2011届高三化学二轮复习课件：专题5 化学反应中的能量变化

专题五化学反应中的能量变化考情调研真题回眸(2009年辽宁、宁夏高考试题改编)2SO2(g)＋O23(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1molSO2(g)氧化为1molSO3(g)的ΔH＝－99kJ/mol。(1)图中A、C分别表示__________、__________，E的大小对该反应的反应热有无影响？__________。该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？____________，理由是_____________________________；(2)图中ΔH＝__________kJ/mol；(3)V2O5的催化循环机理可能为：V2O5氧化SO2时，自身被还原为四价钒化合物；四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式：______________________________；(4)已知单质硫的燃烧热为296kJ/mol，计算由S(s)生成3molSO3(g)的ΔH(要求计算过程)。(已知燃烧热是指25℃、101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量)请回答下列问题：解析(1)根据信息判断SO2催化氧化生成SO3是一个放热反应，则SO2与O2的总能量高于SO3的总能量，A的能量高，A代表反应物的总能量，C的能量低，C代表生成物的总能量。使用催化剂，可以降低反应的活化能，但不能改变反应热。(2)图中的ΔH表示的是2molSO2(g)与1molO2(g)反应生成2molSO3(g)的能量变化，所以ΔH＝－99kJ/mol×2＝－198kJ/mol。(3)催化剂参与中间反应，但催化剂在反应前与反应后是不变的，所以V2O5氧化SO2，自身被还原为VO2，VO2再被O2氧化生成V2O5。(4)根据信息知：S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH1＝－296kJ/molSO2(g)＋12O2(g)===SO3(g)ΔH2＝－99kJ/mol根据盖斯定律得：3S(s)＋92O2(g)===3SO3(g)ΔH＝(ΔH1＋ΔH2)×3＝－1185kJ/mol。答案(1)反应物能量生成物能量没有影响降低因为催化剂改变了反应历程，使活化能E降低(2)－198(3)SO2＋V2O5===SO3＋2VO2,4VO2＋O2===2V2O5(4)S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH1＝－296kJ/molSO2(g)＋12O2(g)===SO3(g)ΔH2＝－99kJ/mol3S(s)＋92O2(g)===3SO3(g)ΔH＝(ΔH1＋ΔH2)×3＝－1185kJ/mol命题规律反应热是近几年高考的重点考查内容之一，考查的内容主要有：①热化学方程式的书写及正误判断；②比较反应热的大小；③有关反应热的简单计算；④化学键键能与反应热、反应热与能源的综合考查。由于能源问题已成为社会热点，从能源问题切入，从不同的角度设问，结合新能源的开发，把反应热与能源结合起来进行考查，将是今后命题的方向。考点一化学键与反应热例1化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是()A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)ΔH＝2(a－b－c)kJ/molB．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝2(b－a)kJ/molC．12N2(g)＋32H2(g)NH3(l)ΔH＝(b＋c－a)kJ/molD．12N2(g)＋32H2(g)NH3(g)ΔH＝(a＋b)kJ/mol解析通过图分析起点12molN2(g)＋32molH2(g)，变化三阶段为①吸收能量akJ；②放出能量bkJ；③放出能量ckJ到1molNH3(l)。故可得热化学方程式：12N2(g)＋32H2NH3(l)ΔH＝(a－b－c)kJ/mol，扩大计量数后得到A。答案A名师点拨1.从宏观上分析，反应热的形成原因是反应物具有的总能量与生成物具有的总能量的相对大小；从微观上分析，反应热形成原因是断键时吸收的热量与成键时放出的热量的相对大小，注意从图示上去理解。图示2.从能量角度比较物质的稳定性：物质本身具有的能量越高，其稳定性越差。即时巩固1白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P－P：akJ/mol、P—O：bkJ/mol、P==O：ckJ/mol、O==O：dkJ/mol。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是()A．(6a＋5d－4c－12b)kJ/molB．(4c＋12b－6a－5d)kJ/molC．(4c＋12b－4a－5d)kJ/molD．(4a＋5d－4c－12b)kJ/mol解析化学反应的实质是旧键断裂、新键形成，其中旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成释放能量，反应方程式P4＋5O2===P4O10中有6molP－P键和5molO==O键断裂，同时生成4molP==O键和12molP－O键，因此ΔH＝(6a＋5d－4c－12b)kJ/mol。A考点二热化学方程式的书写及正误判断例2(2009·重庆理综，12)下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)()A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH＝－1367.0kJ/mol(燃烧热)B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋57.3kJ/mol(中和热)C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－296.8kJ/mol(反应热)D．2NO2===O2＋2NOΔH＝＋116.2kJ/mol(反应热)解析根据燃烧热的概念，生成的水应为液态，A项错；B项中反应放热，ΔH应为负值，B项错；D项中没表示聚集状态，D项错。答案C名师点拨热化学方程式的书写规则(1)书写热化学方程式时一定要注明物质的聚集状态。(2)热化学方程式中的ΔH值一定要与方程式中的计量系数成比例，且要注明单位和“＋”、“－”符号。(3)热化学方程式的计量系数只表示物质的量，可以为分数。(4)一般来说热化学方程式必须注明反应条件，如不注明反应的温度和压强，则应将温度和压强分别视为25℃和1.01×105Pa。(5)热化学方程式是表示反应已完成的数量。由于ΔH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ΔH相对应,如果化学计量数加倍，则ΔH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。即时巩固2已知25℃、101kPa下，拆开1molC—H键要吸收415kJ的能量，拆开1molC—C键要吸收331kJ的能量，拆开1molO2中的O==O键要吸收498kJ的能量，形成水分子中的1molH—O键要放出465kJ的能量，形成二氧化碳分子中的1molC==O键要放出798kJ的能量(丙烷燃烧过程中不考虑其他能量转化)。下列说法正确的是()A．火炬中丙烷完全燃烧的热化学方程式为C3H8＋5O2===3CO2＋4H2OΔH＝－2036kJ/molB．C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)ΔH－2036kJ/molC．火炬中丙烷完全燃烧的热化学方程式为：C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝＋2036kJ/molD．火炬中丙烷燃烧的能量变化可用右图表示解析C3H8分子中含有2个C—C键，8个C—H键，C3H8在燃烧过程中所有的化学键均要发生断裂，1molC3H8吸收的热量＝2×331kJ＋8×415kJ＝3982kJ,5molO2吸收的热量＝5×498kJ＝2490kJ，生成的3molCO2和4molH2O(l)放出的热量＝3×2×798kJ＋4×2×465kJ＝8508kJ，故1molC3H8完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出的热量＝8508kJ－6472kJ＝2036kJ，故火炬中丙烷完全燃烧的热化学方程式为：C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2036kJ/mol。选项A没有注明物质的状态，错误；选项C中ΔH忽视“－”，错误；选项B，因H2O(l)―→H2O(g)时吸收热量，故生成H2O(g)时放出更少的热量，ΔH是负值，故有ΔH－2036kJ/mol；选项D，因C3H8(g)完全燃烧是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，正确。答案D考点三盖斯定律的应用及ΔH的计算例3(2009年广东、江苏高考组合)(1)(广东)由磷灰石[主要成分Ca5(PO4)3F]在高温下制备黄磷(P4)的热化学方程式为：4Ca5(PO4)3F(s)＋21SiO2(s)＋30C(s)===3P4(g)＋20CaSiO3(s)＋30CO(g)＋SiF4(g)ΔH①上述反应中，副产物矿渣可用来。②已知相同条件下：4Ca5(PO4)3F(s)＋3SiO2(s)===6Ca3(PO4)2(s)＋2CaSiO3(s)＋SiF4(g)ΔH12Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===P4(g)＋6CaO(s)＋10CO(g)ΔH2SiO2(s)＋CaO(s)===CaSiO3(s)ΔH3用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示ΔH,ΔH＝。(2)(江苏)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知：Cu(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2(g)ΔH＝＋64.39kJ/mol2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)ΔH＝－196.46kJ/molH2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.84kJ/mol在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2＋和H2O的热化学方程式为Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－319.68kJ/mol。解析(1)①CaSiO3为玻璃的成分之一，从而确定矿渣用途。②根据盖斯定律知ΔH＝ΔH1＋3ΔH2＋18ΔH3(2)由热化学方程式①＋12×②＋③得：Cu(s)＋2H＋(aq)＋H2O2(l)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－319.68kJ/molΔH＝ΔH1＋12×ΔH2＋ΔH3＝＋64.39kJ/mol＋12×(－196.46kJ/mol)＋(－285.84kJ/mol)＝－319.68kJ/mol答案(1)①制玻璃②ΔH1＋3ΔH2＋18ΔH3(2)Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－319.68kJ/mol方法技巧1.热化学方程式中反应热的比较(1)比较反应热(ΔH)的大小时，要注意带符号(“＋”或“－”)进行。(2)注意反应热(ΔH)与化学方程式中的化学计量数成正比。(3)注意物质的聚集状态，固态液态气态。2．利用盖斯定律进行ΔH计算时的注意事项(1)合理进行方程式的叠加热化学方程式的叠加类似于整式的运算，叠加时应遵循数学的运算规则，当需要将某一热化学方程式同乘以某一化学计量数时，各物质前的化学计量数和ΔH需同乘以该化学计量数。(2)“ΔH”在进行加、减、乘等运算时，一定要注意其符号的改变，即ΔH的运算包括数值和符号的双重运算。即时巩固3(2010·广东理综，9)在298K、100kPa时，已知：2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)ΔH1Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)ΔH22Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)ΔH3则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是()A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2解析令2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)ΔH1①Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)ΔH2②2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)ΔH3③根据盖斯定律，将反应①＋反应②×2即可求得反应③，因此有ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2，故A项正确。答案A高考失分警示1．比较反应热ΔH的大小要注意反应热的数值和符号。若为放热反应，热量越多，ΔH越小；若为吸热反应