专题七.docx

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专题七

[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，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。

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。

考点一　正确理解反应热的概念

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热量与新化学键形成放出的热量的差值，如下图所示

a表示旧化学键断裂吸收的热量；

b表示新化学键形成放出的热量；

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的能量差值，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　反应热概念的理解

1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）催化剂能改变反应的焓变（×）

（2012·江苏，4B改编）

（2）催化剂能降低反应的活化能（√）

（2012·江苏，4C改编）

（3）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（双选）（　　）

A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ca（OH）2反应的中和热ΔH＝2×（－57.3）kJ·mol－1

B．CO（g）的燃烧热是283.0kJ·mol－1，则2CO2（g）===2CO（g）＋O2（g）反应的ΔH＝＋2×

283.0kJ·mol－1

C．氢气的燃烧热为285.5kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为2H2O（l）

2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋571.0kJ·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　BC

解析　在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1mol液态H2O时的反应热叫作中和热，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283.0kJ·

mol－1，则CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283.0kJ·mol－1，则2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝－2×283.0kJ·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项正确；在25℃、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

（1）化学反应的焓变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。

（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物质完全燃烧所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＝－57.3kJ·mol－1。

题组二　反应热的变化与图像

3．（2012·大纲全国卷，9）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（　　）

答案　D

解析　根据反应物和生成物能量的高低来分析、解决问题。

化学反应都伴随能量变化，当反应物的总能量高于生成物的总能量时，该反应为放热反应；当反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应为吸热反应。

反应①的ΔH>0，为吸热反应，故可排除A项和C项。

反应②的ΔH<0，为放热反应，B项错误，故选D。

题组三　反应热与键能

4．（2012·重庆理综，12）肼（H2NNH2）是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如下图所示。

已知断裂1mol化学键所需的能量（kJ）：

N≡N为942、O===O为500、N—N为154，则断裂1molN—H键所需的能量（kJ）是（　　）

A．194B．391C．516D．658

答案　B

解析　由题图可知ΔH3＝－（ΔH2－ΔH1）＝－[－2752kJ·mol－1－（－534kJ·mol－1）]＝

2218kJ·mol－1，断裂1molN—H键所需能量＝（2218kJ－500kJ－154kJ）×

＝391kJ。

5．（2013·重庆理综，6）已知：

P4（g）＋6Cl2（g）===4PCl3（g）

ΔH＝akJ·mol－1

P4（g）＋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

下列叙述正确的是（　　）

A．P—P键的键能大于P—Cl键的键能

B．可求Cl2（g）＋PCl3（g）===PCl5（s）的反应热ΔH

C．Cl—Cl键的键能

kJ·mol－1

D．P—P键的键能为

kJ·mol－1

答案　C

解析　A项，由于氯原子半径小于磷原子半径，所以P—P键的键能应小于P—Cl键的键能，错误。

B项，由于不知PCl5（g）===PCl5（s）对应的ΔH，所以无法根据盖斯定律求得该反应的ΔH，错误。

C项，P4（g）＋10Cl2（g）===4PCl5（g）　ΔH＝bkJ·mol－1①

P4（g）＋6Cl2（g）===4PCl3（g）　ΔH＝akJ·mol－1②

①－②得

Cl2（g）＋PCl3（g）===PCl5（g）　ΔH＝

kJ·mol－1

ECl－Cl＋3×1.2ckJ·mol－1－5×ckJ·mol－1＝

kJ·mol－1

ECl－Cl＝

kJ·mol－1，正确。

D项，根据P4（g）＋10Cl2（g）===4PCl5（g）　ΔH＝bkJ·mol－1得

6Ep－p＋10×

kJ·mol－1－4×5ckJ·mol－1＝bkJ·mol－1

Ep－p＝

kJ·mol－1，错误。

失误防范

利用键能计算反应热，其关键是算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，1molCH3CH3中含有6molC—H键和1molC—C键。

考点二　热化学方程式书写的正误判断

1．热化学方程式是表示反应已完成的数量。

由于ΔH与反应完成物质的量有关，所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。

当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。

2．掌握热化学方程式书写中的易错点，明确命题者在该知识点考查中的设错方式，有利于我们快速、准确地判断热化学方程式的正误。

（1）故意漏写物质的聚集状态；

（2）忽视反应热ΔH的正负号；

（3）错写或漏写ΔH的单位；

（4）化学计量数与ΔH不相匹配，化学计量数加倍，而ΔH没有加倍等。

3．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（s，单斜）＋O2（g）===SO2（g）

ΔH1＝－297.16kJ·mol－1

②S（s，正交）＋O2（g）===SO2（g）

ΔH2＝－296.83kJ·mol－1

③S（s，单斜）===S（s，正交）

ΔH3＝－0.33kJ·mol－1

题组一　反应热的概念与热化学方程式

1．判断正误，正确的划“√”，错误划“×”

（1）甲烷的标准燃烧热为－890.3kJ·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＝－890.3kJ·mol－1（×）

（2010·浙江理综，12A）

（2）C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g）

ΔH＝－1367.0kJ·mol－1（燃烧热）（×）

（2009·重庆理综，12A）

（3）NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）

ΔH＝＋57.3kJ·mol－1（中和热）（×）

（2009·重庆理综，12B）

（4）25℃，101kPa时，强酸、强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3kJ·mol－1，则

2H＋（aq）＋SO

（aq）＋Ba2＋（aq）＋2OH－（aq）===BaSO4（s）＋2H2O（l）　ΔH＝－114.6kJ·mol－1

（×）

（2009·四川理综，9A改编）

题组二　反应热与可逆反应

2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

500℃、30MPa下，将0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3（g），放热19.3kJ，其热化学方程式为N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）

ΔH＝－38.6kJ·mol－1（×）

（2010·浙江理综，12B）

失误防范

（1）对于热化学方程式的正误判断，一般需要注意以下几个方面：

①各物质的聚集状态是否符合题目给定的信息；②ΔH是否和热化学方程式中的化学计量数对应；③ΔH的符号是否正确；④关于燃烧热和中和热的问题需要紧扣中和热、燃烧热的概念。

（2）由于反应热是指反应完全反应时的热效应，所以对于可逆反应的热量要小于完全反应时的热量。

考点三　盖斯定律及应用

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．[2012·江苏，20

（1）]真空碳热还原氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的热化学方程式如下：

Al2O3（s）＋AlCl3（g）＋3C（s）===3AlCl（g）＋3CO（g）

ΔH＝akJ·mol－1

3AlCl（g）===2Al（l）＋AlCl3（g）　ΔH＝bkJ·mol－1

反应Al2O3（s）＋3C（s）===2Al（l）＋3CO（g）的ΔH＝__________kJ·mol－1（用含a、b的代数式表示）。

答案　a＋b

解析　两式相加即得Al2O3（s）＋3C（s）===2Al（l）＋3CO（g）　ΔH＝（a＋b）kJ·mol－1。

2．硝酸厂尾气常用的处理方法是催化还原法：

催化剂存在时用H2将NO2还原为N2。

已知：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝akJ·mol－1

N2（g）＋2O2（g）===2NO2（g）　ΔH＝bkJ·mol－1

H2O（l）===H2O（g）　ΔH＝ckJ·mol－1

则反应2NO2（g）＋4H2（g）===N2（g）＋4H2O（l）的ΔH＝________。

（用含a、b、c的代数式表示）

答案　（2a－b－4c）kJ·mol－1

解析　2NO2（g）===N2（g）＋2O2（g）　ΔH＝－bkJ·mol－1

4H2（g）＋2O2（g）===4H2O（g）　ΔH＝2akJ·mol－1

4H2O（g）===4H2O（l）　ΔH＝－4ckJ·mol－1

上述三式相加得：

2NO2（g）＋4H2（g）===N2（g）＋4H2O（l）

ΔH＝（2a－b－4c）kJ·mol－1。

3．已知在常温常压下：

①2CH3OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋4H2O（g）　ΔH1

②2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH2

③H2O（g）===H2O（l）　ΔH3

则1mol甲醇不完全燃烧的热化学方程式为__________________________________。

答案　CH3OH（l）＋O2（g）===CO（g）＋2H2O（l）

ΔH＝

＋2ΔH3

解析　CO2（g）===CO（g）＋

O2（g）　－

。

2H2O（g）===2H2O（l）　2ΔH3

CH3OH（l）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　

三式相加得：

CH3OH（l）＋O2（g）===CO（g）＋2H2O（l）

ΔH＝

＋2ΔH3。

方法技巧

叠加法求焓变

首先观察已知的热化学方程式与目标热化学方程式的差异：

（1）若目标热化学方程式中的某种反应物在某个已知热化学方程式中作生成物（或目标热化学方程式中的某种生成物在某个已知热化学方程式中作反应物），可把该热化学方程式的反应物和生成物颠倒，相应的ΔH改变符号。

（2）将每个已知热化学方程式两边同乘以某个合适的数，使已知热化学方程式中某种反应物或生成物的化学计量数与目标热化学方程式中的该反应物或生成物的化学计量数一致，热化学方程式中的ΔH也要进行相应的换算。

（3）将已知热化学方程式进行叠加，相应的热化学方程式中的ΔH也进行叠加。

以上可概括为找目标―→看来源―→变方向―→调系数―→相叠加―→得答案。

题组二　多角度比较焓变大小

4．已知1mol红磷转化为1mol白磷，吸收18.39kJ热量。

①4P（s，红）＋5O2（g）===2P2O5（s）　ΔH1

②4P（s，白）＋5O2（g）===2P2O5（s）　ΔH2

则ΔH1与ΔH2的关系正确的是（　　）

A．ΔH1＝ΔH2B．ΔH1＞ΔH2

C．ΔH1＜ΔH2D．无法确定

答案　B

解析　根据提供信息，由反应①减去反应②可得，4P（s，红）===4P（s，白）；ΔH＝ΔH1－ΔH2＝＋18.39kJ·mol－1×4＝＋73.56kJ·mol－1，故ΔH1＞ΔH2，B正确。

5．下列两组热化学方程式中，有关ΔH的比较正确的是（　　）

①CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH1

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH2

②NaOH（aq）＋

H2SO4（浓）===

Na2SO4（aq）＋H2O（l）　ΔH3

NaOH（aq）＋CH3COOH（aq）===CH3COONa（aq）＋H2O（l）　ΔH4

A．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＞ΔH4

B．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＜ΔH4

C．ΔH1＝ΔH2；ΔH3＜ΔH4

D．ΔH1＜ΔH2；ΔH3＞ΔH4

答案　B

解析　由于H2O（g）转化为H2O（l）要放出热量，所以等物质的量的CH4（g）燃烧生成液态水时放出热量的数值要比生成气态水时的大。

等物质的量的NaOH与稀醋酸、浓H2SO4恰好反应生成等物质的量的水，若不考虑浓H2SO4溶解放热和弱电解质电离吸热，应放出相同的热量。

但在实际反应中，浓H2SO4溶于水时放热，使反应放出的总热量增多；醋酸是弱酸，部分CH3COOH分子在电离过程中要吸热，使反应放热减小。

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（g）===C（l）　ΔH2，则ΔH1＞ΔH2。

（3）同一反应物状态不同时，如A（s）＋B（g）===C（g）　ΔH1，A（g）＋B（g）===C（g）　ΔH2，则ΔH1＞ΔH2。

（4）两个有联系的反应相比较时，如C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1①，C（s）＋1/2O2（g）===CO（g）　ΔH2②。

比较方法：

利用反应①（包括ΔH1）乘以某计量数减去反应②（包括ΔH2）乘以某计量数，即得出ΔH3＝ΔH1×某计量数－ΔH2×某计量数，根据ΔH3大于0或小于0进行比较。

总之，比较反应热的大小时要注意：

①反应中各物质的聚集状态；②ΔH有正负之分，比较时要连同“＋”、“－”一起比较，类似数学中的正、负数大小的比较；③若只比较放出或吸收热量的多少，则只比较数值的大小，不考虑正、负号。

一、单项选择题

1．（2013·上海，9改编）将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。

然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。

由此可见（　　）

A.NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应

B．该反应中，热能转化为产物内部的能量

C．反应物的总能量高于生成物的总能量

D．反应的热化学方程式为NH4HCO3＋HCl―→NH4Cl＋CO2↑＋H2O　ΔH＝

＋QkJ·mol－1

答案　B

解析　根据醋酸逐渐凝固说明该反应是吸热反应，则A、C错误，B正确；热化学方程式的书写要标出物质的状态，D错误。

2．能源是当今社会发展的三大支柱之一。

有专家提出：

如果能够利用太阳能使燃料燃烧产物（如CO2、H2O、N2等）重新组合（如下图），可以节约燃料，缓解能源危机。

在此构想的物质循环中太阳能最终转化为（　　）

A．化学能B．热能

C．生物能D．电能

答案　B

解析　根据图示是利用太阳能把燃烧产物转化为燃料CH4、CH3OH、NH3等，所以太阳能最终转化为热能。

3．（2013·福建理综，11）某科学家利用二氧化铈（CeO2）在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。

其过程如下：

mCeO2

（m－x）CeO2·xCe＋xO2

（m－x）CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2

mCeO2＋xH2＋xCO

下列说法不正确的是（　　）

A．该过程中CeO2没有消耗

B．该过程实现了太阳能向化学能的转化

C．右图中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3

D．以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO＋4OH－－2e－===CO

＋2H2O

答案　C

解析　抓住盖斯定律的含义（反应的焓变与途径无关，只与始态和终态有关）解题。

A项根据题干中已知的两个反应可以看出，CeO2在反应前后没有变化，CeO2应是水和二氧化碳转化为氢气和一氧化碳的催化剂。

B项在太阳能的作用下，水和二氧化碳转化为氢气和一氧化碳，太阳能转化为化学能。

C项根据盖斯定律可知－ΔH1＝ΔH2＋ΔH3。

D项以一氧化碳和氧气构成的碱性燃料电池，负极应为一氧化碳失电子，在碱性条件下一氧化碳应变为碳酸根离子，结合选项中所给的电极反应式，再根据电荷守恒、得失电子守恒则可判断其正确。

4．根据碘与氢气反应的热化学方程式

（ⅰ）I2（g）＋H2（g）2HI（g）　ΔH＝－9.48kJ·mol－1

（ⅱ）I2（s）＋H2（g）2HI（g）　ΔH＝＋26.48kJ·mol－1

下列判断正确的是（　　）

A．1molI2（s）中通入2gH2（g），反应吸热26.48kJ

B．1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量相差17.00kJ

C．反应（ⅱ）的反应物总能量比反应（ⅰ）的反应物总能量低

D．反应（ⅰ）放出的热量多，所以产物的能量低，比反应（ⅱ）的产物更稳定

答案　C

解析　A项，I2（s）和H2（g）的反应是可逆反应；B项，I2（g）===I2（s）　ΔH＝

－35.96kJ·mol－1，所以1molI2（s）和1molI2（g）所含能量相差35.96kJ；C项，固态碘稳定，能量低；D项，（ⅰ）、（ⅱ）中HI均为气体，能量一样，也一样稳定。

5．化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。

如图为N2（g）和O2（g）反应生成NO（g）过程中的能量变化，下列说法正确的是（　　）

A．1molN2（g）和NA个O2（g）反应放出的能量为180kJ

B．1molN2（g）和1molO2（g）具有总能量小于2molNO（g）具有的总能量

C．通常情况下，N2（g）和O2（g）混合能直接生成NO

D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水

答案　B

解析　N2（g）＋O2（g）===2NO（g）　ΔH＝＋180kJ·mol－1，A项，应为吸收热量180kJ；C项，N2和O2反应需高温或放电；D项，NO不是酸性氧化物。

6．利用含碳化合物合成燃料是解决能源危机的重要方法，已知CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）反应过程中的能量变化情况如图所示，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。

下列判断正确的是（　　）

A．该反应的ΔH＝＋91kJ·mol－1

B．加入催化剂，该反应的ΔH变小

C．反应物的总能量大于生成物的总能量

D．如果该反应生成液态CH3OH，则ΔH增大

答案　C

解析　根据图示，该反应反应物的总能量大于生成物的总能量，是放热反应，故选项A错误，C正确；加入催化剂只能降低反应所需的活化能，而对反应热无影响，选项B错误；生成液态CH3OH时释放出的热量更多，ΔH更小，选项D错误。

7．下列各组热化学方程式中，Q1＜Q2的是（　　）

A．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－Q1kJ·mol－1

CH4（g）＋3/2O2（g）===CO（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－Q2kJ·mol－1

B．S（g）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH＝－Q1kJ·mol－1

S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH＝－Q2kJ·mol－1

C．H2（g）＋Br2（g）===2HBr（g）　ΔH＝－Q1kJ·mol－1

H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH＝－Q2kJ·mol－1

D．HCl（aq）＋NaOH（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－Q1kJ·mol－1

CH3COOH（aq）＋NaOH（aq）===CH3COONa（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－Q2kJ·mol－1

答案　C

解析　A项，生成CO2放出热量多，