专题05 化学反应中的能量变化-2018年高考化学备考中等

专題爲化学反应中的能量变化1、了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。2、了解化学能与热能的相互转化。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，能正确书写热化学方程式。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、了解焓变（俎）与反应热的含义。6、理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。化学反应中的能量变化属于逐渐强化的高考热点，涉及到焓变与化学键的关系，热化学方程式的书写和正误判断，反应热大小的比较和计算，燃烧热和中和热的理解与测定等。和2016年大纲相比，变化表现在：“能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算”调整为“理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算”，删去“简单”；增加：“能正确书写热化学方程式”；增加：了解焓变（4H）与反应热的含义”，复习时需要关于关注。2018年预计以化学反应与能量的基本概念立题，考查化学反应中能量转化的形式和反应热的有关计算；以盖斯定律的含义立题，考查热化学方程式的书写和反应热的计算。预测在今后的高考中，考查反应热内容将不断拓宽，对热化学方程式的应用及盖斯定律的计算要求会有所提高，另外试题可能更加关注能源问题，引导考生“形成合理利用自然资源、与环境和谐共处的观念”。一、热化学方程式的书写与判断书写热化学方程式应注意的几个问题△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。若为放热反应，△H为“一”；若为吸热反应，△H为“+”。△H的单位一般为kJ/mol。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4H的测定条件。绝大多数△H是在25°C、1.01X105pa下测定的，可不注明温度和压强。热化学方程式中各物质的系数仅表示该物质的物质的量，并不表示该物质的分子数或原子数。因此物质的系数可以是整数，也可以是分数。反应物和产物的聚集状态不同，反应热数值以及符号都可能不同。因此，必须注明物质的聚集状态(s、1、g、aq)才能完整地体现出热化学方程式的意义。热化学方程式中不用“f”和“厂，不用“一-”而用“=”表示。热化学方程式是表示反应已完成的数量。由于△H与反应物的物质的量有关，所以热化学方程式中各物质的系数必须与△H相对应，如果系数加倍，贝临H也要加倍。当反应向逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。二、反应热的有关计算1、主要依据：热化学方程式、键能、盖斯定律及燃烧热、中和热等数据。2、主要方法：根据热化学方程式计算：反应热与反应物各物质的物质的量成正比。根据反应物和生成物的总能量计算：△H=E生成物一E反应物。依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算：AH=反应物的化学键断裂吸收的能量－生成物的化学键形成释放的能量。根据盖斯定律的计算：应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时注意：

参照新的热化学方程式（目标热化学方程式），结合原热化学方程式（一般2〜3个）进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的△H与原热化学方程式之间4H的换算关系。当热化学方程式乘、除以某一个数时，△H也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，△H也同样要进行加减运算，且要带“+”“一”符号，即把AH看作一个整体进行运算。将一个热化学方程式颠倒书写时，AH的符号也随之改变，但数值不变。在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态（固、液、气）的相互转化，状态由固一液一气变化时，会吸热；反之会放热。根据物质燃烧放热的数值计算：Q（放）=n（可燃物）X|AHI。根据比热公式进行计算。Q=c・m・AT三、反应热（AH）的大小比较A斗<0,A(g)+B(g)=C(A斗<0,A(g)+B(g)=C(l)（1）同一反应，生成物状态不同时，例如A（g）+B（g）=C（g）AH2<0,因为C(g)===C(l)AH3V0,则AH3=AH2_AH1，所以AH2<A斗。AH1<0S(s)+O2(g)=SO2(g)AH1<0S(s)+O2(g)=SO2(g)AH2V0,J皿二—S(g)—S(s)—SO2(g),AH2+AH3=AH]，则AH3=AH1-AH2，又AH3<0,所以AH]<AH2。AH1<0，C(s)＋1/2O2(g)===CO(g)AH2<0，（3）两个有联系的不同反应相比，例如c（s）AH1<0，C(s)＋1/2O2(g)===CO(g)AH2<0，根据常识可知co（g）+1/2O2（g）===cq（g）ah3<0又因为AH2+AH3=AH],所以AH2>AH]。考点1热化学方程式的书写与判断【例1】发射“神六“时用肼（n2h4）作为火箭发动机的燃料，no2为氧化剂，反应生成n2和水蒸气。已知：N2(g)+2O2已知：N2(g)+2O2(g)2NO2(g)；△H=+67.7kJ/molN2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)；△H=—534kJ/mol下列关于肼和no2反应的热化学方程式中，正确的是A．2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2A．2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)；△H=—1135.7kJ/molB．2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)；△H=—1000.3kJ/molC.N2H4(g)+NO2(g)=3/2N2(g)+2^0(1)；△H=—568.35kJ/mo1D.2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)；△H=—1135.7kJ/mo1【答案】D【解析】将上述两个热化学方程式依次用①和②表示，2②-①得2皿印@+亦02@=3恥@冉曲0®aH—1135.7kJ/mob故选D°考点2反应热的有关计算【例2】已知：①1mo1晶体硅中含有2mo1Si-Si键。②Si(s)+O2(g)=SiO2(s)AH,其反应过程与能量变化如图所示。化学键Si-00=0Si-Si断开1mo1共价键所需能量/KJ460500176下列说法正确的是晶体硅光伏发电是将化学能转化为电能的二氧化硅稳定性小于硅的稳定性AH=-988kJ/mo1AH=a-c【答案】C【解析】A、晶体硅光伏发电是将太阳能转化为电能，选项A错误；B、根据化学键的键能判断，断裂1mol二氧化硅需要的能量为4x460kJ=1840kJ，断裂1mo1晶体硅需要的能量为2x176kJ=354kJ，故二氧化硅稳定性大于硅的稳定性，选项B错误；C、Si(s)+O2(g)=SiO2(s)AH=(+176x2+500-460x4)kJ/mo1=-988kJ/mo1,选项C正确；D、根据图中信息可知，AH=-c，选项D错误。答案选Co考点3反应热(AH)的大小比较

【例3】下列四组热化学方程式，△Hl>AH2的是①C(s)+02(g)=CO2(g)△H1C(s)+l/2O2(g)=CO(g)厶也S(s)+O2(g)=SO2(g)△HlCaCO3(s)S(s)+O2(g)=SO2(g)△HlCaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)HCl+NaOH=NaCl+H2O△HlA.①③B.①④C.②③△H2TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"△HCaO(s)+HO(l)=Ca(OH)(s)△H2l22\o"CurrentDocument"HC1+NH•HO=NHC1+HO△H32422D.②④【答案】C【解析】①中碳完全燃烧放热纽放热越埶也H越小，即*沁②中气态硫燃烧放热纽放热越轨赳H越小，即画〉眄③中碳酸钙分解吸热，氧化钙与水反应放热，则鬧〉两④中由于弱电解质电离吸热，所以■盐酸和强碱反应放热多，放热越多，也H越小，即息Hi<占曲：答案选C。下列说法正确的是()甲烷的标准燃烧热为AH=-890.3kJ・mo卜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=-890.3kJ・mol-i从C(石墨)=C(金刚石)△H=+1.9kJ/mol,可知石墨比金刚石更稳定常温下，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的AHVOHCl和NaOH反应的中和热AH=-57.3kJ・mol-i,则H2SO4和Ba(OH)反应热△H=2x(-57.3)kJ・mol-1【答案】B【解析】A、燃烧热的定义是1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时，放出的热量，生成H2O应为液态，正确的是CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3kJ^mol-1，A错误；B、此反应是吸热反应，推出石墨具有的能量低于金刚石具有的能量，能量越低，物质越稳定，因此石墨比金刚石稳定，故B正确；C、根据△GMH—TAS，常温下不能自发进行，AG〉。，根据反应方程式，AS〉。，因此AH〉。，故C错误；D、Ba2+和SO42-反应存在热效应，因此H2SO4和Ba(OH)2反应，AH不等于2x(—57.3)kJ・mol-1，故D错误。已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应进程的变化如下图所示。下列说法正确的是加入催化剂，减小了反应的热效应加入催化剂，可提高H2O2的平衡转化率H2O2分解的热化学方程式：H2O2—H2O+02+Q反应物的总能量高于生成物的总能量【答案】D【解析】A.加入催化剂，减小了反应的活化能，使反应在较低的温度下发生，但是反应的热效应不变，错i吴。B.加入催化剂，可提高圧6的分解的反应速率，该反应不是可逆反应，而且催化剂不能是平衡发生移动，因此不存在平衡转化率的提高与否，错误。C.在书写热化学方程式式，也要符合质量守恒定律，而且要注明与反应的物质多少相对应的能量和物质的徉在状态，错误。D.根据團示可知反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，正确。下列说法正确的是化学反应中的能量变化都表现为热量变化需要加热才能发生的反应一定是吸热反应反应物的总能量比生成物的总能量高，该反应为吸热反应向醋酸钠溶液中滴入酚酞试液，加热后若溶液红色加深，则说明盐类水解是吸热的【答案】D【解析】A、反应中的能量变化形式有多种，主要表现为热量变化，也可以表现为其它形式的变化，如原电池中化学能转化为电能，选项A错误；B、放热反应有的需加热，有的不需加热。如木炭的燃烧是一个放热反应,但需要点燃，点燃的目的是使其达到着火点，再如铝热反应也需要加热，选项B错误；C、反应物的总能量比生成物的总能量高，该反应为放热反应，选项C错误；D、醋酸钠水解显碱性，加热时碱性增强，说明水解吸热，选项D正确。答案选D。4.已知化学反应A2(g)+B2(g)=2AB(g)△!=+100kJ/mol的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是加入催化剂，该反应的反应热AH将减小每生成2molA-B键，将吸收bkJ能量每生成2分子AB吸收(a-b)kJ能量该反应正反应的活化能大于100kJ/mol【答案】D【解析】A.反应热赵11=反应物能量总和-生成物能量总和，催化剂不能改变反应热的犬小，故A错误,B.每生成2molA-B键,将放出bkJ能量,故B错误；C、每生成2mol分子AB吸收®b)kJ能量,故C错误：D、(a-b)=100kJ,a=100kJ+-b,该反应正反应的活化能犬于lOOkl/mob故D正确；故选D。点睛：本题考查了化学反应的能量变化、图象分析判断，注意反应热应物能量总和-生成物能量总和，解题关键：明确放热反应与吸热反应的区别，断开化学键吸收能量，形成化学鍵，放出能量。易错项A,催化剂能同等程度地降低反应物和生成物的活化能。5.已知wg液态苯(C6H6)完全燃烧生成2molCO2气体和1mol液态水，并放出mkJ的热量，下列能正确表示苯燃烧热的热化学方程式的是()AH=—2mkJ・mo卜1AH=—mkJ・mo卜1AH=—AH=—2mkJ・mo卜1AH=—mkJ・mo卜1AH=—mkJ・mo卜1AH=—3mkJ・mo卜1I.5C6H6(l)+'O2(g)===2CO2(g)+H2O(g)C6H6(l)+：O2(g)===6CO2(g)+3H2O(g)C6H6(l)+：O2(g)===6CO2(g)+3H2O(l)答案】D【解析】由燃烧热定义分析，可燃物为1mol时，生成稳定状态物质时放出热量，此时水为液体，故D正确。6.已知A、B两种气体在一定条件下可以发生反应：2A+B一C+3D，现将2molA气体与1molB气体充入一个密闭容器中，温度和压强恒定的情况下，测得反应后气体体积为反应前的一半，且测得放出的热量为198kJ,则下列热化学方程式可能正确的是()A.2A(g)+B(g)C(g)+3D(g)AH=—198kJ・mo卜1C(g)+3D(1)—2A(g)+B(g)AH=+198kJ・mo卜i2A(g)+B(g)—C(g)+3D(1)AH=—198kJ・mo卜iC(g)+3D(1)—2A(g)+B(g)AH=+264kJ・mo卜i【答案】D【解析】2A+BC+3D起始：2100变化：2xxx3x平衡：2-2x1-xx3x恒温恒压下，体积比为等于物质的量之比，反应后的气体体积为反应前的一半，说明D为液态或固态，因此有3/(3-2x)=2,x=3/4,消耗ImolE放出的热量为198x4/3kT=264kJ,因此热化学反应方程式2A(g)+B(g)^^C(g)+3DQ)AH=-264kTmoF1,故D正确。点睛：本题是恒压恒温下进行，因此需要利用阿伏加德罗推论，即体积比等于物质的量之比。7.N4分子结构为正四面体(如图所示)。已知：断裂N4(g)中1molN-N键吸收193kJ能量，形成N2(g)中1molN三N放出941kJ能量。下列说法正确的是N4(g)比N2(g)更稳定N4(g)=2N2(g)△H=+724kJ・moH形成1molN4(g)中的化学键放出193kJ的能量lmolN2(g)完全转化为N4(g),体系的能量增加362kJ【答案】D【解析】从结构图中可看出，一个N4分子中含有6个N-N键，根据N4(g)=2N2(g)^H,有△H=6"93kJ・mo1-1-2x941kJ・mo1-】=-724kJ・mol-1。A.根据上述分析，N4比比的能量高，没有N2的稳定，故A错误；B.根据上述分析，N4(g)=2N2(g)^H=-724kJ・mol-1，故B错误；C.一个N4分子中含有6个N-N键，形成1molN4(g)中的化学键放出6x193kJ的能量，故C错误；D.根据上述分析，lmolN2(g)完全转化为N4(g)，需要吸收362kJ的热量，体系的能量增加362kJ，故D正确；故选Do点晴：本题考查反应热与化学键键能的关系。注意从物质能量、键能角度理解反应热，明确反应热的焓^H=反应物总键能-生成物总键能以及焓变的正负与吸收、放出热量的关系是解答的关键。本题的易错点为C，要注

意一个N4分子中含有6个N-N键。8．通过以下反应可以除去烟气中的二氧化硫，并获得氮肥。下列说法不正确的是SO2(g)+NH3・H2O(aq)=NH4HSO3(aq)△Hl=akJ・moHNH3・H2O(aq)+NH4HSO3(aq)=(NH4)2SO3(aq)+H2O(l)△H2=bkJ・mol-i2(NH4)2SO3(ap)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)△H3=ckJ・mol-i反应①是吸收烟气中二氧化硫的方法之一反应③是将还原性较强的(NH4)2SO3转化为较稳定的铵盐作氮肥2NH3^H2O(aq)+2NH4HSO3(aq)=2(NH4)2SO3(aq)+2H2O(g)△H2=2bkJ・mol-iD•反应2SO2(g)+4NH3・H2O(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O⑴的厶H=(2a+2b+c)kJ・moH【答案】C【解析】A.二氧化硫是酸性氧化物，能与碱液反应，因此反应①是吸收烟气中二氧化硫的方法之一，A正确，B.亚硫酸盐不稳定，易被氧化为硫酸盐，因此反应③是将还原性较强的(NHi)用6转化为较稳定的擾盐作氮肥，E正确；C.气态水的能量高于液态水，所以反应2NHiH2O(aq)+2NHiHSO3(aq)=2(］班琢迢仙沪athOfg)的反应热不是2bkJ-mol-1,C错误；D.根据盖斯定律可知①煜心x豳即得到反应2SQ2(g)+4NHjHjOCaqJ+Otfg)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的赵H=(2a+2b+c)kT-moP,D正确，答案选Co9.同温同压下，已知下列各反应为放热反应，下列各热化学方程式中焓变绝对值数值最小的是()A.2HA.2H2(l)+O2(l)=2H2O(g)△H1B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△HC.2HC.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H3D.2H2(l)+O2(l)=2H2O(l)△H4答案】A解析】相同质量的同种物质，气态时的能量＞液态时的能量＞固态时的能量，氢气的燃烧为放热反应，所以当反应物全为液态，生成物为气态时，反应放出的热量最少，即焓变的绝对值最小，所以答案为A。正确答案为A.点睛：对于放热反应，由于AHvO,放出的热量越多，△H越小，反之越大，在比较不同的△H时，一定要注意AH的正负号。10.2SO2(g)+O2(g)—2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。

已知lmolSO2(g)氧化为lmolSO3(g)的AH=—99kJ・mol-i。请回答下列问题：图中E的大小对该反应的反应热(填“有”或“无”)影响。该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点(填“升高”还是“降低”)。完成SO2氧化为SO3的热化学方程式。铝元素在人体中积累可使人