高三化学二轮复习教案及解析化学反应中的能量变化.docx

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高三化学二轮复习教案及解析化学反应中的能量变化

【专题四】化学反应中的能量变化

【考点突破】

考点1化学反应中的能量变化

1.放热反应和吸热反应

由于各物质所具有的能量不同，如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，那么在发生化学反应时，有一部分能量就会转变成热能等形式释放出来，这就是放热反应。

表示：

ΔH为“-”或“ΔH＜0”，单位：

kJ·mol-1。

如果反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，那么在发生化学反应时，反应物就需要吸收能量才能转化为生成物，这就是吸热反应。

表示：

ΔH为“+”或“ΔH＞0”，单位：

kJ·mol-1。

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，叫做该反应的燃烧热。

3.中和热：

在稀溶液中，酸和碱发生中和反应时生成1molH2O，这时的反应热叫中和热。

单位kJ·mol-1。

方法点击反应热ΔH=反应物总能量-生成物总能量或者反应热ΔH=反应物键能之和-生成物键能之和。

此处常以计算题的形式出现。

例如：

通常人们把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。

键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于估计化学反应的反应热（ΔH），化学反应ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中新化学键的键能之和的差。

化学键

Si—O

Si—Cl

H—H

H—Cl

Si—Si

Si—C

键能/kJ·mol-1

460

360

436

431

176

347

工业上高纯硅可通过下列反应制取：

SiCl4（g）+2H2（g）

Si（s）+4HCl（g）

该反应的反应热ΔH=_________kJ·mol-1

此题是结合晶体硅（金刚石）的立体空间构型计算反应热。

首先分析1molSi中含Si—Si的物质的量（一个Si原子与四个Si原子形成四个Si—Si，一个Si—Si归属于两个Si原子，所以1molSi中含Si—Si的物质的量是2mol）。

ΔH=（4×Si—Cl+2×H—H）-（2×Si—Si+4×H—Cl）

ΔH=+236kJ·mol-1

考点2热化学方程式

能表示反应过程中热量变化的化学方程式叫热化学方程式。

书写热化学方程式的注意点

（1）注明物质的聚集状态：

气体（g）、固体（s）、液体（l）、稀溶液（aq）及晶型。

（2）注明反应的温度和压强（若是101kPa和25℃可不注明），注明ΔH的“-”和“+”及单位（kJ·mol-1）。

（

3）热化学方程式的化学计量数表示的是物质的量，所以可以是整数，也可以是分数。

对于相同物质的反应，化学计量数不同，ΔH也不同。

聚集状态不同，ΔH也不同，所以书写热化学方程式时，首先注明物质聚集状态，然后再根据化学方程式的化学计量数与反应热的正比关系确定ΔH的值。

方法点击化学反应中的能量变化在高考中经常涉及的内容有：

书写热化学方程式、判断热化学方程式的正误及反应热的大小比较等等。

1.书写热化学方程式及判断热化学方程式的正误

同学们经常出错及

出题人常设错的方式：

（1）丢掉或写错反应物及生成物的聚集状态。

（2）丢掉ΔH的“-”和“+”及单位（kJ·mol-1），特别是“+”。

（3）反应热的数值与聚集状态的关系搞错。

（4）热化学方程式中的反应热数值表示反应物按方程式中化学计量数反应进行到底时的热量值，若反应存在化学平衡，则热量值小于对应的反应热数值。

2.比较反应热的大小

（1）同一反应生成物状态不同时

A（g）+B（g）====C（g）；ΔH1＜0；A（g）+B（g）====C（l）；ΔH2＜0

因为C（g）====C（l）；ΔH3＜0，则ΔH3=ΔH2-ΔH1，所以|ΔH2|＞|ΔH1|。

（2）同一反应物状态不同时

S（g）+O2（g）====SO2（g）；ΔH1＜0

S（s）+O2（g）====SO2（g）；ΔH2＜0

ΔH3+ΔH1=ΔH2，固S（s）

S（g）吸热，ΔH3>0，所以|ΔH1|＞|ΔH2|

（3）两个有联系的不同反应相比

C（s）+O2（g）====CO2（g）；ΔH1＜0

C（s）+1/2O2（g）====CO（g）；ΔH2＜0

ΔH3+ΔH2=ΔH1，所以ΔH1<ΔH2（或|ΔH1|>|ΔH2|）

化学反应不管是一步还是几步完成，其总的反应热是相同的，即化学反应

的反应热只与反应的始态（各反应物）与终态（各生成物）有关，与反应途径无关，这就是盖斯定律。

正因为如此，所以热化学方程式可以进行数学处理。

考点3中和热的实验测定

1.实验原理及仪器装置（如下图）

在稀溶液中，酸和碱发生中和反应生成1mol水，此时的反应热叫中和热。

2.中和热的计算公式：

ΔH=

kJ·mol-1，其中（m1+m2）

表示溶液质量，c为比热容：

c=4.18J·（g·℃）-1。

常使c×10-3变成kJ·（g·℃）-1。

3.误差分析

若热量损失，中和热数值偏小。

方法点击中和热实验的测定是高中阶段比较重要的一个定量实验。

无论从能量的角度，还是从实验的角度，中和热实验的测定都将会是今后高考考查的热点。

除掌握化学实验的基本操作外，还应注意以下几点：

1.为了保证实验中盐酸完全反应，使用的碱稍微过量，计算中和热时按酸来算。

2.做好保温工作是本实验成功的关键，如为什么用环形玻璃棒，不能用铁质或铜质环形棒，还应注意环形玻璃棒的使用方法。

3.实验中若用弱酸、弱碱代替强酸、强碱，因弱酸、弱碱电离过程吸热，会使中和热数值偏小。

【精题精讲】

1.N2H2是一种高效清洁的火箭燃料。

0.25molN2H2（g）完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5kJ热量。

则下列热化学方程式正确的是（）

A.N2H2（g）+O2（g）====N2（g）+2H2O（g）；ΔH=+133.5kJ·mol-1

B.N2H2（g）+O2（g）====N2（g）+2H2O（g）；ΔH=-133.5kJ·mol-1

C.N2H2（g）+O2（g）====N2（g）+2H2O（g）；ΔH=+534kJ·mol-1

D.N2H2（g）+O2（g）====N2（g）+2H2O（g）；ΔH=-534kJ·mol-1

答案：

D

解析：

本题考查了热化学方程式的书写及简单计算。

热化学反应方程式前面的化学计量数，放热用“-”号，-133.5×4kJ·mol-1=-534kJ·mol-1。

2.燃烧1g乙炔生成二氧化碳和液态水，放出热量50kJ，则这一反应的热化学反应方程式为（）

A.2C2H2（g）+5O2（g）====4CO2（g）+2H2O（l）；ΔH=+50kJ·mol-1

B.C2H2（g）+5/2O2（g）====2CO2（g）+H2O；ΔH=-1300kJ

C.2C2H2+5O2====4CO2+2H2O；ΔH=-2600kJ

D.2C2H2（g）+5O2（g）====4CO2（g）+2H2O（l）；ΔH=-2600kJ·mol-1

答案：

D

解析：

本题考查了热化学方程式的书写及简单计算。

热化学方程式前面的化学计量数表示物质的量。

反应热单位是kJ·mol-1,B和C均错。

2molC2H2燃烧放出的热量为-2×26×50kJ·mol-1=-2600kJ·mol-1。

3.下列叙述中正确的是（）

A.热化学方程式2H2（g）+O2（g）====H2O（l）;ΔH=-571.6kJ·mol-1

中ΔH表示H2的燃烧热

B.分子晶体的熔点、沸点随共价键增强而升高

C.非金属元素呈现的最高化合价不超过该元素原子的最外层电子数

D.阴离子的核外电子排布一定与上一周期稀有气体元

素原子的核外电子排布相同

答案：

C

解析：

A中1molH2完全燃烧的反应热表示H2的燃烧热。

B中分子晶体的熔沸点与分子间作用力有关，与共价键强弱无关。

D项如：

简单阴离子的核外电子排布应与本周期稀有气体元素原子的核外电子排布相同。

4.已知1gCH4完全燃烧生成CO2和液态水时放出55.6kJ的热量，则下列甲烷燃烧的热化学方程式正确的是（）

A.CH4+2O2====CO2+2H2O；ΔH=-889.6kJ·mol-1

B.CH4（g）+2O2（g）====CO2（g）+2H2O（g）；ΔH=-889.6kJ·mol-1

C.CH4（g）+2O2（g）====CO2（g）+2H2O（l）；ΔH=889.6kJ·mol-1

D.CH4（g）+2O2（g）====CO2（g）+2H2O（l）；ΔH=-889.6kJ·mol-1

答案：

D

解析：

本题考查热化学方程式书写应注意的问题。

①要注明状态；②注意吸放热符号；③注意化学计量数与反应热的正比关系；④注意反应热的单位是kJ·mol-1

5.0.3mol的气态高能燃料乙硼烷B2H6在O2中燃烧，生成固态B2O3和液态H2O，放出649.5kJ的热量。

下列热化学方程式中正确的是（）

A.B2H6（g）+3O2（g）====B2O3（s）+3H2O（l）；ΔH=+2165kJ·mol-1

B.B2H6（g）+3O2（g）====B2O3（s）+3H2O（l）；ΔH=-2165kJ·mol-1

C.B2H6+3O2====B2O3+3H2O；ΔH=-2165kJ·mol-1

D.B2H6（g）+O2（g）====B2O3（s）+H2O（g）；ΔH=-2165kJ·mol-1

答案：

B

解析：

本题考查热化学方程式书写应注意的问题及简单计算。

注意热化学方程式与普通的化学方程式的区别。

二者均要配平。

6.可逆反应aA（s）+bB（g）

cC（g）+dD（g）；ΔH=Q，在反应过程中，当其他条件不变时，某物质在混合物中的含量与温度（T）、压强（p）的关系如下图所示：

根据上图分析，以下正确的是（）

A.T1>T2，Q>0B.T2>T1，Q<0

C.p1>p2，a+b=c+dD.p1

答案：

B

解析：

据图中所给斜率分析可知：

T1

右图显示压强变化时B%不变，说明反应前后气体的体积没有变化。

7.下列化学反应ΔH的数值（放热）最大的是（）

A.NaOH（aq）+HCl（aq）====NaCl（aq）+H2O（l）；ΔH1

B.NaOH（aq）+

H2SO4（aq）====

Na2SO4（aq）+H2O（l）；ΔH2

C.CH3COOH（aq）+NaOH（aq）====CH3COONa（aq）+H2O（l）；ΔH3

D.NaOH（aq）+

H2SO4（浓）====

Na2SO4（aq）+H2O（l）；ΔH4

答案：

D

解析：

A、B反应放出的热均为中和热。

C项由于醋酸为弱酸，其电离过程吸热，反应放出的热量小于中和热。

D项浓硫酸与氢氧化钠溶液混合时放出热量，总热量大于中和热。

8.已知：

在热力学标准态（298K、1.01×105Pa）下，由稳定的单质发生反应生成1mol化合物的反应热叫该化合物的生成热（ΔH）。

下图为氧族元素氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。

试完成下列问题：

（1）写出氧族元素中含有18e-的两种氢化物的电子式___________________________。

（2）请你归纳：

非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的反应热ΔH的关系_________________

_。

（3）写出硒化氢在热力学标准态下，发生分解反应的热化学反应方程式：

__________________。

答案：

（1）

（2）非金属元素氢化物越稳定，ΔH越小，反之亦然

（3）H2Se（g）====Se（s）+H2（g）；ΔH=-81kJ·

mol-1

解析：

本题以元素化合物为载体，结合所给信息考查反应热与物质稳定性的关系。

一般来说：

物质本身具有的能量越低，物质越稳定。

换言之，相同状况下，生成一定量的某物质放出的热量越多，物质越稳定。

所以，ΔH越小，非金属元素氢化物越稳定。

a、b、c、d对应的氢化物分别为：

碲化氢、硒化氢、硫化氢和水。

【专题演练】

（时间60分钟，满分100分）

一、单项选择题（本题包括5小题，每小题4分，共20分）

1．下列说法中正确的是（　　）

A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化

B．破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，

该反应为吸热反应

C．生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，ΔH>0

D．ΔH的大小与热化学方程式的计量数无关

解析：

　化学反应中一定有能量变化，A错误；B项中，ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和，得ΔH<0，故为放热反应．

答案：

C

2．（2011·温州月考）参照反应Br＋H2

HBr＋H的能量对反应历程的示意图，下列叙述中正确的是（　　）

A．正反应为吸热反应

B．加入催化剂，该化学反应的反应热变大

C．反应物总能量高于生成物总能量

D．升高温度可增大正反应速率，降低逆反应速率

解析：

对比反应历程示意图的能量变化，可知反应物的总能量低于生成物的总能量，故生成HBr需要吸热，A正确，C错误；催化剂只能改变化学反应速率，与反应热无关，B错误；升高温度，对于正逆反应速率都起到了促进作用，D错误．

答案：

A　

3．N2H4是一种高效清洁的火箭燃料0.25molN2H4（g）完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5kJ热量．则下列热化学方程式中正确的是（　　）

A.

N2H4（g）＋

O2（g）===

N2（g）＋H2O（g）

ΔH＝＋267kJ·mol－1

B．N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－133.5kJ·mol－1

C．N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝＋534kJ·mol－1

D．N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝－534kJ·mol－1

解析：

热化学方程式中ΔH>0表示吸热，ΔH<0表示放热，选项A、C中ΔH的符号错误．热化学方程式中化学式前面的化学计量数仅表示物质的量，0.25molN2H4（g）燃烧放热133.5kJ，故1molN2H4（g）燃烧放热4×133.5kJ，选项D正确，B错误．

答案：

D　

4．（2011·淄博检测）已知：

H2（g）＋F2（g）===2HF（g）ΔH＝－546.6kJ·mol－1，下列说法不正确的是（　　）

A．44.8L氟化氢气体分解成22.4L的氢气和22.4L的氟气吸收546.6kJ热量

B．1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量大于546.6kJ

C．相同条件下，

1mol氢气与1mol氟气的能量总和高于2mol氟化氢气体的能量

D．2molH—F键的键能比1molH—H键和1molF—F键的键能之和大546.6kJ

解析：

只有在标准状况下，A才正确；1molH2（g）和1molF2（g）反应生成2molHF（g）放出546.6kJ热量，而HF（g）→HF（l）是放热过程，B对；因反应是放热反应，C对；ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝－546.6kJ·mol－1，D对．

答案：

A　

5．（2011·湛江市检测）下列变化为放热反应的是（　　）

A．H2O（g）===H2O（l）ΔH＝－44.0kJ·mol－1

B．2HI（g）

H2（g）＋I2（g）ΔH＝＋14.9kJ·mol－1

C．形成化学键时共放出能量863kJ的化学反应

D．能量变化如图所示的化学反应

解析：

H2O（g）―→H2O（l）是一个放热过程，但不是化学反应，A错．HI（g）分解反应是吸热反应，B错．一个化学反应放热还是吸热，取决于破坏化学键时吸收的总能量和形成化学键时放出的总能量的相对大小，C错．反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热，D对．

答案：

D　

二、不定项选择题（本题包括5小题，每小题6分，共30分，每小题有1～2个选项正确）

6．（2009·上海高考）已知氯气、溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下（Q1、Q2均为正值）；

H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）ΔH＝－Q1kJ·mol－1

H2（g）＋Br2（g）===2HBr（g）ΔH＝－Q2kJ·mol－1

有关上述反应的叙述正确的是（　　）

A．Q1>Q2

B．生成物总能量均高于反应物总能量

C．生成1molHCl气体时放出Q1热量

D．1molHBr（g）具有的能量大于1molHBr（l）具有的能量D

解析：

A项，因为Cl2比Br2活泼，所以Q1>Q2；B项，因为反应为放热反应，所以生成物总能量要低于反应物总能量；C项，生成1molHCl气体时放出

Q1热量；D项，因为HBr（g）→HBr（l）为放热反应，所以1molHBr（g）具有的能量大于1molHBr（l）具有的能量．

答案：

AD　

7．下列变化过程，属于放热过程的是（　　）

①液态水变成水蒸气　②酸碱中和反应　③浓H2SO4稀释　④固体氢氧化钠溶于水　⑤H2在Cl2中燃烧　⑥弱酸电离　⑦NH4Cl晶体与Ba（OH）2·8H2O混合搅拌

A．②③④⑤　　　　　　　　B．①⑥⑦

C．②③④D．①③⑤

解析：

　弱电解质的电离是吸热过程．

答案：

A

8．如图，a曲线是198K、101kPa时N2与H2反应过程中能量变化的曲线图，下列叙述正确的是（　　）

A．该反应的热化学方程式为：

N2＋3H2

2NH3　ΔH＝－92kJ·mol－1

B．b曲线是升高温度时的能量变化曲线

C．加入催化剂，该化学反应的反应热改变

D．在198K、体积一定的条件下，通入1molN2和3molH2反应后放出的热量为Q1kJ，若通入2molN2和6molH2反应后放出的热量为Q2kJ则184>Q2>2Q1

解析：

热化学方程式表示198K,101kPa条件下的反应热，各物质要标聚集状态

，故A不正确；由图可知b曲线情况下，活化能降低，应是加入催化剂，因升高温度不能改变活化能，故B不正确；加入催化剂，反应的反应热不变，故C不正确；题图表示的是1molN2和3molH2完全反应时的反应热，实际上N2和H2的反应是可逆反应，该条件下放出的热量小于92kJ，故2molN2和6molH2，在该条件下放出的热量为184>Q2>2Q1，故D正确．

答案：

D　

9．下列关于反应能量的说法正确的是（　　）

A．Zn（s）＋CuSO4（aq）===ZnSO4（aq）＋Cu（s）

ΔH＝－216kJ·mol－1，E反应物>E生成物

B．CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）

ΔH＝＋178.5kJ·mol－1，E生成物>E反应物

C．HI（g）

H2（g）＋

I2（s）

ΔH＝＋26.5kJ·mol－1,1molHI在密闭容器中分解达平衡后吸收26.5kJ的能量

D．H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1,1L1mol·L－1的NaOH溶液与1L1mol·L－1的CH3COOH溶液混合后放热57.3kJ

解析：

　当E反应物0，反之，反应放出能量，ΔH<0，则A对，B对；C中为可逆反应，1molHI不可能在密闭容器中完全分解；D中CH3COOH分子电离吸热，与NaOH溶液反应放出热量小于57.3kJ.

答案：

AB

10．已知：

①101kPa时，C（s）＋1/2O2（g）===CO（g）　ΔH1＝－110.5kJ·mol－1；②稀溶液中，H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH2＝－57.3kJ·mol－1.

下列结论正确的是（　　）

A．若碳的燃烧热用ΔH3来表示，则ΔH3<ΔH1

B．

若碳的燃烧热用ΔH3来表示，则ΔH3>ΔH1

C．浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为ΔH4，则ΔH4<ΔH2

D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量

解析：

ΔH本身有正负之分，放热为负值，吸热为正值．燃烧热是指生成稳定氧化物所放出的热量，碳燃烧生成的稳定氧化物为CO2，因为CO燃烧生成CO2是放热反应，因此，ΔH3<ΔH1，A对B错；C项浓硫酸溶于水要放热，因此，浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热要小于－57.3kJ·mol－1；D项醋酸是弱电解质，电离过程要吸热，故稀醋酸与烯NaOH溶液反应生成1mol水，放出的热量要小于57.3kJ.

答案：

AC　

三、非选择题（本题包括4个小题，共50分）

11．（12分）（2011·安徽巢湖高三四校联考）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逆反应速率增大，则E1和E2的变化是：

E1________，E2__________，ΔH________（填“增大”“减小”或“不变”）．

解析：

（1）从图象中看出反应物的能量低，生成物的能量高，该反应一定为吸热反应，反应焓变ΔH＝E生成物－E反应物．

（2）催化剂是通过降低化学反应的活化能来加快化学反应速率的，对于可逆反应，催化剂能同等程度的降低正反应和逆反应的活化能．

答案：

（1）吸热　E1－E2　一定低　

（2）减小　减小　不变

12．（13分）（2011·芜湖一次联考）金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们燃烧时若氧气不足则生成一氧化碳，充分燃烧时生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示．

（1）等量金刚石和石墨完全燃烧________（填“金刚石”或“石墨”）放出热量更多，写出表示石墨燃烧热的热化学方程式_______________________________________________．

（2）在通常状况下，金刚石和石墨________（填“金刚石”或“石墨”）更稳定，写出石墨转化为金刚石的热化学方程式_________________________________________________

________________________________________________________________________.