化学反应与能量专题复习

1《化学反应与能量》专题复习一、建构知识网络化学知识零碎，要注意按照知识的内在联系站在全章的角度，重新审视、整合知识，借组图表把零散的知识结构化、网络化，如本章内容，可以整合成如下框图：二、整合重点知识1.常见的吸热反应、放热反应(1)常见吸热反应①大多数分解反应，②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应，③C+H2O高温CO+H2，④C+CO2高温2CO。(2)常见放热反应①大多数化合反应，②燃烧，③中和反应，④活泼金属与酸反应，⑤铝热反应。2.化学反应能量变化的原因(1)微观角度化学反应的本质是旧化学键的破裂和新化学键的形成，断开化学键需要吸收能量,形成化学键需要放出能量。若断开化学键吸收的能量大于形成化学键释放的能量，反应为吸热反应；若断开化学键吸收的能量小于形成化学键释放的能量，反应为放热反应。(2)宏观角度一个确定的化学反应完成后是吸收能量还是放出能量,取决于反应物的总能量与生成物的总能量的大小关系。若E(生成物)E(反应物)，反应为吸热反应；若E(生成物)E(反应物)，反应为放热反应。3.热化学方程式表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式叫热化学方程式。书写热化学方程式要注意如下几点:(1)注意ΔH的符号和单位：放热反应，ΔH为“-”；吸热反应ΔH为“+”；ΔH的单位为kJ·mol-1。(2)注明温度和压强：若条件为25℃、101kPa下，可不注明温度和压强。(3)注意物质的聚集状态：物质的聚集状态不同，ΔH不同。(4)注意热化学方程式的化学计量数：化学计量数表示相应物质的物质的量，可以是整数，也可以是分数，化学计量数必须与ΔH相对应。如：2H2(g)+02(g)=2H20(g)，△H=-483.6kJ·mol-1，H2(g)+1/202(g)=H20(g)，△H=-241.8kJ·mol-124.燃烧热与中和热燃烧热中和热概念25℃、101KPa，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时，所放出的热量，叫做该物质的燃烧热在稀溶液中，酸和碱发生中和反应生成1molH20，这时的反应热叫做中和热不同点反应物的量1mol（02不限量）不确定生成物的量不确定H20为1mol相同点均为放热反应，△H0三、牢记规律方法反应热计算方法多、规律性强，是各级各类化学考试中常考的一种题型，其常用方法有以下五种：1.利用键能计算反应热△H：△H=反应物总键能-生成物总键能。2.利用反应物与生成物的总能量之差计算反应热△H：△H=生成物的总能量-反应物的总能量。3.根据燃烧热、中和热计算反应热△H。4.根据一定量的物质反应或生成时所放出或吸收的热量计算反应热△H：反应热与反应物、生成物的物质的量成正比，根据一定量的物质反应或生成时所放出或吸收的热量按比例折算，可求得相应反应的反应热△H。5.利用盖斯定律计算反应热△H：将已知的两个或多个热化学方程式进行适当的叠加处理（根据需要,可将热化学方程式乘以或除以某一不为0的数，再进行加减运算),可得到所求热化学方程式的反应热。注意：将热化学方程式进行叠加处理时,应将热化学方程式（含△H）看作一个整体进行同样的叠加处理。用盖斯定律计算反应热时,常用到以下计算关系：四、掌握常见题型1.考查热化学方程式的书写例1：依据下列事实，写出有关反应的热化学方程式。（1）卫星发射时，用肼（N2H4）作燃料，16克N2H4在氧气中燃烧生成N2和水，放出热量311kJ，该反应的热化学方程式为。3(2)在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为___________________________________。(3)已知拆开1molH—H键，1molN—H键，1molN≡N键分别需要吸收的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为____________________。（4）化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5，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。分析：（1）N2H4与氧气反应的方程式为N2H4+O2=N2+2H2O，16克N2H4在氧气中燃烧放出热量311kJ，则1molN2H4在氧气中燃烧放出热量为311kJ×2=622kJ，该反应的热化学方程式为N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l),ΔH=-622kJ·mol-1；(2)注意“表示甲醇的燃烧热”应控制CH3OH的化学计量系数为1，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，则1molCH3OH燃烧放出的热量为22.68×32kJ=725.76kJ，所以表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)+32O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)，ΔH=-725.76kJ·mol-1；(3)首先写出N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，发生上述反应断裂1molN≡N键、3molH—H键，形成6molN—H键，放出热量=(391kJ×6-436kJ×3-946kJ)=92kJ，热化学方程式为N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)，ΔH=-92kJ·mol-1；(4)根据AX3、AX5的熔、沸点,知室温时AX3为液态、AX5为固态,热化学方程式为AX3(l)+X2(g)=AX5(s)，ΔH=-123.8kJ·mol-1。答案：（1）N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)ΔH=-622kJ·mol-1(2)CH3OH(l)+32O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-725.76kJ·mol-1(3)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92kJ·mol-1(4)AX3(l)+X2(g)=AX5(s)ΔH=-123.8kJ·mol-12．考查中和热、燃烧热例2：(2014·武汉模拟)25℃、101kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3kJ·mol-1，辛烷的燃烧热为5518kJ·mol-1。下列热化学方程式书写正确的是（）A.2H+(aq)+SO42-(aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq)=BaSO4(s)+2H2O(1)△H=-57.3kJ·mol-1B.KOH(aq)+1/2H2SO4(aq)=1/2K2SO4(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ·mol-1C.C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g)△H=-5518kJ·mol-1D.2C8H18(g)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(1)△H=-5518kJ·mol-1分析：中和热的标准是生成1molH2O（l）时所放出的热量，A项错误；燃烧热要求必须生成稳定的氧化物,生成物水应该为液态,C项错误；辛烷的物质的量不是1mol，△H应为-11036kJ·mol-1，D项错误。答案：B3．考查化学反应过程中能量的变化例3：硫及其化合物在工农业生产具有广泛的用途，且与氧化还原反应及能量变化密切相关。请回答下列问题：⑴铜的冶炼大致可分为：①富集，将硫化物矿进行浮选；②焙烧，主要反应为2CuFeS2+4O2=Cu2S+3SO2+2FeO（炉渣）；③制粗铜，在1200℃发生的主要反应为2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2，2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2；④电解精炼。下列说法正确的是。4a．上述灼烧过程的尾气均可直接排空b．由6molCuFeS2生成6molCu，上述共消耗15molO2c．在反应2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2中，作氧化剂的只有Cu2Od．电解精炼时，粗铜应与外电源正极相连，发生还原反应⑵在Fe2+、Fe3+的催化作用下，可实现2SO2+O2+2H2O=2H2SO4的转化。已知含SO2的废气通入Fe2+、Fe3+的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，则另一反应的离子方程式为。⑶恒温，容积为1L恒容条件下，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图1所示（已知：2SO2（g）+O2（g）=2SO3（g）,ΔH=-196.6kJ·mol-1），请回答下列问题：①写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式：_______________________________。②ΔH2=__________kJ·mol-1。③在相同条件下，充入1molSO3和0.5molO2，则达到平衡时SO3的转化率为_____；此时该反应______（填“放出”或“吸收”）_______kJ的能量。分析：⑴根据题给反应方程式可知，尾气中含有有毒气体SO2，不能直接排放到空气中，因被吸收出去，故选项A错误；由反应过程可知：6CuFeS2～12O2～3Cu2S～3O2～6Cu，所以共消耗O2为12mol+3mol=15mol，选项B正确；选项C，在反应2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2中，Cu2O、Cu2S作为氧化剂，选项D，连接电源正极的为电极为电解池阳极，粗铜发生氧化反应而溶解。⑵据题意知氧化剂为Fe3+，还原剂为SO2，结合所得的产物，可写出另一反应的离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO4-+4H+。⑶S燃烧生成SO2，所以对应的焓变为ΔH1，ΔH2=-196.6kJ·mol－12mol×0.8mol=-78.64kJ·mol-1。当充入1molSO3,0.5molO2时，相当于充入1molSO2和1molO2，和原平衡等效，所以SO3的转化率为-1－0.21×100%=20%。此时反应要吸收热量，其热量为196.6kJ2-78.64kJ=19.66kJ。答案：⑴B⑵2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO4-+4H+⑶①S（s）+O2（g）=SO2（g）ΔH=-297kJ·mol-②-78.64③20%吸收19.664.考查盖斯定律、反应热与键能关系例4：(2014·重庆高考)已知C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)，ΔH=akJ·mol-1，2C(s)+O2(g)=2CO(g)，ΔH=-220kJ·mol-1，H—H、O=O、O—H键的键能分别为436kJ·mol-1、496kJ·mol-1、462kJ·mol-1,则a等于()A.-332B.-118C.+350D.+130分析：根据题意有C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)，ΔH=akJ·mol-1,②2C(s)+O2(g)=2CO(g)，ΔH=-220kJ·mol-1,根据盖斯定律②-①×2得2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)，ΔH=-(220+2a)kJ·mol-1,又△H=反应物键能之和-生成物键能之和，所以2×436+496-2×2×462=-(220+2a),a=+130,D项正确。答案：D5.本章知识综合应用例5：煤燃烧的反应热可通过以下两种途径来利用：a．利用煤在充足的空气中直接燃烧产生的反应热；b．先使煤与水蒸气反应得到氢气和一氧化碳，然后使得到的氢气和一氧化碳在充足的空气中燃烧。这两个过程的5热化学方程式为a．C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=E1①b．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH=E2②H2(g)+12O2(g)=H2O(g)ΔH=E3③CO(g)+12O2(g)=CO2(g)ΔH=E4④回答：(1)与途径a相比途径b有较多的优点，即_______________________________________________________________。(2)上述四个热化学方程式中的哪个反应ΔH0：________。(3)等质量的煤分别通过以上两条不同的途径产生的可利用的总能量关系正确的是_______。A．a比b多B．a比b少C．a与b在理论上相同(4)根据能量守恒定律，E1、E2、E3、E4之间的关系为______________。解析：(1)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)，煤先气化