2022届高三高考化学复习专项训练八 化学反应与热能

专题八化学反应与热能一、化学反应中的能量变化(1)化学反应中的两大变化：物质变化和能量变化。(2)化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。(3)化学反应中的能量转化形式：热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。1、化学反应的实质与特征2、反应热、活化能图示①在无催化剂的情况下，为正反应的活化能，为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2。②催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。3、吸热反应与放热反应（从三个角度理解产生化学反应热效应的原因）（1）从能量高低角度理解ΔH＝H1(生成物的总能量)－H2(反应物的总能量)（2）从微观角度理解ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和（3）从活化能角度理解ΔH＝E1(正反应活化能)－E2(逆反应活化能)【常见的放热反应和吸热反应】 放热反应吸热反应常见反应①可燃物的燃烧②酸碱中和反应③金属与酸的置换反应④物质的缓慢氧化⑤铝热反应⑥大多数化合反应①弱电解质的电离②盐类的水解反应③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应④C和H2O(g)、C和CO2的反应⑤大多数的分解反应4、燃烧热和中和热(1)燃烧热①概念：在101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。其中的“完全燃烧”，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)等。②在书写热化学方程式时，应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：C8H18(l)＋O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝-5518kJ·mol－1。(2)中和热①概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1_mol液态H2O时的反应热叫中和热。②用离子方程式可表示为OH－(aq)＋H＋(aq)=H2O(l)　ΔH＝-57.3kJ·mol－1。5、中和热的测定【注意事项】①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量损失。②为保证酸完全中和，采取的措施是使碱稍过量。6、常见的能源类型 例题1：右图表示某反应的能量变化，对于该图的理解，你认为一定正确的是(　　)A．曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示两个化学反应的能量变化B．曲线Ⅱ可表示反应2KClO32KCl＋3O2↑的能量变化C．该反应不需要加热就能发生D．该反应的ΔH＝E2－E1答案：D解析：本题考查了化学反应中的能量变化，意在考查考生对化学反应中能量变化本质的理解以及分析化学图象的能力。曲线Ⅰ(表示没有使用催化剂)和曲线Ⅱ(表示使用了催化剂)是同一个反应的能量变化，A项错误；曲线Ⅱ可以表示使用了催化剂的放热反应的能量变化，但二氧化锰催化氯酸钾分解的反应属于吸热反应，B项错误；放热反应不一定不需要加热，C项错误；反应的ΔH等于生成物的总能量减去反应物的总能量，D项正确。例题2：下列说法正确的是(　　)A．葡萄糖的燃烧热是2800kJ·mol－1，则C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1400kJ·mol－1B.已知101kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221kJ·mol－1，则该反应的反应热为221kJ·mol－1C.已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量 D.已知HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水的中和热为－57.3kJ·mol－1答案：A例题3：为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是(　　)A．H2O的分解反应是放热反应B．氢能源已被普遍使用C．2molH2O具有的总能量低于2molH2和1molO2的能量D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值答案：C解析：水的分解是吸热反应，A错误；氢能源由于受贮存和运输等因素的限制，还未普遍使用，但有巨大的开发利用的价值，B、D错误。二、热化学方程式1、热化学方程式书写步骤【注意】（1）ΔH与反应的“可逆性”可逆反应的ΔH表示反应完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。如 　ΔH＝－92.4kJ·mol－1。表示在298K时，1molN2(g)和3molH2(g)完全反应生成2molNH3(g)时放出92.4kJ的热量。但实际上1molN2(g)和3molH2(g)充分反应，不可能生成2molNH3(g)，故实际反应放出的热量小于92.4kJ。（2）物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，在进行反应热的有关计算时，必须要考虑到物理变化时的热效应，如物质的三态变化。2、“五审”法突破热化学方程式的正误判断例题1：胶状液氢(主要成分是H2和CH4)有望用于未来的运载火箭和空间运输系统。实验测得101kPa时，1molH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ的热量；1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3kJ的热量。下列热化学方程式书写正确的是(　　)A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－285.8kJ·mol－1B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3kJ·mol－1C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3kJ·mol－1D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝＋890.3kJ·mol－1答案：B解析：热化学方程式中各物质前面的化学计量数表示反应物的物质的量，A选项错误；物质的状态不同，反应的热效应不同，C选项错误；放热反应ΔH用“－”表示，吸热反应ΔH用“＋”表示，D选项错误。例题2：通常人们把拆开1mol某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能。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。化学键Si—OSi—ClH—HH—ClSi—SiSi—C460360436431176347 工业上高纯硅可通过下列反应制取：，该反应的热化学方程式为________________。答案：SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)　ΔH＝236kJ·mol－1解析：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ΔH＝4×360kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1－(2×176kJ·mol－1＋4×431kJ·mol－1)＝＋236kJ·mol－1。三、反应热的计算与比较1、盖斯定律应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时注意：(1)参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般为2～3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘或除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，可得出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式ΔH之间的换算关系。(2)当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”“－”符号。(3)将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。(4)在涉及反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。步骤如下：2、利用键能计算ΔH的方法(1)计算公式ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能。 (2)计算关键利用键能计算反应热的关键，就是要算清物质中化学键的数目，清楚中学阶段常见单质、化合物中所含共价键的种类和数目。3、反应热大小比较法——盖斯定律“矢量三角”(1)同一个反应，生成物的状态不相同有如下两个热化学方程式：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH12H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH2(ΔH1和ΔH2都小于0)，请比较ΔH1和ΔH2的大小。结合反应本身的特点，设计如下的“矢量三角”：依据盖斯定律得ΔH1＋ΔH3＝ΔH2，即ΔH2－ΔH1＝ΔH3ΔH2。（2）同一个反应，反应物的状态不相同有如下两个热化学方程式：S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2(ΔH1和ΔH2都小于0)，请比较ΔH1和ΔH2的大小。结合反应本身的特点，设计如下的“矢量三角”：依据盖斯定律得ΔH3＋ΔH1＝ΔH2，即ΔH2－ΔH1＝ΔH3ΔH2。（3）对于不同反应，当它们之间有关联时有如下两个热化学方程式：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1C(s)＋O2(g)==CO(g)　ΔH2(ΔH1和ΔH2都小于0)，请比较ΔH1和ΔH2的大小。结合反应本身的特点，设计如下的“矢量三角”：依据盖斯定律得ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，即ΔH1－ΔH2＝ΔH3ΔH1。 例题1：已知：As(s)＋H2(g)＋2O2(g)===H3AsO4(s)　ΔH1H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH22As(s)＋O2(g)===As2O5(s)　ΔH3则反应As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s)的ΔH＝________。答案：2ΔH1－3ΔH2－ΔH3解析：由盖斯定律可知①×2-②×3-③可得所求反应，故ΔH＝2ΔH1－3ΔH2－ΔH3。例题2：中俄天然气项目将在2019年首次输气，天然气作为民生工程受到人们普遍关注。已知天然气不完全燃烧的化学方程式为=（单位：）。且键的键能为，键的键能为，键的键能是，键的键能为，则甲烷不完全燃烧的为（）A.B.C.D.答案：D解析：反应焓变反应物的总键能生成物的总键能=，D项正确。例题3：已知5个热化学方程式如下：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1②3H2(g)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋3H2O(g)　ΔH2③2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH3④2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH4⑤2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)　ΔH5下列关于上述反应焓变的判断正确的是(　　)A．ΔH10B．ΔH5