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專題六化學(xué)反應(yīng)與能量 考綱要求 1 能正確書寫化學(xué)方程式 并能根據(jù)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算 2 能說(shuō)明化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的主要原因 知道化學(xué)變化中常見的能量轉(zhuǎn)化形式 3 了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用 了解吸熱反應(yīng) 放熱反應(yīng) 反應(yīng)熱 焓變 等概念 4 能正確書寫熱化學(xué)方程式 能根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的簡(jiǎn)單計(jì)算 5 了解提高燃料的燃燒效率 開發(fā)高能清潔燃料和研制新型化學(xué)電源的重要性 認(rèn)識(shí)化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用 欄目索引 考點(diǎn)一從宏觀 微觀角度掌握反應(yīng)熱 考點(diǎn)二熱化學(xué)方程式的書寫與判斷 考點(diǎn)三蓋斯定律的多角度應(yīng)用 1 理解化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的兩種角度 1 從微觀的角度說(shuō) 是舊化學(xué)鍵斷裂吸收的能量與新化學(xué)鍵形成放出的能量的差值 如下圖所示 考點(diǎn)一從宏觀 微觀角度掌握反應(yīng)熱 知識(shí)精講 a表示舊化學(xué)鍵斷裂吸收的能量 b表示新化學(xué)鍵形成放出的能量 c表示反應(yīng)熱 2 從宏觀的角度說(shuō) 是反應(yīng)物自身的能量與生成物能量的差值 在上圖中 a表示活化能 b表示活化分子結(jié)合成生成物所釋放的能量 c表示反應(yīng)熱 2 反應(yīng)熱的量化參數(shù) 鍵能反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系 反應(yīng)熱 H E1 E2或 H E4 E3 即 H等于反應(yīng)物的鍵能總和減去生成物的鍵能總和 或生成物具有的總能量減去反應(yīng)物具有的總能量 題組集訓(xùn) 題組一正確理解概念 1 正誤判斷 正確的劃 錯(cuò)誤的劃 1 在CO2中 Mg燃燒生成MgO和C 該反應(yīng)中化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為熱能 2015 江蘇 4D 2 向汽油中添加甲醇后 該混合燃料的熱值不變 2014 浙江理綜 7D 3 催化劑能改變反應(yīng)的焓變 2012 江蘇 4B改編 4 催化劑能降低反應(yīng)的活化能 2012 江蘇 4C改編 5 同溫同壓下 H2 g Cl2 g 2HCl g 在光照和點(diǎn)燃條件下的 H不同 2010 山東理綜 10D 2 下列關(guān)于反應(yīng)熱和熱化學(xué)反應(yīng)的描述中正確的是 A HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱 H 57 3kJ mol 1 則H2SO4和Ca OH 2反應(yīng)的中和熱 H 2 57 3 kJ mol 1B CO g 的燃燒熱是283 0kJ mol 1 則2CO2 g 2CO g O2 g 反應(yīng)的 H 2 283 0kJ mol 1C 氫氣的燃燒熱為285 5kJ mol 1 則電解水的熱化學(xué)方程式為2H2O l 2H2 g O2 g H 285 5kJ mol 1D 1mol甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷的燃燒熱 解析在稀溶液中 強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol液態(tài)H2O時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱 中和熱是以生成1mol液態(tài)H2O為基準(zhǔn)的 A項(xiàng)錯(cuò)誤 CO g 的燃燒熱是283 0kJ mol 1 則CO g O2 g CO2 g H 283 0kJ mol 1 則2CO g O2 g 2CO2 g H 2 283 0kJ mol 1 逆向反應(yīng)時(shí)反應(yīng)熱的數(shù)值相等 符號(hào)相反 B項(xiàng)正確 電解2mol水吸收的熱量和2molH2完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量相等 C項(xiàng)中的 H應(yīng)為 571 0kJ mol 1 在101kPa時(shí) 1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí) 水應(yīng)為液態(tài) 所放出的熱量是該物質(zhì)的燃燒熱 D項(xiàng)錯(cuò)誤 答案B 失誤防范 三熱 是指反應(yīng)熱 燃燒熱與中和熱 可以用對(duì)比法深化對(duì)這三個(gè)概念的理解 明確它們的區(qū)別和聯(lián)系 避免認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤 1 化學(xué)反應(yīng)吸收或放出的熱量稱為反應(yīng)熱 符號(hào)為 H 單位常用kJ mol 1 它只與化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量系數(shù) 物質(zhì)的聚集狀態(tài)有關(guān) 而與反應(yīng)條件無(wú)關(guān) 中學(xué)階段研究的反應(yīng)熱主要是燃燒熱和中和熱 2 燃燒熱 在101kPa時(shí) 1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量 單位 kJ mol 1 需注意 燃燒熱是以1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量來(lái)定義的 因此在書寫燃燒熱的熱化學(xué)方程式時(shí) 一般以燃燒1mol物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù) 燃燒產(chǎn)物必須是穩(wěn)定的氧化物 如C CO2 H2 H2O l 等 3 中和熱 在稀溶液中 強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol液態(tài)H2O時(shí)的反應(yīng)熱 需注意 稀溶液是指物質(zhì)溶于大量水中 中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱 物質(zhì)的溶解熱 電解質(zhì)電離時(shí)的熱效應(yīng) 中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H 和OH 化合生成H2O 即H aq OH aq H2O l H 57 3kJ mol 1 題組二 式形相隨 理解反應(yīng)熱3 2014 北京理綜 26 3 已知 2NO2 g N2O4 g H12NO2 g N2O4 l H2下列能量變化示意圖中 正確的是 選填字母 解析等質(zhì)量的N2O4 g 具有的能量高于N2O4 l 因此等量的NO2 g 生成N2O4 l 放出的熱量多 只有A項(xiàng)符合題意 答案A 4 2015 海南 16 3 由N2O和NO反應(yīng)生成N2和NO2的能量變化如圖所示 若生成1molN2 其 H kJ mol 1 139 5 2015 上海 8 已知H2O2在催化劑作用下分解速率加快 其能量隨反應(yīng)進(jìn)程的變化如下圖所示 下列說(shuō)法正確的是 A 加入催化劑 減小了反應(yīng)的熱效應(yīng)B 加入催化劑 可提高H2O2的平衡轉(zhuǎn)化率C H2O2分解的熱化學(xué)方程式 H2O2 H2O O2 QD 反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量解析催化劑不會(huì)影響反應(yīng)的熱效應(yīng)和平衡轉(zhuǎn)化率 C項(xiàng) 熱化學(xué)方程式應(yīng)標(biāo)明狀態(tài) 答案D 題組三 一式 解決反應(yīng)熱的計(jì)算6 1 2015 浙江理綜 28 1 乙苯催化脫氫制苯乙烯反應(yīng) 已知 計(jì)算上述反應(yīng)的 H kJ mol 1 解析設(shè) 部分的化學(xué)鍵鍵能為akJ mol 1 則 H a 348 412 5 kJ mol 1 a 612 412 3 436 kJ mol 1 124kJ mol 1 答案124 2 2015 全國(guó)卷 28 3 已知反應(yīng)2HI g H2 g I2 g 的 H 11kJ mol 1 1molH2 g 1molI2 g 分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)分別需要吸收436kJ 151kJ的能量 則1molHI g 分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量為 kJ 解析形成1molH2 g 和1molI2 g 共放出436kJ 151kJ 587kJ能量 設(shè)斷裂2molHI g 中化學(xué)鍵吸收2akJ能量 則有2a 587 11 得a 299 另解 H 2E H I E H H E I I 2E H I H E H H E I I 11kJ mol 1 436kJ mol 1 151kJ mol 1 598kJ mol 1 則E H I 299kJ mol 1 299 7 2014 重慶理綜 6 已知 C s H2O g CO g H2 g H akJ mol 12C s O2 g 2CO g H 220kJ mol 1H H O O和O H鍵的鍵能分別為436 496和462kJ mol 1 則a為 A 332B 118C 350D 130 解析根據(jù)蓋斯定律和焓變與鍵能的關(guān)系解答 根據(jù)題中給出的鍵能可得出熱化學(xué)方程式 2H2 g O2 g 2H2O g H3 2 436 496 4 462 kJ mol 1 即 2H2 g O2 g 2H2O g H3 480kJ mol 1 題中 2C s O2 g 2CO g H2 220kJ mol 1 得 C s H2O g CO g H2 g H1 H2 H3 即a 220 480 130 選項(xiàng)D正確 答案D 失誤防范 利用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱 要熟記公式 H 反應(yīng)物總鍵能 生成物總鍵能 其關(guān)鍵是弄清物質(zhì)中化學(xué)鍵的數(shù)目 在中學(xué)階段要掌握常見單質(zhì) 化合物中所含共價(jià)鍵的數(shù)目 原子晶體 1mol金剛石中含2molC C鍵 1mol硅中含2molSi Si鍵 1molSiO2晶體中含4molSi O鍵 分子晶體 1molP4中含有6molP P鍵 1molP4O10 即五氧化二磷 中 含有12molP O鍵 4molP O鍵 1molC2H6中含有6molC H鍵和1molC C鍵 考點(diǎn)二熱化學(xué)方程式的書寫與判斷 1 兩個(gè)模板 1 熱化學(xué)方程式的書寫模板步驟1寫方程寫出配平的化學(xué)方程式 步驟2標(biāo)狀態(tài)用s l g aq標(biāo)明物質(zhì)的聚集狀態(tài) 步驟3標(biāo)條件標(biāo)明反應(yīng)物的溫度和壓強(qiáng) 101kPa 25 時(shí)可不標(biāo)注 知識(shí)精講 步驟4標(biāo) H在方程式后寫出 H 并根據(jù)信息注明 H的 或 步驟5標(biāo)數(shù)值根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)計(jì)算寫出 H的數(shù)值 2 熱化學(xué)方程式書寫的正誤判斷模板步驟1審 放熱反應(yīng)一定為 吸熱反應(yīng)一定為 步驟2審單位單位一定為 kJ mol 1 易漏寫或錯(cuò)寫成 kJ 步驟3審狀態(tài)物質(zhì)的狀態(tài)必須正確 特別是溶液中的反應(yīng)易寫錯(cuò) 步驟4審數(shù)值的對(duì)應(yīng)性反應(yīng)熱的數(shù)值必須與方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)相對(duì)應(yīng) 即化學(xué)計(jì)量數(shù)與 H成正比 當(dāng)反應(yīng)逆向時(shí) 其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等 符號(hào)相反 步驟5審是否符合概念如注意燃燒熱和中和熱的概念以及與此相關(guān)的熱化學(xué)方程式 2 兩個(gè)注意 1 注意同素異形體轉(zhuǎn)化的名稱問題對(duì)于具有同素異形體的物質(zhì) 除了要注明聚集狀態(tài)之外 還要注明物質(zhì)的名稱 如 S 單斜 s O2 g SO2 g H1 297 16kJ mol 1 S 正交 s O2 g SO2 g H2 296 83kJ mol 1 S 單斜 s S 正交 s H3 0 33kJ mol 1 2 注意可逆反應(yīng)中的反應(yīng)熱及熱量變化問題由于反應(yīng)熱是指反應(yīng)完全時(shí)的熱效應(yīng) 所以對(duì)于可逆反應(yīng) 其熱量要小于反應(yīng)完全時(shí)的熱量 1 1 2014 大綱全國(guó)卷 28 1 化合物AX3和單質(zhì)X2在一定條件下反應(yīng)可生成化合物AX5 回答下列問題 已知AX3的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為 93 6 和76 AX5的熔點(diǎn)為167 室溫時(shí)AX3與氣體X2反應(yīng)生成1molAX5 放出熱量123 8kJ 該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 題組集訓(xùn) 題組一熱化學(xué)方程式的書寫 AX3 l X2 g AX5 s H 123 8kJ mol 1 2 2014 天津理綜 7 4 晶體硅 熔點(diǎn)1410 是良好的半導(dǎo)體材料 由粗硅制純硅過程如下 寫出SiCl4的電子式 在上述由SiCl4制純硅的反應(yīng)中 測(cè)得每生成1 12kg純硅需吸收akJ熱量 寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 SiCl4 g 2H2 g Si s 4HCl g H 0 025akJ mol 1 3 2015 安徽理綜 27 4 NaBH4 s 與水 l 反應(yīng)生成NaBO2 s 和氫氣 g 在25 101kPa下 已知每消耗3 8gNaBH4 s 放熱21 6kJ 該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是 NaBH4 s 2H2O l NaBO2 s 4H2 g H 216kJ mol 1 4 2015 天津理綜 7 4 隨原子序數(shù)遞增 八種短周期元素 用字母x等表示 原子半徑的相對(duì)大小 最高正價(jià)或最低負(fù)價(jià)的變化如下圖所示 根據(jù)判斷出的元素回答問題 已知1mole的單質(zhì)在足量d2中燃燒 恢復(fù)至室溫 放出255 5kJ熱量 寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 2Na s O2 g Na2O2 s H 511kJ mol 1 題組二熱化學(xué)方程式的正誤判斷2 正誤判斷 正確的劃 錯(cuò)誤的劃 1 甲烷的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為 890 3kJ mol 1 則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式可表示為CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g H 890 3kJ mol 1 2 500 30MPa下 將0 5molN2和1 5molH2置于密閉容器中充分反應(yīng)生成NH3 g 放熱19 3kJ 其熱化學(xué)方程式為N2 g 3H2 g 2NH3 g H 38 6kJ mol 1 3 C2H5OH l 3O2 g 2CO2 g 3H2O g H 1367 0kJ mol 1 燃燒熱 4 NaOH aq HCl aq NaCl aq H2O l H 57 3kJ mol 1 中和熱 5 25 101kPa時(shí) 強(qiáng)酸 強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)的中和熱為57 3kJ mol 1 則2H aq SO aq Ba2 aq 2OH aq BaSO4 s 2H2O l H 114 6kJ mol 1 解題心得 熱化學(xué)方程式書寫或判斷易出現(xiàn)的錯(cuò)誤1 未標(biāo)明反應(yīng)物或生成物的狀態(tài)而造成錯(cuò)誤 2 反應(yīng)熱的符號(hào)使用不正確 即吸熱反應(yīng)未標(biāo)出 號(hào) 放熱反應(yīng)未標(biāo)出 號(hào) 從而導(dǎo)致錯(cuò)誤 3 漏寫 H的單位 或者將 H的單位寫為kJ 從而造成錯(cuò)誤 4 反應(yīng)熱的數(shù)值與方程式的計(jì)量數(shù)不對(duì)應(yīng)而造成錯(cuò)誤 5 對(duì)燃燒熱 中和熱的概念理解不到位 忽略其標(biāo)準(zhǔn)是1mol可燃物或生成1molH2O l 而造成錯(cuò)誤 考點(diǎn)三蓋斯定律的多角度應(yīng)用 1 定律內(nèi)容一定條件下 一個(gè)反應(yīng)不管是一步完成 還是分幾步完成 反應(yīng)的總熱效應(yīng)相同 即反應(yīng)熱的大小與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān) 只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān) 知識(shí)精講 2 常用關(guān)系式 1 2015 重慶理綜 6 黑火藥是中國(guó)古代的四大發(fā)明之一 其爆炸的熱化學(xué)方程式為S s 2KNO3 s 3C s K2S s N2 g 3CO2 g H xkJ mol 1已知 碳的燃燒熱 H1 akJ mol 1S s 2K s K2S s H2 bkJ mol 1 題組集訓(xùn) 題組一利用蓋斯定律求焓變 2K s N2 g 3O2 g 2KNO3 s H3 ckJ mol 1 則x為 A 3a b cB c 3a bC a b cD c a b解析由碳的燃燒熱 H1 akJ mol 1 得 C s O2 g CO2 g H1 akJ mol 1 將另外兩個(gè)熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為 目標(biāo)反應(yīng)可由 3 得到 所以 H 3 H1 H2 H3 即x 3a b c A 2 2013 新課標(biāo)全國(guó)卷 12 在1200 時(shí) 天然氣脫硫工藝中會(huì)發(fā)生下列反應(yīng) 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 S2 g H4 則 H4的正確表達(dá)式為 A H4 H1 H2 3 H3 B H4 3 H3 H1 H2 C H4 H1 H2 3 H3 D H4 H1 H2 3 H3 解析給題中方程式依次編號(hào)為 3 得2S g S2 g H4 H1 H2 3 H3 答案A 3 2015 江蘇 20 1 煙氣 主要污染物SO2 NOx 經(jīng)O3預(yù)處理后用CaSO3水懸浮液吸收 可減少煙氣中SO2 NOx的含量 O3氧化煙氣中SO2 NOx的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為NO g O3 g NO2 g O2 g H 200 9kJ mol 1NO g O2 g NO2 g H 58 2kJ mol 1 SO2 g O3 g SO3 g O2 g H 241 6kJ mol 1反應(yīng)3NO g O3 g 3NO2 g 的 H kJ mol 1 解析對(duì)所給的三個(gè)熱化學(xué)方程式由上到下依次標(biāo)記為 由反應(yīng) 和 可知O2是中間產(chǎn)物 2消去O2 可得目標(biāo)反應(yīng) 故目標(biāo)反應(yīng)的 H 200 9kJ mol 1 58 2kJ mol 1 2 317 3kJ mol 1 317 3 答題模板 疊加法求焓變步驟1 倒 為了將方程式相加得到目標(biāo)方程式 可將方程式顛倒過來(lái) 反應(yīng)熱的數(shù)值不變 但符號(hào)相反 這樣 就不用再做減法運(yùn)算了 實(shí)踐證明 方程式相減時(shí)往往容易出錯(cuò) 步驟2 乘 為了將方程式相加得到目標(biāo)方程式 可將方程式乘以某個(gè)倍數(shù) 反應(yīng)熱也要相乘 步驟3 加 上面的兩個(gè)步驟做好了 只要將方程式相加即可得目標(biāo)方程式 反應(yīng)熱也要相加 題組二多角度比較焓變大小4 2014 新課標(biāo)全國(guó)卷 13 室溫下 將1mol的CuSO4 5H2O s 溶于水會(huì)使溶液溫度降低 熱效應(yīng)為 H1 將1mol的CuSO4 s 溶于水會(huì)使溶液溫度升高 熱效應(yīng)為 H2 CuSO4 5H2O受熱分解的化學(xué)方程式為CuSO4 5H2O s CuSO4 s 5H2O l 熱效應(yīng)為 H3 則下列判斷正確的是 A H2 H3B H1 H3 解析1molCuSO4 5H2O s 溶于水會(huì)使溶液溫度降低 為吸熱反應(yīng) 故 H1 0 1molCuSO4 s 溶于水會(huì)使溶液溫度升高 為放熱過程 故 H20 根據(jù)蓋斯定律得到關(guān)系式 H1 H2 H3 分析得到答案 H1 H3 答案B 5 已知下列熱化學(xué)方程式 H2 g O2 g H2O g H1 akJ mol 1 2H2 g O2 g 2H2O g H2 bkJ mol 1 H2 g O2 g H2O l H3 ckJ mol 1 2H2 g O2 g 2H2O l H4 dkJ mol 1下列關(guān)系式中正確的是 A ad 0C 2a b0 解析H2的燃燒反應(yīng)是放熱反應(yīng) Hc A錯(cuò) 反應(yīng) 的化學(xué)計(jì)量數(shù)是 的2倍 的反應(yīng)熱也是 的2倍 b 2a 0 C對(duì) 答案C 6 2014 江蘇 10 已知 C s O2 g CO2 g H1CO2 g C s 2CO g H22CO g O2 g 2CO2 g H34Fe s 3O2 g 2Fe2O3 s H43CO g Fe2O3 s 3CO2 g 2Fe s H5下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷正確的是 A H1 0 H30 H4 0C H1 H2 H3D H3 H4 H5 解析A項(xiàng) C s CO g 在O2 g 中燃燒生成CO2 均為放熱反應(yīng) 則有 H10 Fe s 與O2 g 反應(yīng)生成Fe2O3 s 為放熱反應(yīng) 則有 H4 0 C項(xiàng) 將五個(gè)熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為 根據(jù)蓋斯定律 由 可得 則有 H1 H2 H3 D項(xiàng) 將五個(gè)熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為 根據(jù)蓋斯定律 由 3 2可得 則有 H4 3 H3 2 H5 答案C 方法歸納 反應(yīng)熱大小比較1 利用蓋斯定律比較 2 同一反應(yīng)的生成物狀態(tài)不同時(shí) 如A g B g C g H1 A g B g C l H2 則 H1 H2 3 同一反應(yīng)的同一反應(yīng)物狀態(tài)不同時(shí) 如A s B g C g H1 A g B g C g H2 則 H1 H2 4 兩個(gè)有聯(lián)系的反應(yīng)相比較時(shí) 如C s O2 g CO2 g H1 C s 1 2O2 g CO g H2 比較方法 利用反應(yīng) 包括 H1 乘以某計(jì)量數(shù)減去反應(yīng) 包括 H2 乘以某計(jì)量數(shù) 即得出 H3 H1 某計(jì)量數(shù) H2 某計(jì)量數(shù) 根據(jù) H3大于0或小于0進(jìn)行比較 總之 比較反應(yīng)熱的大小時(shí)要注意 反應(yīng)中各物質(zhì)的聚集狀態(tài) H有正負(fù)之分 比較時(shí)要連同 一起比較 類似數(shù)學(xué)中的正 負(fù)數(shù)大小的比較 若只比較放出或吸收熱量的多少 則只比較數(shù)值的大小 不考慮正 負(fù)號(hào)