广东省届高考化学二轮复习专题突破配套文档专题七 化学反应与能量.docx

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广东省届高考化学二轮复习专题突破配套文档专题七化学反应与能量

[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，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　从宏观、微观角度认识反应热

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　对比分析“三热”，跳出认识误区

1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）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）

（2）催化剂能改变反应的焓变（×）

（2012·江苏，4B改编）

（3）催化剂能降低反应的活化能（√）

（2012·江苏，4C改编）

（4）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＝＋285.5kJ·mol－1

D．1mol甲烷燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热

答案　BD

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项中的ΔH应为＋571.0kJ·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项正确。

“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＝－57.3kJ·mol－1。

题组二　依据图像理解反应热的变化

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。

题组三　“一式”解决反应热的计算

4．（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。

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。

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　“两模板，两注意”解决热化学方程式

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“mol”。

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＝－297.16kJ·mol－1

②S（正交，s）＋O2（g）===SO2（g）

ΔH2＝－296.83kJ·mol－1

③S（单斜，s）===S（正交，s）

ΔH3＝－0.33kJ·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－93.6℃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123.8kJ。

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1.12kg纯硅需吸收akJ热量，写出该反应的热化学方程式：

______________________________。

答案　

（1）AX3（l）＋X2（g）===AX5（s）

ΔH＝－123.8kJ·mol－1

（2）

　SiCl4（g）＋2H2（g）

Si（s）＋4HCl（g）　ΔH＝＋0.025akJ·mol－1

题组二　热化学方程式的正误判断

2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

（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）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）

（3）C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g）

ΔH＝－1367.0kJ·mol－1（燃烧热）（×）

（4）NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）

ΔH＝＋57.3kJ·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57.3kJ·mol－1，则

2H＋（aq）＋SO

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

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．（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　3S（g）===

S2（g）　　（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）

故2S（g）===S2（g）　　ΔH4＝

（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）

2．[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。

3．[2014·广东理综，31

（1）]用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。

①1/4CaSO4（s）＋CO（g）1/4CaS（s）＋CO2（g）

ΔH1＝－47.3kJ·mol－1

②CaSO4（s）＋CO（g）CaO（s）＋CO2（g）＋SO2（g）　ΔH2＝＋210.5kJ·mol－1

③CO（g）1/2C（s）＋1/2CO2（g）

ΔH3＝－86.2kJ·mol－1

反应2CaSO4（s）＋7CO（g）CaS（s）＋CaO（s）＋6CO2（g）＋C（s）＋SO2（g）的ΔH＝____________（用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示）。

答案　4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3

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”

上面的两个方面做好了，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．a＜c＜0B．b＞d＞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。

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。

专题突破练

一、单项选择题

1．小烧杯放在一块沾有水的玻璃片上，加入氯化铵固体与氢氧化钡晶体[Ba（OH）2·8H2O]，并用玻璃棒搅拌，玻璃片上的水结成了冰。

由此可知（　　）

A．该反应中，化学能转变成热能

B．反应物的总能量低于生成物的总能量

C．氯化铵与氢氧化钡的反应为放热反应

D．反应的热化学方程式为2NH4Cl＋Ba（OH）2===BaCl2＋2NH3·H2O　ΔH＞0

答案　B

解析　根据实验现象，该反应为吸热反应，B项正确；D项未标明状态；A项，该反应从环境吸收热量，转变成化学能。

2．（2014·海南，8改编）某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．反应过程a有催化剂参与

B．该反应为放热反应，热效应等于ΔH

C．改变催化剂，不能改变该反应的活化能

D．有催化剂的条件下，反应的活化能等于E1＋E2

答案　B

解析　A项，由图可知，反应过程a需要的活化能比b要高，所以a没有催化剂参与，错误；B项，由图可知，该反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以该反应属于放热反应，反应的热效应等于反应物与生成物能量之差，即ΔH，正确；C项，改变催化剂，改变了反应进行的途径，可改变了反应的活化能，错误。

3．关于下图所示转化关系（X代表卤素），说法不正确的是（　　）

A．2H（g）＋2X（g）===2HX（g）　ΔH3＜0

B．生成HX的反应热与途径无关，所以ΔH1＝ΔH2＋ΔH3

C．Cl、Br、I的非金属性依次减弱，所以途径Ⅱ吸收的热量依次增多

D．生成HCl放出的热量比生成HBr的多，说明HCl比HBr稳定

答案　C

解析　C项，非金属性越弱，X2越不稳定，破坏化学键吸收的能量越少，错误。

4．强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：

H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）

ΔH＝－57.3kJ·mol－1

向1L0.5mol·L－1的NaOH溶液中加入稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸，则恰好完全反应时的热效应ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系正确的是（　　）

A．ΔH1＜ΔH2＜ΔH3B．ΔH1＞ΔH3＞ΔH2

C．ΔH2＞ΔH1＞ΔH3D．ΔH1＜ΔH3＜ΔH2

答案　B

解析　与浓硫酸反应放出的热量最多，ΔH最小，与稀醋酸反应放出的热量最少，ΔH最大，所以ΔH1＞ΔH3＞ΔH2，B项正确。

5．已知下列反应的能量变化示意图如下：

下列有关说法正确的是（　　）

A．1molS（g）与O2（g）完全反应生成SO2（g），反应放出的热量小于297.0kJ

B．在相同条件下，SO3（g）比SO2（g）稳定

C．1molSO2（g）和

molO2（g）