1、专题六 化学反应与能量 考纲要求 1.能正确书写化学方程式，并能根据质量守恒定律进行有关计算。2.能说明化学反应中能量转化的主要原因，知道化学变化中常见的能量转化形式。3.了解化学能与热能的相互转化及其应用。了解吸热反应、放热反应、反应热(焓变)等概念。4.能正确书写热化学方程式，能根据盖斯定律进行有关反应热的简单计算。5.了解提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型化学电源的重要性。认识化学在解决能源危机中的重要作用。栏目索引 考点一 从宏观、微观角度掌握反应热 考点二 热化学方程式的书写与判断 考点三 盖斯定律的多角度应用 1.理解化学反应热效应的两种角度(1)从微观的角度说，是旧化
2、学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量的差值，如下图所示：考点一 从宏观、微观角度掌握反应热 知识精讲a表示旧化学键断裂吸收的能量；b表示新化学键形成放出的能量；c表示反应热。(2)从宏观的角度说，是反应物自身的能量与生成物能量的差值，在上图中：a表示活化能；b表示活化分子结合成生成物所释放的能量；c表示反应热。2.反应热的量化参数键能反应热与键能的关系 反应热：HE1E2或HE4E3，即H等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，或生成物具有的总能量减去反应物具有的总能量。题组集训 题组一 正确理解概念 1.正误判断，正确的划“”，错误的划“”。(1)在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。
3、该反应中化学能全部转化为热能()(2015江苏，4D)(2)向汽油中添加甲醇后，该混合燃料的热值不变()(2014浙江理综，7D)(3)催化剂能改变反应的焓变()(2012江苏，4B改编)(4)催化剂能降低反应的活化能()(2012江苏，4C改编)(5)同温同压下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同()(2010山东理综，10D)2.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H57.3 kJmol 1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热H2(57.3)kJmol1 B.CO(g)的燃烧热是283.0 kJmol1，则2CO
4、2(g)=2CO(g)O2(g)反应的H2283.0 kJmol1C.氢气的燃烧热为285.5 kJmol1，则电解水的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)O2(g)H285.5 kJmol1 D.1 mol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=电解解析 在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态H2O时的反应热叫做中和热，中和热是以生成 1 mol液态H2O为基准的，A项错误；CO(g)的燃烧热是283.0 kJmol1，则CO(g)O2(g)=CO2(g)H 283.0kJmol 1，则 2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2283.0 kJmol1，逆
5、向反应时反应热的数值相等，符号相反，B项正确；12电解 2 mol 水吸收的热量和2 mol H2完全燃烧生成液态水时放出的热量相等，C项中的H应为571.0 kJmol1；在101 kPa 时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时(水应为液态)所放出的热量是该物质的燃烧热，D项错误。答案 B 失误防范“三热”是指反应热、燃烧热与中和热，可以用对比法深化对这三个概念的理解，明确它们的区别和联系，避免认识错误。(1)化学反应吸收或放出的热量称为反应热，符号为H，单位常用kJmol1，它只与化学反应的计量系数、物质的聚集状态有关，而与反应条件无关。中学阶段研究的反应热主要是燃烧热和中和热。(2
6、)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。单位：kJmol1。需注意：燃烧热是以1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量来定义的，因此在书写燃烧热的热化学方程式时，一般以燃烧1 mol 物质为标准来配平其余物质的化学计量数；燃烧产物必须是稳定的氧化物，如CCO2、H2H2O(l)等。(3)中和热：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态H2O时的反应热。需注意：稀溶液是指物质溶于大量水中；中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应；中和反应的实质 是 H 和 OH 化 合 生 成 H2O，即 H (aq)
7、OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。题组二“式形相随”理解反应热 3.2014北京理综，26(3)已知：2NO2(g)N2O4(g)H1 2NO2(g)N2O4(l)H2 下列能量变化示意图中，正确的是(选填字母)_。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。答案 A 4.2015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1 mol N2，其H_kJmol1。1395.(2015上海，8)已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应进程的变化如下图所
8、示。下列说法正确的是()A.加入催化剂，减小了反应的热效应 B.加入催化剂，可提高H2O2的平衡转化率 C.H2O2分解的热化学方程式：H2O2H2O O2Q D.反应物的总能量高于生成物的总能量解析 催化剂不会影响反应的热效应和平衡转化率；C项，热化学方程式应标明状态。答案 D 12题组三“一式”解决反应热的计算 6.(1)2015浙江理综，28(1)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：已知：化学键 CH CC C=C HH 键能/kJmol1 412 348 612 436 计算上述反应的H_ kJmol1。解析 设“”部分的化学键键能为a kJmol1，则H(a3484125)kJmol1(a61
9、24123436)kJmol1124 kJmol1。答案 124(2)2015全国卷，28(3)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 形成1 mol H2(g)和1 mol I2(g)共放出436 kJ151 kJ587 kJ能量，设断裂2 mol HI(g)中化学键吸收2a kJ能量，则有2a58711，得a299。另解：H2E(HI)E(HH)E(II)，2E(HI)H E(HH)E(
10、II)11 kJmol 1 436 kJmol1151 kJmol1598 kJmol1，则E(HI)299 kJmol1。2997.(2014重庆理综，6)已知：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)Ha kJmol1 2C(s)O2(g)=2CO(g)H220 kJmol1 HH、O=O和OH键的键能分别为436、496和462 kJmol1，则a为()A.332B.118 C.350D.130 解析 根据盖斯定律和焓变与键能的关系解答。根据题中给 出 的 键 能 可 得 出 热 化 学 方 程 式：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H3(24364964462)kJmol1，即2
11、H2(g)O2(g)=2H2O(g)H3480 kJmol1，题中2C(s)O2(g)=2CO(g)H2220 kJmol1，()得C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H1(H2H3)，即a(220480)130，选项D正确。121212答案 D失误防范利用键能计算反应热，要熟记公式：H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：1 mol金刚石中含2 mol CC键，1 mol硅中含2 mol SiSi键，1 mol SiO2晶体中含4 mol SiO键；分子晶体：1 mol P4中含有6 mol PP键，1
12、mol P4O10(即五氧化二磷)中，含有12 mol PO键、4 mol P=O键，1 mol C2H6中含有6 mol CH键和 1 mol CC键。考点二 热化学方程式的书写与判断 1.两个模板(1)热化学方程式的书写模板 步骤1 写方程 写出配平的化学方程式。步骤2 标状态 用s、l、g、aq标明物质的聚集状态。步骤3 标条件 标明反应物的温度和压强(101 kPa、25 时可不标注)。知识精讲步骤4 标H 在方程式后写出H，并根据信息注明H的“”或“”。步骤5 标数值 根据化学计量数计算写出H的数值。(2)热化学方程式书写的正误判断模板 步骤1 审“”“”放热反应一定为“”，吸热反应
13、一定为“”。步骤2 审单位 单位一定为“kJmol1”，易漏写或错写成“kJ”。步骤3 审状态 物质的状态必须正确，特别是溶液中的反应易写错。步骤4 审数值的对应性 反应热的数值必须与方程式的化学计量数相对应，即化学计量数与H成正比。当反应逆向时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。步骤5 审是否符合概念 如注意燃烧热和中和热的概念以及与此相关的热化学方程式。2.两个注意(1)注意同素异形体转化的名称问题 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S(单斜，s)O2(g)=SO2(g)H1297.16 kJmol1 S(正交，s)O2(g)=SO2(g)H
14、2296.83 kJmol1 S(单斜，s)=S(正交，s)H30.33 kJmol1(2)注意可逆反应中的反应热及热量变化问题 由于反应热是指反应完全时的热效应，所以对于可逆反应，其热量要小于反应完全时的热量。1.(1)2014大纲全国卷，28(1)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：已知AX3的熔点和沸点分别为93.6 和76，AX5的熔点为167。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为_。题组集训 题组一 热化学方程式的书写 AX3(l)X2(g)=AX5(s)H123.8 kJmol1(2)
15、2014天津理综，7(4)晶体硅(熔点1 410)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)H21 100 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1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量，写出该反应的热化学方程式：_。SiCl4(g)2H2(g)=1 100 Si(s)4HCl(g)H0.025a kJmol1(3)2015 安 徽 理 综，27(4)NaBH4(s)与 水(l)反 应 生 成NaBO2(s)和氢气(g)，在25、101 kPa下，已知每消耗3.8 gNaBH4(s)放 热 21.6
16、kJ，该 反 应 的 热 化 学 方 程 式 是_。NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g)H216 kJmol1(4)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1 mol e的单质在足量d2中燃烧，恢复至室温，放出255.5 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：_。2Na(s)O2(g)=Na2O2(s)H511 kJmol1 题组二 热化学方程式的正误判断 2.正误判断，正确的划“”，错误的划“”。(1)甲烷的标准燃烧热为890.3 kJmol1，则甲烷
17、燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.3 kJmol1()(2)500、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(g)3H2(g)2NH3(g)H38.6 kJmol1()催化剂500、30 MPa(3)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H1 367.0 kJmol1(燃烧热)()(4)NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1(中和热)()(5)25、101 kPa时，强酸、强
18、碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJmol1，则2H(aq)SO(aq)Ba2(aq)2OH(aq)=BaSO4(s)2H2O(l)H114.6 kJmol1()24 解题心得热化学方程式书写或判断易出现的错误 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H的单位，或者将H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1 mol 可燃物或生成1 mol H2O(l)而造成错误。考点三 盖斯定律的多角度应用 1
19、.定律内容一定条件下，一个反应不管是一步完成，还是分几步完成，反应的总热效应相同，即反应热的大小与反应途径无关，只与反应的始态和终态有关。知识精讲2.常用关系式热化学方程式 焓变之间的关系 aA=B H1 A=B H2 H2 H1或 H1aH2 aA=B H1 B=aA H2 H1H2 HH1H2 1a1a1.(2015重庆理综，6)黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为 S(s)2KNO3(s)3C(s)=K2S(s)N2(g)3CO2(g)Hx kJmol1 已知：碳的燃烧热H1a kJmol1 S(s)2K(s)=K2S(s)H2b kJmol1 题组集训 题组一 利用盖
20、斯定律求焓变 2K(s)N2(g)3O2(g)=2KNO3(s)H3c kJmol1，则x为()A.3abcB.c3ab C.abcD.cab解 析 由 碳 的 燃 烧 热 H1 a kJmol 1，得 C(s)O2(g)=CO2(g)H1a kJmol1，将另外两个热化学方程式依次编号为、，目标反应可由3得到，所以H3H1H2H3，即x3abc。A2.(2013新课标全国卷，12)在1 200 时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：H2S(g)O2(g)=SO2(g)H2O(g)H1 2H2S(g)SO2(g)=S2(g)2H2O(g)H2 H2S(g)O2(g)=S(g)H2O(g)H3 2
21、S(g)=S2(g)H4 323212则H4的正确表达式为()A.H4(H1H23H3)B.H4(3H3H1H2)C.H4(H1H23H3)D.H4(H1H23H3)23233232解析 给题中方程式依次编号为、，3 得2S(g)=S2(g)H4(H1H23H3)答案 A 23233.2015江苏，20(1)烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收，可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为 NO(g)O3(g)=NO2(g)O2(g)H200.9 kJmol1 NO(g)O2(g)=NO2(g)H58.2 kJmol
22、1 12SO2(g)O3(g)=SO3(g)O2(g)H241.6 kJmol1 反应3NO(g)O3(g)=3NO2(g)的H_kJmol1。解析 对所给的三个热化学方程式由上到下依次标记为、，由反应和可知O2是中间产物，2消去O2，可得目标反应，故目标反应的H200.9 kJmol1(58.2 kJmol1)2317.3 kJmol1。317.3答题模板叠加法求焓变 步骤1“倒”为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号相反。这样，就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往容易出错。步骤2“乘”为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式乘以某个倍数，
23、反应热也要相乘。步骤3“加”上面的两个步骤做好了，只要将方程式相加即可得目标方程式，反应热也要相加。题组二 多角度比较焓变大小 4.(2014新课标全国卷，13)室温下，将1 mol的CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为H1，将 1 mol 的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为H2；CuSO45H2O受热分解的化学方程式为CuSO45H2O(s)CuSO4(s)5H2O(l)，热效应为H3。则下列判断正确的是()A.H2H3B.H1H3=解析 1 mol CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，为吸热反应，故H10,1 mol CuSO4(s)溶于水会
24、使溶液温度升高，为放热过程，故H20，根据盖斯定律得到关系式H1H2H3，分析得到答案：H1H3。答案 B 5.已知下列热化学方程式：H2(g)O2(g)=H2O(g)H1a kJmol1 2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2b kJmol1 H2(g)O2(g)=H2O(l)H3c kJmol1 2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H4d kJmol1 下列关系式中正确的是()A.acd0 C.2ab0 1212解析 H2的燃烧反应是放热反应，Hc，A错；反应的化学计量数是的2倍，的反应热也是的2倍，b2a0，H30，H40 C.H1H2H3D.H3H4H5 解析 A项，C(s)、C
25、O(g)在O2(g)中燃烧生成CO2，均为放热反应，则有H10、H30，Fe(s)与O2(g)反应生成Fe2O3(s)为放热反应，则有H4H2。3.同 一 反 应 的 同 一 反 应 物 状 态 不 同 时，如 A(s)B(g)=C(g)H1，A(g)B(g)=C(g)H2，则H1H2。4.两个有联系的反应相比较时，如C(s)O2(g)=CO2(g)H1，C(s)1/2O2(g)=CO(g)H2。比较方法：利用反应(包括H1)乘以某计量数减去反应(包括H2)乘以某计量数，即得出H3H1某计量数H2某计量数，根据H3大于0或小于0进行比较。总之，比较反应热的大小时要注意：反应中各物质的聚集状态；H有正负之分，比较时要连同“”、“”一起比较，类似数学中的正、负数大小的比较；若只比较放出或吸收热量的多少，则只比较数值的大小，不考虑正、负号。
