专题五第一单元.doc

1、专题五 化学反应与能量变化第一单元 化学反应中的热效应1能说明化学反应中能量转化的原因，知道化学变化中常见的能量转化形式。2了解化学能与热能的相互转化及其应用。了解吸热反应、放热反应、反应热(焓变) 的概念。3能正确书写热化学方程式，能用盖斯定律进行简单化学反应热的计算。4了解提高燃料的燃烧效率的重要性。认识化学在解决能源危机中的重要作用。一、反应热、焓变1反应热：在化学过程反应中，当反应物和生成物具有相同温度时，所吸收或放出的热量称为化学反应的反应热。2焓变(1)定义：在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量称为反应的焓变。(2)表示符号： H(3)单位：通常采用 kJmol13

2、放热反应与吸热反应一个化学反应是吸收能量还是出能量，取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小。(1)吸热反应：反应物总能量低于生成物总能量，该过程中 热能转化为化学能， H0。常见吸热反应有：大多数分解反应；盐的水解和弱电解质的电离；Ba(OH) 28H2O 与 NH4Cl 反应； 碳和水、C 和 CO2 的反应。(2)放热反应：反应物总能量高于生成物总能量。该过程中 化学能转化为热能， H0，为正值，吸热越多， H 越大。如 H2(g) O2(g)=H2O(g) H 1241.8 kJmol1 ；H 2(g) O2(g)=H2O(l) 12 12H2285.8 kJmol 1 后者放出

3、的热量多，但 H 比较要带符号，所以 H1H2。(2012泰州模拟 )己知：NH 3H2O(aq)与 H2SO4(aq)反应生成 1 mol 正盐的H24.2 kJmol1 ；强酸、强碱的稀溶液反应的中和热的 H57.3 kJmol1 。则NH3H2O 在水溶液中电离的 H 等于( )。 A69.4 kJmol 1 B45.2 kJmol 1C69.4 kJmol 1 D45.2 kJmol 1审题视角 中和热热化学方程式的书写、盖斯定律 应用。解析 1.能力定向盖斯定律的计算能力。2解 题思路 根据 题意先写出 热化学离子方程式：NH3H2O(aq)H (aq)=NH (aq)H 2O(l)

4、 4H12.1 kJmol 1 ，H (aq)OH (aq)=H2O(l) H57.3 kJmol 1 。根据盖斯定律得 NH3H2O(aq)=NH (aq)OH (aq) H45.2 kJmol1 ，由此 4可知选项 D 正确。答案 D利用盖斯定律书写热化学方程式的思路先确定待求的反应方程式找出待求方程式中各物质在已知方程式中的位置根据待求方程式中各物质的系数和位置对已知方程式进行处理，得到变形后的新方程式将新得到的方程式进行加减(反应热也需要相 应加减) 写出待求的热 化学方程式。已知：Fe 2O3(s) C(s)= CO2(g)2Fe(s)32 32H1234.1 kJmol 1C(s)

5、O 2(g)=CO2(g) H 2393.5 kJmol 1则 2Fe(s) O2(g)=Fe2O3(s)的 H 是( ) 。32A824.4 kJmol 1 B627.6 kJmol 1C744.7 kJmol 1 D169.4 kJmol 1解析 (方程式)( 方程式) ，得：2Fe(s) O2(g)=Fe2O3(s)，所以：H H2H 132 32 32 (393.5 kJmol 1 )( 234.1 kJmol1 )32824.4 kJmol 1 。答案 A(2012无锡调研)白磷与氧可发生如下反应：P 4(s)5O 2(g)=P4O10(s)。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：

6、PP a kJmol1 、PO b kJmol1 、P= =O c kJmol1 、O= =O d kJmol1 。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的 H，其中正确的是( ) 。A(6a5d4c 12b) kJmol 1B(4c12b6a5d) kJmol1C(4c12b4a5d) kJmol1D(4a5d4c 12b) kJmol 1审题视角 根据结构判断物质的化学键数， 结合公式求解。解析 1.能力定向结构分析能力、 计算能力。2解 题思路H 反应物的键能之和生成物的键能之和 6(PP)5(O =O)12(PO)4(P= =O)，代入数据可得选项 A 正确。答案 A已知：1 mol

7、P 4O6 中只含有 12 mol PO 键，试求：(1)反应 P4(s，白磷)3O 2(g)=P4O6(s)的 H_；(2)反应 P4O6(s)2O 2(g)=P4O10(s)的 H_ 。解析 (1) H6(PP)3(O= =O)12(PO) (6a3d12b) kJmol 1(2) P4O6(s)2O 2(g)=P4O10(s)可由反应 P4(s)5O 2(g)=P4O10(s)减去 P4(s)3O 2(g)= P4O6(s)获得，则 H2d4c kJmol 1答案 (1)(6 a 3d12b)kJmol 1(2)2d4c kJmol 1下列各组热化学方程式中，化学反应的 H 前者大于后者

8、的是 _。C(s)O 2(g)=CO2(g) H 1C(s) O2(g)=CO(g) H 212S(s)O 2(g)=SO2(g) H3 S(g)O 2(g)=SO2(g) H 4H 2(g) O2(g)=H2O(l) H 5122H2(g)O 2(g)=2H2O(l) H 6CaCO 3(s)=CaO(s)CO 2(g) H 7CaO(s)H 2O(l)=Ca(OH)2(s) H 8 A B C D解析 碳与氧气反应放热，即 H1H4；发生同样的燃 烧反应，物 质的量越多，放出的热量越多，故 H5H6；碳酸钙分解吸收热量，H 70，CaO 与 H2O 反应放出热量，H 8H8。答案 C 能

9、量 的 转 化 与 应 用1(2011上海，3)据报道，科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是( ) 。解析 水的分解是个吸热过程，催化 剂的使用降低了反应 的活化能。答案 B2(2010山东，10)下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是( )。A生成物能量一定低于反应物总能量B放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变D同温同压下，H 2(g)Cl 2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的 H 不同解析 放热反应是生成物总能量较低，吸 热反应是生成物 总能量较高， 现没指明是吸热还是放热，

10、所以 A 项错。化学反应 速率与该反应是放热反应还是吸热反应没有关系， B 项错。在同温同压下，同一反应的 H 只与始态、终态有关，与反应过程中的条件无关，D 项错。答案 C3(2011海南，11)某反应的 H100 kJmol 1 ，下列有关该反应的叙述正确的是( ) 。A正反应活化能小于 100 kJmol1B逆反应活化能一定小于 100 kJmol1C正反应活化能不小于 100 kJmol1D正反应活化能比逆反应活化能大 100 kJmol1解析 反应过程与能量关系如图：E1为正反应活化能，E 2为逆反应活化能， 则有 E1E 2H100 kJmol1 E 2100 kJmol1 ，C

11、项 正确；HE 1E 2100 kJmol 1 ，D 项正确。答案 CD4(2011上海，11)根据碘与氢气反应的热化学方程式I 2(g) H2(g) 2HI(g) H 9.48 kJmol1I 2(s)H 2(g) 2HI(g) H26.48 kJmol 1下列判断正确的是( )。A254 g I 2(g)中通入 2 g H2(g)，反应放热 9.48 kJB1 mol 固态碘与 1 mol 气态碘所含的能量相差 17.00 kJC反应的产物比反应的产物稳定D反应的反应物总能量比反应 的反应物总能量低解析 由于反应是可逆反应，不能 进行到底， A 错误；B 项 中应相差 35.96 kJ；C

12、 项中产物相同。答案 D 热 化 学 方 程 式 的 正 误 判 断1(2010全国，7)下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25 ，101 kPa)：C 4H10(g) O2(g)=4CO2(g)5H 2O(l)132H2 878 kJmol 1C 4H10(g) O2(g)=4CO2(g)5H 2O(g)132H 2 658 kJmol 1C 4H10(g) O2(g)=4CO(g)5H 2O(l)92H 1 746 kJmol 1C 4H10(g) O2(g)=4CO(g)5H 2O(g)92H1 526 kJmol 1由此判断，正丁烷的标准燃烧热 H 是( )。 A2 878 kJ

13、mol 1 B2 658 kJmol 1C1 746 kJmol 1 D1 526 kJmol 1解析 标准燃烧热是指 1 mol 物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量；CO 不是稳定氧化物，排除、；气态水不是稳定的氧化物，排除。只有符合，故选 A。答案 A2(2009四川，9)25 、101 kPa 时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为 57.3 kJmol1 ，辛烷的标准燃烧热为 5 518 kJmol1 。下列热化学方程式书写正确的是 ( )。A2H (aq)SO (aq)Ba 2 (aq)2OH (aq)=BaSO4(s)2H 2O(l) H57.3 24kJmol1BKO

14、H(aq) H2SO4(aq)= K2SO4(aq)H 2O(l) H 57.3 kJmol 112 12CC 8H18(l) O2(g)=8CO2(g)9H 2O(g)252H5 518 kJmol 1D2C 8H18(g)25O 2(g)=16CO2(g)18H 2O(l) H5 518 kJmol 1解析 中和热是指在 25 ， 101 kPa 时，稀溶液 发生中和反应生成 1 mol H2O 时所放出的热量，强酸与强碱的稀溶液中和 热为 57.3 kJmol1 。A 中生成的是 2 mol H2O，且生成沉淀，所以 A 错误。B 项符合中和热的定 义且符合热化学方程式的 书写要求，正确

15、。C 项中 H2O(g)不符合标准燃烧热需生成“稳定的氧化物”的定义，C 错误。D 项中 H 的值应为(25 518) kJmol1 。答案 B 热 化 学 方 程 式 的 计 算1(2011海南，5)已知：2Zn(s)O 2(g)=2ZnO(s) H 701.0 kJmol 12Hg(l)O 2(g)=2HgO(s) H181.6 kJmol 1则反应 Zn(s)HgO(s)= =ZnO(s)Hg(l)的 H 为( )。 A519.4 kJmol 1 B259.7 kJmol 1C259.7 kJmol 1 D519.4 kJmol 1解析 利用题干中的第一个热化学方程式减去第二个热化学方程

16、式得：2Zn(s)2HgO(s)=2ZnO(s)2Hg(l) H519.4 kJmol1 ，然后再将各化学计量数缩小一半得 Zn(s)HgO(s) =ZnO(s)Hg(l) H259.7 kJmol 1 ，故答案为 C。答案 C2(2010全国新理综，11)己知： HCN(aq)与 NaOH(aq)反应的 H12.1 kJmol1 ；HCl(aq) 与 NaOH(aq)反应的 H55.6 kJmol1 。则 HCN 在水溶液中电离的H 等于( )。A67.7 kJmol 1 B43.5 kJmol 1C43.5 kJmol 1 D67.7 kJmol 1解析 由题意知：HCN(aq)OH (a

17、q)=H2O(l)CN (aq) H112.1 kJmol1 H (aq)OH (aq)=H2O(l) H255.6 kJmol 1得 HCN(aq) H (aq)CN (aq) HH 1 H212.1 kJmol1 ( 55.6 kJmol1 )43.5 kJmol 1 。答案 C3(2011重庆，13)SF 6 是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在 SF 键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量 280 kJ，断裂 1 mol FF、S F 键需吸收的能量分别为 160 kJ、330 kJ 。则 S(s)3F 2(g)=SF6(g)的反应热 H 为( )。A1 780 kJ

18、mol 1 B1 220 kJmol 1C450 kJmol 1 D430 kJmol 1解析 1 mol SF6 中含有 6 mol SF 键，1 mol F2 中含有 1 mol FF 键，因此 H280 kJmol1 160 kJmol 1 3330 kJmol 1 61 220 kJmol 1 。答案 B4(1)(2011福建，24)已知：TiO 2(s)2Cl 2(g)=TiCl4(l)O 2(g) H140 kJmol 12C(s)O 2(g)=2CO(g) H221 kJmol 1写出 TiO2 和焦炭、氯气反应生成 TiCl4 和 CO 气体的热化学方程式：_。(2)2011山

19、东 28(2)已知：2SO 2(g)O 2(g) 2SO3(g) H196.6 kJmol 12NO(g)O 2(g) 2NO2(g) H 113.0 kJmol 1则反应 NO2(g)SO 2(g) SO3(g)NO(g)的 H_kJmol 1 。(3)2011江苏 20(1)已知： CH4(g)H 2O(g)=CO(g)3H 2(g) H 206.2 kJmol1CH4(g) CO2(g)=2CO(g) 2H2(g)H247.4 kJmol 12H2S(g)=2H2(g)2S(g) H169.8 kJmol 1以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH 4(g)与 H2O(g)反应生

20、成 CO2(g)和 H2(g)的热化学方程式为_。解析 (1)根据盖斯定律，由第一个热化学方程式加第二个热化学方程式可得：TiO 2(s)2Cl 2(g)2C(s)= =TiCl4(l)2CO(g) H81 kJmol 1(2)将第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式并除以 2 得，NO 2(g)SO 2(g) SO3(g)NO(g) H 41.8 kJmol1 。(3)根据盖斯定律，由第一个热化学方程式乘以 2 再减去第二个热化学方程式即得。答案 (1)TiO 2(s)2Cl 2(g)2C(s)= =TiCl4(l)2CO(g) H 81 kJmol 1(2)41.8(3) CH4(g)2

21、H 2O(g)=CO2(g)4H 2(g) H 165.0 kJmol 1名师偈语从考查内容上看，重点主要集中在化学键的改变与能量变化大小的定性、定量的判断；反应热的理解及焓变的大小、符号判断及计算；物质具有的能量高低与物质稳定性的关系；热化学方程式的书写及正误判断；盖斯定律的应用。江苏近三年的考查多是在盖斯定律计算的基础上的热化学方程式的书写，因此盖斯定律的计算、热化学方程式的书写是高考的热点。【常见考点】 能源问题已成为全球性的热点问题，近几年的高考中该类试题数目呈上升态势，考查的内容不断拓展、难度有所提高。过去以考查热化学方程式的书写，燃烧热、中和热等概念及热量计算为主，最近几年则对化学

22、键与能量间的关系、盖斯定律进行了不同程度的考查。本专题知识在高考中较易得分，常见易错知识清单如下：(1)概念理解出错，例如：对燃烧热和中和热等概念的理解、对化学反应能量变化与反应条件之间关系的理解等，解答此类问题关键是抓住概念的关键词，深入分析。(2)综合应用出错，例如：反应热的大小比较、物质稳定性的比较等，解答此类问题，要注意考虑状态变化中能量变化，要注意物质稳定性与内能和键能的关系。(3)化学方程式的书写与运用盖斯定律出错。如忽视物质的状态，化学计量数与 H 不一致等，解答此类问题，注意书写化学方程式的书写原则和灵活运用盖斯定律。【常考题型】 选择题 与其他知识相结合在非选择题中出现盖 斯

23、 定 律 的 应 用【例 1】 (2011北京卷)25 、101 kPa 下：2Na(s) O2(g)=Na2O(s) H 1414 12kJmol12Na(s) O 2(g)=Na2O2(s) H 2511 kJmol 1下列说法正确的是( )。A和产物的阴阳离子个数比不相等B和生成等物质的量的产物，转移电子数不同C常温下 Na 与足量 O2 反应生成 Na2O，随温度升高生成 Na2O 的速率逐渐加快D25 、101 kPa 下，Na 2O2(s)2Na(s)= =2Na2O(s) H317 kJmol 1解析 Na 2O 是由 Na 和 O2 构成，两者的个数比是 21，Na 2O2 是

24、由 Na 和 O 构成，两22者的个数比也是 21，选项 A 不正确。由化合价 变化可知生成 1 mol Na2O 转移 2 mol 电子，而生成 1 mol Na2O2 也转移 2 mol 电子，因此 选项 B 不正确。常温下 Na 与 O2 反应生成Na2O，在加热时 生成 Na2O2，所以当温度升高到一定程度时 就不再生成 Na2O，所以选项 C也不正确。由盖斯定律知 2即得到反应 Na2O2(s)2Na(s)= =2Na2O(s) H317 kJmol1 ，因此选项 D 正确。答案 D1盖斯定律化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关，而与反 应 途径无关。即化学反 应不管是一步还是分

25、步完成，其反应热是相同的。也就是说一个反应若分几步 进行，各步反应的热效应的代数和跟这个反应由一步完成时的热效应相同。2应用盖斯定律时注意五点(1)为消去无关物质。在 变换化学计量数时，反应热也要跟着作相应的变换。(2)要消去某一物质时，不 仅要求物质的种类相同，而且还要求该物质的聚集状态也相同。(3)热化学方程式相加减时。反应热也跟着相加减。(4)将一个热化方程式颠倒时。反应热 H 的“” 、“”号必须随之改变。(5)当物质化学计量数出现负号时，可以通过向等号左右两边移动进行变号处理。热 化 学 方 程 式 的 书 写 与 正 误 判 断【例 2】 下列有关热化学方程式及其叙述正确的是( )

26、 。A氢气的燃烧热为 285.5 kJmol1 ，则水分解的热化学方程式为：2H 2O(l)=2H2(g)O 2(g)H285.5 kJmol 1B已知 2C(石墨，s)O 2(g)=2CO(g) H221 kJmol1 ，则石墨的燃烧热为 110.5 kJmol1C已知 N2(g)3H 2(g) 2NH3(g) H92.4 kJmol1 ，则在一定条件下将 1 mol N2 和3 mol H2 置于一密闭容器中充分反应后，最多可放出 92.4 kJ 的热量D已知乙醇和乙烯的燃烧热分别是 1 366.8 kJmol1 和 1 411.0 kJmol1 ，则乙烯水化制乙醇的热化学方程式为：C 2

27、H4(g)H 2O(l)=C2H5OH(l)H44.2 kJmol 1解析 燃烧热是指 1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，所以当 1 mol 水分解时吸热 285.5 kJ，A 项错。燃烧热是指生成稳定的氧化物放出的热量，而 CO 不是稳定氧化物，B 项错 。合成氨是可逆反应，提供的反应物不会全部反应，放出的热量小于 92.4 kJ，C 项错。根据盖斯定律，将表达乙烯燃烧热的方程式和表达乙醇燃烧热的热化学方程式相减可得 D 项热化学方程式。答案 D书写热化学方程式应注意的几个问题热化学方程式的书写除了要遵循书写化学方程式的原则外，还应注意以下几点：(1)应在反应物和生成物化

28、学式的右边注明各物质的状态，固体用(s)表示，液体用(l)表示，气体用(g)表示。热化学方程式中不用“”和“” 。(2)要注明反应时的温度和压强，若是常温、常 压的反应则可不注明。(3)H 只能写在标有反应物和生成物状态的热化学方程式的右边。并用“ ”隔开。放 热反应 H 为“” ；吸热反应 H 为“” 。(4)热化学方程式各物质化学式前面的化学计量数，表示该物质的物质的量。因此，各物质化学式前面的化学计量数可以是整数，也可以是分数。(5)H 与热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数成正比，逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等，但符号相反。反 应 热 与 键 能 的 关 系【例 3】 (

29、2012河北衡水一中高三模拟)白磷与氧可发生如下反应： P45O 2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为 PP a kJmol1 ，PO b kJmol1 、P= =O c kJmol1 、O= =O d kJmol1 。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的 H，其中正确的是 ( )。A(6a5d4c 12b)kJmol 1B(4c12b6a5d)kJmol 1C(4c12b4c 5d)kJmol 1D(4a5d4c 12b)kJmol 1解析 P 4 中有 6 mol 的 PP,5 mol O2 中含有 5 mol O=O，1 mol P4O10 中含有 4 mol P=

30、O、12 mol PO，所以 H(6a5d4c12b)kJmol 1答案 A当反应物分子间的化学键断裂时，需要克服原子间的相互作用，这需要吸收能量；当原子重新结合成生成物分子，即新 键形成时，又要 释 放能量。由于吸收和放出的能量不同，导致了化学反应前后的能量 变化。化学反 应过程中能量守恒，热量变化是化学反应中能量变化的主要形式。化学键的断裂和形成是化学反 应中能量 变化的主要原因。由键能求反应热的公式：H反 应物的键能总和生成物的 键能总和。燃 烧 热 与 中 和 热【例 4】 下列两个热化学方程式：2H2(g)O 2(g)=2H2O(l) H 5 710.6 kJmol 1C3H8(g)

31、5O 2(g)=3CO2(g)4H 2O(l) H2 220 kJmol 1试根据上面两个热化学方程式，回答下列问题：(1)H2 的燃烧热为 _， C3H8 的燃烧热为_。(2)1 mol H2 和 2 molC3H8 组成的混合气体完全燃烧释放的热量为_。(3)现有 H2 和 C3H8 的混合气体共 5 mol，完全燃烧时放热 3 847 kJ，则在混合气体中 H2 和C3H8 的体积比是_。解析 (1)根据燃烧热的概念知 H2、C3H8 的燃烧热分别为 285.8 kJmol1 、2 220 kJmol1 。(2)燃烧释放的总热量的计算式为：Q 放 1 mol285.8 kJmol 1 2

32、 mol2 220 kJmol 1 4 725.8 kJ。(3)设 H2、C3H8 的物质的量分 别为 n1、n2，则有：Error!解得Error!在相同 p、T 时，V (H2)V(C 3H8)n(H 2)n(C 3H8)31。答案 (1)285.8 kJmol 1 2 220 kJmol 1(2)4 725.8 kJ (3)311中和热在稀溶液中，酸跟碱发生中和反 应生成 1 mol H2O 时所释 放的热量叫做中和热。(1)中和热是通过实验测得的，酸和碱必须是稀溶液，因为浓酸、浓碱溶液在相互溶解(稀释)时会产生溶解热。(2)中和热是以生成 1 mol H2O 为基准，也就是生成 1 m

33、ol H2O 时所放出的热量。酸与碱反应的中和热与反应物酸或碱的量无关。(3)酸和碱的中和反应都是放热反应，单位为 kJmol1 ，其数值没有正负之分。但用 焓变表示时， H 是负值。强酸和强碱的稀溶液反应，其中和热为 57.3 kJmol1 。实质是 H (aq)OH (aq)=H2O(l) H57.3 kJmol 1 。(4)对于强酸和弱碱，或弱酸和强碱的稀溶液反应，中和热一般都小于 57.3 kJmol1 ，因为弱电解质的电离是吸热的。2燃烧热101 kPa 时，1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。(1)燃烧热是以 1 mol 物质完全燃烧所放出的热量来定义的。(2)可燃物完全燃烧，生成 稳定的氧化物。完全燃烧时，下列物质要生成对应的稳定的化合物：CCO 2，H2 H2O(l)，SSO 2。(3)燃烧热是反应热的一种，其中 H 为“”或 H0。文字叙述燃烧热时，用“正值”或“H”表示。例如，CH 4 的燃烧热为 890.31 kJmol1 或 H890.31 kJmol 1 。