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文档介绍
高考化学专题复习：《化学反应的能量变化》
新课标高考化学专题复习：《化学反应的能量变化》 [课前练习] 1．（09上海）已知氯气、溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下： ΔH1<0ΔH2<0 有关上述反应的叙述正确的是 A．ΔH1>高考资源网 ΔH2B．生成物总能量均高于反应物总能量 C．生成1molHCl气体时放出热量 D．1mol HBr(g)具有的能量大于1mol HBr(1)具有的能量 2．(09天津)已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol Na2O2(s)+CO2(g)=Na2CO3(s)+ O2(g)ΔH=-226 kJ/mol 根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是 A.CO的燃烧热为283 kJ B.右图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系 C.2Na2O2(s)+2CO2(s)=2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH＞-452 kJ/mol D.CO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时，电子转移数为6.02×1023 3.（09四川卷9）25 ℃，101 k Pa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ/mol， 辛烷的燃烧热为5518 kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是 A.2H+(aq) +(aq)+(aq)+2 (aq)=BaSO4(s)+2HO(1)H=57.3 kJ/mol B.KOH(aq)+HSO4(aq)= KSO4(aq)+HO(I)H=57.3kJ/mol C.C8H18(I)+ O (g)=8CO (g)+ 9HOH=5518 kJ/mol D.2C8H18(g)+25O2 (g)=16CO (g)+18HO(1)H=5518 kJ/mol 4．（09全国卷Ⅱ）已知：2H2（g）+ O2(g)=2H2O(l) ΔH= -571.6KJ· mol-1 CH4（g）+ 2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) ΔH= -890KJ· mol-1 现有H2与CH4的混合气体112L（标准状况），使其完全燃烧生成CO2和H2O(l),若实验测得反应放热3695KJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是 A．1∶1 B．1∶3 C．1∶4 D．2∶3 考试说明： ①能说明化学反应中能量转化的原因，知道化学变化中常见的能量转化形式。 ②了解化学能与热能的相互转化及其应用。了解吸热反应、放热反应、反应热(焓变)的概念。 ③能正确书写热化学方程式，能用盖斯定律进行简单化学反应反应热的计算。 命题趋势： 化学反应与能量独立地出现在考试说明中。要求热化学方程式的正确表达（状态、计量数、能量关系）和明确化学变化中的能量交换关系。主要考查吸热反应和放热反应的比较，热化学方程式的书写及正误判断，主要题型有反应热大小的比较，图象分析题，键能计算题，定义解析题，计算反应热及综合应用等 [高考预测]从08、09年各地高考题中还体现出化学反应与能量的题目开始在大型填空题中出现。而此类题型往往将热化学方程式与燃料的使用、奥运会、航空航天等高科技密切联系起来，充分体现化学与实际生产生活相联系的功能 知识框架反应热与焓变——反应热正负确定，反应热大小的比较 物质键能大小与所具能量大小的关系 化学反应与热能热化学方程式的书写 特殊的反应热:燃烧热与中和热，能源分类和利用 反应热的计算——盖斯定律 一、反应热、放热反应和吸热反应的关系 １.反应热是指。 在化学实验中，通常遇到的反应是在敞口容器下进行的，此时的反应热等于， 用符号表示，单位一般采用。 ２.从化学键角度看，反应热近似等于． 如图中，a表示，b表示，该反应的ΔＨ０． 中学常见的放热反应有吸热反应有． 二、反应热和焓变 1．焓变（ΔH）：ΔH =H（产物）—H（反应物） 2．反应热 ：放热反应ΔH为“—”或ΔH＜0 吸热反应ΔH为“+”或ΔH＞0 3. 反应热与焓变∆H＝E（生成物的总能量）－E（反应物的总能量） ∆H＝E（反应物的键能）－E（生成物的键能） 三、热化学方程式 1.热化学方程式的概念：的化学方程式，叫做热化学方程式。 热化学方程式不仅表示了化学反应中的变化，也表明了化学反应中的变化。 2.书写热化学方程式时的注意点 （1）要注明，但中学化学中所用ΔH的数据一般都是在101kPa和25℃时的数据， 因此可不特别注明 （2）需注明ΔH的“+”与“—”，“+”表示，“—”表示比较ΔH的大小时， 要考虑ΔH的正负。 （3）要注明反应物和生成物的状态。g表示，l表示，s表示 （4）各物质前的化学计量数表示，可以是整数也可以是分数。 【例1】（08海南）白磷与氧可发生如下反应：P4+5O2=P4O10。 已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为： P—P akJ·mol—1、P—O bkJ·mol—1、P=O ckJ·mol—1、O=O dkJ·mol—1。 根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的△H，其中正确的是（） A．（6a+5d－4c－12b）kJ·mol—1 B（4c+12b－6a－5d）kJ·mol—1 C．（4c+12b－4a－5d）kJ·mol—1D．（4a+5d－4c－12b）kJ·mol—1 【变式训练1】（08上海）已知：H2(g)＋F2(g) = 2HF(g)ΔH=-270kJ·mol—1，下列说法正确的是( ) A．2L氟化氢气体分解成1L的氢气和1L的氟气吸收270kJ热量 B．1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量小于270kJ C．在相同条件下，1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量 D．1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢分子放出270kJ 【例2】（09宁夏）（14分）2SO2(g)+O2(g) =2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1mol SO2(g)氧化为1mol SO3的ΔH=-99kJ·mol-1.请回答下列问题： （1）图中A、C分别表示、， E的大小对该反应的反应热有无影响？。 该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？， 理由是 （2）图中△H=KJ·mol-1 （3）V2O5的催化循环机理可能为：V2O5氧化SO2时，自身被还原为四价钒化合物，四价钒化合物 再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式 （4）如果反应速率υ（SO2）为0.05 mol·L-1·min-1,则υ（O2）=mol·L-1·min-1、υ(SO3)=mol·L-1·min-1 （5）已知单质硫的燃烧热为296 KJ·mol-1，由S(s)生成3 molSO3(g)的△H 【变式训练2】(07江苏卷)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 ①CH3OH(g)＋H2O(g) =CO2(g)＋3H2(g)DH = + 49.0 kJ·mol－1 ②CH3OH(g)＋1/2O2(g) = CO2(g)＋2H2(g)DH =－192.9 kJ·mol－1 下列说法正确的是( ) (A)CH3OH的燃烧热为192.9 kJ·mol－1 (B)反应①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②推知反应：CH3OH(l)+1/2O2(g) = CO2(g)+2H2(g)的DH＞－192.9 kJ·mol－1 【例3】（08四川卷）下列关于热化学反应的描述中正确的是( ) A．HCl和NaOH反应的中和热△H＝－57.3kJ/mol， 则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热△H＝2×(－57.3)kJ/mol B．CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)△H＝+2×283.0kJ/mol C．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 D．1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳放出的热量是甲烷的燃烧热 【例4】（08全国Ⅱ卷）红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g) 和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的△H表示 生成1mol产物的数据)。根据上图回答下列问题： (1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式_________________。 (2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式_______________， 上述分解反应是一个可逆反应，温度T1时，在密闭容器中加入 0.80molPCl5，反应达到平衡时PCl5还剩0.60mol，其分解率α1等于_________， 若反应温度由T1升高到T2，平衡时PCl5的分解率为α2，α2_____α1(填“大于”、“小于”或“等于”)。 (3)工业上制备PCl5通常分两步进行，先将P和Cl2反应生成中间产物PCl3，然后降温，再和Cl2反应生成PCl5。原因是_______________。 (4)P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的△H3＝_________，P和Cl2一步反应生成1molPCl5的△H4______△H3(填“大于”、“小于”或“等于”)。 (5)PCl5与足量水充分反应，最终生成两种酸，其化学方程式是_______________。 【变式训练3】(09重庆卷12)下列热化学方程式数学正确的是（的绝对值均正确） A．C2H5OH（l）+3O2（g）==2CO2（g）+3H2O（g）△H=—1367.0 kJ/mol（燃烧热） B． NaOH（aq）+HCl（aq）==NaCl（aq）+H2O（l）△H=+57.3kJ/mol（中和热） C．S（s）+O2（g）===SO2（g）△H=—269.8kJ/mol（反应热） D． 2NO2==O2+2NO△H=+116.2kJ/mol（反应热） 【变式训练4】已知在25℃，101kPa下，lgC8H18（辛烷）燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是 ( ) A.C8H18（1）＋22.5O2（g）＝8CO2（g）＋9H2O（g）△H＝－48.40kJ·mol－1 B.C8H18（1）＋22.5O2（g）＝8CO2（g）＋9H2O（1）△H＝－5518kJ·mol－1 C.C8H18（1）＋22.5O2（g）＝8CO2（g）＋9H2O（1）△H＝＋5518kJ·mol－1 D.C8H18（1）＋22.5O2（g）＝8CO2（g）＋9H2O（1）△H＝－48.40kJ·mol－1 四、燃烧热的热化学方程式与中和热 燃烧热的热化学方程式是指1mol可燃物的完全燃烧，在未有特别说明的情况下，外界条件一般指25℃,101kPa，完全燃烧是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物。如：C→CO2(g)、H→H2O（l）、S→SO2g）注意中和热的测定方法，特别注意在测定过程中的各种仪器的使用方式及可能产生的误差分析 五、盖斯定律的应用： 反应热计算的常见类型及方法： 1. 单一反应的计算：根据热化学方程式的数据列比例关系式。 2. 多步反应的计算：运用盖斯定律将热化学方程式（包括△H）进行加或减，得到新的热化学方程式后，再列比例关系式。方程组法 极限分析法 3. 混合物的计算平均值法 估算法 4. 计算反应热的规范书写： （1）设未知量，写方程式，列比例式，求解，答。 （2）必须代数据，且数据后必须带单位。 （3）热化学方程式必须标明每种物质的聚集状态。 （4）注意正负号：放热反应的△H必然为负，但题目要求放出的热量时，放出的热量必须为正！ （5）△H为对应于某一特定反应的反应热，而不是某种物质的反应热，因此不能在△H后用下标 或加括号代表某种物质的反应热！ （6）不能出现“3molC2H2的燃烧热”类似的表述！ （7）热化学方程式的加减用数字代表即可，不需要写出中间方程式。 【例5】（09江苏）废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生，并减少污染。废旧印刷电路板经粉碎分离，能得到非金属粉末和金属粉末。 （1）下列处理印刷电路板非金属粉末的方法中，不符合环境保护理念的是（填字母）。 A.热裂解形成燃油 B.露天焚烧C.作为有机复合建筑材料的原料 D.直接填埋 （2）用的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知： ==== ==== ==== 在溶液中与反应生成和的热化学方程式为。 【变式训练5】（09广东）磷单质及其化合物的有广泛应用。 （1）由磷灰石[主要成分Ca5(PO4)3F]在高温下制备黄磷（P4）的热化学方程式为： 4Ca5(PO4)3F(s)+2lSiO2(s)+30C(s)=3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4(g) H 已知相同条件下： 4Ca5(PO4)3F(s)+3SiO2(s)=6Ca3(PO4)2(s)+2CaSiO3(s)+SiF4(g) 2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)=P4(g)+6CaO(s)+10CO(g) SiO2(s)+CaO(s)=CaSiO3(s) 用、和表示H，H= 1.（08重庆卷）化学反应N2+3H2=2NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是 A．N2(g)+3H2(g)=2NH3(1) △H=2(a-b-c)kJ·mol-1 B． N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=2(b-a)kJ·mol-1 C．N2(g)+H2(g)=NH3(1)△H=(b+c-a)kJ·mol-1 D． N2(g)+H2(g)=NH3(g)△H=(a+b)kJ·mol-1 2. （08山东）北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯(C3H6)。丙烷脱氢可得丙烯。已知：C3H8(g)===CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g)△H1=+156.6 kJ·mol-1 CH3CH=CH2(g)===CH4(g)+HC=CH(g)△H2=+32.4 kJ·mol-1 则相同条件下，反应C3H8(g)===CH3CH=CH2(g)+H2(g)的△H=_____kJ·mol-1 3. （09海南）已知：Fe2O3(s) + C(s) = CO2(g) + 2 Fe(s) ΔΗ=234.1 kJ·mol-1 C(s) + O2(g) = CO2(g) ΔΗ=-393.5 kJ·mol-1 则2 Fe(s)+ O2(g) = Fe2O3(s) 的ΔΗ是 A．-824.4 kJ·mol-1 B．-627.6 kJ·mol-1C．-744.7 kJ·mol-1 D．-169.4 kJ·mol-1 4．(07广东化学卷)灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。 已知：①Sn(s、白)＋2HCl(aq)＝SnCl2(aq)＋H2(g)DH1 ②Sn(s、灰)＋2HCl(aq)＝SnCl2(aq)＋H2(g)DH2 ③Sn(s、灰)Sn(s、白)DH3＝＋2.1 kJ/mol下列说法正确的是( ) (A)DH1＞DH2(B)锡在常温下以灰锡状态存在 (C)灰锡转化为白锡的反应是放热反应(D)锡制器皿长期在低于13.2 ℃的环境中，会自行毁坏 5．(07广东卷)将V1 mL 1.0 mol/L HCl溶液和V2 mL未知浓度的 NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示 (实验中始终保持V1＋V2＝50 mL)。下列叙述正确的是( ) (A)做该实验时环境温度为22 ℃ (B)该实验表明化学能可以转化为热能 (C)NaOH溶液的浓度约是1.00 mol/L (D)该实验表明有水生成的反应都是放热反应 6．（06天津）已知反应：①101kPa时，2C(s)＋O2(g)＝2CO（g）△H＝－221kJ/mol ②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)＝H2O(1)△H＝－57.3kJ/mol 下列结论正确的是 A．碳的燃烧热大于110.5kJ/molB．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为－57.3kJ/mol C．①的反应热为221kJ/molD．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量 7．（06江苏卷）下列各组热化学方程式中，化学反应的△H前者大于后者的是 ①C(s)＋O2(g)＝CO2(g)△H1C(s)＋1/2O2(g)＝CO(g)△H2 ②S(s)＋O2(g)＝SO2(g)△H3S(g)＋O2(g)＝SO2(g)△H4 ③H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(l)△H52H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)△H6 ④CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)△H7CaO(s)＋H2O(l)＝Ca(OH)2(s)△H8 A．① B．④ C．②③④ D．①②③ 8．（08宁夏卷）已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(1)的燃烧热分别是285.8kJ·mol-1、1411.0kJ·mol-1和1366.8kJ·mol-1,则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的△H为( ) A．-44.2kJ·mol-1 B．+44.2kJ·mlo-1C．-330kJ·mol-1D．+330kJ·mlo-1 9. [2009﹒山东卷]已知：O2 (g)=O2+(g)+e- H1= 1175.7 kJ·mol-1 PtF6(g)+ e-=PtF6-(g) H2= —771.1 kJ·mol-1 O2+PtF6-(s)=O2+ (g)+ PtF6-(g) H3= 482.2 kJ·mol-1 则反应O2（g）+ PtF6(g)= O2+PtF6-(S) 的H=________ kJ·mol-1。 10.（07年山东）用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。例如： CH4(g)+4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)+2H2O(g) ΔH＝－574 kJ·mol-1 CH4(g)+4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) ΔH＝－1160 kJ·mol-1 若用标准状况下4.48L CH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子总数为____________（阿伏加德罗常数用NA表示），放出的热量为____________kJ。 感 悟：热化学方程式的书写与判断，盖斯定律的应用是本专题常考的热点，具有极高的重现率。 低 高 物质所具有的总能量 2 A (g) + B(g) 2 C (g) [习题精编]1.化学反应中常常伴有能量变化，下列说法错误的是 ( ) A． 原电池是将部分化学能转化为电能 B． TNT爆炸是将部分化学能转化为动能 C． 铝热反应是将部分化学能转化为热能 D． 甲烷燃烧是将全部的化学能转化为热能 2.分析右面的能量变化示意图，确定下列选项中正确的是( ) A.2 A（g）+ B(g)＝2 C（g）△H＜0B.2 A（g）+ B(g)＝2 C（g）△H＞0 C.2A + B ＝2 C△H＜0D.2C＝2 A +B △H＜0 3.已知在25、101Kpa下，1g C8H18（辛烷）燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40KJ热量。 则表示上述反应的热化学方程式正确的是 ( ) A. 2C8H18(l)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(g)△H=-96.80KJ/mol B. 2C8H18(l)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(l)△H=-11035.20KJ/mol C. 2C8H18(g)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(l)△H=+11035.20KJ/mol D. 2C8H18(l)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(g)△H=-96.80KJ/mol 4.使18g焦炭发生不完全燃烧，所得气体中CO占1/3体积，CO2占2/3体积，已知： C(s)+1/2O2(g)＝CO(g) △H＝－Q1kJ/mol，CO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g) △H＝－Q2kJ/mol 与这些焦炭完全燃烧相比较，损失的热量是 ( ) A．1/2Q2 kJ B．1/3Q2 kJ C．1/3（Q1+Q2）kJ D．1/3Q1 kJ 5.现有 CO、H2、CO2组成的混合气体116.6升(标况),经完全燃烧后放出的总热量为867.9KJ,并生成18克H2O(L),已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(L)△H=-571.6KJ/mol ; CO(g)+1/2O2=CO2(g)△H=-282.8KJ/mol, 则燃烧前混合气体中CO的体积分数最接近于（ ） A 80% B 60% C 40% D 20% 6.肼（N2H4）是火箭发动机的一种燃料，反应时N2O4为氧化剂，反应生成N2和水蒸气。 已知：N2(g) + 2O2(g)＝N2O4(g) △H＝+ 8.7kJ/mol N2H4(g) + O2(g)＝N2(g) + 2H2O(g)△H＝–534 kJ/mol 下列表示肼和N2O4反应的热化学方程式，正确的是 ( ) A. 2N2H4(g) + N2O4(g) ＝ 3N2(g) + 4H2O(g) △H＝–1076.7 kJ/mol B. N2H4(g) + 1/2N2O4(g) ＝3/2N2(g) + 2H2O(g) △H＝–1076.7 kJ/mol C. 2N2H4(g) + N2O4(g) ＝ 3N2(g) + 4H2O(g) △H＝–542.7 kJ/mol D. 2N2H4(g) + N2O4(g) ＝ 3N2(g) + 4H2O(g) △H＝–1059.3 kJ/mol7.根据热化学方程式(101 KPa) S(s) +O2 (g)=SO2 (g)△H=-297.23KJ/mol分析下列说法不正确的是 A． S的燃烧热为297.23KJ/mol B。S(g) +O2 (g)=SO2 (g) 放出的热量大于297.23KJ C． S(g) +O2 (g)=SO2 (g) 放出的热量小于297.23KJ D．形成1mol SO2化学键所释放总能量大于断裂1molS(s)和1molO2 (g)的化学键所吸收的总能量 8.已知某温度下的热化学方程式：2SO2（气）+O2（气）2SO3△H= -197KJ/mol，在同温同压下，向密闭容器中通入2molSO2和1molO2，达平衡时放出热量Q1KJ向另一相同的密闭容器中通入1.5molSO2，0.75molO2和0.5molSO3，达平衡时放出热量Q2KJ。下列关系正确的是 ( ) A．Q1=Q2=197 B．Q1=Q2<197 C．Q1查看更多