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第五讲化学反应与能量变化反应热是近几年高考考查的重点，考查内容主要有：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等。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。另外，由于反应热与物理学中的“热”、生物学生态系统中的“能量传递”有着密切的联系，因此有关能量的学科间的综合考查也将是命题的一个热点。预计2012年这类题仍是高考的热点，题型也可能有所变化。反应热与焓变【研习1】已知：①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量；②1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量；③由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时释放431kJ的能量。下列叙述正确的是()。A．氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)B．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的ΔH＝183kJ·mol－1C．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183kJ·mol－1D．氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183kJ·mol－1名师答疑氢气和氯气生成氯化氢的反应热等于氢气键能加氯气键能减去氯化氢键能的2倍，即ΔH＝436kJ·mol－1＋243kJ·mol－1－2×431kJ·mol－1＝－183kJ·mol－1，故氢气和氯气反应生成氯化氢的热化学方程式：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)ΔH＝－183kJ·mol－1。答案C热化学方程式【研习2】现有如下三个热化学方程式：H2(g)＋12O2(g)===H2O(g)ΔH＝akJ·mol－1H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝bkJ·mol－12H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝ckJ·mol－1下列关于它们的表述正确的是()。A．它们都是吸热反应B．a，b和c均为正值C．a＝bD．2b＝c名师答疑根据热化学方程式书写中反应热表示方法的规定，即ΔH为“－”表示放热，ΔH为“＋”表示吸热，可判断H2燃烧放出的热量应该用负值表示，故A、B均不正确；根据相同物质的反应，聚集状态不同，反应热不同，可判断a≠b，故C不正确；根据相同反应，反应热与反应物的物质的量成正比，可判断2b＝c，D正确。答案D疑难点反应热及其单位的理解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大小不同；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大小不同。2．反应热ΔH的单位kJ·mol－1中的“mol－1”是指该化学反应整个体系，而不是指该反应中的某种物质。如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1指每2molH2与1molO2反应生成2mol液态水放热为571.6kJ。警示点比较反应热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，热量越多，ΔH越大。审题时要特别注意，如果题中说出了“放出”或“吸收”热量，则不用再写“＋”、“－”号，热量多少也只看数值。如果题中只说“反应热为……”等，则数值前应标出“＋”、“－”，分别表示“吸热”和“放热”。探究点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，否则反应热无实际意义。2．热化学方程式中的ΔH值一定要与化学方程式中的计量系数成比例，且要注明正、负和单位。3．热化学方程式的计量系数只表示物质的量，可以为分数或小数，但在高考答卷时，考生们最好还是写最简整数，以免计算时造成不必要的麻烦。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。易误点利用盖斯定律进行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。反应热和焓变的分析与判断考向立意1.从宏观和微观两个角度考查反应热与物质的能量及键能的关系。2.通过简单计算，考查焓变的表示方法和含义。【例证1】(2010·山东)下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是()。A．生成物总能量一定低于反应物总能量B．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同点拨本题考查化学反应中的能量变化，意在考查考生的分析推理能力和实际运用知识的能力。放热反应的特点是生成物总能量低于反应物总能量，吸热反应的特点是生成物总能量高于反应物总能量，A选项错误；反应速率受反应物本身的性质、压强、温度、浓度、催化剂等因素影响，与反应放热或吸热无直接关系，B选项错误；盖斯定律表明：焓变与反应过程无关，只与反应始态和终态有关，C选项正确；同一反应的ΔH不因反应条件的改变而改变，D选项错误。答案C反应热的应用——吸热反应和放热反应(1)一个化学反应是放热反应还是吸热反应是由反应物和生成物所具有的能量决定的，与反应条件(如点燃、加热、高温、光照等)和反应类型没有直接的因果关系。在点燃或高温下进行的反应也可能是放热反应，常温下即能进行的反应也可能是吸热反应。(2)吸热或放热是化学反应的本质属性，外界条件不可能将吸热反应改变为放热反应或将放热反应改变为吸热反应。类型比较放热反应吸热反应定义有热量放出的化学反应吸收热量的化学反应形成原因E反E生E反E生化学反应中的能量变化物质的内能转化成热能释放出来热能转化成物质的内能“贮存”起来表示方法(焓变)ΔH0ΔH0图示常见反应(1)所有的燃烧反应；(2)酸碱中和反应；(3)金属与酸生成H2的反应；(4)大多数化合反应(1)大多数分解反应；(2)Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应；(3)C和水蒸气的反应；(4)C和CO2的反应【示范1】(上海高考化学)已知氯气、溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下(Q1、Q2均为正值)：H2(g)＋Cl2(g)→2HCl(g)＋Q1H2(g)＋Br2(g)→2HBr(g)＋Q2有关上述反应的叙述正确的是()。A．Q1Q2B．生成物总能量均高于反应物总能量C．生成1molHCl气体时放出Q1热量D．1molHBr(g)具有的能量大于1molHBr(l)具有的能量解析A项，因为Cl2比Br2活泼，所以Q1Q2；B项，因为反应为放热反应，所以生成物总能量要低于反应物总能量；C项，生成1molHCl气体时放出热量12Q1；D项，因为HBr(g)→HBr(l)要放出热量，所以1molHBr(g)具有的能量大于1molHBr(l)具有的能量。答案AD【示范2】(2011·重庆)SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。已知：1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1molF—F、S—F键需要吸收的能量分别为160kJ、330kJ，则S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为()。A．－1780kJ·mol－1B．－1220kJ·mol－1C．－450kJ·mol－1D．＋430kJ·mol－1解析断裂1molS—S键吸收能量280kJ，断裂3molF—F键吸收能量3×160kJ，则吸收的总能量为Q吸＝280kJ＋3×160kJ＝760kJ，释放的总能量为Q放＝330kJ×6＝1980kJ，由反应方程式：S(s)＋3F2(g)===SF6(g)可知，ΔH＝760kJ·mol－1－1980kJ·mol－1＝－1220kJ·mol－1。答案B【示范3】(2011·北京)25℃、101kPa下：①2Na(s)＋12O2(g)===Na2O(s)ΔH1＝－414kJ·mol－1②2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s)ΔH2＝－511kJ·mol－1下列说法正确的是()。A．①和②产物的阴阳离子个数比不相等B．①和②生成等物质的量的产物，转移电子数不同C．常温下Na与足量O2反应生成Na2O，随温度升高生成Na2O的速率逐渐加快D．25℃、101kPa下，Na2O2(s)＋2Na(s)===2Na2O(s)ΔH＝－317kJ·mol－1解析A项Na2O2中的阴离子是O2－2，所以Na2O2中阳离子与阴离子的个数比为2∶1，与Na2O相同，故A错误；B项两种情况下生成等物质的量的生成物时转移的电子数相等，故B错误；C项温度升高后产物是Na2O2，故C错误，D项正确。答案D热化学方程式的正误判断和计算考向立意1.通过热化学方程式的正误判断，考查热化学方程式的规范书写。2.通过对ΔH的大小比较，考查对热化学方程式意义的理解及根据盖斯定律进行简单计算。【例证2】(天津高考理综)已知：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－566kJ·mol－1，Na2O2(s)＋CO2(g)===Na2CO3(s)＋12O2(g)ΔH＝－226kJ·mol－1。根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是()。A．CO的燃烧热为283kJB．下图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系C．2Na2O2(s)＋2CO2(s)===2Na2CO3(s)＋O2(g)ΔH－452kJ·mol－1D．CO(g)与Na2O2(s)反应放出509kJ热量时，电子转移数为6.02×1023点拨A选项中燃烧热单位错误，应为kJ·mol－1；B项中图中没有表示出ΔH＝－566kJ·mol－1时对应的反应物与生成物的量的关系，B项错误；由于2Na2O2(s)＋2CO2(g)===2Na2CO3(s)＋O2(g)ΔH＝－452kJ·mol－1，所以2Na2O2(s)＋2CO2(s)===2Na2CO3(s)＋O2(g)ΔH－452kJ·mol－1，C正确；由盖斯定律得：CO(g)＋Na2O2(s)===Na2CO3(s)ΔH＝－509kJ·mol－1，可知当放出509kJ热量时，消耗1molCO，电子转移数为2×6.02×1023，D错误。答案C1．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，固态吸热放热液态吸热放热气态。2．可逆反应与反应热不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热ΔH表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。如：2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)ΔH＝－197kJ·mol－1是指2molSO2(g)和1molO2(g)完全转化为2molSO3(g)时放出的能量。若在相同的温度和压强时，向某容器中加入2molSO2(g)和1molO2(g)反应达到平衡时，放出的能量为Q，因反应不能完全转化生成2molSO3(g)，故Q197kJ。【示范4】已知在1.01×105Pa、298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量。下列热化学方程式正确的是()。A．H2O(g)===H2(g)＋1/2O2(g)ΔH＝＋242kJ·mol－1B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－484kJ·mol－1C．H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g)ΔH＝＋242kJ·mol－1D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝＋484kJ·mol－1解析热化学方程式的书写要求是：①标明各物质的聚集状态；②化学计量数可以是整数或分数，且与热量成正比；③用ΔH表示反应吸热时，其值为正；表示反应放热时，其值为负。H2与O2反应生成水蒸气是放热反应，ΔH应为负值，H2O的分解时要吸热，其ΔH的数值与H2燃烧生成H2O时相