高考化学二轮专题复习学案：专题六　化学能与热能

1、PAGE 专题六化学能与热能1(2020江苏卷)反应SiCl4(g)2H2(g)eq o(=,sup14(高温)Si(s)4HCl(g)可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是()A该反应H0、S0，错误；B项，根据化学平衡常数的定义，该反应的平衡常数Keq f(c4（HCl）,c（SiCl4）c2（H2）)，正确；C项，题中说的是高温，不是标准状况下，因此不能直接用22.4 Lmol1计算，错误；D项，H反应物键能总和生成物键能总和，即H4E(SiCl)2E(HH)4E(HCl)2E(SiSi)，错误。答案：B2(2020天津卷)理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g

2、)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()AHCN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热解析：A项，根据图中信息得到HCN能量比HNC能量低，再根据能量越低越稳定，因此HCN比HNC稳定，正确；B项，根据焓变等于生成物总能量减去反应物总能量，因此该异构化反应的H59.3 kJmol1059.3 kJmol1，正确；C项，根据图中信息得出该反应是吸热反应，因此正反应的活化能大于逆反应的活化能，正确；D项，使用催化剂，不能改变反应的反应热，只改变反应历程，反应热只与反应物和生成物的总能量有关

3、，错误。答案：D3(2020浙江卷)100 mL 0.200 molL1 CuSO4溶液与1.95 g锌粉在量热计中充分反应。测得反应前温度为20.1 ，反应后最高温度为30.1 。已知：反应前后，溶液的比热容均近似为4.18 Jg11、溶液的密度均近似为1.00 gcm3，忽略溶液体积、质量变化和金属吸收的热量。请计算：(1)反应放出的热量Q_J。(2)反应Zn(s)CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)Cu(s)的H_kJmol1(列式计算)。解析：(1)根据Qcmt，反应放出的热量Q4.18 Jg1 1100 mL1.00 gcm3(30.1 20.1 )4.18103 J。(2)n(C

4、uSO4)0.1 L0.200 molL10.02 mol，n(Zn)eq f(1.95 g,65 gmol1)0.03 mol，显然Zn过量，即0.02 mol Zn和0.02 mol CuSO4反应放出的热量为4.18 kJ，故反应Zn(s)CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)Cu(s)的Heq f(4.18 kJ,0.02 mol)209 kJmol1。答案：(1)4.18103(2)eq f(4.18103/1 000,0.1000.200)209化学反应与能量是化学反应原理的重要组成部分，也是高考的必考内容。一般重点考查通过能量变化图、盖斯定律、键能等创设情境，提供新信息，通过比较

5、分析、计算等方法来求解“H”值，从而书写(或判断)热化学方程式。题型多以选择题或填空题的形式呈现，以中等难度为主。由于能源问题已成为社会热点，从能源问题切入，从不同的角度设问，结合新能源的开发，把反应热与能源结合起来进行考查，将是今后命题的方向。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。考点一反应热1反应热任何一个化学反应中，反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量不相等，在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化。从宏观上分析，反应热的形成原因是反应物具有的总能量与生成物具有的总能量的相对大小不同。即反应热(焓变)H生成物的总能量反应物的总能量，物质本身具有的

6、能量越高，其稳定性越差。从微观上分析，反应热形成的原因是断键时吸收的热量与成键时放出的热量的相对大小不同，即反应热(焓变)H反应物的键能总和生成物的键能总和，键能越大的物质越稳定。2燃烧热和中和热(1)燃烧热和中和热均为放热反应，H0，单位为kJmol1。(2)燃烧热概念理解的三要点：外界条件是25 、101 kPa；反应的可燃物是1 mol；生成物是稳定的氧化物(包括状态)，如碳元素燃烧生成的是CO2，而不是CO，氢元素燃烧生成的是液态水，而不是水蒸气。(3)中和热概念理解三要点：反应物是强酸、强碱；溶液是稀溶液，不存在稀释过程的热效应；生成产物水是1 mol。2020新高考卷(山东卷)1，

7、3丁二烯与HBr发生加成反应分两步：第一步H进攻1，3丁二烯生成碳正离子()；第二步Br进攻碳正离子完成1，2加成或1，4加成。反应进程中的能量变化如下图所示。已知在0 和40 时，1，2加成产物与1，4加成产物的比例分别为7030和1585。下列说法正确的是()A1，2加成产物比1，4加成产物稳定B与0 相比，40 时1，3丁二烯的转化率增大C从0 升至40 ，1，2加成正反应速率增大，1，4加成正反应速率减小D从0 升至40 ，1，2加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度解析：A项，能量越低越稳定，根据图象可看出，1，4加成产物的能量比1，2加成产物的能量低，即1，4加成产物比

8、1，2加成产物稳定，错误；B项，该加成反应不管生成1，4加成产物还是1，2加成产物，均为放热反应，则升高温度，不利于1，3丁二烯的转化，即在40 时其转化率会减小，错误；C项，从0 升至40 ，正化学反应速率均增大，即1，4加成和1，2加成的正反应速率均会增大，错误；D项，从0 升至40 ，对于1，2加成反应来说，化学平衡向逆向移动，即1，2加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度，正确。答案：D1利用键能计算反应热，要熟记公式：H反应物总键能生成物总键能，其关键是弄清物质中化学键的数目。在中学阶段要掌握常见单质、化合物中所含共价键的数目。原子晶体：1 mol金刚石中含2 mol C

9、C键，1 mol硅中含2 mol SiSi键，1 mol SiO2晶体中含4 mol SiO键；分子晶体：1 mol P4中含有6 mol PP键，1 mol P4O10(即五氧化二磷)中，含有12 mol PO键、4 mol P=O键，1 mol C2H6中含有6 mol CH键和1 mol CC键。2对于反应热和焓变的理解，应抓住概念的本质。一般情况下，我们研究的多为理想状态，即反应热等同于焓变，根据常见题目设置，常见的易错易误点有以下几点：(1)误认为放热反应不需加热，吸热反应必须加热。(2)混淆能量(物质的焓)与键能的关系，误认为键能越大，能量越高，其实是键能越大，物质越稳定，能量越低

10、。(3)误认为反应条件不同时，H也不同，其实并非如此。如同温同压下，H2(g)和Cl2(g)的总能量与HCl(g)的总能量的差值不受光照和点燃条件的影响，故该反应的H相同。(4)误认为可逆反应的反应热与物质转化率有关，其实不是这样。如2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H197 kJmol1，指2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全反应生成2 mol SO3(g)时放出的热量为197 kJ。(5)燃烧热是指101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，并不是1 mol可燃物燃烧时放出的热量就是燃烧热。(6)中和热不是指1 mol酸与1 mol碱中和时的

11、热效应，而是指“生成1 mol H2O(l)”的热效应。考点二热化学方程式和盖斯定律1热化学方程式书写或判断(1)注意H的符号和单位。若为放热反应，H为“”；若为吸热反应，H为“”。H的单位为kJmol1。(2)注意反应热的测定条件。书写热化学方程式时应注明H的测定条件(温度、压强)，但绝大多数的H是在25 、101 kPa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。反应物和生成物的聚集状态不同，反应热H不

12、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“”和“”。(5)注意H的数值与符号。热化学方程式中的H的值应是表示反应已完成的热量变化。由于H与反应完成的物质的量有关，所以热化学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。逆反应的反应热与正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。燃烧热是指在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，中和热是指在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态H2O时的反应热。2

13、反应热的有关计算(1)根据热化学方程式计算：反应热与反应物各物质的物质的量成正比。(2)根据反应物和生成物的总能量计算：HE(生成物)E(反应物)。(3)依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算：H反应物的化学键断裂吸收的能量生成物的化学键形成释放的能量。(4)根据物质燃烧放热的数值计算：Q(放)n(可燃物)|H|。3反应热(H)的大小比较(1)同一反应，生成物状态不同时，例如A(g)B(g)=C(g)H10，A(g)B(g)=C(l)H20，因为C(g)=C(l)H30，则H3H2H1，所以H2H1。(2)同一反应，反应物状态不同时，例如S(g)O2(g)=SO2(g)H1

14、0S(s)O2(g)=SO2(g)H20，H2H3H1，则H3H1H2，又H30，所以H1H2。(3)两个有联系的不同反应相比，例如C(s)O2(g)=CO2(g)H10，C(s)eq f(1,2)O2(g)=CO(g)H20，根据常识可知CO(g)eq f(1,2)O2(g)=CO2(g)H30，又因为H2H3H1，所以H2H1。依据题意完成下列各小题。(1)已知下列反应：SO2(g)2OH(aq)=SOeq oal(2,3)(aq)H2O(l)H1，ClO(aq)SOeq oal(2,3)(aq)=SOeq oal(2,4)(aq)Cl(aq)H2，CaSO4(s)=Ca2(aq)SOeq

15、 oal(2,4)(aq)H3，则反应SO2(g)Ca2(aq)ClO(aq)2OH(aq)=CaSO4(s)H2O(l)Cl(aq)的H_。(2)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是：CH3OH(g)H2O(g)=CO2(g)3H2(g)H49.0 kJmol1；CH3OH(g)eq f(1,2)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1，又知H2O(g)=H2O(l)H44 kJmol1。则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式：_。(3)下表是部分化学键的键能数据，已知1 mol白磷(P4)完全燃烧放热为d kJ，白磷及其完全燃烧的产物结构如图所示，

16、则表中x_kJmol1(用含a、b、c、d的代数式表示)。化学键PPPOO=OP=O键能/(kJmol1)abcx(4)2O2(g)N2(g)=N2O4(l)H1；N2(g)2H2(g)=N2H4(l)H2；O2(g)2H2(g)=2H2O(g)H3；2N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g)H41048.9 kJmol1。上述反应热效应之间的关系式为H4_，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_。解析：(1)将题中的3个反应依次标记为、，根据盖斯定律，即得所求的反应，HH1H2H3。(2)根据盖斯定律，由322得：CH3OH(g)eq f(3,2)O2(g)=CO2(g

17、)2H2O(l)H3(192.9 kJmol1)249.0 kJmol1(44 kJmol1)2764.7 kJmol1。(3)反应热反应物键能总和生成物键能总和，即6a5c(4x12b)d，可得xeq f(d6a5c12b,4)。(4)对照目标热化学方程式中的反应物和生成物在已知热化学方程式中的位置和化学计量数，利用盖斯定律，由22即得，故H42H32H2H1；联氨具有强还原性，N2O4具有强氧化性，两者混合在一起易自发地发生氧化还原反应，反应放出热量大，并产生大量的气体，可为火箭提供很大的推进力。答案：(1)H1H2H3(2)CH3OH(g)eq f(3,2)O2(g)=CO2(g)2H2

18、O(l)H764.7 kJmol1(3)eq f(d6a5c12b,4)(4)2H32H2H1反应放出热量大，产生大量的气体1比较“反应热”或H的大小时，必须带“”“”符号，比较“燃烧热”或“中和热”时，只需比较数值大小即可。2参加反应的物质的量不同，则反应热的数值也会发生相应的变化，如1 mol H2完全燃烧生成液态水时放出285.8 kJ的热量，2 mol H2完全燃烧生成液态水时则放出571.6 kJ的热量。3对于可逆反应，如3H2(g)N2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，是指生成2 mol NH3时放出92.4 kJ的热量，而不是3 mol H2和1 mol N2混合，在

19、一定条件下反应就可放出92.4 kJ的热量，实际3 mol H2和1 mol N2混合，在一定条件下反应放出的热量小于92.4 kJ，因为该反应的反应物不能完全转化为生成物。4同一反应中物质的聚集状态不同，反应热数值大小也不同。例如，S(g)O2(g)=SO2(g)H1Q1；S(s)O2(g)=SO2(g)H2Q2，可以理解成固态硫变成气态硫后再发生变化，而由固态到气态是需要吸收能量的，所以Q1Q2、H1H2。故当同一反应中只由于聚集状态不同比较反应热的大小时，反应物为固态时放出的热量少，生成物为固态时放出的热量多。5反应物的量相同，生成物的状态不同，反应热数值大小也不相同。如：H2(g)eq

20、 f(1,2)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol1H2(g)eq f(1,2)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol16特殊反应热。书写表示燃烧热的热化学方程式时，可燃物的化学计量数为1，产物应为完全燃烧生成稳定的化合物，如C燃烧生成CO2而不是CO、H2燃烧生成的是H2O(l)而不是H2O(g)。1(2020全国卷)铑的配合物离子Rh(CO)2I2可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。下列叙述错误的是()ACH3COI是反应中间体B甲醇羰基化反应为CH3OHCO=CH3CO2HC反应过程中Rh的成键数目保持不变D存在反应CH3OHHI=CH3IH2O解析：A项，通过分析

21、可知，CH3COI属于甲醇羰基化反应的反应中间体，其可与水作用，生成最终产物CH3CO2H的同时，也可以生成使甲醇转化为CH3I的HI，正确；B项，通过分析可知，甲醇羰基化反应，反应物为甲醇以及CO，产物为乙酸，方程式可写成：CH3OHCOeq o(,sup14(Rh（CO2）I2)CH3CO2H，正确；C项，通过分析可知，铑配合物在整个反应历程中，成键数目，配体种类等均发生了变化，不正确；D项，通过分析可知，反应中间体CH3COI与水作用生成的HI可以使甲醇转化为CH3I，方程式可写成：CH3OHHICH3IH2O，正确。答案：C2(1)(2019全国卷，节选)环戊二烯(eq avs4al(

22、)是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。已知：eq avs4al()(g)=eq avs4al()(g)H2(g)H1100.3 kJmol1H2(g)I2(g)=2HI(g)H211.0 kJmol1对于反应：eq avs4al()(g)I2(g)=eq avs4al()(g)2HI(g)H3_kJmol1。(2)(2019全国卷，节选)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2(s)=CuCl(s)eq f(1,2)Cl2(g)H183 kJmol1CuCl(s)eq f(