2019版高考化学一轮复习第6章化学能与热能第1节化学反应与能量变化学案11192.doc

第1节化学反应与能量变化考试说明1了解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。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。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了解焓变与反应热的含义。了解HH(生成物)H(反应物)表达式的含义。命题规律能源是社会关注的热点之一，因此本节内容是高考的必考点，考查形式有：一是以图像、图表为背景考查能量变化、化学键键能、正逆反应的活化能的关系及简单计算；二是热化学方程式的书写及正误判断；三是结合生产、生活考查燃烧热、中和热和能源的开发利用，题型以选择题、填空题为主，难度不大。考点1焓变与反应热1化学反应的实质与特征(1)实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。(2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为热量的变化，也有光能和电能等。2焓变和反应热(1)反应热：化学反应中吸收或放出的热量。(2)焓变：生成物与反应物的内能差，HH(生成物)H(反应物)。在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为H，单位是kJmol1或kJ/mol。(3)产生原因3吸热反应和放热反应(1)物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，但不属于吸热反应或放热反应，在进行反应热的有关计算时，必须要考虑到物理变化时的热效应，如物质的三态变化。(2)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都有热效应。(3)需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。【基础辨析】判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)物质发生化学变化都伴有能量的变化。()(2)伴有能量变化的物质变化都是化学变化。()(3)水变成水蒸气时吸收的能量就是该过程的反应热。()(4)化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化。()(5)可逆反应的H表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。()(6)放热反应在任何条件下都可以发生，吸热反应不加热就不能发生。() 题组一 焓变与反应热的概念1伴随下列变化而发生的能量变化中，属于反应热的是()A形成1 mol HCl键放出的能量B石墨转化成金刚石吸收的能量CNa变成Na吸收的能量D水蒸气变成液态水放出的能量答案B解析反应热是化学反应所放出或吸收的热量。2用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A，可实现氯的循环利用。反应A：4HClO22Cl22H2O已知：反应A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ热量。判断下列说法正确的是()A反应A的H115.6 kJmol1BH2O中HO键比HCl中HCl键弱C由中的数据判断氯元素的非金属性比氧元素强D断开1 mol HO键与断开1 mol HCl键所需能量相差31.9 kJ答案D解析反应A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ能量，则反应A的H115.6 kJmol1，A错误；反应A中HE(反应物)E(生成物)，则有4E(HCl)498 kJmol12243 kJmol14E(HO)115.6 kJmol1，整理可得E(HO)E(HCl)31.9 kJmol1，故断裂1 mol HO键比断裂1 mol HCl键多吸收31.9 kJ能量，故H2O中HO键比HCl中HCl键强，B错误；由断键所需的能量不能比较元素的非金属性强弱，由反应A可知，O2可将HCl氧化为Cl2，则O2的氧化性强于Cl2，故O元素的非金属性强于Cl元素，C错误；由B项分析可知，断开1 mol HO键与断开1 mol HCl键所需能量相差31.9 kJ，D正确。题组二 反应过程中能量变化及图像分析3反应AB=C(放热)分两步进行：AB=X(吸热)；X=C(放热)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是()答案B解析反应AB=C为放热反应，则A、B具有的总能量高于C具有的总能量；AB=X为吸热反应，则A、B具有的总能量低于X具有的总能量；X=C为放热反应，则X具有的总能量高于C具有的总能量，综上所述，只有B项符合题意。4最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下，下列说法中正确的是()ACO和O生成CO2是吸热反应B在该过程中，CO断键形成C和OCCO和O生成了具有极性共价键的CO2D状态状态表示CO与O2反应的过程答案C解析状态的总能量为反应物的总能量，状态的总能量为生成物的总能量，由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应为放热反应，A错误；从状态的图示可知，反应中CO并未断键形成C和O，C、O原子之间始终存在化学键，B错误；由图示可知，CO与O在催化剂表面形成了CO2，CO2分子内存在C=O极性共价键，C正确；状态状态表示CO与O反应生成CO2的过程，并不是CO与O2反应的过程，D错误。反应热与反应过程中的各物质的能量变化E1：旧键断裂吸收的能量或称为活化能。E2：新键形成放出的能量。HE1E2，为此反应的焓变。催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响H，反应放热还是吸热取决于起点(反应物)和终点(生成物)能量的高低。考点2热化学方程式1概念表示参加化学反应的物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。2意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。如H2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol1表示的意义为在25 、101 kPa条件下，1 mol H2(g)和 mol O2(g)反应生成1_mol_H2O(g)时放出241.8 kJ的热量。3书写(1)注明反应条件：绝大多数反应是在25 、101 kPa下进行的，可不注明。(2)注明物质的聚集状态：常用s、l、g、aq分别表示固态、液态、气态、溶液。(3)注意符号单位：H应包括“”或“”、数值和单位(kJmol1)。(4)注意对应关系：H的数值大小与化学计量数相对应。(5)区别于普通化学方程式：一般不注“”“”以及“点燃”“加热”等反应条件。(1)对于同素异形体，除注明聚集状态外，还要注明名称。因为同素异形体虽然构成元素相同，但属于不同物质，其本身具有的能量不同，所以反应中的H也不同。(2)热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数仅表示该物质的物质的量，可以是整数，也可以是分数。且化学计量数必须与H相对应，若化学计量数加倍，则H也要加倍。(3)正反应与逆反应的H数值相等，符号相反。(4)不管化学反应是可逆反应还是不可逆反应，热化学方程式中的热效应都是指物质按化学方程式完全反应时的热效应。如2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H197 kJmol1表示的意义为2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全转化成2 mol SO3(g)时放出197 kJ的热量。【基础辨析】判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)C(石墨，s)=C(金刚石，s)H0，说明石墨比金刚石稳定。()(2)已知：500 、30 MPa下，N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1；将1.5 mol H2和过量的N2在此条件下充分反应，放出热量46.2 kJ。()(3)2H2O(l)=2H2(g)O2(g)的焓变H0。()(4)已知相同条件下2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H1，反应2SO2(s)O2(g)2SO3(g)H2，则H1H2。()(5)H2(g)O2(g)=H2O(l)H1和2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2中的H1H2。()(6)H2(g)O2(g)=H2O(g)H1和H2O(g)=H2(g)O2(g)H2中的H1H2。() 题组一 热化学方程式正误判断1已知断裂1 mol H2(g)中的HH键需要吸收436.4 kJ的能量，断裂1 mol O2(g)中的共价键需要吸收498 kJ的能量，生成H2O(g)中的1 mol HO键能放出462.8 kJ的能量。下列说法正确的是()A断裂1 mol H2O中的化学键需要吸收925.6 kJ的能量B2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H480.4 kJmol1C2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H471.6 kJmol1DH2(g)O2(g)=H2O(l)H240.2 kJmol1答案B解析断裂1 mol HO键吸收的能量与形成1 mol HO键放出的能量相等，1 mol H2O(g)中含有2 mol HO键，断裂1 mol H2O(g)中的化学键需要吸收925.6 kJ的能量，但题目未标注H2O的状态，A错误。根据题给信息可知，反应2H2(g)O2(g)=2H2O(g)中断裂反应物中化学键吸收的热量为2436.4 kJ498 kJ1370.8 kJ，形成生成物中化学键放出的热量为4462.8 kJ1851.2 kJ，则该反应的H(1851.21370.8) kJmol1480.4 kJmol1，B正确。题目未指明生成H2O(l)中1 mol HO键放出的能量，无法计算C、D项中反应的H，故C、D错误。2下列热化学方程式或叙述正确的是()A1 mol液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气，放出642 kJ的热量：N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H642 kJmol1B12 g石墨转化为CO时，放出110.5 kJ的热量：2C(石墨，s)O2(g)=2CO(g)H110.5 kJmol1C已知：H2(g)O2(g)=H2O(l)H286 kJmol1，则：2H2O(l)=2H2(g)O2(g)的H572 kJmol1D已知N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，则在一定条件下向密闭容器中充入0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反应放出46.2 kJ的热量答案C解析A项，放热反应，H”“”或“”)。(3)利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为_。答案(1)污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中两个)(2)(3)光能转化为化学能解析(1)氢气来源广且可再生，燃烧生成水，无污染，且单位质量的氢气燃烧放出的热量比汽油多。(2)题目中的两个反应都是熵减的反应，由于两个反应均能自发进行，所以两个反应都是放热反应，即H10，H20，根据盖斯定律，将题目中两个方程式叠加得：H2(g)O2(g)=H2O2(l)HH1H20。(3)太阳能分解水制氢，是光能转化为化学能的过程。解决能源问题的措施1高考集萃判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)2016浙江高考储热材料是一类重要的能量存储物质，单位质量的储热材料在发生熔融或结晶时会吸收或释放较大的热量。()(2)2016江苏高考下图表示燃料燃烧反应的能量变化。()(3)2016天津高考使用催化剂能够降低化学反应的反应热(H)。()(4)2015江苏高考相同条件下，等质量的碳按a、b两种途径完全转化，途径a比途径b放出更多热能途径a：CCOH2CO2H2O途径b：CCO2()(5)2015上海高考物质内部储存的能量无法决定化学反应的热效应。()答案(1)(2)(3)(4)(5)解析(1)储热材料具有在熔融或结晶时会吸收或释放较大能量的特点，正确；(2)燃烧反应一定是放热反应，而图表示的是吸热反应，错误；(3)催化剂能降低反应的活化能，但不改变H，错误；(4)根据盖斯定律，两种途径放出的热能相等，错误；(5)化学反应的热效应取决于反应物与生成物内部储存能量的大小，错误。22016上海高考一定条件下，某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下，其中和代表不同元素的原子。关于此反应说法错误的是()A一定属于吸热反应 B一定属于可逆反应C一定属于氧化还原反应 D一定属于分解反应答案A解析将和两种不同元素分别用X、Y表示，根据示意图可写出反应的化学方程式：2X2Y22X2YY2，该反应属于分解反应，有单质生成的分解反应属于氧化还原反应，但无法判断是吸热反应还是放热反应，故A项错误，C、D两项正确。虽然“充分反应”但反应后仍有X2Y2未发生变化，所以该反应是可逆反应，B项正确。32016海南高考油酸甘油酯(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1 kg该化合物释放出热量3.8104 kJ。油酸甘油酯的燃烧热H为()A3.8104 kJmol1 B3.8104 kJmol1C3.4104 kJmol1 D3.4104 kJmol1答案D解析燃烧热指的是燃烧1 mol可燃物燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量。燃烧1 kg油酸甘油酯即1.13 mol，释放出的热量为3.8104 kJ，则燃烧1 mol油酸甘油酯释放出的热量为1 mol3.4104 kJ，则得油酸甘油酯的燃烧热H3.4104 kJmol1。42015海南高考已知丙烷的燃烧热H2215 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 D1108 kJ答案A解析根据题中燃烧热数据可写出C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2215 kJmol1，由热化学方程式可知，每生成4 mol H2O，反应放出2215 kJ的热量，则生成1.8 g(即0.1 mol) H2O，反应放出的热量为0.1 mol55 kJ。52015上海高考已知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图所示。下列说法正确的是()A加入催化剂，减小了反应的热效应B加入催化剂，可提高H2O2的平衡转化率CH2O2分解的热化学方程式：H2O2H2OO2QD反应物的总能量高于生成物的总能量答案D解析A项，加入催化剂，对反应的热效应无影响，错误；B项，加入催化剂，只能改变反应速率，不能使平衡移动，故无法提高H2O2的平衡转化率，错误；C项，热化学方程式需标明物质的状态，错误；D项，由图像知，该反应的反应物的总能量高于生成物的总能量，正确。62017天津高考0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，该反应的热化学方程式为_。答案2Cl2(g)TiO2(s)2C(s)=TiCl4(l)2CO(g)H85.6 kJmol1解析根据反应物中元素的种类，可判断还原性气体为CO；另一种物质肯定含有Cl、Ti元素，由反应物中有TiO2、生成物的水解产物为TiO2xH2O可知，Ti的化合价始终为4，即另一种生成物的分子式为TiCl4，由此写出该反应的化学方程式：2Cl2TiO22C=2COTiCl4,0.1 mol Cl2完全反应放热4.28 kJ，则2 mol氯气完全反应可放出85.6 kJ热量，该反应的热化学方程式为2Cl2(g)TiO2(s)2C(s)=TiCl4(l)2CO(g)H85.6 kJmol1。72015全国卷已知反应2HI(g)=H2(g)I2(g)的H11 kJmol1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则 1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_kJ。答案299解析设1 mol HI(g)分子中化学键断裂需吸收能量x kJ，则2x43615111，解得x299。82015安徽高考NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)。在25 、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是_。答案NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g)H216.0 kJmol1解析根据题中“每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ”可得出此反应的热化学方程式为：NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g)H216.0 kJmol1。时间：45分钟满分：100分 一、选择题(每题7分，共70分)1下列既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是()A铝片与稀盐酸反应BBa(OH)28H2O与NH4Cl的反应C灼热的炭与水蒸气的反应D甲烷(CH4)在O2中的燃烧反应答案C解析铝片与稀盐酸之间的置换反应、甲烷(CH4)在O2中的燃烧反应既是氧化还原反应，又是放热反应；灼热的炭与水蒸气发生的氧化还原反应是吸热反应；Ba(OH)28H2O与NH4Cl之间发生的复分解反应是吸热反应。2如图为1 mol SO2Cl2(g)和1 mol SCl2(g)反应生成SOCl2(g)的能量变化示意图，已知E1x kJmol1、E2y kJmol1，下列有关说法中正确的是()A若在反应体系中加入催化剂，E1不变B若在反应体系中加入催化剂，H减小C反应活化能等于y kJmol1D1 mol SO2Cl2(g)和1 mol SCl2(g)反应生成SOCl2(g)的H(xy) kJmol1答案D解析观察图像，E1为反应的活化能，加入催化剂反应的活化能降低，但是H不变；1 mol SO2Cl2(g)和1 mol SCl2(g)反应生成SOCl2(g)的反应热数值为反应物和生成物的能量差，即H(xy) kJmol1，故选D。3下列说法不正确的是()ACO2、甲烷都属于温室气体B用甘蔗生产的燃料乙醇属可再生能源，利用乙醇燃料不会产生温室气体C太阳能、风能和生物质能属于新能源D太阳能电池可将太阳能直接转化为电能答案B解析乙醇作燃料产生CO2气体，会引起温室效应，B项错误。4如图所示，在101 kPa时，H1393.5 kJmol1，H2395.4 kJmol1，下列说法正确的是()A断裂金刚石和石墨中的化学键要放出能量B石墨转变成金刚石需要吸收能量，是物理变化C石墨比金刚石稳定D1 mol金刚石与1 mol O2的总能量低于1 mol CO2的总能量答案C解析断裂化学键需要吸收能量，形成化学键则放出能量，A错误；石墨和金刚石是碳元素形成的两种不同单质，二者的结构不同，故石墨转变为金刚石是化学变化，B错误；由题图可知，等量的C(s，石墨)具有的能量低于C(s，金刚石)具有的能量，故石墨比金刚石稳定，C正确；1 mol金刚石与1 mol O2的总能量高于1 mol CO2的总能量，D错误。52017山东烟台期末已知298 K、1105 Pa条件下，2 g 氢气燃烧生成水蒸气放出242 kJ热量。下列热化学方程式书写正确的是()AH2(g)O2(g)=H2O(g)H242 kJB2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H484 kJmol1C2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H484 kJmol1DH2O(g)=H2(g)O2(g)H242 kJmol1答案D解析2 g氢气的物质的量为1 mol，完全燃烧生成水蒸气放出242 kJ热量，据此写出相应热化学方程式：H2(g)O2(g)=H2O(g)H242 kJmol1。H的单位是kJmol1，而不是kJ，A错误；H2(g)与O2(g) 生成H2O(g)的反应为放热反应，则H0，B错误；2 mol氢气燃烧生成水蒸气，放出484 kJ热量，生成液态水时H未知，C错误；由H2(g)O2(g)=H2O(g)H242 kJmol1，可得H2O(g)=H2(g)O2(g)H242 kJmol1，D正确。62017衡水模拟某反应由两步反应ABC构成，它的反应能量曲线如图所示(E1、E2、E3、E4表示活化能)。下列有关叙述正确的是()A两步反应均为吸热反应B三种化合物中C最稳定C加入催化剂会改变反应的焓变D整个反应中HE1E4答案B解析AB的反应为吸热反应，BC的反应为放热反应，A错误；物质的能量越低，越稳定，B正确；加入催化剂，只改变反应的活化能，不改变焓变，C错误；整个反应中H(E1E3)(E2E4)，D错误。72017河南洛阳期中在25 、101 kPa下，0.2 mol C2H2完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出259.92 kJ热量，表示上述反应的热化学方程式正确的是()A2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(g)H259.92 kJmol1B2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)H259.92 kJmol1C2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)H2599.2 kJmol1D2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)H2599.2 kJmol1答案D解析C2H2(g)与O2(g)的反应为放热反应，则有H异丁烷C正戊烷的燃烧热大于3531.3 kJmol1D相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多答案C解析表示乙烷燃烧的热化学方程式中，H2O应为液态，且该反应的H3121.6 kJmol1，A错误；由表中燃烧热数据可知，1 mol正丁烷、异丁烷分别完全燃烧时，正丁烷放出的热量多，说明等量的两种物质，正丁烷具有的能量高于异丁烷，则异丁烷更稳定，B错误；2甲基丁烷的稳定性强于正戊烷，由于2甲基丁烷的燃烧热为3531.3 kJmol1，故正戊烷的燃烧热大于3531.3 kJmol1，C正确；由表中数据分析可知，相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越少，D错误。9已知HH键键能(断裂时吸收或生成时释放的能量)为436 kJmol1，NH键键能为391 kJmol1，根据热化学方程式：N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92.4 kJmol1。则NN键的键能是()A431 kJmol1 B945.6 kJmol1C649 kJmol1 D896 kJmol1答案B解析HE(NN键键能)3E(HH键键能)6E(NH键键能)，则E(NN键键能)H3E(HH键键能)6E(NH键键能)92.4 kJmol13436 kJmol16391 kJmol1945.6 kJmol1。10下列有关反应热的说法