高考专题化学反应中的能量变化

高考专题：化学反应中的能量变化化学反应都伴随着能量的变化，通常表现为热量的变化。有热量放出的化学反应我们称为放热反应，反之我们就称为吸热反应。在这个学习专题中，我们将详细讲解化学反应中的能量变化，并重点介绍燃烧热、中和热以及热化学方程式的书写。总体思路在这里，我将通过讲解两个注意来引导大家解答此类题的大思路：一、关于反应热本质的注意我们已经知道，化学反应伴随能量变化，其本质是化学反应有新物质生成，反应物的总能量与生成物的总能量不可能完全相等。■放热是由于反应物的总能量大于生成物的总能量；（放热反应）■吸热是由于反应物的总能量小于生成物的总能量。（吸热反应）★常见的放热反应：1、所有燃烧反应2、中和反应3、大多数化合反应4、金属跟酸反应★常见的吸热反应：1、大多数分解反应2、以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应3、铵盐与碱的反应※注意：反应的热量变化与反应发生是否需要加热没有必然联系。物质反应开始时需加热的反应：可能是吸热反应，也可能是放热反应。二、关于热化学方程式的注意认清了化学反应中能量变化的本质，下面我们来看看热化学方程式的书写等相关问题：■反应热：在化学反应过程中放出或吸收的热量。符号：H单位：kJ/mol■燃烧热：在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。■中和热：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1molH2O时所放出的热量。★盖斯定律：化学反应的反应热只与反应物的绐态和终态有关，而与具体反应进行的途径无关。（这点从反应热的本质很好理解）※注意：书写热化学方程式的注意点：1、要注明反应的温度和压强2、要注明反应热的数值3、要注明反应物和生成物的聚集状态4、各物质前的化学计量数表示物质的量（化学计量数可以是小数或分数）体验1：把握反应热的本质下列说法正确的是（）A．需加热方能发生的反应一定是吸热反应B．放热反应在常温下一定很易发生C．反应是吸热还是放热必须看反应物和生成物具有的总能量的相对大小D．吸热反应在一定条件下也能发生体验思路：通过对大思路中“注意一”的学习，此类题很快就能迎刃而解。体验过程：答案为：CD体验2：热化学方程式的书写1gH2燃烧，生成液态水并放出142.9KJ热量,表示该反应热化学方程式是()A.2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)△H=-142.9kJB.2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)△H=-571.6kJC.2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)△H=+571.6kJD.2H2+O2(g)＝2H2O(l)△H=-571.6kJ体验思路：参照大思路中的“注意二”①②注意放热,吸热表示时+-不能弄反.故C错误.体验过程：答案为：B体验3：盖斯定律的运用1840年前后，俄国科学家盖斯(Hess)指出，一个化学反应的热效应，仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关，而与中间步骤无关，这就是著名的“盖斯定理”。现已知，在101KPa下，CH4(g)、H2(g)、C(s)的燃烧热分别为890.83kJ·mol－1、285.83kJ·mol－1和393.51kJ·mol－1,则反应C(s)+2H2(g)=CH4(g)的反应热△H=，根据以上信息，你认为“盖斯定理”在我们确定一些化学反应的反应热时有何重要意义。体验思路：此题旨在考查“盖斯定理”的运用，属于容易题。CH4(g)、H2(g)、C(s)在101KPa下燃烧的热化学方程式分别为：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)，ΔH1=-890.36kJ·mol-1②H2(g)+O2(g)=2H2O(l)，ΔH2=-285.83kJ·mol-1③C(s)+O2(g)=CO2(g)，ΔH3=-393.51kJ·mol-1根据“盖斯定理”，③+②×2-①得：④C(s)+2H2(g)=CH4(g)，ΔH=ΔH3+2ΔH2–ΔH1=-74.81kJ·mol－1体验过程：答案为：△H=-74.81kJ·mol－1；对于一些很难用实验方法直接测定热量的化学反应的反应热可以用“盖斯定理”间接测定。实践1在同温、同压下，请比较下列反应放出热量H1、H2的大小：（1）2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；H12H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；H2（2）S(g)+O2(g)=SO2(g)；H1S(S)+O2(g)=SO2(g)；H2实践2已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H1；2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H2；2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H3。⑴写出液态水转化为气态水的热化学方程式。⑵CO和H2分别燃烧生成CO2(g)和H2O(g)，欲得到相同热量，所需CO和H2的体积比是。实践题答案实践1指点迷津 化学反应的反应热只与反应物的绐态和终态有关，状态间的转换能量也会变化。实践略解：（1）反应物的状态，数量和生成物的数量都相同，但由于气态水转化为液态要放出一定数量的热量。∴H1>H2（2）两式数量相同，S由固态吸收热量转化为气态，再氧化燃烧生成SO2。其放出热量的总和小于由气态S直接燃烧所放出的热量。∴H1<H2实践2指点迷津此题旨在考查“盖斯定律”的运用和有关“燃烧热”的计算，属于中等难度题。实践略解：⑴H2O(l)=H2O(g)；⑵解析：⑴2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)可以看作由以下两个过程组成：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H1；H2O(l)=H2O(g)（焓变设为△Hx）；根据“盖斯定律”，△H2=△H1+△Hx，△Hx=。⑵根据2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)(△H1),2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)(△H3)可知：欲得到相同热量，所需CO和H2的物质的量之比等于，同温同压下,二者体积比等于物质的量之比，等于。专题练习1．“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即能制冷。该化学物质是（）A．氯化钠B．生石灰C．氢氧化钠D．硝酸铵2．下列热化学方程式中的ΔH能表示物质燃烧热的是（）A.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH=-566KJ·mol-1B.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890KJ·mol-1C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-571.6KJ·mol-1D.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)ΔH=-184.6KJ·mol-13.已知：H+(aq)+OH-(aq)AUTOTEXT===H2O△H1=-57.3kJ·mol-1，H2SO4(浓)+NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l)△H2=m,下列说法正确的是()A.上述热化学方程式中的计量数表示分子个数B.△H1>△H2C.△H2=-57.3kJ·mol-1D.|△H1|>|△H2|4．在下列各说法中，正确的是A．△H>0表示放热反应，△H<0表示吸热反应 B．热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，可以是分数 C．1molH2SO4与1molBa(OH)2反应生成BaSO4沉淀时放出的热叫做中和热 D．1molH2与0.5molO2反应放出的热就是H2的燃烧热5．已知31g白磷变成红磷放出18.39P4(s)+5O2(g)=2P2O5(s)，△H=Q1kJ·mol-14P(红,s)+5O2(g)=2P2O5(s)，△H=Q2kJ·mol-1则下列说法中正确的是()A.Q1>Q2，白磷比红磷稳定B.Q1>Q2，红磷比白磷稳定C.Q1<Q2，白磷比红磷稳定D.Q1<Q2，红磷比白磷稳定6．工业由粗硅制取纯硅有以下反应：①Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)；△H=-318kJ·mol-l②SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)；下列关于上述反应的说法中不正确的是A．反应①、②均为氧化还原反应B．反应①、②均为置换反应C．若反应①放热，则反应②一定吸热D．欲提高SiHCl3产率，可减压或升温7．不管化学过程是一步完成或分为数步完成，这个过程的热效应是相同的已知H2O(g)＝H2O(l)；△H1＝Q1kJ/molC2H5OH(g)＝C2H5OH(l)；△H2＝Q2kJ/molC2H5OH(g)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋3H2O(g)；△H3＝Q3kJ/mol若使23g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为 （） A．Q1＋Q2＋Q3 B．0.5(Q1＋Q2＋Q3) C．0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3 D．1.5Q1－0.5Q2＋0.5Q38．已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1。以下四个化学反应方程式：①H2SO4(aq)+2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l)；②H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+2H2O(l)；③HCl(aq)+NH3•H2O(aq)=NH4Cl(aq)+H2O(l)；④CH3COOH(aq)+NH3•H2O(aq)=CH3COONH4(aq)+H2O(l)。其中反应热为57.3kJ·mol-1的是（）A．①和②B．③C．④D．以上都不对9.把煤作为燃料可以通过下列两种途径：途径I：途径II：先制水煤气：再燃烧水煤气：试回答下列问题：（1）判断两种途径放热：途径I放出的热量___________（填“大于”、“等于”、“小于”）途径II放出的热量。（2）Q1、Q2、Q3、Q4的数学关系式是_____________________________。（3）由于制取水煤气反应里，反应物所具有的总能量______________生成物所具有的总能量，那么在化学反应时，反应物应需要______________能量才能转化为生成物，因此其反应条件为______________。（4）简述煤通过途径II作为燃料的意义。____________________________________________________________________________________________________________________________________________。反应过程反应过程能量（kJ/mol）反应物分子生成物分子活化分子反应物的总能量（E1）生成物的总能量（E2）(Ⅰ)(Ⅱ)活化分子的最低能量10.在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子被称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ·mol-1表示。请认真观察右图，然后回答问题。（1）图中所示反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，该反应_______(填“需要”或“不需要”)加热，该反应的△H=________(用含E1、E2的代数式表示）。（2）已知热化学方程式：H2(g)＋O2(g)=H2O(g)△H=-241.8kJ·mol-1，该反应的活化能为167.2kJ·mol-1，则其逆反应的活化能为____________________。（3）对于同一反应，图中虚线（Ⅱ）与实线（Ⅰ）相比，活化能大大降低，活化分子百分数增多，反应速率加快，你认为最可能的原因是_________________________。练习答案1、答案：D。解析：将该物质和水混合后摇动即能制冷，说明此物质溶于水时，可以吸收大量的热。四个选项中，氯化钠溶解时没有明显的放热或吸热现象；生石灰和氢氧化钠溶解时均能放出大量的热；只有硝酸铵溶解时，吸收大量的热，能起到致冷作用。2、答案：B。解析：“燃烧热”的定义是：在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的能量；热化学方程式中的化学计量数表示物质的量。A、C项中CO、H2的物质的量是2mol，不行；D项H2不是在氧气中燃烧，不符合燃烧热的定义。3、答案：B。解析：热化学方程式中的化学计量数表示物质的量，A项不对；浓H2SO4在稀释时放热，含0.5molH2SO4的浓H2SO4与1molNaOH反应放出的热量应等于浓硫酸稀释时放出的热量和中和热之和，因此，△H2<△H1<0，且|△H1|>|△H2|。4、答案：B。解析：A项，△H>0表示吸热反应，△H<0表示放热反应；C项，“中和热”是指在稀溶液中，酸和碱发生中和反应，生成1mol水时放出的热量。1molH2SO4与1molBa(OH)2反应生成2mol水，放出的热大于中和热；D项，在101kPa时，1molH2与0.5molO2反应，生成液态水时放出的热才是H2的燃烧热；题中没有说明生成的水的聚集状态，不行。5、答案：D。解析：根据白磷变成红磷放出18.39kJ热量可知，白磷所含的能量高，红磷所含的能量低，红磷比白磷稳定；红磷转化为白磷的反应是吸热反应。根据“盖斯定律”，将两方程式叠加得：P4(s)=4P(红,s)，△H=(Q1-Q2)kJ·mol-1＜0，因此Q1<Q2。6、答案：D。解析：从化学反应的形式来看，反应①、②均为置换反应，都属于氧化还原反应，A、B两项的结论都对；反应①、②互为逆过程，反应①放热，则反应②一定吸热，C项结论正确；反应①既是放热反应，又是气体体积缩小的反应，欲提高SiHCl3产率，根据平衡移动原理，应采取减压或降温的措施，D项结论错误。7、答案：D8、答案：D。解析：此题与“中和热”概念有关，“中和热”是指在稀溶液中，酸和碱发生中和反应，生成1mol水时放出的热量。H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1表示强酸和强碱反应时的中和热。反应①、②中，都生成2mol水,反应热一定大于57.3kJ·mol-1；③中NH3•H2O是弱碱，电离时吸热，HCl和NH3•H2O反应的中和热小于57.3kJ·mol-