专题06 化学变化中的能量变化 (原卷版)

专题06化学变化中的能量变化知识详解知识详解考点1反应热1．基本概念与分类化学反应过程中发生物质变化的同时，常常伴有能量的变化。这种能量的变化常以热能的形式表现出来，叫做反应热。类型比较放热反应吸热反应定义有热量放出的化学反应吸收热量的化学反应形成原因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键强弱关系生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断裂旧键时吸收的总能量生成物分子成键时释放出的总能量小于反应物分子断裂旧键时吸收的总能量表示方法Q>0Q<0图示2.常见的放热反应和吸热反应（1）常见的放热反应：能自发进行的氧化还原反应（较活泼的金属与酸反应、燃烧反应、中和反应、金属的氧化反应）、铝热反应、由不稳定物质变为稳定物质的反应、多数化合反应、氯酸钾的分解、高压下石墨转化为金刚石。（2）常见的吸热反应：多数的分解反应，氯化铵和氢氧化钡晶体的反应，碳、一氧化碳和氢气作还原剂的反应，电离和水解，常压下石墨转化为金刚石。3．燃烧热和中和热（1）燃烧热：在101kPa时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。注意：①书写燃烧热的热化学方程式时，一般以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。②燃烧产物必须是稳定的氧化物。（2）中和热：在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1mol水时的反应热。注意：①对于强酸和强碱的稀溶液反应，其中和热基本上是相等的，都约是57.3kJ/mol。②强碱和弱酸、或弱碱和强酸的稀溶液反应，中和热一般小于57.3kJ/mol，因为弱电解质电离吸热。③总和反应的实质是H+和OH-化合生成H2O，若反应过程中有其他物质申城，这部分反应热不在中和热内。4．溶解热（1）概念指在一定温度及压力下（通常是温度为298K，压力为101kPa的标准状况），1mol的溶质溶解在大体积的溶剂时所发出或吸收的热量。有些物质溶解时明显要放热，例如NaOH、浓H2SO4，有些明显要吸热，例如NH4NO3、NH4Cl。（2）原理溶解通常有两个过程——扩散过程和水合过程，扩散过程吸热、水合过程放热，溶解时的能量变化取决于两者的相对大小。考点2对热化学方程式的理解1．热化学方程式定义：表示化学反应与热效应关系的方程式叫做热化学方程式。化学反应的热效应与反应进行时的条件（恒压还是恒容、温度、压力）有关，与物质的状态、晶体类型及物质的量有关。2．有关“热化学方程式”的书写：⑴应标明反应物和生成物的聚集状态（固、液、气）和晶体类型。⑵应标明反应热的数值、单位、符号。⑶热化学方程式中分子式前面的系数只表示物质的量，不表示单个分子，因此系数可以是分数，系数也可变，但反应热要与系数相对应。⑷当反应逆向进行时，反应热相等但符号相反。⑸两个热化学方程式等号两边可以相加或相减，而得到新的热化学方程式。考点3盖斯定律不管化学过程是一步完成或分为数步完成，只要起始反应物和终点产物相同，这个总过程的热效应是相同的。考点4Q=∑生成的键能－∑反应物的键能考点5燃料的充分利用1．燃料充分利用的意义：世界各国所需的燃料几乎全部来自化石燃料，而在自然界经历几百万年才形成的化石燃料，极有可能在几百年内全部被耗尽。故充分利用燃料，节约能源具有非常重要的意义。另外，大量使用化石燃料：(1)能引起温室效应；(2)煤燃烧排放二氧化硫，导致酸雨；(3)煤燃烧会产生大量的烟尘；(4)会造成化石燃料蕴藏量的枯竭。所以，如何节约能源，提高能源的利用率和减少污染是世界各国能源研究的主要目标之一。2．燃烧充分利用的方法：(1)燃料充分燃烧。(2)热能充分利用。3．使燃料充分燃烧的方法：(1)鼓入适量的空气。空气不足，燃料燃烧得不充分，放出的热量少，且还会造成空气污染。空气太多，冷空气会带走一部分热量，造成热量损失。(2)将燃料与空气充分接触。增加接触面积有利于燃料充分燃烧。大块的固体燃料和液体燃料与空气接触面有限，燃烧不充分。将固体燃料粉碎，把液体燃料雾化，均可增加与空气的接触面，提高燃料的利用率。(3)进行燃料加工。煤直接燃烧不仅燃烧不充分，热值不高，且会产生大量的粉尘和二氧化硫，造成环境污染。将煤液化或汽化，可提高煤的利用率，并能改善生活环境。4．使热能充分利用的方法：(1)利用余热。如在灶具上增加一个利用余热加热水的装置。(2)防止热量损失。如在燃料燃烧时加一个挡风罩。(3)进行热交换。工厂里常用热交换器将化学反应放出的热量加热反应物或加热生活用水等。5．新能源的开发措施主要有两个方面：(1)调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比例，节约煤气资源；(2)加快开发水电、热电和新能源。其中最有希望的是太阳能、燃料电池、风能和氢能。典例剖析典例剖析1．基本概念【例1】物理和化学变化通常包含结构和能量的改变，下列相关过程的结构、能量变化叙述正确的是A．有化学键断裂的过程一定是化学变化 B．化学变化中的能量变化一定是由化学键断裂、生成引起的C．同一化学反应，只要起始和终止状态和量相同，加催化剂后，反应总的热效应一定不会发生改变D．放热反应一定都是自发进行的反应，吸热反应一定都是非自发进行的反应2．催化剂的影响【例2】右图表示198K时N2与H2反应过程中的能量变化。根据右图叙述正确的是A．该反应的热化学方程式为：N2(g)+H2(g)NH3(g)+92kJC．加入催化剂，生成1molNH3的反应热减小50KJD．曲线b表明加入催化剂降低了反应热，加快了反应速率【例3】已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，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）＋4bkJB．C2H2（g）＋O2（g）2CO2（g）＋H2O（l）—2bkJC．2C2H2（g）＋5O2（g）4CO2（g）＋2H2O（l）＋2bkJD．2C2H2（g）＋5O2（g）4CO2（g）＋2H2O（l）—bkJ【变式训练】（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）—44kJ，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。4．化学反应热的有关计算【例4】SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S－F键。已知：1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ,断裂1molF－F、S－F键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。则S(s)＋3F2(g)SF6(g)的反应热Q为：A．＋1780kJB．＋1220kJC．＋450kJD．－430kJ【变式训练】白磷与氧可发生如下反应：P4＋5O2P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P－P：akJ·mol－1、P－O：bkJ·mol－1、P＝O：ckJ·mol－1、O＝O：dkJ·mol－1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的Q，其中正确的是－(6a＋5d－4c－12b)kJB．－(4c＋12b－6a－5d)kJC．－(4c＋12b－4a－5d)kJD．－(4a＋5d－4c－12b)kJ5．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Q）进行加或减，得到新的热化学方程式后，再列比例关系式。【例5】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)－64.39KJ①2H2O2(l)2H2O(l)＋O2(g)+196.46KJ②H2(g)＋O2(g)H2O(l)+285.84KJ③在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2＋和H2O的热化学方程式为。专项练习专项练习化学变化中的能量变化一、单选题（本大题共10小题，共30.0分）关于活化能的说法中不正确的是A.活化能是反应物分子从常态变为活化分子所需的能量

B.某可逆反应，如正反应的活化能比逆反应的活化能大，那么该正反应为放热反应

C.催化剂能降低反应的活化能

D.如图所示的反应为吸热反应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 kJ·mol−1

B.2CO2(g) = 2CO(g)+O2(g) △H = 221.2 kJ·mol已知拆开1mol氢气中的化学键需要消耗436.4KJ能量，拆开1mol氧气中的化学键需要消耗498KJ能量，形成水分子中的1molH−O键能够释放462.8KJ能量，则反应2H2(g)+A.吸收445.2KJ B.吸收480.4KJ C.放出445.2KJ D.放出480.4KJ下列说法不正确的是(    )A.食物因氧化而腐败是放热反应

B.人体运动所消耗的能量与化学反应无关

C.生物质能源是解决农村能源主要途径

D.使用沼气作能源可以保护森林下列关于能源和作为能源使用的物质的叙述中错误的是A.化石燃料物质内部储存着能量

B.太阳能能直接转化为化学能

C.物质的化学能可能在不同条件下转化为热能、电能为人类所用

D.绿色植物发生光合作用时，将化学能转化为太阳能储存起来下列说法中，正确的是A.物质发生化学反应时不一定伴随着能量变化

B.伴随能量变化的物质变化都是化学变化

C.在一个确定的化学反应中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量

D.在一个确定的化学反应中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同下列叙述正确的是(    )A.该图表示反应A+B=C+D的

ΔH=(a−c) kJ·mol−1

B.该图表示反应A+B=E+F中，反应物断键吸收的总能量大于生成物成键放出的总能量

C.使用催化剂能降低反应的活化能，使反应速率变大

D.E，F是反应CO甲烷化反应为：CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2A.步骤①只有非极性键断裂

B.步骤②需要吸收能量

C.步骤③的活化能最高

D.使用该催化剂不能有效提高CO的平衡转化率O2在有、无催化剂时分解的能量变化与反应进程的关系如图所示。下列说法正确的是A.催化剂可改变反应的活化能

B.催化剂可改变反应的焓变

C.有催化剂时，两步反应均是放热反应

D.臭氧分解属于氧化还原反应已知2A(g)+2B(g)⇌3C(g)+D(g)的反应过程与能量变化的关系如图所示，下列说法错误的是(    )A.该可逆反应的逆反应为放热反应

B.反应物的总能量小于生成物的总能量

C.该反应的焓变△H=(E