（安徽专用）2013版高考化学二轮复习 专题五 化学反应与能量变化知能方法大提升

1 专题五专题五 化学反应与能量变化化学反应与能量变化 考题统计2013 年命题趋势 考点 2012 年2011 年2010 年 反应热的分 析与判断 重庆 全国 江苏 重庆 海南 上海 山东 重庆 上海 天津 热化学方程 式的书写与 正误判断 上海江苏 浙江 福建 全国 盖斯定律的 应用 课标 浙江 海南 安徽 浙江 北京 山东 海南 课标 广东 江苏 天津 安徽 从近几年对这部分的考查来看 单纯考查热化 学方程式的正误判断的试题在减少 预计 2013 年主要将以选择题的形式考查反应热的分析与 判断及以填空题的形式考查利用盖斯定律计算 反应热并书写热化学方程式 1 反应热与焓变的理解 2 燃烧热和中和热的理解 3 热化学方程式的书写与判断 4 盖斯定律的应用 2 1 反应热和焓变与物质的能量 键能的关系 答案 反应热 焓变 H 反应物的键能总和 生成物的键能总和或 H 生成物的总能量 反应物的总能量 当E 反应物的键能总和 E 生成物的键能总和 或E 反应物的总能量 E 生成物的总能 量 H 0 则反应放热 当E 反应物的键能总和 E 生成物的键能总和 或E 反应物 的总能量 E 生成物的总能量 H 0 则反应吸热 2 燃烧热和中和热相同点不同点有哪些 答案 燃烧热中和热 相同点放热反应 H a kJ mol 1 a 0 限定量可燃物为 1 mol生成物 H2O 为 1 mol 不同点反应热 的意义 在 25 101 kPa 时 1 mol 可 燃物完全燃烧生成稳定的氧化物 时所放出的热量 不同的反应物 燃烧热不同 在稀溶液里 强酸与强碱发生中 和反应生成 1 mol 水时所释放的 热量 不同的反应物 中和热大 致相同 3 热化学方程式的书写注意事项有哪些 答案 书写的注意事项 1 要指明反应时的温度和压强 若不注明温度和压强则指 H是在 25 101 kPa 时测 定的 2 在括号内用 s l g 和 aq 注明所有反应物和生成物的聚集状态 若是同素异形 体或同分异构体 在标明状态的同时 还要注明其名称 热化学方程式中不用 3 因热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数表示该物质的物质的量 因此化学 计量数可以是整数也可以是分数 4 H只能写在热化学方程式的右边 若为放热反应 H为 即 H 0 若为吸热反应 H为 即 H 0 H单位 kJ mol 1 是指给定形式的具体物质反应以各物质的化学计量数来计算其物质的量时伴 随的能量变化 5 由于 H与化学方程式中化学计量数相对应 若化学方程式中各物质的 化学计量数加倍 则 H的数值也加倍 若反应逆向进行 则 H改变符号 但绝对值不 变 6 注意热化学方程式中一般不要求写反应条件 7 对于可逆反应的 H是指完全反 应时的反应热 4 利用盖斯定律怎样计算反应热 答案 应用盖斯定律计算反应热时应注意以下几点 1 合理进行热化学方程式的叠加 热 化学方程式的叠加类似于整式的运算 叠加时应遵循数学的运算规则 当需要将某一热化 学方程式同乘以某一化学计量数时 各物质前的化学计量数和 H需同乘以该化学计量数 2 H 在进行加 减 乘等运算时 一定要注意其符号的改变 即 H的运算包括数 值和符号的双重运算 3 考点一 反应热的分析与判断 从宏观物质具有的能量和微观化学键断裂与形成角度考查对反应热 吸热反 应 放热反应的理解 多以选择题中判断正误的形式呈现 典例 1 2012 重庆 12 肼 H2NNH2 是一种高能燃料 有关化学反应的能量变化如下 图所示 已知断裂 1 mol 化学键所需的能量 kJ N N 为 942 O O 为 500 N N 为 154 则断裂 1 mol N H 键所需的能量 kJ 是 A 194 B 391 C 516 D 658 解析 由图知 N2H4 g O2 g N2 g 2H2O g H 534 kJ mol 1 可设断裂 1 mol N H 键所需能量为x kJ 由图得出 H1 H3 H2 154 kJ 4x kJ 500 kJ 2 752 kJ 534 kJ 可求得x 391 B 项正确 答案 B 预测 1 2012 宣城市质检 化学反应 N2 3H22NH3的能量变化如下图所示 高温 高压 催化剂 该反应的热化学方程式是 A N2 g 3H2 g 2NH3 l H 2 a b c kJ mol 1 B N2 g 3H2 g 2NH3 g H 2 b a kJ mol 1 C N2 g H2 g NH3 l H b c a kJ mol 1 1 2 3 2 D N2 g H2 g NH3 g H a b kJ mol 1 1 2 3 2 4 解析 通过图分析起点 mol N2 g mol H2 g 变化三阶段为 吸收能量a kJ 放 1 2 3 2 出能量b kJ 放出能量c kJ 到 1 mol NH3 l 故可得热化学方程式 N2 g H2 g 1 2 3 2 NH3 l H a b c kJ mol 1 扩大化学计量数后得到 A 答案 A 化学反应能量变化的本质 从宏观上分析 反应热的形成原因是反应物具有的总能量与生成物具有的总能量的相对大 小 从微观上分析 反应热形成原因是断键时吸收的热量与成键时放出的热量的相对大小 即反应热 焓变 H 反应物的键能总和 生成物的键能总和 生成物的总能量 反应物的 总能量 如下图所示 解答反应热计算题的注意事项 1 莫把反应热与键能的关系和反应热与物质的总能量的关系相混淆 2 准确把握反应前 后分子中的化学键的数目 如 N2 g 3H2 g 2NH3 g 中的 N H 键的个数 考点二 热化学方程式的书写与正误判断 通过近三年的高考试题分析 热化学方程式的正误判断以选择题的形式出现 关于热化学方程式的书写 常利用盖斯定律由已知热化学方程式书写未知热化学方程式通 常在综合题中以填空题的形式出现 而热化学方程式正误的判断 常增加一些限制因素 典例 2 2012 海南 13 3 肼可作为火箭发动机的燃料 与氧化剂 N2O4反应生成 N2 和水蒸气 已知 N2 g 2O2 g N2O4 l H1 19 5 kJ mol 1 5 N2H4 1 O2 g N2 g 2H2O g H2 534 2 kJ mol 1 写出肼和 N2O4反应的热化学方程式 解析 根据盖斯定律知 2 可得 2N2H4 1 N2O4 l 3N2 g 4H2O g H H2 2 H1 534 2 kJ mol 1 2 19 5 kJ mol 1 1 048 9 kJ mol 1 答案 2N2H4 l N2O4 l 3N2 g 4H2O g H 1 048 9 kJ mol 1 预测 2 2012 江南十校联考 下列说法正确的是 A 甲烷的标准燃烧热为 890 3 kJ 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 H 890 3 kJ mol 1 B 500 30 Mpa 下 将 0 5 mol N2和 1 5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成 NH3 g 放热 19 3 kJ 其热化学方程式为 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 高温 高压 催化剂 38 6 kJ mol 1 C 常温下 反应 C s CO2 g 2CO g 不能自发进行 则该反应的 H 0 D 同温同压下 H2 g Cl2 g 2HCl g 在光照和点燃条件的 H不同 解析 燃烧热的产物应是稳定氧化物 所以水应是液态 且燃烧热应为正值 A 项错 N2 与 H2的反应是可逆的 不能反应完全 而热化学方程式的 H数值应是完全反应时的数值 B 项错 C 中反应是熵增的反应 如果焓减那就一定可以自发 而此反应常温下不能自发 只能是 H 0 C 项正确 D 中 H与反应条件无关 答案 C 热化学方程式书写与判断常见易错点 1 漏写反应物或生成物的聚集状态 其根本原因是没有认识到反应热与物质的聚集状态有 关 2 将 H的正 负混淆 其关键是没有体会到 分别表示吸收或放出热量后使 体系本身的能量升高或降低了 3 热化学方程式不用注明 点燃 加热 等条件 4 未注意到化学计量数与反应热的数值的对应关系 如 H2 g Cl2 g 2HCl g H 184 6 kJ mol 1 H2 g Cl2 g HCl g 1 2 1 2 H 92 3 kJ mol 1 6 5 燃烧热的热化学方程式 可燃物的化学计量数必须为 1 且完全燃烧生成稳定的氧化物 CCO2 g HH2O l SSO2 g O2 O2 O2 6 中和热的热化学方程式 要注意生成 1 mol H2O 强酸强碱反应的中和热数值恒定为 57 3 若弱酸或弱碱参加 则中和热值小于 57 3 考点三 盖斯定律的应用 应用盖斯定律计算反应热并正确书写热化学方程式 是每年必考内容 常以 填空题的形式出现 典例 3 2012 课标 27 2 光气 COCl2 在塑料 制革 制药等工业中有许多用途 工业上采用高温下 CO 与 Cl2在活性炭催化下合成 工业上利用天然气 主要成分为 CH4 与 CO2进行高温重整制备 CO 已知 CH4 H2和 CO 的燃 烧热 H 分别为 890 3 kJ mol 1 285 8 kJ mol 1和 283 0 kJ mol 1 则生成 1 m3 标准状况 CO 所需热量为 解析 由题目中所给各物质的燃烧热可以推知 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H1 890 3 kJ mol 1 H2 g O2 g H2O l H2 285 8 kJ mol 1 CO g 1 2 O2 g CO2 g H3 283 0 kJ mol 1 题目要求 CH4 g CO2 g 2CO g 2H2 g 1 2 的焓变 H 根据盖斯定律得出 H H1 2 H2 2 H3 890 3 kJ mol 1 285 8 kJ mol 1 2 283 0 kJ mol 1 2 247 3 kJ mol 1 也就是生成 2 mol CO 需要吸热 247 3 kJ 那么要得到 1 立方米的 CO 放热为 1 000 L 22 4 L mol 1 5 52 103 kJ 247 3 kJ mol 1 2 答案 5 52 103 kJ 预测 3 2012 滁州市期末 用 CH4催化还原 NOx可以消除氮氧化物的污染 例如 CH4 g 4NO2 g 4NO g CO2 g 2H2O g H 574 kJ mol 1 CH4 g 4NO g 2N2 g CO2 g 2H2O g H 1 160 kJ mol 1 若在标准状况下 4 48 L CH4恰好能将一定量 NO2还原成 N2和 H2O g 则整个 过程中放出的热量为 9A 114 8 kJ B 232 kJ C 368 8 kJ D 173 4 kJ 解析 由盖斯定律知 CH4还原 NO2生成 N2和 H2O g 的热化学方程式为 CH4 g 2NO2 g N2 g CO2 g 2H2O g H 867 kJ mol 1 所以Q 867 4 48 L 22 4 L mol 1 kJ mol 1 173 4 kJ 答案 D 7 掌握利用盖斯定律计算焓变的 三字方针 在进行有关反应热的计算时常见的失误点 1 根据已知的热化学方程式进行计算时 要清楚已知热化学方程式的化学计量数表示的物 质的量与已知物质的量之间的比例关系 然后计算 2 根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时 须注意断键和成键的总数 必 须是断键和成键时吸收或放出的总能量 3 运用盖斯定律进行计算 在调整热化学方程式时 要注意 H的正负和数值也要随之调 整 解题技法 叠加法 利用已知反应的热化学方程式或反应热求未知反应的热化学方程式或反应热的方法可分为 以下四步 1 确定待求的反应方程式 目标热化学方程式 或待求反应热的热化学方程式 2 找出待求热化学方程式 目标热化学方程式 中各物质出现在已知热化学方程式中的什么 位置 3 根据未知热化学方程式 目标热化学方程式 中各物质计量数和位置的需要对已知热化学 方程式进行处理 或调整化学计量数或调整反应方向 4 实施叠加得到相应的待求的反应方程式 目标热化学方程式 或待求反应热的热化学方 程式并检验上述分析 8 1 2012 浙江 27 1 甲烷自热重整是先进的制氢方法 包含甲烷氧化和蒸汽重整 向 反应系统同时通入甲烷 氧气和水蒸气 发生的主要化学反应有 化学方程式 焓变 H kJ mol 1 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g 802 6 甲烷氧化 CH4 g O2 g CO2 g 2H2 g 322 0 续表 CH4 g H2O g CO g 3H2 g 206 2 蒸汽重整 CH4 g 2H2O g CO2 g 4H2 g 165 0 则反应 CO g H2O g CO2 g H2 g 的 H kJ mol 1 解析 根据盖斯定律可知 CH4 g H2O g CO g 3H2 g H 206 2 kJ mol 1 CH4 g 2H2O g CO2 g 4H2 g H 165 0 kJ mol 1 得 CO g H2O g CO2 g H2 g 的 H 165 0 kJ mol 1 206 2 kJ mol 1 41 2 kJ mol 1 答案 41 2 根据题目中的目标热化学方程式 确定目标热化学方程式中各物质出现在已知 蒸汽重整 中的两个热化学方程式中 根据第 3 步 利用盖斯定律求算 2 处理含 CO SO2烟道气污染的一种方法 是将其在催化剂作用下转化为单质硫 已知 CO g O2 g CO2 g 1 2 H1 283 0 kJ mol 1 S s O2 g SO2 g H2 296 0 kJ mol 1 此反应的 热化学方程式是 解析 CO 和 SO2在催化剂作用下反应的化学方程式为 2CO SO2 S 2CO2 根据盖斯定律 将 2 可得 2CO g SO2 g 2CO2 g S s H 2 H1 H2 2 283 0 9 kJ mol 1 296 0 kJ mol 1 270 0 kJ mol 1 答案 2CO g SO2 g 2CO2 g S s H 270 0 kJ mol 1 首先由题意确定并书写出目标热化学方程式 再根据第 及盖斯定律计算出 反应热即得答案 时间 45 分钟 分值 100 分 一 选择题 共 7 个小题 每小题 6 分 共 42 分 每小题给出的四个选项中 只有一个是正确的 1 2012 安徽合肥质检 1 g 氢气在氧气中完全燃烧生成气态水 放出热量 120 9 kJ 则 A 反应的热化学方程式 2H2 g O2 g 2H2O g H 483 6 kJ mol 1 B 氢气的燃烧热为 241 8 kJ mol 1 C 1 mol H2O l 的能量大于 1 mol H2O g 的能量 D 2 mol H2和 1 mol O2的能量总和大于 2 mol H2O g 的能量 解析 氢气燃烧为放热反应 A 不正确 此时生成的为气态水 B 项不正确 等物质的量的 液态水具有的能量比气态水的小 C 项错误 根据物质所具有的能量和放热反应的实质 可得 D 项正确 答案 D 2 2012 全国 9 反应 A B C H0 X C Hb D 已知 C s 石墨 O2 g CO2 g H 393 5 kJ mol 1 C s 金刚石 O2 g CO2 g H 395 0 kJ mol 1 则 C s 石墨 C s 金刚石 12 H 1 5 kJ mol 1 解析 浓酸 弱酸等发生酸碱中和时中和热不同 A 项错误 反应热只与反应物和生成物 具有的能量有关 与反应的条件无关 B 项正确 生成液态水放出的热量更多 故 ba C 项错误 利用盖斯定律得 即可求算出 D 项正确 答案 BD 7 2012 皖中六校联考 已知断开或形成 1 mol 化学键吸收或放出的能量称为 化学键的键能 如 H H 键的键能为 436 kJ mol 1 N N 键的键能为 945 kJ mol 1 N H 键的键能为 391 kJ mol 1 则下列有关工业合成氨反应的热化学方程式 正确的是 A N2 g 3H2 g 2NH3 g H 93 kJ mol 1 B N2 g 3H2 g 2NH3 g H 1 471 kJ mol 1 C N2 g 3H2 g 2NH3 g H 93 kJ mol 1 D N2 g 3H2 g 2NH3 g H 1 471 kJ mol 1 解析 根据反应热和键能的关系可得 H 945 kJ mol 1 3 436 kJ mol 1 6 391 kJ mol 1 93 kJ mol 1 答案 A 二 非选择题 共 4 个题 共 58 分 8 17 分 CH4 H2 C 都是优质的能源物质 它们燃烧的热化学方程式为 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890 3 kJ mol 1 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6 kJ mol 1 C s O2 g CO2 g H 393 5 kJ mol 1 1 在深海中存在一种甲烷细菌 它们依靠酶使甲烷与 O2作用产生的能量存活 甲烷细菌 使 1 mol 甲烷生成 CO2气体与液态水 放出的能量 填 或 890 3 kJ 2 甲烷与 CO2可用于合成合成气 主要成分是一氧化碳和氢气 CH4 CO2 2CO 2H2 1 g CH4完全反应可释放 15 46 kJ 的热量 则 下图能表示该反应过程中能量变化的是 填字母 13 若将物质的量均为 1 mol 的 CH4与 CO2充入某恒容密闭容器中 体系放出的热量随着时间 的变化如图所示 则 CH4的转化率为 3 C s 与 H2 g 不反应 所以 C s 2H2 g CH4 g 的反应热无法直接测量 但通过上述 反应可求出 C s 2H2 g CH4 g 的反应热 H 4 目前对于上述三种物质的研究是燃料研究的重点 下列关于上述三种物质的研究方向中 可行的是 填字母 A 寻找优质催化剂 使 CO2与 H2O 反应生成 CH4与 O2 并放出热量 B 寻找优质催化剂 在常温常压下使 CO2分解生成碳与 O2 C 寻找优质催化剂 利用太阳能使大气中的 CO2与海底开采的 CH4合成合成气 CO H2 D 将固态碳合成为C60 以 C60作为燃料 解析 1 给定反应的反应热只取决于反应物和生成物的多少和状态 与中间过程无关 故 甲烷细菌使 1 mol 甲烷生成 CO2气体与液态水 放出的能量仍等于 890 3 kJ 2 1 g CH4完全反应释放 15 46 kJ 的热量 则 1 mol CH4完全反应放出热量为 247 36 kJ 故 D 图符合题意 CH4的转化率 100 63 3 即得 C s 155 8 kJ 247 36 kJ 2H2 g CH4 g H 74 8 kJ mol 1 4 已知 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890 3 kJ mol 1 则 CO2与 H2O 反应生成 CH4与 O2的反应吸热 故 A 项不正确 使 CO2分解生成碳与 O2的反应为吸热反应 常温下不能发生 故 B 项不正确 利用太阳能 14 使大气中的 CO2与海底开采的 CH4合成合成气 CO H2 是合理的 C 项正确 将固态碳合成 为 C60 以 C60作为燃料 是极不经济合算的 故 D 项不正确 答案 1 2 D 63 3 74 8 kJ mol 1 4 C 9 15 分 红磷 P s 和 Cl2 g 发生反应生成 PCl3 g 和 PCl5 g 反应过程和能量 关系如图所示 图中的 H表示生成 1 mol 产物的数据 据此回答下列问题 1 P 和 Cl2反应生成 PCl3的热化学方程式是 2 P 和 Cl2分两步反应生成 1 mol PCl5的 H3 P 和 Cl2一步反应生成 1 mol PCl5的 H4 H3 填 或 解析 1 由图可以看出 1 mol P 在 Cl2中燃烧生成 PCl3放出的热量为 306 kJ 所以 P 与 Cl2反应生成 PCl3的热化学方程式为 P s Cl2 g PCl3 g H 306 3 2 kJ mol 1 2 由盖斯定律可知 一步生成 PCl5和两步生成 PCl5的总热效应相等 即 H3 399 kJ mol 1 答案 1 P s Cl2 g PCl3 g H 306 kJ mol 1 2 399 kJ mol 1 3 2 10 10 分 化学反应中的能量变化 是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的 能量与新化学键形成时放出的能量不同所致 1 键能也可以用于估算化学反应的反应热 H 下表是部分化学键的键能数据 化学键 P PP OO OP O 键能 kJ mol 1 172335498X 已知白磷的燃烧热为 2 378 0 kJ mol 1 白磷完全燃烧的产物结构如下图所示 则上表 中 X 15 2 1840 年 俄国化学家盖斯在分析了许多化学反应热效应的基础上 总结出一条规律 一个化学反应 不论是一步完成 还是分几步完成 其总的热效应是完全相同的 这个 规律被称为盖斯定律 有些反应的反应热虽然无法直接测得 但可以利用盖斯定律间接计 算求得 已知 C 石墨 s O2 g CO2 g H1 393 5 kJ mol 1 2H2 g O2 g 2H2O l H2 571 6 kJ mol 1 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H3 2 599 2 kJ mol 1 则由 C 石墨 s 和 H2 g 反应生成 1 mol C2H2 g 的焓变为 已知 3