1、【专题四】化学反应中的能量变化【考点突破】考点1 化学反应中的能量变化1.放热反应和吸热反应 由于各物质所具有的能量不同，如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，那么在发生化学反应时，有一部分能量就会转变成热能等形式释放出来，这就是放热反应。 表示：H为“-”或“H0”，单位：kJmol-1。 如果反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，那么在发生化学反应时，反应物就需要吸收能量才能转化为生成物，这就是吸热反应。 表示：H为“+”或“H0”，单位：kJmol-1。2.燃烧热：在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该反应的燃烧热。3.中和热
2、：在稀溶液中，酸和碱发生中和反应时生成1 mol H2O，这时的反应热叫中和热。单位kJmol-1。方法点击 反应热H=反应物总能量-生成物总能量或者反应热H=反应物键能之和-生成物键能之和。此处常以计算题的形式出现。例如：通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于估计化学反应的反应热(H)，化学反应H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中新化学键的键能之和的差。化学键SiOSiClHHHClSiSiSiC键能/kJmol-1460360436431176347工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)+2H2(g)Si(
3、s)+4HCl(g)该反应的反应热H=_kJmol-1此题是结合晶体硅(金刚石)的立体空间构型计算反应热。首先分析1 mol Si中含SiSi的物质的量(一个Si原子与四个Si原子形成四个SiSi，一个SiSi归属于两个Si原子，所以1 mol Si中含SiSi的物质的量是2mol)。H=(4SiCl+2HH)-(2SiSi+4HCl)H=+236 kJmol-1考点2 热化学方程式能表示反应过程中热量变化的化学方程式叫热化学方程式。书写热化学方程式的注意点(1)注明物质的聚集状态：气体(g)、固体(s)、液体(l)、稀溶液(aq)及晶型。(2)注明反应的温度和压强(若是101 kPa和25
4、可不注明)，注明H的“-”和“+”及单位(kJmol-1)。(3)热化学方程式的化学计量数表示的是物质的量，所以可以是整数，也可以是分数。 对于相同物质的反应，化学计量数不同，H也不同。聚集状态不同，H也不同，所以书写热化学方程式时，首先注明物质聚集状态，然后再根据化学方程式的化学计量数与反应热的正比关系确定H的值。方法点击 化学反应中的能量变化在高考中经常涉及的内容有：书写热化学方程式、判断热化学方程式的正误及反应热的大小比较等等。1.书写热化学方程式及判断热化学方程式的正误同学们经常出错及出题人常设错的方式：(1)丢掉或写错反应物及生成物的聚集状态。(2)丢掉H的“-”和“+”及单位(kJ
5、mol-1)，特别是“+”。(3)反应热的数值与聚集状态的关系搞错。(4)热化学方程式中的反应热数值表示反应物按方程式中化学计量数反应进行到底时的热量值，若反应存在化学平衡，则热量值小于对应的反应热数值。2.比较反应热的大小(1)同一反应生成物状态不同时A(g)+B(g)=C(g)；H10；A(g)+B(g)=C(l)；H20因为C(g)=C(l)；H30，则H3=H2-H1，所以|H2|H1|。(2)同一反应物状态不同时S(g)+O2(g)=SO2(g)；H10S(s)+O2(g)=SO2(g)；H20H3+H1=H2，固S(s)S(g)吸热，H30，所以|H1|H2|(3)两个有联系的不同
6、反应相比C(s)+O2(g)=CO2(g)；H10C(s)+1/2O2(g)=CO(g)；H20 H3+H2=H1，所以H1|H2|) 化学反应不管是一步还是几步完成，其总的反应热是相同的，即化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)与终态(各生成物)有关，与反应途径无关，这就是盖斯定律。正因为如此，所以热化学方程式可以进行数学处理。考点3 中和热的实验测定1.实验原理及仪器装置(如下图)在稀溶液中，酸和碱发生中和反应生成1 mol水，此时的反应热叫中和热。2.中和热的计算公式：H=kJmol-1，其中(m1+m2)表示溶液质量，c为比热容：c=4.18 J(g)-1。常使c10-3变成kJ(
7、g)-1。3.误差分析若热量损失，中和热数值偏小。方法点击 中和热实验的测定是高中阶段比较重要的一个定量实验。无论从能量的角度，还是从实验的角度，中和热实验的测定都将会是今后高考考查的热点。除掌握化学实验的基本操作外，还应注意以下几点：1.为了保证实验中盐酸完全反应，使用的碱稍微过量，计算中和热时按酸来算。2.做好保温工作是本实验成功的关键，如为什么用环形玻璃棒，不能用铁质或铜质环形棒，还应注意环形玻璃棒的使用方法。3.实验中若用弱酸、弱碱代替强酸、强碱，因弱酸、弱碱电离过程吸热，会使中和热数值偏小。【精题精讲】1. N2H2是一种高效清洁的火箭燃料。0.25 mol N2H2(g)完全燃烧生
8、成氮气和气态水时，放出133.5 kJ热量。则下列热化学方程式正确的是( )A.N2H2(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)；H=+133.5 kJmol-1B.N2H2(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)；H=-133.5 kJmol-1C.N2H2(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)；H=+534 kJmol-1D.N2H2(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)；H=-534 kJmol-1答案：D解析：本题考查了热化学方程式的书写及简单计算。热化学反应方程式前面的化学计量数，放热用“-”号，-133.54 kJmol-1=-534 kJmol-1。2
9、.燃烧1 g乙炔生成二氧化碳和液态水，放出热量50 kJ，则这一反应的热化学反应方程式为( )A.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)；H=+50 kJmol-1B.C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O；H=-1 300 kJC.2C2H2+5O2=4CO2+2H2O；H=-2 600 kJD.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)；H=-2 600 kJmol-1答案：D解析：本题考查了热化学方程式的书写及简单计算。热化学方程式前面的化学计量数表示物质的量。反应热单位是kJmol-1,B和C均错。 2 mol C2H2燃烧
10、放出的热量为-22650 kJmol-1=-2 600 kJmol-1。3.下列叙述中正确的是( )A.热化学方程式2H2(g)+O2(g)=H2O(l);H=-571.6 kJmol-1中H表示H2的燃烧热B.分子晶体的熔点、沸点随共价键增强而升高C.非金属元素呈现的最高化合价不超过该元素原子的最外层电子数D.阴离子的核外电子排布一定与上一周期稀有气体元素原子的核外电子排布相同答案：C解析：A中1 mol H2完全燃烧的反应热表示H2的燃烧热。B中分子晶体的熔沸点与分子间作用力有关，与共价键强弱无关。D项如：简单阴离子的核外电子排布应与本周期稀有气体元素原子的核外电子排布相同。4.已知1 g
11、 CH4完全燃烧生成CO2和液态水时放出55.6 kJ的热量，则下列甲烷燃烧的热化学方程式正确的是( )A.CH4+2O2=CO2+2H2O；H=-889.6 kJmol-1B.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)；H=-889.6 kJmol-1C.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)；H=889.6 kJmol-1D.CH4 (g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)；H=-889.6 kJmol-1答案：D解析：本题考查热化学方程式书写应注意的问题。要注明状态；注意吸放热符号；注意化学计量数与反应热的正比关系；注意反应热的单位是kJmol-
12、15. 0.3 mol的气态高能燃料乙硼烷B2H6在O2中燃烧，生成固态B2O3和液态H2O，放出649.5 kJ的热量。下列热化学方程式中正确的是( )A.B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)；H=+2 165 kJmol-1 B.B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)；H=-2 165 kJmol-1C.B2H6+3O2=B2O3+3H2O；H=-2 165 kJmol-1D.B2H6(g)+O2(g)=B2O3(s)+H2O(g)；H=-2 165 kJmol-1答案：B解析：本题考查热化学方程式书写应注意的问题及简单计算。注意热化学方程式与
13、普通的化学方程式的区别。二者均要配平。6.可逆反应aA(s)+bB(g)cC(g)+dD(g)；H=Q，在反应过程中，当其他条件不变时，某物质在混合物中的含量与温度(T)、压强(p)的关系如下图所示： 根据上图分析，以下正确的是( )A.T1T2，Q0 B.T2T1，Qp2，a+b=c+d D.p1p2，bc+d答案：B解析：据图中所给斜率分析可知：T1T2，p1p2，故温度升高C减小，反应应为放热反应，Q0DH的大小与热化学方程式的计量数无关解析：化学反应中一定有能量变化，A错误；B项中，H反应物的键能总和生成物的键能总和，得H0表示吸热，HQ2B生成物总能量均高于反应物总能量C生成1 mo
14、l 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D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Q1热量；D项，因为HBr(g)HBr(l)为放热反应，所以1 mol HBr(g)具有的能量大于1 mol HBr(l)具有的能量答案：AD7下列变化过程，属于放热过程的是()液态水变成水蒸气酸碱中和反应浓H2SO4稀释固体氢氧化钠溶于水H2在Cl2中燃烧弱酸电离NH4Cl晶体与Ba(OH)28H2O混合搅拌ABC D解析：弱电解质的电离是
15、吸热过程答案：A8如图，a曲线是198 K、101 kPa时N2与H2反应过程中能量变化的曲线图，下列叙述正确的是()A该反应的热化学方程式为：N23H22NH3H92 kJmol1Bb曲线是升高温度时的能量变化曲线C加入催化剂，该化学反应的反应热改变D在198 K、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Q1 kJ，若通入2 mol N2和6 mol H2反应后放出的热量为Q2 kJ则184Q22Q1解析：热化学方程式表示198 K,101 kPa条件下的反应热，各物质要标聚集状态，故A不正确；由图可知b曲线情况下，活化能降低，应是加入催化剂，因升高温度不能
16、改变活化能，故B不正确；加入催化剂，反应的反应热不变，故C不正确；题图表示的是1 mol N2和3 mol H2完全反应时的反应热，实际上N2和H2的反应是可逆反应，该条件下放出的热量小于92 kJ，故2 mol N2和6 mol H2，在该条件下放出的热量为184Q22Q1，故D正确答案：D9下列关于反应能量的说法正确的是()AZn(s)CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)Cu(s)H216 kJmol1，E反应物E生成物BCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H178.5 kJmol1，E生成物E反应物CHI(g) H2(g)I2(s)H26.5 kJmol1,1 mol HI 在密
17、闭容器中分解达平衡后吸收26.5 kJ的能量DH(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1,1 L 1 molL1的NaOH溶液与1 L 1 molL1的CH3COOH溶液混合后放热57.3 kJ解析：当E反应物0，反之，反应放出能量，H0，则A对，B对；C中为可逆反应，1 mol HI不可能在密闭容器中完全分解；D中CH3COOH分子电离吸热，与NaOH溶液反应放出热量小于57.3 kJ.答案：AB10已知：101 kPa 时，C(s)1/2O2(g)=CO(g)H1110.5 kJmol1；稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H257.3 kJmol1.下列结论正
18、确的是()A若碳的燃烧热用H3 来表示，则H3H1C浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为H4，则H4H2D稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol 水，放出57.3 kJ热量解析：H本身有正负之分，放热为负值，吸热为正值燃烧热是指生成稳定氧化物所放出的热量，碳燃烧生成的稳定氧化物为CO2，因为CO燃烧生成CO2是放热反应，因此，H3H1，A对B错；C项浓硫酸溶于水要放热，因此，浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热要小于57.3 kJmol1；D项醋酸是弱电解质，电离过程要吸热，故稀醋酸与烯NaOH溶液反应生成1 mol水，放出的热量要小于57.3 kJ.答案：AC三、非选择题(本题包括4个小题，
19、共50分)11(12分)(2011安徽巢湖高三四校联考)已知某反应A(g)B(g) C(g)D(g)，反应过程中的能量变化如图所示，回答下列问题(1)该反应是_反应(填“吸热”或“放热”)，该反应的H_kJmol1(用含E1、E2的代数式表示)，1 mol气体A和1 mol气体B具有的总能量比1 mol气体C和1 mol气体D具有的总能量_(填“一定高”“一定低”或“高低不一定”)(2)若在反应体系中加入催化剂使逆反应速率增大，则E1和E2的变化是：E1_，E2_，H_(填“增大”“减小”或“不变”)解析：(1)从图象中看出反应物的能量低，生成物的能量高，该反应一定为吸热反应，反应焓变 HE生
20、成物E反应物(2)催化剂是通过降低化学反应的活化能来加快化学反应速率的，对于可逆反应，催化剂能同等程度的降低正反应和逆反应的活化能答案：(1)吸热E1E2一定低(2)减小减小不变12(13分)(2011芜湖一次联考)金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们燃烧时若氧气不足则生成一氧化碳，充分燃烧时生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示(1)等量金刚石和石墨完全燃烧_(填“金刚石”或“石墨”)放出热量更多，写出表示石墨燃烧热的热化学方程式_(2)在通常状况下，金刚石和石墨_(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，写出石墨转化为金刚石的热化学方程式_.(3)12 g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36 g，
21、该过程放出的热量_解析：(1)从图象上可以看出金刚石能量比石墨高，所以等量金刚石和石墨完全燃烧金刚石放出热量更多根据燃烧热定义，石墨完全燃烧生成二氧化碳，根据图象反应放出的总热量为110.5283.0393.5 kJ，所以表示石墨燃烧热的热化学方程式为C(石墨，s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1.(2)因为金刚石能量比石墨高，根据能量越低越稳定，所以在通常状况下石墨更稳定，石墨转化为金刚石要吸收热量，1 mol 石墨转化为金刚石吸收热量为395.4393.51.9 kJ，热化学方程式为：C(石墨，s)=C(金刚石，s)H1.9 kJmol1.(3)12 g石墨在一定量空气中
22、燃烧，生成气体36 g，根据碳原子守恒，气体总物质的量为1 mol，所以生成气体平均摩尔质量为36 g/mol，利用十字交叉法求算混合气体中CO和CO2的物质的量之比，所以混合气体中CO和CO2各0.5 mol，该过程放出热量为(110.5393.5)2252.0(kJ)答案：(1)金刚石C(石墨，s)O2=CO2(g)H393.5 kJmol1(2)石墨C(石墨，s)=C(金刚石，s)H1.9 kJmol1(3)252.0 kJ13(12分)测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如右图所示(1)写出该反应的热化学方程式(中和热为57.3 kJmol1)：_(2)取50 mL NaOH溶液和3
23、0 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如下表请填写下表中的空白：温度实验次数起始温度T1/终止温度T2/温度差平均值(T2T1)/H2SO4NaOH平均值126.226.026.130.1_227.027.427.233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4近似认为0.50 molL1 NaOH溶液和0.50 molL1硫酸溶液的密度都是1 g/cm3，中和后生成溶液的比热容c4.18 J/(g)则中和热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溶液的体积时仰视读数
24、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溶液的温度解析：(1)写热化学方程式时除注意方程式配平外，还要注意物质的聚集状态，H的符号和单位(2)实验2的误差太大要舍去H53500 J/mol53.5 kJmol1.a、c项易使部分热量损失，导致结果偏低，b项仰视读数，V(NaOH)偏大，会导致结果偏高d项会使温差变小、导致结果偏低答案：(1)H2SO4(aq)NaOH(aq)=Na2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1(2)4.053.5 kJmol1a、c、d14(13分)通常把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学
25、键的键能已知部分化学键的键能如下：化学键NHNNO=ONNOH键能(kJmol1)386167498946460(1)发射神舟飞船的长征火箭用了肼(N2H4，气态)为燃料，若它在氧气(气态)中燃烧，生成N2(气态)和H2O(液态).1 mol肼完全燃烧时放出的热量为_(2)为了提高肼(N2H4)燃烧过程中释放的能量，常用二氧化氮作氧化剂代替氧气，这两者反应生成氮气和水蒸气已知N2(g)2O2(g)=2NO2(g) H167.7 kJmol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g) H2534 kJmol1试写出肼和NO2完全反应的热化学方程式：_.(3)随着中国空间技术的发展，寻找更
26、高效的火箭推进剂也被提到了议事日程在实验室我国科研人员应用电子计算机模拟出具有高能量的物质N60，它的结构与C60十分相似已知N60分子中每个N原子均以氮氮键结合三个氮原子，且N60分子结构中每个氮原子均形成8个电子的稳定结构试推测1个N60的结构含有_个NN键解析：(1)据题意，肼燃烧时发生反应为N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(l), 故H(3864167)498(94622460)577(kJmol1)，即1 mol肼完全燃烧时放出的热量为577 kJ.(2)根据题意，要求计算下列反应的反应热的值：N2H4(g)NO2(g)=3/2N2(g)2H2O(g) H3.根据盖斯定律，一个反应仅与其始态和终态有关，而与其过程无关，则存在：2，即：H3H2H12567.85 kJmol1.(3)由于氮原子最外层电子数为5，而已知N60分子中每个N原子均以氮氮键结合三个氮原子，故N60分子中只存在着NN键，再根据原子的均摊思想，在N60分子中应共有90个NN键答案：(1)577 kJ(2)N2H4(g)NO2(g)=3/2N2(g)2H2O(g) H3567.85 kJmol1(3)90
