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第六章化学反应与能量变化第1讲化学能与热能化学反应与能量变化合肥五中张涛1.(2016全国卷Ⅱ.26)(3)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=_______，2.(2016全国卷Ⅲ.27)②已知下列反应：SO2(g)+2OH−(aq)=SO32－(aq)+H2O(l)ΔH1ClO−(aq)+SO32－(aq)=SO42－(aq)+Cl−(aq)ΔH2CaSO4(s)=Ca2+(aq)+SO42－(aq)ΔH3则反应SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO−(aq)+2OH−(aq)=CaSO4(s)+H2O(l)+Cl−(aq)的ΔH=。真题回顾利用盖斯定律进行相关计算27．（14分）甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料。利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1②CO2(g)+3H2(g)CH3OH（g）+H2O(g)△H2③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H3回答下列问题：化学键H-HC-OCOH-OC-HE/（kJ.mol-1）4363431076465413（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：由此计算△H1=kJ.mol-1，已知△H2=-58kJ.mol-1，则△H3=kJ.mol-14.(2015全国卷Ⅱ.27)通过化学键计算反应热3.（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。根据化学键断裂吸收热量（或成键放出热量进行计算）真题回顾5．（2014全国卷Ⅰ.28）乙酸是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。回答（2）已知：甲醇脱水反应：2CH3OH(g)==CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=23.9KJ﹒mol-1甲醇制烯烃反应2CH3OH(g)==C2H4(g)+2H2O(g)ΔH=29.1KJ﹒mol-1乙醇异构化反应C2H5OH(g)==CH3OCH3(g)ΔH=+50.7KJ﹒mol-1则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)+H2O(g)==C2H5OH(g)的ΔH=______KJ﹒mol-1。利用盖斯定律进行相关计算6.（2014全国卷13题）室温下，将1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为△H1，将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为△H2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为：CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l)，热效应为△H3。则下列判断正确的是A、△H2＞△H3B、△H1＜△H3C、△H1+△H3=△H2D、△H1+△H2＞△H3=====△利用盖斯定律进行相关计算7.（2013全国卷Ⅰ.28）二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新能源。有合成气（组成为H2、CO和少量的CO2）直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：甲醇合成反应：(i)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H1=-90.1kJ·mol-1（ii）CO2(g)+3H2（g）=CH3OH(g)+H2O(g)△H2=-49.0k·mol-1水煤气变换反应:(iii)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H3=-41.1kJ·mol-1二甲醚合成反应：（iv）2CH3OH（g）=CH3OCH3（g）△H4=-24.5kJ·mol-1回答下列问题：（3）由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为_________________________________________。利用盖斯定律进行热化学方程式的书写8.（2013全国卷Ⅱ.6）在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应H2S（g）+3/2O2(g)=SO2(g)+H2O(g)△H12H2S(g)+SO2(g)=3/2S2(g)+2H2O(g)△H2H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(g)△H32S(g)=S2(g)△H4则△H4的正确表达式为（）利用盖斯定律进行反应热的计算9.（2012全国卷课标卷.27）（2）工业上利用天然气（主要成分为CH4）与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热（△H）分别为-890.3kJ•mol-1、-285.8kJ•mol-1和-283.0kJ•mol-1，则生成1m3（标准状况）CO所需热量为_______；据燃烧热，同时利用盖斯定律进行相关计算科学家利用太阳能分解水生成氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知2H（g）、CO（g）和3CHOH（l）的燃烧热H分别为-285.81kjmol、-283.01kjmol和-726.51kjmol。请回答下列问题：（1）用太阳能分解10mol水消耗的能量是____kJ；（2）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程为_______；10.(2011课标全国卷)利用燃烧热、盖斯定律进行相关计算第一讲化学能与热能考纲要求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(生成物)－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热的简单计算。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。一、焓变、反应热1．焓变生成物与反应物的内能差，ΔH，单位：_____________或____________。2．反应热化学反应过程中吸收或放出的热量，条件下的反应热等于焓变。考点一反应热和焓变kJ/molkJ·mol－1恒压3．吸热反应与放热反应(1)从能量高低角度理解（宏观）：(2)从化学键角度理解（微观）：(1)某些物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，如物质的三态变化、物质溶解(不与水发生反应)等过程主要是物理变化过程，其能量变化不能称为反应热。(2)焓变与反应条件、是否可逆反应，是否使用催化剂无关。(3)化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。注：比较放热反应吸热反应表现形式ΔH0或ΔH为“-”ΔH0或ΔH为“+”能量变化生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量生成物释放的总能量小于反应物吸收的总能量键能变化生成物总键能大于反应物总键能生成物总键能小于反应物总键能常见反应①所有燃烧反应;②酸碱中和反应;③大多数化合反应;④铝热反应;⑤金属与酸(活泼金属与水)反应;⑥金属氧化物(如氧化钙等)与水或酸反应①大多数分解反应;②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应;③工业上制水煤气的反应;④以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应联系键能越大,物质能量越低,越稳定,反之键能越小,物质能量越高,越不稳定1.需加热才能进行的反应一定是吸热反应吗？不需加热就能进行的反应一定是放热反应？思考提示：都不一定。碳与氧气反应需要加热，但该反应是放热反应；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应不需要加热就能进行，但该反应是吸热反应。2．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”(1)2molH的能量大于1molH2的能量。()(2)伴随着能量变化的物质变化都是化学变化。()(3)化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化。()(4)N2分子中含3个共价键，键能大，故N2的能量(焓)也大。()(5)同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下进行反应的ΔH相同。()(6)由“4P(s，红磷)===P4(s，白磷)ΔH0”可知，白磷比红磷稳定。()答案：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×3.(2013·上海高考)将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸,反应剧烈,醋酸逐渐凝固。由此可见(B)A.NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应B.该反应中,热能转化为产物内部的能量C.反应物的总能量高于生成物的总能量【解析】根据醋酸逐渐凝固说明该反应是吸热反应,则A、C项错误,B项正确,热化学方程式的书写要标出物质的聚集状态,D项错误。D.反应的热化学方程式为NH4HCO3+HClNH4Cl+CO2↑+H2O-Q【例1】(2015·北京卷)最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：下列说法正确的是()A．CO和O生成CO2是吸热反应B．在该过程中，CO断键形成C和OC．CO和O形成了具有极性共价键的CO2D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程答案：C考向1化学反应与能量变化的图像2．(2015·上海卷)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＋O2ΔH0D．反应物的总能量高于生成物的总能量答案：D2.(2014·浙江卷)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：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________。【小题自测】请认真观察图,然后回答问题。(1)图中反应是放热(填“吸热”或“放热”)反应,该反应发生时需要(填“需要”或“不需要”)提供能量,该反应的ΔH=E2-E1(用含E1、E2的代数式表示)。(2)已知热化学方程式:H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH=-241.8kJ·mol-1,该反应的活化能为167.2kJ·mol-1,则其逆反应的活化能为409.0kJ/mol。(3)对于同一反应,图中虚线(Ⅱ)与实线(Ⅰ)相比,活化能大大降低,活化分子的百分数增多,反应速率加快,你认为最可能的原因是使用了催化剂。1．下列有关焓变与反应热的说法，正确的是()A．反应热和焓变的单位都是kJB．如果反应是在恒温恒压条件下进行的，此时的反应热与焓变相等C．如果反应是在恒温恒容条件下进行的，此时的反应热与焓变相等D．任何化学反应的反应热均可通过实验直接测定答案：B反应热与焓变2．已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(AB2的分子结构为B—A—B)的能量变化如图所示，下列有关叙述中正确的是()A．该反应的进行一定需要加热B．该反应的ΔH＝－(E1－E2)kJ/molC．该反应中反应物的键能总和大于生成物的键能总和D．断裂1molA—A键和2molB—B键放出E1kJ能量答案：C3．伴随下列变化而发生的能量变化中，属于反应热的是()A．形成1molH—Cl键放出的能量B．石墨转化成金刚石吸收的能量C．Na变成Na＋吸收的能量D．水蒸气变成液态水放出的能量答案：B混淆物质的能量(内能)与键能，误认为键能越大物质的能量也越大，事实上是物质的键能越大，物质本身的能量(焓)越低，该物质越稳定。4．下列反应符合下图图示的是()A．铝片与盐酸的反应B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体的反应C．酸碱中和反应D．甲烷在氧气中的燃烧答案：B吸热反应与放热反应