专题七 化学反应与能量.docx

1、专题七 化学反应与能量考纲要求 1.认识常见的能量转化形式；了解能源是人类生存和社会发展的重要基础；了解化学在解决能源危机中的重要作用。2.通过化学键的断裂和形成，了解化学反应中能量变化的原因。3.了解吸热反应、放热反应、反应热、焓变等概念；了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。考点一正确理解反应热的概念1 理解化学反应热效应的两种角度(1)从微观的角度说，是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键形成放出的热量的差值，如下图所示a表示旧化学键断裂吸收的热量；b表示新化学键形成放出的热量；c表示反应热。(2)从宏观的角度说，是反应物自身的能量与生成物的能量差值，在上图中：a表

2、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。2 反应热的量化参数键能反应热与键能的关系反应热：HE1E2或HE4E3，即H等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，或生成物具有的总能量减去反应物具有的总能量。题组一反应热概念的理解1 正误判断，正确的划“”，错误的划“”(1)催化剂能改变反应的焓变 ()(2012江苏，4B改编)(2)催化剂能降低反应的活化能 ()(2012江苏，4C改编)(3)同温同压下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同 ()(2010山东理综，10D)2 下列关于反应热和热化学反应的描述中正确的是 ()AHCl和NaOH反

3、应的中和热H57.3 kJmol1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热H2(57.3) kJmol1BCO(g)的燃烧热是283.0 kJmol1，则2CO2(g)=2CO(g)O2(g)反应的H2283.0 kJmol1C氢气的燃烧热为285.5 kJmol1，则电解水的热化学方程式为2H2O(l) 2H2(g)O2(g)H285.5 kJmol1D1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热答案B解析在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态H2O时的反应热叫作中和热，中和热是以生成1 mol 液态H2O为基准的，A项错误；CO(g)的燃烧热是283.0

4、 kJmol1，则CO(g)O2(g)=CO2(g)H283.0 kJmol1，则2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2283.0 kJmol1，逆向反应时反应热的数值相等，符号相反，B项正确；电解2 mol水吸收的热量和2 mol H2完全燃烧生成液态水时放出的热量相等，C项中的H应为571.0 kJmol1；在25 、101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时(水应为液态)所放出的热量是该物质的燃烧热，D项错误。失误防范(1)化学反应的焓变只与化学反应的计量系数，物质的聚集状态有关，而与反应条件无关。(2)燃烧热：在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化

5、物时所放出的热量。单位：kJmol1。需注意：燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写燃烧热的热化学方程式时，一般以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数；燃烧产物必须是稳定的氧化物，如CCO2、H2H2O(l)等。(3)中和热：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态H2O时的反应热。需注意：稀溶液是指物质溶于大量水中；中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应；中和反应的实质是H和OH化合生成H2O，即H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。题组二反应热的变化与图像3 (2012大纲全国卷，9

6、)反应 ABC(H0)分两步进行：ABX (H 0)，XC(H0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是 ()答案D解析根据反应物和生成物能量的高低来分析、解决问题。化学反应都伴随能量变化，当反应物的总能量高于生成物的总能量时，该反应为放热反应；当反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应为吸热反应。反应的H0，为吸热反应，故可排除A项和C项。反应的H0，为放热反应，B项错误，故选D。题组三反应热与键能4 (2012重庆理综，12)肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如下图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：NN为942、O=O为500、NN为15

7、4，则断裂1 mol NH键所需的能量(kJ)是 ()A194 B391 C516 D658答案B解析由题图可知H3(H2H1)2 752 kJmol1(534 kJmol1)2 218 kJmol1，断裂1 mol NH键所需能量(2 218 kJ500 kJ154 kJ)391 kJ。5 (2013重庆理综，6)已知：P4(g)6Cl2(g)=4PCl3(g)Ha kJmol1P4(g)10Cl2(g)=4PCl5(g)Hb kJmol1P4具有正四面体结构，PCl5中PCl键的键能为c kJmol1，PCl3中PCl键的键能为1.2c kJmol1下列叙述正确的是 ()APP键的键能大于

8、PCl键的键能B可求Cl2(g)PCl3(g)=PCl5(s)的反应热HCClCl键的键能kJmol1DPP键的键能为kJmol1答案C解析A项，由于氯原子半径小于磷原子半径，所以PP键的键能应小于PCl键的键能，错误。B项，由于不知PCl5(g)=PCl5(s)对应的H，所以无法根据盖斯定律求得该反应的H，错误。C项，P4(g)10Cl2(g)=4PCl5(g)Hb kJmol1P4(g)6Cl2(g)=4PCl3(g)Ha kJmol1得Cl2(g)PCl3(g)=PCl5(g)HkJmol1EClCl31.2c kJmol15c kJmol1kJmol1EClClkJmol1，正确。D项

9、，根据P4(g)10Cl2(g)=4PCl5(g)Hb kJmol1得6Epp10kJmol145c kJmol1b kJmol1EppkJmol1，错误。失误防范利用键能计算反应热，其关键是算清物质中化学键的数目。在中学阶段要掌握常见单质、化合物中所含共价键的数目。原子晶体：1 mol金刚石中含2 mol CC键，1 mol硅中含2 mol SiSi键，1 mol SiO2晶体中含4 mol SiO键；分子晶体：1 mol P4中含有6 mol PP键，1 mol P4O10(即五氧化二磷)中，含有12 mol PO键、4 mol P=O键，1 mol CH3CH3中含有6 mol CH键和

10、 1 mol CC键。考点二热化学方程式书写的正误判断1 热化学方程式是表示反应已完成的数量。由于H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H相对应，如果化学计量数加倍，则H也要加倍。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。2 掌握热化学方程式书写中的易错点，明确命题者在该知识点考查中的设错方式，有利于我们快速、准确地判断热化学方程式的正误。(1)故意漏写物质的聚集状态；(2)忽视反应热H的正负号；(3)错写或漏写H的单位；(4)化学计量数与H不相匹配，化学计量数加倍，而H没有加倍等。3 对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态之外，还要注明物

11、质的名称。如S(s，单斜)O2(g)=SO2(g)H1297.16 kJmol1S(s，正交)O2(g)=SO2(g)H2296.83 kJmol1S(s，单斜)=S(s，正交)H30.33 kJmol1题组一反应热的概念与热化学方程式1 判断正误，正确的划“”，错误划“”(1)甲烷的标准燃烧热为890.3 kJmol1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.3 kJmol1 ()(2010浙江理综，12A)(2)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H1 367.0 kJmol1(燃烧热) ()(2009重庆理综，

12、12A)(3)NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1(中和热) ()(2009重庆理综，12B)(4)25 ，101 kPa时，强酸、强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJmol1，则2H(aq)SO (aq)Ba2(aq)2OH(aq)=BaSO4(s)2H2O(l)H114.6 kJmol1()(2009四川理综，9A改编)题组二反应热与可逆反应2 判断正误，正确的划“”，错误的划“”500 、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(

13、g)3H2(g) 2NH3(g)H38.6 kJmol1 ()(2010浙江理综，12B)失误防范(1)对于热化学方程式的正误判断，一般需要注意以下几个方面：各物质的聚集状态是否符合题目给定的信息；H是否和热化学方程式中的化学计量数对应；H的符号是否正确；关于燃烧热和中和热的问题需要紧扣中和热、燃烧热的概念。(2)由于反应热是指反应完全反应时的热效应，所以对于可逆反应的热量要小于完全反应时的热量。考点三盖斯定律及应用1 定律内容：一定条件下，一个反应不管是一步完成，还是分几步完成，反应的总热效应相同，即反应热的大小与反应途径无关，只与反应的始态和终态有关。2 常用关系式热化学方程式焓变之间的关

14、系aA=BH1A=BH2H2H1或H1aH2aA=BH1B=aAH2H1H2HH1H2题组一利用盖斯定律求焓变1 2012江苏，20(1)真空碳热还原氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的热化学方程式如下：Al2O3(s)AlCl3(g)3C(s)=3AlCl(g)3CO(g)Ha kJmol13AlCl(g)=2Al(l)AlCl3(g)Hb kJmol1反应Al2O3(s)3C(s)=2Al(l)3CO(g)的H_kJmol1(用含a、b的代数式表示)。答案ab解析两式相加即得Al2O3(s)3C(s)=2Al(l)3CO(g)H(ab) kJmol1。2 硝酸厂尾气常用的处理方法是

15、催化还原法：催化剂存在时用H2将NO2还原为N2。已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)Ha kJmol1N2(g)2O2(g)=2NO2(g)Hb kJmol1H2O(l)=H2O(g)Hc kJmol1则反应2NO2(g)4H2(g)=N2(g)4H2O(l)的H_。(用含a、b、c的代数式表示)答案(2ab4c) kJmol1解析2NO2(g)=N2(g)2O2(g)Hb kJmol14H2(g)2O2(g)=4H2O(g)H2a kJmol14H2O(g)=4H2O(l)H4c kJmol1上述三式相加得：2NO2(g)4H2(g)=N2(g)4H2O(l)H(2ab4c) kJ

16、mol1。3 已知在常温常压下：2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(g)H12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2H2O(g)=H2O(l)H3则1 mol甲醇不完全燃烧的热化学方程式为_。答案CH3OH(l)O2(g)=CO(g)2H2O(l)H2H3解析CO2(g)=CO(g)O2(g)。2H2O(g)=2H2O(l)2H3CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(g) 三式相加得：CH3OH(l)O2(g)=CO(g)2H2O(l)H2H3。方法技巧叠加法求焓变首先观察已知的热化学方程式与目标热化学方程式的差异：(1)若目标热化学方程式中的某种反应物在某个

17、已知热化学方程式中作生成物(或目标热化学方程式中的某种生成物在某个已知热化学方程式中作反应物)，可把该热化学方程式的反应物和生成物颠倒，相应的H改变符号。(2)将每个已知热化学方程式两边同乘以某个合适的数，使已知热化学方程式中某种反应物或生成物的化学计量数与目标热化学方程式中的该反应物或生成物的化学计量数一致，热化学方程式中的H也要进行相应的换算。(3)将已知热化学方程式进行叠加，相应的热化学方程式中的H也进行叠加。以上可概括为找目标看来源变方向调系数相叠加得答案。题组二多角度比较焓变大小4 已知1 mol红磷转化为1 mol白磷，吸收18.39 kJ热量。4P(s，红)5O2(g)=2P2O

18、5(s)H14P(s，白)5O2(g)=2P2O5(s)H2则H1与H2的关系正确的是 ()AH1H2 BH1H2CH1H2 D无法确定答案B解析根据提供信息，由反应减去反应可得，4P(s，红)=4P(s，白)；HH1H218.39 kJmol1473.56 kJmol1，故H1H2，B正确。5 下列两组热化学方程式中，有关H的比较正确的是 ()CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H2NaOH(aq)H2SO4(浓)= Na2SO4(aq)H2O(l)H3NaOH(aq)CH3COOH(aq)=CH3COONa(aq)H2

19、O(l)H4AH1H2；H3H4BH1H2；H3H4CH1H2；H3H4DH1H2；H3H4答案B解析由于H2O(g)转化为H2O(l)要放出热量，所以等物质的量的CH4(g)燃烧生成液态水时放出热量的数值要比生成气态水时的大。等物质的量的NaOH与稀醋酸、浓H2SO4恰好反应生成等物质的量的水，若不考虑浓H2SO4溶解放热和弱电解质电离吸热，应放出相同的热量。但在实际反应中，浓H2SO4溶于水时放热，使反应放出的总热量增多；醋酸是弱酸，部分CH3COOH分子在电离过程中要吸热，使反应放热减小。方法归纳反应热大小比较(1)利用盖斯定律比较。(2)同一反应的生成物状态不同时，如A(g)B(g)=

20、C(g)H1，A(g)B(g)=C(l)H2，则H1H2。(3)同一反应物状态不同时，如A(s)B(g)=C(g)H1，A(g)B(g)=C(g)H2，则H1H2。(4)两个有联系的反应相比较时，如C(s)O2(g)=CO2(g)H1，C(s)1/2O2(g)=CO(g)H2。比较方法：利用反应(包括H1)乘以某计量数减去反应(包括H2)乘以某计量数，即得出H3H1某计量数H2某计量数，根据H3大于0或小于0进行比较。总之，比较反应热的大小时要注意：反应中各物质的聚集状态；H有正负之分，比较时要连同“”、“”一起比较，类似数学中的正、负数大小的比较；若只比较放出或吸收热量的多少，则只比较数值的

21、大小，不考虑正、负号。1 (2013上海，9改编)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NH4HCO3HClNH4ClCO2H2OHQ kJmol1答案B解析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；热化学方程式的书写要标出物质的状态，D错误。2 能源是当今社会发展的三大支柱之一。有专家提出：如果能够利用太阳能使燃料燃烧产物(如CO2、H2O、N2等)重新组合(

22、如下图)，可以节约燃料，缓解能源危机。在此构想的物质循环中太阳能最终转化为 ()A化学能 B热能C生物能 D电能答案B解析根据图示是利用太阳能把燃烧产物转化为燃料CH4、CH3OH、NH3等，所以太阳能最终转化为热能。3 (2013福建理综，11)某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。其过程如下：mCeO2 (mx)CeO2xCexO2(mx)CeO2xCexH2OxCO2mCeO2xH2xCO下列说法不正确的是 ()A该过程中CeO2没有消耗B该过程实现了太阳能向化学能的转化C右图中H1H2H3D以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO4OH

23、2e=CO2H2O答案C解析抓住盖斯定律的含义(反应的焓变与途径无关，只与始态和终态有关)解题。A项根据题干中已知的两个反应可以看出，CeO2在反应前后没有变化，CeO2应是水和二氧化碳转化为氢气和一氧化碳的催化剂。B项在太阳能的作用下，水和二氧化碳转化为氢气和一氧化碳，太阳能转化为化学能。C项根据盖斯定律可知H1H2H3。D项以一氧化碳和氧气构成的碱性燃料电池，负极应为一氧化碳失电子，在碱性条件下一氧化碳应变为碳酸根离子，结合选项中所给的电极反应式，再根据电荷守恒、得失电子守恒则可判断其正确。4 根据碘与氢气反应的热化学方程式()I2(g)H2(g) 2HI(g)H9.48 kJmol1()

24、I2(s)H2(g) 2HI(g)H26.48 kJmol1下列判断正确的是 ()A1 mol I2(s)中通入2 g H2(g)，反应吸热26.48 kJB1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJC反应()的反应物总能量比反应()的反应物总能量低D反应()放出的热量多，所以产物的能量低，比反应()的产物更稳定答案C解析A项，I2(s)和H2(g)的反应是可逆反应；B项，I2(g)=I2(s)H35.96 kJmol1，所以1 mol I2(s)和1 mol I2(g)所含能量相差35.96 kJ；C项，固态碘稳定，能量低；D项，()、()中HI均为气体，能量一样，也一

25、样稳定。5 化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化，下列说法正确的是 ()A1 mol N2(g)和NA个O2(g)反应放出的能量为180 kJB1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量C通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NODNO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水答案B解析N2(g)O2(g)=2NO(g)H180 kJmol1，A项，应为吸收热量180 kJ；C项，N2和O2反应需高温或放电

26、；D项，NO不是酸性氧化物。6 利用含碳化合物合成燃料是解决能源危机的重要方法，已知CO(g)2H2(g) CH3OH(g)反应过程中的能量变化情况如图所示，曲线和曲线分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是 ()A该反应的H91 kJmol1B加入催化剂，该反应的H变小C反应物的总能量大于生成物的总能量D如果该反应生成液态CH3OH，则H增大答案C解析根据图示，该反应反应物的总能量大于生成物的总能量，是放热反应，故选项A错误，C正确；加入催化剂只能降低反应所需的活化能，而对反应热无影响，选项B错误；生成液态CH3OH时释放出的热量更多，H更小，选项D错误。7 甲醇质子交换

27、膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种反应原理如下：CH3OH(g)H2O(g)=CO2(g)3H2(g)H49.0 kJmol1下列说法正确的是 ()A1 L CH3OH蒸汽与1 L水蒸气反应生成1 L CO2气体与3 L氢气吸收热量49.0 kJB1个CH3OH分子与1个水分子反应生成1个CO2分子与3个H2分子吸收49.0 kJ热量C相同条件下1 mol CH3OH(g)与1 mol H2O(g)的能量总和小于1 mol CO2(g)与3 mol H2(g)的能量总和D1 mol CH3OH蒸汽与1 mol液态水反应生成1 mol CO2气体与3 mol氢气吸收的热量小于49.0 kJ答案C解析热化学方程式中，化学计量数代表物质的量，A、B错误；C项，该反应为吸热反应，生成物总能量高；D项，由于液态