届高考化学一轮复习 第六章 化学反应与能量.docx

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届高考化学一轮复习第六章化学反应与能量

第六章化学反应与能量

第1节　化学能与热能

[高考导航]

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。

1．焓变和反应热

（1）反应热：

化学反应中放出或吸收的热量。

（2）焓变：

生成物与反应物的内能差，ΔH＝H（生成物）－H（反应物）。

在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为ΔH，单位是kJ·mol－1。

2．吸热反应和放热反应

（1）反应特点

①从能量高低角度理解

②从化学键角度理解

（2）常见的吸热反应和放热反应

①放热反应：

大多数化合反应、中和反应、金属与酸的反应、所有的燃烧反应。

②吸热反应：

大多数分解反应、盐的水解反应、Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl反应、C与H2O（g）反应、C与CO2反应。

角度一　焓变与反应热的概念

1．判断下列说法的正误

（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）物质发生化学变化都伴有能量的变化。

（　　）

（3）伴有能量变化的物质变化都是化学变化。

（　　）

（4）吸热反应在任何条件都不能发生。

（　　）

（5）Na转化为Na＋时，吸收的能量就是该过程的反应热。

（　　）

（6）水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热。

（　　）

（7）同温同压下，反应H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH不同。

（　　）

（8）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。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×　（7）×　（8）√

2．已知反应X＋Y===M＋N为吸热反应，下列说法中正确的是（　　）

A．X的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量

B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行

C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量

D．X和Y的总能量一定低于M和N的总能量

解析：

选D　已知X＋Y===M＋N　ΔH＞0，说明X与Y的总能量低于M与N的总能量，A错误，D正确；破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，C错误；吸热反应有的不需要加热也可反应，如氢氧化钡晶体与氯化铵混合搅拌即可发生反应，B错误。

　NaOH固体、浓H2SO4溶于水时都放出热量，NH4NO3固体溶于水时吸热，这些过程都不属于放热反应、吸热反应，因为这两个过程中都没有生成新物质，即没有发生化学反应。

角度二　能量变化图像分析

3.已知某化学反应A2（g）＋2B2（g）===2AB2（g）（AB2的分子结构为B—A—B）的能量变化如图所示，下列有关叙述中正确的是（　　）

A．该反应的进行一定需要加热

B．该反应的ΔH＝－（E1－E2）kJ·mol－1

C．该反应中反应物的键能总和大于生成物的键能总和

D．断裂1molA—A键和2molB—B键放出E1kJ能量

解析：

选C　由图可知这是一个吸热反应，但发生吸热反应不一定需要加热，A错误；吸热反应ΔH＞0，B错误，C正确；断键需要吸收能量，D错误。

4.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（　　）

解析：

选D　因总反应为放热反应，反应①为吸热反应，反应②为放热反应，所以反应②放出的热量比反应①吸收的热量多。

选项A，图中反应①为放热反应，反应②为吸热反应，且总反应为吸热反应，错；选项B，图中反应①和反应②均为吸热反应，错；选项C，图中反应①和反应②均为放热反应，错。

　正确理解活化能与反应热的关系

（1）E1为正反应活化能，E2为逆反应活化能，ΔH＝E1－E2。

（2）催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。

1．概念

表示参与化学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

表明了化学反应中的物质变化和能量变化。

如：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ·mol－1表示在25℃、101kPa条件下，2_mol氢气和1_mol氧气反应生成2_mol液态水时放出571.6_kJ的热量。

3．书写热化学方程式的“六注意”

角度一　热化学方程式的正误判断

1．已知充分燃烧ag乙炔（C2H2）气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出bkJ热量，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（　　）

A．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－2bkJ·mol－1

B．C2H2（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋H2O（l）

ΔH＝2bkJ·mol－1

C．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－4bkJ·mol－1

D．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝bkJ·mol－1

解析：

选C　由题设知2molCO2→2bkJ→1molC2H2，则乙炔燃烧的热化学方程式为C2H2（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋H2O（l）　ΔH＝－2bkJ·mol－1。

注意审题，题目并没有要求一定写表示乙炔燃烧热的热化学方程式。

2．（2014·海南高考）标准状态下，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　根据“H—H、H—O和O===O键的键焓ΔH分别为436kJ·mol－1,463kJ·mol－1,495kJ·mol－1”，可以计算出2molH2和1molO2完全反应生成2molH2O（g）产生的焓变是436kJ·mol－1×2＋495kJ·mol－1×1－463kJ·mol－1×4＝－485kJ·mol－1，所以该过程的热化学方程式为2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－485kJ·mol－1。

3．（2016·贵州七校联考）根据如图所给信息，得出的结论正确的是（　　）

A．48g碳完全燃烧放出的热量为1574kJ·mol－1

B．2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－221.0kJ·mol－1

C．2CO2（g）===2CO（g）＋O2（g）　ΔH＝＋283.0kJ·mol－1

D．C（s）＋O2（g）===CO2（s）　ΔH＝－393.5kJ·mol－1

解析：

选B　48g碳完全燃烧生成CO2气体，放出的热量为1574kJ，A项错误；根据图像可知，C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝－110.5kJ·mol－1，故2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－221.0kJ·mol－1，B项正确；根据图像可知，CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283.0

kJ·mol－1，故2CO2（g）===2CO（g）＋O2（g）　ΔH＝＋566.0kJ·mol－1，C项错误；根据图像可知，C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.5kJ·mol－1，D项错误。

“五审”突破热化学方程式的正误判断

角度二　热化学方程式的书写

4．（2015·天津高考节选）已知1mol钠单质在足量O2中燃烧，恢复至室温，放出255.5kJ热量，写出该反应的热化学方程式：

　。

解析：

1molNa单质在足量O2中燃烧，放出255.5kJ热量，则该反应的热化学方程式为：

2Na（s）＋O2（g）===Na2O2（s）　ΔH＝－511kJ·mol－1。

答案：

2Na（s）＋O2（g）===Na2O2（s）　ΔH＝－511kJ·mol－1

5．写出下列反应的热化学方程式。

（1）SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。

已知室温下2gSiH4自燃放出热量89.2kJ。

SiH4自燃的热化学方程式为_______________________________________________________________________。

（2）已知拆开1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键需要的能量分别是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_____________________。

（3）在25℃、101kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量QkJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为

________________________________________________________________________。

（4）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：

（1）2gSiH4自燃放出热量89.2kJ,1molSiH4自燃放出热量1427.2kJ，故热化学方程式为SiH4（g）＋2O2（g）===SiO2（s）＋2H2O（l）　ΔH＝－1427.2kJ·mol－1。

（2）N2（g）＋3H2（g）===2NH3（g）　ΔH＝（946＋436×3－391×6）kJ·mol－1＝－92kJ·mol－1。

（3）根据C原子守恒有：

C2H5OH～2CO2～2CaCO3。

生成100gCaCO3沉淀，乙醇为0.5mol，则1mol乙醇完全燃烧放出2QkJ热量，据此可写出反应的热化学方程式：

C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－2QkJ·mol－1。

（4）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：

（1）SiH4（g）＋2O2（g）===SiO2（s）＋2H2O（l）

ΔH＝－1427.2kJ·mol－1

（2）N2（g）＋3H2（g）===2NH3（g）　ΔH＝－92kJ·mol－1

（3）C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　

ΔH＝－2QkJ·mol－1

（4）A2（g）＋B2（g）===2AB（g）　ΔH＝＋（a－b）kJ·mol－1

6．LiH可作飞船的燃料，已知下列反应：

①2Li（s）＋H2（g）===2LiH（s）　ΔH＝－182kJ·mol－1

②2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－572kJ·mol－1

③4Li（s）＋O2（g）===2Li2O（s）　ΔH＝－1196kJ·mol－1

试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式__________________________。

解析：

2LiH（s）===2Li（s）＋H2（g）　ΔH＝＋182kJ·mol－1

2Li（s）＋

O2（g）===Li2O（s）　ΔH＝－598kJ·mol－1

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－286kJ·mol－1

上述三式相加得：

2LiH（s）＋O2（g）===Li2O（s）＋H2O（l）

ΔH＝－702kJ·mol－1

答案：

2LiH（s）＋O2（g）===Li2O（s）＋H2O（l）　

ΔH＝－702kJ·mol－1

1．燃烧热和中和热的比较

2．中和热的测定

（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。

①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。

②为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。

③因为弱酸或弱碱存在电离平衡，电离过程需要吸热，实验中若使用弱酸、弱碱则测得的反应热数值偏小。

3．能源

角度一　燃烧热、中和热的含义及表示

1．判断下列说法的正误

（1）S（s）＋

O2（g）===SO3（g）　ΔH＝－315kJ·mol－1（燃烧热）　（ΔH的数值正确）。

（　　）

（2）NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1（中和热）　（ΔH的数值正确）。

（　　）

（3）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。

（　　）

（4）燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH（g）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2（g）　ΔH＝－192.9kJ·mol－1，则CH3OH（g）的燃烧热为192.9kJ·mol－1。

（　　）

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

kJ·mol－1。

（　　）

（6）葡萄糖的燃烧热是2800kJ·mol－1，则

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

（　　）

（7）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。

（　　）

（8）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。

（　　）

（9）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。

（　　）

（10）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。

（　　）

（11）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。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）×　（6）√　（7）×　（8）×　（9）×　（10）√　（11）×

2．已知反应：

①101kPa时，2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－221kJ·mol－1；②稀溶液中，H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

下列结论正确的是（　　）

A．碳的燃烧热ΔH＜－110.5kJ·mol－1

B．①的反应热为221kJ·mol－1

C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热ΔH＝－2×57.3kJ·mol－1

D．稀醋酸和稀NaOH溶液反应生成1molH2O，放出57.3kJ的热量

解析：

选A　强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2O的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，C错误；由于2C（s）＋O2（g）===2CO（g）生成的CO不是稳定的氧化物，因此

＝110.5kJ·mol－1不是碳的燃烧热，由于CO转化为CO2放出热量，故碳的燃烧热ΔH＜－110.5kJ·mol－1，A正确；反应热的表示包含三部分：

“符号”、“数值”和“单位”，而B项中没有表示出符号，B错误；由于稀醋酸是弱电解质，电离时吸收热量，故稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1molH2O时放出的热量小于57.3kJ，D错误。

（1）燃烧热定义中的“完全燃烧”是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：

C→CO2（g），H→H2O（l），S→SO2（g）等。

（2）燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。

例如：

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283.0kJ·mol－1，即CO的燃烧热ΔH＝－283.0kJ·mol－1。

（3）中和热是强酸和强碱的稀溶液反应生成1molH2O放出的热量，ΔH＝－57.3kJ·mol－1，弱酸、弱碱电离时吸热，生成1molH2O放出的热量小于57.3kJ，浓硫酸稀释时放热，与强碱反应生成1molH2O放出的热量大于57.3kJ。

角度二　中和反应反应热的测定

3．将V1mL1.0mol·L－1盐酸溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液的温度，实验结果如图所示（实验中始终保持V1＋V2＝50mL）。

下列叙述正确的是（　　）

A．做该实验时环境温度为22℃

B．该实验表明化学能可以转化为热能

C．NaOH溶液的浓度约是1.00mol·L－1

D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应

解析：

选B　由图可知，加入5mL盐酸时混合液的温度达到22℃，故环境的温度应低于22℃；反应放热，由化学能转化为热能；恰好反应时放出热量最多，NaOH溶液的浓度为：

＝1.5mol·L－1；有水生成的反应不一定是放热反应，如Ba（OH）2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O是吸热反应。

4．某实验小组用0.50mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。

（1）写出该反应的热化学方程式[生成1molH2O（l）时的反应热为－57.3kJ·mol－1]：

________________________________________________________________________。

（2）取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。

①请填写表格中的空白：

②近似认为0.50mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1硫酸溶液的密度都是1.0g·mL－1，中和后生成溶液的比热容c＝4.18J·（g·℃）－1。

则生成1molH2O（l）时的反应热ΔH＝________（取小数点后一位）。

③上述实验数值结果与－57.3kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因不可能是________（填字母）。

a．实验装置保温、隔热效果差

b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数

c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中

d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度

（3）若将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L1mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为________________。

解析：

（2）①第2组数据偏差较大，应舍去，其他三组的平均值为4.0℃。

②ΔH＝－[（50＋30）mL×1.0g·mL－1×4.0℃×4.18×10－3kJ·g－1·℃－1÷0.025mol]≈－53.5kJ·mol－1。

③放出的热量小可能是散热、多次加入碱或起始温度读得较高等原因。

（3）稀NaOH溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中NH3·H2O的电离要吸收热量，故中和热要小一些（注意中和热与ΔH的关系）。

答案：

（1）H2SO4（aq）＋2NaOH（aq）===Na2SO4（aq）＋2H2O（l）　ΔH＝－114.6kJ·mol－1

（2）①4.0　②－53.5kJ·mol－1　③b

（3）ΔH1＝ΔH2<ΔH3

中和热测定实验中的注意事项

（1）注意温度相同。

必须确保酸、碱两种溶液的温度相同。

（2）注意酸、碱的浓度大小。

为使测得的中和热更准确，所用盐酸和NaOH溶液的浓度宜小不宜大。

（3）注意保温。

必须确保实验过程中酸、碱中和反应放出的热量不能扩散到测定仪器以外。

（4）注意温度计的使用。

实验宜使用精确度为0.1℃的温度计，且测量时应尽可能读准。

温度计的水银球要完全浸没在溶液中，而且要稳定一段时间后再读数，以提高所测温度的精度。

（5）注意两个近似。

一个是体系的比热容近似等于水的比热容，二是酸、碱溶液的密度近似等于水的密度。

角度三　能源的开发与利用

5．能源分类相关图如图所示，下列四个选项中，全部符合图中阴影部分的能源是（　　）

A．煤炭、石油、沼气

B．水能、生物质能、天然气

C．太阳能、风能、潮汐能

D．地热能、海洋能、核能

解析：

选C　煤炭、石油属于不可再生能源，A错误；天然气不属于新能源，B错误；太阳能、风能、潮汐能来自太阳辐射，

属于可再生的新能源，C正确；核能与太阳辐射能量无关，D错误。

6.氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐。

我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”，已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进。

氢能具有的优点包括（　　）

①原料来源广　②易燃烧、热值高　③储存方便　④制备工艺廉价易行

A．①②　　　　B．①③　　　　C．③④　　　　D．②④

解析：

选A　氢能是易燃烧、热

值高、原料来源广的新能源。

方法1　利用热化学方程式进行有关计算或比较

（1）计算依据：

反应热与反应物的物质的量成正比。

（2）计算方法

①

―→反应热

②一定量反应物（或生成物）―→放出（吸收）热量

1mol反应物（生成物）热效应―→扩大相应倍数。

（3）注意事项

①热化学方程式中化学计量数表示的物质的量与已知物质的量之间的比例关系。

②列比例时注意上下单位一致。

[对点练]

1．在101kPa时，1molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出890.3kJ的热量。

（1）CH4的燃烧热ΔH＝____________________。

（2）44.8LCH4（标准状况）燃烧后所产生的热量为

____________________。

解析：

根据题意，在101kPa时，1molCH4完全燃烧的热化学方程式为：

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890.3kJ·mol－1，则CH4的燃烧热ΔH＝－890.3kJ·mol－1。

44.8LCH4（标准状况）的物质的量为n（CH4）＝2mol,2molCH4完全燃烧放出的热量为2mol×890.3kJ·mol－1＝1780.6kJ。

答案：

（1）－890.3kJ·mol－1　

（2）1780.6kJ

2．（1