1、专题十 化学反应与能量变化图像、盖斯定律【高频考点解读】 1了解化学反应中能量转化的原因，能说出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，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。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。【热点题型】题型一 考查燃烧热与中和热例1、2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的H99 kJmol1。请回答下列问题：(1)图中A、C分别表示_、_，E的大小对该反应的反应热有无影响
2、？_。该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？_，理由是_；(2)图中H_kJmol1；(3)V2O5的催化循环机理可能为：V2O5氧化SO2时，自身被还原为四价钒化合物；四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式：_；(4)已知单质硫的燃烧热为296 kJmol1，计算由S(s)生成3 mol SO3(g)的H(要求计算过程)。(已知燃烧热是指25 、101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量)【提分秘籍】燃烧热、中和热、反应热三者之间的关系：(1)弄清燃烧热的含义：在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化
3、物时所放出的热量，叫该物质的燃烧热，例如：C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1，碳的燃烧热是393.5 kJmol1。(2)弄清中和热的含义：中和热是在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1 mol水时放出的热量，中和热为57.3 kJmol1，反应热为H57.3 kJmol1。(3)反应热随反应物的物质的量的变化而变化，一个可逆的学反应，它的正反应和逆反应的焓变大小相等、符号相反。(4)三者既有联系又有区别，燃烧热和中和热都是正值，并且都是定值，反应热既有正值(正号不能省略)又有负值，符号不表示大小而表示吸热或放热，反应热随反应物的物质的量的变化而变化。【举一反三】甲醇
4、质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是CH3OH(g)H2O(g)=CO2(g)3H2(g) H49.0 kJmol1CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2(g) H192.9 kJmol1下列说法正确的是()。ACH3OH的燃烧热为192.9 kJmol1B反应中的能量变化如下图所示CCH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量D根据推知反应CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2(g)的H192.9 kJmol1题型二 热化学方程式的书写及正误判断 例2、下列热化学方程式中，正确的是()A甲烷的燃烧热为890.3 kJmol1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为C
5、H4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.3 kJmol1B500、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 kJmol1CHCl和NaOH反应的中和热为57.3 kJmol1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热H2(57.3 kJmol1)D在101 kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1【提分秘籍】 1物质状态
6、物质所处的状态不同，H值不同，所以必须注明物质状态。固态、液态、气态、溶液分别用符号s、l、g、aq表示。2反应条件(1)热化学方程式不用标反应条件。如氢气在空气中燃烧生成液态水的热化学方程式为：H2(g)1/2O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1，不用标明反应条件“燃烧”。(2)不管反应是可逆反应还是不可逆反应，热化学方程式中的热效应都是指完全反应时的热效应。(3)在25，101 kPa进行的反应，可不标明温度和压强，不在此条件下进行的反应需要标明温度和压强。3反应热(H)(1)单位：kJmol1。(2)符号：放热反应为“”；吸热反应为“”。4化学计量数(1)化学计量数表示的是
7、物质的量。(2)化学计量数可以为分数。(3)H的数值与对应的热化学方程式中化学计量数有关。如：H2(g)1/2O2(g)=H2O(1)Ha kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)Hb kJmol1则a、b的关系为：b2a。5正、逆反应的H的关系逆反应和正反应的反应热数值相等，符号相反。如2H2(g)O2(g)=2H2O(l)Hb kJmol12H2O(l)=2H2(g)O2(g)Hc kJmol1，则cb。【特别提醒】在热化学方程式的书写和判断正误时，常见失误点有：(1)忽视H的正负。(2)忽视H的数值与化学计量数有关。化学计量数发生变化时，H的数值要相应变化。(3)忽视物质的状态
8、不同H的数值也不同。【举一反三】25、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ/mol，辛烷的燃烧热为5 518 kJ/mol。下列热化方程式书写正确的是()A2H(aq)SO(aq)Ba2(aq)2OH(aq)=BaSO4(s)2H2O(l)H57.3 kJ/molBKOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJ/molCC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(g)H5 518 kJ/molD2C8H18(g)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(l)H5 518 kJ/mol【热点题型】题型三 反应热的计算
9、例3、已知：Fe2O3(s)C(s)=CO2 (g)2Fe(s)；H234.1 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)；H393.5 kJmol1，则2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)的H是()A824.4 kJmol1B627.6 kJmol1C744.7 kJmol1 D169.4 kJmol1【规律方法】本题是根据盖斯定律来计算反应热的，解答过程中若不仔细观察已知反应和待求反应之间的关系则不能将已知反应式合理转化为待求反应式而错解；H不随计量数的变化而变化，没有将“H”中的“”、“”一并代入热化学方程式中进行加、减计算均导致错解。【提分秘籍】 1利用热化学方程式进行有关计算根
10、据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。2根据计算书写热化学方程式根据一定量的反应物或生成物的量计算出反应放出或吸收的热量，换算成1 mol反应物或生成物的热效应，书写热化学方程式。3根据燃烧热数据，求算反应放出的热量利用公式：Q燃烧热n(可燃物的物质的量)如已知H2的燃烧热为H285.8 kJmol1，燃烧H2的物质的量为2 mol，则H2燃烧放出的热量为2 mol285.8 kJmol1571.6 kJ。4根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差进行计算如H2与Cl2燃烧生成HCl的反应，H2(g)Cl2(
11、g)=2HCl(g)，断裂旧键吸收的总能量为679 kJmol1，新键形成过程中释放的总能量为862 kJmol1，故该反应的反应热H679 kJmol1862 kJmol1183 kJmol1。5利用盖斯定律求解根据已知的热化学方程式，进行相应的变化，然后进行加减得出需要求解的热化学方程式，然后进行必要的有关反应物物质的量或反应吸、放热的有关计算。如已知下列反应的反应热：CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H870.3 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1H2(g)O2(g)= =H2O(l)H285.8 kJ/mol1，则反应2C
12、(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)的H488.3 kJmol1。【特别提醒】在进行有关反应热的计算时常见失误点有：(1)根据已知的热化学方程式进行计算时，要清楚已知热化学方程式的化学计量数表示的物质的量与已知物质的量之间的比例关系，然后进行计算。(2)根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时，须注意断键和成键的总数，必须是断键和成键时吸收或放出的总能量。(3)运用盖斯定律进行计算，在调整方程式时，要注意H的正负和数值也要随之调整。【举一反三】SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在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
13、 FF、SF键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则S(s)3F2(g)=SF6(g)的反应热H为()A1 780 kJ/mol B1 220 kJ/molC450 kJ/mol D430 kJ/mol【高考风向标】 1【2014年高考新课标卷第9题】已知分解1 mol H2O2 放出热量98KJ，在含少量I的溶液中，H2O2的分解机理为：H2O2 I H2O IO 慢 H2O2 IOH2O O2 I 快下列有关反应的说法正确的是( )A反应的速率与I的浓度有关 B IO也是该反应的催化剂C反应活化能等于98KJmol1 Dv(H2O2)=v(H2O)=v(O2)2【2014年高考新
14、课标卷第13题】室温下，将1mol的CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为H1，将1mol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AH2H3 BH1H3CH1+H3 =H2 DH1+H2 H33【2014年高考江苏卷第10题】已知：C(s)O2(g)CO2(g) H1CO2(g)C(s)2CO(g) H22CO(g)O2(g)2CO2(g) H34Fe(s)3O3(g)2Fe2O3(s) H43 CO(g)Fe2O3(s)3C
15、O2(g)2Fe(s) H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是AH10，H30BH20，H40CH1H2H3DH3H4H54【2014年高考海南卷第4题】标准状态下，气态分子断开l mol化学键的焓变称为键焓。已知H-H、H-O和O-O键的键焓H分别为436 kJ/mol、463 kJ/mol和495kJ/mol。下列热化学方程式正确的是AH2O (g)= H2(g)+O2(g); H= -485 kJ/mol BH2O (g)=H2(g)+O2(g); H=+485 kJ/molC2H2(g)+ O2 (g)= 2H2O(g) H = +485 kJ/mol D2H2(g)+ O 2(g)=
16、2H2O(g) H = -485 kJ/mol5【2014年高考重庆卷第6题】已知：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g) Ha kJ/molC(s)O2(g)2CO(g) H220 kJ/molHH、OO和OH键的键能分别为436、496和462 kJ/mol，则a为A332 B118 C350 D130 6【2014年高考上海卷第9题】1,3丁二烯和2丁炔分别与氢气反应的热化学方程式如下：CH2=CHCH=CH2(g)2H2(g)CH3CH2CH2CH3(g)236.6kJCH3CCCH3(g)2H2(g)CH3CH2CH2CH3(g)272.7kJ由此不能判断A1,3丁二烯和2丁炔稳定
17、性的相对大小B1,3丁二烯和2丁炔分子储存能量的相对高低C1,3丁二烯和2丁炔相互转化的热效应D一个碳碳叁键的键能与两个碳碳双键的键能之和的大小7【2014年高考海南卷第8题】某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是A反应过程a有催化剂参与B该反应为放热反应，热效应等于HC改变催化剂，可改变该反应的活化能D有催化剂条件下，反应的活化能等于E1+E2（2013福建卷）11某科学家利用二氧化铈（CeO2）在太阳能作用下将H2O、CO2转变成H2、CO。其过程如下：mCeO2（m-x）CeO2xCe+xO2（m-x）CeO2xCe+xH2O+ xCO2 mCeO2+ xH2+ xCO下列说法不正
18、确的是A该过程中CeO2没有消耗B该过程实现了太阳能向化学能的转化C右图中H1=H2+H3D以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO+4OH2e=CO+2H2O（2013海南卷）5已知下列反应的热化学方程式：6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)=2C3H5(ONO2)3(l)H12 H2(g)+ O2(g)= 2H2O(g)H2C(s)+ O2(g)=CO2(g) H3则反应4C3H5(ONO2)3(l)= 12CO2(g)+10H2O(g) + O2(g) +6N2(g)的H为A12H3+5H2-2H1 B2H1-5H2-12H3C12H3-5H2-2H1DH1-5H
19、2-12H3（2013上海卷）9.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可见A. NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应B.该反应中，热能转化为产物内部的能量C.反应物的总能量高于生成物的总能量D.反应的热化学方程式为：NH4HCO3+HClNH4Cl+CO2+H2O-Q（2013新课标II卷）12.在1200时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应H2S（g）+ O2(g)=SO2(g)+H2O(g)H12H2S(g)+SO2(g)=S2(g)+2H2O(g) H2H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(g) H32S(g
20、) =S2(g) H4则H4的正确表达式为（ ）A.H4=2/3（H1+H2-3H3）B.H4=2/3（3H3-H1-H2）C.H4=3/2（H1+H2-3H3）D.H4=3/2（H1-H2-3H3）（2013江苏卷）11. 下列有关说法正确的是（ ）A反应NH3(g)+HCl(g)= NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的H0B电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极CCH3COOH 溶液加水稀释后，溶液中 的值减小DNa2CO3溶液中加入少量Ca(OH)2固体，CO32水解程度减小，溶液的pH减小192.9 kJmol1D反应中的能量变化如下图所示5. 工业生产硫酸过程中，SO2在
21、接触室中被催化氧化为SO3，已知该反应为放热反应。现将2 mol SO2、1 mol O2充入一密闭容器充分反应后，放出热量98.3 kJ，此时测得SO2的转化率为50%。下列热化学方程式正确的是 ()。A2SO3(g) 2SO2(g)O2(g) H196.6 kJmol1B2SO2(g)O2(g) SO3(g) H98.3 kJmol1CSO2(g)O2(g) SO3(g) H98.3 kJmol1DSO2(g)O2(g) SO3(g) H196.6 kJmol1 6已知：1 mol H2分子中化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量1 mol Cl2分子中化学键断裂时需要吸收243 kJ的能
22、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 kJmol17有关热化学方程式书写与对应表述均正确的是 ()A稀醋酸与0.1 molL1 NaOH溶液反应：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1B密闭容器中，9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热
23、生成硫化亚铁17.6 g时，放出19.12 kJ热量，则Fe(s)S(s)=FeS(s)H95.6 kJmol1C氢气的燃烧热为285.5 kJmol1，则水电解的热化学方程式为2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H285.5 kJmol1D已知2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1，则可知C的燃烧热为110.5 kJmol18由磷灰石主要成分Ca5(PO4)3F在高温下制备黄磷(P4)的热化学方程式为：4Ca5(PO4)3F(s)21SiO2(s)30C(s)=3P4(g)20CaSiO3(s)30CO(g)SiF4(g)H上述反应中，副产物矿渣可用来_。已知相同条件下：
24、4Ca5(PO4)3F(s)3SiO2(s)=6Ca3(PO4)2(s)2CaSiO3(s)SiF4(g)H12Ca3(PO4)2(s)10C(s)=P4(g)6CaO(s)10CO(g)H2SiO2(s)CaO(s)=CaSiO3(s)H3用H1、H2和H3表示H，H_。(2)(江苏)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知：Cu(s)2H(aq)=Cu2(aq)H2(g)H164.39 kJmol12H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)H2196.46 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H3285.84 kJmol1在H2SO4溶液中，Cu与H2
25、O2反应生成Cu2和H2O的热化学方程式为_。9白磷、红磷是磷的两种同素异形体，在空气中燃烧得到磷的氧化物，空气不足时生成P4O6，空气充足时生成P4O10。(1)已知298 K时白磷、红磷完全燃烧的热化学方程式分别为P4(s，白磷)5O2(g)=P4O10(s) H12 983.2 kJmol1P(s，红磷)O2(g)=P4O10(s) H2738.5 kJmol1则该温度下白磷转化为红磷的热化学方程式为_。(2)已知298 K时白磷不完全燃烧的热化学方程式为P4(s，白磷)3O2(g)=P4O6(s)H1 638 kJmol1。在某密闭容器中加入62 g白磷和50.4 L氧气(标准状况)，
26、控制条件使之恰好完全反应。则所得到的P4O10与P4O6的物质的量之比为_，反应过程中放出的热量为_。(3)已知白磷和PCl3的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJmol1)：PP 198，ClCl 243，PCl 331。则反应P4(s，白磷)6Cl2(g)=4PCl3(s)的反应热H_。10甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：反应：CO(g)2H2(g) CH3OH(g)H1反应：CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)H2上述反应符合“原子经济”原则的是_(填“”或“”)。下表所列数据是反应在不同温度下的化学平
27、衡常数(K)。温度250 300 350 K2.0410.2700.012由表中数据判断，H1_0(填“”、“”或“”)。某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)0.2 molL1，则CO的转化率为_，此时的温度为_(从上表中选择)。(2)已知在常温常压下：2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(g) H11 275.6 kJmol12CO(g)O2(g)=2CO2(g) H2566.0 kJmol1H2O(g)=H2O(l)H344.0 kJmol1写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：_。11
28、化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。(1)蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观象冰的甲烷水合物固体。甲烷气体燃烧和水汽化的热化学方程式分别为：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H802.3kJmol1，H2O(l)=H2O(g) H44kJmol1；则356g“可燃冰”(分子式为CH49H2O)释放的甲烷气体完全燃烧生成液态水，放出的热量为_。(2)0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，其热化学方程式为_；(3)家用液化气中主要成分之一是丁烷。当1g丁烷完全燃烧并生成CO2和液态水时，放出热量5
29、0kJ。试写出丁烷燃烧反应的热化学方程式_。12硅及其化合物是重要的非金属材料。由石英砂制取高纯硅的主要化学反应有：粗硅的制取：SiO22CSi(粗)2CO粗硅中Si与Cl2反应：Si(s)2Cl2(g)SiCl4(g)HakJ/mol粗硅的提纯反应：SiCl4(g)2H2(g)Si(s)4HCl(g)H请回答下列问题：(1)上述三个反应都属于_(填反应类型)。(2)已知1mol Si固体中有2mol SiSi键，1mol O2中有1mol OO键，1mol SiO2固体中有4mol SiO键。某些化学键数据如下：化学键SiOClClHHHClSiSiOO断键所需能量/(kJmol1)4602
30、43436431176498根据化学键数据写出Si(s)在O2中完全燃烧生成SiO2的热化学方程式：_ _。(3)可由反应和另一个反应_ (填化学方程式)通过盖斯定律计算获得反应的反应热，若该反应每生成1mol化合物的反应热HbkJ/mol，则反应的反应热H_kJ/mol(用含a、b的代数式表示)。13联合国气候变化大会于2009年12月718日在哥本哈根召开。中国政府承诺到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%45%。(1)有效“减碳”的手段之一是节能。下列制氢方法最节能的是_(填字母序号)。A电解水制氢：2H2O2H2O2B高温使水分解制氢：2H2O2H2O2C太阳光催化
31、分解水制氢：2H2O2H2O2D天然气制氢：CH4H2OCO3H2(2)用CO2和氢气合成CH3OCH3(甲醚)是解决能源危机的研究方向之一。已知：CO(g)2H2(g) CH3OH(g)H90.7kJmol12CH3OH(g) CH3OCH3(g)H2O(g)H23.5kJmol1CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)H41.2kJmol1则CO2和氢气合成CH3OCH3(g)的热化学方程式为_。(3)在催化剂和一定温度、压强条件下，CO与H2可反应生成甲醇：CO(g)2H2(g) CH3OH(g)，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，则：p1_p2(填“”或“”)，上述反应
32、的H_0(填“”或“”)。14. 水是地球上最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。有关水的反应有很多，依据题意回答下列问题。(1)水分子自身电离出电子数相等的阴、阳两种离子，其中阳离子的化学式为_。(2)常温下，某溶液中由水电离的c(H)11012molL1，该溶液可能是_。二氧化硫水溶液氯化铵水溶液碳酸氢钠水溶液氢氧化钠水溶液(3)写出有水参与的氧化还原反应，但水既不是氧化剂也不是还原剂，写出离子方程式：_ _(任写一个)。(4)ClO2是一种性能优良的消毒剂，可将废水中少量的S2、NO和CN等有毒有害的还原性酸根离子氧化除去。请写出用ClO2将废水中剧毒的CN氧化成无毒气体的离子方程式：_ _。(5)CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H206kJmol1；又知CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H802kJmol1。试写出由CO2与H2O反应生成CO的热化学方程式：_。