1、第6讲 化学反应与能量 基础自修课 考点（一）化学反应与 能量变化图像 高考怎么考 结合能量变化图像或可逆反应，以选择题的形式对反应进行、反应热、活化能的大小作出判断，题目难度较小 备考怎么办 读能量变化图像要抓住反应物总能量、生成物总能量与反应热的关系 题组自查 1(2018 届高三广西重点高中联考)BeCl2 是有机反应的催化剂，铍和氯气反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是()AE2 是正反应的活化能B该反应的 H0C降低压强有利于提高 Y 的产率D升高温度有利于提高 Z 的产率解析：A 项，根据化学反应的实质，由 XY 反应的 HE3E2，错误；B 项，由图可知，反应物的总能量高于生
2、成物的总能量，该反应为放热反应，即由 XZ 反应的 H0，错误；C C 项，根据化学反应 2X(g)3Y(g)，该反应是气体分子数增加的可逆反应，降低压强，平衡正向移动，有利于提高 Y 的产率，正确；D 项，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，Z 的产率降低，错误。3如图所示：H1393.5 kJmol1，H2395.4 kJmol1，下列说法正确的是()A石墨转化为金刚石是放热反应B石墨和金刚石的相互转化是物理变化C金刚石的稳定性强于石墨D等质量的石墨与金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量更多解析：A 项，图像分析可知，石墨的能量低于金刚石，石墨转化为金刚石是吸热反应，错误；B 项，石墨和
3、金刚石为碳元素的同素异形体，相互转化为化学变化，错误；C 项，图像分析可知金刚石能量高于石墨，能量越高越活泼，所以石墨稳定，错误；D 项，根据图像，石墨燃烧的焓变 H1393.5 kJmol1，金刚石燃烧的焓变 H2395.4 kJmol1，等质量的石墨与金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量更多，正确。D4由 N2O 和 NO 反应生成 N2 和 NO2 的能量变化如图所示。下列说法不正确的是()A反应生成 1 mol N2 时转移 4 mol 电子B反应物能量之和大于生成物能量之和CN2O(g)NO(g)=N2(g)NO2(g)H139 kJmol1D断键吸收能量之和小于成键释放能量之和解析：A
4、 项，N2O 和 NO 反应生成 N2 和 NO2 的化学方程式为 N2ONO=N2NO2，反应生成 1 mol N2 时转移 2 mol 电子，错误；B 项，根据图示，反应物能量之和大于生成物能量之和，正确；C 项，该反应的反应热为(209348)kJmol1139 kJmol1，正确；D 项，由于该反应放热，所以断键吸收能量之和小于成键释放能量之和，正确。A名师提醒1产生化学反应热效应的原因(1)从宏观角度分析：HH1 生成物的总能量H2 反应物的总能量(2)从微观角度分析：HE1 反应物的键能总和E2 生成物的键能总和(3)从活化能角度分析：HE1 正反应活化能E2 逆反应活化能2解答能
5、量变化图像题的注意事项(1)反应热不能取决于部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小，即部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小不能决定反应是吸热还是放热。(2)注意活化能在图示中的意义。从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能；从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能。(3)催化剂只能影响正、逆反应的活化能，而不影响反应的H。(4)计算反应热时，要切实注意图示中反应物和生成物的物质的量。考点（二）热化学方程 式的书写 高考怎么考 热化学方程式的书写在卷命题中的重现率较高，常会出现在理论综合题的某一设问中，且考查形式固定 备考怎么办 热化学方程式的书写要注意物质的状态、单位、H与化学计
6、量数的对应关系 题组自查 一 根据反应热书写热化学方程式 1.根据信息，写出下列反应的热化学方程式。(1)Si 与 Cl2 反应生成 1 mol Si 的最高价化合物，恢复至室温，放热 687 kJ，已知该化合物的熔、沸点分别为69 和 58。该反应的热化学方程式为_。(2)NaBH4(s)与 H2O(l)反应生成 NaBO2(s)和 H2(g)，在 25，101 kPa 下，已知每消耗 3.8 g NaBH4(s)放热 21.6 kJ。该反应的热化学方程式为_。Si(s)2Cl2(g)=SiCl4(l)H687 kJmol1NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g)H216
7、.0 kJmol1(3)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_。(4)SiH4 是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成 SiO2和液态 H2O。已知室温下 2 g SiH4 自燃放出热量 89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为_。SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)H1 427.2 kJmol1AX3(l)X2(g)=AX5(s)H123.8 kJmol1名师提醒热化学方程式书写的注意事项 题组自查 二 利用盖
8、斯定律书 写热化学方程式 2.(2017全国卷节选)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通过计算，可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为_、_，制得等量 H2 所需能量较少的是_。解析：系统()和系统()都 是 吸 热 反应，从热化学方程式可以看出，系统()制备 1 mol H2需要消耗 20 kJ 能量，而系统()制备 1 mol H2需要消耗 286 kJ 能量，故系统()消耗的能量较少。系统()H2O(l)=H2(g)12O2(g)H286 kJmol1H2S(g)=H2(g)S(s)H20 kJmol13(2017北京高考节选)氯化过程：Ti
9、O2 与 Cl2 难以直接反应，加碳生成 CO 和 CO2 可使反应得以进行。已知：TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(g)O2(g)H1175.4 kJmol12C(s)O2(g)=2CO(g)H2220.9 kJmol1沸腾炉中加碳氯化生成 TiCl4(g)和 CO(g)的热化学方程式：_。解析：根据盖斯定律，将已知的两个热化学方程式相加即可得到所求热化学方程式。TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(g)2CO(g)H45.5 kJmol14按要求写出下列反应的热化学方程式。(1)以 CO2 和 NH3 为原料可合成尿素CO(NH2)2。已知：2NH3(g)CO2(g)
10、=NH2COONH4(s)H1159.47 kJmol1NH2COONH4(s)=CO(NH2)2(s)H2O(g)H2116.49 kJmol1H2O(l)=H2O(g)H344.0 kJmol1则 NH3 和 CO2 合成尿素和液态水的热化学方程式为_。解 析：依 据 盖 斯 定 律，由 得 到 2NH3(g)CO2(g)=CO(NH2)2(s)H2O(l)H H1 H2 H3(159.47116.4944)kJmol186.98 kJmol1。2NH3(g)CO2(g)=CO(NH2)2(s)H2O(l)H86.98 kJmol1(2)已知 25、101 kPa 时：2SO2(g)O2(
11、g)2SO3(g)H1197 kJmol1H2O(g)=H2O(l)H244 kJmol12SO2(g)O2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)H3545 kJmol1则 SO3(g)与 H2O(l)反应的热化学方程式为_。解析：依据盖斯定律，由12(2)得到 SO3(g)H2O(l)=H2SO4(l)H 12(H3 H1 2H2)130 kJmol1。SO3(g)H2O(l)=H2SO4(l)H130 kJmol1(3)工业上利用甲烷催化还原 NOx 可减少氮氧化物的排放。已知：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g)H1 574 kJmol1CH4(g)4NO
12、(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g)H2 1 160 kJmol1甲 烷 直 接 将NO2 还 原 为N2 的 热 化 学 方 程 式 为_。解析：依据盖斯定律，由()12得到 CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H12(H1H2)867 kJmol1。CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H867 kJmol1(4)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，也可用于估算化学反应的反应热(H)，化学反应的 H 等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的
13、差。已知：化学键 HH HCl ClCl 键能/(kJmol1)436 431 242 工业上通过氢气在氯气中充分燃烧制取 HCl 气体，该反应的热化学方程式为_。解析：化学反应的 H 等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差，则 H2 在 Cl2 中燃烧的反应热(4362422431)kJmol1184 kJmol1，所以该反应的热化学方程式为 H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184 kJmol1。H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184 kJmol1名师提醒利用盖斯定律书写热化学方程式(1)盖斯定律是指化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是
14、相同的，即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。(2)在具体的应用过程中，采用以下五个步骤就能快速、准确地解决问题。具体步骤：第一步：写，书写待求的反应方程式。第二步：看，看待求的反应方程式中的反应物和生成物在已知方程式中的位置，如果位置相同，即都是反应物或都是生成物，则用加法，即加 H；如果位置相反，则用减法，即减 H。第三步：调，根据待求方程式中的反应物和生成物的系数，观察同一物质前的系数是否一致，若不一致，则在相应的物质前乘或除以一定数字，将其系数调整与待求的方程式中的反应物和生成物的系数一致。第四步：查，有时往往会出现一些干扰的方程式，我们最好检验上述分析的
15、正确与否。第五步：和，将已知方程式变形后的 H 相加，计算得出新的 H 的值。考点(三)反应热的 计算与比较 高考怎么考 H的计算是近几年高考命题的必考内容，一般不单独命题，而是作为非选择题与化学平衡及工艺流程相结合，考查形式有两种：一是利用盖斯定律或物质的键能直接计算H；二是先计算H，再书写热化学方程式反应热的大小比较属于偶考点，一般以选择题的形式命制 备考怎么办 利用键能计算H要特别理清物质中所含化学键的数目，利用盖斯定律计算H要找到目标反应与已知反应的关系，可以通过题组训练达到上述目的 题组自查 一 根据化学键的键能或能量图示求反应热 1.已知 2H2(g)O2(g)=2H2O(g)，1
16、 mol H2 完全燃烧放出热量241.8 kJ，有关键能数据如下：解析：设 HH 键能为 x kJmol1，根据反应热和键能关系可知，H 反 应 物 键 能 总 和 生 成 物 键 能 总 和 (2x 498 4463.4)kJmol1(241.82)kJmol1，解得 x436。答案：D 化学键 HO O=O 键能/(kJmol1)463.4 498 则 HH 键键能为()A413 kJmol1 B557 kJmol1C221.6 kJmol1D436 kJmol12在图 1 和图 2 中出现的所有物质都为气体，分析图 1 和图 2，可推测：4NO(g)3O2(g)=2N2O5(g)H_。
17、解析：根据图 1 和图 2 可知反应的热化学方程式分别是NO(g)12O2(g)=NO2(g)H143 kJmol1287 kJmol1144 kJmol1，4NO2(g)O2(g)=2N2O5(g)H372 kJmol1583 kJmol1211 kJmol1，根据盖斯定律可知4即得到 4NO(g)3O2(g)=2N2O5(g)H787 kJmol1。答案：787 kJmol1名师提醒利用键能计算反应热1熟记反应热 H 的基本计算公式H生成物的总能量反应物的总能量H反应物的总键能之和生成物的总键能之和2规避两个易失分点(1)旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的，缺少任何一个过程都不是化
18、学变化。(2)常见物质中的化学键数目CO2(C=O)：2；CH4(CH)：4；P4(PP)：6;SiO2(SiO)：4；石墨：1.5;金刚石：2；S8(SS)：8;Si：2 题组自查 二 根据盖斯定律计算反应热 3.(2017全国卷节选)已知：As(s)32H2(g)2O2(g)=H3AsO4(s)H1H2(g)12O2(g)=H2O(l)H22As(s)52O2(g)=As2O5(s)H3则反应 As2O5(s)3H2O(l)=2H3AsO4(s)的 H_。解析：将已知热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定 律，由 2 3 可 得：As2O5(s)3H2O(l)=2H3AsO4(s)H2H13
19、H2H3。2H13H2H34(2016全国卷节选)联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。已知：2O2(g)N2(g)=N2O4(l)H1N2(g)2H2(g)=N2H4(l)H2O2(g)2H2(g)=2H2O(g)H32N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g)H4上述反应热效应之间的关系式为 H4_。解析：由已知热化学方程式可得：N2O4(l)=2O2(g)N2(g)H12N2H4(l)=2N2(g)4H2(g)2H22O2(g)4H2(g)=4H2O(g)2H3根据盖斯定律，将上述三个热化学方程式相加，可得 2N2H4(l)N2O4(l
20、)=3N2(g)4H2O(g)H42H32H2H1。2H32H2H15(2015全国卷节选)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为 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)H2CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H3已知反应中相关的化学键键能数据如下：化学键 HH CO HO CH E/(kJmol1)436 343 1 076 465 413 由此计算 H1_kJmol1；已知 H258 kJmol1，则 H3_kJmol1。99 41解析名
21、师提醒根据盖斯定律计算反应热常用以下两种方法：(1)热化学方程式相加或相减，如：C(s)O2(g)=CO2(g)H1；C(s)12O2(g)=CO(g)H2；可得 CO(g)12O2(g)=CO2(g)HH1H2。(2)合理设计反应途径，如：顺时针方向和逆时针方向变化反应热代数和相等。HH1H2。题组自查 三 利用盖斯定律比较反应热的大小 6.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
22、(s)=CuSO4(s)5H2O(l)，热效应为 H3。则下列判断正确的是()AH2H3 BH1H3解析：由题给条件可知：CuSO45H2O(s)=Cu2(aq)SO24(aq)5H2O(l)H10，CuSO4(s)=Cu2(aq)SO24(aq)H20。答案：B 7已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H13H2(g)Fe2O3(s)=2Fe(s)3H2O(g)H22Fe(s)32O2(g)=Fe2O3(s)H32Al(s)32O2(g)=Al2O3(s)H42Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()AH10BH50，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 T7 中 H3 与 H4 比较。利用反应(包括 H4)乘以某计量数减去反应(包括 H3)乘以某计量数，即得出 H5H4某计量数H3某计量数，根据 H5 大于 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。“课时跟踪检测”见“课时跟踪检测（六）”(单击进入电子文档)