1、第六章化学反应与能量第一节化学能与热能考纲定位考情播报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(H)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。2016全国甲卷T26(3)、T27(1)/全国丙卷T27(4)2015全国卷T28(3)/全国卷T27(1)2014全国卷T9(C)、T28(2)/全国卷T13、T26(1)2013全国卷T28(
2、3)/全国卷T122012全国卷T27(2)考点1| 焓变热化学方程式基础知识自查1化学反应的实质与特征(1)实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。(2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为热量的变化。(3)两守恒：化学反应遵循质量守恒定律，同时也遵循能量守恒定律。2反应热、焓变(1)反应热：化学反应过程中放出或吸收的能量。(2)焓变：在恒压条件下进行的反应的热效应，符号为H，单位是kJmol1或kJ/mol。(3)焓变定义式HH生成物H反应物。3吸热反应与放热反应(1)从能量高低角度理解(2)从化学键角度理解(3)常见的放热反应和吸热反应放热反应：可燃物的燃烧；酸碱
3、中和反应；大多数化合反应；金属跟水或酸的置换反应；物质的缓慢氧化；铝热反应。吸热反应：大多数分解反应；盐类的水解反应；Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应；碳和水蒸气、C和CO2的反应。4热化学方程式(1)定义：表示参加反应物质的物质的量和能量的关系的化学方程式。(2)意义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。如2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ/mol表示在25 、101 kPa条件下，2_mol_H2和1_mol_O2反应生成2_mol液态水时放出571.6_kJ的热量。应用体验1(1)对于吸热反应和放热反应，有的需加热，应如何理解？(2)
4、释放能量的过程反应属于放热反应吗？为什么？(3)已知：C(石墨，s)=C(金刚石，s)H0，石墨与金刚石谁稳定？为什么？(4)任何化学反应都有能量变化吗？提示(1)对吸热反应，加热的目的是为了提供热能，实现热能转化为化学能；对于放热反应，加热的目的是克服反应活化能或破坏反应物的化学键，使反应发生。(2)不一定，释放的能量过程反应不一定是化学反应。(3)石墨较稳定，石墨的能量比金刚石低，能量越低越稳定。(4)是，化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都具有热效应。2(1)H2(g)Cl2(g)=2HCl(l)H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)反应放出的热量为Q1，反应放出的
5、热量为Q2，则Q1_Q2(填“”“”或“HCl(g)形成HCl(l)时，要放出热量(2)2ECHECCEC=CEHH(3)SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)H1 427.2 kJmol1考点多维探究角度1化学反应的能量变化及图像分析1.(2017济南模拟)下列说法中正确的是() 【导学号：95812134】A在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化B破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应C生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，H0DH的大小与热化学方程式的化学计量数无关CA项，物质变化与能量变化是化学反应
6、的两大特征；B项，反应为放热反应；D项，H与化学计量数成正比。2在25 、101 kPa下，1 mol白磷(化学式为P4)完全燃烧放出的热量和4 mol红磷(化学式为P)完全燃烧放出的热量关系如图所示：由此判断，下列说法正确的是()A由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷比白磷能量高，白磷比红磷稳定B由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷比白磷能量低，红磷比白磷稳定C由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷比白磷能量高，白磷比红磷稳定D由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷比白磷能量低，红磷比白磷稳定D由图像知：白磷比红磷能量高，能量越高越不稳定，故红磷比白磷稳定，红磷转化为白磷时需要吸
7、收能量，属于吸热反应。3(2016河北五校联考)如图所示是298 K、101 kPa时，N2与H2反应过程中能量变化的曲线图，下列叙述错误的是()A加入催化剂，不能改变该化学反应的反应热Bb曲线是加入催化剂时的能量变化曲线C该反应的热化学方程式为：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJ/molD在常温、体积一定的条件下，通入1 mol N2和3 mol H2，反应后放出的热量为92 kJD催化剂能改变反应的路径，降低反应的活化能，但不能改变化学反应的反应热，A项正确，B项正确；根据图像可知，1 mol N2和3 mol H2完全反应生成2 mol NH3时放出的热量为92 kJ，C项
8、正确；因为该反应为可逆反应，反应不能进行到底，所以通入1 mol N2和3 mol H2，反应后放出的热量小于92 kJ，D项错误。活化能与焓变的关系(1)E1为正反应活化能，E2为逆反应活化能，HE1E2；(2)催化剂能降低正、逆反应所需活化能，能提高反应物活化分子百分含量，但不影响焓变的大小。角度2由键能计算H4化学反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)的能量变化如图所示，则下列说法中正确的是() 【导学号：95812135】A该反应是吸热反应B断裂1 mol HH键和1 mol ClCl键时能放出x kJ的能量C断裂2 mol HCl键时需要吸收y kJ的能量D2 mol HCl(g
9、)的总能量高于1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)的总能量C由图示可知：1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)的总能量高于2 mol HCl(g)的总能量，故该反应为放热反应，A项、D项错误；断裂化学键时需要吸收能量，B项错误、C项正确。5有关化学键的键能数据如表所示：化学键C=OO=OCC键能/(kJmol1)x498.8345.6碳的燃烧热为395 kJmol1，假设单质碳中只存在CC键且基本结构单元为正四面体，则x的值为()A619.7 B1 239.4 C792.5 D1 138.1C在碳的正四面体结构中，每个碳原子形成4个CC键，每个CC键由2个碳原子共有，故每
10、个碳原子拥有的CC键数目为2。结合反应热与键能关系：H反应物键能之和生成物键能之和，可得2345.6498.82x395，计算得x792.5。6(2015全国卷节选)已知反应2HI(g)=H2(g)I2(g)的H11 kJmol1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_kJ。解析设1 mol HI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x，则2x436 kJ151 kJ11 kJ，x299 kJ。答案299H的三种计算式(1)H反应物总键能之和生成物总键能之和(2)H生成
11、物总能量反应物总能量H(生成物)H(反应物)(3)H正反应活化能逆反应活化能注意：常见物质(1 mol)中化学键数目角度3热化学方程式的书写与判断7依据事实，写出下列反应的热化学方程式。 【导学号：95812136】(1)适量的N2和O2完全反应，每生成23 g NO2吸收16.95 kJ 热量。N2与O2反应的热化学方程式为_。(2)已知拆开1 mol HH、1 mol NH、1 mol NN分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_。(3)在25 、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2
12、用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_。(4)在一定条件下，将1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中发生反应生成氨气，达到平衡时N2的转化率为25%，放出Q kJ的热量，写出N2与H2反应的热化学方程式为_。解析(1)23 g NO2的物质的量为0.5 mol，则生成2 mol NO2吸收的热量为67.8 kJ。吸热反应H为正值，故反应的热化学方程式为N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H67.8 kJmol1。(2)N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H(94643633916)kJmol192 kJmol1。(3)根据碳原子守恒有：
13、C2H5OH2CO22CaCO3。生成100 g CaCO3沉淀，则乙醇为0.5 mol，据此可写出反应的热化学方程式。(4)1 mol N2完全反应的热量为 kJ4Q kJ，故N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H4Q kJ/mol。答案(1)N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H67.8 kJmol1(2)N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92 kJmol1(3)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H2Q kJmol1(4)N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H4Q kJ/mol1书写热化学方程式“六注意”2“五审”突破热化学方程式的正误判断考点2| 燃
14、烧热中和热能源基础知识自查1燃烧热和中和热2.中和反应热的测定(1)实验装置(2)中和热的测定测定原理Hc4.18 Jg114.18103 kJg11；n为生成H2O的物质的量。(3)注意事项泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温、隔热，减少实验过程中的热量损失。为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍微过量。3能源应用体验1(1)已知甲烷、硫的燃烧热分别为a kJ/mol和b kJ/mol，则表示甲烷、硫燃烧热的热化学方程式分别为_。(2)已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ/mol，则CH3COOH(aq)NaOH(aq)=H2O(l)CH3COONa(aq)H57.3
15、 kJ/mol。2氢能作为新型能源的优缺点是什么？提示优点：原料来源丰富，易燃烧且产物无污染、热值高。缺点：储存不方便，制备较难，成本较高。考点多维探究角度1燃烧热、中和热的含义1下列说法正确的是_(填序号)。(1)S(s)O2(g)=SO3(g)H315 kJmol1(燃烧热)(H的数值正确)(2)NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1(中和热)(H的数值正确)(3)已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则H2SO4溶液和Ba(OH)2溶液反应的热化学方程式为H2SO4(aq)Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)2
16、H2O(l)H257.3 kJ/mol(4)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJmol1(5)H2(g)的燃烧热是285.8 kJmol1，则2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H571.6 kJmol1(6)葡萄糖的燃烧热是2 800 kJmol1，则C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H1 400 kJmol1(7)已知101 kPa时，2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1，则该反应的反应热为221 kJmol
17、1(8)已知稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量(9)CO(g)的燃烧热是283.0 kJmol1，则2CO2(g)=2CO(g)O2(g)反应的H2283.0 kJmol1(10)已知HCl和NaOH反应的中和热H57.3 kJmol1，则98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水的中和热为57.3 kJmol1答案(2)(6)(9)2根据表中的信息判断下列说法正确的是()物质金刚石石墨外观无色，透明固体灰黑，不透明固体熔点？燃烧热/kJmol1395.4393.5A.表示石墨燃
18、烧热的热化学方程式为C(石墨，s)O2(g)=CO(g)H393.5 kJmol1B由表中信息知C(石墨，s)=C(金刚石，s)H1.9 kJmol1C由表中信息可得如图所示的图像D由表中信息可推知相同条件下金刚石的熔点高于石墨的熔点BA项，石墨完全燃烧的产物为CO2(g)，不是CO(g)；C项，H是金刚石和石墨的能量差；D项，石墨稳定，熔点高。(1)燃烧热定义中的“完全燃烧”是指物质中下列元素完全转变成对应的稳定氧化物：CCO2(g)，HH2O(l)，SSO2(g)等。(2)燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质为标准来配平
19、其余物质的化学计量数。(3)中和热是强酸和强碱的稀溶液反应生成1 mol H2O放出的热量，H57.3 kJ/mol，弱酸、弱碱电离时吸热，放出的热量小于57.3 kJ，NaOH固体溶解或浓硫酸稀释时放热，放出的热量大于57.3 kJ，若反应过程中还有其他物质生成(如生成不溶性物质或难电离的其他物质等)，则此反应的反应热就不是中和热。(4)对于中和热、燃烧热，用文字描述时不带负号，但其焓变(H)还是为负值；另外，在关于反应热的文字描述中必须带上“”或“”。角度2中和热的实验测定3某实验小组用0.50 molL1 NaOH溶液和0.50 molL1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。 【
20、导学号：95812137】(1)装置中碎泡沫塑料的作用是_。(2)写出该反应的热化学方程式生成1 mol H2O(l)时的反应热为57.3 kJmol1：_。(3)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。请填写表格中的空白：近似认为0.50 molL1 NaOH溶液和0.50 molL1硫酸溶液的密度都是1.0 gmL1，中和后生成溶液的比热容c4.18 J(g)1。则生成1 mol H2O(l)时的反应热H_(取小数点后一位)。上述实验数值结果与57.3 kJmol1有偏差，产生偏差的原因不可能是_(填字母)。a实验装置保温、隔热效果差b量取NaOH溶液的体
21、积时仰视读数c分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中d用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度(4)若将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液和稀氨水分别和1 L 1 molL1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为H1、H2、H3，则H1、H2、H3的大小关系为_。解析(3)第2组数据偏差较大，应舍去，其他三组的温度差平均值约为4.0 。H(5030)mL1.0 gmL14.0 4.18103 kJg110.025 mol53.5 kJmol1。放出的热量少可能是散热、多次加入碱或起始温度读得较高等原因。(4)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和
22、热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中NH3H2O的电离要吸收热量，故中和热要小一些(注意中和热与H的关系)。答案(1)隔热保温，防止热量的损失(2)H2SO4(aq)2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)2H2O(l)H114.6 kJmol1(3)4.053.5 kJmol1b(4)H1H2H3BH1H3B可根据题意设计路径故H1H2H30，因H20，故H1H3，所以H1H2H3。对点训练8比较下列各组H1和H2的相对大小。2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H12H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2_S(g)O2(g)=2SO2(g)H1S(s)O2(g)=2SO2(
23、g)H2_C(s)O2(g)=CO(g)H1C(s)O2(g)=CO2(g)H2_H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H1H2(g)Cl2(g)=HCl(g)H2_解析根据盖斯定律可知：2H2O(g)=2H2O(l)HH1H20，故H1H2。S(g)=S(s)HH1H20，故H10，故H1H2。H1H2。答案H1H2H1H2H1H2(1)对于放热反应，H越小，放热越多。(2)课堂小结反馈达标11 全新理念探究高考明确考向1一组判断，展示高考易误点(1)反应时不需加热的反应一定是放热反应，吸热反应一定需加热。()(2)C(金刚石，s)=C(石墨，s)H0，则说明金刚石的能量高，较稳定。()(3
24、)同温同压下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同。()(4)催化剂的使用可以降低反应的活化能，加快反应速率，但焓变H不改变。()(5)由C(s)O2(g)=CO2(g)H1，CO(g)O2(g)=CO2(g)H2，可推知CO2(g)C(s)=2CO(g)的Hb。()(11)(2016全国甲卷)化石燃料完全燃烧不会造成大气污染。()(12)氢能、生物质能、水能、风能等是重要的新能源。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)2一题串知，覆盖高考考什么(2015全国卷改编)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主
25、要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H1CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H258 kJ/molCO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H3回答下列问题：已知反应中相关的化学键键能数据如下：(1)H1_(写出计算式及其值)，反应为_热反应(填“吸”或“放”)，1 mol CO(g)和2 mol H2(g)的总能量与1 mol CH3OH(g)的总能量_较高(填“前者”或“后者”)。考查化学反应能量变化的原因和利用化学键计算焓变H(2)将反应中的CH3OH(g)改为CH3OH(l)，反应中的H1_(填
26、“变大”、“变小”或“不变”)。考查状态对反应热的影响(3)将反应中的化学计量数缩小，则H2_kJ/mol。考查H与化学计量数的关系(4)H3与H1、H2的关系式为_，H3_ kJ/mol。考查盖斯定律及其计算。(5)已知CH3OH(l)的燃烧热为a kJ/mol，则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为_。考查燃烧热与热化学方程式书写答案(1)1 076 kJ/mol2436 kJ/mol3413 kJ/mol343 kJ/mol465 kJ/mol99 kJ/mol放前者(2)变小(3)29(4)H3H2H141(5)CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)Ha kJ/mol
