2019年高考化学二轮复习专题07化学反应与能量变化（讲）（含解析）.docx

专题07 化学反应与能量变化考向一 反应热与盖斯定律（1） 考纲要求1理解化学反应中的能量变化与化学键变化的关系；2理解吸热反应、放热反应与反应物及生成物能量的关系；3了解化学反应中能量变化的实质，知道化学能与热能的转化是化学反应中能量转化的主要形式。4认识能源是人类生存和发展的重要基础，知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。5了解焓变与反应热涵义。明确H = H（反应产物）H（反应物）。6理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。 （2） 命题规律依据新课程化学实验的学习目标和学习内容，近几年的主要题型有（1）反应热的计算；（2）比较反应热的大小；（3）反应热与能源的综合考查。由于能源问题已成为社会热点，因此有关能源的试题将成为今后命题的热点；对于燃烧热和中和热的概念及计算仍将是高考考查的重点，常以具体的事实为背景进行设计题目，突出对概念的理解和应用，以图表为背景，考查化学反应中能量变化，以及涉及到盖斯定律或键能的简单计算逐渐成为高考出题新热点。【例1】【2018新课标1卷】采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题（2）已知：2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g) H1=4.4 kJmol12NO2(g)N2O4(g) H 2=55.3 kJmol1则反应N2O5(g)2NO2(g)+ O2(g)的H=_ kJmol1。【答案】 O2 53.1【解析】（2）已知：、2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g) H14.4kJ/mol、2NO2(g)N2O4(g) H255.3kJ/mol根据盖斯定律可知2即得到N2O5(g)2NO2(g)+1/2O2(g) H153.1kJmol1。【例2】【2018新课标2卷】CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：（1）CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g) H=-75 kJmol1C(s)+O2(g)=CO2(g) H=-394 kJmol1C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H=-111 kJmol1该催化重整反应的H=_ kJmol1。【答案】 247【解析】（1）已知：一、知识整合：三个角度理解产生化学反应热效应的原因（1）宏观角度H生成物的总能量反应物的总能量（2）微观角度E1表示旧化学键断裂吸收的能量；E2表示新化学键形成放出的能量；HE1E2（3）活化能角度E1表示正反应的活化能；E2表示逆反应的活化能；HE1E2二、正确理解“三热”概念1、反应热：在化学反应过程中反应本身放出或吸收的热量。在恒温恒压条件下的反应热用H表示，单位是kJ/mol，并规定放热反应的H0。2、标准燃烧热与热值燃烧热是反应热的一种形式，使用燃烧热的概念时要理解下列要点。规定是在101 kPa压强下测出热量。书中提供的燃烧热数据都是在101kPa下测定出来的。因为压强不同，反应热有所不同。规定可燃物的物质的量为1mol（这样才有可比性）。因此，表示可燃物的燃烧热的热化学方程式中，可燃物的化学计量数为1，其他物质的化学计量数常出现分数。例如，C8H18的燃烧热为5518 kJmol-1，用热化学方程式表示则为C8H18（l）+O2（g）= 8CO2（g）+9H2O（l）；H=5518 kJmol-1规定生成物为稳定的氧化物例如C CO2、H H2O(l)、S SO2等。C（s）+O2（g）=CO（g）；H=110.5 kJmol-1C（s）+O2（g）=CO2（g）；H=393.5 kJmol-1C的燃烧热为393.5 kJmol-1，而不是110.5 kJmol-1。叙述燃烧热时，用正值，在热化学方程式中用H表示时取负值。例如，CH4的燃烧热为890.3 kJmol-1，而H890.3 kJmol-1且必须以1mol可燃物燃烧为标准。要与热值概念进行区别。热值：1g物质完全燃烧的反应热叫该物质的热值。3、中和热：把在稀溶液中酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O时的反应热叫中和热，单位是kJ/mol。燃烧热和中和热都属于反应热。4、常见的吸热反应与放热反应常见吸热反应：所有盐的水解和电离过程、大多数的分解反应。常见放热反应：燃烧、爆炸反应、金属与酸的置换、酸碱中和反应、2NO2N2O4、大多数的化合反应是放热的。二、盖斯定律1、定义：化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与反应的途径无关。即如果一个反应可以分步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的。即甲乙，甲丙乙，H=H1+H2。2、利用盖斯定律进行计算的一般步骤三、反应热大小的比较方法（1）利用盖斯定律比较，如比较H1与H2的大小的方法。因H10，H20，H3|H2|，所以H1H2。（3）同一反应的反应物状态不同时，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)O2(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。四、反应热的计算方法1利用热化学方程式进行有关计算根据已知的热化学方程式、已知的反应物或生成物的物质的量、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根据燃烧热数据，计算反应放出的热量计算公式：Q燃烧热n(可燃物的物质的量)。3根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算焓变若反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的HE1E2。弄清常考物质中所含共价键的数目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； 1 mol P4中含有6 mol PP键，1 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。4利用物质具有的能量计算：HE(生成物)E(反应物)。5利用盖斯定律计算：对于存在下列关系的反应：【例1】【西安市长安区五中2019届高三上学期期中】下列说法正确的是 （ ）A将NaOH溶液分多次缓慢注入盐酸中，还是一次性快速注入盐酸中，都不影响中和热测定B已知反应的中和热为H=-57.3 kJmol-1，则稀H2SO4和稀Ca(OH)2溶液反应的中和热H=-257.3 kJmol-1C燃烧热是指在101 kPa时可燃物完全燃烧时所放出的热量，故S(s)+3/2O2(g)SO3(g)H=-315 kJmol-1即为硫的燃烧热D已知冰的熔化热为6.0 kJmol-1，冰中氢键键能为20.0 kJmol-1，假设1 mol冰中有2 mol氢键，且熔化热完全用于破坏冰中的氢键，则最多只能破坏1 mol冰中15%氢键【答案】D【解析】A.将NaOH溶液分多次缓慢注入盐酸中，会有热量的损失，中和热数值测定结果偏小；必须一次【趁热打铁】【辽宁六校协作体2019届高三上学期期初】下图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法正确的是 （ ）A由图可知此温度下MgBr2(s)与Cl2(g)反应的热化学方 程式为：MgBr2(s)+Cl2(g) MgCl2(s)+Br2(g) H=+117 kJmol-1B热稳定性: MgI2 MgBr2 MgCl2 MgF2C工业上可由电解MgCl2溶液冶炼金属Mg，该过程需吸收热量D金属镁和卤素单质(X2)的反应能自发进行是因为H均小于零【答案】D【解析】A. 由图可知此温度下MgBr2(s)与Cl2(g)反应是放热反应，热化学方程式为：MgBr2(s)+Cl2(g) 【例2】【江西吉安2019届高三上学期五校联考】物质A在一定条件下可发生一系列转化，由图判断下列关系错误的是 （ ）AAF,H =一H6BH1 +H2 + H3 + H4 + H5 + H6=0CCF, H= H1+ H2 + H6D若AC为放热过程，则H3 + H4 + H5 + H6 0【答案】C【解析】依据盖斯定律来分析判断。A.AF和FA的焓变数值相等符号相反，A项正确；B.由A循环到A，能量变化为0，H1+H2+H3+H4+H5+H6=0，B项正确；C.由CF，H=H3+H4+H5，由FC，H=H1+H2+H6，二者的绝对值相等，符号相反，故C项错误；D. 若AC为放热过程，则CA为吸热过程，即H3 + H4 + H5 + H6 0，D项正确。故选C项。【趁热打铁】【河南淇县一中2019届上学期第一次月考】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) H1 ; 2H2(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+5H2-2 H1 B2 H1-5H2-12H3C12H3-5H2-2 H1 DH1-5H2-12H3【答案】A【解析】对反应编号，6C（s）+5H2（g）+3N2（g）+9O2（g）=2C3H5(ONO2)3（l）H1（式），2H2（g）1、解答能量变化图像题的“4关键”（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(如下图)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，即E1；从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能，即E2。（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）设计反应热的有关计算时，要切实注意图示中反应物和生成物的物质的量。2、应用盖斯定律计算反应热的两种方法（1）代数运算法(线性组合)根据反应物、生成物和中间产物，确定已知反应热的反应方程式要不要倒转。以消去中间产物为目的，确定反应方程式所乘的系数。对于n个反应方程式，则所求反应热的反应方程式a1式(或倒转)a2式(或倒转)an式(或倒转)，计算时各式相加即可。（2）图解法(元素守恒和能量守恒)以反应物为起点，根据某种元素在各反应中守恒，可经过中间产物，变为最终产物，在过程中画出反应图像。如：A2BH1；3CBH2；D2CH3。计算A3DH？A2B6C3D可以得出所求的反应热HH12H23H3。【例】【四川成都七中2019届高三10月月考】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 BH1H3 CH1+H3=H2 DH1+H2H3【答案】B【解析】胆矾溶于水时，溶液温度降低，反应为CuSO45H2O（s）=Cu2+（aq）+SO42-（aq）+5H2O（l）误区警示：反应热的计算的常见失误点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。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。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。考向二 热化学方程式（1）考纲要求 了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。（2）命题规律 热化学方程式的书写是近几年的主要题型，常以选择题的形式考查热化学方程式的意义和根据题干信息判断正误，而在卷中根据已知热化学方程式借助盖斯定律书写待求热化学方程式是近几年比较流行的考查形式。学习中应以“热化学方程式”为突破口，通过对热化学方程式的书写及正误判断充分理解其含义，同时触类旁通，不断掌握反应热的计算技巧，热化学方程式的书写仍是高考中的重点，要强化训练。【例1】【2018北京卷】近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：（1）反应：2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) H1=+551 kJmol1反应：S(s)+O2(g)SO2(g) H3=297 kJmol1反应的热化学方程式：_。 【答案】（2）H2O(l)=H2(g)+O2(g) H=+286 kJ/molH2S(g)=H2(g)+S(s) H=+20 kJ/mol系统（II）【解析】（2）H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+O2(g) H1=327 kJ/mol【例2】【2017天津卷】（3）0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，该反应的热化学方程式为_。【答案】（3）2Cl2(g)+ TiO2(s)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g) H=85.6 kJmol1【解析】（3）0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，配平方程式，可知2 mol Cl2反应放热85.6 kJmol1，由此可得该反应的热化学方程式为2Cl2(g)+ TiO2(s)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g) H=85.6 kJmol1。一、热化学方程式1概念表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。2意义表明了化学反应中的物质变化和能量变化。如：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1表示：2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出571.6 kJ的热量。3热化学方程式的书写步骤4书写热化学方程式的的注意事项（1）注明反应条件：反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反应是在25 、101 kPa下进行的，可不注明。（2）注明物质状态：常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。（3）注意符号单位：H应包括“”或“”、数字和单位(kJmol1)。（4）注意守恒关系：原子守恒和得失电子守恒；能量守恒。(H与化学计量数相对应)（5）区别于普通方程式：一般不注“”、“”以及“点燃”、“加热”等。（6）注意热化学方程式的化学计量数（7）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。热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，可以是整数，也可以是分数。且化学计量数必须与H相对应，如果化学计量数加倍，则H也要加倍。【例1】【黑龙江哈尔滨六中2019届高三10月月考】已知热化学方程式：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)HQ kJmol1(Q0)。下列说法正确的是 （ ）A相同条件下，2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量小于2 mol SO3(g)所具有的能量B将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后，放出热量为Q kJC增大压强或升高温度，该反应过程放出更多的热量D如将一定量SO2(g)和O2(g)置于某密闭容器中充分反应后放热Q kJ，则此过程中有2 mol SO2(g)被氧化【答案】D【解析】A反应是放热反应，依据反应前后能量守恒，相同条件下，2molSO2（g）和1molO2（g）所具有【趁热打铁】【江苏常州一中2019届高三第一学期期初】下列依据热化学方程式得出的结论正确的是（ ）A已知2C(s)2O2(g)2CO2(g)Ha，2C(s)O2(g)2CO(g)Hb，则abB已知NaOH(aq)HCl(aq)NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1，则含40.0g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出的热量小于57.3 kJC已知2H2(g)O2(g)2H2O(g)H483.6 kJmol1，则氢气的燃烧热为241.8 kJmol1D已知CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g) H=+206.1 kJmol1，反应过程中使用催化剂，H减小【答案】B【解析】A碳完全燃烧放出的热量高于不完全燃烧放出的热量，焓变是负值，则ab，A错误；B中和【例2】【2018年9月10日 每日一题一轮复习】下列热化学方程式正确的是 （ ）AA BB CC DD【答案】D【解析】A、燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，符合已知条件的应是H2和O2反应，选项A错误；B、H应为196.6 kJmol1，即反应为2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）H=-196.6kJ/mol，选项B错误；C、由于生成BaSO4沉淀，放出的热量大于114.6 kJ，选项C错误；D、白磷转化为红磷放热，P4（s）4P（s）H=-4bkJ/mol，选项D正确。答案选D。 【趁热打铁】【河南天一大联考2018届高三测试（三）】铁系氧化物材料在光催化、电致变色、气敏传感器以及光电化学器件中有着广泛的应用和诱人的前景。实验室中可利用FeCO3和O2为原料制备少量铁红，每生成160g固体铁红放出130kJ热量，则下列有关该反应的热化学方程式书写正确的是 （ ）A2FeCO3(s)+O2 (g) =Fe2O3(s)+2CO2(g) H-1