全国版版高考化学一轮复习第6章化学能与热能第1节化学反应与能量变化学案.docx

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全国版版高考化学一轮复习第6章化学能与热能第1节化学反应与能量变化学案

第1节　化学反应与能量变化

考试说明

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。

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。

5．了解焓变与反应热的含义。

了解ΔH＝H（生成物）－H（反应物）表达式的含义。

命题规律

能源是社会关注的热点之一，因此本节内容是高考的必考点，考查形式有：

一是以图像、图表为背景考查能量变化、化学键键能、正逆反应的活化能的关系及简单计算；二是热化学方程式的书写及正误判断；三是结合生产、生活考查燃烧热、中和热和能源的开发利用，题型以选择题、填空题为主，难度不大。

考点1　焓变与反应热

1．化学反应的实质与特征

（1）实质：

反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。

（2）特征：

既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为热量的变化，也有光能和电能等。

2．焓变和反应热

（1）反应热：

化学反应中吸收或放出的热量。

（2）焓变：

生成物与反应物的内能差，ΔH＝H（生成物）－H（反应物）。

在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为ΔH，单位是kJ·mol－1或kJ/mol。

（3）产生原因

3．吸热反应和放热反应

（1）物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，但不属于吸热反应或放热反应，在进行反应热的有关计算时，必须要考虑到物理变化时的热效应，如物质的三态变化。

（2）化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都有热效应。

（3）需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。

【基础辨析】

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

（1）物质发生化学变化都伴有能量的变化。

（√）

（2）伴有能量变化的物质变化都是化学变化。

（×）

（3）水变成水蒸气时吸收的能量就是该过程的反应热。

（×）

（4）化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化。

（×）

（5）可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。

（√）

（6）放热反应在任何条件下都可以发生，吸热反应不加热就不能发生。

（×）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

题组一焓变与反应热的概念

1．伴随下列变化而发生的能量变化中，属于反应热的是（　　）

A．形成1molH—Cl键放出的能量

B．石墨转化成金刚石吸收的能量

C．Na变成Na＋吸收的能量

D．水蒸气变成液态水放出的能量

答案　B

解析　反应热是化学反应所放出或吸收的热量。

2．用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。

利用反应A，可实现氯的循环利用。

反应A：

4HCl＋O22Cl2＋2H2O

已知：

①反应A中，4molHCl被氧化，放出115.6kJ热量。

②

判断下列说法正确的是（　　）

A．反应A的ΔH>－115.6kJ·mol－1

B．H2O中H—O键比HCl中H—Cl键弱

C．由②中的数据判断氯元素的非金属性比氧元素强

D．断开1molH—O键与断开1molH—Cl键所需能量相差31.9kJ

答案　D

解析　反应A中，4molHCl被氧化，放出115.6kJ能量，则反应A的ΔH＝－115.6kJ·mol－1，A错误；反应A中ΔH＝∑E（反应物）－∑E（生成物），则有4×E（H—Cl）＋498kJ·mol－1－[2×243kJ·mol－1＋4×E（H—O）]＝－115.6kJ·mol－1，整理可得E（H—O）－E（H—Cl）＝31.9kJ·mol－1，故断裂1molH—O键比断裂1molH—Cl键多吸收31.9kJ能量，故H2O中H—O键比HCl中H—Cl键强，B错误；由断键所需的能量不能比较元素的非金属性强弱，由反应A可知，O2可将HCl氧化为Cl2，则O2的氧化性强于Cl2，故O元素的非金属性强于Cl元素，C错误；由B项分析可知，断开1molH—O键与断开1molH—Cl键所需能量相差31.9kJ，D正确。

题组二反应过程中能量变化及图像分析

3．反应A＋B===C（放热）分两步进行：

①A＋B===X（吸热）；②X===C（放热）。

下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是（　　）

答案　B

解析　反应A＋B===C为放热反应，则A、B具有的总能量高于C具有的总能量；A＋B===X为吸热反应，则A、B具有的总能量低于X具有的总能量；X===C为放热反应，则X具有的总能量高于C具有的总能量，综上所述，只有B项符合题意。

4．最新报道：

科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。

反应过程的示意图如下，下列说法中正确的是（　　）

A．CO和O生成CO2是吸热反应

B．在该过程中，CO断键形成C和O

C．CO和O生成了具有极性共价键的CO2

D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程

答案　C

解析　状态Ⅰ的总能量为反应物的总能量，状态Ⅲ的总能量为生成物的总能量，由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应为放热反应，A错误；从状态Ⅰ～Ⅲ的图示可知，反应中CO并未断键形成C和O，C、O原子之间始终存在化学键，B错误；由图示可知，CO与O在催化剂表面形成了CO2，CO2分子内存在C===O极性共价键，C正确；状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成CO2的过程，并不是CO与O2反应的过程，D错误。

反应热与反应过程中的各物质的能量变化

E1：

旧键断裂吸收的能量或称为活化能。

E2：

新键形成放出的能量。

ΔH＝E1－E2，为此反应的焓变。

催化剂的作用：

降低E1、E2，但不影响ΔH，反应放热还是吸热取决于起点（反应物）和终点（生成物）能量的高低。

考点2　热化学方程式

1．概念

表示参加化学反应的物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。

2．意义

不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。

如H2（g）＋O2（g）===H2O（g）　ΔH＝－241.8kJ·mol－1表示的意义为在25℃、101kPa条件下，1molH2（g）和molO2（g）反应生成1_mol_H2O（g）时放出241.8kJ的热量。

3．书写

（1）注明反应条件：

绝大多数反应是在25℃、101kPa下进行的，可不注明。

（2）注明物质的聚集状态：

常用s、l、g、aq分别表示固态、液态、气态、溶液。

（3）注意符号单位：

ΔH应包括“＋”或“－”、数值和单位（kJ·mol－1）。

（4）注意对应关系：

ΔH的数值大小与化学计量数相对应。

（5）区别于普通化学方程式：

一般不注“↑”“↓”以及“点燃”“加热”等反应条件。

（1）对于同素异形体，除注明聚集状态外，还要注明名称。

因为同素异形体虽然构成元素相同，但属于不同物质，其本身具有的能量不同，所以反应中的ΔH也不同。

（2）热化学方程式中各物质化学式前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ΔH相对应，若化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。

（3）正反应与逆反应的ΔH数值相等，符号相反。

（4）不管化学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物质按化学方程式完全反应时的热效应。

如2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－197kJ·mol－1表示的意义为2molSO2（g）和1molO2（g）完全转化成2molSO3（g）时放出197kJ的热量。

【基础辨析】

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

（1）C（石墨，s）===C（金刚石，s）　ΔH>0，说明石墨比金刚石稳定。

（√）

（2）已知：

500℃、30MPa下，N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）

ΔH＝－92.4kJ·mol－1；将1.5molH2和过量的N2在此条件下充分反应，放出热量46.2kJ。

（×）

（3）2H2O（l）===2H2（g）＋O2（g）的焓变ΔH>0。

（√）

（4）已知相同条件下2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH1，反应2SO2（s）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH2，则ΔH1>ΔH2。

（×）

（5）H2（g）＋O2（g）===H2O（l）　ΔH1和2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH2中的ΔH1＝ΔH2。

（×）

（6）H2（g）＋O2（g）===H2O（g）　ΔH1和H2O（g）===H2（g）＋O2（g）　ΔH2中的ΔH1＝－ΔH2。

（√）

题组一热化学方程式正误判断

1．已知断裂1molH2（g）中的H—H键需要吸收436.4kJ的能量，断裂1molO2（g）中的共价键需要吸收498kJ的能量，生成H2O（g）中的1molH—O键能放出462.8kJ的能量。

下列说法正确的是（　　）

A．断裂1molH2O中的化学键需要吸收925.6kJ的能量

B．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）

ΔH＝－480.4kJ·mol－1

C．2H2O（l）===2H2（g）＋O2（g）

ΔH＝471.6kJ·mol－1

D．H2（g）＋O2（g）===H2O（l）

ΔH＝－240.2kJ·mol－1

答案　B

解析　断裂1molH—O键吸收的能量与形成1molH—O键放出的能量相等，1molH2O（g）中含有2molH—O键，断裂1molH2O（g）中的化学键需要吸收925.6kJ的能量，但题目未标注H2O的状态，A错误。

根据题给信息可知，反应2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）中断裂反应物中化学键吸收的热量为2×436.4kJ＋498kJ＝1370.8kJ，形成生成物中化学键放出的热量为4×462.8kJ＝1851.2kJ，则该反应的ΔH＝－（1851.2－1370.8）kJ·mol－1＝－480.4kJ·mol－1，B正确。

题目未指明生成H2O（l）中1molH—O键放出的能量，无法计算C、D项中反应的ΔH，故C、D错误。

2．下列热化学方程式或叙述正确的是（　　）

A．1mol液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气，放出642kJ的热量：

N2H4（l）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g）ΔH＝＋642kJ·mol－1

B．12g石墨转化为CO时，放出110.5kJ的热量：

2C（石墨，s）＋O2（g）===2CO（g）ΔH＝－110.5kJ·mol－1

C．已知：

H2（g）＋O2（g）===H2O（l）

ΔH＝－286kJ·mol－1，

则：

2H2O（l）===2H2（g）＋O2（g）的ΔH＝＋572kJ·mol－1

D．已知N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.4kJ·mol－1，则在一定条件下向密闭容器中充入0.5molN2（g）和1.5molH2（g）充分反应放出46.2kJ的热量

答案　C

解析　A项，放热反应，ΔH<0，错误；B项，12gC的物质的量为1mol,2C（石墨，s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－221.0kJ·mol－1，错误；C项，已知反应为放热反应，则其逆反应为吸热反应，ΔH为“＋”，ΔH与化学计量数成正比，正确；D项，反应是可逆反应，0.5molN2和1.5molH2不能完全反应，错误。

题组二热化学方程式的书写

3．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。

（1）SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2