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1化学反应与能量[考纲要求]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(ΔH)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。7.理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。8.了解常见化学电源的种类及其工作原理。9.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。考点一化学能与热能1．从两种角度理解化学反应热反应热图示图像分析微观宏观a表示断裂旧化学键吸收的能量；b表示生成新化学键放出的能量；c表示反应热a表示反应物的活化能；b表示活化分子形成生成物释放的能量；c表示反应热ΔH的计算ΔH＝H(生成物)－H(反应物)ΔH＝∑E(反应物键能)－∑E(生成物键能)2.“五步”法书写热化学方程式2提醒对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态之外，还要注明物质的名称。如：①S(单斜，s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH1＝－297.16kJ·mol－1②S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH2＝－296.83kJ·mol－1③S(单斜，s)===S(正交，s)ΔH3＝－0.33kJ·mol－13．燃烧热和中和热应用中的注意事项(1)均为放热反应，ΔH0，单位为kJ·mol－1。(2)燃烧热概念理解的三要点：①外界条件是25℃、101kPa；②反应的可燃物是1mol；③生成物是稳定的氧化物(包括状态)，如碳元素生成的是CO2，而不是CO，氢元素生成的是液态水，而不是水蒸气。(3)中和热概念理解三要点：①反应物的酸、碱是强酸、强碱；②溶液是稀溶液，不存在稀释过程的热效应；③生成产物水是1mol。1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)如图表示燃料燃烧反应的能量变化(×)(2016·江苏，10A)(2)在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。该反应中化学能全部转化为热能(×)(2015·江苏，4D)(3)催化剂能改变反应的焓变(×)(2012·江苏，4B)3(4)催化剂能降低反应的活化能(√)(2012·江苏，4C)(5)同温同压下，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，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)催化剂500℃、30MPa2NH3(g)ΔH＝－38.6kJ·mol－1(×)2．(2019·海南，5)根据下图中的能量关系，可求得C—H的键能为()A．414kJ·mol－1B．377kJ·mol－1C．235kJ·mol－1D．197kJ·mol－1答案A解析C(s)===C(g)ΔH1＝717kJ·mol－12H2(g)===4H(g)ΔH2＝864kJ·mol－1C(s)＋2H2(g)===CH4(g)ΔH3＝－75kJ·mol－1根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能－75kJ·mol－1＝717kJ·mol－1＋864kJ·mol－1－4E(C—H)，解得E(C—H)＝414kJ·mol－1。3．(2016·海南，6)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D4．[2015·海南，16(3)]由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示，若生成1molN2，其ΔH＝________kJ·mol－1。答案－13945．[2019·全国卷Ⅰ，28(3)]我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。可知水煤气变换的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝________eV，写出该步骤的化学方程式____________________。答案小于2.02COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)解析观察始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，ΔH小于0。过渡态物质相对能量与始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正＝1.86eV－(－0.16eV)＝2.02eV，该步起始物质为COOH*＋H*＋H2O*，产物为COOH*＋2H*＋OH*。6．(1)[2015·浙江理综，28(1)]乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：催化剂＋H2(g)已知：化学键C—HC—CC==CH—H键能/kJ·mol－1412348612436计算上述反应的ΔH＝________kJ·mol－1。答案＋124解析设“”部分的化学键键能为akJ·mol－1，则ΔH＝(a＋348＋412×5)kJ·mol－1－(a＋612＋412×3＋436)kJ·mol－1＝＋124kJ·mol－1。(2)[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。答案299解析形成1molH2(g)和1molI2(g)共放出436kJ＋151kJ＝587kJ能量，设断裂2molHI(g)中5化学键吸收2akJ能量，则有2a－587＝11，得a＝299。[另解：ΔH＝2E(H—I)－E(H—H)－E(I—I)，2E(H—I)＝ΔH＋E(H—H)＋E(I—I)＝11kJ·mol－1＋436kJ·mol－1＋151kJ·mol－1＝598kJ·mol－1，则E(H—I)＝299kJ·mol－1。]利用键能计算反应热，要熟记公式：ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，其关键是弄清物质中化学键的数目。在中学阶段要掌握常见单质、化合物中所含共价键的数目。原子晶体：1mol金刚石中含2molC—C键，1mol硅中含2molSi—Si键，1molSiO2晶体中含4molSi—O键；分子晶体：1molP4中含有6molP—P键，1molP4O10(即五氧化二磷)中含有12molP—O键、4molP==O键，1molC2H6中含有6molC—H键和1molC—C键。7．(1)[2017·天津，7(3)]0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28kJ，该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。(2)[2015·天津理综，7(4)]随原子序数递增，八种短周期元素(用字母x等表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。根据判断出的元素回答问题：已知1mole的单质在足量d2中燃烧，恢复至室温，放出255.5kJ热量，写出该反应的热化学方程式：___________________________________________________________。(3)[2014·天津理综，7(4)]晶体硅(熔点1410℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下：Si(粗)――→Cl2460℃SiCl4――→蒸馏SiCl4(纯)――→H21100℃Si(硅)写出SiCl4的电子式：________________；在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量，写出该反应的热化学方程式：_________________________。(4)[2015·安徽理综，27(4)]NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g)，在25℃、101kPa下，已知每消耗3.8gNaBH4(s)放热21.6kJ，该反应的热化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)2Cl2(g)＋TiO2(s)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)ΔH＝－85.6kJ·mol－1(2)2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s)ΔH＝－511kJ·mol－16(3)SiCl4(g)＋2H2(g)=====1100℃Si(s)＋4HCl(g)ΔH＝＋0.025akJ·mol－1(4)NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g)ΔH＝－216kJ·mol－1热化学方程式书写易出现的错误(1)未标明反应物或生成物的状态而造成错误。(2)反应热的符号使用不正确，即吸热反应未标出“＋”号，放热反应未标出“－”号，从而导致错误。(3)漏写ΔH的单位，或者将ΔH的单位写为kJ，从而造成错误。(4)反应热的数值与方程式的计量数不对应而造成错误。(5)对燃烧热、中和热的概念理解不到位，忽略其标准是1mol可燃物或生成1molH2O(l)而造成错误。1．下列关于反应热和热化学反应的描述中正确的是()A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1B．CO(g)的燃烧热ΔH＝－283.0kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋2×283.0kJ·mol－1C．氢气的燃烧热ΔH＝－285.5kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为2H2O(l)=====电解2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋285.5kJ·mol－1D．1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热答案B解析在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1mol液态H2O时的反应热叫做中和热，中和热是以生成1mol液态H2O为基准的，A项错误；CO(g)的燃烧热ΔH＝－283.0kJ·mol－1，则CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol－1，则2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－2×283.0kJ·mol－1，逆向反应时反应热的数值相等，符号相反，B项正确；电解2mol水吸收的热量和2molH2完全燃烧生成液态水时放出的热量相等，ΔH应为＋571.0kJ·mol－1，C项错误；在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物(水应为液态)时所放出的热量是该物质的燃烧热，D项错误。2．已知：72NO2(g)N2O4(g)ΔH12NO2(g)N2O4(l)ΔH2下列能量变化示意图中，正确的是______(填字母)。答案A解析等质量的N2O4(g)具有的能量高于N2O4(l)，因此等量的NO2(g)生成N2O4(l)放出的热量多，只有A项符合题意。3．(1)用CO2催化加氢可制取乙烯：CO2(g)＋3H2(g)12C2H4(g)＋2H2O(g)。若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示，则该反应的ΔH＝__________(用含a、b的式子表示)。已知：几种化学键的键能如下表所示，实验测得上述反应的ΔH＝－152kJ·mo