江苏省海门市三厂中学2012届高三化学大一轮复习专题五 化学反应与能量变化、燃烧热与能源

江苏省海门市三厂中学2012届高三化学大一轮复习专题五 化学反应与能量变化、燃烧热与能源【考纲要求】1.能说明化学反应中能量转化的原因，知道化学变化中常见的能量转化形式。2.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)的概念。3.能正确书写热化学方程式，能用盖斯定律进行简单化学反应反应热的计算。【命题趋势】要求热化学方程式的正确表达（状态、计量数、能量关系）和明确化学变化中的能量交换关系。主要考查吸热反应和放热反应的比较、计算，热化学方程式的书写及正误判断。主要题型有反应热大小的比较，图象分析题，键能计算题，定义解析题，计算反应热及综合应用等。重点还是在能正确书写热化学方程式，能用盖斯定律进行简单化学反应反应热的计算。【高考预测】从09、10、11年江苏高考题来看，12年江苏高考化学反应与能量的题目可能还是在大型填空题中出现。而此类题型往往将热化学方程式与燃料的使用、环境保护、新能源、航空航天等高科技密切联系起来，充分体现化学与实际生产生活相联系的功能。【知识框架】 反应热与焓变反应热正负确定，反应热大小的比较 物质键能大小与所具能量大小的关系化学反应与热能 热化学方程式的书写特殊的反应热：燃烧热与中和热，能源分类和利用反应热的计算盖斯定律一、了解反应热、燃烧热、中和热的概念1.化学反应过程中放出或吸收的热量叫做反应热，符号 ，单位 。2.燃烧热概念：燃烧热指的在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量。 概念中的关键词:101 kPa、1 mol、完全燃烧生成稳定的氧化物。3.中和热概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1molH2O，这时的反应热叫做中和热（中学阶段主要讨论强酸和强碱的反应）。概念中的关键词:稀溶液、生成1molH2O。二、正确书写热化学方程式1.能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式称为热化学方程式。表示含义：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2.热化学方程式书写注意事项：（1）H只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边，并用“；”隔开。若为放热反应：H为“”；若为吸热反应：H为“”。H的单位一般为kJ/mol。（2）注意反应热H与测定条件（温度、压强等）有关。因此书写热化学方程式时应注明H的测定条件 绝大多数H是在25、101 kPa下测定的，可不注明温度和压强。（3）注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子或原子数。因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。（4）注意反应物和产物的聚集状态不同，反应热H不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。热化学方程式中不用和。（5）注意热化学方程式是表示反应已完成的数量。由于H与反应完成物质的量有关，所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与H相对应，如果化学计量数加倍，则H也要加倍。当反应向逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。三、掌握化学反应热的计算1.吸热反应：H0；(1)从物质能量角度分析：反应物总能量生成物总能量；(2)从键能角度(实质)分析：反应物断键吸收的能量生成物成键释放的能量；(3)从常见反应角度：属于吸热的有：大多数分解反应 特例:2KClO32KCl3O2(放热反应)Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应,工业上制水煤气的反应 以C、H2、CO 为还原剂的氧化还原反应。2.放热反应：H0；(1)从物质能量角度分析：反应物总能量生成物总能量；(2)从键能角度(实质)分析：反应物断键吸收的能量生成物成键释放的能量；(3)从常见反应角度：属于放热的有：所有燃烧反应酸碱中和反应大多数化合反应 特例：CCO2 2CO(吸热反应)铝热反应 金属与酸(活泼金属与水)反应 金属氧化物(如氧化钙等)与水(或酸)反应3. 反应热与焓变HE（ 物的总能量）E（ 物的总能量）HE（ 物的键能）E（ 物的键能）四、了解能源：能源就是能提供能量的自然资源目前主要使用的能源是化石燃料，常见的能源有化石燃料、风力、阳光、潮汐等。【考点剖析一】热化学方程式的书写、判断【例1】已知充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kJ，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）；H4bkJ/molB.C2H2（g）O2（g）2CO2（g）H2O（l）；H2bkJ/molC.2C2H2（g）5O2（g）4CO2（g）2H2O（l）；H2bkJ/molD.2C2H2（g）5O2（g）4CO2（g）2H2O（l）；HbkJ/mol【变式训练1】（1）肼（N2H4）和NO2是一种双组分火箭推进剂。两种物质混合发生反应生成N2和H2O（g），已知8g气体肼在上述反应中放出142kJ热量，其热化学方程式为 。（2）0.3mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，其热化学反应方程式为 ；又知H2O（l）H2O（g）；H44kJ/mol，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时，放出的热量是 kJ。【考点剖析二】化学反应热的有关计算【例2】（2011重庆） SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在SF键。已知：1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ,断裂1molFF 、SF键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。则S(s)3F2(g)SF6(g)的反应热H为：A.1780kJ/mol B.1220 kJ/molC.450 kJ/mol D.430 kJ/mol【变式训练2】（08年海南）白磷与氧可发生如下反应：P45O2P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：PP：a kJmol1、PO： b kJmol1、PO： c kJmol1、OO：d kJmol1。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.(6a5d4c12b)kJmol1 B.(4c12b6a5d)kJmol1C.(4c12b4a5d)kJmol1 D.(4a5d4c12b)kJmol1【考点剖析三】有关燃烧热、中和热的知识【例3】下列有关热化学方程式的叙述正确的是A.已知2H2(g)O2(g)2H2O(l)；H571.6kJmol1，则氢气的燃烧热为285.8kJmol1B.已知C（石墨，s）C（金刚石，s）；H0，则金刚石比石墨稳定C.含20.0g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7kJ的热量，则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为： NaOH(aq)CH3COOH(aq)CH3COONa(aq)H2O(l) H57.4kJmol1D.已知2C(s)2O2(g)2CO2(g) H1；2C(s)O2(g)2CO(g) H2，则H1H2【变式训练3】下列说法或表示方法中正确的是：A.等质量的硫蒸气和硫磺分别完全燃烧，后者放出的热量多B.氢气的燃烧热为285.8kJmol-1，则氢气燃烧的热化学方程式为 2H2(g)O2(g)2H2O(l)；H285.8 kJmol1C.Ba(OH)28H2O(s)2NH4Cl(s)BaCl2(s)2NH3(g)10H2O(l)；H0D.已知中和热为57.3 kJmol1，若将含0.5mol H2SO4的浓溶液与含1mol NaOH的溶液混合，放出的热量要大于57.3 kJ【考点剖析四】盖斯定律的应用：多步反应的计算：运用盖斯定律将热化学方程式（包括H）进行加或减，得到新的热化学方程式后，再列比例关系式。【例4】（09江苏）用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知：Cu(s)2H(aq) Cu2(aq)H2(g) ；H64.39KJmol12H2O2(l)2H2O(l) O2(g) ；H196. 46KJmol1H2(g)O2(g) H2O(l) ；H285. 84KJmol1在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2和H2O的热化学方程式为 。【变式训练4】（11海南）已知：2Zn（s）O2（g）2ZnO（s）；H701.0kJmol-1 2Hg（l）O2（g）2HgO（s）；H181.6kJmol-1则反应Zn（s）HgO（s）ZnO（s）Hg（l）的H为A.519.4kJmol-1 B.259.7 kJmol-1 C.259.7 kJmol-1 D.519.4kJmol-1 【变式训练5】（11上海）根据碘与氢气反应的热化学方程式(i)I2(g)H2(g) 2HI(g) ；H9.48 kJmol1(ii) I2(s)H2(g)2HI(g) ；H26.48kJmol1下列判断正确的是A.254g I2(g)中通入2gH2(g)，反应放热9.48 kJB.1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量相差17.00 kJC.反应(i)的产物比反应(ii)的产物稳定D.反应(ii)的反应物总能量比反应(i)的反应物总能量低【反馈练习】单项选择题：本题包括10小题，每小题2分，共计20分。每小题只有一个选项符合题意。1.温家宝总理在全国人大会议上所作的“政府工作报告”中指出：“抓好资源节约，建设环境友好型社会”，这是我国社会及经济长期发展的重要保证。你认为下列行为有悖于这一理念的是A.开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料B.将煤进行气化处理，提高煤的综合利用效率C.研究采煤，采油新技术，尽量提高产量以满足工业生产的快速发展D.实现资源的“3R”利用观，即：减少资源消耗（Reduce）、增加资源的重复使用（Reuse）、资源的循环再生(Recycle)2.（10山东卷）10下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是A.生成物能量一定低于反应物总能量B.放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C.应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变D.同温同压下，H2(g)Cl2（g）HCl（g）在光照和点燃条件的H不同3.（11上海）据报道，科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是4同温同压下，下列各组热化学方程式中，其中H1H2的是A.S(g)O2(g)SO2(g)； H1 S(s)O2(g)SO2(g)； H2B.H2(g)Cl2(g)HCl(g)；H1 H2(g)Cl2(g)2HCl(g)；H2C.2H2(g)O2(g)2H2O(g)； H1 2H2(g)O2(g)2H2O(l)； H2D.C(s)O2(g)CO(g)； H1 C(s)O2(g)CO2(g)； H25.下列关于热化学反应的描述中正确的是A.HCl和NaOH反应的中和热为57.3kJmol，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热为257.3KJmolB.CO(g)的燃烧热是283.0kJmol，则2CO2(g)2CO(g)O2(g)反应的H2283.0kJmol 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6.根据热化学方程式(25、101 kPa)S(s)O2(g)SO2 (g) ；H297.23KJ/mol分析下列说法不正确的是 A.S的燃烧热为297.23KJ/molB.S(g)O2(g)SO2(g)放出的热量大于297.23KJC.S(g)O2(g)SO2(g)放出的热量小于297.23KJD.形成1mol SO2化学键所释放总能量大于断裂1molS(s)和1molO2 (g)的化学键所吸收的总能量7.（10广东）在298K、100kPa时，已知：2H2O(g)O2(g) 2H2(g) ； H1 H2(g)Cl2(g)2HCl(g)； H22Cl2(g)2H2O(g)4HCl(g)O2(g)；H3则H3与H1和H2间的关系正确的是A.H3H12H2 B.H3H1H2 C.H3H12H2 D.H3H1H28.（11北京）25、101kPa 下：2Na(s)1/2O2(g)=Na2O(s) ；H1414KJ/mol 2Na(s)O2(g)=Na2O2(s) ；H2511KJ/mol下列说法正确的是A.和产物的阴阳离子个数比不相等B.和生成等物质的量的产物，转移电子数不同C.常温下Na与足量O2反应生成Na2O，随温度升高生成Na2O的速率逐渐加快D.25、101kPa 下，Na2O2（s）2 Na（s）2Na2O（s）；H317kJ/mol9.肼（N2H4）是火箭发动机的一种燃料，反应时N2O4为氧化剂，反应生成N2和水蒸气。已知：N2(g)2O2(g)N2O4(g) ；H8.7kJ/mol N2H4(g)O2(g)N2(g)2H2O(g) ；H534 kJ/mol下列表示肼和N2O4反应的热化学方程式，正确的是A.2N2H4(g)N2O4(g)3N2(g)4H2O(g) ；H1076.7 kJ/molB.N2H4(g)1/2N2O4(g)3/2N2(g)2H2O(g) ；H1076.7 kJ/molC.2N2H4(g)N2O4(g)3N2(g)4H2O(g) ；H542.7 kJ/molD.2N2H4(g)N2O4(g)3N2(g)4H2O(g) ；H1059.3 kJ/mol 10.（09海南）已知：Fe2O3(s)C(s) CO2(g)2Fe(s) ；H234.1kJmol1C(s)O2(g)CO2(g) ；H393.5kJmol1则2Fe(s)O2(g)Fe2O3(s)的H是A.824.4kJmol1B.627.6kJmol1C.744.7kJmol1D.169.4kJmol111.（09天津）已知：2CO(g)O2(g)2CO2(g) ；H566 kJ/molNa2O2(s)CO2(g)Na2CO3(s)1/2O2(g) ；H226 kJ/mol根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是A.CO的燃烧热为283 kJB.右图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系C.2Na2O2(s)2CO2(s)=2Na2CO3(s)O2(g) H452kJ/molD.CO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时，电子转移数为6.02102312.（09全国）已知：2H2（g）O2(g)=2H2O(l) ；H571.6KJmol-1 CH4（g）2O2(g)CO2(g)2H2O(l) ；H890KJmol-1现有H2与CH4的混合气体112L（标准状况），使其完全燃烧生成CO2和H2O(l),若实验测得反应放热3695KJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是A.11 B.13 C.14 D.2313.已知CH4（g）2O2（g）CO2（g）2H2O（l）；HQ1 kJ/mol2H2（g）O2（g）2H2O（g）；HQ2 kJ/mol 2H2（g）O2（g）2H2O（l）；HQ3 kJ/mol取体积比4：1的甲烷和H2的混合气112L（标况），完全燃烧后恢复到常温，放出热量为A.4Q10.5Q3 B.4Q10.5Q2 C.4Q1Q3 D.4Q12Q214.乙醇可通过淀粉等生物质原料发酵制得，属于可再生资源，通过乙醇制取氢气具有良好的应用前景。已知通过乙醇制取氢气有如下两条路线：a.水蒸气催化重整：CH3CH2OH(g)H2O(g) 4H2(g)2CO(g) ；H255.58 kJmol-1b.部分催化氧化：CH3CH2OH(g)O2(g) 3H2(g)2CO(g) ；H13.76kJmol-1则下列说法错误的是A.从原料消耗的角度来看，a路线制氢更有价值B.从能量消耗的角度来看，b路线制氢更加有利C.a路线制氢由于要消耗很多能量，所以在实际生产中意义不大D.降低温度，可提高b路线中乙醇的转化率15.使18g焦炭发生不完全燃烧，所得气体中CO占1/3体积，CO2占2/3体积，已知：C(s)1/2O2(g)CO(g)；HQ1kJ/mol，CO(g)1/2O2(g)CO2(g) ；HQ2kJ/mol与这些焦炭完全燃烧相比较，损失的热量是 A.1/2Q2 kJ B.1/3Q2 kJ C.1/3（Q1Q2）kJ D.1/3Q1 kJ16.已知下列反应的热化学方程式为：(1) C(s)O2(g)CO2(g) H1393.5kJ/mol (2) CH3COOH(l)2O2(g)2CO2(g)2H2O(l) H2870.3kJ/mol(3) H2(g)1/2O2(g)H2O(l) H3285.8kJ/mol试计算下列反应的反应热：2C(s)2H2(g)O2(g)CH3COOH(l)17.已知1mol CO气体完全燃烧生成CO2气体，放出283KJ热量，1mol氢气完全燃烧生成液态水放出286KJ热量，1molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890KJ热 写出H2完全燃烧热化学方程式 。 若1mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸汽，放出热量 890KJ（填“”、“ ”“”） 若将a mol CH4，CO，H2混合气体完全燃烧，生成CO2气体和液态水，则放出热量（Q）的取值范围是 。若将a mol CH4，CO，H2混合气体完全燃烧，生成CO2气体和液态水，且CO2和H2O物质的量相等，则放出热量（Q）的取值范围是 。18.化学键的键能是原子间形成1mol化学键（或其逆过程）时释放（或吸收）的能量。以下部分共价键键能数据：HS：364 kJ/mol，SS：266 kJ/mol，SO：522 kJ/mol，HO：464 kJ/mol。(1)试根据这些数据计算下面这个反应的反应热：2H2S(g) SO2(g)3S(g)2H2O(1) ；HQ kJ/mol，反应产物中的S实为S8，实际分子是一个8元环状分子（如图）。求Q。 S S S S S S S S(2)标准状况下，将a L H2S与b L SO2混合进行上述反应，当a2b时，反应放热多少kJ/mol；当a2b时，反应放热多少kJ/mol19.(10江苏)下表列出了3种燃煤烟气脱硫方法的原理。方法用氨水将SO2转化为NH4HSO3，再氧化成(NH4)2SO4方法用生物质热解气（主要成分CO、CH4 、H2 ）将SO2在高温下还原成单质硫方法用Na2SO3溶液吸收SO2，再经电解转化为H2SO4方法中氨水吸收燃煤烟气中SO2的化学反应为2NH3 SO2 H2O (NH4)2SO3 (NH4)2SO3 SO2 H2O 2NH4HSO3能提高燃煤烟气中SO2去除率的措施有 （填字母）。A增大氨水浓度 B升高反应温度C使燃煤烟气与氨水充分接触 D通入空气使HSO3转化为SO42采用方法脱硫，并不需要先出去燃煤烟气中大量的CO2，原因是 （用离子方程式表示）。（2）方法重要发生了下列反应：2CO(g)SO2 (g) S(g) 2CO2 (g) ；H8kJmol-12H2(g)SO2 (g) S(g) 2H2O(g)； H90.4kJmol-12CO(g)O2 (g) 2CO2 (g) ；H566.0kJmol-12H2(g)O2 (g)2H2O(g) ；H483.6kJmol-1S(g)与O2 (g)反应生成SO2 (g)的热化学方程式为 。（3）方法中用惰性电极电解NaHSO3溶液的装置如右图所示。阳极区放出的气体的成分为 。（填化学式）20.(10江苏)氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。已知： CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g) ；H206.2kJmol1CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g) ；H247.4 kJmol12H2S(g)2H2(g)S2(g) ；H169.8 kJmol1(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为 。(2)H2S热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分H2S燃烧，其目的是 。燃烧生成的SO2与H2S进一步反应，生成物在常温下均非气体，写出该反应的化学方程式： 。(3)H2O的热分解也可得到H2，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图11所示。图中A、B表示的物质依次是 。 (4)电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢的装置示意图见图12（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为 。 (5)Mg2Cu是一种储氢合金。350时，Mg2Cu与H2反应，生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为 。江苏省海门市三厂中学2012届高三化学大一轮复习专题五 化学反应与能量变化、燃烧热与能源参考答案及评分标准【例1】解析：燃烧热是指在25摄氏度,101 kPa时,1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量。1mol 乙炔完全燃烧生成2mol 二氧化碳，因此对应放出热量为2b kJ答案：A 【变式训练1】（1）2N2H4（g）2NO2（g）3N2（g）4H2O（g）；H1136kJ/mol（2）B2H6（g）3O2（g）B2O3（s）3H2O（l）；H2165kJ/mol 1016.5kJ【例2】解析：本题考察反应热的有关计算。在化学反应中断键需要吸热，而形成新的化学键需要放热。由题意的1mol S(s)和3molF2(g)形成S原子和F原子共需要吸收能量是280kJ3160kJ760 kJ。而生成1mol SF6(g)时需形成6molSF键，共放出6330kJ1980 kJ，因此该反应共放出的热量为1980 kJ760 kJ1220kJ,所以该反应的反应热H1220 kJ/mol，选项B正确。答案：B【变式训练2】解析：由图可以看出：P4中有6mol的PP，5mol的O2中含有5molOO，1mol的P4O10中含有4mol的PO，12mol的PO，所以H(6a5d4c12b)kJmol1。答案：A【例4】 Cu(s)H2O2(l)2H(aq) Cu2(aq)2H2O(l) ；H319.68KJmol-1 【反馈练习】题号12345678选项CCBABCAD题号9101112131415选项AACBADA2.解析：生成物的总能量低于反应总能量的反应，是放热反应，若是吸热反应则相反，故A错；反映速率与反应是吸热还是放热没有必然的联系，故B错；C是盖斯定律的重