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文档简介
1、 化学反应的能量(nngling)变化前言(qin yn) 化学反应与能量(nngling)是化学反应原理的重要组成部分,也是高考的必考内容。一般重点考查放热反应和吸热反应的判定、热化学方程式正误判断及书写、反应热的计算等,试题多以选择题或填空题的形式呈现,以中等难度为主,分值6分左右。该部分内容的难点在于准确的运用盖斯定律计算出反应热并正确书写出热化学方程式。目录反应热、燃烧热、中和热概念辨析2从能量和键能角度再认识反应热7热化学方程式书写常见错误及注意事项12盖斯定律解题技巧16化学反应与能量三年高考题例析211、反应热:(1)定义(dngy):化学反应中放出(fn ch)或吸收的热量(r
2、ling)。用H(焓变)表示,且放热反应的H0.(2)焓变:在恒压条件下化学反应的热效应,符号为H,单位为kJ/mol(kJmol-1).(3)常见放热反应可燃物的燃烧; 酸碱中和反应;大多数化合反应; 金属跟酸的置换反应;物质的缓慢氧化。(4)常见吸热反应大多数分解反应; 盐的水解和弱电解质的电离;Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应;碳和水蒸气、C和CO2的反应。【基础诊断】(1)判断正误(正确的打“”,错误的打“”) = 1 * GB3 物质发生化学变化时都伴有能量的变化。() = 2 * GB3 化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化。() = 3 * GB3 放热反应在任
3、何条件都不能发生。() = 4 * GB3 NH4NO3固体溶于水时吸热,属于吸热反应。()【答案】 = 1 * GB3 = 2 * GB3 = 3 * GB3 = 4 * GB3 (2)、需加热才能进行的反应(fnyng)一定是吸热反应吗?不需加热就能进行的反应一定是放热反应?【答案】都不一定。碳与氧气(yngq)反应需要加热,但该反应是放热反应;Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应不需要(xyo)加热就能进行,但该反应是吸热反应。2、燃烧热: (1)定义:(关键词)(2)单位:kJ/mol或(kJmol-1).(3)意义:C的燃烧热为393.5kJ/mol,表示在250C101kPa条件
4、下,1molC完全燃烧生成CO2(g)放出393.5kJ的热量。(4)用热化学方程式表示为:C(s)+O2(g)=CO2(g) H=-393.5kJ/mol。(5)物质燃烧一定放热,故物质燃烧的H一定为负值。【深度剖析】燃烧热是反应热的一种形式,使用燃烧热的概念时要理解下列要点。 规定是在101 kPa压强下测出热量。书中提供的燃烧热数据都是在101kPa下测定出来的。因为压强不同,反应热有所不同。 规定可燃物的物质的量为1mol(这样才有可比性)。因此,表示可燃物的燃烧热的热化学方程式中,可燃物的化学计量数为1,其他物质的化学计量数常出现分数。例如,C8H18的燃烧热为5518 kJmol-
5、1,用热化学方程式表示则为C8H18(l)+ EQ F(25,2)O2(g)= 8CO2(g)+9H2O(l);H=-5518 kJmol-1 规定生成物为稳定(wndng)的氧化物例如C CO2、H H2O(l)、S SO2等。C(s)+ EQ F(1,2)O2(g)=CO(g);H=-110.5 kJmol-1C(s)+O2(g)=CO2(g);H=-393.5 kJmol-1C的燃烧热为393.5 kJmol-1,而不是(b shi)110.5 kJmol-1。 叙述(xsh)燃烧热时,用正值,在热化学方程式中用H表示时取负值。例如,CH4的燃烧热为890.3 kJmol-1,而H890
6、.3 kJmol-1且必须以1mol可燃物燃烧为标准。 = 5 * GB3 要与热值概念进行区别。热值:1g物质完全燃烧的反应热叫该物质的热值。【基础诊断】 = 1 * GB3 H2(g)的燃烧热是285.8 kJmol1,则2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H571.6 kJmol1() = 2 * GB3 因为2SO2O2eq o(,sup12(催化剂),sdo12()2SO3所以可燃物S燃烧的稳定氧化物为SO3() = 3 * GB3 25 、101 kPa下,碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5 kJmol-1、285.8 kJmol-1、890.3 kJmol-1、2
7、800 kJmol-1,则下列热化学方程式正确的是( )AC(s)+O2(g)=CO(g);H=-393.5 kJmol-1B2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);H=+571.6 kJmol-1CCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g);H=-890.3 kJmol-1DC6H12O6(s)+3O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l);H=-1 400 kJmol-1【答案】 = 1 * GB3 = 2 * GB3 = 3 * GB3 D3、中和热:(1)定义(dngy):关键词(2)单位(dnwi):kJ/mol或(kJmol-1).(3)意义(yy):H(aq)OH
8、(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1,表示在稀溶液中,强酸与强碱反应生成1mol水时,放出的热量为57.3kJ。【基础诊断】(1)已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1,则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热H2(57.3) kJmol1 ()(2) (2015佛山质检)已知:101 kPa时1 mol 辛烷燃烧生成液态水时放出热量为5 518 kJ;强酸和强碱在稀溶液中发生反应生成1 mol H2O时放出的热量为57.3 kJ,则下列热化学方程式的书写正确的是()2C8H18(l)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(g)H11 036 kJ/mo
9、l2C8H18(l)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(l)H11 036 kJ/molHOH=H2OH57.3 kJ/mol2NaOH(aq)H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)2H2O(l) H114.6 kJ/molAB CD只有(3)强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的反应热可表示如下:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l);H=-57.3kJ/mol向1L1mol/L的NaOH(aq)中加入(jir):稀醋酸浓硫酸稀硝酸(xio sun)恰好(qiho)完全反应时的反应热为H1、H2、H3,它们的关系正确的是()AH1H2H3BH2H3H1 CH1=H2=H3DH1H3H
10、2【答案】(1) (2)C (3) D【解析】(1) 中和热的实质为H(aq)OH(aq)=H2O(l),而反应中生成沉淀,(2)判断热化学方程式的书写时,要注意状态、H单位、符号以及数值是否与前面的化学计量数相对应。错在水的状态,应为液态;错在没有标出是在水溶液中的反应,正确的为H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ/mol。(3)醋酸为弱酸,电离过程需吸热,所以放出的热量小于57.3kJ;而浓硫酸溶于水放热,放出的热量大于57.3kJ,所以三个过程中的中和热的大小顺序为H1H3H2。【模拟练兵】1【浙江省金丽衢十二校2014学年高三第一次联考】下列有关热化学方程式的叙述正确的
11、是( )A已知2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) H= - 483.6 kJmol-1,则氢气的燃烧热为241.8kJmol-1B已知C(石墨,s)= C(金刚石,s) H=+1.9kJmol-1,则金刚石比石墨稳定C含0.5mol NaOH的稀溶液与稀醋酸完全(wnqun)中和,放出26.7kJ的热量(rling),则表示该反应中和热的热化学方程式为:OH-(aq)+H+(aq)= H2O(l) H=-53.4kJmol-1D已知2H2S(g)+ O2(g)= 2S(g)+2H2O(l) H1 ;2H2S(g)+ 3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l)H2,则H1H2 【答案
12、(d n)】D【解析】试题分析:A、燃烧热是在一定条件下,1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,氢气的稳定产物是液态水,A错误;B、已知C(石墨,s)= C(金刚石,s) H=+1.9kJmol-1,这说明金刚石的能量高于石墨,能量越低越稳定,则石墨比金刚石比稳定,B错误;C、醋酸是弱电解质,存在电离平衡,电离吸热,则中和热的实际数值大于53.4,C错误;D、硫化氢完全燃烧放热多,放热越多H越小,则H1H2,D正确,答案选D。考点:考查热化学方程式的有关判断2【福建省三明一中2015届高三上学期第二次月考】下列说法或表示方法正确的是 ( )A催化剂能降低正反应的活化能,但不能改
13、变逆反应的活化能B在稀溶液中:H(aq)OH(aq)H2O(l) H = -57.3kJmol-1,则含1 mol NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出小于57.3 kJ的热量C由C(石墨,S)C(金刚石,S);H = +2.1 kJmol-1,可知金刚石比石墨稳定D在101kPa时,2gH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为:2H2(g)O2(g)2H2O(l);H285.8 kJmol-1【答案】B【解析】试题(sht)分析:A、催化剂能降低(jingd)正逆反应的活化能,A错误(cuw);B、醋酸在溶液中存在电离平衡,电离吸热,因此含1 mol N
14、aOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出小于57.3 kJ的热量,B正确;C、由C(石墨,S)C(金刚石,S);H+2.1 kJmol-1可知金刚石的总能量高于石墨,能量越低越稳定,则石墨比金刚石稳定,C错误;D、在101kPa时,2gH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为:2H2(g)O2(g)2H2O(l);H571.6 kJmol-1,D错误,答案选B。考点:考查催化剂对活化能的影响、反应热的有关判断与应用(一)能量守恒角度(jiod)分析:(宏观角度)根据(gnj)能量守恒,反应的H=生成物的能量(nngling)之和-反应物的能量之和。当反应物的能量
15、之和大于生成物的能量之和,判断化学反应放热,H0.(二)化学键的角度:(微观角度)化学反应中存在旧键断裂和新键形成的过程,且旧键断裂吸收热量,新键形成过程中放出热量,化学反应的能量变化取决于吸收和放出热量的多少,当吸收热量大于放出的热量时反应吸热;当放出的热量大于吸收的热量时,反应放热。且反应的H=反应物的键能之和=生成物的键能之和。【特别指明】 在分析化学反应的能量变化时,从以上的两个角度加以考虑为基本思路。需指明,如准确分析反应热的本质,将两种分析思路结合进行。以图表示为:微观角度宏观角度概述上图中各段表示的意义概述上图中各段表示的意义旧化学键断裂吸收的能量与新化学键生成放出的能量的差a表
16、示断裂旧化学键吸收的能量b表示生成新化学键放出的能量c表示反应热反应物的能量与生成物的能量差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表示反应热结合上表,不管从微观角度还是宏观(hnggun)角度分析反应焓变均为H=a-b。【深度(shnd)剖析】键能、反应热和稳定性的关系(gun x)1、键能定义:在101kPa、298K条件下,1mol气态AB分子全部拆开成气态A原子和B原子时需吸收的能量,称AB间共价键的键能,单位为kJ mol 1。2、键能与反应热: 化学反应中最主要的变化是旧化学键的断裂和新化学键的形成。化学反应中能量的变化也主要决定于这两个方面吸热与放热,可以通过键能计算
17、得到近似值。放热反应(fn r fn yng)或吸热反应: 旧键断裂吸收的能量大于新键形成放出的能量,为吸热反应(fnyng);旧键断裂吸收的能量小于新键形成所放出的能量,该反应为放热反应。反应热: 化学反应中吸收或放出的热量(rling)称反应热,符号H,单位kJ mol 1 ,吸热为正值,放热为负值。可以通过热化学方程式表示。反应热的大小与多个因素有关,其数据来源的基础是实验测定。由于反应热的最主要原因是旧化学键断裂吸收能量与新化学键形成放出能量,所以通过键能粗略计算出反应热。H(反应热)= =反应物的键能总和生成物键能总和。为方便记忆,可作如下理解:断裂旧化学键需吸热(用“”号表示),形
18、成新化学键则放热(用“”号表示),化学反应的热效应等于反应物和生成物键能的代数和,即H=(反应物的键能总和)(生成物键能总和),若H0,为吸热,若H0,为放热。3、物质稳定性:物质在反应中放出能量越多,则生成物能量越小,该物质越稳定,生成物中化学键越牢固。反之亦然。如:同素异形体稳定性的比较:根据H正负和大小判断,反应放热,说明生成物能量小,较稳定。【基础诊断】1【上海市嘉定区2014学年高三化学一模试卷】下列各图中,纵坐标表示能量,横坐标表示反应过程,均从反应物开始。则表示在催化剂作用下,正反应是吸热反应的,比较合理的图象是( )反应物反应物反应物反应物生成物生成物生成物生成物ABCD【答案
19、(d n)】C【解析(ji x)】试题分析:反应物的总能量低于生成物的总能量时,反应表现(bioxin)为吸热反应,排除A、C;而B图中的能量差实际是反应的活化能,不是反应热,错误,所以答案选C。考点:考查对化学反应热效应的判断2【2013山东CETE考试评价中心】下图表示反应A+BC(涉及物质均为气体)的能量变化,其中表示没有催化剂,表示有催化剂。下列说法正确的是()A反应的热化学方程式为A(g)+B(g)C(g)H=(E4-E1) kJmol-1B该反应为吸热反应C该反应发生的条件一定是加热D催化剂可降低反应的能耗【答案】C【解析】试题分析:该反应为放热反应,H应为负值,A、B两项错误;反
20、应物的分子变成活化分子只要吸收能量即可,吸收能量的途径不一定是加热,比如受到撞击、光照等,C项错误;由图中看出,加入催化剂后活化能减小,反应物的分子变成活化分子所需能量减小,可降低反应能耗,D项正确。考点:化学反应的能量(nngling)变化。3【2013天津(tin jn)河西一模】已知:某温度(wnd)下,合成氨工业合成塔中每产生2 mol NH3,放出92.2 kJ热量。下列相关叙述正确的是()A加入高效催化剂可提高氨气的产率B断裂1 mol NH键吸收的能量约等于391 kJC该工业合成氨的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.2 kJD该温度下合成塔中放入2
21、 mol N2和6 mol H2,达平衡后放出的热量为184.4 kJ【答案】B【解析】试题分析:催化剂只能加快化学反应速率,不能使化学平衡移动,A项错误;H=E(反应物键能之和)-E(生成物键能之和),即-92.2 kJmol-1=945.8 kJmol-1+436 kJmol-13-6E(NH),解得E(NH)=391 kJmol-1,B项正确;C项中热化学反应方程式中H的单位错误;由于反应是可逆的,不能反应彻底,2 mol N2和6 mol H2达平衡后放出的热量小于184.4 kJ,D项错误。考点:从键能角度分析化学反应的能量变化。【高考示例】1【2014年高考(o ko)海南卷】某反
22、应过程能量变化如图所示,下列说法(shuf)正确的是( )A反应(fnyng)过程a有催化剂参与 B该反应为放热反应,热效应等于HC改变催化剂,可改变该反应的活化能 D有催化剂条件下,反应的活化能等于E1+E2【答案】B C【解析】A、由图示可知反应过程a需要的活化能较高,这是没有催化剂参与的过程。错误。B、由于反应物的能量高于生成物的能量,多余的能量就以热能的形式释放出来。所以该反应为放热反应,热效应等于反应物与生成物能量的差值H。正确。C、加入催化剂,改变了反应途径,降低了反应的活化能,但是反应热不变。正确。D、无论是否存在催化剂,反应的活化能等于反应物与生成物的能量的差值,等于H。错误。
23、【考点定位】本题考查了反应物、生成物的能量与反应热的关系;考查了催化剂与反应所需活化能的关系;考查催化剂与化学反应途径的关系的知识。考查了考生对图像法表示反应途径、反应热的掌握和应用能力。【名师点睛】解答本题,首先应该会看图像,清楚图像的横坐标、纵坐标表示的含义。然后看清反应物与生成物的相对能量的多少及反应热、活化能的含义。了解催化剂对化学反应过程中作用(改变活化能)。最后根据根据各个选项的问题逐一解答。2【2013年高考重庆卷第6题】已知:P4(s)6Cl2(g)4PCl3(g) HakJmol1 P4(s)10Cl2(g)4PCl5(g) HbkJmol1P4具有正四面体结构,PCl5中P
24、Cl键的键能为ckJmol1,PCl3中PCl键的键能为1.2ckJmol1下列叙述正确的是( )APP键的键能大于PCl键的键能B可求Cl2(g)PCl3(g)PCl5(s)的反应热HCClCl键的键能 EQ f(ba5.6c,4)kJmol1DPP键的键能为 EQ f(5a3b12c,8)kJmol1【答案(d n)】C【解析(ji x)】不同物质中P-Cl的键能不同(b tn),无法与P-P的键能比较,故A项错误;B项中PCl5的状态为固态,与已知反应状态不同,无法求算,故B项错误;式减去式,消去了P4,可得4Cl2(g)+4PCl3(g)=4PCl5(g) H=(b-a)kJmol1,
25、把键能带入H的表达式可得:4K(Cl-Cl)+431.2kJmol1-45CkJmol1=(b-a)kJmol1,得出K(Cl-Cl)=(b-a+5.6c)/4kJmol1,故C项正确;式5减去式3,消去了Cl2,可得2P4(g)+12PCl5(g)=20PCl3(g) H=(5a-3b)kJmol1, 把键能带入H的表达式可得:26K(P-P)+125c kJmol1-2031.2c=(5a-3b)kJmol1,得出K(P-P)=(5a-3b+12c)/12 kJmol1,故D项错误;【考点定位】本题考查键能与H的计算。【名师点睛】本题考查化学反应原理中焓变与化学键键能的问题,要依据P和Cl
26、原子半径大小比较键长得到键能大小,键长越长,键能越小;依据盖斯定律分析判断;依据焓变=反应物键能之和-生成物键能之和计算分析;由P4是正四面体可以推知P4中含有6个P-P键依据焓变=反应物键能之和-生成物键能之和计算分析,题目难度中等。1、定义(dngy):表示参加反应(fnyng)物质的量和反应热的关系(gun x)的化学方程式。2、意义:表明化学反应中的物质变化和能量变化,如H2(g)+ QUOTE O2(g)H2O(g)H=-241.8 kJmol-1表示的意义:在25 、101 kPa条件下,1 mol H2(g)与0.5 mol O2(g)发生反应生成1 mol H2O(g)时放出2
27、41.8 kJ的热量。3、书写:(1)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,并用“;”隔开。若为放热反应,H为 0 。H的单位一般为kJ/mol。(2)注意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,并不表示物质的个数。因此化学计量数可以是整数、也可以是分数。(3)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、l、g)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和,且一般不写反应条件。(4)由于H与反应完成物质的量有关,所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与H相对应,如果化学计量数加倍,则H也要加倍。
28、(5)当反应向逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。如:相同条件(温度、压强)下,相同物质的化学反应(互逆反应,不一定是可逆反应),正向进行 的反应和逆向进行的反应,其反应热H数值相等,符号相反。如:2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6 kJmol-1;2H2O(l)2H2(g)+O2(g) H=+571.6 kJmol-1。(6)用中文(zhngwn)表示焓变时数值(shz)没有正负号,而用符号(fho)表示焓变时数值必须注明正负号。如H2的燃烧热为285.8kJ/mol,H=285.8kJ/mol。【基础诊断】1【浙江省金丽衢十二校2014学年高三第一次
29、联考】下列有关热化学方程式的叙述正确的是( )A已知2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) H= - 483.6 kJmol-1,则氢气的燃烧热为241.8kJmol-1B已知C(石墨,s)= C(金刚石,s) H=+1.9kJmol-1,则金刚石比石墨稳定C含0.5mol NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出26.7kJ的热量,则表示该反应中和热的热化学方程式为:OH-(aq)+H+(aq)= H2O(l) H=-53.4kJmol-1D已知2H2S(g)+ O2(g)= 2S(g)+2H2O(l) H1 ;2H2S(g)+ 3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l)H2,则H1H
30、2 【答案】D【解析】试题分析:A、燃烧热是在一定条件下,1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,氢气的稳定产物是液态水,A错误;B、已知C(石墨,s)= C(金刚石,s) H=+1.9kJmol-1,这说明金刚石的能量高于石墨,能量越低越稳定,则石墨比金刚石比稳定,B错误;C、醋酸是弱电解质,存在电离平衡,电离吸热,则中和热的实际数值大于53.4,C错误;D、硫化氢完全燃烧放热多,放热越多H越小,则H1H2,D正确,答案选D。考点:考查热化学方程式的有关判断2【云南省红河州2015届高三毕业生复习统一(tngy)检测】已知:2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6
31、kJmol12CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l) H1452 kJmol1H(aq)OH(aq)=H2O(l) H57.3 kJmol1下列说法(shuf)正确的是 ( ) AH2(g)的燃烧热为571.6 kJmol1B同质量(zhling)的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧,H2(g)放出的热量多CH2SO4(aq)Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)H2O(l) H57.3 kJmol1D3H2(g)CO2(g)=CH3OH(l)H2O(l) H135.9 kJmol1【答案】B【解析】试题分析:A、燃烧热是在一定条件下,1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧
32、化物时所放出的热量,则根据方程式可知H2(g)的燃烧热为285.8kJmol1,A错误;B、1g氢气和1g甲醇燃烧放出的热量分别是,所以同质量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧,H2(g)放出的热量多,B正确;C、由于存在硫酸钡的溶解平衡,溶解吸热,因此反应热不是57.3 kJmol1,C错误;D、已知: 2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJmol1, 2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l) H1452 kJmol1,则根据盖斯定律可知(3)2得到3H2(g)CO2(g)=CH3OH(l)H2O(l) H131.4 kJmol1,D错误,答案选B
33、。考点:考查反应热的有关判断、应用与计算3【福建省三明一中2015届高三上学期第二次月考】下列说法或表示方法正确的是 ( )A催化剂能降低正反应的活化能,但不能改变逆反应的活化能B在稀溶液中:H(aq)OH(aq)H2O(l) H = -57.3kJmol-1,则含1 mol NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出小于57.3 kJ的热量C由C(石墨,S)C(金刚石,S);H = +2.1 kJmol-1,可知金刚石比石墨稳定D在101kPa时,2gH2完全燃烧生成(shn chn)液态水,放出285.8kJ热量(rling),氢气燃烧的热化学方程式表示为:2H2(g)O2(g)2H2O(l)
34、;H285.8 kJmol-1【答案(d n)】B【解析】试题分析:A、催化剂能降低正逆反应的活化能,A错误;B、醋酸在溶液中存在电离平衡,电离吸热,因此含1 mol NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出小于57.3 kJ的热量,B正确;C、由C(石墨,S)C(金刚石,S);H+2.1 kJmol-1可知金刚石的总能量高于石墨,能量越低越稳定,则石墨比金刚石稳定,C错误;D、在101kPa时,2gH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为:2H2(g)O2(g)2H2O(l);H571.6 kJmol-1,D错误,答案选B。考点:考查催化剂对活化能的影响、反
35、应热的有关判断与应用【方法总结】一审 “”“” “”“” 二审单位 三审状态 四审数值 五审是否符合 概念 放热反应H一定为“”,吸热反应H 一定为“” 单位一定为“kJmol1”,易错写成“mol” 或漏写 物质的状态必须正确,特别是溶液中的反 应易写错 反应热的数值必须与方程式中的化学计量数相对应,即H与化学计量数成正比。当反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应 热数值相等,符号相反 如燃烧热、中和热的热化学方程式 【高考示例】【2014年高考(o ko)海南卷】标准状态下,气态(qti)分子断开l mol化学键的焓变称为(chn wi)键焓。已知H-H、H-O和O-O键的键焓H分别为43
36、6 kJ/mol、463 kJ/mol和495kJ/mol。下列热化学方程式正确的是( )AH2O (g)= H2(g)+O2(g); H= -485 kJ/mol BH2O (g)=H2(g)+O2(g); H=+485 kJ/molC2H2(g)+ O2 (g)= 2H2O(g) H = +485 kJ/mol D2H2(g)+ O 2(g)=2H2O(g) H = -485 kJ/mol【答案】D【解析】1mol的气态水分解产生1mol的氢气和1/2mol的氧气的能量变化是:2463 kJ-4361/2495=242. 5.因此热化学方程式为H2O (g)= H2(g)+O2(g); H
37、= +242. 5kJ/mol。A.B错误。则若是2mol的气态水分解产生2mol的氢气和1mol的氧气的能量变化是:+485kJ.物质分解吸收的热量与产物燃烧放出的热量数值相等。即热挥发方程式是2H2(g)+ O2 (g)= 2H2O(g) H = -485 kJ/mol 。 C错误,D正确。 【考点定位】本题考查了考生对化学键的键能与反应热的关系的掌握和灵活运用的能力。【名师点睛】我们使用的能量大多来自化学反应释放的能量。化学能通常转化为热能。盖斯定律是化学学习的一个重要的理论。任何化学反应发生都是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。断键吸热,形成化学键放热。反应热就是断裂化学键吸收的热量与
38、形成化学键释放的热量的差值。物质在反应过程中反应热既与物质的状态有关,也与物质的多少有关。1、盖斯定律(dngl)的提出:1840年,瑞士(ru sh)化学家盖斯(G.H.Hess,18021850)通过大量实验证明,不管化学反应(huxu fnyng)是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。换句话说,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。这就是盖斯定律。例如: C(s)+O2(g)=CO2(g) H13935 kJmol1 可以通过两种途径完成,如图表所示:C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H2=-110.5 kJmol1CO(g)+1/2O2(g) CO
39、2(g); H3=-283kJmol1根据盖斯定律:H1H2+ H3=-110.5 kJmol1+(-283kJmol1)=3935 kJmol1。【方法总结】方法为:先观察已有热化学方程式与目标方程式的差异: 可通过相加或相减将目标方程式中没有,而已有方程式中存在的物质“消掉”, H也做相应的改变; 使各反应物和生成物的化学(huxu)计量数与目标方程式中相应的化学计量数一致,H也按相应(xingyng)的比例改变。【应用(yngyng)须知】盖斯定律表明反应的热效应取决于体系变化的始态和终态而与过程无关。因此,热化学方程式之间可以进行代数运算,使用此定律时应注意:热效应与参与反应的各物质的
40、聚集状态、完成反应的物质的量,反应进行的方、温度、压强等因素有关,这就要求涉及的各个反应式必须是严格完整的热化学方程式。2、盖斯定律的在计算中的应用【要领剖析】盖斯定律的应用价值在于可以根据已准确测定的反应热来求知实验难测或根本无法测定的反应热,可以利用已知的反应热计算未知的反应热,它在热化学方程式中的主要应用在于求未知反应的反应热,物质蒸发时所需能量的计算 ,不完全燃烧时损失热量的计算,判断热化学方程式是否正确,涉及的反应可能是同素异形体的转变,也可能与物质三态变化有关。【考向曝光】估计有关化学反应热效应的基础知识考查题目依然为高考的亮点,而且会涉及盖斯定律的有关计算,更多是结合化学基本理论
41、、化学工艺流程等考查热化学反应方程式的书写以及盖斯定律的应用等。特别是盖斯定律的应用作为学习的重点。下面分别就考查内容加以分析。1、同素异形体反应热的求算及稳定性的比较。【例1】科学家盖斯曾提出(t ch):“不管(bgun)化学过程是一步完成或分几步完成,这个总过程的热效应是相同的。”利用盖斯定律可测某些特别(tbi)反应的热效应。 金刚石、石墨燃烧的热化学方程式:C(s,金刚石)+O2(g)=CO2(g)H=-395.4kJ/mol C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)H=-393.5kJ/mol 则石墨转化为金刚石的热化学方程式_。相同的状况下,能量较低的是_;石墨的稳定性比金刚石_
42、(填“高”或“低”)。【解析】根据题意:目标方程式为: C(s,石墨)= C(s,金刚石),利用盖斯定律将-可得:C(s、石墨)=C(s、金刚石),并将两方程式中的焓变也做同样的代数运算:H=-393.5kJ/mol-(-395.4kJ/mol)=+1.9kJmol-1,所以对应的热化学方程式为:C(s,石墨)= C(s,金刚石) H= +1.9kJmol-1,从而判断能量较低的是石墨,根据物质具有的能量越低越稳定,判断石墨的稳定性比金刚石高。2、已知物质反应的热化学方程式,计算目标热化学方程式的焓变。【例2】【重庆市七校2015届高三上学期期末联考】已知:HCN(aq)与NaOH(aq)反应
43、的H=-12kJ/mol;HCl(aq)与NaOH(aq)反应的H =-55.6 kJ/mol,则HCN在水溶液中电离的H等于A-67.7kJ/mol B-43.5 kJ/mol C+43.5 kJ/mol D.+67.7 kJ/mol 【解析】题中各个反应的热化学方程式分别为:HCN(aq)+OH-(aq)CN-(aq)+H2O(l)H=-12.1kJmol-1 H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)H=-55.6kJmol-1 HCN电离(dinl)方程式:HCN H+CN-为目标(mbio)方程式,需由热化学方程式-可得,同理,其焓变由同样的方法(fngf)计算得到:H= -12.1k
44、Jmol-1-(-55.6kJmol-1)=+43.5kJmol-1,从而确定HCN电离的热化学方程式为:HCN(aq) H+(aq)+CN-(aq)H=+43.5kJmol-1。故选C【实例应用】1【黑龙江省双鸭山一中2015届高三上学期期末考试】已知下列反应的热化学方程式( )6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)=2C3H5(ONO2)3(l) H1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H2 C(s)+O2(g)=CO2(g) H3 H2O(g)=H2O(l) H4则反应4 C3H5(ONO2)3(l)=12CO2(g)+10H2O(l)+O2(g)+6N2(g)的H
45、为A12H3+5H2-2H1+10H4 B2H1-5H2-12H3+10H4C12H3-5H2-2H1+10H4 DH1-5H2-12H3+10H4【答案】A【解析】试题分析:根据盖斯定律,将所给热化学方程式中的C(s)、H2O(g)、H2(g)消去,2C3H5(ONO2)3(l)= 5H2(g)+3N2(g)+3O2(g)+6CO2(g) H=6H3-H1;2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=H2+2H4;所以4C3H5(ONO2)3(l)=12CO2(g)+10H2O(l)+O2(g)+6N2(g)的H为12H3+5H2-2H1+10H4,答案选A。考点:考查盖斯定律的应用2【江
46、苏省连云港、徐州、淮安、宿迁四市2015届高三第一次调研考试】已知:2H2(g)O2(g)2H2O (g) H13H2(g)Fe2O3(s)2Fe(s)3H2O (g) H22Fe(s)3/2O2(g)Fe2O3(s) H32Al(s)3/2O2(g)Al2O3(s) H42Al(s)Fe2O3(s)Al2O3(s)2Fe(s) H5下列关于(guny)上述反应焓变的判断正确的是( )AH10,H30 BH50,H4H3CH1H2H3 DH3H4H5【答案(d n)】B【解析(ji x)】试题分析:A、反应2Fe(s)3/2O2(g)Fe2O3(s)为放热反应,H30,错误;B、反应2Al(s
47、)Fe2O3(s)Al2O3(s)2Fe(s)为放热反应,H50,铝比铁活泼,具有的能量高,等量的铝与氧气反应放出的热量比等量的铁多,H4H3,正确;C、根据盖斯定律:=(+)2/3,H1(H2H3)2/3,错误;根据盖斯定律:=,H3H4H5,错误。考点:考查化学反应的热效应,盖斯定律。3【江苏省南京市、盐城市2015届高三第一次模拟试题】己知:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H1H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H24H Cl (g)+O2(g)2 Cl2(g)+2H2O(g)H3N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H42NH3(g)+3 Cl2(g) N2(g)+6HCl(g
48、)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是( )AH10,H20 BH30,H40CH2=H4+H5 DH3=H1-2H2【答案】D【解析(ji x)】试题(sht)分析:A、2H2(g)+O2(g)2H2O(g)和H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)均为放热反应(fn r fn yng),H10,H20,错误;B、N2(g)+3H2(g)2NH3(g)为放热反应,H40,错误;C、根据盖斯定律:(+)/3=,则H2=(H4+H5)/3,错误;D、根据盖斯定律:=2,则H3=H1-2H2,正确。考点:考查化学反应的热效应,盖斯定律。4、【江苏省南通市2015届高三第一次模拟考试】已知:(1)
49、CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l) H1(2) C(s)O2(g)=CO2(g) H2 (3) 2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H3 (4) 2CO2(g)4H2(g)=CH3COOH(l)2H2O(l) H4(5) 2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l) H5下列关于上述反应的焓变的判断正确的是AH10,H20,H50 DH4=H12H3【答案】B【解析】试题分析:A、燃烧反应都是放热反应,所以H10,错误;B、根据盖斯定律,2(2)+(3)-(1)即可得到(5)的热化学方程式,所以H5=2H2H3H1,正确;C、氢气在氧气中燃烧是放热反应
50、,所以H30,错误;D、若(1)-2(3)将得到(4)的逆反应的热化学方程式,所以H4=-(H12H3),错误,答案选B。考点:考查反应热的判断,盖斯定律的应用【考情剖析(pux)】 本节重要知识点:较为基础的有吸(热)反应、燃烧热和中和热、热化学方程式及反应热的有关计算、放热反应和吸热反应的判定;而热化学方程式的正误(zhngw)判断及书写、反应热的计算为中等难度,主要以选择题和填空题的形式呈现。 下面通过对近三年的部分高考题的分析,展现本部分内容的考查方式,以引导我们在以后的学习(xux)过程中突出难点,把握考试动向,轻松应对2016年高考。题型一:基础概念型-通过题给的信息,计算化学反应
51、的热效应1【2015海南化学】己知丙烷的燃烧热H=-2215kJmol-1,若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水,则放出的热量约为( )A55 kJ B220 kJC550 kJ D1108 kJ【解析】丙烷分子式是C3H8,燃烧热为H=-2215KJmol-1,1mol丙烷燃烧会产生4mol水,放热2215KJ。丙烷完全燃烧产生1.8g水,物质的量为0.1mol,消耗丙烷的物质的量为0.025mol,所以反应放出的热量是Q=0.025mol2215kJ/mol=55.375kJ,选A。【名师点睛】本题以丙烷为载体考查燃烧热的概念、反应热的计算。准确把握燃烧热的概念:298K、101Kpa时
52、,1mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。抓住丙烷的分子式C3H8,利用原子守恒确定生成物水和热量的关系:4molH2O(l)2215KJ,结合题给数据解决此题。【特别(tbi)点拨】 此类题比较基础,主要从知识上考查燃烧热的概念、反应热的计算;从能力上考查学生分析问题、解决问题的能力。而且近几年高考趋向提高了对学生计算能力的考查,而关于(guny)反应热效应的计算,就是最恰当的考查点。题型二:拔高(b o)计算型-运用盖斯定律计算化学反应的热效应2【2014年高考重庆卷第6题】已知:C(s)H2O(g)CO(g)H2(g) Ha kJ/molC(s)O2(g
53、)2CO(g) H220 kJ/molHH、OO和OH键的键能分别为436、496和462 kJ/mol,则a为( )A332 B118 C350 D130【解析】已知热化学方程式C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g) H=a kJ/mol,2C(s)O2(g)=2CO(g) H=220kJ/mol,则根据盖斯定律可知2即得到热化学方程式O2(g)2H2(g)=2H2O(g) H(2202a)kJ/mol。由于反应热等于断键吸收的能量与形成新化学键所放出的能量的差值,则496 kJ/mol2436 kJ/mol22462 kJ/mol(2202a)kJ/mol,解得a130,答案选D。【考
54、点定位】本题主要是考查考查盖斯定律的应用和反应热计算,题目设计比较新颖,侧重考查学生综合运用所学化学知识解决相关化学问题的能力。【名师(mn sh)点睛】本题的综合性比较强,思维要求比较高。解题过程中从已知数据入手,得出O2(g)2H2(g)=2H2O(g)反应的反应热,然后与已知反应结合在一起,运用盖斯定律,建立未知数据的联系,从而(cng r)进行解答。【特别(tbi)点拨】 解答本题需要准确把握题给的信息,主要考查学生综合运用所学知识解决相关问题的能力,题给的各种化学键的键能,能确定生成水的热化学方程式,在此基础上考查盖斯定律的应用和反应热的计算。这样一道高考题提示我们在以后的复习过程中
55、要深刻理解各知识点之间的关系,找到它们之间的切合点,而各知识点之间的交叉点就能成为高考的热点。本题就体现的淋漓尽致。题型三、定律应用型-主要是盖斯定律的意义和应用3【2015重庆理综化学】黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为:S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) H= x kJmol1已知硫的燃烧热H1= a kJmol1 S(s)+2K(s)=K2S(s) H2= b kJmol12K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) H3= c kJmol1 则x为( )A3a+b-c Bc +3ab Ca+bc Dc+ab【解
56、析】已知硫的燃烧热为H1= a kJmol1,则硫的燃烧热化学方程式为,S(s)+O2(g)=SO2 (g) H1= a kJmol1 ,S(s)+2K(s)=K2S(s) H2= b kJmol1,2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) H3= c kJmol1,根据盖斯定律,可得H =3H1+H2H3,即x=3a+bc,答案选A。【名师点晴】在反应焓变的计算中,经常利用盖斯定律,考查盖斯定律的应用是高考命题的重点,将热化学中反应热的计算与黑火药爆炸原理联系起来,既考查了基础知识,又能引导学生提高人文素养,试题背景新颖,关注化学与生活、社会(shhu)、科技等的有机结合和联系
57、。4【2014年高考(o ko)江苏卷第10题】已知:C(s)O2(g)CO2(g) H1CO2(g)C(s)2CO(g) H22CO(g)O2(g)2CO2(g) H34Fe(s)3O3(g)2Fe2O3(s) H43 CO(g)Fe2O3(s)3CO2(g)2Fe(s) H5下列(xili)关于上述反应焓变的判断正确的是( )AH10,H30BH20,H40CH1H2H3DH3H4H5【解析】试题分析:A、碳和CO燃烧均是放热反应,H10,不正确;B、二氧化碳与碳反应是吸热反应,铁在氧气中燃烧是放热反应,H40,不正确;C、CO2(g)C(s)2CO(g) H2,2CO(g)O2(g)2CO2(g) H3,则根据盖斯定律可知即得到C(s)O2(g)CO2(g) ,H1H2H3,正确;D、已知4Fe(s)3O3(g)2Fe2O3(s) H4,3CO(g)Fe2O3(s)3CO2(g)2Fe(s) H5,则根据盖斯定律可知(2)3得到2CO(g)O2(g)2CO2(g),则H3 EQ f((H42H5),3),不正确。【名师点晴】本题以反应热的计算为载体,重点(zhngdin)考查常见的放热反应和吸热反应、盖斯定律的应用,考
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