2020届二轮复习反应热与热化学方程式学案

2020届二轮复习反应热与热化学方程式学案

专题八　化学反应中的热效应 第1课时　反应热与热化学方程式 命题调研(2016～2019四年大数据)‎ ‎2016～2019四年考向分布 核心素养与考情预测 核心素养：平衡思想与守恒观念，宏微结合 考情解码：本部分考点主要集中焓变的含义以及通过键能、盖斯定律等计算焓变大小几个知识点上，一般以能量－时间图像、反应能量关系图或者一组热化学方程式的形式出现，难度中等，预测2020年选考仍将以该种形式进行考查，同时关注离子键、共价键键能大小的影响因素。‎ 真题重现 ‎1.(2019·浙江4月选考，23)MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M＝Ca、Mg)：‎ 已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法不正确的是(　　)‎ A.ΔH1(MgCO3)＞ΔH1(CaCO3)＞0‎ B.ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)＞0‎ C.ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)＝ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)‎ D.对于MgCO3和CaCO3，ΔH1＋ΔH2＞ΔH3‎ 解析　根据已知信息，离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。由于r(Mg2＋)＜‎ r(Ca2＋)，所以MgCO3的离子键强于CaCO3，由于化学键断裂需要吸热，故ΔH1(MgCO3)＞ΔH1(CaCO3)＞0，A项正确；由于ΔH2只与CO相关，故ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)＞0，B项正确；根据能量关系图可知ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3，由于ΔH(MgCO3)≠ΔH(CaCO3)，故ΔH1(MgCO3)＋ΔH2(MgCO3)－ΔH3(MgO)≠ΔH1(CaCO3)＋ΔH2(CaCO3)－ΔH3(CaO)，而ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)，故ΔH1(MgCO3)－ΔH3(MgO)≠ΔH1(CaCO3)－ΔH3(CaO)，ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)≠ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)，C项错误；由于ΔH＋ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，而ΔH＞0，故ΔH1＋ΔH2＞ΔH3，D项正确，故选C。‎ 答案　C ‎2.(2019·浙江1月学考)反应N2(g)＋O2(g)===2NO(g)的能量变化如图所示。已知：断开1 mol N2(g)中化学键需吸收946 kJ能量，断开1 mol O2(g)中化学键需吸收498 kJ能量。‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝－180 kJ·mol－1‎ B.NO(g)===1/2N2(g)＋1/2O2(g)　ΔH＝＋90 kJ·mol－1‎ C.断开1 mol NO(g)中化学键需要吸收632 kJ能量 D.形成1 mol NO(g)中化学键可释放90 kJ能量 解析　由示意图可知，该反应反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应，ΔH＞0。‎ A.该反应为吸热反应，N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180 kJ/mol，故A错误；B.正反应为吸热反应，逆反应应该为放热反应，则NO(g)===1/2N2(g)＋1/2O2(g)　ΔH＝－90 kJ·mol－1，故B错误；C.反应热等于反应物键能之和减去生成物的键能之和，ΔH＝(946 kJ/mol＋498 kJ/mol))－2×E(N—O)＝＋180 kJ/mol，E(N—O)＝632 kJ/mol，则断开1 mol NO(g)中化学键需要吸收632 kJ能量，故C正确；D.反应热等于反应物键能之和减去生成物的键能之和，ΔH＝(946 kJ/mol＋498‎ ‎ kJ/mol))－2×E(N—O)＝＋180 kJ/mol，E(N—O)＝632 kJ/mol，则形成1 mol NO(g)中化学键可释放632 kJ能量，故D错误。‎ 答案　C ‎3.(2018·浙江11月选考)已知：H2O(g)===H2O(l)　ΔH1‎ C6H12O6(g)===C6H12O6(s)　ΔH2‎ C6H12O6(s)＋6O2(g)===6H2O(g)＋6CO2(g)　ΔH3‎ C6H12O6(g)＋6O2(g)===6H2O(l)＋6CO2(g)　ΔH4‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<ΔH4‎ B.6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0‎ C.－6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0‎ D.－6ΔH1＋ΔH2－ΔH3＋ΔH4 ＝0‎ 解析　由气态物质转化成液态物质或固态物质均放出热量，ΔH1＜0，ΔH2＜0，气态C6H12O6燃烧生成液态水比固态C6H12O6燃烧生成气态水放出热量多，所以ΔH3＞ΔH4，A项错误；根据盖斯定律得ΔH4＝6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3，B项正确，C、D项错误。‎ 答案　B ‎4.(2018·浙江4月选考)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，ΔH1<0‎ B.相同条件下，HCl的ΔH2比HBr的小 C.相同条件下，HCl的(ΔH1＋ΔH2)比HI的大 D.一定条件下，气态原子生成1 mol H—X键放出a kJ能量，则该条件下ΔH2＝a kJ·mol－1‎ 解析　A选项ΔH1为溶液到气体为吸热反应ΔH1＞0，A错误；Cl的非金属性更强，HCl更稳定，对应ΔH2更大，B错误；Cl的非金属性更强，HCl更稳定ΔH2‎ 较大，但HI沸点更高，ΔH1较大，C错误；ΔH2即为键能，D正确。‎ 答案　D ‎5.(2018·浙江6月学考)已知断开1 mol H2(g)中H—H键需要吸收436 kJ能量。根据能量变化示意图，下列说法或热化学方程式不正确的是(　　)‎ A.断开1 mol HCl(g)中的H—Cl键要吸收432 kJ能量 B.生成1 mol Cl2(g)中的Cl—Cl键放出243 kJ能量 C.H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－864 kJ·mol－1‎ D.HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)　ΔH＝92.5 kJ·mol－1‎ 解析　C项热化学方程式应为H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－185 kJ·mol－1。‎ 答案　C ‎6.(2017·浙江11月)根据Ca(OH)2/CaO体系的能量循环图：‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.ΔH5＞0‎ B.ΔH1＋ΔH2＝0‎ C.ΔH3＝ΔH4＋ΔH5‎ D.ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝0‎ 解析　根据气态水变液态水放热，故A错误；由转化关系图可知ΔH1＋ΔH2≠0，故B错误；由转化关系图可知ΔH3≠ΔH4＋ΔH5，故C错误；由转化关系图可知，经过一个循环之后回到原始状态，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝0，故D正确。‎ 答案　D 考向一　能量变化图像的解读 ‎1.(2018·浙江省磐安二中)‎25 ℃‎、101‎ ‎ kPa时，有以下能量转化图，下列说法不正确的是(　　)‎ A.转化Ⅱ的热化学方程式2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－282.9 kJ·mol－1‎ B.相同条件下，1 mol C(s)和0.5 mol O2(g)总能量高于1 mol CO(g)的能量 C.由C→CO的热化学方程式‎2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.2 kJ·mol－1‎ D.CO2(g)分解为C(s)和O2(g)是吸热反应 解析　A项转化Ⅱ的热化学方程式CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－282.9 kJ·mol－1，A不正确；B项，由图像可知，相同条件下，1 mol C(s)和0.5 mol O2(g)总能量高于1 mol CO(g)的能量，正确；C项由C→CO的热化学方程式‎2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－(393.5 kJ·mol－1－282.9 kJ·mol－1)×2＝－221.2 kJ·mol－1，正确；D项由图像可知，CO2(g)分解为C(s)和O2(g)是吸热反应，正确。‎ 答案　A 备考策略 两种角度理解化学反应热图像：‎ ‎(1)从微观的角度说，是旧化学键断裂吸收的总能量与新化学键形成放出的总能量的差值，如下图所示：‎ a表示旧化学键断裂吸收的能量；‎ b表示新化学键形成放出的能量；‎ c表示反应热。‎ ‎(2)从宏观的角度说，是反应物的总能量与生成物的总能量的差值，在上图中：‎ 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。‎ 考同二　反应热大小的比较 ‎2.(2018·浙江温州适应性测试)室温下，CuSO4(s)和 CuSO4·5H2O(s)溶于水及CuSO4·5H2O受热分解的能量变化如图所示，下列说法不正确的是(　　)‎ A.将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低 B.将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高 C.ΔH3＞ΔH2‎ D.ΔH1＝ΔH2＋ΔH3‎ 解析　A.胆矾溶于水时，溶液温度降低，反应为CuSO4·5H2O(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)＋5H2O(l)　ΔH3＞0，故A正确；B.硫酸铜溶于水，溶液温度升高，该反应为放热反应，则：CuSO4(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)　ΔH2＜0；故B正确；C.由分析：ΔH2＜0，ΔH3＞0，ΔH3＞ΔH2，故C正确；D.由分析可知：依据盖斯定律：可得ΔH1＝ΔH3－ΔH2，故D错误；故选D。‎ 答案　D 备考策略 比较反应热大小的五个注意要点 ‎1.反应物和生成物的状态：物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系。‎ ‎2.ΔH的符号：比较反应热的大小时，不要只比较ΔH 数值的大小，还要考虑其符号。‎ ‎3.参加反应物质的量：当反应物和生成物的状态相同时，参加反应物质的量越多，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。‎ ‎4.反应的程度：参加反应物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。‎ ‎5.键能大小：离子键的键能要考虑离子半径和离子所带电荷数等因素，共价键的键能要考虑原子半径大小，非金属性强弱等因素。‎ 考向三　盖斯定律 ‎3.(2019·金华十校)二氧化碳加氢合成乙烯的反应如下：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH。‎ 已知：①C2H4(g)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2　ΔH1＝a kJ/mol；‎ ‎②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2＝b kJ/mol；‎ ‎③H2O(l)===H2O(g)　ΔH3＝c kJ/mol；‎ 请回答：‎ ΔH＝________ kJ/mol。(用a、b、c表示)‎ 解析　已知：①C2H4(g)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2(g)　ΔH1＝a kJ/mol；②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2＝b kJ/mol；③H2O(l)===H2O(g)　ΔH3＝c kJ/mol；根据盖斯定律，将②×2＋③×4－①得：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH＝(2b＋‎4c－a) kJ/mol，故答案为：2b＋‎4c－a。‎ 答案　2b＋‎4c－a 备考策略 盖斯定律的内容为：一定条件下，一个反应不管是一步完成，还是分几步完成，反应的总热效应相同，即反应热的大小与反应途径无关，只与反应的始态和终态有关。我们可以通过以下方法获得新的热化学方程式的反应热：‎ 步骤1　“倒”‎ 为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号相反。这样，就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往容易出错。‎ 步骤2　“乘”‎ 为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式乘以某个倍数，反应热也要相乘。‎ 步骤3　“加”‎ 上面的两个步骤做好了，只要将方程式相加即可得目标方程式，反应热也要相加。‎ 考向四　键能大小与能量高低的关系 ‎4.(2018·浙江温州共美联盟)如图所示，ΔH1＝－393.5 kJ· mol－1，ΔH2＝－395.4 kJ· mol－1，下列说法或表示式正确的是(　　)‎ A.C(s、石墨)===C(s、金刚石)　ΔH＝＋1.9 kJ· mol－1‎ B.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.石墨的总键能比金刚石的总键能小1.9 kJ 解析　A项由图像可知石墨能量低，金刚石能量高，故C(s、石墨)===C(s、金刚石)　ΔH＝＋(395.4－393.5) kJ·mol－1＝＋1.9 kJ· mol－1，正确；B项石墨和金刚石的转化是同素异形体之间的化学变化，错误；C项，能量越低越稳定，故金刚石的稳定性弱于石墨，错误；D项石墨能量低，更稳定，总键能比金刚石的总键能大1.9 kJ，错误。‎ 答案　A 备考策略 键能和能量的区别和联系 键能指的是：在标准状况下，将1 mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)，B(g)所需的能量，即断裂A－B键时需要吸收的能量。表示由共价键形成的物质内部原子之间结合的牢固程度。键能越大破坏该分子需要外界提供的能量就越多，表示分子内部原子之间结合的越牢固。‎ 能量指的是分子内部原子核之间的吸引排斥能、电子的动能势能等等。能量的高低是指该物质运动时所具有的能量。它的高低大小决定了物质之间发生化学反应时碰撞次数的多少，是否容易发生化学反应，也就是物质是否活泼。‎ 在结构相同的情况下，键能越大的物质所具有的能量越低，物质越稳定；键能越小的物质所具有的能量越高，物质越不稳定。‎ 另外键能的大小跟以下因素有关：‎ ‎1.一般情况下，成键电子数越多，键长越短 ，形成的共价键越牢固，键能越大。‎ ‎2.在成键电子数相同，键长相近时，键的极性越大，键能越大。‎ 考向五　热化学方程式的书写 ‎5.(2018·余姚中学)根据能量变化示意图，请写出氮气和氢气合成液态的氨气的热化学方程式_____________________________________________________‎ ‎______________________________________________________________。‎ 解析　反应的焓变＝断键吸收的总能量－成键放出的总能量；氮气和氢气合成液态的氨气的热化学方程式N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)　ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1。‎ 答案　N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)　ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1‎ 备考策略 热化学方程式书写与正误判断的步骤 ‎(1)书写一般“四步”。‎ ―→―→―→ ‎(2)正误判断“五审”‎ ‎1.(2018·浙江金丽衢十二校高三上)已知：H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)的反应能量变化示意图如下。下列说法不正确的是(　　)‎ A.键的断裂过程是吸热过程，键的形成过程是放热过程 B.“假想的中间物质”的总能量高于起始态H2和Cl2的总能量 C.反应的ΔH＝[(a＋b)－‎2c]kJ/mol D.点燃条件和光照条件下，反应的ΔH不同 解析　A.据图可知，要发生化学反应，首先使反应物分子变为单个原子，然后重新组合形成生成物分子，断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，若能量以热能形式体现，则键的断裂过程是吸热过程，键的形成过程是放热过程，A正确；B.断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，则单个原子的能量比参加反应的化合物分子的能量要高，即“假想的中间物质”的总能量高于起始态H2和Cl2的总能量，B正确；C.焓变等于断裂化学键吸收的能量减去成键释放的能量，则反应的ΔH为[(a＋b)－‎2c] kJ/mol，C正确；D.焓变与反应条件无关，只与物质的始态和终态有关，所以无论是点燃条件还是光照条件下，反应的ΔH都相同，D错误；故合理选项是D。‎ 答案　D ‎2.(2018·浙江名校协作体高三上)根据下图所示的过程中的能量变化情况，判断下列说法正确的是(　　)‎ A.N2(g)转化为氮原子是一个放热过程 B.1 mol N2和1 mol O2的总能量比2 mol NO的总能量高 C.1个NO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632 kJ能量 D.2NO(g)===N2(g)＋O2(g)的反应热ΔH＝－180 kJ·mol－1‎ 解析　A.氮气分子拆分为氮原子的过程是吸热过程，故A不符合题意；B.由图中数据可得反应物键的断裂吸收(946＋498)＝1 444(kJ/mol)的能量，生成物键的形成放出2×632＝1 264(kJ/mol)的能量，故该反应是吸热反应，依据能量守恒，1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量，故B不符合题意；C.1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632 kJ能量，故C不符合题意；D.2NO(g)===N2(g)＋O2(g)的反应热ΔH＝1 264 kJ/mol－1 444 kJ/mol＝－180 kJ/mol，故D符合题意。故答案为：D。‎ 答案　D ‎3.(2019·浙江绿色联盟3月)下列说法正确的是(　　)‎ A.ΔH1>0　ΔH2<0‎ B.ΔH3>0 　ΔH4<0‎ C.ΔH5<0‎ D.ΔH6＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5‎ 解析　A.燃烧为放热反应，固态转化为气态吸热，则ΔH1＜0，ΔH2＞0，故A错误；B.化学键断裂吸热，可知ΔH4＞0，故B错误；C.非金属的气体原子转化为离子放热，则ΔH5＜0，故C正确；D.由盖斯定律可知，反应一步完成与分步完成的热效应相同，则ΔH6＝ΔH1－ΔH2－ΔH3－ΔH4－ΔH5－ΔH7，故D错误；故选C。‎ 答案　C ‎4.(2018·嘉兴高三上)几种物质的能量关系如下图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－965.1 kJ·mol－1‎ B.2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－221.2 kJ·mol－1‎ C.由图可知，甲烷的燃烧热为779.7 kJ·mol－1‎ D.通常由元素最稳定的单质生成1 mol纯化合物时的反应热称为该化合物的标准生成焓，由图可知，CH4(g)的标准生成焓为＋74.8 kJ·mol－1‎ 解析　A、根据能量关系，无法计算出C和O2生成CO2的焓变，故A错误；B、根据能量关系，CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)　ΔH＝(854.5－965.1) kJ·mol－1＝－110.6 kJ·mol－1，故B正确；C、根据图可知，甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol－1，故C错误；D、该反应为化合反应，属于放热反应，即CH4(g)的标准生成焓为(890.3－965.1) kJ·mol－1＝－74.8 kJ·mol－1，故D错误。‎ 答案　B ‎5.(2018·浙江稽阳高三上)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.通过计算，可知系统(Ⅰ)制备氢气的热化学方程式为：H2O(l)===H2(g)＋1/2O2(g)　ΔH＝286 kJ·mol－1‎ B.通过计算，可知系统(Ⅱ)制备氢气的热化学方程式为：H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝20 kJ·mol－1‎ C.若反应H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－a kJ· mol－1，则a>286‎ D.制得等量H2所需能量较少的是热化学硫碘循环硫化氢分解法 解析　A.根据盖斯定律进行方程式的加合得：系统(Ⅰ)制备氢气的热化学方程式为：H2O(l)===H2(g)＋1/2O2(g)　ΔH＝286 kJ·mol－1，A正确，故A不符合题意。B.根据盖斯定律进行方程式的加合得：可知系统(Ⅱ)制备氢气的热化学方程式为：H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝20 kJ·mol－1，B正确，故B不符合题意。C.若反应H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g)生成气体水，放出的热量小，故a<286，C不正确，故C符合题意。D.根据系统(Ⅰ)(Ⅱ ‎)总的热化学方程式得出：吸收的热量较少的是硫碘循环硫化氢分解法，D正确，故D不符合题意。‎ 答案　C ‎6.(2019·台州一模)根据能量变化示意图，下列说法正确的是(　　)‎ A.状态1是液态，则状态3一定是气态 B.状态3是液态，则状态4一定是气态 C.A(状态2)＋B(g)===C(状态3)＋D(g)　ΔH＝(d－a)kJ·mol－1‎ D.断裂1 mol C(状态3)和1 mol D(g)中的化学键需要吸收的能量为(e－d) kJ 解析　A.由图可知，不能判断状态1、3的变化，因物质发生变化，故A错误；B.状态3比状态4的能量高，则状态3是液态，则状态4为固态，故B错误；C.焓变与始终态能量有关，由图可知A(状态2)＋B(g)===C(状态3)＋D(g)　ΔH＝(d－a) kJ·mol－1，故C正确；D.由图不能确定化学键断裂吸收的能量，生成1 mol C(状态3)和1 mol D(g)时逆反应的活化能为(e－d) kJ/mol，故D错误；故选：C。‎ 答案　C