专题08+化学反应中与能量变化（教学案）-2020年高考化学二轮复习精品资料+Word版含解析

1能说明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相互转化及了解吸热反应、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。能源问题已成为全球性的热点问题，这几年高考中该类试题的数目呈上升趋势，考查的内容不断拓展，难度有所提高，过去以考查热化学方程式的书写、燃烧热、中和热等概念及热量计算为主，近两年对化学键与能量的关系、盖斯定律进行了不同程度的考查。反应热是近几年高考的重点考查内容之一，考查的内容主要有：热化学方程式的书写及正误判断；比较反应热的大小；有关反应热的简单计算；化学键键能与反应热、反应热与能源的综合考查。由于能源问题已成为社会热点，从能源问题切入，从不同的角度设问，结合新能源的开发，把反应热与能源结合起来进行考查，将是今后命题的方向。一、反应中能量的变化1.基本概念：反应热：在化学反应过程中放出或吸收的热量。反应热用符号“H”表示。单位“kJ/mol”。吸热反应和放热反应：在化学反应过程中，通常用E反表示反应物所具有的总能量，E生表示生成物所具有的总能量。若E反 E生，为放热反应；当H 为“-”或H 0。若E反 0。2吸热反应和放热反应的判断方法 根据反应类型判断：通常情况下燃烧反应、中和反应、金属和酸反应制氢气的反应为放热反应；电解质的电离、盐类水解、大多数的分解反应等为吸热反应。若正反应为吸热反应，则逆反应为放热反应。根据实验现象判断：使反应体系温度升高的反应，为放热反应。反之为吸热反应。如：钠与水反应的现象：钠“熔”成一个小球，可以说明这一反应为放热反应；Fe粉与硫的混合物稍微受热后反应继续剧烈进行，且保持红热状态，说明这一反应为放热反应。在燃烧很旺的炉火中加入煤，炉火马上“暗”下来，说明CO2与C反应为吸热反应；Ba(OH)2与NH4Cl反应，烧杯与玻璃片粘在一起，说明该反应为吸热反应。由物质的聚集状态判断：同种物质的聚集状态不同，其本身具有的能量也不相同。一般情况下：气态物质所具有的能量大于液态，液态具有的能量大于固态；物质处与稳定状态的能量小于不稳定状态的能量。如：硫蒸气在氧气中完全燃烧放出的能量大于固态硫完全燃烧放出的能量。石墨比金刚石稳定，所以由石墨转化为金刚石的反应为吸热反应。由盖斯定律判断：如一个反应可分步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同，通过化学反应的能量变化值来进行计算，若H 0，则反应为吸热反应，反之则为放热反应。用仪器来测量：量热计【特别提醒】我们不能通过看一个反应是否需要加热来判断是吸热反应和放热反应，因为需加热的反应不一定都是吸热反应，如物质的燃烧一般需要加热来引发反应的进行，但属于放热反应，只有哪些需持续加热的反应才是吸热反应，而那些只是通过加热来引起反应，反应开始后则无须加热的反应，则属放热反应。所以注意两点，若一个反应需持续加热才能进行，一旦停止加热，反应则停止，这样的反应肯定是吸热反应，若一个反应虽然需进行加热来引起反应，但只要反应开始后，不需加热继续反应，则这样的反应属放热反应。常见的放热反应有：酸碱中和反应、活泼金属和酸反应、燃烧反应；常见的吸热反应有：大多数分解反应；氯化铵与八水合氢氧化钡的反应。 四、中和热1.中和热 定义：在稀溶液中，酸和碱发生中和反应而生成1mol H2O，这时的反应热叫做中和热。注意事项中和反应的实质是H+和OH反应生成H2O。若反应过程中有其他物质生成（如生成沉淀或弱电解质），则其反应热不等于中和热。对于强酸强碱的稀溶液反应，其中和热基本上是相等的。都约为57.3 kJ/mol对于强酸与弱碱或弱酸与强碱的反应,中和热一般低于57.3 kJ/mol。因为弱电解质的电离属于吸热反应。2.中和热的测定（1）实验步骤：保温装置的准备：大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条)使放入的小烧杯口与大烧杯口相平。在大小烧杯之间也同时填满碎泡沫塑料或纸条，大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过。 用量筒量取50ml，0.50moL/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量其温度。(tHCl) 另取一量筒量取50ml，055mol/L NaOH溶液，用温度计测量NaOH溶液的温度:(tNaOH)将量筒内的NaOH溶液全部倒入盛有HCI的小烧杯中，用玻璃搅棒轻轻搅动溶液，准确记录混合溶液的最高温度(t2)。计算：起始温度t10C=(tHCl+tNaOH)/2 ， 终止温度t20C ，温度差=(t2-t1)0C（2）注意的几个问题：作为量热器的仪器装置，其保温隔热的效果一定要好。因此可以用保温杯来做，也可按课本中方法做，一定要使小烧杯口与大烧杯口相平，这样可以减少热量的损失。盐酸和NaOH溶液浓度的配制须准确，且NaOH溶液的浓度须稍大于盐酸的浓度。为使测得的中和热更准确，因此HC1和NaOH溶液的浓度宜小不宜大，如果浓度偏大，则溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大，表观电离度就会减小这样酸碱中和时产生的热量势必要用去一部分来补未电离分子的离解热，造成较大误差。宜用有O1分刻度的温度计，且测量应尽可能读准，并估读到小数点后第二位。温度计的水银球部分要完全浸没在溶液中，而且要稳定一段时间后再读数，以提高所测温度的精度。不宜用弱酸、弱碱代替强酸、强碱，来测中和热，否则会因中和过程中电离吸热，使测得的中和热数值不准确。实验操作时动作要快。以尽量减少热量的散失。实验过程要至少重复两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据，可以使中和热测定尽量准确。【特别提醒】燃烧热中和热相同点能量变化 放热反应 HH0，单位：KJ/mol不同点反应物的量1mol（O2的量不限）可能是1mol，也可能是0.5mol生成物的量不限量H2O是1mol反应热的含义1mol反应物完全燃烧时放出的热量；不同反应物，燃烧热不同生成1mol H2O时放出的热量，不同反应物的中和热大致相同，均为57.3KJ/mol五、盖斯定律的应用1.理论依据：反应热只与反应始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体反应的途径无关。2计算模式：3主要应用：计算某些难以直接测量的反应热。4注意事项：应用盖斯定律进行简单计算，关键在于设计反应途径。(1)当反应式乘以或除以某数时，H也应乘以或除以某数。(2)热化学方程式加减运算以及比较反应热的大小时，H都要带“”、“”号进行计算、比较，即把H看作一个整体进行分析判断。(3)在设计的反应途径中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，状态由固液气变化时，会吸热；反之会放热。(4)当设计的反应逆向进行时，其H与正反应的H数值相等，符号相反。【方法规律】利用盖斯定律书写热化学方程式(1)盖斯定律是指化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的，即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。 高频考点二热化学方程式的书写与判断例2【2017江苏卷】通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3 )。下列说法不正确的是C(s) + H2O(g)=CO(g) + H2 (g) H1 = akJmol1CO(g) + H2O(g)=CO2(g) + H2 (g) H2 = bkJmol1CO2 (g) + 3H2 (g)=CH3OH(g) + H2O(g) H3 = ckJmol12CH3OH(g)=CH3OCH3 (g) + H2O(g) H4 = dkJmol1A反应、为反应提供原料气B反应也是CO2资源化利用的方法之一C反应CH3OH(g)=CH3OCH3 (g) +H2O(l)的H =kJmol1D反应2CO(g) + 4H2 (g)=CH3OCH3 (g) + H2O(g)的H = ( 2b + 2c + d ) kJmol1【答案】C【变式探究】下列叙述中正确的是()A甲烷的燃烧热为890.3 kJmol1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.3 kJmol1B500 、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭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)H38.6 kJmol1C氢气的燃烧热为285.5 kJmol1，则电解水的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)O2(g)H571.0 kJmol1D稀溶液中：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则H2SO4与Ba(OH)2反应的热化学方程式为H2SO4(aq)Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)2H2O(l)H114.6 kJmol1【答案】选C【变式探究】依据事实，写出下列反应的热化学方程式(1)适量的N2和O2完全反应，每生成23 g NO2吸收16.95 kJ热量。N2与O2反应的热化学方程式为_。(2)18 g葡萄糖与适量O2反应，生成CO2和液态水，放出280.4 kJ热量。葡萄糖燃烧的热化学方程式为_。(3)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为_。(4)如图是NO2和CO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：_。(5)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2Og)H1867 kJmol12NO2(g)N2O4(g)H256.9 kJmol1写出CH4(g)催化还原N2O4(g)生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式_。【答案】(1)N2(g)2O2(g)=2NO2(g) H67.8 kJmol1(2)C6H12O6(s)6O2(g)=6H2O(l)6CO2(g) H2 804 kJmol1(3)SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l) H1 427.2 kJmol1(4)NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g) H234 kJmol1(5)CH4(g)N2O4(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g) H810.1 kJmol1高频考点三盖斯定律及其应用例3(2017全国卷节选)已知：As(s)H2(g)2O2(g)=H3AsO4(s)H1H2(g)O2(g)=H2O(l)H22As(s)O2(g)=As2O5(s)H3则反应As2O5(s)3H2O(l)=2H3AsO4(s)的H_。【答案】2H13H2H3【解析】将已知热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，由23可得：As2O5(s)3H2O(l)=2H3AsO4(s)H2H13H2H3。 1.【2017江苏卷】通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3 )。下列说法不正确的是C(s) + H2O(g)=CO(g) + H2 (g) H1 = akJmol1CO(g) + H2O(g)=CO2(g) + H2 (g) H2 = bkJmol1CO2 (g) + 3H2 (g)=CH3OH(g) + H2O(g) H3 = ckJmol12CH3OH(g)=CH3OCH3 (g) + H2O(g) H4 = dkJmol1A反应、为反应提供原料气B反应也是CO2资源化利用的方法之一C反应CH3OH(g)=CH3OCH3 (g) +H2O(l)的H =kJmol1D反应2CO(g) + 4H2 (g)=CH3OCH3 (g) + H2O(g)的H = ( 2b + 2c + d ) kJmol1【答案】C【解析】反应、的生成物CO2和H2是反应的反应物，A正确；反应可将二氧化碳转化为甲醇，变废为宝，B正确；4个反应中，水全是气态，没有给出水由气态变为液态的焓变，C错误；把反应三个反应按(+)2+可得该反应及对应的焓变，D正确。1【2016年高考海南卷】油酸甘油酯（相对分子质量884）在体内代谢时可发生如下反应：C57H104O6(s)+80O2(g)=57CO2(g)+52H2O(l)已知燃烧1kg该化合物释放出热量3.8104kJ。油酸甘油酯的燃烧热H为（ ）A3.8104kJmol-1 B3.8104kJmol-1C3.4104kJmol-1 D3.4104kJmol-1【答案】D2【2016年高考海南卷】由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是（ ）A由反应的H=E5E2B由反应的H0C降低压强有利于提高Y的产率D升高温度有利于提高Z的产率【答案】BC【解析】根据化学反应的实质，由反应的H=E3E2，A错误；由图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，即由反应的H”、“1时，反应后NO2的物质的量减少，其原因是_。增加n(O3)，O3氧化SO2的反应几乎不受影响，其可能原因是 _。（3）当用CaSO3水悬浮液吸收经O3预处理的烟气时，清液(pH约为 8)中SO32将NO2转化为NO2，其离子方程式为：_。（4）CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液，达到平衡后溶液中c(SO32)=_用c(SO42)、Ksp(CaSO3)和Ksp(CaSO4)表示；CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液能提高NO2的吸收速率，其主要原因是_。【答案】（1）317.3；（2）O3将NO2氧化成更高价氮氧化物；SO2与O3的反应速率慢；（3）SO322NO22OH=SO422NO2H2O；（4）Ksp(CaSO3)c(SO42)/Ksp(CaSO4)，CaSO3转化为CaSO4使溶液中SO32的浓度增大，加快SO32与NO2的反应速率。4【2015山东理综化学】（19分）合金贮氢材料具有优异的吸收氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作用。（1）一定温度下，某贮氢合金（M）的贮氢过程如图所示，纵轴为平衡时氢气的压强（p），横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比（H/M）。在OA段，氢溶解于M中形成固溶体MHx，随着氢气压强的增大，H/M逐惭增大；在AB段，MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物MHy，氢化反应方程式为：zMHx(s)+H2(g)=ZMHy(s) H()；在B点，氢化反应结束，进一步增大氢气压强，H/M几乎不变。反应（）中z=_（用含x和y的代数式表示）。温度为T1时，2g某合金4min内吸收氢气240mL，吸氢速率v=_mLg-1min。反应的焓变H_0（填“”“”“”或“=”）。当反应（）处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达到平衡后反应（）可能处于图中的_点（填“b”“c”或“d”），该贮氢合金可通过_或_的方式释放氢气。（3）贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应，温度为T时，该反应的热化学方程式为_。已知温度为T时：CH4(g)+2H2O=CO2(g)+4H2(g) H=+165KJmolCO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) H=-41KJmol【答案】（1）2/(yx)；30；c；加热 减压（3）CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g) H=206kJmol1（2）根据图像可知，横坐标相同，即氢原子与金属原子的个数比相同时，T2时氢气的压强大，说明T2时吸氢量少，则（T1）（T2）；处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，氢气压强的增大，H/M逐惭增大，根据图像可能处于c点；根据平衡移动原理，可以通过加热，使温度升高或减小压强使平衡向左移动，释放氢气。 7(2015海南化学，4，2分)已知丙烷的燃烧热H2 215 kJmol1。若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水，则放出的热量约为()A55 kJ B220 kJ C550 kJ D1 108 kJ【答案】A8(2015广东理综，31，16分)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。(1)传统上该转化通过如下图所示的催化循环实现。其中，反应为2HCl(g) CuO(s)H2O(g)CuCl2(s)H1反应生成1 mol Cl2的反应热为H2，则总反应的热化学方程式为_，(反应热用H1和H2表示)。(2)新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性，实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的HClT曲线如下图：则总反应的H_0(填“”、“”或“”)；A、B两点的平衡常数K(A)与K(B)中较大的是_。在上述实验中若压缩体积使压强增大，画出相应HClT曲线的示意图，并简要说明理由_。下列措施中，有利于提高(HCl)的有_。A增大n(HCl) B增大n(O2)C使用更好的催化剂 D移去H2O(3)一定条件下测得反应过程中 n(Cl2)的数据如下： t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/103 mol01.83.75.47.2计算2.06.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以molmin1为单位，写出计算过程)。(4)Cl2用途广泛，写出用Cl2制备漂白粉的化学方程式。【答案】(1) 2HCl(g)O2(g) H2O(g)Cl2(g)HH1H2 (2) K(A) 见下图增大压强，平衡右移，(HCl)增大，相同温度下，HCl的平衡转化率比之前的大 BD(3) 设2.06.0min时间内，HCl转化的物质的量为n，则 2HCl(g)O2(g) H2O(g)Cl2(g) 2mol 1mol n (5.41.8)103moln7.2103 mol所以v(HCl) 1.8103molmin1(4) 2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O9【2015重庆理综化学】黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为：S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) H= x kJmol1已知硫的燃烧热H1= a kJmol1 S(s)+2K(s)=K2S(s) H2= b kJmol12K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) H3= c kJmol1则x为（ ）A3a+bc Bc +3ab Ca+bc Dc+ab【答案】A【解析】已知硫的燃烧热为H1= a kJmol1，则硫的燃烧热化学方程式为，S（s）+O2（g）=SO2 （g） H1= a kJmol1 ，S（s）+2K（s）=K2S（s） H2= b kJmol1，2K（s）+N2（g）+3O2（g）=2KNO3（s） H3= c kJmol1，根据盖斯定律，可得H =3H1+H2H3，即x=3a+bc，答案选A。 6【2014年高考全国大纲卷第28题】(15分)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：（1）已知AX3的熔点和沸点分别为936 和76 ，AX5的熔点为167 。室温时AX3与气体X2反应生成lmol AX5，放出热量1238 kJ。该反应的热化学方程式为 。（2）反应AX3(g)X2(g)AX5(g)在容积为10 L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为02 mol。反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(AX5) 。图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)由大到小的次序为 (填实验序号)；与实验a相比，其他两组改变的实验条件及判断依据是：b 、c 。用p0表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，表示AX3的平衡转化率，则的表达式为 ；实验a和c的平衡转化率：a为 、c为 。【答案】AX3(l)X2(g) = AX5(s) H=123.8KJmol1(2分) (3 分)bca(2分) b、加人催化剂。反应速率加快，但平衡点没有改变 (2分) c、 温度升高。反应速率加快，但平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变，但起始总压强增大)(2分)2(1) (2分) 50% (1分) 40% (1分)【解析】据题意，先写出反应方程式并标出各物质的状态AX3(l)X2(g) = AX5(s)，然后确定其反应热H=123.8KJmol1，综上便可写出完整的热化学方程式。从图中观察平衡的时间(tbtcta)，判断反应速率的快慢为bca；b组的反应速率加快，但平衡点没有改变说明是加人了催化剂； （5）CaS转化为CaSO4，从元素守恒的角度分析，CaS与氧气发生化合反应，原子的利用率100%，生成CaSO4，化学方程式为CaS+2O2 CaSO4，CO2与对二甲苯发生反应，所得产物中含有羧基，因为苯环的氢原子只有1种，所以产物的结构简式只有1种为。【考点定位】考查盖斯定律的应用，对图像的分析，转化率的计算，化学方程式、结构简式的书写，物质的判断8【2014年高考浙江卷第27题】(14分)煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：CaSO4(s)+CO(g) CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) H1=218.4kJmol-1(反应) CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s) + 4CO2(g) H2= -175.6kJmol1(反应)请回答下列问题：（1）反应能够自发进行的条件是 。（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应的Kp= (用表达式表示)。（3）假设某温度下，反应的速率(v1)大于反应的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是 。（4）通过监测反应体系中气体浓度的变化判断反应和是否同时发生，理由是 。（5）图1为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中SO2生成量的措施有 。A向该反应体系中投入石灰石B在合适的温度区间内控制较低的反应温度C提高CO的初始体积百分数D提高反应体系的温度（6）恒温恒容条件下，假设反应和同时发生，且v1v2，请在图2中画出反应体系中c(SO2)随时间t变化的总趋势图。 【答案】（1）高温（2） （3）C.（4） 反应I中生成有SO2，监测SO2与CO2的浓度增加量的比不为1:1，可确定发生两个反应。（5）A、B、C （6）【解析】（6） 反应的速率(v1)大于反应的速率(v2)，故SO2增加的快，反应达到平衡快；随着反应II的进行，CO2的浓度不断增大，使反应I平衡逆向移动。 其他条件不变时