1、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：热化学方程式的书写及正误判断；比较反应热的大小；有关反应热的简单计算；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：1 mol H2 分子中化学键断裂时需要吸收 436 kJ
2、的能量；1 mol Cl2 分子中化学键断裂时需要吸收 243 kJ 的能量；由 H 原子和Cl 原子形成 1 mol HCl 分子时释放 431 kJ 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 2 mol 氯化氢气体，反应的 H183 kJmol1C氢气和氯气反应生成 2 mol 氯化氢气体，反应的 H183 kJmol1D氢气和氯气反应生成 1 mol 氯化氢气体，反应的 H183 kJmol1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
3、能减去氯化氢键能的 2 倍，即 H436 kJmol1243 kJmol12431 kJmol1183 kJmol1，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)H183 kJmol1。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)Ha kJmol1H2(g)12O2(g)=H2O(l)Hb kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)Hc kJmol1下列关于它们的表述正确的是()。A它们都是吸热反应 Ba，b 和 c 均为正值CabD2bc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 H
4、 为“”表示放热，H 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 ab，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 2bc，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 H 的单位 kJmol1 中的“mol1”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)H571
5、.6 kJmol1 指每 2 mol H2 与 1 mol O2 反应生成 2 mol 液态水放热为 571.6 kJ。警示点比较反应热 H 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，H 越小；若为吸热反应，热量越多，H 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 H 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
6、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 1.01105 Pa。易误点利用盖斯定律进行 H 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 H 需同乘以该化学计量数。2“H”在进行加、减、乘等运算时，一定要注意其符号的改变，即 H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
7、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 H 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
8、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 H 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
9、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)H0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)28H2O 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)2HB
10、r(g)Q2有关上述反应的叙述正确的是()。AQ1Q2B生成物总能量均高于反应物总能量C生成 1 mol HCl 气体时放出 Q1 热量D1 mol HBr(g)具有的能量大于 1 mol HBr(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 1 mol HCl 气体时放出热量12Q1；D 项，因为 HBr(g)HBr(l)要放出热量，所以 1 mol HBr(g)具有的能量大于 1 mol HBr(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
11、结构中只存在 SF键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量 280 kJ，断裂 1 mol FF、SF 键需要吸收的能量分别为 160 kJ、330 kJ，则 S(s)3F2(g)=SF6(g)的反应热 H 为()。A1 780 kJmol1B1 220 kJmol1C450 kJmol1D430 kJmol1解析 断裂 1 mol SS 键吸收能量 280 kJ，断裂 3 mol FF 键吸收能量3160 kJ，则吸收的总能量为 Q 吸280 kJ3160 kJ760 kJ，释放的总能量为 Q 放330 kJ61 980 kJ，由反应方程式：S(s)3F2(g)=SF6(g)可
12、知，H760 kJmol11 980 kJmol11 220 kJmol1。答案 B【示范 3】(2011北京)25、101 kPa 下：2Na(s)12O2(g)=Na2O(s)H1414 kJmol12Na(s)O2(g)=Na2O2(s)H2511 kJmol1下列说法正确的是()。A和产物的阴阳离子个数比不相等B和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D25、101 kPa 下，Na2O2(s)2Na(s)=2Na2O(s)H317 kJmol1解析 A 项 Na2O2 中的阴离子是 O22，所以
13、Na2O2 中阳离子与阴离子的个数比为 21，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H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)H566 kJmol1，Na2O2(s)CO2(g)=Na2CO3(s)12O2(g)H226 kJmol1。根据以上热化学
14、方程式判断，下列说法正确的是()。ACO 的燃烧热为 283 kJB下图可表示由 CO 生成 CO2 的反应过程和能量关系C2Na2O2(s)2CO2(s)=2Na2CO3(s)O2(g)H452 kJmol1DCO(g)与 Na2O2(s)反应放出 509 kJ 热量时，电子转移数为 6.021023点拨 A 选项中燃烧热单位错误，应为 kJmol1；B 项中图中没有表示出 H566 kJmol1 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)H452 kJmol1，所以2Na2O2(s)2CO2(s)=2Na2CO3(s)
15、O2(g)H452 kJmol1，C 正确；由盖斯定律得：CO(g)Na2O2(s)=Na2CO3(s)H509 kJmol1，可知当放出 509 kJ 热量时，消耗 1 mol CO，电子转移数为 26.021023，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(H)的大小时，要注意带符号(“”或“”)进行。(2)注意反应热(H)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 H 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
16、)H197 kJmol1 是指 2 mol SO2(g)和 1 mol O2(g)完全转化为 2 mol SO3(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 2 mol SO2(g)和 1 mol O2(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 2 mol SO3(g)，故 Q192.9 kJmol1解析 A 项中 192.9 kJmol1 是反应的热效应，而不是 CH3OH 的燃烧热，A 错；B 项中根据反应的 H49.0 kJmol1 可知该反应为吸热反应，生成物的总能量应该比反应物的总能量大，B 错；C 项中从反应和看，前者是吸热的，后者是放热的，C 错
17、；根据反应CH3OH 为气态时 H192.9 kJmol1，而当 CH3OH 为液态时 H 应大于192.9 kJmol1，D正确。答案 D【示范 8】下列热化学方程式书写正确的是(H 的绝对值均正确)()。AC2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H1 367.0 kJmol1(燃烧热)BNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1(中和热)CS(s)O2(g)=SO2(g)H296.8 kJmol1(反应热)D2NO2=O22NO H116.2 kJmol1(反应热)解析 根据燃烧热的概念，生成的水应为液态，A 项错；B 项中反应
18、放热，H 应为负值，B 项错；D 项中没表示聚集状态，D 项错。答案 C【示范 9】(2011浙江理综)下列说法不正确的是()。A已知冰的熔化热为 6.0 kJmol1，冰中氢键键能为 20 kJmol1。假设每摩尔冰中有 2 mol 氢键，且熔化热完全用于打破冰的氢键，则最多只能破坏冰中 15%的氢键B已知一定温度下，醋酸溶液的物质的量浓度为 c，电离度为，Kac2c1。若加入少量 CH3COONa 固体，则电离平衡 CH3COOHCH3COOH向左移动，减小，Ka 变小C实验测得环己烷(l)、环己烯(l)和苯(l)的标准燃烧热分别为3 916 kJmol1、3 747 kJmol1 和3
19、265 kJmol1，可以证明在苯分子中不存在独立的碳碳双键D已知：Fe2O3(s)3C(石墨)=2Fe(s)3CO(g)H489.0 kJmol1CO(g)12O2(g)=CO2(g)H283.0 kJmol1C(石墨)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1则 4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H1 641.0 kJmol1解析 通过计算 6.0 kJmol120 kJmol12100%15%，A 正确；加入 CH3COONa固体 CH3COOHCH3COOH平衡向左移动，减小，而 Ka 只与温度有关，温度不变，Ka 不变，B 错误；通过计算 C 项正确；D 项将选项中四个方程式从上到下依次编号为、，则式式6式6式2，即(393.5 kJmol1)6(283.0 kJmol1)6489.0 kJmol121 641.0 kJmol1，D 项正确。答案 B单击此处进入 限时规范训练