1、第7讲 化学反应与能量,最新考纲 1.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化。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，能正确书写热化学方程式。4.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。5.了解焓变(H)与反应热的含义。6.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。,反应热与焓变的概念及图像的理解,1.(2016海南化学，11)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(双选)( ),A.由XY反应的HE5E2 B.由XZ反应的H0 C.降低压强有利于提高Y的产率
2、 D.升高温度有利于提高Z的产率,解析 化学反应中的能量变化决定于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小，由图可知，XY反应的HE3E2，XZ反应的HE1E20，反应放热，A项错误，B项正确；由X生成Y的反应，即2X(g) 3Y(g)，是气体物质的量增大的反应，降低压强、平衡正向移动，有利于提高Y的产率，C正确；XZ的反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，不利于提高Z的产率，D错误。,答案 BC,C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g) H1a kJmol1 CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g) H2b kJmol1 CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g) H3c
3、kJmol1 2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g) H4d kJmol1,答案 C,3.2017课标全国，28(2)(1)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。,通过计算，可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为_、 _， 制得等量H2所需能量较少的是_。,(2)2015课标全国，28(3)已知反应2HI(g)=H2(g)I2(g)的H11 kJ mol1，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_kJ。 (3)2
4、015海南化学，16(3)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示，若生成1 mol N2，其H_kJ mol1。,利用盖斯定律计算反应热或书写热化学方程式,A.H2H3 B.H1H3,解析 1 mol CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，为吸热反应，故H10，1 mol CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，为放热过程，故H20，1 mol CuSO45H2O(s)溶于水可以分为两个过程，先分解成1 mol CuSO4(s)和5 mol水，然后1 mol CuSO4(s)再溶于水CuSO45H2O的分解为吸热反应，即H30，根据盖斯定律得到关系式H1H2H3，分析得
5、到答案H1H3。 答案 B,5.(1)2017江苏化学，26(1)TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。,已知：TiO2(s)2Cl2(g)= TiCl4(g)O2(g) H1175.4 kJmol1 2C(s)O2(g)=2CO(g) H2220.9 kJmol1 沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：_。,(2)2016四川理综，11(5)工业上常用磷精矿Ca5(PO4)3F和硫酸反应制备磷酸。已知25 ，101 kPa时： CaO(s)H2SO4(l)=CaSO4(s)H2O(l) H271 kJmol1 5CaO(s)3H3PO4
6、(l)HF(g)=Ca5(PO4)3F(s)5H2O(l) H937 kJmol1 则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 _。,答案 (1)TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(g)2CO(g) H45.5 kJ/mol (2)Ca5(PO4)3F(s)5H2SO4(l)=5CaSO4(s)HF(g)3H3PO4(l) H418 kJmol1,6.(1)(2017课标全国，27)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：,(3)2016课标全国，26(3)2O2(g)N2(g)=N2O4(l) H1 N2(g)2H2(g)=N2H4(l)
7、H2 O2(g)2H2(g)=2H2O(g) H3 2N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g) H41 048.9 kJmol1 上述反应热效应之间的关系式为H4_。,答案 (1)123 (2)2H13H2H3 (3)2H32H2H1 (4)H1H2H3,高频考点一 反应热与焓变,考点精要,1.三个角度理解产生化学反应热效应的原因,(1)从宏观角度分析： HH1(生成物的总能量)H2(反应物的总能量) (2)从微观角度分析： HE1(反应物的键能总和)E2(生成物的键能总和) (3)从活化能角度分析： HE1(正反应活化能)E2(逆反应活化能),2.正确理解活化能在图示中的意义
8、,(1)从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能，即E1； (2)从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能，即E2。 (3)催化剂只能影响正、逆反应的活化能，而不影响反应的H。,3.燃烧热与中和热,考法指导,【考法训练1】 已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应进程的变化如图所示。下列说法正确的是( ),反应热图像分析(难度系数),解析 催化剂不会影响反应的热效应和平衡转化率；C项，热化学方程式应标明状态。 答案 D,【考法训练2】 如图所示，a曲线是298 K、101 kPa时N2与H2反应过程中能量变化的曲线，下列叙述正确的是( ),解析 A项，书写热化学方程式时，要
9、标出各物质的聚集状态，错误；B项，由图可知b曲线中活化能降低，应是加入催化剂，升高温度不能改变活化能，错误；C项，加入催化剂，反应的反应热不变，错误；D项，题图表示的是1 mol N2和3 mol H2完全反应时的反应热，实际上N2和H2的反应是可逆反应，该条件下放出的热量小于92 kJ，而2 mol N2和6 mol H2在该条件下放出的热量小于184 kJ，增大反应物浓度，平衡正向移动，则Q22Q1，故有184Q22Q1，正确。 答案 D,【考法训练3】 下列说法正确的是( ),A.在25 、101 kPa，1 mol C与适量O2反应生成1 mol CO时，放出110.5 kJ热量，则C
10、的燃烧热为110.5 kJmol1 B.在25 、101 kPa，1 mol H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量，则H2的燃烧热为285.8 kJmol1 C.测定HCl和NaOH反应的中和热时，每次实验均应测量3个温度，即盐酸起始温度、NaOH起始温度和反应后终止温度 D.在稀溶液中：H(aq)OH(aq)=H2O(l) H57.3 kJmol1，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，则放出的热量等于57.3 kJ,燃烧热和中和热的理解与应用(难度系数),解析 C的燃烧热是指1 mol C完全燃烧生成CO2时放出的热量，生成CO时放出的热量不
11、是C的燃烧热，A项错误。1 mol H2完全燃烧生成液态水时放出的热量是H2的燃烧热，则H2的燃烧热为285.8 kJmol1，B项错误。浓硫酸稀释时放热，故含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3 kJ，D项错误。 答案 C,【考法训练4】 已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为：H(aq)OH(aq)=H2O(l) H57.3 kJmol1。稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸分别与0.1 molL1 NaOH溶液恰好完全反应放出的热量与NaOH溶液体积的关系如图所示。则下列描述正确的是( ),A.A代表稀硝酸与NaOH溶液反应 B.B代表稀醋
12、酸与NaOH溶液反应 C.b5.73 D.C代表浓硫酸与NaOH溶液反应,解析 醋酸电离吸热，浓硫酸溶解放热，故稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸分别与等体积、等浓度的NaOH溶液反应放出热量的大小顺序为：浓硫酸稀硝酸稀醋酸，故A代表浓硫酸与NaOH溶液反应，B代表稀硝酸与NaOH溶液反应，C代表稀醋酸与NaOH溶液反应，A、B、D项错误；稀硝酸与1.0 L 0.1 molL1 NaOH溶液恰好完全反应时生成0.1 mol H2O，故b5.73，C项正确。 答案 C,【当堂指导】,高频考点二 热化学方程式的书写与判断,1.热化学方程式正误判断的六个易错点,考点精要,2.书写热化学方程式的两个注意点,(1)
13、注意同素异形体转化的名称问题。 对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态之外，还要注明物质的名称。 (2)注意可逆反应中的反应热及热量变化问题。 由于反应热是指反应完全时的热效应，所以对于可逆反应，其热量要小于反应完全时的热量。,考法指导,【考法训练1】 正误判断，正确的划“”，错误的划“”,热化学方程式的正误判断(难度系数),(2)密闭容器中，9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成硫化亚铁17.6 g时，放出19.12 kJ热量。则Fe(s)S(s)=FeS(s) H95.6 kJ mol1( ),答案 (1) (2) (3) (4),【考法训练2】 向足量H2SO4溶液中加入10
14、0 mL 0.4 molL1 Ba(OH)2溶液，放出的热量是5.12 kJ。若向足量Ba(OH)2溶液中加入100 mL 0.4 molL1 HCl溶液时，放出的热量为2.292 kJ，则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为( ),答案 D,【典例演示】 根据要求回答下列问题：,(1)机动车尾气已成为城市大气的主要污染源，机动车尾气中的主要有害物质为氮的氧化物。目前科技工作者正在探索用甲烷等燃烧气体将氮氧化物还原为N2和H2O，涉及的反应有： CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g) H1574 kJmol1 CH4(g)2NO2(g)=CO2(g)
15、2H2O(g)N2(g) H2867 kJmol1 写出CH4还原NO生成N2的热化学方程式：_。,热化学方程式的书写(难度系数),(2)一定条件下，不同量的CO2与不同量的NaOH充分反应放出的热量如下表所示：,写出该条件下，CO2与NaOH反应生成NaHCO3的热化学方程式_。,(3)我国煤炭资源相对石油和天然气资源丰富，煤的综合利用主要是指煤的气化和液化。煤的主要成分为碳氢化合物，用CH代表煤的“分子式”。已知： 煤炭在氧气氛围中气化 2CH(s)O2(g)=2CO(g)H2(g) H1 气化后的气体合成甲醇 CO(g)2H2(g)=CH3OH(g) H2 甲醇制备丙烯的反应 3CH3O
16、H(g)=C3H6(g)3H2O(g) H3 写出在一定条件下，煤炭在氧气氛围中反应直接生成丙烯、水蒸气和CO的热化学方程式_ _。,答案 (1)CH4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g) H1 160 kJmol1 (2)NaOH(aq)CO2(g)=NaHCO3(aq) H(4xy) kJmol1 (3)12CH(s)6O2(g)=C3H6(g)3H2O(g)9CO(g) H6H13H2H3,【考法训练3】 依据信息书写热化学方程式,(1)在25 、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g C
17、aCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_。 (2)已知25 、101 kPa时，Mn(s)O2(g)=MnO2(s) H520 kJ mol1 S(s)O2(g)=SO2(g) H297 kJ mol1 Mn(s)S(s)2O2(g)=MnSO4(s) H1 065 kJ mol1 SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是 _。,(4)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。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1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为_ _。 (5)
18、贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应。温度为T时，该反应的热化学方程式为_ _。,已知温度为T时： CH4(g)2H2O(g)=CO2(g)4H2(g) H165 kJmol1 CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g) H41 kJmol1 答案 (1)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l) H2Q kJ mol1 (2)MnO2(s)SO2(g)=MnSO4(s) H248 kJ mol1 (3)N2(g)3H2(g)2NH3(l) H2(abc)kJmol1 (4)AX3(l)X2(g)=AX5(s) H123.8 kJmol1 (5)CO(g)
19、3H2(g)=CH4(g)H2O(g) H206 kJmol1,【当堂指导】,模型一 利用盖斯定律计算反应热,【示例1】 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：,模型示例,回答下列问题： 已知反应中相关的化学键键能数据如下：,由此计算H1_ kJmol1； 已知H258 kJmol1，则H3_ kJmol1。,分析建模,模型应用,答案 99 41,当堂应用,【应用1】 工业生产中可用苯乙烷生产苯乙烯。已知：,答案 A,模型二 利用盖斯定律书写热化学方程式,【示例2】 应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手
20、，如开发利用清洁能源。甲醇是一种可再生的清洁能源，具有广阔的开发和应用前景。,模型示例,【应用2】 (1)在化工生产过程中，少量CO的存在会引起催化剂中毒。为了防止催化剂中毒，常用SO2将CO氧化，SO2被还原为S。已知：,C(s)1/2O2(g)=CO(g) H1126.4 kJmol1 C(s)O2(g)=CO2(g) H2393.5 kJmol1 S(s)O2(g)=SO2(g) H3296.8 kJmol1 则SO2氧化CO的热化学方程式为_ _。,当堂应用,(2)LiH可作飞船的燃料，已知下列反应： 2Li(s)H2(g)=2LiH(s) H182 kJmol1 2H2(g)O2(g
21、)=2H2O(l) H572 kJmol1 4Li(s)O2(g)=2Li2O(s) H1 196 kJmol1 试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式_ _。 答案 (1)SO2(g)2CO(g)=S(s)2CO2(g) H237.4 kJmol1 (2)2LiH(s)O2(g)=Li2O(s)H2O(l) H702 kJmol1,模型三 应用盖斯定律比较反应热,【示例3】 已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H1,模型示例,分析建模,比较H1与H2的大小的方法。因H10，H20，H30(均为放热反应)，依据盖斯定律得H1H2H3，即|H1|H2|，所以H1H2。,答案 D,【应用
22、3】 已知：C(s)O2(g)=CO2(g) H1,CO2(g)C(s)=2CO(g) H2 2CO(g)O2(g)=2CO2(g) H3 4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s) H4 3CO(g)Fe2O3(s)=3CO2(g)2Fe(s) H5 下列关于上述反应焓变的判断正确的是( ) A.H10，H30 B.H2H4 C.H1H2H3 D.H3H4H5,当堂应用,解析 A项，C(s)、CO(g)在O2(g)中燃烧生成CO2，均为放热反应，则有H10、H30；B项，CO2(g)与C(s)在高温条件下反应生成CO(g)，该反应为吸热反应，则有H20，Fe(s)与O2(g)反应生成Fe2O3(s)为放热反应，则有H40；C项，将五个热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，由可得，则有H1H2H3；D项，根据盖斯定律，由32可得，则有H43H32H5。 答案 C,
