2022-2023年化学一轮复习教案：第六章化学反应与能量

1、化学反应与能量第1讲化学能与热能复 习 目 标知 识 建 构1.了解化学反应中能量转化的原因及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，能正确书写热化学方程式。4.了解焓变(H)与反应热的含义。5.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。6.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。一、焓变热化学方程式1.焓与焓变2.反应热(1)概念：化学反应过程中吸收或放出的能量。(2)与焓变的关系：恒压反应热等于焓变。(3)表示方法吸热反应H0；放热反应H0。3.放热反应和吸热反应

2、(1)放热反应和吸热反应的判断从反应物和生成物的总能量的角度分析：从键能的角度分析：(2)常见的放热反应和吸热反应放热反应吸热反应可燃物的燃烧酸碱中和反应金属与酸的置换反应物质的缓慢氧化铝热反应大多数化合反应弱电解质的电离盐类的水解反应Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应C和H2O(g)、C和CO2的反应大多数分解反应4.热化学方程式(1)概念：表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。(2)意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。如2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1表示：2_mol_氢气和1_mol_氧气反应生成2_mol_液态水时放出571.6_

3、kJ的热量。(3)热化学方程式的书写要求及步骤【判一判】 判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。(1)反应热就是焓变 ()(2)浓H2SO4稀释是放热反应()(3)放热反应中，表明反应物的总能量高于生成物的总能量()(4)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量()(5)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()(6)热化学方程式中物质的计量数表示，分子数或原子或离子数()答案 (1)(2)(3)(4)(5)(6)二、燃烧热、中和热和能源1.燃烧热2.中和热(1)中和热(2)中和热的测定实验装置测定原理Heq

4、 f(（m酸m碱）c（t终t始）,n)c4.18 Jg114.18103 kJg11；n为生成H2O的物质的量。注意事项：泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温；为保证酸完全中和，若酸、碱浓度相等，碱体积稍过量。3.能源(1)能源的分类(2)解决能源问题的措施提高能源的利用效率，科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。开发新能源。【判一判】 判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。(1)S(s)eq f(3,2)O2(g)=SO3(g)H315 kJmol1(燃烧热)(H的数值正确)()(2)NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1(中和热

5、)(H的数值正确)()(3)已知稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量()(4)H2(g)的燃烧热是285.8 kJmol1，则2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H571.6 kJmol1()(5)天然气是新能源()答案 (1)(2)(3)(4)(5)三、盖斯定律1.盖斯定律对于一个化学反应，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.不同热化学方程式中焓变之间的关系热化学方程式焓变之间的关系aA=BH1A=e

6、q f(1,a)BH2H2eq f(1,a)H1或H1aH2aA=BH1B=aAH2H1H2HH1H23.盖斯定律的应用(1)应用盖斯定律计算反应热。利用盖斯定律加和法计算焓变的流程：(2)应用盖斯定律比较反应热的大小。【判一判】 判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。(1)若H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H10，则HCl(g)=eq f(1,2)H2(g)eq f(1,2)Cl2(g)H20()(2)对一可逆反应加入催化剂，改变了反应途径，反应的H也随之改变()(3)同一反应一步完成与两步完成的焓变相同()(4)利用盖斯定律可以间接计算某些反应的反应热()(5)已知C(s

7、)O2(g)=CO2(g)H1；C(s)H2O(g)=H2(g)CO(g)H2；H2(g)eq f(1,2)O2(g)=H2O(g)H3；CO(g)eq f(1,2)O2(g)=CO2(g)H4；则H1H2H3H4()答案 (1)(2)(3)(4)(5)考点一化学反应过程热效应的分析【典例1】 已知几种物质之间的能量关系如图所示， 下列说法中正确的是()答案B解析使用合适催化剂可降低反应的活化能，但不能减小反应的焓变，故A错误；H237.1 kJ/mol 208.4 kJ/mol 28.7 kJ/mol，故B正确；H119.6 kJ/mol 237.1 kJ/mol117.5 kJ/mol，产

8、物内部的能量转化为热能，故C错误； (g)H2(g)= (g)H119.6 kJ/mol，反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，故D错误。反应过程能量分析的注意事项焓变与反应发生的条件、反应是否彻底无关。催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。在化学反应中，反应物各原子之间的化学键不一定完全断裂。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。题组一反应热的判断和简单计算1.N4分子结构为正四面体形(如图所示)。已知：断裂N4(g)中 1 mol NN键吸收193 kJ能量，形成N2(g)中1 mol NN 放出941 kJ能量。下列说法正确的是

9、()A.形成1 mol N4(g)中的化学键放出193 kJ的能量B.N4(g)比N2(g)更稳定C.1 mol N2(g)完全转化为N4(g)，体系的能量增加362 kJD.N4(g)=2N2(g)H724 kJmol1答案C解析从结构图中可看出，一个N4分子中含有6个NN键，形成1 mol N4(g)中的化学键放出6193 kJ 的能量，A项错误；从结构图中可看出，一个N4分子中含有6个NN键，根据N4(g)=2N2(g)可知H6193 kJmol12941 kJmol1724 kJmol1，这说明 N2(g)的总能量小于N4(g)，因此N2(g)比N4(g)更稳定，B项错误；根据B选项中

10、分析可知1 mol N2(g)完全转化为 N4(g)，体系的能量增加 362 kJ，C项正确；由B项分析可知，D项错误。题组二化学反应过程中能量变化图像分析2.(2021河南南阳高三上学期期中)如下图所示，H1393.5 kJmol1，H2395.4 kJmol1，下列说法或表示式正确的是()A.C(s，石墨)=C(s，金刚石)H1.9 kJmol1B.石墨和金刚石的转化是物理变化C.金刚石的稳定性强于石墨D.1 mol 石墨的总键能比1 mol 金刚石的总键能小1.9 kJ答案A解析由图得：C(s，石墨)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1C(s，金刚石)O2(g)=CO2(g

11、)H395.4 kJmol1，利用盖斯定律将可得：C(s，石墨)=C(s，金刚石)H1.9 kJmol1因C(s，石墨)=C(s，金刚石)H1.9 kJmol1，A正确；石墨转化为金刚石是发生的化学反应，属于化学变化，B错误；金刚石能量大于石墨的总能量，物质的能量越大越不稳定，则石墨比金刚石稳定，C错误；依据热化学方程式 C(s，石墨)=C(s，金刚石)H1.9 kJmol1，1 mol 石墨的总键能比1 mol 金刚石的总键能大1.9 kJ，D错误。3.(2021江西赣州高三上学期期末)已知化学反应A2(g)B2(g)=2AB(g)H100 kJmol1的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确

12、的是()A.该反应正反应的活化能大于100 kJmol1B.每形成2 mol AB键，将吸收b kJ能量C.加入催化剂，该反应的反应热H将减小D.每生成2分子AB吸收(ab) kJ热量答案A解析该反应为生成物的总能量高于反应物的总能量，为吸热反应，图中a表示正反应活化能，b表示逆反应活化能，显然正反应活化能a100b，则a100，A正确；每形成2 mol AB键放出b kJ能量，B错误；催化剂能降低反应所需的活化能，从而加快反应速率，不能改变反应热，C错误；热化学方程式中化学计量系数表示物质的量，则每生成2 mol AB吸收(ab) kJ热量，不是生成2分子AB，D错误。题组三热化学方程式的书

13、写与判断4.实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是()CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.3 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1A.仅有B.仅有C.仅有D.全部符合要求答案B解析H890.3 kJmol1，焓变的单位不正确，水

14、的状态不正确。5.写出下列反应的热化学方程式：(1)图甲表示的是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：_。(2)图乙表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲在生成1 mol 气态氢化物时的焓变数据，根据焓变数据可确定a、b、c、d分别代表哪种元素，试写出硒化氢在热力学标准态下，发生分解反应的热化学方程式： _。答案(1)NO2(g)CO(g)=NO(g)CO2(g)H234 kJmol1(2)H2Se(g)=Se(s)H2(g)H81 kJmol1解析(1)根据图甲可知，此反应是放热反应，热化学方程式为NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)H

15、(134368) kJmol1234 kJmol1。(2)同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，其气态氢化物的稳定性降低、能量增大，则可确定a、b、c、d分别代表碲、硒、硫、氧元素。b代表硒元素，生成1 mol H2Se(g)的H81 kJmol1，则分解反应的热化学方程式为H2Se(g)=Se(s)H2(g)H81 kJmol1。判断热化学方程式正误的“五审”考点二燃烧热、中和热和能源【典例2】 (2021陕西咸阳一模)已知通过乙醇制取氢气通常有如下两条途径：a.CH3CH2OH(g)H2O(g)4H2(g)2CO(g)H1256.6 kJmol1b.2CH3CH2OH(g)O2(g)6H2(

16、g)4CO(g)H227.6 kJmol1则下列说法正确的是()A.升高a的反应温度，乙醇的转化率增大B.由b可知：乙醇的燃烧热为13.8 kJmol1C.对反应b来说，增大O2浓度可使H2的值增大D.以上两种途径，制取等量的氢气，无论哪种途径，消耗的能量均相同答案A解析a为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，则乙醇的转化率增大，A正确；燃烧热指101 kPa，1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的能量，应生成液态水、二氧化碳，B错误；焓变与增大氧气浓度没有关系，只与反应物的总能量和生成物的总能量有关，C错误；由热化学方程式可知生成1 mol 氢气，a吸收eq f(256.6,4) k

17、J能量、b吸收eq f(27.6,6) kJ能量，D错误。题组一燃烧热的判断和计算1.(2021山东济南模拟)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理如下：CH3OH(g)H2O(g)=CO2(g)3H2(g)H49.0 kJmol1CH3OH(g)eq f(1,2)O2(g)=CO2(g)2H2(g) H192.9 kJmol1下列说法正确的是()A.CH3OH的燃烧热H192.9 kJmol1B.反应中的能量变化如图所示C.CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量D.根据推知反应CH3OH(l)eq f(1,2)O2(g)=CO2(g)2H2(g)的H192.9 kJmo

18、l1答案D解析由知CH3OH并不是完全燃烧，燃烧生成物是液态水和二氧化碳时放出的热量才是其燃烧热，A错误；反应的H0，而图示的H生成物总能量反应物总能量0，B错误；由已知热化学方程式可知，反应为吸热反应，而反应为放热反应，C错误；同物质的量的同种物质，气态能量最高，其次液态能量，固态能量最低，由推知反应：CH3OH(l)eq f(1,2)O2(g)=CO2(g)2H2(g)的H192.9 kJmol1，D正确。2.1840年，俄国化学家盖斯(Hess)指出：“一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。”这就是著名的“盖斯定律”。现已知在101 kPa下CH4(g)

19、、H2(g)、C(s)的燃烧热分别为890.83 kJ/mol、285.83 kJ/mol和393.51 kJ/mol，则反应C(s)2H2(g)=CH4(g)的反应热H_。答案74.34 kJ/mol解析实验测得甲烷、氢气、碳单质的燃烧热分别为890.83 kJ/mol、285.83 kJ/mol和393.51 kJ/mol，则它们的热化学反应方程式分别为C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.51 kJ/molH2(g)eq f(1,2)O2(g)=H2O(l)H2285.83 kJ/molCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H3890.83 kJ/mol根据盖斯定律，

20、由2得C(s)2H2(g)=CH4(g)H74.34 kJ/mol。利用燃烧热(H)计算反应热的方法：H反应物燃烧热(H)之和生成物燃烧热(H)之和。题组二中和热的测定3.利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：用量筒量取50 mL 0.50 mol L1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；用另一量筒量取50 mL 0.55 mol L1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题：(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量？_。(2)倒入NaOH溶液的正确操作是_(填字母)。A.沿玻璃棒缓慢倒入B.分三次倒入C.一次迅速倒入

21、(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是_(填字母)。A.用温度计小心搅拌B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌C.轻轻地振荡烧杯D.用套在温度计上的玻璃搅拌器轻轻地搅动(4)现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 mol L1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_。(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 gcm3，又知中和反应后生成溶液的比热容c4.18 Jg11。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：实验序号起始温度t1/终止温度t2/盐酸氢氧化钠溶液混合溶液120.020.123.2220.220.423.4320

22、.520.623.6依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热H_(结果保留一位小数)。(6)_(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是_。答案(1)确保盐酸被完全中和(2)C(3)D(4)H1H2H3(5)51.8 kJmol1(6)不能H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀，沉淀的生成热会影响反应的中和热题组三能源4.能源可分为一次能源和二次能源，直接从自然界取得的能源称为一次能源，一次能源经过加工、转换得到的能源称为二次能源。下列能源中属于一次能源的是()A.氢能B.电能C.核能D.水煤气答案C解析氢能是通过加工、转换得到的，为二次能源，

23、A项错误；电能是二次能源，B项错误；核能又叫原子能，它可分为核聚变能和核裂变能两类，核燃料如氘、氚，它们均可直接从自然界取得，属于一次能源，C项正确；水煤气是通过煤和水蒸气的反应制取的，是一氧化碳和氢气的混合气体，是二次能源，D项错误。考点三盖斯定律反应热的计算与比较【典例3】 (2021河南驻马店高三上学期期末)101 kPa、25 时，部分物质转化的能量变化如图所示，下列说法正确的是()A.H2的燃烧热(H)为572 kJmol1B.4E(HO)2E(HH)E(O=O)572 kJmol1C.燃烧热：H(C)H(CH4)D.C(s)2H2(g)=CH4(g)H75 kJmol1答案D解析H

24、2的燃烧热(H)为(572 kJmol1)2286 kJmol1，A错误；焓变等于反应物中总键能与产物中总键能之差，B错误；物质的量相同时，甲烷完全燃烧放出的热量更多，又燃烧热为负值，C错误；根据盖斯定律， C(s)2H2(g)=CH4(g)，H (572394891) kJmol175 kJmol1，D正确。焓变的计算方法根据物质具有的能量计算H生成物总能量反应物总能量根据化学键的键能计算公式H反应物的键能总和生成物的键能总和常见物质中所含共价键的数目物质(化学键)P4(PP)SiO2(SiO)石墨(CC)金刚石(CC)Si(SiSi)每个微粒所含键数641.522根据活化能计算H正反应活化

25、能逆反应活化能(4)利用盖斯定律计算题组一根据能量变化图计算反应的焓变1.(2021河北邯郸一模)一定条件下，Al可以将Fe置换出来，其转化的能量变化如下：则在1 538 时，反应Fe(s)=Fe(l)的H为()A.851.1 kJmol1B.91.0 kJmol1C.27.6 kJmol1D.13.8 kJmol1答案D解析由图可知Al2O3(s)2Fe(s)=Al2O3(s)2Fe(l)HH227.6 kJ/mol，即2Fe(s)=2Fe(l)的H为27.6 kJ/mol；所以Fe(s)=Fe(l)的H为eq f(27.6,2)13.8 kJmol1，D项正确。题组二根据键能计算反应的焓变

26、2.键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(H)。工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)2H2(g)=Si(s)4HCl(g)，该反应的反应热H为()化学键SiOSiClHHHClSiSiSiC键能(kJ/mol)460360436431176347A.412 kJ/molB.412 kJ/molC.236 kJ/molD.236 kJ/mol答案C解析H反应物键能总和生成物键能总和(4360243621764431) kJ/mol236 kJ/mol。题组三根据盖斯定律计算反应的焓变3.在1 200 时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：H2S(g)eq f(3

27、,2)O2(g)=SO2(g)H2O(g)H12H2S(g)SO2(g)=eq f(3,2)S2(g)2H2O(g)H2H2S(g)eq f(1,2)O2(g)=S(g)H2O(g)H32S(g)=S2(g)H4则H4的正确表达式为()A.H4eq f(2,3) (H1H23H3)B.H4eq f(2,3)(3H3H1H2)C.H4eq f(3,2)(H1H23H3)D.H4eq f(3,2)(H1H23H3)答案A解析根据盖斯定律，由反应eq f(2,3)反应eq f(2,3)反应2反应，则H4H1eq f(2,3)H2eq f(2,3)H32eq f(2,3) (H1H23H3)。题组四反

28、应热的比较4.(2021河南南阳模拟)下列各组热化学方程式中，化学反应的H前者小于后者的有()C(s)O2(g)=CO2(g)H1C(s)eq f(1,2)O2(g)=CO(g) H2S(s)O2(g)=SO2(g)H3S(g)O2(g)=SO2(g)H42H2(g)O2(g)=2H2O(l)H52H2(g)O2(g)=2H2O(g)H6CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H7CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(s)H8eq f(1,2)H2SO4(浓)NaOH(aq)=eq f(1,2)Na2SO4(aq)H2O(l)H9CH3COOH(aq)NaOH(aq)=CH3COONa(

29、aq)H2O(l)H10N2O4(g)2NO2(g)H112NO2(g)N2O4(g)H12A.2项B.3项 C.4项D.5项答案B解析碳单质不完全燃烧生成一氧化碳，完全燃烧生成二氧化碳，完全燃烧放出热量更多，所以H前者小于后者，故正确；固体硫转化为气态硫的过程为吸热过程，气态硫燃烧放出的热量多，则H前者大于后者，故错误；液态水转化为气态水的过程为吸热过程，生成液态水放出的热量多，则H前者小于后者，故正确；CaCO3固体受热分解的反应为吸热反应，氧化钙与水反应生成氢氧化钙固体的反应为放热反应，则H前者大于后者，故错误；浓H2SO4溶于水的过程为放热过程，CH3COOH是弱酸，在溶液中的电离为吸

30、热过程，所以前者放出的热量多，则H前者小于后者，故正确；四氧化二氮转化为二氧化氮的反应为吸热反应，H110，二氧化氮生成四氧化二氮的反应为放热反应，H120，所以H前者大于后者，故错误；正确，故选B。反应热大小的比较看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下：看H的符号。比较反应热大小时包括H数值和符号。看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的H越小，吸热反应的H越大。看反应的程度。对于可逆反应，参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。看H1H2的大小。利用盖斯定律将方程式相减。1.(2021浙江1月选考)已知共价键的键能与热化学方

31、程式信息如下表：共价键HHHO键能/ (kJmol1)436463热化学方程式2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H482 kJmol1则2O(g)=O2(g)的H为()A.428 kJmol1B.428 kJmol1C.498 kJmol1D.498 kJmol1答案D解析设O=O的键能为x，则(2436 kJmol1x)22463 kJmol1482 kJmol1，x498 kJmol1，所以2O(g)=O2(g)的H498 kJmol1，D正确。2.(2021浙江6月选考)相同温度和压强下，关于反应的H，下列判断正确的是()A.H10，H20B.H3H1H2C.H1H2，H3H2D.H

32、2H3H4答案C解析一般的烯烃与氢气发生的加成反应为放热反应，但是，由于苯环结构的特殊性决定了苯环结构的稳定性，苯与氢气发生加成反应生成1，3环己二烯时，破坏了苯环结构的稳定性，因此该反应为吸热反应。A.环己烯、1，3环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，因此，H10，H20，A不正确；B.苯分子中没有碳碳双键，其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共价键，因此，其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1，3环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和，即H3H1H2，B不正确；C.环己烯、1，3环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，H10，H20，由于1 mol 1，3环己二

33、烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯所需氢气的2倍，故其放出的热量更多，其H1H2；苯与氢气发生加成反应生成1，3环己二烯的反应为吸热反应(H40)，根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热H3H4H2，因此H3H2，C正确；D.根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热H3H4H2，因此H2H3H4，D不正确。3.(2020天津卷)理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是()A.HCN比HNC稳定B.该异构化反应的H59.3 kJmol1C.正反应的活化能大于逆反应的活化能D.使用催化剂，可以改变反应的反应

34、热答案D解析HNC的能量比HCN高，则稳定性较好的是HCN，A项正确；该异构化反应的H59.3 kJmol1，为吸热反应，则正反应的活化能大于逆反应的活化能，B、C项正确；使用催化剂只能改变反应的历程，但是不影响反应的反应热，D项错误。4.(2019北京卷)氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。反应器中初始反应的生成物为H2和CO2，其物质的量之比为41，甲烷和水蒸气反应的方程式是_。已知反应器中还存在如下反应：.CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H1.CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H2.CH4(g)

35、=C(s)2H2(g)H3为积炭反应，利用H1和H2计算H3时，还需要利用_反应的H。答案CH42H2O(g)eq o(=,sup7(催化剂)4H2CO2C(s)2H2O(g)=CO2(g)2H2(g)或C(s)CO2(g)=2CO(g)解析根据CH4与H2O反应生成H2、CO2的物质的量之比为41，结合原子守恒可得反应的化学方程式为CH42H2O(g)=4H2CO2。根据盖斯定律，由或可得C(s)2H2O(g)=CO2(g)2H2(g)或C(s)CO2(g)=2CO(g)。 基础巩固练1.化学与人类生活、社会可持续发展密切相关，下列说法正确的是()A.直接燃烧煤和将煤进行深加工后再燃烧的效率

36、相同B.天然气、水能属于一次能源，水煤气、电能属于二次能源C.人们可以把放热反应释放的能量转化为其他可利用的能量，而吸热反应没有利用价值D.地热能、风能、天然气和氢能都属于新能源答案B解析A项，将煤进行深加工后，脱硫处理、气化处理能很好地减少污染气体，提高燃烧效率，燃烧的效果好，错误；C项，有时需要通过吸热反应吸收热量降低环境温度，有利用价值，如“摇摇冰”的上市就是利用了吸热反应原理，错误；D项，地热能、风能和氢能都属于新能源，天然气是化石燃料，不属于新能源，错误。2.某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是()A.反应过程可表示为ABC反应物ABC过渡态 ABC生成物B.E1为反

37、应物的总能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能C.正反应的热效应HE1E20，所以正反应为放热反应D.此图中逆反应的热效应HE1E20，所以逆反应为放热反应答案D解析由图可知，正反应放热，H为负值；逆反应吸热，H为正值，D错误。3.已知反应：101 kPa时，2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1下列结论中正确的是()A.碳的燃烧热等于110.5 kJmol1B.的反应热为221 kJmol1C.稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为114.6 kJmol1D.含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中

38、和，放出28.65 kJ的热量答案D解析反应没有生成稳定氧化物，因此碳的燃烧热大于110.5 kJmol1，故A项错误；的反应热为221 kJmol1，故B项错误；稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJmol1，故C项错误；20 g NaOH的物质的量n(NaOH)0.5 mol，则Q0.5 mol 57.3 kJmol128.65 kJ，D项正确。4.(2021湖南汨罗高三检测)已知：CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H1CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H2下列推断正确的是()A.若CO的燃烧热为H3，则H2的燃烧热为H3H1B.反应CH4(g)CO2

39、(g)=2CO(g)2H2(g)的HH1H2C.若反应的反应物总能量低于生成物总能量，则H20D.若等物质的量的CO和H2完全燃烧生成气态产物时后者放热更多，则H10答案D解析A.若CO的燃烧热为H3，则CO(g)eq f(1,2)O2(g)=CO2(g)H3，整理可得H2(g)eq f(1,2)O2(g)=H2O(g)HH3H1，由于H2O的稳定状态是液态，因此该反应热不能表示氢气的燃烧热，A错误；B.，整理可得CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)的HH2H1，B错误；C.若反应的反应物总能量低于生成物总能量，则该反应是吸热反应，H20，C错误； D.CO(g)eq f(1,2

40、)O2(g)=CO2(g)H3，H2(g)eq f(1,2)O2(g)=H2O(g)H4，若等物质的量的CO和H2完全燃烧生成气态产物时后者放热更多，则H3H4，整理可得CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H1H3H40，D正确。5.根据能量关系示意图，下列说法正确的是()A.1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和为393.5 kJB.反应2CO(g)O2(g)=2CO2(g)中，生成物的总能量大于反应物的总能量C.由CCO的热化学方程式为：2C(s)O2(g)=2CO(g) H221.2 kJmol1D.热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量，CO热值H1

41、0.1 kJmol1答案C解析1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和比1 mol CO2的能量高393.5 kJ，故A错误；由图可知：1 mol CO(g)和0.5 mol O2(g)生成1 mol CO2(g) 放出282.9 kJ的热量，反应2CO(g)O2(g)=2CO2(g)中，生成物的总能量小于反应物的总能量，故B错误；由图可知：1 mol C(s)和0.5 mol O2(g)转化为1 mol 的CO(g)，放出热量为：393.5 kJ282.9 kJ110.6 kJ，由CCO的热化学方程式为：2C(s)O2(g)=2CO(g)H221.2 kJmol1，故C正确；热

42、值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量，燃烧产物在该条件下是一种较为稳定的状态，则CO的热值为eq f(282.9,28) kJ/g10.1 kJ/g，注意单位，故D错误。6.(2021浙江高三二模)SF6分子中只存在SF键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol SF键需吸收330 kJ能量。S(s)3F2(g)=SF6(s)H1 220 kJmol1，则断裂1 mol FF键需要的能量为()A.80 kJmol1B.160 kJmol1C.240 kJmol1D.320 kJmol1答案B解析反应热H反应物总键能生成物总键能，设断裂1 mol

43、 FF键需吸收的能量为x，热化学方程式为S(s)3F2(g)=SF6(g)H1 220 kJ/mol，则反应热H280 kJ/mol3x kJ/mol 6330 kJ/mol 1 220 kJ/mol，x160 kJ/mol，即断裂1 mol FF键需吸收的能量为160 kJ。7.(20211月重庆市学业水平选择考适应性测试，11)已知(g)H2(g)CH3CH2CH3(g)H157 kJ/mol。已知环丙烷(g)的燃烧热H2 092 kJ/mol，丙烷(g)的燃烧热H2 220 kJ/mol，1 mol液态水蒸发为气态水的焓变为H44 kJ/mol。则2 mol氢气完全燃烧生成气态水的H(k

44、J/mol)为()A.658B.482 C.329D.285答案B解析已知(g)H2(g)CH3CH2CH3(g)H157 kJ/mol ，(g)eq f(9,2)O2(g)3CO2(g)3H2O(l)H2 092 kJ/mol，CH3CH2CH3(g)5O2(g)3CO2(g)4H2O(l)H2 220 kJ/mol，H2O(l)H2O(g)H44 kJ/mol，2H2(g)O2(g)=2H2O(g)可由2()获得，计算得H482 kJ/mol。8.(20211月河北学业水平选择考适应性测试，7)已知25 、101 kPa下，1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ2H2O(l)=2

45、H2(g)O2(g)H571.66 kJmol1C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.29 kJmol1则反应C(s)eq f(1,2)O2(g)=CO(g)的反应热为()A.H396.36 kJmol1B.H198.55 kJmol1C.H154.54 kJmol1D.H110.53 kJmol1答案D解析从上到下三个热化学方程式分别为、，且根据已知条件H2O(l)=H2O(g)H44.01 kJmol1，目标方程式 eq f(1,2)，故H3H2 eq f(1,2)H1H4110.53 kJmol1。9.(2021宁夏中卫高三模拟)工业合成三氧化硫的反应为2SO2(g)O2(

46、g)2SO3(g)H198 kJmol1，反应过程可用如图模拟(代表O2分子，代表SO2分子，代表催化剂)，下列说法正确的是()A.过程和过程决定了整个反应进行的程度B.过程为放热反应，过程为吸热反应C.1 mol SO2和1 mol O2反应，放出的热量小于99 kJD.催化剂可降低整个反应的活化能，因此使H减小答案C解析过程是吸附放热过程，自发进行程度大，但过程是共价键断裂的过程，过程是生成物解吸过程，需要消耗能量，它们的活化能相对较大，决定了全部反应进行的程度，A错误；由图可知，过程化学键断裂，为吸热过程，过程化学键形成，为放热过程，B错误；反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H1

47、98 kJ/mol 是可逆反应，所以1 mol SO2和1 mol O2反应时消耗SO2的物质的量小于1 mol，放热小于99 kJ，C正确；催化剂不能改变反应的始终态，不能改变反应物和生成物的内能，所以不能改变反应热，D错误。10.已知室温下，将CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，则下列能量转化关系的判断不正确的是()A.H10B.H2H3C.H3H1D.H2H1H3答案C解析A项，CuSO45H2O(s)受热分解生成CuSO4(s)，为吸热反应，H10，正确；B项，H20，H30，则H2H3，正确；C项，H30，H10，则H3H1，错误

48、；D项，根据盖斯定律可知：H2H1H3，正确。11.金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们燃烧时，若氧气不足生成一氧化碳，若充分燃烧生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。(1)等质量的金刚石和石墨完全燃烧，_(填“金刚石”或“石墨”)放出的热量更多，写出表示石墨燃烧热的热化学方程式：_。(2)在通常状况下，_(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，写出石墨转化为金刚石的热化学方程式： _。(3)12 g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36 g，该过程中放出的热量为_。答案(1)金刚石C(石墨，s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1(2)石墨C(石墨，s)=C(金刚石，s)H1.9 k

49、Jmol1(3)252.0 kJ解析(1)根据图像，1 mol 金刚石和石墨均完全燃烧生成二氧化碳，前者反应的H395.4 kJmol1，后者反应的HH2H3393.5 kJmol1，显然，金刚石放出的热量更多。根据燃烧热的概念，表示石墨燃烧热的热化学方程式中，生成物必须是二氧化碳。(2)根据图示可知 1 mol 石墨的总能量比1 mol 金刚石的总能量低1.9 kJ。据此可写出反应的热化学方程式。(3)石墨的质量是12 g，根据C、O元素守恒可求出CO、CO2的物质的量均为0.5 mol。则反应放出的热量为0.5 mol 110.5 kJmol10.5 mol 393.5 kJmol1252

50、.0 kJ。12.氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。(1)上图是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)过程中能量变化示意图，请写出N2和H2反应的热化学方程式： _。(2)用NH3催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：4NH3(g)3O2(g)=2N2(g)6H2O(g)H1a kJmol1N2(g)O2(g)=2NO(g)H2b kJmol1若1 mol NH3还原NO至N2，则该反应过程中的反应热H3_ kJmol1(用含a、b的式子表示)。(3)已知下列各组热化学方程式Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)

51、H125 kJmol13Fe2O3(s)CO(g)=2Fe3O4(s)CO2(g)H247 kJmol1Fe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO2(g)H3640 kJmol1请写出FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式：_。答案(1)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJmol1(2)eq f(3ba,4)(3)FeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g)H218 kJmol1解析(1)N2和H2反应的热化学方程式：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJmol1。(2) 3得4NH3(g)6NO(g)=5N2(g)6H2O(g)H13

52、H2(3ba) kJmol1，若1 mol NH3还原NO至N2，则该反应过程中的反应热H3eq f(3ba,4) kJmol1。(3)eq f(1,2)eq f(1,6)eq f(1,3)得FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式：FeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g)H218 kJmol1。 能力提升练13.(2021湖南汨罗高三检测)如图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法正确的是()A.热稳定性：MgF2MgCl2MgBr2MgI2B.22.4 L F2(g)与足量的Mg充分反应，放热1 124 kJC.工业上可由电解MgCl2溶

53、液冶炼金属Mg，该过程需要吸收热量D.由图可知：MgBr2(s)Cl2(g)=MgCl2(s)Br2(l)H117 kJ/mol 答案D解析A.物质的能量越低，其稳定性越强，根据图示可知，物质的稳定性MgF2MgCl2MgBr2MgI2，A错误；B.未指明气体所处的状态，因此不能计算反应放出的热量，B错误；C.由于MgCl2(s)的能量比Mg(s)、Cl2(g)低，所以工业上可由电解熔融MgCl2冶炼金属Mg，该过程需要吸收热量，C错误；D.根据图示可知MgCl2(s)=Mg(s)Cl2(g)H641 kJ/mol，MgBr2(s)=Mg(s)Br2(g)H524 kJ/mol，整理可得MgB

54、r2(s)Cl2(g)=MgCl2(s)Br2(g)H117 kJ/mol，物质由气态变为液态，会放出热量，所以MgBr2(s)Cl2(g)=MgCl2(s)Br2(l)H117 kJ/mol，D正确。14.氢卤酸的能量关系如图所示，下列说法正确的是()A.已知HF气体溶于水放热，则HF的H10B.相同条件下，HCl的H2比HBr的小C.相同条件下，HCl的H3H4比HI的大D.一定条件下，气态原子生成1 mol HX键放出a kJ能量，则该条件下H2a kJmol1答案D解析H1代表的是HX气体从溶液中逸出的过程，因为HF气体溶于水放热，则HF气体溶于水的逆过程吸热，即HF的H10，故A项错

55、误；由于HCl比HBr稳定，断键吸热，所以相同条件下HCl的H2比HBr的大，故B项错误；H3H4代表H(g)H(aq)的焓变，与HX的种类无关，故C项错误；一定条件下，气态原子生成1 mol HX键放出a kJ能量，则断开1 mol HX键形成气态原子吸收a kJ的能量，即H2a kJmol1，故D项正确。15.联氨可用作火箭燃料，回答下列问题：(1)在发射“神舟”七号的火箭推进器中装有肼(N2H4)和过氧化氢，当两者混合时即产生气体，并放出大量的热。已知：N2H4(l)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(g)H641.6 kJmol1；H2O(l)=H2O(g)H44.0 kJmol1若

56、用6.4 g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和液态水，则整个过程中放出的热量为_。(2)“嫦娥二号”卫星使用液态四氧化二氮和液态偏二甲肼(C2H8N2)作推进剂。N2O4与偏二甲肼反应产物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g)，并放出大量热，已知10.0 g液态偏二甲肼与液态四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量，该反应的热化学方程式为_。(3)火箭的常规燃料是液态四氧化二氮和液态肼(N2H4)，N2O4作氧化剂，有人认为若用氟气代替四氧化二氮作氧化剂，反应释放的能量更大(两者反应生成氮气和氟化氢气体)。已知：N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H534.0 kJmol1e

57、q f(1,2)H2(g)eq f(1,2)F2(g)=HF(g)H269.0 kJmol1H2(g)eq f(1,2)O2(g)=H2O(g)H242.0 kJmol1请写出肼和氟气反应的热化学方程式：_。答案(1)163.52 kJ(2)C2H8N2(l)2N2O4(l)=2CO2(g)4H2O(g)3N2(g)H2 550.0 kJmol1(3)N2H4(l)2F2(g)=N2(g)4HF(g)H1 126.0 kJmol1解析(1)6.4 g液态肼的物质的量为0.2 mol，由盖斯定律可知，液态肼与过氧化氢反应生成氮气和液态水的热化学方程式：N2H4(l)2H2O2(l)=N2(g)4

58、H2O(l)H(641.6444) kJmol1817.6 kJmol1，故0.2 mol 液态肼放出的热量为0.2 mol 817.6 kJmol1163.52 kJ。(2)四氧化二氮与偏二甲肼反应的产物为二氧化碳、氮气和水；根据10.0 g偏二甲肼与四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量计算。根据C2H8N2(l)2N2O4(l)=2CO2(g)4H2O(g)3N2(g)H，得H425 kJeq f(10.0 g,60 gmol1)2 550.0 kJmol1。热化学方程式为C2H8N2(l)2N2O4(l)=2CO2(g)4H2O(g)3N2(g)H2 550.0 kJmol1。(3)

59、将42得：N2H4(l)2F2(g)=N2(g)4HF(g)H1 126.0 kJmol1。热点强化练9催化剂、活化能与化学反应历程1.炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法正确的是()A.每活化一个氧分子吸收0.29 eV的能量B.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eVC.氧分子的活化是OO键的断裂与CO键的生成过程D.炭黑颗粒不是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂答案C解析根据能量变化图分析，最终结果为活化氧，体系能量降低，则每活化一个氧分子放出0.29 eV的能量，故A项错误；

60、根据能量图分析，没有水加入的反应活化能为E0.75 eV，有水加入的反应的活化能为E0.57 eV，所以水可使氧分子活化反应的活化能降低0.75 eV0.57 eV0.18 eV，故B项错误；根据图像分析，氧分子活化过程中OO键断裂，生成CO键，所以氧分子的活化是OO键的断裂与CO键的生成过程，故C项正确；活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑颗粒可以活化氧分子产生活化氧，所以炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂，故D项错误。2.研究表明N2O与CO在Fe作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，下列说法错误的是()A.反应总过程H0B.Fe使反应的活化能减小C.FeO也是该反应的催化剂D.