化学反应中的能量变化1.docx

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化学反应中的能量变化1

第六章化学反应中的能量变化

2010年高考导航

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，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。

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．了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。

了解常见化学电源的种类及其工作原理。

6．理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。

考情链接

考点

年份

题型

省份

分值

反应热、焓变、能量转化和能源开发

2008

选择题

广东化学14、山东理综9C

4、4

2007

选择题

广东化学14、广东理基19

4、2

热化学方程式的书写与判断

2008

选择题

上海化学17、重庆理综13

3、6

2007

2007

选择题

选择题

广东化学16、上海化学14

江苏化学7、山东理综12D

4、3

4、4

反应热与化学键

2008

选择题

海南8、四川（非延考）7

3、6

2007

选择题

重庆理综13、全国II9

6、6

盖斯定律及其应用

2008

2008

选择题

填空题

宁夏理综，13

全国II26、山东理综29

（1）

6

15、3

2007

2007

填空题

选择题

山东理综28

（2）

海南6

4

3

电解的原理（电极产物、电解现象的判断、电极反应式和电解总式的书写等）

2008

选择题

全国II10、上海化学12

6、3

2007

2007

选择题

选择题

江苏化学11、上海化学16

广东化学20

4、3

4

电解原理的应用（有关电解的计算）

2008

选择题

全国I13

6

2007

选择题

全国I8

6

原电池的工作原理

2008

选择题

广东化学5、北京5

3、6

2007

2007

选择题

填空题

全国II10

海南14、宁夏26

6

9、14

化学电源（原电池、电极反应式和电池总式的书写与判断）

2008

2008

选择题

填空题

宁夏10

山东29

（2）

6

3

2007

2007

选择题

填空题

广东化学9

山东29

（2）、广东24（4）（5）

3

4、4

金属的腐蚀与防护

2008

选择题

重庆理综12

6

2007

选择题

广东化学12、广东理基25

4、2

电解原理和原电池原理的综合考查（多以新型可充电电池为载体）

2008

2008

选择题

选择题

江苏化学5、广东化学16

海南7、天津12

3、4

3、6

2007

选择题

天津13、重庆11

6、6

方法点拨

本章内容是历年高考的重点考查内容之一。

由于新教材化学反应中能量变化所占篇幅较大，内容也较为丰富，加之能源问题已成为社会热点问题，现在“化学反应中的能量变化”也几乎成了高考必考题。

考查的方式为选择题或填空题。

近年来高考的考查主要集中在：

1．化学反应的热效应

（1）热化学方程式的书写或根据热化学方程式判断有关说法的正误；

（2）根据盖斯定律进行有关反应热的计算；

（3）反应热与化学键键能的关系；

（4）比较反应热的大小；

（5）能量转化和能源利用。

复习时，要以热化学方程式为核心内容，正确理解热化学方程式的含义，能熟练书写热化学方程式，并能依据热化学方程式进行有关的计算。

对于燃烧热和中和热的概念及计算的考查也会有所涉及，难度不会太大，重点考查学生灵活应用知识、接受新知识的能力。

有关能源的试题将成为今后命题的重点。

预计考查反应热的内容将不断拓宽，难度有所提高。

2．电化学

（1）原电池、电解池和电镀池的电极名称及电极反应式的判断；

（2）根据原电池和电解池的原理判断金属活动性强弱；

（3）根据原电池和电解原理分析反应产物、反应现象和电解质溶液的变化情况；

（4）有关原电池和电解产物的判断和计算。

其中新型电池的分析和电解产物判断与计算是高考命题的热点。

（5）根据原电池和电解池的构造判断金属腐蚀情况及防护方法。

电化学知识既可以是综合学科内知识如联系到“化学实验现象的判断和分析、定量实验的操作要求、离子方程式的书写、氧化还原反应问题分析、化学计算”等，也可以涉及学科间知识的运用，如联系到物理学科的“电流强度的计算、电量的计算、电路的连接”等，还可以与生产生活（如金属的腐蚀与防护、电镀等）、新科学及新技术（如新型电池）等问题相联系，是不可忽视的一个重点知识点。

复习时要以原电池和电解池的反应原理为核心内容，能正确分析常见的原电池和电解池的正负极、电极反应和总反应、反应现象，电解质溶液的变化情况等。

熟悉各类高考题型的解题方法，读懂图表等信息和实验装置图的绘制也是中学化学的基本能力之一，在复习过程中要多加训练和养成。

第一节化学反应的热效应

立体思维课堂（提炼要点辨疑解难）

考点一、化学反应的反应热

双基梳理

1.化学上规定，当化学反应在一定的温度下进行时，反应所或的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热，通常用符号表示。

反应吸热时，Q为值；反应放热时，Q为值。

2.用于测定反应热的仪器称为。

在测定中和反应的反应热时，要使稀酸溶液或稀碱溶液略。

将酸碱溶液混合后，要迅速盖好杯盖，匀速，记录体系达到的。

3.燃烧热和中和热

中和热:

在溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成mol水时的反应热。

燃烧热：

在101Kpa时，mol物质燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。

设疑激思

1．化学反应为什么会伴随着能量变化？

答：

（1）从化学键的角度来说，化学反应是旧键断裂，新键生成的过程，两者吸收和释放能量的差异表现为反应能量的变化。

对于只有热量变化的反应而言，新键生成释放的能量大于旧键断裂吸收的能量，则反应放热。

新键生成释放的能量小于旧键断裂吸收的能量，则反应吸热。

（2）从反应物和生成物本身所具有的能量来说，反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量则反应放出能量；反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量则反应吸收能量。

2.常见的哪些反应是放热反应，哪些反应是吸热反应？

答：

（1）常见的放热反应有：

①酸碱中和反应；②燃烧反应；③活泼金属与水或酸的反应；④铝热反应；⑤多数化合反应等等。

（2）常见的吸热反应有：

①盐类的水解反应；②大部分分解反应；③碳与水的反应；④碳与二氧化碳的反应；⑤氢氧化钡晶体与氯化铵的反应等等。

迁移应用

1．下列说法不正确的是（）

A．任何化学反应都伴随有能量的变化

B．化学反应中的能量变化都表现为热量的变化

C．反应物的总能量高于生成物的总能量时，反应放热

D．生成新键释放的能量大于断裂旧键吸收的能量，则反应放热。

解析：

任何化学反应都伴随有能量的变化是正确的；化学反应中的能量变化可以表现为热量的变化，也可以表现为其他形式的能量变化，如光能、电能等，故B错；C、D均正确。

答案：

B

2．下列反应中，生成物总能量高于反应物总能量的是（）

A．碳酸钙高温分解

B．乙醇燃烧

C．铝粉和氧化铁反应

D．氧化钙与水反应

解析：

生成物总能量高于反应物总能量的反应是吸热反应，属于吸热反应的是A反应。

答案：

A

3．在测定中和反应反应热的实验中，下列叙述错误的是（）

A．向量热计中加入盐酸，搅拌后的温度为初始温度

B．实验中可使酸或碱溶液略过量

C．向量热计中加入碱液时，碱液的温度应与酸的温度相同

D．可以用KOH溶液代替NaOH溶液，用浓硫酸代替稀硫酸

解析：

在进行中和反应的反应热的测定时，不能用弱酸和弱碱溶液，因为弱酸和弱碱会因电离吸热而导致结果偏低；也不能用浓硫酸，因为浓硫酸会由于稀释放热而导致结果偏高。

答案：

D

友情提示：

1.释放吸收Q正负

2.量热计过量搅拌最高温度

3.稀11完全

考点二、化学反应的焓变

双基梳理

1.焓是用于表示物质具有的的物理量，符号为。

2.反应焓变为的总焓与的总焓之差。

即ΔH=H（）－H（）。

3．反应焓变等于反应热的前提条件是，

（1）反应；

（2）反应的能量变化只转化为

，而没有转化为电能、光能等其他形式的能。

设疑激思

1、放热反应和吸热反应有何区别？

答：

放热反应

吸热反应

表示方法

△H＜0

△H＞0

能量变化

反应物具有的的总能量大于生成物具有的总能量

反应物具有的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的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量

生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量

图示

2、放热反应、吸热反应与反应是否需要加热有无必然联系？

答：

反应放热或吸热，与反应开始时是否加热没有必然的联系，不能得出吸热反应需要加热，放热反应不必加热就能进行的结论。

事实上，有些放热反应需要加热才能开始反应，如燃料的燃烧；有的吸热反应不需要加热就可以进行，如Ba（OH）2·８H2O与NH4Cl的反应就是这样。

3．什么是燃烧热和中和热？

答：

（1）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，叫做该物质的燃烧热。

注意：

①燃烧都是放热反应，因此燃烧热的△H均为“－”值。

②反应生成稳定氧化物包括组成和状态均稳定，如C燃烧生成稳定氧化物为CO2，H2燃烧生成的水为液态。

如CH4的燃烧热为890.3kJ·mol-1，则△H＝－890.3kJ·mol-1，它表示1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出890.3kJ的热量。

③书写表示燃烧热的热化学方程式应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。

（2）中和热：

在稀溶液中，酸与碱发生中和反应而生成1molH2O，这时的反应热叫中和热。

注意：

①必须以生成1mol水为标准；②中和反应对象为稀溶液；③强酸和强碱中和时生成1molH2O均放出热量57.3kJ，弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于57.3kJ。

④书写表示中和热的热化学方程式的方法：

H＋（aq）＋OH―（aq）＝

H2O（l）；△H＝－57.3kJ·mol-1。

迁移应用

1．下列说法正确的是（）

A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

B．任何放热反应在常温条件下一定能发生反应

C．反应物和生成物的总能量决定了反应是吸热还是放热

D．镁条燃烧时全部化学能转化为了光能

解析：

反应放热或吸热，与反应开始时是否加热没有必然的联系，A、B都错误；镁条燃烧时化学能转化为了光能和热能，D错。

答案：

C

2．（08湖北模拟题）．我国“神舟六号”载人飞船是用铝粉和高氯酸铵的固体混合物为燃料，点燃时铝粉被氧化而放热，引发高氯酸铵反应：

2NH4ClO4

N2↑+4H2O+Cl2↑+2O2↑；△H<0下列对该反应的叙述不正确的是（）

A．高氯酸铵的水溶液呈酸性

B．该反应属于分解反应、氧化还原反应、放热反应

C．该反应中的反应物总能量小于生成物的总能量

D．反应从能量变化上说，主要是化学能转变成热能和动能

解析：

高氯酸铵是强酸弱碱盐，水解显酸性。

该反应为放热反应，故反应物总能量大于生成物的总能量，C错。

答案：

C

3．（2006年天津理综卷13）已知反应：

①101kPa时，2C（s）＋O2（ｇ）＝2CO（g）；ΔH＝﹣221KJ／mol

②稀溶液中，H＋（aq）＋OH－（aq）＝H2O（l）；ΔH＝﹣57.3KJ／mol

下列结论正确的是

A．碳的燃烧热大于110.5KJ／mol

B．①的反应热为221KJ／mol

C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为﹣57.3KJ／mol

D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3KJ热量

解析：

本题以燃烧热和中和热为载体考查知识运用能力。

选项A，1molC不完全燃烧生成CO放出热量

，1molC完全燃烧生成CO2放出热量大于110.5kJ，即C的燃烧热大于110.5kJ/mol，∴A对；选项B，反应①的反应热为﹣221kJ/mol，∴B错；选项C，稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3kJ/mol，∴C错；选项D，醋酸是弱酸，与NaOH溶液中和生成1mol水时放出的热量小于57.3kJ，∴D错。

注意：

对于普通反应①，描述其反应热应带有符号，为﹣221kJ/mol，而燃烧反应和中和反应均为放热反应，描述燃烧热和中和热时不需要带符号，只说明数值和单位即可。

答案：

A

友情提示：

1.能量H

2反应产物反应物反应产物反应物

3等压热能

三、热化学方程式

双基梳理

1.在热化学中，常用热化学方程式把一个化学反应中物质的变化和反应的同时表现出来。

2.书写热化学方程式时，要注意以下几点：

（1）要在物质的化学式后面用括号注明物质的。

一般用英文字母g、l、s和aq分别表示态、态、态和，不必再注明↑或↓，也不必注明反应条件。

（2）在△H后要注明反应的，因为同一反应在不同温度下进行时其焓变是不同的。

若反应是在298K和1.013×105Pa条件下进行，可不予注明。

（3）△H的单位是或。

（4）根据焓的性质，若化学方程式中各物质的系数加倍，则△H的数值也；若反应逆向进行，则△H改变，但不变。

（5）在方程式与△H之间留出一定的空格（老教材中加；）。

设疑激思

1.热化学方程式表示的意义与普通化学方程式有何不同？

答：

（1）热化学方程式不仅表明了化学反应中物质间的变化关系，而且还表明了物质的化学计量数、状态与反应焓变之间的关系。

（2）热化学方程式中各物质的系数只表示物质的量，因此各物质的系数可以是整数，也可以是分数或小数。

2．怎样比较不同反应中焓变的大小？

答：

（1）在反应物的状态和系数相同时，要比较反应的产物，例如碳燃烧生成的是CO还是CO2；

（2）在反应物、产物相同，系数也相同时，要比较反应物或生成物的状态；（3）在反应物、产物相同、状态也相同时，要比较反应物的物质的量大小；（4）正确使用“﹢、﹣”号，要带符号比较，当反应为放热反应时，ΔH的为负值，放热越多，ΔH越小；（5）对于可逆反应，如298K时，N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）；ΔH=－92.4kJ·mol－1，是指1molN2和3molH2完全反应生成2molNH3时放出92.4kJ热量，实际放出的热量小于92.4kJ。

迁移应用

1．（2005年全国卷I，13）已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（）

A．2C2H2（g）+5O2（g）==4CO2（g）+2H2O（l）；△H=﹣4bKJ/mol

B．C2H2（g）+5/2O2（g）==2CO2（g）+H2O（l）；△H=2bKJ/mol

C．2C2H2（g）+5O2（g）==4CO2（g）+2H2O（l）；△H=﹣2bKJ/mol

D．2C2H2（g）+5O2（g）==4CO2（g）+2H2O（l）；△H=bKJ/mol

解析：

本题考查热化学方程式的正误判断。

首先根据反应放热，△H＜0判断B、D是错的；然后根据“生成1mol二氧化碳气体放出热量bkJ”判断，生成4mol二氧化碳气体应放出热量4bKJ。

故A正确。

答案：

A

2．（2005年江苏化学卷，8）下列各组热化学方程式中，化学反应的△H前者大于后者的是（）

①C（s）＋O2（g）===CO2（g）；△H1C（s）＋

O2（g）===CO（g）；△H2

②S（s）＋O2（g）===SO2（g）；△H3S（g）＋O2（g）===SO2（g）；△H4

③H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）；△H52H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）；△H6

④CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）；△H7CaO（s）＋H2O（l）===Ca（OH）2（s）；△H8

A．①B．④C．②③④D．①②③

解析：

本题考查焓变的大小比较。

①碳与氧气反应放热，即ΔH1＜0，ΔH2＜0，生成CO2时放热多，所以ΔH1＜ΔH2；②固态硫变为气态硫蒸气时吸热，故等物质的量的硫在与O2作用生成SO2时，气态硫放出的热量多，即ΔH3＞ΔH4；③发生同样的燃烧反应，物质的量越多，放出的热量越多，故ΔH5＞ΔH6；④碳酸钙分解吸收热量，ΔH7＞0，CaO与H2O反应放出热量，ΔH8＜0，显然ΔH7＞ΔH8。

∴ΔH前者大于后者的有②③④，∴本题选C。

答案：

C

3．已知298K时，N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）；ΔH=﹣92.4kJ·mol－1，在相同条件下向密闭容器中加入1molN2和3molH2，达到平衡时放出的热量为Q1；向另一容积相同的密闭容器中通入0.95molN2、2.85molH2和0.1molNH3，达到平衡时放出的热量为Q2。

则下列关系正确的是（）

A.Q1=Q2=92.4kJB.Q2＜Q1=92.4kJ

C.Q2＜Q1＜92.4kJD.Q1=Q2＜92.4kJ

解析：

此题涉及到等效平衡及可逆反应的概念。

题中的热化学方程式表示：

1molN2（g）和3molH2（g）完全反应放出的热量为92.4kJ，而将1molN2与3molH2在一定条件下反应时，不可能反应完全（可逆反应的特点），故Q1＜92.4kJ；题中的两平衡为等效平衡，即平衡时各物质的含量相等，故n（NH3）平也相等，由于第二种情况下已有0.1molNH3故反应再生成的NH3较第一种情况少，故Q1＞Q2。

答案：

C

友情提示：

1.焓变

2.

（1）聚集状态气液固溶液

（2）温度和压强（3）KJ/molJ/mol

（4）加倍符号绝对值

考点四、反应焓变的计算

双基梳理

盖斯定律的内容是：

对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应的焓变

的。

反应焓变只与反应的始态和终态有关，而与具体反应进行的无关。

设疑激思

通常可以用哪些方法计算化学反应的焓变？

答：

计算化学反应的焓变常用以下方法：

（1）由化学键键能计算

对于任意反应，焓变与键能的关系是：

ΔH=∑ε（反应物）－∑ε（生成物）。

（2）根据盖斯定律，可运用将已知反应的热化学方程式相加或相减的方法（有的需要对某个反应乘以适当的系数）计算与之相关的未知反应的焓变。

（3）将ΔH看作热化学方程式中的一项，再按照有关化学方程式的计算步骤、格式进行计算，得出有关数据。

迁移应用

1．（2007年全国II，9）已知：

①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量

②1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量

③由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时释放431kJ的能量

下列叙述正确的是（）

A．氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是H2（g）＋Cl2（g）＝2HCl（g）

B．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的△H＝183kJ/mol

C．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的△H＝﹣183kJ/mol

D．氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的△H＝﹣183kJ/mol

解析：

断键需要吸收能量，成键则放出能量，根据能量守恒，反应可表示为：

H—H+Cl—Cl

2H—Cl，可知断裂了1molH—H键和1molCl—Cl键，同时生成了2molH—Cl键。

根据反应热与键能的关系：

ΔH=（436kJ/mol+243kJ/mol）－2×431kJ/mol＝－183kJ/mol。

答案：

C

2．（2007年海南化学卷6）已知：

（1）Zn（s）+1/2O2（g）==ZnO（s），ΔH=﹣348.3kJ/mol

（2）2Ag（s）+1/2O2（g）==Ag2O（s），ΔH=﹣31.0kJ/mol

则Zn（s）+Ag2O（s）==ZnO（s）+2Ag（s）的ΔH等于（）

A．﹣317.3kJ/mol     B．﹣379.3kJ/mol       

C．﹣332.8kJ/mol  D．317.3kJ/mol

解析：

注意观察Zn（s）和ZnO（s）在反应

（1）中分别是反应物和生成物；Ag2O（s）和2Ag（s）在反应

（2）中分别是生成物和反应物。

应根据盖斯定律，将反应

（1）－

（2）可得未知反应Zn（s）+Ag2O（s）==ZnO（s）+2Ag（s），故ΔH=﹣348.3kJ/mol－（﹣31.0kJ/mol）=﹣317.3kJ/mol。

答案：

A

3．已知CH4（g）＋2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（l）；ΔH=﹣Q1kJ/mol；

2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）；ΔH=－Q2kJ/mol；2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；ΔH=－Q3kJ/mol。

常温下，取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2L（标准状况），经完全燃烧后恢复到常温，则放出的热量为（单位：

kJ）（）

A．0.4Q1＋0.05Q3B．0.4Q1＋0.05Q2

C．0.4Q1＋0.1Q3D．0.4Q1＋0.2Q2

解析：

计算氢气燃烧放出的热量应根据生成液态水的热化学方程式计算。

n（气体）=11.2L/22.4L·mol－1=0.5mol，其中n（CH4）=0.5mol×4/5=0.4mol

n（H2）=0.5mol×1/5=0.1mol，将反应热看做热化学方程式中的一项，据有关热化学方程式得知0.4molCH4与0.1molH2分别完全燃烧恢复到常温放热为0.4Q1kJ和0.1×0.5Q3kJ=0.05Q3kJ，放出总热量为（0.4Q1＋0.05Q3）kJ。

答案：

A

友情提示：

相同途径

经典例题赏析（原题回放品味经典）

例1．（07年广东化学卷）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＞△H2

B．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

思路点拨：

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

方法技巧：

要明确题给的三个热化学方程式的含义，对信息进行加工运用。

变式训练：

（07年江苏化学卷，7）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