20202021年高考化学一轮复习讲解化学反应与能量变化pdf

2020-2021年新高三化学一轮复习讲解《化学反应与能量变化》【知识梳理】一、反应热与焓变1.反应热：当一个化学反应在一定温度下进行时，反应释放或吸收的热量称为此反应在该温度下的反应热，单位是kJ/mol。反应热的大小与参加反应的物质的多少有关，也与参加反应的物质状态和生成物状态有关，而与反应的途径无关。在化学反应中，旧键的断裂需要吸收能量，而新键的形成则放出能量，总能量的变化取决于上述两个过程能量变化的相对大小。2.焓变：（1）焓：焓是用来描述物质所具有的能量的物理量，用符号H表示。（2）焓变：生成物的总焓与反应物的总焓之差，用符号ΔH表示。ΔH＞0反应吸收热量；ΔH＜0反应放出热量。（3）焓变与键能的关系：ΔH=﹣（生成物的键能之和—反应物的键能之和）温馨提示：对于一定量的纯净物质，在一定的状态（如温度、压强）下，焓有确定的数值。在同样的条件下，不同的物质具有的能量也不同，焓的数值也就不同；同一物质所处的环境条件（温度、压强）不同，以及物质的聚集状态不同，焓的数值也不同。焓的数值的大小与物质的量有关，在相同的条件下，当物质的物质的量增加一倍时，焓的数值也增加一倍。因此，当一个化学反应在不同的条件下进行，尤其是物质的聚集状态不同时，反应焓变是不同的。3.吸热反应和放热反应：类型比较放热反应吸热反应定义放出热量的化学反应吸收热量的化学反应形成原因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键的关系生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量表示方法ΔH＜0ΔH＞0联系ΔH＝ΔH(生成物)－ΔH(反应物)，键能越大，物质能量越低，越稳定；键能越小，物质能量越高，越不稳定图示常见反应类型①所有的燃烧反应②大多数化合反应③酸碱中和反应④金属与酸或水的反应①大多数分解反应②盐的水解和弱电解质的电离③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应④C和H2O或CO2的反应4.燃烧热和中和热：根据反应类型和研究对象的不同，反应热可分为生成热、分解热、中和热.燃烧热、溶解热等。比较燃烧热中和热相同点能量变化放热ΔHΔH0，单位：kJ/mol不同点反应物的量1mol(O2不限量)不限量生成物的量不限量H2O(l)是1mol反应热的含义1mol可燃物完全燃烧时放出的热量；不同可燃物，燃烧热不同生成1molH2O(l)时放出的热量；不同的反应物中和热大致相同，均约为57.3kJ/mol例题1、下列说法正确的是。①生成物能量一定低于反应物总能量②放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率③HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ/mol，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热△H＝2×(－57.3)kJ/mol④需要加热才能发生的反应一定是吸热反应⑤1mol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⑥依据盖斯定律，反应焓变的大小与反应的途径有关，无论是一步完成还是分几步完成，其总的热效应完全相同⑦25℃、101kPa,1molS和2molS的燃烧热相等⑧反应中旧键断裂需吸收能量，新键形成需放出能量，所以总能量不变⑨化学反应在物质变化的同时，伴随着能量变化，其表现形式只有吸热和放热两种⑩由反应物X转化为Y和Z的能量变化所示可知，由X→Z反应的ΔH0⑪由778K时氮气与氢气合成氨反应过程中能量变化的曲线图可知，b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线⑫1mol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二、热化学方程式和盖斯定律1.热化学方程式定义表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式意义不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。例如：H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1，表示在25℃和1.01×105Pa下，1mol氢气和0.5mol氧气完全反应生成1mol液态水时放出285.8kJ的热量书写步骤正误判断2.盖斯定律内容根据能量守恒定律，无论反应是一步完成还是几步完成，只要反应的起始状态和终了状态确定，反应热就是个定值，这就是著名的盖斯定律。如ΔH＝ΔH1＋ΔH2化学反应中反应热的大小与反应物、生成物的种类、量及聚集状态有关，与反应途径无关。反应热计算步骤：设未知量→写方程式→列比例式→求解→答注意必须代数据，且数据后必须带单位ΔH为对应于某一特定反应的反应热，而不是某种物质的反应热，因此不能在△H后用下标或加括号代表某种物质的反应热热化学方程式的加减用数字代表即可，不需要写出中间方程式反应热比较比较反应热的大小，一般是在不同条件下（温度、压强、物质的聚集状态等）下的同一化学反应，或同一条件（温度、压强）下的同类化学反应之间进行若反应为放热反应，当反应物状态相同，生成物状态不同时，生成固体放热最多，生成气体放热最少若反应为放热反应，当反应物状态不同，生成物状态相同时，固体反应放热最少，气体反应放热最多若反应为放热反应，在比较反应热(ΔH)的大小时，应带符号比较。对于放热反应，放出的热量越多，ΔH反而越小例题2、(1)已知下列反应：SO2(g)＋2OH－(aq)===SO2－3(aq)＋H2O(l)ΔH1，ClO－(aq)＋SO2－3(aq)===SO2－4(aq)＋Cl－(aq)ΔH2，CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO2－4(aq)ΔH3，则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)的ΔH＝。(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49.0kJ·mol－1②CH3OH(g)＋12O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1，又知③H2O(g)===H2O(l)ΔH＝－44kJ·mol－1则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式：__________________。(3)下表是部分化学键的键能数据，已知1mol白磷(P4)完全燃烧放热为dkJ，白磷及其完全燃烧的产物结构如图Ⅱ所示，则表中x＝________kJ·mol－1(用含有a、b、c、d的代数式表示)。化学键P—PP—OO===OP===O键能/(kJ·mol－1)abcx（4）①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l)ΔH1②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l)ΔH2③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)ΔH3④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH4＝－1048.9kJ·mol－1上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为。（5）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：①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH1②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3，已知反应①中相关的化学键键能数据如下：化学键H—HC—OC≡OH—OC—HE/(kJ·mol－1)4363431076465413由此计算ΔH1＝kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58kJ·mol－1，则ΔH3＝kJ·mol－1。（5）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。（6）碘可用作心脏起搏器电源——锂碘电池的材料。该电池反应为：2Li(s)＋I2(s)＝2LiI(s)ΔH，已知：4Li(s)＋O2(g)＝2Li2O(s)ΔH1，4LiI(s)＋O2(g)＝2I2(s)＋2Li2O(s)ΔH2，则电池反应的ΔH＝____________。（7）25℃101kPa下，①2Na(s)＋12O2(g)===Na2O(s)ΔH1＝－414kJ·mol－1②2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s)ΔH2＝－511kJ·mol－1，则Na2O2(s)＋2Na(s)===2Na2O(s)ΔH是_______。（8）已知25℃时，①HF(aq)＋OH－(aq)===F－(aq)＋H2O(l)ΔH＝－67.7kJ·mol－1②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为：HF(aq)F－(aq)＋H＋(aq)ΔH＝kJ·mol－1。（9）已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)：①WO2(s)＋2H2(g)=W(s)＋2H2O(g)ΔH＝＋66.0kJ·mol－1②WO2(g)＋2H2(g)=W(s)＋2H2O(g)ΔH＝－137.9kJ·mol－1，则WO2(s)=WO2(g)的ΔH＝____________。（10）已知：25℃、101kPa时，Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s)ΔH＝－520kJ·mol－1，S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－297kJ·mol－1，Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s)ΔH＝－1065kJ·mol－1，SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是_________________________。[指点迷津]书写热化学方程式应注意的几点：①表示焓变的数值ΔH写在方程式的右边，吸热反应在数值前加“+”号，放热反应在数值前加“-”号，单位用kJ·mol-1表示。②必须在各物质的化学式后边注明各物质的聚集状态或晶型。③反应系数只表示物质的量，不表示分子数,因此系数可以是分数，也不用最简系数，但要注意焓变数值与相应的方程式相配。【课时练习】1．下列变化过程，属于放热反应的是①NH4Cl固体溶于水②炸药爆炸③食物因氧化而腐败④铝热反应⑤酸碱中和反应⑥煅烧石灰石制生石灰⑦溴蒸气液化A．②③④⑤⑦B．①②④⑤C．②③④⑤D．①②③⑥⑦2．肼（N2H4）是一种高效清洁的火箭燃料。8gN2H4（g）完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5kJ热量。则下列热化学方程式中正确的是A．N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋2H2O（g）△H＝－534kJ·mol－1B．N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋2H2O（g）△H＝＋534kJ·mol－1C．N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋H2O（l）△H＝－267kJ·mol－1D．N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋H2O（g）△H＝＋267kJ·mol－13．在298K、1.01×105Pa下，将0.5molCO2通入750mL1mol·L-1NaOH溶液中充分反应，测得反应放出ykJ的热量。已知在该条件下，1molCO2通入1L2mol·L-1NaOH溶液中充分反应放出xkJ的热量，则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式正确的是A．CO2(g)＋NaOH(aq)=NaHCO3(aq)ΔH=－(4y－x)kJ·mol-1B．CO2(g)＋NaOH(aq)=NaHCO3(aq)ΔH=－(2x－y)kJ·mol-1C．CO2(g)＋NaOH(aq)=NaHCO3(aq)ΔH=－(4x－y)kJ·mol-1D．CO2(g)＋NaOH(l)=NaHCO3(l)ΔH=－(4x－y)kJ·mol-14．用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。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