高考化学江苏专用二轮专题复习讲义专题七化学反应与能量.docx

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高考化学江苏专用二轮专题复习讲义专题七化学反应与能量

[考纲要求]　1.能正确书写化学方程式，并能根据质量守恒定律进行有关计算。

2.能说明化学反应中能量转化的主要原因，知道化学变化中常见的能量转化形式。

3.了解化学能与热能的相互转化及其应用。

了解吸热反应、放热反应、反应热（焓变）等概念。

4.能正确书写热化学方程式，能根据盖斯定律进行有关反应热的简单计算。

5.了解提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型化学电源的重要性。

认识化学在解决能源危机中的重要作用。

考点一　从宏观、微观角度认识反应热

1．理解化学反应热效应的两种角度

（1）从微观的角度说，是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键形成放出的热量的差值，如下图所示：

a表示旧化学键断裂吸收的热量；

b表示新化学键形成放出的热量；

c表示反应热。

（2）从宏观的角度说，是反应物自身的能量与生成物能量的差值，在上图中：

a表示活化能；

b表示活化分子结合成生成物所释放的能量；

c表示反应热。

2．反应热的量化参数——键能

反应热与键能的关系

反应热：

ΔH＝E1－E2或ΔH＝E4－E3，即ΔH等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，或生成物具有的总能量减去反应物具有的总能量。

题组一　对比分析“三热”，跳出认识误区

1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）向汽油中添加甲醇后，该混合燃料的热值不变（×）

（2014·浙江理综，7D）

（2）催化剂能改变反应的焓变（×）

（2012·江苏，4B改编）

（3）催化剂能降低反应的活化能（√）

（2012·江苏，4C改编）

（4）同温同压下，H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH不同（×）

（2010·山东理综，10D）

2．下列关于反应热和热化学反应的描述中正确的是（　　）

A．HCl和NaOH反应的中和热　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ca（OH）2反应的中和热ΔH＝2×（－57.3）kJ·mol－1

B．CO（g）的燃烧热是283.0kJ·mol－1，则2CO2（g）===2CO（g）＋O2（g）反应的ΔH＝＋2×283.0kJ·mol－1

C．氢气的燃烧热为285.5kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为2H2O（l）

2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋285.5kJ·mol－1

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

答案　B

解析　在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1mol液态H2O时的反应热叫作中和热，中和热是以生成1mol液态H2O为基准的，A项错误；CO（g）的燃烧热是283.0kJ·mol－1，则CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283.0kJ·mol－1，则2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝－2×283.0kJ·mol－1，逆向反应时反应热的数值相等，符号相反，B项正确；电解2mol水吸收的热量和2molH2完全燃烧生成液态水时放出的热量相等，C项中的ΔH应为＋571.0kJ·mol－1；在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时（水应为液态）所放出的热量是该物质的燃烧热，D项错误。

“三热”是指反应热、燃烧热与中和热，可以用对比法深化对这三个概念的理解，明确它们的区别和联系，避免认识错误。

（1）化学反应吸收或放出的热量称为反应热，符号为ΔH，单位常用kJ·mol－1，它只与化学反应的计量系数、物质的聚集状态有关，而与反应条件无关。

中学阶段研究的反应热主要是燃烧热和中和热。

（2）燃烧热：

在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。

单位：

kJ·mol－1。

需注意：

①燃烧热是以1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量来定义的，因此在书写燃烧热的热化学方程式时，一般以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数；②燃烧产物必须是稳定的氧化物，如C→CO2、H2→H2O（l）等。

（3）中和热：

在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1mol液态H2O时的反应热。

需注意：

①稀溶液是指物质溶于大量水中；②中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应；③中和反应的实质是H＋和OH－化合生成H2O，即H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

题组二　依据图像理解反应热的变化

3．[2014·北京理综，26（3）①]已知：

2NO2（g）N2O4（g）　ΔH1

2NO2（g）N2O4（l）　ΔH2

下列能量变化示意图中，正确的是（选填字母）______。

答案　A

解析　等质量的N2O4（g）具有的能量高于N2O4（l），因此等量的NO2（g）生成N2O4（l）放出的热量多，只有A项符合题意。

题组三　“一式”解决反应热的计算

4．（2014·重庆理综，6）已知：

C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝akJ·mol－1

2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－220kJ·mol－1

H—H、O===O和O—H键的键能分别为436、496和462kJ·mol－1，则a为（　　）

A．－332B．－118

C．＋350D．＋130

答案　D

解析　根据盖斯定律和焓变与键能的关系解答。

根据题中给出的键能可得出热化学方程式：

③2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH3＝（2×436＋496－4×462）kJ·mol－1，即③2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH3＝－480kJ·mol－1，题中②2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH2＝－220kJ·mol－1，（②－③）×

得①C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH1＝（ΔH2－ΔH3）×

，即a＝（－220＋480）×

＝130，选项D正确。

5．（2013·重庆理综，6）已知：

P4（g）＋6Cl2（g）===4PCl3（g）

ΔH＝akJ·mol－1

P4（g）＋10Cl2（g）===4PCl5（g）　ΔH＝bkJ·mol－1

P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的键能为ckJ·mol－1，PCl3中P—Cl键的键能为1.2ckJ·mol－1

下列叙述正确的是（　　）

A．P—P键的键能大于P—Cl键的键能

B．可求Cl2（g）＋PCl3（g）===PCl5（s）的反应热ΔH

C．Cl—Cl键的键能

kJ·mol－1

D．P—P键的键能为

kJ·mol－1

答案　C

解析　A项，由于氯原子半径小于磷原子半径，所以P—P键的键能应小于P—Cl键的键能，错误；B项，由于不知PCl5（g）===PCl5（s）对应的ΔH，所以无法根据盖斯定律求得该反应的ΔH，错误；

C项，P4（g）＋10Cl2（g）===4PCl5（g）

ΔH＝bkJ·mol－1①

P4（g）＋6Cl2（g）===4PCl3（g）　ΔH＝akJ·mol－1②

（①－②）×

得

Cl2（g）＋PCl3（g）===PCl5（g）　ΔH＝

kJ·mol－1

ECl－Cl＋3×1.2ckJ·mol－1－5×ckJ·mol－1＝

kJ·mol－1

ECl－Cl＝

kJ·mol－1，正确；

D项，根据P4（g）＋10Cl2（g）===4PCl5（g）

ΔH＝bkJ·mol－1得

6EP－P＋10×

kJ·mol－1－4×5ckJ·mol－1＝bkJ·mol－1

EP－P＝

kJ·mol－1，错误。

利用键能计算反应热，要熟记公式：

ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，其关键是弄清物质中化学键的数目。

在中学阶段要掌握常见单质、化合物中所含共价键的数目。

原子晶体：

1mol金刚石中含2molC—C键，1mol硅中含2molSi—Si键，1molSiO2晶体中含4molSi—O键；分子晶体：

1molP4中含有6molP—P键，1molP4O10（即五氧化二磷）中，含有12molP—O键、4molP===O键，1molC2H6中含有6molC—H键和1molC—C键。

考点二　“两模板，两注意”解决热化学方程式

1．两个模板

（1）热化学方程式的书写模板

步骤1　写方程

写出配平的化学方程式；

步骤2　标状态

用s、l、g、aq标明物质的聚集状态；

步骤3　标条件

标明反应物的温度和压强（101kPa、25℃时可不标注）；

步骤4　标ΔH

在方程式后写出ΔH，并根据信息注明ΔH的“＋”或“－”；

步骤5　标数值

根据化学计量数计算写出ΔH的数值。

（2）热化学方程式书写的正误判断模板

步骤1　审“＋”“－”

放热反应一定为“－”，吸热反应一定为“＋”。

步骤2　审单位

单位一定为“kJ·mol－1”，易漏写或错写成“mol”。

步骤3　审状态

物质的状态必须正确，特别是溶液中的反应易写错。

步骤4　审数值的对应性

反应热的数值必须与方程式的化学计量数相对应，即化学计量数与ΔH成正比。

当反应逆向时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。

步骤5　审是否符合概念

如注意燃烧热和中和热的概念以及与此相关的热化学方程式。

2．两个注意

（1）注意同素异形体转化的名称问题

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。

如①S（单斜，s）＋O2（g）===SO2（g）

ΔH1＝－297.16kJ·mol－1

②S（正交，s）＋O2（g）===SO2（g）

ΔH2＝－296.83kJ·mol－1

③S（单斜，s）===S（正交，s）

ΔH3＝－0.33kJ·mol－1

（2）注意可逆反应中的反应热及热量变化问题

由于反应热是指反应完全时的热效应，所以对于可逆反应，其热量要小于反应完全时的热量。

题组一　热化学方程式的书写

1．

（1）[2014·大纲全国卷，28

（1）]化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。

回答下列问题：

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1molAX5，放出热量123.8kJ。

该反应的热化学方程式为_____________________

___________________________________________________________________________________________________________________________。

（2）[2014·天津理综，7（4）]晶体硅（熔点1410℃）是良好的半导体材料。

由粗硅制纯硅过程如下：

Si（粗）

SiCl4

SiCl4（纯）

Si（硅）

写出SiCl4的电子式：

________；在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量，写出该反应的热化学方程式：

_____________________________________

___________________________________。

答案　

（1）AX3（l）＋X2（g）===AX5（s）

ΔH＝－123.8kJ·mol－1

（2）

　SiCl4（g）＋2H2（g）

Si（s）＋4HCl（g）　ΔH＝＋0.025akJ·mol－1

题组二　热化学方程式的正误判断

2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）甲烷的标准燃烧热为－890.3kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－890.3kJ·mol－1（×）

（2010·浙江理综，12A）

（2）500℃、30MPa下，将0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3（g），放热19.3kJ，其热化学方程式为N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）

ΔH＝－38.6kJ·mol－1（×）

（2010·浙江理综，12B）

（3）C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g）

ΔH＝－1367.0kJ·mol－1（燃烧热）（×）

（4）NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）

ΔH＝＋57.3kJ·mol－1（中和热）（×）

（5）25℃，101kPa时，强酸、强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3kJ·mol－1，则

2H＋（aq）＋SO

（aq）＋Ba2＋（aq）＋2OH－（aq）===BaSO4（s）＋2H2O（l）　ΔH＝－114.6kJ·mol－1（×）

热化学方程式书写或判断易出现的错误

1．未标明反应物或生成物的状态而造成错误。

2．反应热的符号使用不正确，即吸热反应未标出“＋”号，放热反应未标出“－”号，从而导致错误。

3．漏写ΔH的单位，或者将ΔH的单位写为kJ，从而造成错误。

4．反应热的数值与方程式的计量数不对应而造成错误。

5．对燃烧热、中和热的概念理解不到位，忽略其标准是1mol可燃物或生成1molH2O（l）而造成错误。

考点三　盖斯定律的多角度应用

1．定律内容

一定条件下，一个反应不管是一步完成，还是分几步完成，反应的总热效应相同，即反应热的大小与反应途径无关，只与反应的始态和终态有关。

2．常用关系式

热化学方程式

焓变之间的关系

aA===B　ΔH1A===

B　ΔH2

ΔH2＝

ΔH1或

ΔH1＝aΔH2

aA===B　ΔH1

B===aA　ΔH2

ΔH1＝－ΔH2

ΔH＝ΔH1＋ΔH2

题组一　利用盖斯定律求焓变

1．（2013·新课标全国卷Ⅱ，12）在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：

H2S（g）＋

O2（g）===SO2（g）＋H2O（g）ΔH1

2H2S（g）＋SO2（g）===

S2（g）＋2H2O（g）ΔH2

H2S（g）＋

O2（g）===S（g）＋H2O（g）ΔH3

2S（g）===S2（g）ΔH4

则ΔH4的正确表达式为（　　）

A．ΔH4＝

（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）

B．ΔH4＝

（3ΔH3－ΔH1－ΔH2）

C．ΔH4＝

（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）

D．ΔH4＝

（ΔH1－ΔH2－3ΔH3）

答案　A

解析　给题中方程式依次编号为①、②、③、④，①＋②－③×3得　3S（g）===

S2（g）　　（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）

故2S（g）===S2（g）　　ΔH4＝

（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）

2．[2012·江苏，20

（1）]真空碳热还原氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的热化学方程式如下：

Al2O3（s）＋AlCl3（g）＋3C（s）===3AlCl（g）＋3CO（g）

ΔH＝akJ·mol－1

3AlCl（g）===2Al（l）＋AlCl3（g）　ΔH＝bkJ·mol－1

反应Al2O3（s）＋3C（s）===2Al（l）＋3CO（g）的ΔH＝__________kJ·mol－1（用含a、b的代数式表示）。

答案　a＋b

解析　两式相加即得Al2O3（s）＋3C（s）===2Al（l）＋3CO（g）　ΔH＝（a＋b）kJ·mol－1。

3．[2014·广东理综，31

（1）]用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。

①1/4CaSO4（s）＋CO（g）1/4CaS（s）＋CO2（g）

ΔH1＝－47.3kJ·mol－1

②CaSO4（s）＋CO（g）CaO（s）＋CO2（g）＋SO2（g）　ΔH2＝＋210.5kJ·mol－1

③CO（g）1/2C（s）＋1/2CO2（g）

ΔH3＝－86.2kJ·mol－1

反应2CaSO4（s）＋7CO（g）CaS（s）＋CaO（s）＋6CO2（g）＋C（s）＋SO2（g）的ΔH＝____________（用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示）。

答案　4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3

叠加法求焓变

步骤1　“倒”

为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号相反。

这样，就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往容易出错。

步骤2　“乘”

为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式乘以某个倍数，反应热也要相乘。

步骤3　“加”

上面的两个方面做好了，只要将方程式相加即可得目标方程式，反应热也要相加。

题组二　多角度比较焓变大小

4．（2014·新课标全国卷Ⅱ，13）室温下，将1mol的CuSO4·5H2O（s）溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1mol的CuSO4（s）溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O（s）

CuSO4（s）＋5H2O（l），热效应为ΔH3。

则下列判断正确的是（　　）

A．ΔH2＞ΔH3

B．ΔH1＜ΔH3

C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2

D．ΔH1＋ΔH2＞ΔH3

答案　B

解析　1molCuSO4·5H2O（s）溶于水会使溶液温度降低，为吸热反应，故ΔH1>0,1molCuSO4（s）溶于水会使溶液温度升高，为放热过程，故ΔH2<0,1molCuSO4·5H2O（s）溶于水可以分为两个过程，先分解成1molCuSO4（s）和5mol水，然后1molCuSO4（s）再溶于水，CuSO4·5H2O的分解为吸热反应，即ΔH3>0，根据盖斯定律得到关系式ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，分析得到答案：

ΔH1＜ΔH3。

5．已知下列热化学方程式：

①H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH1＝akJ·mol－1

②2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH2＝bkJ·mol－1

③H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH3＝ckJ·mol－1

④2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH4＝dkJ·mol－1

下列关系式中正确的是（　　）

A．c＜a＜0B．b＞d＞0

C．2a＝b＜0D．2c＝d＞0

答案　AC

解析　H2的燃烧反应是放热反应，ΔH＜0，故a、b、c、d都小于0，B、D错；反应③与反应①相比较，产物的状态不同，H2O（g）转化为H2O（l）为放热反应，所以a＞c，A对；反应②的化学计量数是①的2倍，②的反应热也是①的2倍，b＝2a＜0，C对。

6．（2014·江苏，10）已知：

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1

CO2（g）＋C（s）===2CO（g）　ΔH2

2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH3

4Fe（s）＋3O2（g）===2Fe2O3（s）　ΔH4

3CO（g）＋Fe2O3（s）===3CO2（g）＋2Fe（s）　ΔH5

下列关于上述反应焓变的判断正确的是（　　）

A．ΔH1＞0，ΔH3＜0B．ΔH2＞0，ΔH4＞0

C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5

答案　C

解析　A项，C（s）、CO（g）在O2（g）中燃烧生成CO2，均为放热反应，则有ΔH1<0、ΔH3<0；B项，CO2（g）与C（s）在高温条件下反应生成CO（g），该反应为吸热反应，则有ΔH2>0，Fe（s）与O2（g）反应生成Fe2O3（s）为放热反应，则有ΔH4<0；C项，将五个热化学方程式依次编号为①、②、③、④、⑤，根据盖斯定律，由②＋③可得①，则有ΔH1＝ΔH2＋ΔH3；D项，将五个热化学方程式依次编号为①、②、③、④、⑤，根据盖斯定律，由③×3－⑤×2可得④，则有ΔH4＝3ΔH3－2ΔH5。

反应热大小比较

1．利用盖斯定律比较。

2．同一反应的生成物状态不同时，如A（g）＋B（g）===C（g）　ΔH1，A（g）＋B（g）===C（l）　ΔH2，则ΔH1＞ΔH2。

3．同一反应物状态不同时，如A（s）＋B（g）===C（g）　ΔH1，A（g）＋B（g）===C（g）　ΔH2，则ΔH1＞ΔH2。

4．两个有联系的反应相比较时，如C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1①，C（s）＋1/2O2（g）===CO（g）　ΔH2②。

比较方法：

利用反应①（包括ΔH1）乘以某计量数减去反应②（包括ΔH2）乘以某计量数，即得出ΔH3＝ΔH1×某计量数－ΔH2×某计量数，根据ΔH3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：

①反应中各物质的聚集状态；②ΔH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；③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。

专题突破练

一、单项选择题

1．小烧杯放在一块沾有水的玻璃片上，加入氯化铵固体与氢氧化钡晶体[Ba（OH）2·8H2O]，并用玻璃棒搅拌，玻璃片上的水结成了冰。

由此可知（　　）

A．该反应中，化学能转变成热能

B．反应物的总能量低于生成物的总能量

C．氯化铵与氢氧化钡的反应为放热反应

D．反应的热化学方程式为2NH4Cl＋Ba（OH）2===BaCl2＋2NH3·H2O　ΔH＞0

答案　B

2．已知H2（g）＋Br2（l）===2HBr（g）　ΔH＝－72kJ·mol－1，蒸发1molBr2（l）需要的能量为30kJ，其他相关数据如下表。

则表中a的值为（　　）

H2（g）

Br2（g）

HBr（g）

1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ

436

a

369

A．200B．230C．260D．404

答案　A

解析　H2（g）＋Br2（l）===2HBr（g）

ΔH＝－72kJ·mol－1

Br2（g）===Br2（l）　ΔH＝－30kJ·mol－1

所以H2（g）＋Br2（g）===2HBr（g）

ΔH＝－102kJ·mol－1

436kJ·mol－1＋akJ·mol－1－369kJ·mol－1×2＝－102kJ·mol－1

a＝200。

3．关于右图所示转化关系（X代表卤素），说法不正确的是（　　）

A．2H（g）＋2X（g）===2HX（g）　ΔH3＜0

B．生成HX的反应热与途径无关，所以ΔH1＝ΔH2＋ΔH3

C．Cl、Br、I的非金属性依次减弱，所以途径Ⅱ吸收的热量依次增多

D．生成HCl放出的热量比生成HBr的多，说明HCl比HBr稳定

答案　C

解析　C项，非金属性越弱，X2越不稳定，破坏化学键吸收的能量越少，错误。

4．强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：

H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）

ΔH＝－57.3kJ·mol－1

向1L0.5mol·L－1的NaOH溶液中加入稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸，则恰好完全反应时的热效应ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系正确的是（　　）

A．ΔH1＜ΔH2＜ΔH3B．ΔH1＞ΔH3＞ΔH2

C．ΔH2＞ΔH1＞ΔH3D．ΔH1＜ΔH3＜ΔH2

答案　B

解析　与浓硫酸反应放出的热量