高中化学专题复习化学反应与能量

化学反应与能量[考纲要求]1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出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。4.了解焓变与反应热的含义。了解ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)表达式的含义。5.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。6.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。考点一从宏观、微观角度掌握反应热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能量与新化学键形成放出的能量的差值，如下图所示：a表示旧化学键断裂吸收的能量；b表示新化学键形成放出的能量；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能量的差值，在上图中：a表示活化能；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：ΔH＝E1－E2或ΔH＝E4－E3，即ΔH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。题组一正确理解概念1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”。(1)在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。该反应中化学能全部转化为热能(×)(2015·江苏，4D)(2)向汽油中添加甲醇后，该混合燃料的热值不变(×)(2014·浙江理综，7D)(3)催化剂能改变反应的焓变(×)(2012·江苏，4B改编)(4)催化剂能降低反应的活化能(√)(2012·江苏，4C改编)(5)同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH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()A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1B．CO(g)的燃烧热是283.0kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋2×283.0kJ·mol－1C．氢气的燃烧热为285.5kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为2H2O(l)=====电解2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋285.5kJ·mol－1D．1mol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1mol液态H2O时的反应热叫做中和热，中和热是以生成1mol液态H2O为基准的，A项错误；CO(g)的燃烧热是283.0kJ·mol－1，则CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol－1，则2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－2×283.0kJ·mol－1，逆向反应时反应热的数值相等，符号相反，B项正确；电解2mol水吸收的热量和2molH2完全燃烧生成液态水时放出的热量相等，C项中的ΔH应为＋571.0kJ·mol－1；在101kPa时，1mol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“三热”是指反应热、燃烧热与中和热，可以用对比法深化对这三个概念的理解，明确它们的区别和联系，避免认识错误。(1)化学反应吸收或放出的热量称为反应热，符号为ΔH，单位常用kJ·mol－1，它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。中学阶段研究的反应热主要是燃烧热和中和热。(2)燃烧热：在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。单位：kJ·mol－1。需注意：①燃烧热是以1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物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1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数；②燃烧产物必须是稳定的氧化物，如C→CO2、H2→H2O(l)等。(3)中和热：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1mol液态H2O时的反应热。需注意：①稀溶液是指物质溶于大量水中；②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；③中和反应的实质是H＋和OH－化合生成H2O，即H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。题组二“式形相随”理解反应热3．[2014·北京理综，26(3)①]已知：2NO2(g)N2O4(g)ΔH12NO2(g)N2O4(l)ΔH2下列能量变化示意图中，正确的是(选填字母)______。答案A解析等质量的N2O4(g)具有的能量高于N2O4(l)，因此等量的NO2(g)生成N2O4(l)放出的热量多，只有A项符合题意。4．[2015·海南，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1molN2，其ΔH＝________kJ·mol－1。答案－1395．[2014·浙江理综，27(3)]煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)ΔH1＝218.4kJ·mol－1(反应Ⅰ)CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g)ΔH2＝－175.6kJ·mol－1(反应Ⅱ)假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是________。答案C6．(2015·上海，8)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下图所示。下列说法正确的是()A．加入催化剂，减小了反应的热效应B．加入催化剂，可提高H2O2的平衡转化率C．H2O2分解的热化学方程式：H2O2―→H2O＋12O2＋QD．反应物的总能量高于生成物的总能量答案D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。题组三“一式”解决反应热的计算7．(1)[2015·浙江理综，28(1)]乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：已知：化学键C—HC—CC===CH—H键能/kJ·mol－1412348612436计算上述反应的ΔH＝________kJ·mol－1。答案124解析设“”部分的化学键键能为akJ·mol－1，则ΔH＝(a＋348＋412×5)kJ·mol－1－(a＋612＋412×3＋436)kJ·mol－1＝124kJ·mol－1。(2)[2015·全国卷Ⅰ，28(3)]已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11kJ·mol－1,1molH2(g)、1molI2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为____________kJ。答案299解析形成1molH2(g)和1molI2(g)共放出436kJ＋151kJ＝587kJ能量，设断裂2molHI(g)中化学键吸收2akJ能量，则有2a－587＝11，得a＝299。[另解：ΔH＝2E(H—I)－E(H—H)－E(I—I)，2E(H—I)＝ΔH＋E(H—H)＋E(I—I)＝11kJ·mol－1＋436kJ·mol－1＋151kJ·mol－1＝598kJ·mol－1，则E(H—I)＝299kJ·mol－1。]8．(2014·重庆理综，6)已知：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝akJ·mol－12C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－220kJ·mol－1H—H、O===O和O—H键的键能分别为436、496和462kJ·mol－1，则a为()A．－332B．－118C．＋350D．＋130答案D解析根据盖斯定律和焓变与键能的关系解答。根据题中给出的键能可得出热化学方程式：③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH3＝(2×436＋496－4×462)kJ·mol－1，即③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH3＝－480kJ·mol－1，题中②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH2＝－220kJ·mol－1，(②－③)×12得①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH1＝(ΔH2－ΔH3)×12，即a＝(－220＋480)×12＝130，选项D正确。失误防范利用键能计算反应热，要熟记公式：ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，其关键是弄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：1mol金刚石中含2molC—C键，1mol硅中含2molSi—Si键，1molSiO2晶体中含4molSi—O键；分子晶体：1molP4中含有6molP—P键，1molP4O10(即五氧化二磷)中，含有12molP—O键、4molP===O键，1molC2H6中含有6molC—H键和1molC—C键。考点二热化学方程式的书写与判断1．两个模板(1)热化学方程式的书写模板步骤1写方程写出配平的化学方程式。步骤2标状态用s、l、g、aq标明物质的聚集状态。步骤3标条件标明反应物的温度和压强(101kPa、25℃时可不标注)。步骤4标ΔH在方程式后写出ΔH，并根据信息注明ΔH的“＋”或“－”。步骤5标数值根据化学计量数计算写出ΔH的数值。(2)热化学方程式书写的正误判断模板步骤1审“＋”“－”放热反应一定为“－”，吸热反应一定为“＋”。步骤2审单位单位一定为“kJ·mol－1”，易漏写或错写成“kJ”。步骤3审状态物质的状态必须正确，特别是溶液中的反应易写错。步骤4审数值的对应性反应热的数值必须与方程式的化学计量数相对应，即化学计量数与ΔH成正比。当反应逆向时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。步骤5审是否符合概念如注意燃烧热和中和热的概念以及与此相关的热化学方程式。2．两个注意(1)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。如①S(单斜，s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH1＝－297.16kJ·mol－1②S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH2＝－296.83kJ·mol－1③S(单斜，s)===S(正交，s)ΔH3＝－0.33kJ·mol－1(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。题组一热化学方程式的书写1．(1)[2014·大纲全国卷，28(1)]化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：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1molAX5，放出热量123.8kJ。该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)[2014·天津理综，7(4)]晶体硅(熔点1410℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下：Si(粗)――→Cl2460℃SiCl4――→蒸馏SiCl4(纯)――→H21100℃Si(硅)写出SiCl4的电子式：________________；在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量，写出该反应的热化学方程式：___________________________________________________________________________________________________________________