高中化学专题复习化学反应与能量.docx

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高中化学专题复习化学反应与能量

化学反应与能量

[考纲要求]　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。

4.了解焓变与反应热的含义。

了解ΔH＝H（反应产物）－H（反应物）表达式的含义。

5.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。

6.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。

考点一　从宏观、微观角度掌握反应热

1．理解化学反应热效应的两种角度

<

（1）从微观的角度说，是旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量的差值，如下图所示：

a表示旧化学键断裂吸收的能量；

b表示新化学键形成放出的能量；

c表示反应热。

、

（2）从宏观的角度说，是反应物自身的能量与生成物能量的差值，在上图中：

a表示活化能；

b表示活化分子结合成生成物所释放的能量；

c表示反应热。

2．反应热的量化参数——键能

反应热与键能的关系

反应热：

ΔH＝E1－E2或ΔH＝E4－E3，即ΔH等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，或生成物具有的总能量减去反应物具有的总能量。

题组一　正确理解概念

#

1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”。

（1）在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。

该反应中化学能全部转化为热能（×）

（2015·江苏，4D）

（2）向汽油中添加甲醇后，该混合燃料的热值不变（×）

（2014·浙江理综，7D）

/

（3）催化剂能改变反应的焓变（×）

（2012·江苏，4B改编）

（4）催化剂能降低反应的活化能（√）

（2012·江苏，4C改编）

（5）同温同压下，H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH不同（×）

"

（2010·山东理综，10D）

2．下列关于反应热和热化学反应的描述中正确的是（　　）

A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－kJ·mol－1，则H2SO4和Ca（OH）2反应的中和热ΔH＝2×（－kJ·mol－1

B．CO（g）的燃烧热是kJ·mol－1，则2CO2（g）===2CO（g）＋O2（g）反应的ΔH＝＋2×kJ·mol－1

C．氢气的燃烧热为kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为2H2O（l）

2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋kJ·mol－1

|

D．1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热

答案　B

解析　在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1mol液态H2O时的反应热叫做中和热，中和热是以生成1mol液态H2O为基准的，A项错误；CO（g）的燃烧热是kJ·mol－1，则CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－kJ·mol－1，则2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝－2×kJ·mol－1，逆向反应时反应热的数值相等，符号相反，B项正确；电解2mol水吸收的热量和2molH2完全燃烧生成液态水时放出的热量相等，C项中的ΔH应为＋kJ·mol－1；在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时（水应为液态）所放出的热量是该物质的燃烧热，D项错误。

失误防范

“三热”是指反应热、燃烧热与中和热，可以用对比法深化对这三个概念的理解，明确它们的区别和联系，避免认识错误。

}

（1）化学反应吸收或放出的热量称为反应热，符号为ΔH，单位常用kJ·mol－1，它只与化学反应的计量系数、物质的聚集状态有关，而与反应条件无关。

中学阶段研究的反应热主要是燃烧热和中和热。

（2）燃烧热：

在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。

单位：

kJ·mol－1。

需注意：

①燃烧热是以1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量来定义的，因此在书写燃烧热的热化学方程式时，一般以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数；②燃烧产物必须是稳定的氧化物，如C→CO2、H2→H2O（l）等。

（3）中和热：

在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1mol液态H2O时的反应热。

需注意：

①稀溶液是指物质溶于大量水中；②中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应；③中和反应的实质是H＋和OH－化合生成H2O，即H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－kJ·mol－1。

题组二　“式形相随”理解反应热

3．[2014·北京理综，26（3）①]已知：

2NO2（g）N2O4（g）　ΔH1

@

2NO2（g）N2O4（l）　ΔH2

下列能量变化示意图中，正确的是（选填字母）______。

答案　A

。

解析　等质量的N2O4（g）具有的能量高于N2O4（l），因此等量的NO2（g）生成N2O4（l）放出的热量多，只有A项符合题意。

4．[2015·海南，16（3）]由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示，若生成1molN2，其ΔH＝________kJ·mol－1。

答案　－139

5．[2014·浙江理综，27（3）]煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。

采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。

但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。

相关反应的热化学方程式如下：

}

CaSO4（s）＋CO（g）CaO（s）＋SO2（g）＋CO2（g）

ΔH1＝kJ·mol－1（反应Ⅰ）

CaSO4（s）＋4CO（g）CaS（s）＋4CO2（g）

ΔH2＝－kJ·mol－1（反应Ⅱ）

假设某温度下，反应Ⅰ的速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），则下列反应过程能量变化示意图正确的是________。

<

答案　C

6．（2015·上海，8）已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应进程的变化如下图所示。

下列说法正确的是（　　）

.

A．加入催化剂，减小了反应的热效应

B．加入催化剂，可提高H2O2的平衡转化率

C．H2O2分解的热化学方程式：

H2O2―→H2O＋

O2＋Q

D．反应物的总能量高于生成物的总能量

答案　D

》

解析　催化剂不会影响反应的热效应和平衡转化率；C项，热化学方程式应标明状态。

题组三　“一式”解决反应热的计算

7．

（1）[2015·浙江理综，28

（1）]乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

已知：

<

化学键

C—H

C—C

C===C

H—H

[

键能/kJ·mol－1

412

348

612

436

—

计算上述反应的ΔH＝________kJ·mol－1。

答案　124

解析　设“

”部分的化学键键能为akJ·mol－1，则ΔH＝（a＋348＋412×5）kJ·mol－1－（a＋612＋412×3＋436）kJ·mol－1＝124kJ·mol－1。

（2）[2015·全国卷Ⅰ，28（3）]已知反应2HI（g）===H2（g）＋I2（g）的ΔH＝＋11kJ·mol－1,1molH2（g）、1molI2（g）分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI（g）分子中化学键断裂时需吸收的能量为____________kJ。

答案　299

.

解析　形成1molH2（g）和1molI2（g）共放出436kJ＋151kJ＝587kJ能量，设断裂2molHI（g）中化学键吸收2akJ能量，则有2a－587＝11，得a＝299。

[另解：

ΔH＝2E（H—I）－E（H—H）－E（I—I），2E（H—I）＝ΔH＋E（H—H）＋E（I—I）＝11kJ·mol－1＋436kJ·mol－1＋151kJ·mol－1＝598kJ·mol－1，则E（H—I）＝299kJ·mol－1。

]

8．（2014·重庆理综，6）已知：

C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝akJ·mol－1

2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－220kJ·mol－1

H—H、O===O和O—H键的键能分别为436、496和462kJ·mol－1，则a为（　　）

》

A．－332B．－118

C．＋350D．＋130

答案　D

解析　根据盖斯定律和焓变与键能的关系解答。

根据题中给出的键能可得出热化学方程式：

③2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH3＝（2×436＋496－4×462）kJ·mol－1，即③2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH3＝－480kJ·mol－1，题中②2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH2＝－220kJ·mol－1，（②－③）×

得①C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH1＝（ΔH2－ΔH3）×

，即a＝（－220＋480）×

＝130，选项D正确。

失误防范

~

利用键能计算反应热，要熟记公式：

ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，其关键是弄清物质中化学键的数目。

在中学阶段要掌握常见单质、化合物中所含共价键的数目。

原子晶体：

1mol金刚石中含2molC—C键，1mol硅中含2molSi—Si键，1molSiO2晶体中含4molSi—O键；分子晶体：

1molP4中含有6molP—P键，1molP4O10（即五氧化二磷）中，含有12molP—O键、4molP===O键，1molC2H6中含有6molC—H键和1molC—C键。

考点二　热化学方程式的书写与判断

1．两个模板

（1）热化学方程式的书写模板

%

步骤1　写方程

写出配平的化学方程式。

步骤2　标状态

用s、l、g、aq标明物质的聚集状态。

步骤3　标条件

…

标明反应物的温度和压强（101kPa、25℃时可不标注）。

步骤4　标ΔH

在方程式后写出ΔH，并根据信息注明ΔH的“＋”或“－”。

步骤5　标数值

根据化学计量数计算写出ΔH的数值。

&

（2）热化学方程式书写的正误判断模板

步骤1　审“＋”“－”

放热反应一定为“－”，吸热反应一定为“＋”。

步骤2　审单位

单位一定为“kJ·mol－1”，易漏写或错写成“kJ”。

{

步骤3　审状态

物质的状态必须正确，特别是溶液中的反应易写错。

步骤4　审数值的对应性

反应热的数值必须与方程式的化学计量数相对应，即化学计量数与ΔH成正比。

当反应逆向时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。

步骤5　审是否符合概念

（

如注意燃烧热和中和热的概念以及与此相关的热化学方程式。

2．两个注意

（1）注意同素异形体转化的名称问题

对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态之外，还要注明物质的名称。

如①S（单斜，s）＋O2（g）===SO2（g）

）

ΔH1＝－kJ·mol－1

②S（正交，s）＋O2（g）===SO2（g）

ΔH2＝－kJ·mol－1

③S（单斜，s）===S（正交，s）

ΔH3＝－kJ·mol－1

!

（2）注意可逆反应中的反应热及热量变化问题

由于反应热是指反应完全时的热效应，所以对于可逆反应，其热量要小于反应完全时的热量。

题组一　热化学方程式的书写

1．

（1）[2014·大纲全国卷，28

（1）]化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。

回答下列问题：

》

已知AX3的熔点和沸点分别为－℃和76℃，AX5的熔点为167℃。

室温时AX3与气体X2反应生成1molAX5，放出热量kJ。

该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）[2014·天津理综，7（4）]晶体硅（熔点1410℃）是良好的半导体材料。

由粗硅制纯硅过程如下：

Si（粗）

SiCl4

SiCl4（纯）

Si（硅）

写出SiCl4的电子式：

________________；在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成kg纯硅需吸收akJ热量，写出该反应的热化学方程式：

________________________________________________________________________

'

________________________________________________________________________。

（3）[2015·安徽理综，27（4）]NaBH4（s）与水（l）反应生成NaBO2（s）和氢气（g），在25℃、101kPa下，已知每消耗gNaBH4（s）放热kJ，该反应的热化学方程式是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）[2015·天津理综，7（4）]随原子序数递增，八种短周期元素（用字母x等表示）原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。

~

根据判断出的元素回答问题：

已知1mole的单质在足量d2中燃烧，恢复至室温，放出kJ热量，写出该反应的热化学方程式：

_____________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）AX3（l）＋X2（g）===AX5（s）

ΔH＝－kJ·mol－1

》

（2）

　SiCl4（g）＋2H2（g）

Si（s）＋4HCl（g）　ΔH＝＋kJ·mol－1

（3）NaBH4（s）＋2H2O（l）===NaBO2（s）＋4H2（g）

ΔH＝－216kJ·mol－1

（4）2Na（s）＋O2（g）===Na2O2（s）

ΔH＝－511kJ·mol－1

、

题组二　热化学方程式的正误判断

2．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”。

（1）甲烷的标准燃烧热为－kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－kJ·mol－1（×）

（2）500℃、30MPa下，将molN2和molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3（g），放热kJ，其热化学方程式为N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）

ΔH＝－kJ·mol－1（×）

[

（3）C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g）

ΔH＝－1kJ·mol－1（燃烧热）（×）

（4）NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）

ΔH＝＋kJ·mol－1（中和热）（×）

（5）25℃、101kPa时，强酸、强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为kJ·mol－1，则

】

2H＋（aq）＋SO

（aq）＋Ba2＋（aq）＋2OH－（aq）===BaSO4（s）＋2H2O（l）　ΔH＝－kJ·mol－1（×）

解题心得

热化学方程式书写或判断易出现的错误

1．未标明反应物或生成物的状态而造成错误。

》

2．反应热的符号使用不正确，即吸热反应未标出“＋”号，放热反应未标出“－”号，从而导致错误。

3．漏写ΔH的单位，或者将ΔH的单位写为kJ，从而造成错误。

4．反应热的数值与方程式的计量数不对应而造成错误。

5．对燃烧热、中和热的概念理解不到位，忽略其标准是1mol可燃物或生成1molH2O（l）而造成错误。

考点三　盖斯定律的多角度应用

。

1．定律内容

一定条件下，一个反应不管是一步完成，还是分几步完成，反应的总热效应相同，即反应热的大小与反应途径无关，只与反应的始态和终态有关。

2．常用关系式

热化学方程式

|

焓变之间的关系

aA===B　ΔH1

A===

B　ΔH2

ΔH2＝

ΔH1或

ΔH1＝aΔH2

!

aA===B　ΔH1

B===aA　ΔH2

ΔH1＝－ΔH2

ΔH＝ΔH1＋ΔH2

}

题组一　利用盖斯定律求焓变

1．（2015·重庆理综，6）黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为

S（s）＋2KNO3（s）＋3C（s）===K2S（s）＋N2（g）＋3CO2（g）　ΔH＝xkJ·mol－1

已知：

碳的燃烧热ΔH1＝akJ·mol－1

S（s）＋2K（s）===K2S（s）　ΔH2＝bkJ·mol－1

2K（s）＋N2（g）＋3O2（g）===2KNO3（s）　ΔH3＝ckJ·mol－1，则x为（　　）

A．3a＋b－cB．c－3a－b

C．a＋b－cD．c－a－b

答案　A

：

解析　由碳的燃烧热ΔH1＝akJ·mol－1，得①C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1＝akJ·mol－1，将另外两个热化学方程式依次编号为②、③，目标反应可由①×3＋②－③得到，所以ΔH＝3ΔH1＋ΔH2－ΔH3，即x＝3a＋b－c。

2．（2013·新课标全国卷Ⅱ，12）在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：

H2S（g）＋

O2（g）===SO2（g）＋H2O（g）ΔH1

2H2S（g）＋SO2（g）===

S2（g）＋2H2O（g）ΔH2

H2S（g）＋

O2（g）===S（g）＋H2O（g）ΔH3

！

2S（g）===S2（g）ΔH4

则ΔH4的正确表达式为（　　）

A．ΔH4＝

（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）

B．ΔH4＝

（3ΔH3－ΔH1－ΔH2）

C．ΔH4＝

（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）

》

D．ΔH4＝

（ΔH1－ΔH2－3ΔH3）

答案　A

解析　给题中方程式依次编号为①、②、③、④，[①＋②－③×3]×

得2S（g）===S2（g）　　ΔH4＝

（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）

3．[2015·江苏，20

（1）]烟气（主要污染物SO2、NOx）经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收，可减少烟气中SO2、NOx的含量。

O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为

NO（g）＋O3（g）===NO2（g）＋O2（g）

&

ΔH＝－kJ·mol－1

NO（g）＋

O2（g）===NO2（g）

ΔH＝－kJ·mol－1

SO2（g）＋O3（g）===SO3（g）＋O2（g）

ΔH＝－kJ·mol－1

》

反应3NO（g）＋O3（g）===3NO2（g）的ΔH＝________kJ·mol－1。

答案　－

解析　对所给的三个热化学方程式由上到下依次标记为①、②、③，由反应①和②可知O2是中间产物，①＋②×2消去O2，可得目标反应，故目标反应的ΔH＝－kJ·mol－1＋（－kJ·mol－1）×2＝－kJ·mol－1。

答题模板

叠加法求焓变

-

步骤1　“倒”

为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号相反。

这样，就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往容易出错。

步骤2　“乘”

为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式乘以某个倍数，反应热也要相乘。

步骤3　“加”

、

上面的两个步骤做好了，只要将方程式相加即可得目标方程式，反应热也要相加。

题组二　多角度比较焓变大小

4．（2014·新课标全国卷Ⅱ，13）室温下，将1mol的CuSO4·5H2O（s）溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1mol的CuSO4（s）溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O（s）

CuSO4（s）＋5H2O（l），热效应为ΔH3。

则下列判断正确的是（　　）

A．ΔH2>ΔH3

B．ΔH1<ΔH3

|

C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2

D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3

答案　B

解析　1molCuSO4·5H2O（s）溶于水会使溶液温度降低，为吸热反应，故ΔH1>0,1molCuSO4（s）溶于水会使溶液温度升高，为放热过程，故ΔH2<0,1molCuSO4·5H2O（s）溶于水可以分为两个过程，先分解成1molCuSO4（s）和5mol水，然后1molCuSO4（s）再溶于水，CuSO4·5H2O的分解为吸热反应，即ΔH3>0，根据盖斯定律得到关系式ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，分析得到答案：

ΔH1<ΔH3。

5．已知下列热化学方程式：

-

①H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH1＝akJ·mol－1

②2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH2＝bkJ·mol－1

③H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH3＝ckJ·mol－1

④2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH4＝dkJ·mol－1

下列关系式中正确的是（　　）

}

A．ad>0

C．2a＝b<0D．2c＝d>0

答案　C

解析　H2的燃烧反应是放热反应，ΔH<0，故a、b、c、d都小于0，B、D错；反应③与反应①相比较，产物的状态不同，H2O（g）转化为H2O（l）为放热反应，所以a>c，A错；反应②的化学计量数是①的2倍，②的反应热也是①的2倍，b＝2a<0，C对。

6．（2014·江苏，10）已知：

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1

）

CO2（g）＋C（s）===2CO（g）　ΔH2

2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH3

4Fe（s）＋3O2（g）===2Fe2O3（s）　ΔH4

3CO（g）＋Fe2O3（s）===3CO2（g）＋2Fe（s）　ΔH5

下列关于上述反应焓变的判断正确的是（　　）

&

A．ΔH1>0，ΔH3<0B．ΔH2>0，ΔH4>0

C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5

答案　C

解析　A项，C（s）、CO（g）在O2（g）中燃烧生成CO2，均为放热反应，则有ΔH1<0、ΔH3<0；B项，CO2（g）与C（s）在高温条件下反应生成CO（g），该反应为吸热反应，则有ΔH2>0，Fe（s）与O2（g）反应生成Fe2O3（s）为放热反应，则有ΔH4<0；C项，将五个热化学方程式依次编号为①、②、③、④、⑤，根据盖斯定律，由②＋③可得①，则有ΔH1＝ΔH2＋ΔH3；D项，将五个热化学方程式依次编号为①、②、③、④、⑤，根据盖斯定律，由③×3－⑤×2可得④，则有ΔH4＝3ΔH3－2ΔH5。

方法归纳

—

反应热大小比较

1．利用盖斯定律比较。

2．同一反应的生成物状态不同时，如A（g）＋B（g）===C（g）　ΔH1，A（g）＋B