2019年高考化学考纲解读与热点难点突破专题05化学反应与能量变化教学案含解析

1、13化学反应与能量变化【2019年tWj考考纲解读】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，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。4. 了解能是人类生存和社会发展的重要基础；了解化学在解决能危机中的重要作用。 【重点、难点剖析】一、反应热1 .反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。2 .反应是否需要加热，只是引发反应的条件，与反应是放热还是吸热并无直接关系。许多放热反应 也需要加热引发反应，也有部分吸热反应不需加热，在常温时就可以进行。3 .

2、燃烧热：必须生成稳定的化合物，如C燃烧应生成CO2而不是CO, H2燃烧应生成液态水而不是气态水。4 .中和热：强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应生成1 mol H2O, AH = 57.3 kJ-mol 弱酸代替强酸(或弱碱代替强碱)，因电离吸热，放出的热量减小，中和热减小。若用浓硫酸(或NaOH固体)，因溶解放热放出的热量增多，中和热增大。二、反应热和始变1 .理解反应热的两个角度(1)从微观角度理解反应热从微观的角度说，反应热是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键生成放出的热量的差值，在下图中a表示断裂旧化学键吸收的热量；b表示新化学键生成放出的热量；c表示反应热。(2)从宏观的角度说，反应热

3、是反应物的总能量与生成物的总能量差值，在上图中a表示活化能；b表示活化分子结合成生成物所释放的能量；c表示反应热。2 .物质结构与稳定性和键能的关系(1)键能越大，物质所含能量越低，物质越稳定，反之亦然。如卤化氢的稳定性按氟、氯、澳、碘依 次减弱，其氢化物的能量依次增大，氢卤键的键能依次减小。(2)物质所含能量越低，断裂其化学键所需能量越高，而形成其化学键所释放的能量也越多。三、热化学方程式的书写与判断1 .漏写反应物或生成物的聚集状态，其根本原因是没有认识到反应热与物质的聚集状态有关。2 .将AH的正、负混淆，其关键是没有体会到“ 十 ”“一”分别表示吸收或放出热量后使体系本身的能量升高或降

4、低了。3 .热化学方程式不用注明“点燃”、“加热”等条件。4 .未注意到化学计量数与反应热的数值的对应关系。如：H2(g)+ Cb(g)=2HCl(g) = 184.6 kJ mol1112H2(g) + 2CXg)=HCl(g)AH = - 92.3 kJ mol15 .燃烧热的热化学方程式，可燃物的化学计量数必须为1,且完全燃烧生成稳定的氧化物，C一/。2 八 一 。2“CO2(g), H-JH2OQ), S% SO2(g)。6 .中和热的热化学方程式，要注意生成 1 mol H2O,强酸强碱反应的中和热数值恒定为57.3,若弱酸或弱碱参加，则中和热值小于57.3。四、热化学方程式书写的“

5、七大”要点1 .注意AH的符号和单位若为放热反应，A H为“”；若为吸热反应，A H为“ + ”。AH的单位为kJ - mor1。2 .注意反应热的测定条件书写热化学方程式时应注明A H的测定条件(温度、压强)，但绝大多数A H是在25 C、101 325 Pa下 测定的，此时可不注明温度和压强。3 .注意热化学方程式中的化学计量数热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子数 或原子数。因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。4 .注意物质的聚集状态反应物和产物的聚集状态不同，反应热AH不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意

6、义。气体用“ g”，液体用“ l”，固体用“ s”，溶液用“ aq”。热化学方程式中不用T和5 .注意AH的数值与符号由于AH与反应完成的物质的量有关，所以A H必须与热化学方程式中化学式前面的化学计量数相对应，如果化学计量数加倍，则A H也要加倍。互为逆反应的反应热数值相等，但符号相反。6 .注意燃烧热和中和热<5 <皿小电叫64一物颂:学方/水中和校7 .对于可逆反应的反应热 (AH)是指完全反应时的反应热。五、反应热的计算及其大小的比较方法1 .利用盖斯定律进行A H计算时的注意事项(1)合理进行热化学方程式的叠加。热化学方程式的叠加类似于整式的运算，叠加时应遵循数学的运算规

7、则，当需要将某一热化学方程式同乘以某一化学计量数时，各物质前的化学计量数和A H需同乘以该化学计量数，当某物质或A H移到“="另一边时就变为异号。(2)AH在进行加、减、乘等运算时，一定要注意其符号的改变，即A H的运算包括数值和符号的双重(1)反应物和生成物的状态物质的气、液、固三态的变化与反应热量的关系(2)AH的符号：比较反应热的大小时，不要只比较AH数值的大小，还要考虑其符号。(3)参加反应物质的量：当反应物和生成物的状态相同时，参加反应物质的量越多，放热反应的AH越小，吸热反应的A H越大。(4)反应的程度：参加反应物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。六、

8、有关反应热计算的六种方法1 .利用热化学方程式进行求解先写出热化学方程式，再根据热化学方程式中物质与反应热之间的比例关系直接求算反应热。2 .依据燃烧热数据直接求算反应热Q=燃烧热x n（可燃物的物质的量）3 .根据反应物和生成物的总能量计算AH = E（生成物）E（反应物）。4 .根据反应物和生成物的键能计算AH =反应物键能总和生成物键能总和。5 .根据盖斯定律计算方法一：热化学方程式相加或相减，如由C（s）+O2（g）=CO 2（g） AHi；1C（s）+O2（g）=CO（g）上2；1可得 CO（g）+2O2（g）=CO 2（g） AH = AHiAH2甲一乙方法二：合理设计反应途径如一

9、 由图可得：AH = AH1+AH2。6 .根据比热公式进行计算。Q = c m AT【题型示例】题型一、考查反应热和始变【例1】（2016 海南化学，11）由反应物转化为 Y和的能量变化如图所示。下列说法正确的是（双A.由一 Y反应的AH = E5E28 .由一反应的A H<0C.降低压强有利于提高Y的产率D .升高温度有利于提高的产率解析 化学反应中的能量变化决定于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小，由图可知，XtY反 应的总思，XZ反应的 坨二三一瓦切，反应放热，A项错误，H项正确宁由X生成Y的反应， 即2X(g)= - 3Yig),是气体物质的量增大的反应，降低压强、平衡正向

10、移动，有利于提高Y的产率1C 正确f X-Z的反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，不利于提高Z的产率，D错误。答案 BC【方法技巧】解答能量变化图像题的“4关键”1 .反应热不能取决于部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小，即部分反应物能量和部分生成 物能量的相对大小不能决定反应是吸热还是放热。注意活化能在图示(如右图)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，即Ei;(2)从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能，即E203 .催化剂只能影响正、逆反应的活化能，而不影响反应的AH。4 .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。【举一反三】

11、(2016 江苏化学，8)通过以下反应均可获取 H2。下列有关说法正确的是 ()太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)=2H 2(g)+ O2(g) AHi= 571.6 kJ mol1焦炭与水反应制氢：C(s)+ H2O(g)=CO(g) + H2(g) AH2=131.3 kJ - mol1甲烷与水反应制氢：CH4(g)+ H2O(g)=CO(g) +3H2(g) AH3= 206.1 kJ- mol1A.反应中电能转化为化学能B.反应为放热反应C.反应使用催化剂，A H3减小D.反应 CH4(g)=C(s) +2H2(g)的AH = 74.8 kJ mol1解析反应中是光能转化为化学能，A

12、错误：反应中台品为吸热反应,E错误：催化剂只降低 反应的活化能，不影响反应的焰变"错误并艮据盖断定律，目标反应可由反应-0获得,M=206 1 kJ -1-1313 kJ nwr=74.8 kJ ，D 正确.答案 D【变式探究】(2015 海南化学，4, 2分)已知丙烷的燃烧热A H = 2 215 kJ moF1。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()A. 55 kJ B. 220 kJC. 550 kJ D. 1 108 kJ解析由丙烷的燃烧热A H = - 2 215 kJ - moF1,可写出其燃烧的热化学方程式C3H8(g)+5O2(g)=3CO

13、2(g) + 4H2O(l) AH = - 2 215 kJ- mol1,丙烷完全燃烧产生 1.8 g水,n(HzO) = m +M = 1.8 g + 18 g/mol =0.1 mol,所以反应放出的热量是Q=(2 215 kJ-4 mol) x 0.1= 55.4 kJ, A 选项正确。【答案】(1)3SO2(g)+ 2H2O(g)=2H 2SO4(l)+S(s) AH2= - 254 kJ- mol1(2)(a+ b+2c)【变式探究】【2017江苏卷】通过以下反应可获得新型能二甲醛(CH3OCH3 )。下列说法不正碉.的是C(s) + H 2O(g)=CO(g) + H 2 (g)A

14、H1 = akJ mol-1CO(g) + H 2O(g尸CO2(g) + H2 (g)AH2 = bkJ - mol-1CO2 (g) + 3H 2 (g)=CH 3OH(g) + H 2O(g)AH3 = ckJ - mol-12CH3OH(g尸CH 3OCH3 (g) + H 2O(g)AH4 = dkJ mol-1A.反应、为反应提供原料气B.反应也是 CO2资化利用的方法之一C.反应 CH3OH(g)= 1CH3OCH3 (g) + 1H2。)的 AH = d kJ - mol-1 222D .反应 2CO(g) + 4H2 (g尸CH3OCH3 (g) + HQ(g)的AH = (

15、 2b + 2c + d ) kJ - mol -1【答案】CR解析】反应、的生成物CO;和H:是反应的反应物，A正确E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烙 变,C错误；把反应三个反应按心谊纪中可得该反应及对应的焙变，D正确.【变式探究】(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)HO(g)+CuCb(s) 由1反应生成1 mol Cl2的反应热为A H2,则总反应的热化学方程式为 (反应热用A

16、 Hi和AH2表不)。(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e hciT曲线如下图:则总反应的A H 0(填”或”)；a、b两点的平衡常数(A)与(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ahciT曲线的示意图，并简要说明理由下列措施中，有利于提高a (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)/10 3 mol01.83.75.47

17、.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mol - min 一为单位，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。解析 根据题中催化循环图示得出二CuCh+ 1<HgA 。*) +小勃 5二，然后利用盖斯定律 将两个热化学方程式相加艮呵得出2HCl( + |o;(g) ., H=0©+ C：二(g) A7f=g +屿，结合题中弧HCI)图像可知，随着温度升高，oiHCt)降低，说明升高温度平衡逆向移动，得出正反应方向为放热反 应，即5<0;A、B两点A点温度低，平衡常额内为大口结合可逆反应2HCl(g)+10Hg

18、) =HiO(g) + Ch(g)的特点，增大压强平衡向右移动，cuHC：)增大，则相同温度下，HC1的平衡转化率比增压前的大， 曲线如答案中图示所示口有利于提高如HC),则采取措施应使平衡2HCl(g) + |o2(g) - -比O(g) + 0M勘 正向移动唾A项，增大版HC1),则c(HC：)增大,虽平衡正向移动，但也HC1)；感小错误三B项,增大网6) 即熠大反应物的浓度,D项，移去H9即减小生成物的浓度，场自锻平衡正向移动，两项都正确/ C项 使用更好的催化剂，只能加快反应速率，不能使平衡移动，错误口，用在时间段2 066面口内的HC1物 质的量的变化量除以这段时间，即可得2,06

19、0 mm内以HC的物质的量变化表示的反应速率，计算过程 见答案.1答案 (1) 2HCl(g)+2O2(g) H2O(g)+Cl2(g) AH = AHi+AH2 (2)V (A) 见下图70 -250 SOO40045077T增大压强，平衡右移，a (HC1)增大，相同温度下，HC1的平衡转化率比之前的大BD(3)设2.06.0min时间内，HC1转化的物质的量为 n,则 12HCl(g)+202(g) HzO(g)+Cl2(g)2mol 1moln (5.4 1.8)x 103moln = 7.2x 10 3 mol7.2X 10 3 mola,所以 v(HCl) =-=1.8X10 3m

20、ol min 1'/(6.0 2.0) min(4) 2Cb+ 2Ca(OH)2=CaCl 2+ Ca(ClO)2+ 2H 2。【变式探究】已知：C(s)+ HzO(g)=CO(g) +H2(g) AH = a kJ - mol1 2c(s)+ Oz(g)=2CO(g)AH = - 220 kJ mol1HH、O-O和O-H键的键能分别为 436、496和462 kJ mol1,则2为()A. - 332 B. 118 C. + 350 D. +130解析：根据盖斯定律由题给的两个热化学方程式可得二？比0(g)=?Hz(g) + <Hg)陋=+ (2白+ 220)kJ mor,则

21、有：4x4fi2kJ-mol-1 - 2x436 kl mor1 -496=(2d(+220)kJ-mo：-1,解得次= + 130,故选项口正确口答案：D【误区警示】用键能计算反应热时，错误地应用生成物的总键能减去反应物的总键能，或计算H2O的总键能时，忽视 1 mol H 2O中含有2 mol H O键，导致计算错误。【变式探究】标准状况下，气态分子断开1 mol化学键的烙变称为键烙。已知H H、HO和O=O键的键焰A H分别为436 kJ/mol、463 kJ/mol、495 kJ/mol,下列热化学方程式正确的是()A. H2O(g)=H 2(g)+1/2O 2(g) AH = - 4

22、85 kJ/molB. H2O(g)=H 2(g)+ 1/2O 2(g) AH = + 485 kJ/molC. 2H2(g)+O2(g)=2H 2O(g) AH = + 485 kJ/molD . 2H2(g)+O2(g)=2H 2O(g) AH = 485 kJ/mol答案：D解析士根据HH、HO和卜=口键的键焙 W分别为436kTmoh 463 kJ mol. 4g5 klmQ17可以 计算出2 mol Hz和1 mol 6完全反应生成2 mol H二Oi0产生的焙变是436 kJ molx2 + 495 kJ molxl-463 kJ molx4= - 485 kT mol,所以该过程

23、的热化学方程式为 2HCblgAZHzCKg) A= -485 kJ mob D 正确。题型3、盖斯定律的重要应用1 .图示：盖斯定律的理解热化学方程式始变之间的关系aA=BAH 1A= B AH2 aAH2= H1 或 AH1 = a AH2 a-aA=BAH 1B= aA AH 2AHi=-,AH2AH = AHi+AH2(1)利用盖斯定律比较:2比较：反应热大小比较AHi与AH2的大小的方法。因A HiV0, AH2<0,汨3<0(均为放热反应),依据盖斯定律得 A Hi = AH2+ AH3,即 | AHi| >| AH2I ,所以 AH1VAH2。(2)同一反应的生

24、成物状态不同时，如:A(g) + B(g)=C(g)AHi,A(g) + B(g)=C(l)AH2,则 AHi>AH2。(3)同一反应物状态不同时，如：A(s)+ B(g)=C(g)AHi,A(g) + B(g)=C(g)AH 2,则 AHi 三 AH2。【例 3】(1)(2018 全国卷 I ,节选)已知:2N2O5(g)=2N 204(g)+ 02(g) AHi=- 4.4 kJ mol2NO 2(g)=N 204(g) AH2=55.3 kJ - moli则反应 NzO5(g)=2NO 2(g)+20z(g)的 AH =kJ mol )(2)(20i8 全国卷出，节选)SiHCl3

25、在催化剂作用下发生反应：2SiHCl3(g)=SiH 2cb(g)+ SiC乩g)AHi = 48 kJ - moL3SiH2cl2(g)=SiH 4(g)+ 2SiHCl3(g)AH2=- 30 kJ - mol1则反应 4SiHCl3(g)=SiH 4(g)+3SiCl4(g)的 AH 为 kJ - mol1。1【解析】 将已知热化学方程式依次编号为限b,根据盖斯定律，由*a-b得N2O5(g>=2NO:(g)1Aff -4.44-553x2+ 2<>2(g)2=2 kJ moFJ= + 53.1 kJ mor10(2)将已知热化学方程式依次编号为、,根据盖斯定律，由乂3

26、+可得：竽"国 +3SiCh(g)kJ mol-1 - 30 kJ m。二 + lUkJ mcC-【答案】(1)+53.i (2) + 114【变式探究】【2017新课标1卷】近期发现，H2s是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：(2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。热化学疏漠循环水分解蒯氢系算Ti <7-'Ii| H:SO4(aq)=SO:(gkH;Oa)* -。二A H产32? kJ morJt Ir | so;(g)-ls/r 2H;OH:SO4(a

27、q>A »5lkJ2 Hl(aq) =*)鹏7 】OkJHjS阶 H2SO4(aq) -S隼产 SO2(g) +2H;(X1)A H*=61kJ -mol-1+除化学硫策循环硫化氢分解联产基气、硫黄蔡统(H)-)通过计算，可知系统(I)和系统(n)制氢的热化学方程式分别为、,制得等量 出所需能量较少的是 。【答案】H2O(l)=H 2(g)+ - O2(g) AH=+286 kJ/molH2s(g)=H2(g)+S(s) AH=+20 kJ/mol 系统(II)2【解析】C2) ®H：SO4(aq)=SO;(grH2O(：r ：点 AH:" + 327kJ

28、molSO：(g)-k-2卬0(1)=2m闻-AH：=- 151kJ mol2HI(aq)=H2(g)-12(s)AH：=+ llOkJ molH：S(g)-H；SO<aq>Ss)-SO：(gr 2HzOil)AIL=+ 61kJ mol整理可得系统(1)的热化学方程式ItOGWtLgA |ch(g) AH=-286kJ mob，整理可得系统(11)的热化学方程式H肯g尸 AH=-20kJ moU根据系统I、系统I】的热化学方程式可知:每反应产生1m。：氢气，后者吸收的热量比前者少，所以制取等量的比所需能量较少的是系统II。【举一反三】(2015 重庆理综，6, 6分)黑火药是中国

29、古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为：S(s升 2NO 3(s)+ 3c(s)= 2s(s)+ 电+ 3COz(g) H = x kJ - mol1已知：碳的燃烧热A H1=a kJ - mol1S(s升 2(s)= 2s(s) ZH2= b kJ - mol 12(s)+ N2(g)+3Oz(g)=2NO 3(s) M=ckJ - mol1,则 x 为()A. 3a+bcB. c 3a bC. a+ b cD . c a b解析 由碳的燃烧热 A Hi = a kJ - mol1,得 C(s) + O2(g)=CO 2(g) AH1 = a kJ mol1,目标反应可由x 3+得到，所

30、以a H = 3幽1+AH2AH3,即x=3a+b-co【变式探究】已知：25 C、101 kPa时，Mn(s)+O2(g)=MnO 2(s) AH= 520 kJ/molS(s)+ O2(g)=SO 2(g) AH = - 297 kJ/molMn(s) + S(s)+ 2O2(g)=MnSO 4(s) AH = - 1 065 kJ/molSO2与MnO2反应生成无水 MnSO4的热化学方程式是 。答案：MnO 2(s)+ SO2(g)=MnSO 4(s) % = 248 kJ/mol解析：由已知的热化学方程式可得：如5=Ain 4-Cn(g) X = 4-520kJ mol$OHg尸=S + S(g) 乂呼=+ 29?