课标版《高考风向标》化学+第五部分+化学反应原理+第19讲+化学反应与能量变化.docx

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课标版《高考风向标》化学+第五部分+化学反应原理+第19讲+化学反应与能量变化

第五部分化学反应原理

第19讲化学反应与能量变化

★考情直播

考纲解读

考纲内容

能力要求

考向定位

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。

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。

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。

了解化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因.能举例说明化学能与热能的相互转化,说出常见的能量转化形式

本讲主要考点有：

放热反应与吸热反应的定义及常见反应；

热化学方程式书写正误判断

；

使用化石燃料的利弊及新能源的开发；

盖斯定律及其应用

今后的命题方向：

新能源的开发、由键能计算反应热和运用盖斯定律计算反应热等。

了解热化学方程式的含义.

了解反应热和焓变的涵义，了解焓变的符号（ΔH）、单位（kJ/mol），会书写热化学方程式及理解其表示意义。

能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。

了解盖斯定律涵义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。

考点整合

考点1放热反应与吸热反应

类型

比较

放热反应

吸热反应

定义

有热量的化学反应

热量的化学反应

形成原因

反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量

反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量

与化学键强弱的关系

生成物分子成键时释放出的总能量反应物分子断裂时吸收的总能量

生成物分子成键时释放的总能量　　反应物分子断裂时吸收的总能量

表示方法

ΔH0

ΔH0

实例

2H2（g）+O2（g）====2H2O（g）；ΔH=-483.6kJ·mol-1

C（s）+H2O（g）====CO（g）+H2（g）;ΔH=+131.3kJ·mol-1

常见类型

燃烧反应、中和反应等大多数反应

电离、水解过程，大多数分解反应

本考点考查的重点在于能否准确理解放热反应、吸热反应等概念，并对其原因加以分析和应用。

特别提醒：

判断放热反应和吸热反应的方法有二：

由反应物与生成物的总能量的相对大小或反应物分子断裂时吸收的总能量与生成物分子成键时释放出的总能量相对大小比较

[例1]（2007年高考江苏卷，反应热）甲醇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

①CH3OH（g）＋H2O（g）=CO2（g）＋3H2（g）；H=+49.0kJ·mol－1

②CH3OH（g）＋1/2O2（g）=CO2（g）＋2H2（g）；H=－192.9kJ·mol－1

下列说法正确的是（）

（A）CH3OH的燃烧热为192.9kJ·mol－1

（B）反应①中的能量变化如图所示

（C）CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量

（D）根据②推知反应：

CH3OH（l）+1/2O2（g）=CO2（g）+2H2（g）的H＞－192.9kJ·mol－1

[解析]本题以燃料电池为载体考查燃烧热和热化学方程式。

CH3OH燃烧热应指1mol甲醇完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量，题中电池反应甲醇生成氢气，不符合定义，因此选项A错。

反应①是吸热反应，而上图所示反应物的总能量大于生成物的总能量应是放热反应，因此选项B也错。

由反应①②可知，CH3OH转变成H2的过程有的是放热反应有的是吸热反应，选项C错。

液态甲醇能量低于气态甲醇，与氧气反应放出热量少，因△H为负，所以△H>－192.9kJ·mol－1。

选D。

【答案】D

[规律总结]学会判断根据图象判断放热反应和吸热反应，同时要加深对热化学方程式的理解。

考点2热化学方程式书写正误判断

1．定义：

表示的化学方程式，叫做热化学方程式。

2．书写热化学方程式的注意事项：

（1）需注明反应的；因反应的温度和压强不同时，其△H不同。

（2）要注明反应物和生成物。

（3）热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数，它可以是整数也可以是分数。

对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其△H也不同。

3．热化学方程式书写正误判断方法是：

（1）检查是否标明聚集状态；

（2）检查ΔH的是否与吸热、放热一致；

（3）检查ΔH的数值是否与反应物或生成物的相对应（成比例）。

本考点考查较多的是热化学方程式的书写与正误判断，以及由热化学方程式判断物质的稳定性或比较反应热的大小。

[例2]已知在25℃，101kPa下，1g辛烷C8H8燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量．表示上述反应的热化学方程式正确的是（）

A．

；△H＝－48.40kJ/mol

B．

；△H＝－5518kJ/mol

C．

；△H＝+5518kJ/mol

D．

；△H＝+11036kJ/mol

[解析]1molC8H18燃烧放出热量48.40kJ/g×114g＝5518kJ。

2molC8H18放热为11036mol，但是一定要注意符号是“+”还是“—”．

【答案】B

[规律总结]:

放热为“+”吸热为“—”,但是焓变△H表达是“+”表示吸热,“—”表示放热.

考点3使用化石燃料的利弊及新能源的开发

（1）重要的化石燃料：

。

（2）煤作燃料的利弊问题。

（3）燃料充分燃烧的条件：

①要有足够的。

②跟空气有足够大的。

（4）新能源的开发：

①调整和优化能源结构，降低在能源结构中的比率。

②最有希望的新能源是核能、太阳能、燃料电池、风能和氢能、潮汐能、地热能等。

这些新能源的特点是资源丰富，且有些可以再生，为再生性能源，对环境没有污染或污染少。

　[例3]（2007年高考理综上海卷）氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车倍受青睐。

我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”，已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进。

氢能具有的优点包括（）

原料来源广

易燃烧、热值高

储存方便

制备工艺廉价易行

A．

B．

C．

D．

[解析]水是广泛的氢来源,但是氢气储存不方便,制备时候要消耗大量能源

【答案】：

A

【规律总结】水是多的，但是用水得到氢气的制备工艺并不是廉价易行。

能源问题是高考考查的一个热点，开发利用新能源、清洁能源是绝大多数同学都熟知的内容，进一步考查这方面的知识是高考的一个明显趋势

考点4盖斯定律及其应用

1.盖斯定律的涵义：

化学反应的反应热只与反应的　　　（各反应物）和　　　（各生成物）有关，而与反应的　　　无关。

即如果一个反应可以分几步进行，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。

2.盖斯定律的应用

盖斯定律在科学研究中具有重要意义。

因为有些反应进行的很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯（有副反应发生），这给测定反应热造成了困难。

此时如果应用盖斯定律，就可以间接的把它们的反应热计算出来。

[例4]（08宁夏卷）已知H2（g）、C2H4（g）和C2H5OH

（1）的燃烧热分别是-285.8kJ·mol-1、-1411.0kJ·mol-1和-1366.8kJ·mol-1,则由C2H4（g）和H2O（l）反应生成C2H5OH（l）的△H为（）

A．-44.2kJ·mol-1B．+44.2kJ·mlo-1

C．-330kJ·mol-1D．+330kJ·mlo-1

[解析]由题意可知：

C2H4（g）＋3O2（g）

2CO2（g）＋2H2O（l）；△H＝-1411.0kJ·mol-1，

C2H5OH

（1）＋3O2（g）

2CO2（g）＋3H2O（l）；△H＝-1366.8kJ·mol-1,将上述两个方程式相减得：

C2H4（g）＋H2O（l）

C2H5OH（l）；△H＝-44.2kJ·mol-1。

【答案】A

【方法技巧】用盖斯定律解题首先要知道有关的反应式和相应的反应热，然后将反应合并成所求的反应式，其相应的反应热要同样合并。

★高考重点热点题型探究

热点1由键的断裂和合成计算反应热

[真题1]（08海南卷）白磷与氧可发生如下反应：

P4+5O2=P4O10。

已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：

P—PakJ·mol—1、P—ObkJ·mol—1、P=OckJ·mol—1、O=OdkJ·mol—1。

根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的△H，其中正确的是（）

A．（6a+5d－4c－12b）kJ·mol—1B（4c+12b－6a－5d）kJ·mol—1

C．（4c+12b－4a－5d）kJ·mol—1D．（4a+5d－4c－12b）kJ·mol—1

[思路分析]反应热产生的根本原因是化学键的断裂和合成，反应物中的化学键的断裂需要吸热，而生成物中的化学键的合成需要放热，它们的差值就是反应热

[解析]由图可以看出：

P4中有6mol的P－P，5mol的O2中含有5molO＝O，1mol的P4O10中含有4mol的P＝O，12mol的P－O，所以△H＝（6a＋5d－4c－12b）kJ·mol－1。

【答案】A。

[名师指引]△H等于断裂反应物中的化学键吸收热量减去形成生成物中的化学键所放出的热量。

关键是学会分析断裂和形成的具体化学键。

[新题导练]

1．（2009届广东六校第三次联考）化学反应N2＋3H2＝2NH3的能量变化如题图所示，该反应的热化学方程式是（）

A．N2（g）＋3H2（g）＝2NH3（g）；⊿H＝2（b—a）kJ·mol－1

B．N2（g）＋3H2（g）＝2NH3（l）；⊿H＝2（a—b—c）kJ·mol－1

C．

N2（g）＋

H2（g）＝NH3（l）；⊿H＝（b＋c—a）kJ·mol－1

D．

N2（g）＋

H2（g）＝NH3（g）；⊿H＝（a＋b）kJ·mol－1

热点2热化学方程式的理解及书写

[真题2]（08全国Ⅱ卷）红磷P（s）和Cl2（g）发生反应生成PCl3（g）和PCl5（g）。

反应过程和能量关系如图所示（图中的△H表示生成1mol产物的数据）。

根据上图回答下列问题：

（1）P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式_________________________________。

（2）PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式_________________________________，上述分解反应是一个可逆反应，温度T1时，在密闭容器中加入0.80molPCl5，反应达到平衡时PCl5还剩0.60mol，其分解率α1等于_________；若反应温度由T1升高到T2，平衡时PCl5的分解率为α2，α2_______α1（填“大于”、“小于”或“等于”）。

（3）工业上制备PCl5通常分两步进行，先将P和Cl2反应生成中间产物PCl3，然后降温，再和Cl2反应生成PCl5。

原因是________________________________________。

（4）P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的△H3＝_________，P和Cl2一步反应生成1molPCl5的△H4______△H3（填“大于”、“小于”或“等于”）。

（5）PCl5与足量水充分反应，最终生成两种酸，其化学方程式是______________________________。

[思路分析]本题考查热化学方程式的书写、盖斯定律及有关平衡的知识。

[解析]

（1）由图可以看出，1molP在Cl2中完全燃烧放出的热量为306kJ·mol－1，所以P（s）＋

Cl2（g）===PCl3（g）；△H＝－306kJ·mol－1。

（2）中间产物PCl3和未完全反应的Cl2的总能量高于最终产物PCl5的能量，其△H＝－93kJ·mol－1，所以PCl5（g）===PCl3（g）＋Cl2（g）；△H＝93kJ·mol－1；分解率α1＝

×100％＝25％，又升高温度，平衡向正反应方向移动，PCl5的分解率增大。

即：

α2＞α1。

（3）由图可知，P与Cl2反应生成PCl3，PCl3和Cl2进一步反应生成PCl5，都是放热反应，分两步进行且第二步降低温度，有利于PCl5的生成，防止PCl5的分解。

（4）由盖斯定律可知，即△H3＝－399kJ·mol－1。

（5）PCl5与水反应生成H3PO4和HCl，化学方程式为：

PCl5＋4H2O===H3PO4＋5HCl。

【答案】

（1）P（s）＋

Cl2（g）===PCl3（g）；△H＝－306kJ·mol－1。

（2）PCl5（g）===PCl3（g）＋Cl2（g）；△H＝93kJ·mol－1。

25％；大于。

（3）两步反应均为放热反应，降低温度有利于提高产率，防止产物分解。

（4）－399kJ·mol－1；等于。

（5）PCl5＋4H2O===H3PO4＋5HCl。

[真题3]（08四川卷）下列关于热化学反应的描述中正确的是（）

A．HCl和NaOH反映的中和热△H＝－57.3kJ/mol，则H2SO4和Ca（OH）2反映的中和热△H＝2×（－57.3）kJ/mol

B．CO（g）的燃烧热是283.0kJ/mol，则2CO2（g）===2CO（g）＋O2（g）反应的△H＝2×283.0kJ/mol

C．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

D．1mol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

[思路分析]中和热和燃烧热是重要的反应热，本题考查其概念及表示意义。

[解析]选项A中中和热是指在一定条件下强酸于强碱的稀溶液反应生成1molH2O所放出的热量，与酸和碱的元数无关；选项C中加热是化学反应的条件，与反应是为否放热和吸热无关，如：

Fe＋S

FeS，它属于放热反应；选项D中燃烧热是指1mol的物质完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量，这里的稳定化合物包含两层意思，一是化合物稳定，如C燃烧可生成CO和CO2，其中CO2比CO稳定，二是化合物的状态稳定，如气态的水就不如液态的水稳定。

【答案】B。

[名师指引]要理解热化学方程式的特点及涵义，熟练掌握其书写。

[新题导练]2．（执信中学2009届高三期中考试）工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下：

SiCl4（g）＋2H2（g）===Si（s）＋4HCl（g）；△H＝＋QkJ·mol－1（Q＞0）

某温度、压强下，将一定量的反应物通入密闭容器进行以上的反应（此条件下为可逆反应），下列叙述正确的是（）

A．反应过程中，若增大压强能提高SiCl4的转化率

B．若反应开始时SiCl4为1mol，则达到平衡时，吸收热量为QkJ

C．反应至4min时，若HCl的浓度为0.12mol·L－1，则H2的反应速率为0.03mol/（L·min）

D．当反应吸收热量为0.025QkJ时，生成的HCl通入100mL1mol·L－1的NaOH恰好反应

热点3能源的开发和利用

[真题4]（08广东卷）下列有关能量转换的说法正确的是（）

A．煤燃烧是化学能转化为热能的过程

B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能

C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程

D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程

[思路分析]本题考查常见的能量转化形式。

[解析]葡萄糖氧化放出热量，化学能转化为热能，C错；选项D应该太阳能转化为化学能，D错。

【答案】A、B

[名师指引]要知道常见的能量转化形式。

了解能源新能源的开发和利用。

[新题导练]3．（广州六中2008—2009学年高三）下列关于能量转换的认识中不正确的是

A．电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能

B．绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能

C．煤燃烧时，化学能主要转化为热能

D．白炽灯工作时，电能全部转化为光能

热点4盖斯定律的应用

[真题5]（2007广东16）灰锡（以粉末状存在）和白锡是锡的两种同素异形体。

已知：

①Sn（s、白）＋2HCl（aq）＝SnCl2（aq）＋H2（g）△H1

②Sn（s、灰）＋2HCl（aq）＝SnCl2（aq）＋H2（g）△H2

③Sn（s、灰）

Sn（s、白）△H3＝＋2.1kJ/mol

下列说法正确的是（）

A△H1＞△H2B锡在常温下以灰锡状态存在

C灰锡转化为白锡的反应是放热反应

D锡制器皿长期处于低于13.2℃的环境中，会自行毁坏

[思路分析]本试题实质是考查了盖斯定律.

[解析]②-①可得③，△H2-△H1＞0，故△H2＞△H1，A错，根据③，在常温下，灰锡会向白锡转化故常温下以白锡状态存在，正反应为吸热反应，故B、C错，当锡制器皿长期处于低于13.2℃的环境中会转化为灰锡，灰锡以粉末状存在，故会自行毁坏。

【答案】D

[名师指引]盖斯定律可用于由已知反应热求未知反应热，关键是要先找出反应关系，写出反应式。

[新题导练]

4．（广东09怀集一中高三月考化学试卷一）钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属。

如下图所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率，减少环境污染。

请填写下列空白：

（l）电解食盐水时，总反应的离子方程式是________________________________________。

（2）写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式：

____________________________________。

（3）已知：

①Mg（s）+Cl2（g）＝MgCl2（s）△H＝一641kJ·mol－1

②Ti（s）+2Cl2（g）＝TiCl4（s）△H＝一770kJ·mol－1

则2Mg+TiCl4＝2MgCl2+Ti△H＝__________________。

反应2Mg（s）+TiCl4（s）

2MgCl2（s）+Ti在Ar气氛中进行的理由是_________________。

（4）在上述产业链中,合成192t甲醇理论上需额外补充H2____t（不考虑生产过程中物质的任何损失）.

（5）以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。

该电池中负极上的电极反应式是____________________________________________。

★抢分频道

限时基础训练卷

1.化学反应中通常伴随着能量变化，下列说法中错误的是（）

A.煤燃烧时将部分化学能转化为热能

B.电解熔融Al2O3时将部分化学能转化为电能

C.TNT爆炸时将部分化学能转化为动能

D.镁条燃烧时将部分化学能转化为光能

2．（2004广东化学，17）已知葡萄糖的燃烧热是2804kJ·mol－1，当它氧化生成1g水时放出的热量是

　　A．26.0kJB．51.9kJC．155.8kJD．、467.3kJ

3．试直接判断下列热化学方程式书写不正确的是（）

A．1/2H2（g）+1/2Cl2（g）=HCl（g）；ΔH＝－91.5Kj/mol

B．1/2H2（g）+1/2Cl2（g）=HCl（g）；ΔH＝+91.5Kj/mol

C．H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）；ΔH＝－183Kj/mol

D．2HCl（g）=H2（g）+Cl2（g）；ΔH＝+183Kj/mol

4．相同温度时,下列两个反应的反应热分别用ΔH1、ΔH2表示其关系正确的是

①H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）ΔH1=-Q1kJ/mol

②2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）ΔH2=+Q2kJ/mol

A.2Q1>Q2　　B.Q1=Q2　　C.2Q1

5．（2006上海，7）下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是（）

A．碳酸钙受热分解B．乙醇燃烧

C．铝粉与氧化铁粉末反应D．氧化钙溶于水

6.拆开lmolH—H键、lmolN－H键、lmolN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946N，则1molN2生成NH3的反应热为，1molH2生成NH3的反应热为。

7．（2007年东莞市一模16）下列说法或表示法正确的是（　）

A．等量的白磷蒸气和白磷固体分别完全燃烧，后者放出热量多

B．由C（石墨）→C（金刚石）；ΔH＝＋1.19kJ·mol—1可知，金刚石比石墨稳定

C．在稀溶液中：

H＋（aq）＋OH－（aq）＝H2O（l）；ΔH＝－57.3kJ·mol—1，若将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3kJ

D．在101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；ΔH＝－285.8kJ·mol—1

8．（2008东莞模拟考试）1L1mol/LNaOH溶液中加入稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则三者的大小关系为

9．（08信宜中学高考最后供题）化学键的键能是指气态原子间形成1mol化学键时释放的能量。

如H（g）＋I（g）→H－I（g）＋297KJ即H－I键的键能为297KJ·mol－1，也可以理解为破坏1molH－I键需要吸收297KJ的热量。

一个化学反应一般都有旧化学键的破坏和新化学键的形成。

下表是一些键能数据（KJ·mol－1）:

键能

键能

键能

键能

H－H

436

Cl－Cl

243

H－Cl

432

H－O

464

S＝S

255

H－S

339

C－F

427

C－O

347

C－Cl

330

C－I

218

H－F

565

回答下列问题：

（1）由表中数据能否得出这样的结论：

①半径越小的原子形成的共价键越牢固（即键能越大）____（填“能”或“不能”）②非金属性越强的原子形成的共价键越牢固____（填“能”或“不能”）。

能否从数据找出一些规律，请写出一条：

_________________________；试预测C－Br键的键能范围_________

（2）由热化学方程式H2（g）＋Cl2（g）→2HCl（g）；△H=185KJ·mol－1并结合表上数据可推知一个化学反应的反应热（设反应物生成物均为气态）与反应物和生成物的键能之间的关系是_______________________，由热化学方程式2H2（g）＋S2（s）→2H2S（g）；△H=224.5KJ·mol－1和表中数值可计算出1molS2（s）气化时将______（填“吸收”或“放出”）_____KJ的热量。

（3）卤代烃RX在同样条件下发生碱性水解反应时，RF、RCl、RBr、RI（R相同）的反应活性由大到小的顺序是________________

10.（08东莞模拟考21）50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。

通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。

回答下列问题：

（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是

（2）烧杯间填满碎纸条的作用是。

（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值（填“偏大”、“偏小”、“无影响”）。

（4）实验中60mL0.50mol/L盐酸与50m