高考化学二轮复习第六章化学反应与能量教案.docx

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高考化学二轮复习第六章化学反应与能量教案

第六章化学反应与能量

考点一　焓变、反应热

一、了解化学反应中的“两变化”、“两守恒”

1．“两变化”：

物质变化和能量变化。

2．“两守恒”：

质量守恒和能量守恒。

常见的能量转化形式有热能、光能、电能等，通常主要表现为热量的变化。

二、理清五个概念

1．反应热：

化学反应过程中吸收或放出的热量，通常叫做反应热

2．焓变

（1）定义：

生成物与反应物的焓值差。

（2）焓变与反应热的关系：

恒压条件下，化学反应的焓变等于反应热。

（3）符号：

ΔH。

（4）单位：

kJ·mol－1或kJ/mol。

3．燃烧热

4．中和反应反应热（简称中和热）

（1）中和反应反应热的概念及表示方法

（2）中和反应反应热的测定

①装置（请在横线上填写仪器名称）：

②计算公式：

ΔH＝－

kJ·mol－1。

t1——起始温度，t2——终止温度。

③注意事项：

a．泡沫塑料板和碎泡沫塑料（或纸条）的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量损失。

b．为保证酸完全中和采取的措施是使碱稍过量。

5．能源

[基点小练]

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

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

（2）可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关（√）

（3）甲烷的标准燃烧热ΔH＝－890kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式为CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－890kJ·mol－1（×）

（4）在稀溶液中：

H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，若将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量为57.3kJ（×）

（5）煤、石油、天然气均为化石能源，是非再生能源（√）

三、两角度明辨吸热反应和放热反应

角度一：

反应物和生成物总能量的相对高低

ΔH<0，放热反应　　　ΔH>0，吸热反应

角度二：

断键吸收能量和成键放出能量的相对大小

[基点小练]

2．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应（×）

（2）反应HCHO＋O2

CO2＋H2O为吸热反应（×）

（3）一个化学反应，当反应物能量大于生成物能量时，反应放热，ΔH为“＋”（×）

（4）当反应物的键能之和大于生成物的键能之和时，反应放热（×）

题点

（一）　基本概念辨析

1．（2017·济南模拟）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化学计量数无关

解析：

选C　化学反应中一定有能量变化，A项错误；B项中，由ΔH＝断开旧化学键吸收的能量－形成新化学键放出的能量，得ΔH<0，故为放热反应；吸热反应的ΔH>0，C正确；ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数成正比关系，D错误。

2．下列说法正确的是（　　）

A．葡萄糖的燃烧热是2800kJ·mol－1，则

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

B．已知101kPa时，2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－221kJ·mol－1，则该反应的反应热为221kJ·mol－1

C．已知稀溶液中，H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量

D．已知HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水的中和热为－57.3kJ·mol－1

解析：

选A　燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧放出的热量，故

mol葡萄糖燃烧放出热量1400kJ，A正确；B项中反应的反应热应为－221kJ·mol－1；醋酸为弱电解质，不完全电离，电离时吸热，故稀醋酸与稀NaOH反应生成1mol水放出的热量小于57.3kJ；浓硫酸稀释时放热，其与NaOH反应生成1mol水放出的热量大于57.3kJ，B、C、D错误。

反应热答题规范

（1）描述反应热时，不论是用“反应热”、“焓变”表示还是用ΔH表示，其后所跟数值都需要带“＋”、“－”符号。

如某反应的反应热（或焓变）为ΔH＝－QkJ·mol－1或ΔH＝＋QkJ·mol－1。

（2）由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不带“－”号，但用ΔH表示时，必须带“－”号，如某物质的燃烧热为ΔH＝－QkJ·mol－1或QkJ·mol－1。

题点

（二）　焓变、活化能的图像分析

3．（2016·海南高考）由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．由X→Y反应的ΔH＝E5－E2

B．由X→Z反应的ΔH<0

C．降低压强有利于提高Y的产率

D．升高温度有利于提高Z的产率

解析：

选BC　A项，由X→Y反应的ΔH＝E3－E2，错误；B项，由图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，即由X→Z反应的ΔH＜0，正确；C项，根据化学反应2X（g）===3Y（g），该反应是气体体积增加的可逆反应，降低压强，平衡正向移动，有利于提高Y的产率，正确；D项，由B分析可知，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，Z的产率降低，错误。

4．（2017·河南十校模拟）研究表明N2O与CO在Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，下列说法错误的是（　　）

A．反应总过程ΔH<0

B．Fe＋使反应的活化能减小

C．FeO＋也是该反应的催化剂

D．Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两步反应均为放热反应

解析：

选C　A项，反应总过程为N2O＋CO===N2＋CO2，根据图示可知，反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，ΔH<0，正确；B项，根据反应历程，Fe＋为催化剂，能够降低反应的活化能，正确；C项，FeO＋为中间产物，而不是催化剂，错误；D项，根据图示，Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两反应中反应物总能量均高于生成物总能量，均为放热反应，正确。

5．（2015·北京高考）最新报道：

科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。

反应过程的示意图如下：

下列说法正确的是（　　）

A．CO和O生成CO2是吸热反应

B．在该过程中，CO断键形成C和O

C．CO和O形成了具有极性共价键的CO2

D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程

解析：

选C　A项，状态Ⅰ总能量为反应物总能量，状态Ⅲ总能量为生成物总能量，由图示知反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应；B项，从状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的图示可以看出，反应中CO并未断裂成C和O，C、O原子间一直有化学键；C项，由图示可以看出，CO和O2生成了CO2，CO2分子中C与O形成极性共价键；D项，状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成CO2的过程，并不是CO与O2的反应过程。

活化能与焓变的关系

（1）催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。

（2）在无催化剂的情况，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2。

考点二　热化学方程式

1．概念

表示参加反应的物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。

2．意义

不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。

例如：

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ·mol－1，表示在25℃和1.01×105Pa下，1mol氢气和0.5mol氧气完全反应生成1mol液态水时放出285.8kJ的热量。

3．书写步骤

4．注意事项

（1）热化学方程式不注明反应条件。

（2）热化学方程式不标“↑”“↓”，但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态。

（3）热化学方程式的化学计量数只表示物质的量，其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。

[基点小练]

（1）101kPa时，1molH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ的热量，表示H2燃烧热的化学方程式为__________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）101kPa时，1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出890.3kJ的热量，表示其反应热的化学方程式为___________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）0.3mol乙硼烷（分子式B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ的热量，则其热化学方程式为______________________________________。

答案：

（1）H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　

ΔH＝－285.8kJ·mol－1

（2）CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　

ΔH＝－890.3kJ·mol－1

（3）B2H6（g）＋3O2（g）===B2O3（s）＋3H2O（l）　

ΔH＝－2165kJ·mol－1

题点

（一）　热化学方程式的正误判断

1．（2014·海南高考）标准状况下，气态分子断开1mol化学键的焓变称为键焓。

已知H—H、H—O和O===O键的键焓ΔH分别为436kJ·mol－1、463kJ·mol－1和495kJ·mol－1。

下列热化学方程式正确的是（　　）

A．H2O（g）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝－485kJ·mol－1

B．H2O（g）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝＋485kJ·mol－1

C．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝＋485kJ·mol－1

D．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－485kJ·mol－1

解析：

选D　1mol的气态水分解产生1mol的氢气和

mol的氧气的能量变化是：

2×463－436－

×495＝242.5，因此热化学方程式为H2O（g）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝＋242.5kJ·mol－1，A、B错误。

2mol的气态水分解产生2mol的氢气和1mol的氧气的反应热是ΔH＝＋485kJ，物质分解吸收的热量与产物燃烧放出的热量数值相等，即热化学方程式是2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－485kJ·mol－1，C错误，D正确。

2．航天燃料从液态变为固态，是一项重要的技术突破。

铍是高效率的火箭材料，燃烧时放出巨大的能量，已知1kg金属铍完全燃烧放出的热量为62700kJ。

则铍燃烧的热化学方程式正确的是（　　）

A．Be＋

O2===BeO　ΔH＝－564.3kJ·mol－1

B．Be（s）＋

O2（g）===BeO（s）　ΔH＝＋564.3kJ·mol－1

C．Be（s）＋

O2（g）===BeO（s）　ΔH＝－564.3kJ·mol－1

D．Be（s）＋

O2（g）===BeO（g）　ΔH＝－564.3kJ·mol－1

解析：

选C　1kgBe的物质的量为

＝

mol，又因为1kg铍完全燃烧放出的热量为62700kJ，则1mol铍完全燃烧放出的热量为

kJ＝564.3kJ，Be与氧气反应生成BeO，则其热化学方程式为Be（s）＋

O2（g）===BeO（s）　ΔH＝－564.3kJ·mol－1。

3．下列热化学方程式正确的是（　　）

A．表示硫的燃烧热的热化学方程式：

S（s）＋

O2（g）===SO3（g）　ΔH＝－315kJ·mol－1

B．表示中和热的热化学方程式：

NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1

C．表示H2燃烧热的热化学方程式：

H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝－241.8kJ·mol－1

D．表示CO燃烧热的热化学方程式：

2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝－566kJ·mol－1

解析：

选B　表示燃烧热的热化学方程式，可燃物质的物质的量为1mol，反应生成稳定氧化物，A中应生成SO2；C中应生成H2O（l），D中CO的物质的量应为1mol。

判断热化学方程式的“5审法”

题点

（二）　多角度书写热化学方程式

角度一　依据反应事实书写热化学方程式

4．根据信息，写出下列热化学方程式

（1）（2016·天津高考）Si与Cl两元素的单质反应生成1molSi的最高价化合物，恢复至室温，放热687kJ，已知该化合物的熔、沸点分别为－69℃和58℃。

写出该反应的热化学方程式：

_____________________________________________________。

（2）（2014·安徽高考）CuCl（s）与O2反应生成CuCl2（s）和一种黑色固体。

在25℃、101kPa下，已知该反应每消耗1molCuCl（s），放热44.4kJ，该反应的热化学方程式是_______________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）（2014·全国卷）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_______________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案：

（1）Si（s）＋2Cl2（g）===SiCl4（l）ΔH＝－687kJ·mol－1

（2）4CuCl（s）＋O2（g）===2CuCl2（s）＋2CuO（s）ΔH＝－177.6kJ·mol－1

（3）AX3（l）＋X2（g）===AX5（s）ΔH＝－123.8kJ·mol－1

角度二　依据图像书写热化学方程式

5．已知化学反应A2（g）＋B2（g）===2AB（g）的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：

_______________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

由图可知，生成物总能量高于反应物总能量，故该反应为吸热反应，ΔH＝＋（a－b）kJ·mol－1。

答案：

A2（g）＋B2（g）===2AB（g）ΔH＝＋（a－b）kJ·mol－1

6．化学反应N2＋3H2===2NH3的能量变化如图所示（假设该反应反应完全）

试写出N2（g）和H2（g）反应生成NH3（l）的热化学方程式：

________________________________________________________________________。

解析：

反应热等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和，所以

N2（g）＋

H2（g）===NH3（g）　ΔH＝（a－b）kJ·mol－1，

而1mol的NH3（g）转化为1mol的NH3（l）放出的热量为ckJ，根据盖斯定律有：

N2（g）＋

H2（g）===NH3（l）ΔH＝（a－b－c）kJ·mol－1，

即N2（g）＋3H2（g）===2NH3（l）ΔH＝2（a－b－c）kJ·mol－1

答案：

N2（g）＋3H2（g）===2NH3（l）　

ΔH＝2（a－b－c）kJ·mol－1

考点三　盖斯定律　反应热的计算、比较

化学反应与能量变化是历年高考必考的内容之一，有关反应热的计算是化学反应中能量变化的重点，在高考中试题难度适中，重在考查燃烧热、中和热的概念，键能与反应热之间的关系、热化学方程式及盖斯定律的应用，其中考查用盖斯定律计算反应热和热化学方程式的书写在全国卷中再现率极高，并常与化学平衡结合，多在非选择题中出现。

根据公式计算反应热

[典例1]　（2016·海南高考）油酸甘油酯（相对分子质量884）在体内代谢时可发生如下反应：

C57H104O6（s）＋80O2（g）===57CO2（g）＋52H2O（l）

已知燃烧1kg该化合物释放出热量3.8×104kJ。

油酸甘油酯的燃烧热ΔH为（　　）

A．3.8×104kJ·mol－1　　　B．－3.8×104kJ·mol－1

C．3.4×104kJ·mol－1D．－3.4×104kJ·mol－1

[解析]　燃烧热指的是燃烧1mol可燃物生成稳定的氧化物所放出的热量。

燃烧1kg油酸甘油酯释放出热量3.8×104kJ，燃烧1mol油酸甘油酯释放出热量为

×3.8×104kJ＝3.36×104kJ≈3.4×104kJ，则得油酸甘油酯的燃烧热ΔH＝－3.4×104kJ·mol－1。

[答案]　D

计算公式：

Q＝燃烧热×n（可燃物的物质的量），如H2的燃烧热为ΔH＝－285.8kJ·mol－1，燃烧2molH2放出的热量为2mol×285.8kJ·mol－1＝571.6kJ。

计算公式中Q、燃烧热和n三个量，若已知任意两个，可求第三个。

[对点演练]

1．（2015·海南高考）已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2215kJ·mol－1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水，则放出的热量约为（　　）

A．55kJ　　　　　　　　B．220kJ

C．550kJD．1108kJ

解析：

选A　1.8g水为0.1mol，丙烷的分子式是C3H8，1mol丙烷完全燃烧会产生4mol水，丙烷完全燃烧产生1.8g水，燃烧的丙烷的物质的量为

mol，所以反应放出的热量为

×2215＝55.375（kJ）。

根据键能计算反应热

[典例2]　（2015·全国卷Ⅱ节选）甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂作用下合成甲醇。

发生的主要反应如下：

①CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）　ΔH1

②CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH2

③CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）　ΔH3

回答下列问题：

已知反应①中相关的化学键键能数据如下：

化学键

H－H

C－O

H－O

C－H

E/（kJ·mol－1）

436

343

1076

465

413

由此计算ΔH1＝________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58kJ·mol－1，则ΔH3＝________kJ·mol－1。

[解析]　根据键能与反应热的关系可知，ΔH1＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝（1076kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1）－（413kJ·mol－1×3＋343kJ·mol－1＋465kJ·mol－1）＝－99kJ·mol－1。

根据盖斯定律，由②－①可得：

CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g），ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝（－58kJ·mol－1）－（－99kJ·mol－1）＝＋41kJ·mol－1。

[答案]　－99　＋41

依据键能计算ΔH的方法

（1）计算公式：

ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。

（2）根据键能计算反应热的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的数目，如H2O分子中含有2个O—H共价键，NH3分子中含有3个N—H共价键，P4分子中含有6个P—P共价键等。

要注意晶体结构中化学键的情况，常见的有1mol晶体硅含有2molSi—Si键，1mol石墨晶体中含有1.5molC—C键，1mol金刚石含有2molC—C键，1molSiO2含有4molSi—O键等。

[对点演练]

2．（2015·全国卷Ⅰ节选）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。

解析：

设1molHI（g）分子中化学键断裂吸收的能量为x，则2x－436kJ－151kJ＝＋11kJ，x＝299kJ。

答案：

299

3．（2017·江西师大附中模拟）肼（H2NNH2）是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。

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．391

C．516D．658

解析：

选B　由图示可知断开1molN2H4（g）和1molO2中所有化学键需要吸收的总能量为2752kJ－534kJ＝2218kJ，则断裂1molN—H键所需的能量为

kJ＝391kJ。

利用盖斯定律计算反应热

1．盖斯定律

（1）内容：

对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都一样。

即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。

（2）本质：

能量守恒定律。

2．计算方法

（1）热化学方程式相加或相减，如

①C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1

②C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH2

由①－②可得

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝ΔH1－ΔH2

（2）合理设计反应途径，如

顺时针方向和逆时针方向变化反应热代数和相等。

ΔH＝ΔH1＋ΔH2。

[典例3]　

（1）（2016·全国甲卷节选）已知

①2O2（g）＋N2（g）===N2O4（l）　ΔH1

②N2（g）＋2H2（g）===N2H4（l）　ΔH2

③O2（g）＋2H2（g）===2H2O（g）　ΔH3

④2N2H4（l）＋N2O4（l）===3N2（g）＋4H2O（g）

ΔH4＝－1048.9kJ·mol－1

上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝________，联氨和N2O4