教辅：高考化学复习之化学反应与能量

第14讲化学反应与能量考纲定位选项示例1.了解化学反应中能量转化的原因及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，能正确书写热化学方程式。4.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。5.了解焓变与反应热的含义。6.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。1.油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)已知燃烧1kg该化合物释放出热量3.8×104kJ，油酸甘油酯的燃烧热ΔH为：D.－3.4×104kJ·mol－1。(2016年海南卷)2.工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25℃，101kPa时：CaO(s)＋H2SO4(l)===CaSO4(s)＋H2O(l)ΔH＝－271kJ·mol－15CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l)ΔH＝－937kJ·mol－1则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)ΔH＝－418kJ·mol－1。(2016年四川卷)[考纲导视][基础反馈]判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)物质发生化学变化都伴有能量的变化((2)伴有能量变化的物质变化都是化学变化()。)。(3)吸热反应在任何条件都不能发生()。(4)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热()。(5)同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同()。(6)500℃、30MPa下，将0.5molN2(g)和1.5molH2(g)置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3kJ，其热化学方2NH3(g)ΔH＝－38.6程式为N2(g)＋3H2(g)(8)开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中PM2.5的含量()。答案：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)√(8)√kJ·mol－1()。(7)葡萄糖的燃烧热是2800kJ·mol－1，则12C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1400kJ·mol－1()。考点一反应热【知识梳理】1．焓变。(1)定义：在恒压条件下进行的反应的____________。符号：____，单位：__________(规定：放热反应的ΔH取“－”，吸热反应的ΔH取“＋”)。(2)化学反应产生能量变化的主要原因在于反应物的总能量和生成物的总能量不尽相同，在破坏化学键和形成化学键的过程中能量变化不相等，使得化学反应总是伴随着能量变化。热效应ΔHkJ·mol－1项目放热反应吸热反应反应特征反应过程中放出热量反应过程中吸收热量形成原因反应物的总能量大于生成物的总能量反应物的总能量小于生成物的总能量2.放热反应与吸热反应。项目放热反应吸热反应与化学键的关系反应物化学键断裂时吸收的总能量小于生成物化学键形成时释放的总能量反应物化学键断裂时吸收的总能量大于生成物化学键形成时释放的总能量焓变的大小ΔH0ΔH0图示(续表)(续表)项目放热反应吸热反应实例①燃烧反应；②活泼金属跟酸反应；③酸碱中和反应；④多数化合反应；⑤铝热反应；⑥钠与水的反应等①氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应；②以C、H2、CO为还原剂冶炼金属的氧化还原反应；③多数分解反应；④水解反应【考点集训】[例1](2015年北京卷)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反应的过程解析：状态Ⅰ总能量为反应物总能量，状态Ⅲ总能量为生成物总能量，由图示可知反应物的总能量大于生成物的总能量，故该反应为放热反应；从状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的图示可以看出，反应中CO并未断裂成C和O；由图示可以看出，CO和O生成了CO2，CO2分子中C与O间为极性共价键；状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成CO2的过程，并不是CO与O2的反应过程。答案：C[例2]2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。请回答下列问题：(1)图中C表示____________。(2)E的大小对该反应的焓变有无影响？___________(填“有”或“无”)。该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？________(填“升高”或“降低”)。思路指导：注意横坐标的箭头表示反应的方向由A→C；催化剂改变反应的历程，导致活化能降低。解析：依据图象分析A为反应物总能量，C为生成物总能量，E为反应的活化能，催化剂只改变反应速率，不改变反应热，改变反应历程，能降低反应的活化能。答案：(1)生成物的总能量(2)无降低●归纳总结能量变化与反应过程的关系E1为断键需要吸收的能量，正反应的活化能；E2为成键所释放的能量，也是逆反应的活化能。当E1＞E2时，反应为吸热反应，ΔH0；当E1＜E2时，反应为放热反应，ΔH0。[例3](2017届河北衡水武邑中学调研)用H2可将工业废气中的NO催化还原成N2，其能量转化关系如图(图中计量单位为A.0.5(a＋b－c－d)kJ·mol－1C.0.5(c＋d－a－b)kJ·mol－1B.0.5(c＋a－d－b)kJ·mol－1D.0.5(b＋d－a－c)kJ·mol－1mol)，则：NO(g)＋H2(g)===12N2(g)＋H2O(g)的ΔH为()。解析：由图中转化可知，断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，则2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(l)ΔH＝(a＋b－c－d)kJ·mol－1。化学计量数与反应中的能量变化成正比，则答案：ANO(g)＋H2(g)===12N2(g)＋H2O(g)的ΔH＝0.5(a＋b－c－d)kJ·mol－1。考点二燃烧热与中和热【知识梳理】一、燃烧热与中和热1.燃烧热。1mol稳定的氧化物1molC(s)CO2(g)H＋(aq)＋OH－2.中和热。1molH2O(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1比较角度燃烧热中和热相同点能量变化放热ΔHΔH0，单位：kJ·mol－1不同点反应物的量1mol纯物质不限量生成物的量不限量1molH2O(l)反应热的含义1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量；其中：C―→CO2(g)，H―→H2O(l)在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应，生成1molH2O(l)和可溶性盐时放出的热量；不同的反应物中和热大致相同，均约为57.3kJ·mol－13.燃烧热与中和热的比较。二、中和热的测定1.测定原理。c＝4.18×10－3kJ·(g·℃)－1；n为生成H2O的物质的量。2.实验装置。ΔH＝－m酸＋m碱·c·t终－t始n3.注意事项。(1)碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是保温、隔热，减少实验过程中热量的损失。(2)为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量。(3)实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动，不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒，理由是铜传热快，热量损失大。【考点集训】[例4]下列有关中和热的说法正确的是()。A.中和热的热化学方程式：H＋(l)＋OH－(l)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1B.准确测量中和热的实验过程中，至少需测定温度4次C.环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替，则测量出的中和热数值偏小D.若稀酸溶液中H＋与稀碱溶液中OH－的物质的量相等，则所测中和热数值更准确答案：C解析：中和热的热化学方程式为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，A错误；中和热测定实验过程中至少需测定温度3次取平均值，B错误；铜容易导热，会有热量损失，因此中和热测定数值偏小，C正确；实验过程中NaOH一般略微过量，确保反应完全，D错误。[例5]下列依据热化学方程式得出的结论正确的是()。A.已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－1，则氢气的燃烧热为241.8kJ·mol－1B.已知NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则含40.0gNaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出小于57.3kJ的热量C.已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g)ΔH＝a；2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝b；则a＞bD.已知C(石墨，s)===C(金刚石，s)ΔH＞0，则金刚石比石墨稳定思路指导：(1)注意中和热和燃烧热两个概念中都对反应物或生成物的物质的量有特别要求。(2)温度、压强对反应热有一定影响，物质的聚集状态不同，反应热也不同。解析：燃烧热概念要求H2为1mol，H2O为液态，A项错误；醋酸中和时需要电离吸收能量，放出热量小于57.3kJ，B项正确；C不完全燃烧，放热偏小，因为ΔH0，即ab，C项错误；石墨转化为金刚石，吸收热量，石墨具有的能量更低更稳定，D项错误。答案：B●易错警示1.燃烧热是指25℃时，每1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，注意理解两个关键词“每1mol”“稳定氧化物”。2.常温时，中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1；浓酸浓碱稀释会放热，所以有它们参加的中和热会大于57.3kJ·mol－1；弱酸或弱碱电离要吸热，所以有它们参加的中和热小于57.3kJ·mol－1。[例6](2016年海南卷)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)已知燃烧1kg该化合物释放出热量3.8×104kJ，油酸甘油酯的燃烧热ΔH为()。A.3.8×104kJ·mol－1B.－3.8×104kJ·mol－1C.3.4×104kJ·mol－1D.－3.4×104kJ·mol－1答案：D解析：燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，故油酸甘油酯的燃烧热ΔH＝－3.8×104kJ1000g×884g·mol－1≈－3.4×104kJ·mol－1，D项正确。考点三热化学方程式【知识梳理】1.热化学方程式。量反应热(1)定义：表示参加反应的物质的________和__________的关系的化学方程式。物质变化能量变化(2)意义：表明了变化过程中的_________和_________。例如，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，表示在25℃、101kPa条件下，_______________________________________________________________________________。2molH2(g)和1molO2(g)完全反应生成2molH2O(l)时释放571.6kJ的能量2.热化学方程式的书写。(1)书写步骤。(2)有关热化学方程式书写的注意事项。①注意标明物质的聚集状态。反应物和产物的聚集状态不同，反应热数值以及符号都可能不同。因此，必须注明物质的聚集状态(s、l、g)才能完整地体现热化学方程式的意义。热化学方程式中不用标“↑”“↓”和反应条件。②注意ΔH的符号与单位。若为放热反应，ΔH0；若为吸热反应，ΔH0。(ΔH的单位一般为kJ·mol－1)当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。③注意ΔH的数值与化学计量数是否对应。注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。④注意燃烧热、中和热等条件的