专题32化学反应中的能量变化

专题32化学反应中的能量变化【指导思想及复习策略】1．高考中本专题主要考点是了解化学反应中的能量变化，吸热反应、放热反应，理解反应热、燃烧热和中和热等概念，掌握热化学方程式的意义及书写方法。熟练掌握反应热与物质的量的分析与计算2．通过对反应热、燃烧热、中和热等概念的复习，培养学生严谨求实的学风。【试题特点及命题预测】高考中考查的方式为选择题或填空题，题型特征主要为判断热化学方程式是否正确或给出已知条件正确书写热化学方程式，或比较不同状态时热量的大小等，最近又出现反应热与能源结合起来进行考查的试题。由于能源问题已成为社会热点，有关能源的试题也将成为今后命题的重点。预计考查反应热的内容将不断拓宽，难度有所提高，题型也会有新的变化。高考中还经常通过热化学方程式中热量Q1、Q2数值大小的比较，考查运用热化学方程式的概念解决具体问题的能力。也涉及物质三态变化时的热量变化，与理论及物理学科的知识交叉，比较深入考查了分析、推理、判断能力。【经典例题】例1、已知25℃、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为C(石墨)+O2(g)===CO2(g)ΔH=-393.51kJ·mol-1、C(金刚石)+O2(g)===CO2(g)；ΔH=-395.41kJ·mol-1据此判断，下列说法中正确的是A．由石墨制备金刚石是吸热反应；石墨的能量比金刚石的低B．由石墨制备金刚石是吸热反应；石墨的能量比金刚石的高C．由石墨制备金刚石是放热反应；石墨的能量比金刚石的低D．由石墨制备金刚石是放热反应；石墨的能量比金刚石的高解析：等量的金刚石和石墨燃烧放出的热量金刚石较多，且生成等量的CO2，即生成物的总能量相等，所以石墨的能量比金刚石的低，由石墨制备金刚石是吸热反应。或者将两个热化学方程式相减得：C(石墨)＝C(金刚石)；ΔH=1.9kJ·mol-1。答案A例2、已知（l）)g(O21)g(H22＝H2O（g）△H1＝akJ·1mol（2）)g(O)g(H222＝2H2O（g）△H2＝bkJ·1mol（3）)g(O21)g(H22＝H2O（l）△H3＝ckJ·1mol（4）)g(O)g(H222＝2H2O（l）△H4＝dkJ·1mol下列关系式中正确的是A．a＜c＜0B．b＞d＞0C．2a＝b＜0D．2c＝d＞0解析：此题要掌握相同物质反应时影响热效应值大小的两个因素，一是物质的数量多少，二是物质状态。答案C例3、在同温同压下，下列各组热化学方程式中，△H1＞△H2的是（）A2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)；△H12H2(g)+O2(g)==2H2O(l)；△H2BS(g)+O2(g)==SO2(g)；△H1S(s)+O2(g)==SO2(g)；△H2CC(s)+1/2O2(g)==CO(g)；△H1C(s)+O2(g)==CO2(g)；△H2DH2(g)+Cl2(g)==2HCl(g)；△H11/2H2(g)+1/2Cl2(g)==HCl(g)；△H2解析：反应放出或吸收的热量的多少，跟反应物和生成物的聚集状态有密切关系。(A)中，由于从气态水到液态水会放热，所以生成液态水比生成气态水放出的热量多，即△H1＞△H2,(B)中,由于从固态硫到气态硫要吸热,所以气态硫燃烧放出的热量比固态硫燃烧放出的热量多,△H1＜△H2(C)中生生成CO放热,因O2过量会与CO反应又放热,所以△H1＞△H2(D)△H1=2△H2答案：AC例4、已知①2C(s)+O2(g)====2CO(g)；ΔH=－221.0kJ·mol－1②2H2(g)+O2(g)====2H2O(g)；ΔH=－483.6kJ·mol－1。则制备水煤气的反应C(s)+H2(g)====CO(g)+H2(g);ΔH为A.262.6kJ·mol－1B.－131.3kJ·mol－1C.－352.3kJ·mol－1D.131.3kJ·mol－1解析：①2C(s)+O2(g)====2CO(g)；ΔH1=－221.0kJ·mol－，②2H2(g)+O2(g)====2H2O(g)；ΔH2=－483.6kJ·mol－1，(①－②)÷2得：C(s)+H2O(g)====CO(g)+H2(g)，所以ΔH=(ΔH1－ΔH2)÷2=［－221.0kJ·mol－1－(－483.6kJ·mol－1)］÷2=131.3kJ·mol－1。答案：D例5、美国《科学美国人》杂志在1971年7月刊登的“地球的能量资源”一文中提供了如下数据：到达地球表面的太阳辐射能的几条主要去路直接反射52，0000×109千焦/秒以热能的方式离开地球81，000×109千焦/秒水循环40，000×109千焦/秒大气流动370×109千焦/秒光合作用40×109千焦/秒请选用以上数据计算：1、地球对太阳能的利用率约为2、通过光合作用，每年有千焦的能转化为化学能（每年按365天计）。3、每年由绿色植物通过光合作用(6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2)为我们生存的环境除去二氧化碳的质量。试根据能量关系列出的计算式。列式中缺少的数据用符号表示。A=（千克）所缺数据的化学含义为解析：本题考查了自学及阅读能力，必须正确理解地球对太阳能的利用.水循环、大气流动、光合作用维持了地球上的动植物的生存。因此对太阳能的利用就是三者的能量之和。故利用率为：%3.23%10010)04.037.0408152(10)04.037.040(1212地球每秒钟通过光合作用利用的太阳能为40×109KJ，故一年为：365×24×60×60×40×109=1.27×1021KJ对于第（3）问，分析光合作用的反应方程式去设计缺少的数据，该数据又与CO2的质量有直接的联系，可假设除去1molCO2消耗的能量为QkJ，则有：)(1059.510441027.119321kJQQ答案：（1）23.3%（2）1.27×1021kJ（3）)(1059.519kgQQ为除去1molCO2所消耗的能量（kJ）【规律总结】1.化学反应中所释放的能量是当今世界上最重要的能源。探讨化学反应放热、吸热本质时，要注意以下三点：（1）化学反应的特点是有新物质生成，新物质和反应物总能量不同，这是由于各种物质所具有的能量是不同的；（2）反应中能量守恒（3）如果反应物所具有的总能量高于生成物的总能量，那么在发生化学反应时，有一部分能量就会转变成热能的形式释放出来，这就是放热反应：反之则是吸热反应。常见的放热反应：燃烧、爆炸反应、金属与酸的置换、酸碱中和反应、2NO2N2O4。常见的吸热反应：Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的混合、C与CO2等一类需要持续加热才能进行的一类反应、盐类的水解反应。2．书写热化学方程式应注意（1）要注明温度、压强等条件，如未注明，指25℃、101KPa；要注明反应物和生成物的聚集状态或晶型。常用s、l、g分别表示固体、液体、气体。（2）ΔH与方程式计量系数有关，注意方程式与ΔH对应，计量系数以“mol”为单位，可以是小数或分数。（3）在所写化学反应计量方程式后写下ΔH的数值和单位（kJ·mol-1），△H＜0为放热反应，△H＞0为吸热反应。3．燃烧热和中和热（1）燃烧热：101KPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量。其热化学方程式中燃烧物前的计量数为1；H、C、S等元素的稳定氧化物为H2O（l）、CO2(g)、SO2(g)。（2）中和热：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应而生成1mol水时的反应热。其热化学方程式中水前的计量数为1。【典型习题】1.有人认为人体实际上是一架缓慢氧化着的“高级机器”，人体在生命过程中也需要不断的补充“燃料”。按照这种观点，你认为人们通常摄入的下列物质不能看作“燃料”的是：A．淀粉类物质B．水C．脂肪类物质D．蛋白质2．下列各图中，表示正反应是吸热反应的图是()。3．氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1kJ，破坏1mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中，正确的是A.Q1+Q2Q3B.Q1+Q22Q3C.Q1+Q2Q3D.Q1+Q22Q34．2.0gH2(g)在O2(g)中完全燃烧，生成H2O(g)，放出热量QkJ。则下列说法正确的是()A.若生成H2O(l)，则放出热量大于QkJB.若使用H2(l)，则放出热量大于QkJC.若使用O2(s)，则放出热量大于QkJD.电解90.0g液态水，需要吸收QkJ的热量5.有专家指出，如果将燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合变成CH4、CH3OH、NH3等的构想能够成为现实，则下列说法中，错误的是（）A.可消除对大气的污染B.可节约燃料C.可缓解能源危机D.此题中的CH4、CH3OH、NH3等为一级能源6．已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是A．2C2H2(g)+5O2(g)==4CO2(g)+2H2O(l)；△H=－4bKJ/molB．C2H2(g)+5/2O2(g)==2CO2(g)+H2O(l)；△H=2bKJ/molC．2C2H2(g)+5O2(g)==4CO2(g)+2H2O(l)；△H=－2bKJ/molD．2C2H2(g)+5O2(g)==4CO2(g)+2H2O(l)；△H=bKJ/mol7．某些化学键的键能如下表(kJ•mol－1)键H—HBr—BrI—ICl—ClH—ClH—IH—Br键能193436151247431299356(1)1molH2在2molCl2中燃烧，放出热量kJ。8．我们已经知道H2燃烧生成H2O时会放出大量的热，水在通电的条件下又可以分解成H2和O2。查阅有关资料，发现有如下内容：“水是较稳定的化合物，加热至1000℃以上时，分解成氢气和氧气。”请同学们讨论：(1)水的生成和分解过程中为什么会有能量的放出和消耗？(2)水的生成和分解过程中，放出与消耗的能量在数值上有什么关系？9．一些盐的结晶水合物，在温度不太高时就有“熔化”现象，实际是溶于自身“释放”出的结晶水中，同时会吸收热量。它们在塑料袋中经日晒后能“熔化”，在日落后又能缓慢凝结而释放能量，故可利用其这一性质来调节室温。这一类物质被称作“潜热材料”。现有几种盐的结晶水合物，有关数据如下：熔点/℃熔化热/kJ·mol－1Na2S2O3·5H2O40~5049.7CaCl2·6H2O29.2937.3Na2SO4·10H2O32.3877Na2HPO4·12H2O35.1100.1(1)上述潜热材料中，最适宜应用的两种盐是________(用化学式表示)。(2)实际应用时最常采用的可能是________。10．CO、CH4均为常见的可燃性气体。（1）等体积的CO和CH4在相同条件下分别完全燃烧，转移的电子数之比是。（2）已知在101kPa时，CO的燃烧热为283kJ/mol。相同条件下，若2molCH4完全燃烧生成液态水，所放出的热量为1molCO完全燃烧放出热量的6.30倍，CH4完全燃烧反应的热化学方程式是：。（3）120℃、101kPa下，amL由CO、CH4组成的混合气体在bmLO2中完全燃烧后，恢复到原温度和压强。①若混合气体与O2恰好完全反应，产生bmLCO2，则混合气体中CH4的体积分数为（保留2位小数）。②若燃烧后气体体积缩小了a/4mL，则a与b关系的数学表示式是。参考答案：1．B2．A3．B4．A5.B6．A7．1798．思路：可以从以下几个方面进行讨论分析：①发生化学反应时各物质中的化学键如何变化。②化学键形成与断开时，是否伴随能量的变化。③如何分析化学反应中总的热效应。④联想“质量守恒定律”和“能量守恒定律”。⑤能的各种表现形式，比如光能、电能、动能、势能、热能等。9．（1）CaCl2·6H2O、Na2SO4·10H2O（2）Na2SO4·10H2O10．⑴1:4⑵CH4