2019届高考化学一轮复习专题四化学反应中的能量变化第1讲化学反应的热效应学案17411.doc

第1讲化学反应的热效应【2019备考】最新考纲：1.能说明化学反应中能量转化的主要原因，知道化学变化中常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化及其应用。了解吸热反应、放热反应、反应热(焓变)等概念。3.能正确书写热化学方程式，能根据盖斯定律进行有关反应热的简单计算。最新考情：化学反应的热效应的考查，一是在选择题中单独设题，考查反应中的能量变化、反应热的比较及盖斯定律的计算，如2017年、2016年、2014年高考；二是在选择题中某一选项出现，多与图像分析相结合，如2016年T10A，2015年T3B，2011年T10A；三是在填空题中考查，考查盖斯定律的计算或结合盖斯定律的热化学方程式的书写，如2015年、2013年高考。预测2019年高考延续这一命题特点，一是在选择题某一选项中出现，二是考查有关盖斯定律的热化学方程式的书写。考点一焓变与反应热知识梳理1.反应热和焓变(1)反应热：化学反应中吸收或放出的热量。(2)焓变：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。2.吸热反应与放热反应类型比较吸热反应放热反应定义吸收热量的化学反应放出热量的化学反应表示方法H0H0形成原因E(反应物)E(生成物)形成实质图示图示E1活化能(反应物分子变成活化分子所需的能量)E2活化能(生成物分子变成活化分子所需的能量)HE1E2使用催化剂，E1减小，E2减小，H不变HE1E2使用催化剂，E1减小，E2减小，H不变反应类型或实例所有的水解反应大多数的分解反应Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应CH2O(g)COH2CCO22CO所有的中和反应所有的燃烧反应大多数的化合反应活泼金属与水、较活泼金属与酸的反应铝热反应名师助学：有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应，如水结成冰放热但不属于放热反应。化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应NH4Cl与Ba(OH)28H2O在常温常压下即可进行。题组诊断反应热和焓变的基本概念1.基础知识判断，对的打“”，错误的打“”(1)放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应()(2)物质发生化学变化都伴有能量的变化()(3)酒精可用作燃料，说明酒精燃烧是放热反应()(4)硝酸铵溶于水温度降低，这个变化是吸热反应()(5)在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化()(6)破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应()(7)生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，H0()(8)H的大小与热化学方程式的化学计量数无关()(9)同温同压下，反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同()(10)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()反应过程中能量变化图像2.(2012江苏化学，4)某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是()A.该反应为放热反应B.催化剂能改变该反应的焓变C.催化剂能降低该反应的活化能D.逆反应的活化能大于正反应的活化能解析从图中看，反应物的总能量低于生成物的总能量，故为吸热反应，A错误；焓变是指反应物与生成物之间的能量差值，与反应过程无关，B错误；加入催化剂之后，E1、E2都变小，即活化能减小，B正确；从图知，逆反应的活化能小于正反应的活化能，D错误。答案C3.(2018南京、盐城一模)H2与ICl的反应分两步进行，其能量曲线如下图所示，下列有关说法错误的是()A.反应、反应均为放热反应B.反应、反应均为氧化还原反应C.反应比反应的速率慢，与相应正反应的活化能无关 D.反应、反应的焓变之和为H218 kJmol1解析A项，由图示知，两步反应的反应物的能量均比产物的能量大，所以均为放热反应，正确；B项，第一步有单质H2参加，第二步有单质I2生成，故均为氧化还原反应，正确；C项，反应的活化能越小，反应越容易进行，且反应速率也快，错误；D项，由盖斯定律知，两步反应的总焓变与一步总反应的反应物和生成物的能量有关，由图知，反应物的能量比生成物的能量大，故为放热反应，H218 kJmol1，正确。答案C【归纳总结】解答能量变化图像题的“三”关键1.注意活化能在图示中的意义。(1)从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能；(2)从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能。2.催化剂只影响正、逆反应的活化能，而不影响反应的H。3.设计反应热的有关计算时，要切实注意图示中反应物和生成物的物质的量。考点二热化学方程式知识梳理1.概念表示参加反应的物质的物质的量和反应热关系的化学方程式。2.意义表明了化学反应中的物质变化和能量变化。如：C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1表示在25 ，101 kPa时，1 mol固体碳和1 mol氧气反应生成1 mol 二氧化碳，同时放出393.5 kJ的热量。3.热化学方程式的书写提醒：H与反应的“可逆性”可逆反应的H表示反应完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。如N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1。表示在298 K时，1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全反应生成2 mol NH3 (g)时放出92.4 kJ的热量。但实际上1 mol N2 (g)和3 mol H2(g)充分反应，不可能生成2 mol NH3(g)，故实际反应放出的热量小于92.4 kJ。H单位“kJmol1”的含义，并不是指每摩尔反应物可以放热多少千焦，而是对整个反应而言，是指按照所给的化学方程式的化学计量数完成反应时，每摩尔反应所产生的热效应。4.盖斯定律(1)内容：对于一个化学反应，无论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。(2)意义：间接计算某些反应的反应热。已知在25 、101 kPa时：C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1，2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1，则CO(g)O2(g)=CO2(g)的H为283 kJmol1。题组诊断热化学方程式的正误判断1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)热化学方程式中，化学计量数只代表物质的量，不代表分子数()(2)对于可逆反应，热化学方程式后的H代表前面的化学计量数对应物质的量的物质完全反应时的热效应()(3)正逆反应的H相等()(4)反应条件(点燃或加热)对热效应有影响，所以热化学方程式必须注明反应条件()(5)比较H大小，只需比较数值，不用考虑正负号()(6)热化学方程式中的化学计量数与H成正比()(7)物质的状态不同H的数值也不同()(8)当反应逆向进行时，其反应热与正反应热的反应热数值相等，符号相反()2.在25、101 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ，下列热化学方程式书写正确的是()A.CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H725.8 kJmol1B.2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H1 451.6 kJmol1C.2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H725.8 kJmol1D.2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H1 452 kJmol1解析因1 mol甲醇燃烧生成CO2和液态水，放出22.68 kJg1 32 g725.8 kJ热量，所以2 mol甲醇燃烧生成CO2和液态水的H1 451.6 kJmol1。答案B【归纳总结】“五审”判断热化学方程式的正误热化学方程式的书写3.(1)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自燃放出热量为89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为 。(2)已知拆开1 mol HH键、1 mol NH键、1 mol NN键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为 。(3)已知25 、101 kPa时，Mn(s)O2(g)=MnO2(s)H520 kJmol1S(s)O2(g)=SO2(g)H297 kJmol1Mn(s)S(s)2O2(g)=MnSO4(s)H1 065 kJmol1 SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是 。答案(1)SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)H1 427.2 kJmol1(2)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJmol1(3)MnO2(s)SO2(g)=MnSO4(s)H248 kJmol14.(1)如图是298 K、101 kPa时，N2与H2反应过程中能量变化的曲线图。该反应的热化学方程式为 。(2)化学反应N23H2=2NH3的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式： 。答案(1)N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92 kJmol1(2)N2(g)3H2(g)=2NH3(l)H2(bca)kJmol1考点三燃烧热、中和热和能源知识梳理1.燃烧热和中和热燃烧热中和热相同点能量变化放热H及其单位H0)强酸与强碱反应的中和热为H57.3 kJmol12.中和反应反应热的测定(1)装置。(请在横线上填写仪器名称)(2)计算公式：HkJmol1t1起始温度，t2混合溶液的最高温度(3)注意事项。泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量损失。为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。3.能源提醒：中和热是强酸强碱的稀溶液生成1 mol H2O放出的热量为57.3 kJ，弱酸弱碱电离时吸热，生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ。浓硫酸稀释时放热，生成1 mol H2O时放出的热量大于57.3 kJ。对于中和热、燃烧热，由于它们反应放热是确定的，所以描述中不带“”，但其焓变为负值。当用热化学方程式表示中和热时，生成H2O的物质的量必须是1 mol，当用热化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必须为1 mol。题组诊断理解燃烧热和中和热的概念1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)燃烧热是指1 mol可燃物的反应热()(2)甲烷的标准燃烧热为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 kJmol1()(3)表示中和热的热化学方程式：NaOHHCl=NaClH2OH57.3 kJmol1()(4)在稀溶液中：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3 kJ ()(5)已知H2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol1，则H2的燃烧热为241.8 kJmol1()(6)强酸的稀溶液与强碱的稀溶液反应生成1 mol H2O放出的热量为57.3 kJ，弱酸与强碱的稀溶液反应生成1 mol H2O放出的热量为12.1 kJ，这是由于有一部分热量用于弱酸的电离()(7)碳燃烧的稳定产物为CO()(8)H2SO4与Ba(OH)2溶液反应放出的热量是5.12 kJ，那么该反应的中和热为5.12 kJ/mol()2.下列说法不正确的是()A.在25 、101 kPa下，1 mol S和2 mol S的燃烧热相等B.已知反应H2S(g)aO2(g)=XcH2O(l)H，若H表示该反应的燃烧热，则X为SO2(g)C.由H2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol1可知，H2(g)的燃烧热为241.8 kJmol1D.在稀溶液中：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3 kJ解析燃烧热是1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，据此可知A、B项正确、C项错误；因浓硫酸在稀释时还要放出一部分热量，故D项正确。答案C 中和热的实验测定3.将V1 mL 1.0 molL1盐酸溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液的温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1V250 mL)。下列叙述正确的是()A.做该实验时环境温度为22 B.该实验表明化学能可以转化为热能C.NaOH溶液的浓度约是1.00 molL1D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应解析由图可知，加入5 mL盐酸时混合液的温度达到22 ，故环境的温度应低于22 ；反应放热，由化学能转化为热能；恰好反应时放出热量最多，NaOH溶液的浓度为：1.5 molL1；有水生成的反应不一定是放热反应，如Ba(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O是吸热反应。答案B4.某实验小组用0.50 molL1NaOH溶液和0.50 molL1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。(1)写出该反应的热化学方程式生成1 mol H2O(l)时的反应热为57.3 kJmol1： 。(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。温度次数起始温度t1/终止温度t2/温度差平均值(t2t1)/H2SO4NaOH平均值126.226.026.130.1 227.027.427.233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4请填写表格中的空白：近似认为0.50 molL1NaOH溶液和0.50 molL1硫酸溶液的密度都是1.0 gmL1，中和后生成溶液的比热容c4.18 J(g)1。则生成1 mol H2O(l)时的反应热H (取小数点后一位)。上述实验数值结果与57.3 kJmol1有偏差，产生偏差的原因不可能是 (填字母)。a.实验装置保温、隔热效果差b.量取NaOH溶液的体积时仰视读数c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度(3)若将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 molL1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为H1、H2、H3，则H1、H2、H3的大小关系为 。解析(2)第2组数据偏差较大，应舍去，其他三组的平均值为4.0 。H(5030)mL1.0 gmL14.0 4.18103kJg110.025 mol53.5 kJmol1。放出的热量小可能是散热、多次加入碱或起始温度读得较高等原因。(3)稀NaOH溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中NH3H2O的电离要吸收热量，故中和热要小一些(注意中和热与H的关系)。答案(1)H2SO4(aq)2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)2H2O(l)H114.6 kJmol1(2)4.053.5 kJmol1b(3)H1H2H3【归纳总结】测定中和热的易错细节(1)中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应。(2)酸碱溶液应当用稀溶液(0.10.5 molL1)。若溶液浓度过大，溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大，电离程度达不到100%，这样使酸碱中和时产生的热量会消耗一部分补偿电离时所需的热量，造成较大误差。(3)使用两只量筒分别量取酸和碱。(4)使用同一支温度计，分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度，测完一种溶液后，必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。(5)取多次实验t1、t2的平均值代入公式计算，而不是结果的平均值，计算时应注意单位的统一。1.反应热的计算(1)利用热化学方程式计算：反应热与反应物的物质的量成正比。(2)根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算。若反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的HE1E2。(3)利用盖斯定律计算。2.反应热的比较方法H的比较方法有两种：一是运用盖斯定律直接加减，结合状态改变比较大小；二是作图比较。如比较：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H1；2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2。方法一：可得2H2O(l)=2H2O(g)HH1H20，即可知H1H2。方法二：要注意在图像上只能看出放出或吸收热量的多少，若是放热反应，放出热量越多，H越小；若是吸热反应，吸收热量越多，H越大。焓变的判断与比较1.(2014江苏化学，10)已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H1CO2(g)C(s)=2CO(g)H22CO(g)O2(g)=2CO2(g)H34Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H43CO(g)Fe2O3(s)=3CO2(g)2Fe(s)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()A.H10，H30 B.H20，H40C.H1H2H3 D.H3H4H5解析设题中反应由上到下分别为、，反应为碳的燃烧，是放热反应，H10，反应为CO的燃烧，是放热反应，H30，反应为铁的氧化反应(化合反应)，是放热反应，H40，A、B错误；C项，由于反应反应反应，所以H1H2H3，正确；D项，反应(反应反应2)/3，所以H3，错误。答案C2.(2017江苏化学，8)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)H1a kJmol1CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H2b kJmol1CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)H3c kJmol12CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H4d kJmol1A.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(2b2cd)kJmol1解析A项，反应、提供CO2和H2，正确；B项，反应将CO2转化为有机原料，是CO2的资源利用，正确；C项，反应生成液态水，放出热量大于，错误；D项，目标反应可由反应22获得，计算反应热为2b2cd，正确。答案C3.(2018苏州期中)根据如下能量关系示意图分析，下列说法正确的是()A.1 mo1 C(g)与1 mol O2(g)的能量之和为393.5 kJB.反应2CO(g)O2(g)=2CO2(g)中，反应物的总键能小于生成物的总键能C.CCO的热化学方程式为2C(s)O2(g)=2CO(g)H110.6 kJmol1D.热值是指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，则CO的热值H10.1 kJg1解析A项，1 mo1 C(g)与1 mol O2(g)的能量之和比1 mol CO2(g)能量多393.5 kJ，错误；B项，该反应的H反应物的键能生成物的键能ABC.加入催化剂会改变反应的焓变D.AC反应的HE1E4解析A项，由A、B、C相互的能量关系可知AB为吸热反应，BC为放热反应，错误；B项，能量越低越稳定，正确；C项，催化剂改变反应的活化能，不影响焓变，错误；D项，H为A、C的能量差，HE4E1(E3E2)，错误。答案B2.已知：2CH3OH(g)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H22H2(g)O2(g)=2H2O(l)H32H2(g)O2(g)=2H2O(g)H4CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()A.H10，H2H4C.H1H22H3H5D.2H5H10解析A项，甲醇燃烧是放热反应，H1H2C.由图3知，白磷比红磷稳定D.由图4知，CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H0解析金刚石的能量高于石墨，所以石墨转变为金刚石是吸热反应，A正确；固态S的能量低于气态S的能量，所以气态S燃烧放出的热量多，但放热越多，H越小，B不正确；白磷的能量高于红磷的能量，所以红磷比白磷稳定，C不正确；D项反应应为放热反应，H0C.H2(g)1/2O2(g)=H2O(l)Hc/2 kJmol1D.d2bca解析A项，使用催化剂，只影响活化能，不影响焓变，错误；B项，碳的燃烧放热反应，错误；C项，焓变应为c/2 kJmol1，错误。答案D8.(2017南京盐城二模)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用如下反应，可实现氯的循环利用：4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)H115.6 kJmol1下列说法正确的是()A.升高温度能提高HCl的转化率B.加入催化剂，能使该反应的焓变减小C.1 mol Cl2转化为2 mol Cl原子放出243 kJ热量D.断裂H2O(g)中1 mol HO键比断裂HCl(g)中1 mol HCl键所需能量高解析A项，正反应放热，升高温度，平衡向逆反应方向移动，HCl转化率降低，错误；B项，催化剂不影响反应的焓变，错误；C项，断裂化学键需要吸热，错误。答案D9.已知：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)Ha kJmol12C(s)O2(g)=2CO(g)H220 kJmol1HH键、O=O键和OH键的键能分别为436 kJmol1、496 kJmol1和462 kJmol1，则a为()A.332 B.118 C.350 D.130解析根据盖斯定律，由第一个反应2第二个反应得，2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H(2a220)kJmol1。根据反应热与键能的关系计算，则2a2204462(4362496)，解得a130。本题选D。答案D10.如图是金属镁和卤素反应的能量变化图(反应物和产物均为298 K时的稳定状态)。下列选项中不正确的是()A.Mg与F2反应的S0 B.MgF2(s)Br2(l)=MgBr2(s)F2(g)H600 kJmol1C.MgBr2与Cl2反应的HMgBr2MgCl2MgF2解析A项，Mg与F2反应生成固态MgF2，气体分子数减小，S0，正确；B项，由Mg(s)F2(g)=MgF2(s)H1 124 kJmol1，Mg(s)Br2(l)=MgBr2(s)H524 kJmol1，由盖斯定律有MgF2(s)Br2(l)=MgBr2(s)F2(g)H600 kJmol1，(或由MgX2的能量为0，得MgF2(s)Br2(l)=MgBr2(s)F2(g)，H等于MgBr2减去MgF2能量)，正确；C项MgBr2与Cl2反应生成MgCl2，H117.3 kJmol1，正确；D项，能量越低越稳定，错误。答案D11.能源危机是当前全球问题，开源节流是应对能源危机的重要举措。(1)下列做法有助于能源“开源节流”的是 (填序号)。a.大力发展农村沼气，将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源b.大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求c.开发太阳能、水能、风能、地热等新能源、减少使用煤、石油等化石燃料d.减少资源消耗，增加资源的重复使用、资源的循环再生(2)金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳，充分燃烧生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。在通常状况下， (填“金刚石”或“石墨”)更稳定，石墨的燃烧热为 。12 g石墨在一定量空气中燃烧，生成