。
（4）焓变与反应热的关系
对于等压条件下进行的化学反应,如果反应中物质的能量变化全部转化为热能,则有如下关系:
ΔH＝Qp。
1.焓是与内能有关的相对比较抽象的一种物理量,焓变的值只与始末状态有关而与过程无关,物质的焓越小,具有的能量越低,稳定性越强。
2.反应热是指发生了化学反应之后,使反应产物的温度回到反应前始态的温度,放出或吸收的热量,它既与始末状态有关,还与过程有关,但我们研究的多为恒压条件下进行的理想反应,此时反应热与焓变相同。
3.吸热反应和放热反应
（1）从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析。
（2）从反应热的量化参数——键能的角度分析
1.注意过程（包括物理过程、化学过程）与化学反应的区别,有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应,如水结成冰放热但不属于放热反应。
2.化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。
如吸热反应NH4Cl与Ba（OH）2·8H2O在常温常压下即可进行。
3.对于一些常见易混的吸热反应和放热反应要记一下,如C与CO2及C与水蒸气的反应皆为吸热反应。
[速查速测]
1.（易混点排查）正确的打“√”,错误的打“×”
（1）放热反应不需要加热就能反应,吸热反应不加热就不能反应（×）
（2）物质发生化学变化都伴有能量的变化（√）
（3）水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热（×）
（4）同温同压下,反应H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH不同（×）
（5）可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化,与反应是否可逆无关（√）
2.（动手能力培养）[根据RJ选修4·P3图1“化学反应体系中反应物、产物的能量和活化能的关系改编”。
]已知反应A＋B―→C（ΔH<0）分两步进行:
①A＋B―→X（ΔH>0）,②X―→C（ΔH<0）。
试在下列坐标图中画出总反应过程中能量变化示意图。
【解析】 由A＋B―→X ΔH>0可知,X的能量比A和B的能量和大。
由X―→C ΔH<0可知,C的能量比X的能量低。
答案
3.（拓展探究）同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧,哪一个放出的热量多,为什么？
答案 在空气中燃烧放出的热量多,因在纯氧中燃烧火焰明亮,转化成的光能多,故放出的热量少。
[A组 基础知识巩固]
1.（2018·南京市、盐城市一模）H2与ICl的反应分①、②两步进行,其能量曲线如图所示,下列有关说法错误的是（ ）
A.反应①、反应②均为放热反应
B.反应①、反应②均为氧化还原反应
C.反应①比反应②的速率慢,与相应正反应的活化能无关
D.反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218kJ·mol－1
【解析】 根据图像可知,反应①和反应②中反应物总能量都大于生成物,则反应①、②均为放热反应,A正确；反应①、②中都存在元素化合价变化,所以反应①、②都是氧化还原反应,B正确；反应①比反应②的速率慢,说明反应①中正反应的活化能较大,反应②中正反应的活化能较小,C错误；反应①、反应②总的能量变化为218kJ,根据盖斯定律可知,反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝
－218kJ·mol－1,D正确。
答案 C
2.（2019·山西大学附中模拟）根据键能数据估算CH4（g）＋4F2（g）===CF4（g）＋4HF（g）的反应热ΔH为（ ）
化学键
C—H
C—F
H—F
F—F
键能/（kJ·mol－1）
414
489
565
155
A.－485kJ·mol－1B.＋485kJ·mol－1
C.＋1940kJ·mol－1D.－1940kJ·mol－1
【解析】 ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝414kJ·mol－1×4＋
155kJ·mol－1×4－489kJ·mol－1×4－565kJ·mol－1×4＝－1940kJ·mol－1。
答案 D
3.（2019·模拟卷节选）
（1）CH3—CH3（g）→CH2===CH2（g）＋H2（g）
ΔH,有关化学键的键能如下表:
化学键
C—H
C===C
C—C
H—H
键能/kJ·mol－1
414
615
347
435
则该反应的反应热为 。
（2）氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及如下反应:
①2NO2（g）＋NaCl（s）
NaNO3（s）＋ClNO（g） ΔH1
②4NO2（g）＋2NaCl（s）
2NaNO3（s）＋2NO（g）＋Cl2（g） ΔH2
③2NO（g）＋Cl2（g）
2ClNO（g） ΔH3
则ΔH3＝ （用ΔH1和ΔH2表示）。
已知几种化学键的键能数据如表所示（亚硝酰氯的结构为Cl—N===O）:
化学键
N≡O
Cl—Cl
Cl—N
N===O
键能/（kJ·mol－1）
630
243
a
607
则反应2NO（g）＋Cl2（g）
2ClNO（g）的ΔH和a的关系为ΔH＝ kJ·mol－1。
【解析】
（1）1molCH3—CH3（g）中含有1molC—C键、6molC—H键,1molCH2===CH2（g）中含有1molC===C键、4molC—H键,故CH3—CH3（g）―→CH2===CH2（g）＋H2（g） ΔH＝E（C—C）＋6E（C—H）－E（C===C）－4E（C—H）－E（H—H）＝（347＋6×414－615－4×414－435）kJ·mol－1＝＋125kJ·mol－1。
（2）由①×2－②可得③,则ΔH3＝2ΔH1－ΔH2。
根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能,知ΔH＝2×630kJ·mol－1＋243kJ·mol－1－2×（akJ·mol－1＋607kJ·mol－1）＝（289－2a）kJ·mol－1。
答案
（1）＋125kJ·mol－1
（2）2ΔH1－ΔH2 （289－2a）
【反思归纳】
1.正确理解活化能与反应热的关系
（1）催化剂能降低反应所需活化能,但不影响焓变的大小。
（2）在无催化剂的情况下,E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,即E1＝E2＋ΔH。
2.熟悉掌握常见物质中的化学键数目
物质
CO2
（C===O）
CH4
（C—H）
P4
（P—P）
SiO2
（Si—O）
石墨
金刚石
S8
（S—S）
Si
键数
2
4
6
4
1.5
2
8
2
[B组 考试能力过关]
4.（2017·浙江卷,9）下列物质放入水中,会显著放热的是（ ）
A.食盐B.蔗糖
C.酒精D.生石灰
【解析】 生石灰CaO溶于水,生成Ca（OH）2并会放出大量的热。
答案 D
5.（2018·北京理综,7）我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。
该历程示意图如图。
下列说法不正确的是（ ）
A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B.CH4―→CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂
C.①→②放出能量并形成了C—C键
D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
【解析】 由CO2和CH4制备CH3COOH的化学方程式为CO2＋CH4
CH3COOH,反应中没有副产物生成,所以总反应的原子利用率为100%,A项正确；CH4分子中含有4个C—H键,而CH3COOH分子中含有3个C—H键,显然CH4―→CH3COOH过程中必有C—H键发生断裂,B项正确；观察反应的示意图可知,①→②过程中放出能量,且在此过程中形成了新化学键,即乙酸分子中的C—C键,C项正确；催化剂只能改变化学反应速率,而不影响化学平衡,不能提高反应物的平衡转化率,D项错误。
答案 D
考点二 热化学方程式
（频数:
★★☆ 难度:
★★☆）
名师课堂导语热化学方程式是高考热点,每年都涉及到,但一般不单独命题,而是作为非选择题的某个设问,常与速率、平衡题相结合,在复习时应掌握好书写原则,应特别关注通过盖斯定律书写热化学方程式。
1.概念
表示参加反应物质的量和反应热关系的化学方程式。
2.意义
表明了化学反应中的物质变化和能量变化。
如:
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）
ΔH＝－571.6kJ·mol－1
表示:
25℃、101kPa条件下,2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时放出571.6kJ的热量。
3.热化学方程式书写注意事项
（1）注明反应条件:
反应热与测定条件（温度、压强等）有关。
绝大多数反应是在25℃、101kPa下进行的,可不注明。
（2）注明物质状态:
常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。
（3）注意符号单位:
ΔH应包括“＋”或“－”、数值和单位（kJ·mol－1）。
（4）注意守恒关系:
①原子守恒和得失电子守恒；②能量守恒。
（ΔH与化学计量数相对应）
（5）区别于普通方程式:
一般不注“↑”、“↓”以及“点燃”、“加热”等。
（6）注意热化学方程式的化学计量数
热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,可以是整数,也可以是分数。
且化学计量数必须与ΔH相对应,如果化学计量数加倍,则ΔH也要加倍。
1.在书写同素异形体转化的热化学方程式时,由于同一单质可能用同一元素符号表示（如金刚石与石墨都用C表示）除了注明状态外,还要注明名称。
2.对于可逆反应的ΔH表示反应完全反应时的热量变化,与反应是否可逆无关。
如N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g） ΔH＝－92.4kJ·mol－1,表示25℃、101kPa条件下,1molN2和3molH2完全反应生成2molNH3释放92.4kJ热量。
[速查速测]
1.（易混点排查）正确的打“√”,错误的打“×”
（1）S（s）＋O2（g）===SO2（g） ΔH＝－akJ·mol－1
表示1molS和氧气完全反应生成1molSO2气体,放出热量为akJ（×）
（2）2H2O（l）===2H2（g）＋O2（g） ΔH>0（√）
（3）C（石墨,s）===C（金刚石,s） ΔH>0,说明石墨比金刚石稳定（√）
2.（教材课后习题改编）根据要求写出下列热化学方程式
（1）25℃101kPa时,1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2气体,放出890.3kJ的热量,表示其反应热的化学方程式为
_____________________________________________________________________。
（2）0.3mol乙硼烷（分子式B2H6）在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5kJ的热量,则其热化学方程式为____________________________________________________________________。
答案
（1）CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝－890.3kJ·mol－1
（2）B2H6（g）＋3O2（g）===B2O3（s）＋3H2O（l） ΔH＝－2165kJ·mol－1
3.（探究思考题）依据对可逆反应的反应热的理解,思考回答下列问题:
（1）已知2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g） ΔH＝－196.64kJ·mol－1,则SO3（g）
SO2（g）＋
O2（g）的焓变ΔH1＝＋98.32kJ·mol－1。
（2）若在一定条件下,向某密闭容器中充入2molSO2,1molO2充分反应,达平衡时放出的热量为Q1kJ,则Q1<196.64kJ（填“>”、“<”或“＝”）。
[A组 基础知识巩固]
1.已知一定温度和压强下:
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH1＝
－akJ·mol－1,下列叙述不正确的是（ ）
A.2molH2（g）和1molO2（g）完全反应生成2molH2O（g）时放出akJ的热量
B.2molH2O（g）完全分解为2molH2（g）和1molO2（g）时吸收akJ的热量
C.2molH2（g）和1molO2（g）完全反应生成2molH2O（l）时放出的热量小于akJ
D.1molH2（g）和0.5molO2（g）完全反应生成1molH2O（g）时放出0.5akJ的热量
【解析】 由热化学方程式知,A正确；反应逆向发生时热量的数值不变,B正确；等量的反应物生成液态水比生成气态水放出的热量多,C错误；反应物的物质的量减半,反应热也减半,D正确。
答案 C
2.下列热化学方程式正确的是（ ）
选项
已知条件
热化学方程式
A
H2的燃烧热为akJ·mol－1
H2＋Cl2
2HCl ΔH＝－akJ·mol－1
B
1molSO2、0.5molO2完全反应,放出热量98.3kJ
2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g） ΔH＝－98.3kJ·mol－1
C
H＋（aq）＋OH－（aq）===
H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1
H2SO4（aq）＋Ba（OH）2（aq）===
BaSO4（s）＋2H2O（l）
ΔH＝－114.6kJ·mol－1
D
31g白磷比31g红磷能量多bkJ
P4（白磷,s）===4P（红磷,s）
ΔH＝－4bkJ·mol－1
【解析】 选项A中符合已知条件的应是H2和O2反应,A错；ΔH应为－196.6kJ·mol－1,B错；选项C中由于生成BaSO4沉淀,放出的热量大于114.6kJ,C错。
答案 D
3.依据所述事实,写出下列反应的热化学方程式。
（1）NaBH4（s）与H2O（l）反应生成NaBO2（s）和氢气,在25℃、101kPa下,已知每消耗3.8gNaBH4（s）放热21.6kJ,该反应的热化学方程式是______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
（2）[2018·广东省华南师范大学附属中学综合测试（三）27
（1）]已知:
P4（s）＋6Cl2（g）===4PCl3（g） ΔH＝akJ·mol－1,P4（s）＋10Cl2（g）===4PCl5（g） ΔH＝bkJ·mol－1,P4具有正四面体结构,PCl5中P—Cl键的键能为ckJ·mol－1,PCl3中P—Cl键的键能为1.2ckJ·mol－1。
请回答:
PCl3（g）和氯气反应生成PCl5（g）的热化学方程式为________________________________________________
________________________________________________________________。
【解析】
（2）设已知中的两个热化学方程式分别为:
①P4（s）＋6Cl2（g）===4PCl3（g） ΔH＝akJ·mol－1,②P4（s）＋10Cl2（g）===4PCl5（g） ΔH＝bkJ·mol－1,根据盖斯定律,（②－①）÷4得:
PCl3（g）＋Cl2（g）===PC15（g）
ΔH＝
kJ·mol－1。
答案
（1）NaBH4（s）＋2H2O（l）===NaBO2（s）＋4H2（g）
ΔH＝－216kJ·mol－1
（2）PCl3（g）＋Cl2（g）===PCl5（g） ΔH＝
kJ·mol－1
（3）工业上常用磷精矿[Ca5（PO4）3F]和硫酸反应制备磷酸。
已知25℃,101kPa时:
CaO（s）＋H2SO4（l）===CaSO4（s）＋H2O（l）
ΔH＝－271kJ/mol
5CaO（s）＋3H3PO4（l）＋HF（g）===Ca5（PO4）3F（s）＋5H2O（l） ΔH＝－937kJ/mol
则Ca5（PO4）3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是
_____________________________________________________________________。
（4）[2018·宁夏银川一中高三第六次月考,28
（1）]一定条件下,可用CO处理燃煤烟气生成液态硫,实现硫的回收。
已知:
2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g） ΔH＝－566kJ·mol－1
S（l）＋O2（g）===SO2（g） ΔH＝－296kJ·mol－1
则用CO处理燃煤烟气的热化学方程式是______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
【解析】 （3）已知25℃,101kPa时,CaO（s）＋H2SO4（l）===CaSO4（s）＋H2O（l） ΔH＝－271kJ/mol ①,5CaO（s）＋3H3PO4（l）＋HF（g）===Ca5（PO4）3F（s）＋5H2O（l） ΔH＝－937kJ/mol ②,根据盖斯定律,由①×5－②得,Ca5（PO4）3F（s）＋5H2SO4（l）===5CaSO4（s）＋3H3PO4（l）＋HF（g） ΔH＝－271×5kJ/mol－（－937）kJ/mol＝－418kJ/mol。
（4）根据盖斯定律:
第一个反应减去第二个反应整理得出CO处理燃煤烟气的热化学方程式2CO（g）＋SO2（g）===2CO2（g）＋S（l） ΔH＝－270kJ/mol。
答案 （3）Ca5（PO4）3F（s）＋5H2SO4（l）===5CaSO4（s）＋3H3PO4（l）＋HF（g） ΔH＝－418kJ/mol
（4）2CO（g）＋SO2（g）===2CO2（g）＋S（l） ΔH＝－270kJ/mol
【方法规律】
根据反应事实,书写热化学方程式的程序
[B组 考试能力过关]
4.（海南卷）标准状态下,气态分子断开1mol化学键的焓变称为键能。
已知H—H、H—O和O—O键的键能ΔH分别为436kJ/mol、463kJ/mol和495kJ/mol。
下列热化学方程式正确的是（ ）
A.H2O（g）===H2（g）＋
O2（g） ΔH＝－485kJ/mol
B.H2O（g）===H2（g）＋
O2（g） ΔH＝＋485kJ/mol
C.2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH＝＋485kJ/mol
D.2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH＝－485kJ/mol
【解析】 根据“H—H,H—O和O===O键的键焓ΔH分别为436kJ·mol－1,463kJ·mol－1,495kJ·mol－1”,可以计算出2molH2和1molO2完全反应生成2molH2O（g）产生的焓变是436kJ·mol－1×2＋495kJ·mol－1×1－463kJ·mol－1×4＝
－485kJ·mol－1,所以该过程的热化学方程式为2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH＝－485kJ·mol－1,D正确。
答案 D
5.[2018·北京理综27
（1）]近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。
过程如下:
反应Ⅰ:
2H2SO4（l）===2SO2（g）＋2H2O（g）＋O2（g）
ΔH＝＋551kJ·mol－1
反应Ⅲ:
S（s）＋O2（g）===SO2（g） ΔH＝－297kJ·mol－1
反应Ⅱ的热化学方程式:
_________________________________________________
_____________________________________________________________________。
【解析】 由于反应Ⅱ是二氧化硫的歧化反应,且由题意可知其氧化产物和还原产物分别为H2SO4和S,根据得失电子守恒和元素守恒可写出反应Ⅱ的化学方程式为:
3SO2（g）＋2H2O（g）===2H2SO4（l）＋S（s）。
根据盖斯定律,反应Ⅰ与反应Ⅲ的热化学方程式相加得:
2H2SO4（l）＋S（s）===3SO2（g）＋2H2O（g） ΔH＝＋254kJ·mol－1,所以反应Ⅱ的热化学方程式为:
3SO2（g）＋2H2O（g）===2H2SO4（l）＋S（s） ΔH2＝－254kJ·mol－1。
答案 3SO2（g）＋2H2O（g）===2H2SO4（l）＋S（s） ΔH2＝－254kJ·mol－1
6.[2017·课标全国卷Ⅰ,28
（2）]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制氢,反应③中有H2生成,要消掉HI,②中有HI还有SO2,要消掉SO2,要和①
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