化学反应的能量变化.docx

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化学反应的能量变化

化学反应的能量变化

前言

化学反应与能量是化学反应原理的重要组成部分，也是高考的必考内容。

一般重点考查放热反应和吸热反应的判定、热化学方程式正误判断及书写、反应热的计算等，试题多以选择题或填空题的形式呈现，以中等难度为主，分值6分左右。

该部分内容的难点在于准确的运用盖斯定律计算出反应热并正确书写出热化学方程式。

目录

反应热、燃烧热、中和热概念辨析……………………………………………………………2

从能量和键能角度再认识反应热………………………………………………………………7

热化学方程式书写常见错误及注意事项………………………………………………………12

盖斯定律解题技巧………………………………………………………………………………16

《化学反应与能量》三年高考题例析…………………………………………………………21

1、反应热：

（1）定义：

化学反应中放出或吸收的热量。

用△H（焓变）表示，且放热反应的△H<0;吸热反应的△H>0.

（2）焓变：

在恒压条件下化学反应的热效应，符号为△H，单位为kJ/mol（kJ·mol-1）.

（3）常见放热反应

①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化。

（4）常见吸热反应

①大多数分解反应；②盐的水解和弱电解质的电离；③Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应。

【基础诊断】

（1）判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

物质发生化学变化时都伴有能量的变化。

（　　）

化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化。

（　　）

放热反应在任何条件都不能发生。

（　　）

NH4NO3固体溶于水时吸热，属于吸热反应。

（　　）

【答案】　

√　

×　

×　

×

（2）、需加热才能进行的反应一定是吸热反应吗？

不需加热就能进行的反应一定是放热反应？

【答案】　都不一定。

碳与氧气反应需要加热，但该反应是放热反应；Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应不需要加热就能进行，但该反应是吸热反应。

2、燃烧热：

（1）定义：

（关键词）

（2）单位：

kJ/mol或（kJ·mol-1）.

（3）意义：

C的燃烧热为393.5kJ/mol，表示在250C101kPa条件下，1molC完全燃烧生成CO2（g）放出393.5kJ的热量。

（4）用热化学方程式表示为：

C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393.5kJ/mol。

（5）物质燃烧一定放热，故物质燃烧的△H一定为负值。

【深度剖析】

燃烧热是反应热的一种形式，使用燃烧热的概念时要理解下列要点。

①规定是在101kPa压强下测出热量。

书中提供的燃烧热数据都是在101kPa下测定出来的。

因为压强不同，反应热有所不同。

②规定可燃物的物质的量为1mol（这样才有可比性）。

因此，表示可燃物的燃烧热的热化学方程式中，可燃物的化学计量数为1，其他物质的化学计量数常出现分数。

例如，C8H18的燃烧热为5518kJ·mol-1，用热化学方程式表示则为

C8H18（l）+

O2（g）=8CO2（g）+9H2O（l）；△H=-5518kJ·mol-1

③规定生成物为稳定的氧化物．例如C→CO2、H→H2O（l）、S→SO2等。

C（s）+

O2（g）=CO（g）；△H=-110.5kJ·mol-1

C（s）+O2（g）=CO2（g）；△H=-393.5kJ·mol-1

C的燃烧热为393.5kJ·mol-1，而不是110.5kJ·mol-1。

④叙述燃烧热时，用正值，在热化学方程式中用△H表示时取负值。

例如，CH4的燃烧热为890.3kJ·mol-1，而△H＝－890.3kJ·mol-1且必须以1mol可燃物燃烧为标准。

要与热值概念进行区别。

热值：

1g物质完全燃烧的反应热叫该物质的热值。

【基础诊断】

H2（g）的燃烧热是285.8kJ·mol－1，则2H2O（g）===2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋571.6kJ·mol－1（　　）

因为2SO2＋O2

2SO3所以可燃物S燃烧的稳定氧化物为SO3（　　）

25℃、101kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5kJ·mol-1、

285.8kJ·mol-1、890.3kJ·mol-1、2800kJ·mol-1，则下列热化学方程式正确的是（）

A．C（s）+

O2（g）====CO（g）;ΔH=-393.5kJ·mol-1

B．2H2（g）+O2（g）====2H2O（g）;ΔH=+571.6kJ·mol-1

C．CH4（g）+2O2（g）====CO2（g）+2H2O（g）;ΔH=-890.3kJ·mol-1

D．

C6H12O6（s）+3O2（g）====3CO2（g）+3H2O（l）;ΔH=-1400kJ·mol-1

【答案】

×

×

D

3、中和热：

（1）定义：

关键词

（2）单位：

kJ/mol或（kJ·mol-1）.

（3）意义：

H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，表示在稀溶液中，强酸与强碱反应生成1mol水时，放出的热量为57.3kJ。

【基础诊断】

（1）已知H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ba（OH）2反应的反应热ΔH＝2×（－57.3）kJ·mol－1（　　）

（2）（2015·佛山质检）已知：

101kPa时1mol辛烷燃烧生成液态水时放出热量为5518kJ；强酸和强碱在稀溶液中发生反应生成1molH2O时放出的热量为57.3kJ，则下列热化学方程式的书写正确的是（　　）

①2C8H18（l）＋25O2（g）===16CO2（g）＋18H2O（g）　ΔH＝－11036kJ/mol

②2C8H18（l）＋25O2（g）===16CO2（g）＋18H2O（l）　ΔH＝－11036kJ/mol

③H＋＋OH－===H2O　ΔH＝－57.3kJ/mol

④2NaOH（aq）＋H2SO4（aq）===Na2SO4（aq）＋2H2O（l）ΔH＝－114.6kJ/mol

A．①③B．②③C．②④D．只有②

（3）强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的反应热可表示如下：

H+（aq）+OH-（aq）=H2O（l）；△H=-57.3kJ/mol

向1L1mol/L的NaOH（aq）中加入：

①稀醋酸②浓硫酸③稀硝酸

恰好完全反应时的反应热为△H1、△H2、△H3，它们的关系正确的是（　　）

A．△H1>△H2>△H3B．△H2>△H3>△H1

C．△H1=△H2=△H3D．△H1>△H3>△H2

【答案】

（1）×

（2）　C（3）D

【解析】

（1）中和热的实质为H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l），而反应中生成沉淀，

（2）判断热化学方程式的书写时，要注意状态、ΔH单位、符号以及数值是否与前面的化学计量数相对应。

①错在水的状态，应为液态；③错在没有标出是在水溶液中的反应，正确的为H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ/mol。

（3）醋酸为弱酸，电离过程需吸热，所以放出的热量小于57.3kJ；而浓硫酸溶于水放热，放出的热量大于57.3kJ，所以三个过程中的中和热的大小顺序为△H1>△H3>△H2。

【模拟练兵】

1．【浙江省金丽衢十二校2014学年高三第一次联考】下列有关热化学方程式的叙述正确的是（）

A．已知2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）ΔH=-483.6kJ·mol-1，则氢气的燃烧热为241.8kJ·mol-1 

B．已知C（石墨，s）=C（金刚石，s）ΔH=+1.9kJ·mol-1，则金刚石比石墨稳定 

C．含0.5molNaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出26.7kJ的热量，则表示该反应中和热的热化学方程式为：

OH-（aq）

+H+（aq）=H2O（l）ΔH

=-53.4kJ·mol-1 

D．已知2H2S（g）+O2（g）=2S（g）+2H2O（l）ΔH1；

2H2S（g

）+3O2（g）=2SO2（g）+2H2O（l）ΔH2，则ΔH1>ΔH2 

【答案】D

【解析】

试题分析：

A、燃烧热是在一定条件下，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，氢气的稳定产物是液态水，A错误；B、已知C（石墨，s）=C（金刚石，s）ΔH=+1.9kJ·mol-1，这说明金刚石的能量高于石墨，能量越低越稳定，则石墨比金刚石比稳定，B错误；C、醋酸是弱电解质，存在电离平衡，电离吸热，则中和热的实际数值大于53.4，C错误；D、硫化氢完全燃烧放热多，放热越多△H越小，则ΔH1>ΔH2，D正确，答案选D。

考点：

考查热化学方程式的有关判断

2．【福建省三明一中2015届高三上学期第二次月考】下列说法或表示方法正确的是（）

A．催化剂能降低正反应的活化能，但不能改变逆反应的活化能

B．在稀溶液中：

H＋（aq）＋OH－（aq）＝H2O（l）△H=-57.3 kJ•mol-1，则含1molNaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出小于57.3kJ的热量

C．由C（石墨，S）→C（金刚石,S）；△H=+2.1kJ•mol-1，可知金刚石比石墨稳定

D．在101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为：

2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；△H＝–285.8kJ•mol-1

【答案】B

【解析】

试题分析：

A、催化剂能降低正逆反应的活化能，A错误；B、醋酸在溶液中存在电离平衡，电离吸热，因此含1molNaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出小于57.3kJ的热量，B正确；C、由C（石墨，S）→C（金刚石,S）；△H＝+2.1kJ•mol-1可知金刚石的总能量高于石墨，能量越低越稳定，则石墨比金刚石稳定，C错误；D、在101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为：

2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；△H＝–571.6kJ•mol-1，D错误，答案选B。

考点：

考查催化剂对活化能的影响、反应热的有关判断与应用

（一）能量守恒角度分析：

（宏观角度）

根据能量守恒，反应的△H=生成物的能量之和-反应物的能量之和。

当反应物的能量之和大于生成物的能量之和，判断化学反应放热，△H<0;

反之为吸热反应,△H>0.

（二）化学键的角度：

（微观角度）

化学反应中存在旧键断裂和新键形成的过程，且旧键断裂吸收热量，新键形成过程中放出热量，化学反应的能量变化取决于吸收和放出热量的多少，当吸收热量大于放出的热量时反应吸热；当放出的热量大于吸收的热量时，反应放热。

且反应的△H=反应物的键能之和=生成物的键能之和。

【特别指明】

在分析化学反应的能量变化时，从以上的两个角度加以考虑为基本思路。

需指明,如准确分析反应热的本质，将两种分析思路结合进行。

以图表示为：

微观角度

宏观角度

概述

上图中各段表示的意义

概述

上图中各段表示的意义

旧化学键断裂吸收的能量与新化学键生成放出的能量的差

a表示断裂旧化学键吸收的能量

b表示生成新化学键放出的能量

c表示反应热

反应物的能量与生成物的能量差

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

结合上表，不管从微观角度还是宏观角度分析反应焓变均为△H=a-b。

【深度剖析】

键能、反应热和稳定性的关系

1、键能定义：

在101kPa、298K条件下，1mol气态AB分子全部拆开成气态A原子和B原子时需吸收的能量，称AB间共价键的键能，单位为kJ·mol–1。

2、键能与反应热：

化学反应中最主要的变化是旧化学键的断裂和新化学键的形成。

化学反应中能量的变化也主要决定于这两个方面吸热与放热，可以通过键能计算得到近似值。

①放热反应或吸热反应：

旧键断裂吸收的能量大于新键形成放出的能量，为吸热反应；旧键断裂吸收的能量小于新键形成所放出的能量，该反应为放热反应。

②反应热：

化学反应中吸收或放出的热量称反应热，符号ΔH，单位kJ·mol–1，吸热为正值，放热为负值。

可以通过热化学方程式表示。

反应热的大小与多个因素有关，其数据来源的基础是实验测定。

由于反应热的最主要原因是旧化学键断裂吸收能量与新化学键形成放出能量，所以通过键能粗略计算出反应热。

ΔH（反应热）===反应物的键能总和—生成物键能总和。

为方便记忆，可作如下理解：

断裂旧化学键需吸热（用“＋”号表示），形成新化学键则放热（用“－”号表示），化学反应的热效应等于反应物和生成物键能的代数和，即ΔH=（＋反应物的键能总和）＋（—生成物键能总和），若ΔH＜0，为吸热，若ΔH＞0，为放热。

3、物质稳定性：

物质在反应中放出能量越多，则生成物能量越小，该物质越稳定，生成物中化学键越牢固。

反之亦然。

如：

同素异形体稳定性的比较：

根据△H正负和大小判断，反应放热，说明生成物能量小，较稳定。

【基础诊断】

1．【上海市嘉定区2014学年高三化学一模试卷】下列各图中，纵坐标表示能量，横坐标表示反应过程，均从反应物开始。

则表示在催化剂作用下，正反应是吸热反应的，比较合理的图象是（）

【答案】C

【解析】

试题分析：

反应物的总能量低于生成物的总能量时，反应表现为吸热反应，排除A、C；而B图中的能量差实际是反应的活化能，不是反应热，错误，所以答案选C。

考点：

考查对化学反应热效应的判断

2．【2013·山东CETE考试评价中心】下图表示反应A+B

C（涉及物质均为气体）的能量变化，其中Ⅰ表示没有催化剂，Ⅱ表示有催化剂。

下列说法正确的是（　　）

A．反应的热化学方程式为A（g）+B（g）

C（g）　ΔH=（E4-E1）kJ·mol-1

B．该反应为吸热反应

C．该反应发生的条件一定是加热

D．催化剂可降低反应的能耗

【答案】C

【解析】

试题分析：

该反应为放热反应,ΔH应为负值,A、B两项错误;反应物的分子变成活化分子只要吸收能量即可,吸收能量的途径不一定是加热,比如受到撞击、光照等,C项错误;由图中看出,加入催化剂后活化能减小,反应物的分子变成活化分子所需能量减小,可降低反应能耗,D项正确。

考点：

化学反应的能量变化。

3．【2013·天津河西一模】已知:

某温度下，合成氨工业合成塔中每产生2molNH3,放出92.2kJ热量。

下列相关叙述正确的是（　　）

A．加入高效催化剂可提高氨气的产率

B．断裂1molN—H键吸收的能量约等于391kJ

C．该工业合成氨的热化学方程式为N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）　ΔH=-92.2kJ

D．该温度下合成塔中放入2molN2和6molH2,达平衡后放出的热量为184.4kJ

【答案】B

【解析】

试题分析：

催化剂只能加快化学反应速率,不能使化学平衡移动,A项错误;ΔH=E（反应物键能之和）-E（生成物键能之和）,即-92.2kJ·mol-1=945.8kJ·mol-1+436kJ·mol-1×3-6E（N—H）,解得E（N—H）=391kJ·mol-1,B项正确;C项中热化学反应方程式中ΔH的单位错误;由于反应是可逆的,不能反应彻底,2molN2和6molH2达平衡后放出的热量小于184.4kJ,D项错误。

考点：

从键能角度分析化学反应的能量变化。

【高考示例】

1．【2014年高考海南卷】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，可改变该反应的活化能

D．有催化剂条件下，反应的活化能等于E1+E2

【答案】BC

【解析】A、由图示可知反应过程a需要的活化能较高，这是没有催化剂参与的过程。

错误。

B、由于反应物的能量高于生成物的能量，多余的能量就以热能的形式释放出来。

所以该反应为放热反应，热效应等于反应物与生成物能量的差值ΔH。

正确。

C、加入催化剂，改变了反应途径，降低了反应的活化能，但是反应热不变。

正确。

D、无论是否存在催化剂，反应的活化能等于反应物与生成物的能量的差值，等于ΔH。

错误。

【考点定位】本题考查了反应物、生成物的能量与反应热的关系；考查了催化剂与反应所需活化能的关系；考查催化剂与化学反应途径的关系的知识。

考查了考生对图像法表示反应途径、反应热的掌握和应用能力。

【名师点睛】解答本题，首先应该会看图像，清楚图像的横坐标、纵坐标表示的含义。

然后看清反应物与生成物的相对能量的多少及反应热、活化能的含义。

了解催化剂对化学反应过程中作用（改变活化能）。

最后根据根据各个选项的问题逐一解答。

2．【2013年高考重庆卷第6题】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

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】不同物质中P-Cl的键能不同，无法与P-P的键能比较，故A项错误；B项中PCl5的状态为固态，与已知反应状态不同，无法求算，故B项错误；②式减去①式，消去了P4，可得4Cl2（g）+4PCl3（g）=4PCl5（g）∆H=（b-a）kJ•mol‾1,把键能带入∆H的表达式可得：

4K（Cl-Cl）+4×3×1.2kJ•mol‾1-4×5CkJ•mol‾1=（b-a）kJ•mol‾1,得出K（Cl-Cl）=（b-a+5.6c）/4kJ•mol‾1，故C项正确；①式×5减去②式×3，消去了Cl2，可得2P4（g）+12PCl5（g）=20PCl3（g）∆H=（5a-3b）kJ•mol‾1,把键能带入∆H的表达式可得：

2×6K（P-P）+12×5ckJ•mol‾1-20×3×1.2c=（5a-3b）kJ•mol‾1,得出K（P-P）=（5a-3b+12c）/12kJ•mol‾1,故D项错误；

【考点定位】本题考查键能与∆H的计算。

【名师点睛】本题考查化学反应原理中焓变与化学键键能的问题，要依据P和Cl原子半径大小比较键长得到键能大小，键长越长，键能越小；依据盖斯定律分析判断；依据焓变=反应物键能之和-生成物键能之和计算分析；由P4是正四面体可以推知P4中含有6个P-P键．依据焓变=反应物键能之和-生成物键能之和计算分析，题目难度中等。

1、定义：

表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。

2、意义：

表明化学反应中的物质变化和能量变化,如H2（g）+

O2（g）

H2O（g）　ΔH=-241.8kJ·mol-1表示的意义：

在25℃、101kPa条件下,1molH2（g）与0.5molO2（g）发生反应生成1molH2O（g）时放出241.8kJ的热量。

3、书写：

（1）ΔH只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边，并用“；”隔开。

若为放热反应，ΔH为<0：

若为吸热反应，ΔH为>0。

ΔH的单位一般为kJ/mol。

（2）注意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，并不表示物质的个数。

因此化学计量数可以是整数、也可以是分数。

（3）反应物和产物的聚集状态不同，反应热数值以及符号都可能不同。

因此，必须注明物质的聚集状态（s、l、g）才能完整地体现出热化学方程式的意义。

热化学方程式中不用↑和↓，且一般不写反应条件。

（4）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。

（5）当反应向逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。

如：

相同条件（温度、压强）下，相同物质的化学反应（互逆反应,不一定是可逆反应），正向进行的反应和逆向进行的反应,其反应热ΔH数值相等，符号相反。

如:

2H2（g）+O2（g）

2H2O（l）　ΔH=-571.6kJ·mol-1;

2H2O（l）

2H2（g）+O2（g）ΔH=+571.6kJ·mol-1。

（6）用中文表示焓变时数值没有正负号，而用符号表示焓变时数值必须注明正负号。

如H2的燃烧热为285.8kJ/mol，△H=－285.8kJ/mol。

【基础诊断】

1．【浙江省金丽衢十二校2014学年高三第一次联考】下列有关热化学方程式的叙述正确的是（）

A．已知2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）ΔH=-483.6kJ·mol-1，则氢气的燃烧热为241.8kJ·mol-1 

B．已知C（石墨，s）=C（金刚石，s）ΔH=+1.9kJ·mol-1，则金刚石比石墨稳定 

C．含0.5molNaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出26.7kJ的热量，则表示该反应中和热的热化学方程式为：

OH-（aq）

+H+（aq）=H2O（l）ΔH

=-53.4kJ·mol-1 

D．已知2H2S（g）+O2（g）=2S（g）+2H2O（l）ΔH1；

2H2S（g

）+3O2（g）=2SO2（g）+2H2O（l）ΔH2，则ΔH1>ΔH2 

【答案】D

【解析】

试题分析：

A、燃烧热是在一定条件下，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，氢气的稳定产物是液态水，A错误；B、已知C（石墨，s）=C（金刚石，s）ΔH=+1.9kJ·mol-1，这说明金刚石的能量高于石墨，能量越低越稳定，则石墨比金刚石比稳定，B错误；C、醋酸是弱电解质，存在电离平衡，电离吸热，则中和热的实际数值大于53.4，C错误；D、硫化氢完全燃烧放热多，放热越多△H越小，则ΔH1>ΔH2，D正确，答案选D。

考点：

考查热化学方程式的有关判断

2．【云南省红河州2015届高三毕业生复习统一检测】已知：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）ΔH＝－571.6kJ·mol－1

2CH3OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋4H2O（l）ΔH＝－1452kJ·mol－1

H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）ΔH＝－57.3kJ·mol－1

下列说法正确的是（）

A．H2（g）的燃烧热为571.6kJ·mol－1

B．同质量的H2（g）和CH3OH（l）完全燃烧，H2（g）放出的热量多

C．

H2SO4（aq）＋

Ba（OH）2（aq）===

BaSO4（s）＋H2O（l）ΔH＝－57.3kJ·mol－1

D．3H2（g）＋CO2（g）=CH3OH（l）＋H2O（l）ΔH＝＋135.9kJ·mol－1

【答案】B

【解析】

试题分析：

A、燃烧热是在一定条件下，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，则根据方程式可知H2（g）的燃烧热为285.8kJ·mol－1，