高考化学二轮复习 专题五 化学反应与能量专题讲义.docx

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高考化学二轮复习专题五化学反应与能量专题讲义

第5讲

化学反应与能量

[主干知识·数码记忆]

一、小试能力知多少（判断正误）

（1）（NaHCO3＋H2

HCOONa＋H2O反应中，储氢、释氢过程均无能量变化（×）

（2）化学反应有新物质生成，并遵循质量守恒定律和能量守恒定律（√）

（3）2SO2（g）＋O2（g）===2SO3（g）和4SO2（g）＋2O2（g）===4SO3（g）的ΔH相等（×）

（4）（工业生产水煤气的反应：

C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝＋131.4kJ/mol反应中生成1体积CO（g）吸收131.4kJ热量（×）

（5）（右图表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化（×）

二、必备知识掌握牢

书写热化学方程式时的“六个”注意。

1．注意ΔH的符号和单位

若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。

ΔH的单位为kJ·mol－1。

2．注意反应热的测定条件

书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件（温度、压强），但绝大多数的ΔH是在25℃、101kPa下测定的，此时可不注明温度和压强。

3．注意热化学方程式中的化学计量数

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，并不表示物质的分子数或原子数，因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。

4．注意物质的聚集状态

反应物和生成物的聚集状态不同，反应热ΔH不同。

因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。

气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。

热化学方程式中不用“↑”和“↓”。

5．注意ΔH的数值与符号

热化学方程式中的ΔH的值应是表示反应已完成的热量变化。

由于ΔH与反应完成的物质的量有关，所以热化学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。

逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等，但符号相反。

6．注意燃烧热和中和热

三、常考题型要明了

考查热化学方程式的正误判断

典例

考查利用键能计算ΔH

演练1

考查学生对反应热、盖斯定律等基本概念的理解

演练2

[典例]　实验测得，101kPa时，1molH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ的热量；1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3kJ的热量。

下列热化学方程式的书写正确的是（　　）

①CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝＋890.3kJ/mol

②CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－890.3kJ/mol

③CH4（g）＋O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝－890.3kJ/mol

④2H2（g）＋2O2（g）===2H2O（l）

ΔH＝－571.6kJ/mol

A．仅有②　　　　　　B．仅有②④

C．仅有②③④D．全都符合要求

[解析]　甲烷的燃烧为放热反应，ΔH<0，①错误；1mol甲烷完全燃烧生成液态水时，放出890.3kJ的热量，③中生成的水为气态，②正确，③错误；2molH2完全燃烧生成液态水时放出的热量为285.8kJ×2＝571.6kJ，④正确。

[答案]B

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　　“四看”法判断热化学方程式的正误

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[演练1]　已知断开或形成1mol化学键吸收或放出的能量称为化学键的键能，如H—H键的键能为436kJ/mol，N≡N键的键能为945kJ/mol，N—H键的键能为391kJ/mol。

则下列有关工业合成氨反应的热化学方程式正确的是（　　）

A．N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）

ΔH＝－93kJ/mol

B．N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）

ΔH＝＋1471kJ/mol

C．N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）

ΔH＝＋93kJ/mol

D．N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）

ΔH＝－1471kJ/mol

解析：

选A　根据反应热和键能的关系可得，ΔH＝945kJ/mol＋3×436kJ/mol－6×391kJ/mol＝－93kJ/mol。

[演练2]　（2013·山东师大附中二模）下列说法不正确的是（　　）

A．吸热反应在常温下也可能发生

B．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变

C．化学能可转化为热能、光能、电能等

D．拆开旧化学键吸收的能量一定大于形成新化学键放出的能量

解析：

选D　A项正确，如NH4Cl和Ba（OH）2·8H2O在常温下就可以发生反应。

B项正确，计算某些难以直接测量的反应焓变，就是盖斯定律的重要应用。

C项正确，能量转化有多种形式，H2在O2中燃烧时发光发热，若利用该反应制成原电池，也可实现化学能向电能的转化。

D项不正确，化学反应分为吸热反应和放热反应，当拆开旧化学键吸收的能量大于形成新化学键放出的能量时，该反应只是吸热反应。

一、小试能力知多少（判断正误）

（1）（2011·北京高考）25℃、101kPa下：

①2Na（s）＋

O2（g）===Na2O（s）　ΔH1＝－414kJ·mol－1

②2Na（s）＋O2（g）===Na2O2（s）　ΔH2＝－511kJ·mol－1，则25℃、101kPa下，Na2O2（s）＋2Na（s）===2Na2O（s）的ΔH＝－317kJ·mol－1（√）

（2）（2012·安徽高考）氢氟酸是一种弱酸，可用来刻蚀玻璃。

已知25℃时：

①HF（aq）＋OH－（aq）===F－（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－67.7kJ/mol　②H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ/mol则氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为：

HF（aq）F－（aq）＋H＋（aq）　ΔH＝＋10.4kJ/mol（×）

（3）（2011·浙江高考）已知：

①Fe2O3（s）＋3C（石墨）===2Fe（s）＋3CO（g）　ΔH===489.0kJ·mol－1，

②CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283.0kJ·mol－1，

③C（石墨）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.5kJ·mol－1。

则4Fe（s）＋3O2（g）===2Fe2O3（s）　ΔH＝＋1641.0kJ·mol－1。

（×）

二、必备知识掌握牢

1．根据“两个”公式计算反应热

ΔH＝E（生成物的总能量）－E（反应物的总能量）

ΔH＝E（反应物的键能之和）－E（生成物的键能之和）

2．根据热化学方程式计算反应热

焓变与反应物的物质的量成正比。

3．根据盖斯定律计算反应热

若一个热化学方程式可由另外几个热化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变可通过这几个化学反应焓变的加减而得到。

表示方法：

，ΔH＝ΔH1＋ΔH2

4．根据比热公式计算反应热

Q＝cmΔT，ΔH＝

三、常考题型要明了

考查盖斯定律及热化学方程式的书写

典例

考查反应热的计算

演练1

考查盖斯定律的应用

演练2

[典例]　（2011·全国新课标）科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇。

已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热ΔH分别为－285.8kJ·mol－1、－283.0kJ·mol－1和－726.5kJ·mol－1。

请回答下列问题：

（1）用太阳能分解10mol水消耗的能量是________kJ；

（2）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_____________________；

[解析]　

（1）氢气的燃烧热是－285.8kJ·mol－1，即每生成1mol的水就放出285.8kJ的能量，反之分解1mol的水就要消耗285.8kJ的能量，所以用太阳能分解10mol水消耗的能量是2858kJ；

（2）由CO（g）和CH3OH（l）燃烧热的化学方程式

①CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283.0kJ·mol－1；

②CH3OH（l）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　

ΔH＝－726.5kJ·mol－1；可知②—①得到

CH3OH（l）＋O2（g）===CO（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－443.5kJ·mol－1

[答案]　

（1）2858

（2）CH3OH（l）＋O2（g）===CO（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－443.5kJ·mol－1

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利用盖斯定律计算反应热、书写热化学方程式的三步曲

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[演练1]　（2012·重庆高考）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．194　　　　　　　　B．391

C．516D．658

解析：

选B　根据图示，可得如下热化学反应方程式：

N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g）；ΔH1＝－534kJ/mol①；2N（g）＋4H（g）＋2O（g）===N2（g）＋2H2O（g）；ΔH2＝－2752kJ/mol②。

根据盖斯定律，①－②有：

N2H4（g）＋O2（g）===2N（g）＋4H（g）＋2O（g）；ΔH3＝＋2218kJ/mol，设断裂1molN—H键所需的能量为xkJ，则有4xkJ＋154kJ＋500kJ＝2218kJ，解得x＝391，故断裂1molN—H键所需的能量为391kJ。

[演练2]　（2013·新课标Ⅱ卷）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）

解析：

选A　根据盖斯定律找出各反应的反应热之间的关系。

将前三个热化学方程式分别标为①、②、③，根据盖斯定律，由

×①＋

×②－2×③可得：

2S（g）===S2（g）　ΔH4＝

（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）。

化学反应中能量变化的图像分析题是高考中的热点题型，题目难度较小，题目一般给出反应历程与能量变化关系的图像，依据反应物总能量和生成物总能量的相对大小，判断反应是放热反应还是吸热反应，还可以利用图像中提供的活化能计算ΔH。

[典题]　（2012·大纲全国卷）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]　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，错误；选项B，图中反应①和反应②均为吸热反应，错误；选项C，图中反应①和反应②均为放热反应，错误。

[答案]　D

[名师支招]

解答能量变化图像题的关键问题

（1）反应热不取决于部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小，即其不能决定反应是吸热还是放热。

（2）注意活化能在图示中的意义。

①从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能；

②从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能。

（3）催化剂只能影响正、逆反应的活化能，而不影响反应的ΔH。

（4）设计反应热的有关计算时，要切实注意图示中反应物和生成物的物质的量。

[针对训练]

1．（2012·江苏高考）某反应的反应过程中能量变化如图所示（图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能）。

下列有关叙述正确的是（　　）

A．该反应为放热反应

B．催化剂能改变该反应的焓变

C．催化剂能降低该反应的活化能

D．逆反应的活化能大于正反应的活化能

解析：

选C　A项，由图可以看出，反应物的总能量低于生成物的总能量，故该反应为吸热反应，A错；B项，催化剂不能改变反应的焓变，B错；C项，由图像可以看出，催化剂能降低该反应的活化能，C正确；D项，由图像可以看出E1＞E2，即逆反应的活化能小于正反应的活化能，D错。

2．（2012·浙江高考）甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。

向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：

反应过程

化学方程式

焓变ΔH（kJ/mol）

甲烷氧化

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）

ΔH1

CH4（g）＋O2（g）===CO2（g）＋2H2（g）

－322.0

蒸汽重整

CH4（g）＋H2O（g）===CO（g）＋3H2

206.2

CH4（g）＋2H2O（g）===CO2（g）＋4H2（g）

165.0

①反应CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）的ΔH＝________kJ/mol。

②甲烷的燃烧热为ΔH2，则ΔH2________ΔH1（填“>”、“＝”或“<”）。

（2）物质（tBuNO）2在正庚烷溶剂中发生如下反应：

（tBuNO）2===2（tBuNO）　ΔH。

实验测得该反应的ΔH＝50.5kJ/mol，活化能Ea＝90.4kJ/mol。

下列能量关系图合理的是

________________________________________________________________________。

解析：

（1）①由蒸汽重整的两个反应可知，利用第二个反应减去第一个反应则得出该反应的反应热为ΔH＝（165.0－206.2）kJ/mol＝－41.2kJ/mol。

②表示甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH2，生成液态水比生成气态水释放出的热量多，故ΔH2<ΔH1。

（2）由实验测得该反应的ΔH＝50.5kJ/mol，可知该反应是吸热反应，则反应物的总能量低于生成物的总能量。

可排除能量关系图B和C，又依据活化能Ea＝90.4kJ/mol，Ea－ΔH<50.5kJ/mol,能量关系图A中，Ea－ΔH>50.5kJ/mol，Ea与ΔH的比例不对。

而能量关系图D是合理的。

答案：

（1）①－41.2　②<　

（2）D

1．（2013·江苏高考）燃料电池能有效提高能源利用率，具有广泛的应用前景。

下列物质均可用作燃料电池的燃料，其中最环保的是（　　）

A．甲醇　　　　　　　　　　B．天然气

C．液化石油气D．氢气

解析：

选D　本题考查燃料电池，意在考查化学与STSE的关系。

甲醇、天然气和液化石油气作为燃料电池的燃料，在工作过程中会产生二氧化碳，引起温室效应，对环境不利。

而氢气作为燃料，工作时生成水，对环境无任何污染。

2．下列说法不正确的是（　　）

A．反应是放热还是吸热必须看生成物和反应物所具有的总能量的相对大小

B．绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能储存起来

C．吸热反应中由于反应物总能量小于生成物总能量，因而无利用价值

D．物质的化学能可以在一定条件下转化为热能、电能为人类所利用

解析：

选C　吸热反应中反应物总能量小于生成物总能量，但有利用价值，故错误。

3．（2013·上海高考）将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。

然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。

由此可见（　　）

A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应

B．该反应中，热能转化为产物内部的能量

C．反应物的总能量高于生成物的总能量

D．反应的热化学方程式为：

NH4HCO3＋HCl===NH4Cl＋CO2↑＋H2O　ΔH＝＋Q

解析：

选B　根据醋酸逐渐凝固说明该反应是吸热反应，则A、C错误，B正确，热化学方程式要标出物质的状态，D错误。

4．下列说法或表示方法不正确的是（　　）

A．盖斯定律实质上是能量守恒定律的体现

B．在稀溶液中：

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

C．由C（石墨）―→C（金刚石）；ΔH＝＋73kJ/mol，可知石墨比金刚石稳定

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）；ΔH＝－285.8kJ/mol

解析：

选D　A项，盖斯定律实质上是能量守恒定律的体现，正确。

B项，浓硫酸稀释过程中也放出热量，所以放出的热量大于57.3kJ，正确。

C项，能量越低的物质，越稳定，正确。

D项，反应热计算错误。

5．（2013·北京高考）下列设备工作时，将化学能转化为热能的是（　　）

A

B

C

D

硅太阳能电池

锂离子电池

太阳能集热器

燃气灶

解析：

选D　本题考查能量转化形式的判断，意在考查考生运用化学知识和化学原理解释日常生活中化学问题的能力。

硅太阳能电池工作时将光能转化为电能，A项错误；锂离子电池工作时将化学能转化为电能，B项错误；太阳能集热器工作时将光能转化为热能，C项错误；燃气灶工作时将化学能转化为热能，D项正确。

6．反应A（g）＋B（g）―→C（g）　ΔH，分两步进行：

①A（g）＋B（g）―→X（g）　ΔH1　②X（g）―→C（g）　ΔH2，反应过程中能量变化如图所示，E1表示A＋B―→X的活化能，下列说法正确的是（　　）

A．ΔH1＝ΔH－ΔH2>0

B．X是反应A（g）＋B（g）―→C（g）的催化剂

C．E2是反应②的活化能

D．ΔH＝E1－E2

解析：

选A　A项，通过图片知，第一个反应的反应物能量小于生成物能量，该反应是吸热反应，ΔH1＝ΔH－ΔH2>0，正确。

B项，X在反应过程中出现，在反应物和生成物中都没有出现，所以不是催化剂，错误。

C项，E2不是反应②的活化能，错误。

D项，ΔH不等于E1－E2，错误。

7．已知：

①2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－483.6kJ·mol－1　②H2（g）＋S（g）===H2S（g）　ΔH＝－20.1kJ·mol－1。

下列判断正确的是（　　）

A．1mol氢气完全燃烧生成液态水吸收热量241.8kJ

B．1molH2O（g）和1molH2S（g）的能量相差221.7kJ

C．由①②知，水的热稳定性小于硫化氢

D．若反应②中改用固态硫，1molS（s）完全反应，放出的热量小于20.1kJ

解析：

选D　A项，1mol氢气完全燃烧生成气态水吸收热量241.8kJ；B项，H2O（g）和1molH2S（g）的能量无法比较；C项水的热稳定性高于硫化氢。

8．（2012·哈尔滨模拟）已知：

NH3·H2O（aq）与H2SO4（aq）反应生成1mol正盐的ΔH＝－24.2kJ·mol－1；强酸、强碱的稀溶液反应的中和热为ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

则NH3·H2O在水溶液中电离的ΔH等于（　　）

A．－69.4kJ·mol－1B．－45.2kJ·mol－1

C．＋69.4kJ·mol－1D．＋45.2kJ·mol－1

解析：

选D　根据题意先写出热化学方程式：

2NH3·H2O（aq）＋H2SO4（aq）===（NH4）2SO4（aq）＋2H2O（l）　ΔH＝－24.2kJ·mol－1，H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

再由盖斯定律得，NH3·H2O（aq）===NH

（aq）＋OH－（aq）　ΔH＝＋45.2kJ·mol－1，D正确。

9．（2013·重庆高考改编）已知：

P4（g）＋6Cl2（g）===4PCl3（g）　ΔH＝akJ·mol－1，

P4（g）＋10Cl2（g）===4PCl5（g）　ΔH＝bkJ·mol－1，

并知形成或拆开1mol化学键放出或吸收的能量称为该化学键的键能。

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键的键能为（b－a＋5.6c）/4kJ·mol－1

D．P－P键的键能为（5a－3b＋12c）/8kJ·mol－1

解析：

选C　Cl的非金属性大于P的非金属性，故P—Cl键的键能大于P—P键的键能，A项错误；不知道PCl5（g）→PCl5（s）的反应热，无法求出B项中反应的反应热，B项错误；根据盖斯定律，消去P4，得到Cl—Cl键的键能为（b－a＋5.6c）/4kJ·mol－1，C项正确；根据盖斯定律，消去Cl2，得到P—P键的键能为（5a－3b＋12c）/12kJ·mol－1，D项错误。

10．（2012·青岛二模）红磷（P）和Cl2发生反应生成PCl3和PCl5，反应过程和能量的关系如下图所示，图中的ΔH表示生成1mol产物的数据。

已知PCl5分解生成PCl3和Cl2，该分解反应是可逆反应。

下列说法正确的是（　　）

A．其他条件不变，升高温度有利于PCl5的生成

B．反应2P（s）＋5Cl2（g）===2PCl5（g）对应的反应热　ΔH＝－798kJ/mol

C．P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式为：

2P（s）＋3Cl2（g）===2PCl3（g）　ΔH＝－306kJ/mol

D．其他条件不变，对于2PCl5（g）===2P（s）＋5Cl2（g）　ΔH反应，增大压强，PCl5的转化率减小，ΔH减小

解析：

选B　由图可知，P和Cl2反应生成PCl5的热化学方程式是：

P（s）＋

Cl2（g）===PCl5（g）　ΔH＝－399kJ/mol，A项错误，B项正确；图中的ΔH表示生成1mol产物的数据，C项错误；热化学方程式不变，ΔH不变，D项错误。

11．

（1）（2013·北京高考）汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下：

2NO（g）

2N（g）

N2（g）2O（g）

O2（g）

写出该反应的热化学方程式：

________________。

（2）（2013·全国新课标）二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新型能源。

由合成气（组成为H2、CO和少量的CO2）直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：

甲醇合成反应：

（ⅰ）CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g）ΔH1＝－90.1