2019高考化学考点必练专题13化学反应与能量知识点讲解.docx

考点十三 化学反应与能量知识点讲解一反应热 焓变 1定义：化学反应过程中吸收或放出的能量都属于反应热，又称为焓变（H），单位kJ/mol。解释：旧键的断裂：吸收能量 ；新键的形成：放出能量，某一化学反应是吸热反应还是放热反应取决于上述两个过程能量变化的相对大小。吸热：吸收能量放出能量；放热：吸收能量放出能量。2. 化学反应中能量变化与反应物和生成物总能量的关系3 放热反应：放出热量的化学反应，(放热吸热)H0；吸热反应，吸收热量的化学反应(吸热放热) H0。【学习反思】 常见的放热、吸热反应：常见的放热反应有a 燃烧反应 b 酸碱中和反应c活泼金属与水或酸的反应 d大多数化合反应 常见的吸热反应有：a 氢氧化钡晶体和氯化铵晶体混合发生反应 b CO2+C = 2COc 大多数的分解反应H0时反应放热；H 0时反应吸热。 【概括总结】焓变反应热在化学反应过程中，不仅有物质的变化，同时还伴有能量变化。1焓和焓变焓是与物质内能有关的物理量。单位：kJmol1，符号：H。焓变是在恒压条件下，反应的热效应。单位：kJmol1，符号：H。2化学反应中能量变化的原因化学反应的本质是反应物分子中旧化学键断裂和生成物生成时新化学键形成的过程。任何化学反应都有反应热，这是由于在化学反应过程中，当反应物分子间的化学键断裂时，需要克服原子间的相互作用，这需要吸收能量；当原子重新结合成生成物分子，即新化学键形成时，又要释放能量。H反应物分子中总键能生成物分子中总键能。3放热反应与吸热反应当反应完成时，生成物释放的总能量与反应物吸收的总能量的相对大小，决定化学反应是吸热反应还是放热反应。(1)当H为“”或H0时，为吸热反应，反应体系能量升高。4反应热思维模型：(1) 放热反应和吸热反应 放热反应 吸热反应(2) 反应热的本质以H2(g)Cl2(g)=2HCl(g) H186 kJmol1为例E1：E(HH)E(ClCl) ； E2：2E(HCl) ；HE1E2典例1（2019届浙江省嘉兴市高三上学期9月份考试）几种物质的能量关系如下图所示。下列说法正确的是A C(s)+O2(g)=CO2(g) H =965.1 kJmol-1B 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H =-221.2 kJmol-1C 由图可知，甲烷的燃烧热为779.7 kJmol-1D 通常由元素最稳定的单质生成生成1mol纯化合物时的反应热称为该化合物的标准生成焓，由图可知，CH4(g)的标准生成焓为+74.8 kJmol-1【答案】B二热化学方程式1概念：能表示参加反应的物质变化和能量变化的关系的化学方程式叫做热化学方程式。2表示意义(1)热化学方程式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。(2)热化学方程式中的化学计量数，表示实际参加反应的反应物的物质的量和实际生成的生成物的物质的量。(3)热化学方程式中的反应热与反应物、生成物的化学计量数相对应。3书写热化学方程式的注意事项 C(固) + H2O(气) = CO(气) + H2(气) H= +131.3 kJ/mol(1)标集聚状态（固、液、气）(2)右端标热量数值和符号： 吸热用“”，放热用：“”。(3)系数单位是“摩”，而不是“个”；也不能表示物质的量之比。(4)系数可用分数，但热量值要相应变化。如：2H2(气) + O2(气) = 2H2O(液) H= 571.6 kJ/molH2(气) + 1/2 O2(气) = H2O(液) H= 285.8 kJ/mol(5)不注明条件，即指250C 、1.01105Pa【拓展延伸】1.比较“反应热”或H的大小时，必须带“”“”符号，比较“燃烧热”或“中和热”时，只需比较数值大小即可。2参加反应的物质的量不同，则反应热的数值也会发生相应的变化，如1 mol H2完全燃烧生成液态水时放出285.8 kJ的热量，2 mol H2完全燃烧生成液态水时则放出571.6 kJ的热量。3对于可逆反应，如3H2(g)N2(g) 2NH3(g)H92.4 kJ/mol，是指生成2 mol NH3时放出92.4 kJ的热量，而不是3 mol H2和1 mol N2混合，在一定条件下反应就可放出92.4 kJ的热量，实际3 mol H2和1 mol N2混合，在一定条件下反应放出的热量小于92.4 kJ，因为该反应的反应物不能完全转化为生成物。4同一反应中物质的聚集状态不同，反应热数值大小也不同。例如，S(g)O2(g)=SO2(g)H1Q1；S(s)O2(g)=SO2(g)H2Q2，可以理解成固态硫变成气态硫后再发生变化，而由固态到气态是需要吸收能量的，所以Q1Q2、H1H2。故当同一反应中只由于聚集状态不同比较反应热的大小时，反应物为固态时放出的热量少，生成物为固态时放出的热量多。5. 反应物的量相同，生成物的状态不同，反应热数值大小也不相同。如：例如：H2 (气) + 1/2 O2 (气) = H2O (g) H= 241.8kJ/molH2(气) + 1/2 O2(气) = H2O (l) H= 285.8 kJ/mol【拓展升华】热化学方程式是表示参加反应的物质的量与反应热关系的化学方程式。热化学方程式的书写除了遵循书写化学方程式的要求外，应侧重从以下几个方面予以考虑：1检查H符号的正误放热反应的H为“”，吸热反应的H为“”，单位是kJ/mol，逆反应的H与正反应的H数值相同，符号相反。2检查是否注明物质的聚集状态必须注明每种反应物和生成物的聚集状态，同一个化学反应，物质的聚集状态不同，H数值不同。3检查H的数值与化学计量数是否对应H的大小与反应物的物质的量的多少有关，相同的反应，化学计量数不同时，H不同。4特殊反应热书写表示燃烧热的热化学方程式时，可燃物的化学计量数为1，产物应为完全燃烧生成稳定的化合物，如C燃烧生成CO2而不是CO、H2燃烧生成的是H2O(l)而不是H2O(g)。典例2（江苏省常州一中2019届高三第一学期期初（8月）考试）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三. 燃烧热1. 定义：在101 kPa时，1 mol纯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。单位kJ/mol。2. 在理解物质燃烧热的定义时，要注意以下几点：（1） 研究条件： 101 kPa，温度通常是25。（2）反应程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化物。如HH2O(l)而不是H2O(g)、CCO2(g)而不是CO、SSO2(g)而不是SO3。（3） 燃烧热是以1 mol可燃物作为标准来进行测定的，因此书写表示燃烧热的热化学方程式时，应以1 mol可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数，其他物质的化学计量数常出现分数。（4） 燃烧热的含义：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)H=-285.8kJ/mol，H2的燃烧热为285.8kJ/mol所表示的含义： 。特别提醒：因燃烧热、中和热是确定的放热反应，具有明确的含义，故在表述时不用带负号，如CH4的燃烧热为890KJ/mol。强酸与强碱反应的中和热为57.3kJ/mol。典例3（2019届黑龙江省牡丹江市第一高级中学高三10月月考）一些烷烃的燃烧热如下表：下列表达正确的是()A 乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)7O2(g)=4CO2(g)6H2O(g)H1560.8 kJmol1B 稳定性：正丁烷异丁烷C 正戊烷的燃烧热大于3531.3 kJmol1D 相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多【答案】C越稳定，稳定性：正丁烷异丁烷的燃烧热知，互为同分异构体的化合物支链多的燃烧热小，正戊烷的燃烧热2甲基丁烷的燃烧热，正戊烷的燃烧热大于3531.3kJ/mol，C项正确；D项，随着碳原子数的增多烷烃含碳质量分数逐渐增大，1gCH4、C2H6、C3H8完全燃烧放出的热量依次为55.64kJ（890.3kJ16=55.64kJ）、52.03kJ（=52.03kJ）、50.49kJ（=50.49kJ），可见相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越少，D项错误。四. 中和热1. 定义：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应，生成1mol水时的反应热叫做中和热。2. 中和热的表示：H+(aq) +OH-(aq)=H2O (l)；H=-57.3kJmol。3. 要点条件：稀溶液。反应物：（强）酸与（强）碱。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。生成1mol水，中和反应的实质是H+和OH-化合生成 H20，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热内。放出的热量：57.3kJ/mol。典例4（2019届黑龙江省鹤岗市第一中学高三上学期第一次月考）下列说法正确的是 ( )A CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)H=-801.3kJmol-1 结论：CH4的燃烧热为8013kJ/molB 稀溶液中有H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)H=-57.3kJ/mol 结论：将盐酸与氨水的稀溶液混合后，若生成1mol H2O，则会放出573kJ的能量C Sn(s，灰)Sn(s，白)H+2.1kJ/mol (灰锡为粉末状) 结论：锡制品在寒冷的冬天因易转化为灰锡而损坏D C(s，石墨)+O2(g)=CO2(g) ，C(s，金刚石)+O2(g)=CO2(g) H395kJ/mol 结论：相同条件下金刚石性质比石墨稳定【答案】C五. 燃烧热和中和热的区别与联系相同点燃烧热中和热能量变化放热反应HH0 , 单位 kJ/mol不同点反应物的量可燃物为1mol可能是1mol也可以是0.5mol(或不限)生成物的量不限量H2O 1mol反应热的含义1mol反应物完全燃烧时放出的热量;不同的物质燃烧热不同酸碱中和生成1molH2O时放出的热量,强酸强碱间的中和反应中和热大致相同,均约为57.3kJ/mol（2） 中和热的测定步骤： 用大、小烧杯、泡沫塑料、温度计和环形搅拌棒组装反应装置。(也可在保温杯中进行) 用量筒量取50mL0.5mol的盐酸倒入小烧杯中并用温度计测量温度，记入下表。 用另一量筒量取50mL0.55mol的NaOH溶液并测量温度，记入下表。 把温度计和环形搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯，用环形搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为最终温度，记入下表。 重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。 根据实验数据计算中和热。（具体计算不要求）在理解中和热的概念时，要注意以下几点：研究条件：稀溶液（常用aq来表示稀溶液）； 反应物：酸与碱 ； 生成物及其物质的量：1 mol H2O； 放出热量：H0 单位：kJ/mol。在书写物质在溶液中发生化学反应的方程式时，我们常用aq来表示稀溶液，稀溶液是指溶于大量水的离子。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。典例5（2019届黑龙江省鹤岗市第一中学高三上学期第一次月考）（1）实验中能观察到的现象是_。（选填代号）A试管中镁片逐渐溶解 B试管中产生无色气泡C烧杯外壁变冷 D烧杯底部析出少量白色固体（2）由实验推知，MgCl2溶液和H2的总能量_（填“大于”“小于”“等于”）镁片和盐酸的总能量。）用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_，除此之外还有一处错误的是_。（2）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值（绝对值）_（填“偏大、偏小、无影响”）。）（1）煤燃烧的反应热可通过以下两个途径来利用：a.利用煤在充足的空气中直接燃烧产生的反应热；b.先使煤与水蒸气反应得到氢气和一氧化碳，然后使得到的氢气和一氧化碳在充足的空气中燃烧。这两个过程的热化学方程式为：a C（s）O2（g）=CO2（g） HE1 bC（s）H2O（g）=CO（g）H2（g）HE2 H2（g）1/2O2（g）=H2O（g）HE3 CO（g）1/2O2（g）=CO2（g）HE4 请表达E1、E2、E3、E4之间的关系为E2_。（2）如图所示在常温常压下，1摩尔NO2 和1摩尔CO完全反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：_。（3）化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。已知某些化学键的键能如下表所示：共价键HHClClHCl键能/（kJmol1）436247434则反应：H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）的焓变H _。【答案】A B D小于环形玻璃搅拌棒小烧杯口和大烧杯口没有平齐（其它合适答案给分）偏小E2E1E3E4NO2（g）+CO（g）=NO（g）+CO2（g） H234 kJmol1H 185 kJmol1)(1)由量热计的构造可知该装置的缺少仪器是环形玻璃搅拌棒；中和热测定实验成败的关键是保温工作，内外烧杯为一样高，否则，热量散失大； (2)大烧杯上如不盖硬纸板，会有一部分热量散失，求得的中和热数值将会减小；)(1)C(s)+O2(g)CO2(g)H=E1，H2(g)+O2(g)H2O(g)H=E3，CO(g)+O2(g)CO2(g)H=E4，根据盖斯定律，-可得：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，故E2=E1-E3-E4；(2)由图可知，1摩尔NO2和1摩尔CO完全反应生成CO2和NO放出热量为(368-134)kJ=234kJ，反应热化学方程式为：NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)H=-234 kJmol-1；(3)反应热=反应物总键能-生成物总键能，故反应：H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)的焓变H=436kJ/mol+247kJ/mol-2434kJ/mol=-185kJ/mol。六. 反应热的计算1. 盖斯定律的内容:不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热相同。换句话说,化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。归纳总结：反应物A变为生成物D，可以有两个途径： 由A直接变成D，反应热为H； 由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为H1、H2、H3。如下图所示：则有H=H1+H2+H3盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但利用盖斯定律不难间接计算求得。【深度讲解】应用盖斯定律进行简单计算的注意事项： 当反应方程式乘以或除以某数时，H也应乘以或除以该数。 反应方程式进行加减时，H也同样进行加减运算，且计算过程中要带“+”“-”。 运用盖斯定律进行计算并比较反应热的大小时，同样要把H看做一个整体。 在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的变化，状态由固到液到气变化时，会吸热；反之会放热。 当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。运用盖斯定律关键在于分析总反应可由哪些中间过程构成，化简要细心，计算时H（带“+”“-”）也要参与运算。 不论一步进行还是分步进行，始态和终态完全一致，盖斯定律才成立。 某些物质只是在分步反应中暂时出现，最后应该恰好消耗完。典例6（2019届黑龙江省牡丹江市第一高级中学