4.化学反应中的能量变化---高中化学一轮复习全套教学案详细解析

1 【专题四】化学反应中的能量变化 【考点突破】 考点 1 化学反应中的能量变化 1.放热反应和吸热反应 由于各物质所具有的能量不同，如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，那么在发生 化学反应时，有一部分能量就会转变成热能等形式释放出来，这就是放热反应。 表示：ΔH 为“-”或“ΔH＜0”，单位：kJ·mol-1。 如果反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，那么在发生化学反应时，反应物就需要吸收 能量才能转化为生成物，这就是吸热反应。 表示：ΔH 为“+”或“ΔH＞0”，单位：kJ·mol-1。 2.燃烧热：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，叫做该反应的燃烧热。 3.中和热：在稀溶液中，酸和碱发生中和反应时生成 1 mol H2O，这时的反应热叫中和热。单位 kJ·mol-1。 方法点击 反应热 ΔH=反应物总能量-生成物总能量或者反应热 ΔH=反应物键能之和-生成物键能之和。此 处常以计算题的形式出现。 例如：通常人们把拆开 1 mol 某化学键所吸收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，也可以用于估计化学反应的反应热(ΔH)，化学反应 ΔH 等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应 中新化学键的键能之和的差。 化学键 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C 键能/kJ·mol-1 460 360 436 431 176 347 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=_________kJ·mol-1 此题是结合晶体硅(金刚石)的立体空间构型计算反应热。首先分析 1 mol Si 中含 Si—Si 的物质的量(一个 Si 原子与四个 Si 原子形成四个 Si—Si，一个 Si—Si 归属于两个 Si 原子，所以 1 mol Si 中含 Si—Si 的物质的 量是 2mol)。 ΔH=(4×Si—Cl+2×H—H)-(2×Si—Si+4×H—Cl) ΔH=+236 kJ·mol-1 考点 2 热化学方程式 能表示反应过程中热量变化的化学方程式叫热化学方程式。 书写热化学方程式的注意点 (1)注明物质的聚集状态：气体(g)、固体(s)、液体(l)、稀溶液(aq)及晶型。 (2)注明反应的温度和压强(若是 101 kPa 和 25 ℃可不注明)，注明 ΔH 的“-”和“+”及单位(kJ·mol-1)。 ( 3)热化学方程式的化学计量数表示的是物质的量，所以可以是整数，也可以是分数。 对于相同物质的反应，化学计量数不同，ΔH 也不同。聚集状态不同，ΔH 也不同，所以书写热化学方 程式时，首先注明物质聚集状态，然后再根据化学方程式的化学计量数与反应热的正比关系确定 ΔH 的值。 方法点击 化学反应中的能量变化在高考中经常涉及的内容有：书写热化学方程式、判断热化学方程式的 正误及反应热的大小比较等等。 1.书写热化学方程式及判断热化学方程式的正误 同学们经常出错及 出题人常设错的方式： (1)丢掉或写错反应物及生成物的聚集状态。 (2)丢掉 ΔH 的“-”和“+”及单位(kJ·mol-1)，特别是“+”。 (3)反应热的数值与聚集状态的关系搞错。 (4)热化学方程式中的反应热数值表示反应物按方程式中化学计量数反应进行到底时的热量值，若反应存在 △2 化学平衡，则热量值小于对应的反应热数值。 2.比较反应热的大小 (1)同一反应生成物状态不同时 A(g)+B(g)====C(g)；ΔH1＜0；A(g)+B(g)====C(l)；ΔH2＜0 因为 C(g)====C(l)；ΔH3＜0，则 ΔH3=ΔH2-ΔH1，所以|ΔH2|＞|ΔH1|。 (2)同一反应物状态不同时 S(g)+O2(g)====SO2(g)；ΔH1＜0 S(s)+O2(g)====SO2(g)；ΔH2＜0 ΔH3+ΔH1=ΔH2，固 S(s) S(g)吸热，ΔH3>0，所以|ΔH1|＞|ΔH2| (3)两个有联系的不同反应相比 C(s)+O2(g)====CO2(g)；ΔH1＜0 C(s)+1/2O2(g)====CO(g)；ΔH2＜0 ΔH3+ΔH2=ΔH1，所以 ΔH1|ΔH2|) 化学反应不管是一步还是几步完成，其总的反应热是相同的，即化学反应 的反应热只与反应的始态(各 反应物)与终态(各生成物)有关，与反应途径无关，这就是盖斯定律。正因为如此，所以热化学方程式可以 进行数学处理。 考点 3 中和热的实验测定 1.实验原理及仪器装置(如下图) 在稀溶液中，酸和碱发生中和反应生成 1 mol 水，此时的反应热叫中和热。 2.中和热的计算公式： ΔH= kJ·mol-1，其中(m1+m2) 表示溶液质量，c 为比热容：c=4.18 J·(g·℃) -1。常使 c×10-3 变成 kJ·(g·℃) -1。 3.误差分析 若热量损失，中和热数值偏小。 方法点击 中和热实验的测定是高中阶段比较重要的一个定量实验。无论从能量的角度，还是从实验的角 度，中和热实验的测定都将会是今后高考考查的热点。除掌握化学实验的基本操作外，还应注意以下几点： 1.为了保证实验中盐酸完全反应，使用的碱稍微过量，计算中和热时按酸来算。 2.做好保温工作是本实验成功的关键，如为什么用环形玻璃棒，不能用铁质或铜质环形棒，还应注意环形 )( 10)()( 2 3 1231 OHn ttcmm −×−×+−3 玻璃棒的使用方法。 3.实验中若用弱酸、弱碱代替强酸、强碱，因弱酸、弱碱电离过程吸热，会使中和热数值偏小。 【精题精讲】 1. N2H2 是一种高效清洁的火箭燃料。0.25 mol N2H2(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出 133.5 kJ 热量。 则下列热化学方程式正确的是( ) A.N2H2(g)+O2(g)====N2(g)+2H2O(g)；ΔH=+133.5 kJ·mol-1 B.N2H2(g)+O2(g)====N2(g)+2H2O(g)；ΔH=-133.5 kJ·mol-1 C.N2H2(g)+O2(g)====N2(g)+2H2O(g)；ΔH=+534 kJ·mol-1 D.N2H2(g)+O2(g)====N2(g)+2H2O(g)；ΔH=-534 kJ·mol-1 答案：D 解析：本题考查了热化学方程式的书写及简单计算。热化学反应方程式前面的化学计量数，放热用“-”号， -133.5×4 kJ·mol-1=-534 kJ·mol-1。 2.燃烧 1 g 乙炔生成二氧化碳和液态水，放出热量 50 kJ，则这一反应的热化学反应方程式为( ) A.2C2H2(g)+5O2(g)====4CO2(g)+2H2O(l)；ΔH=+50 kJ·mol-1 B.C2H2(g)+5/2O2(g)====2CO2(g)+H2O；ΔH=-1 300 kJ C.2C2H2+5O2====4CO2+2H2O；ΔH=-2 600 kJ D.2C2H2(g)+5O2(g)====4CO2(g)+2H2O(l)；ΔH=-2 600 kJ·mol-1 答案：D 解析：本题考查了热化学方程式的书写及简单计算。热化学方程式前面的化学计量数表示物质的量。反应 热单位是 kJ·mol-1,B 和 C 均错。 2 mol C2H2 燃烧放出的热量为-2×26×50 kJ·mol-1=-2 600 kJ·mol-1。 3.下列叙述中正确的是( ) A.热化学方程式 2H2(g)+O2(g)====H2O(l);ΔH=-571.6 kJ·mol-1 中 ΔH 表示 H2 的燃烧热 B.分子晶体的熔点、沸点随共价键增强而升高 C.非金属元素呈现的最高化合价不超过该元素原子的最外层电子数 D.阴离子的核外电子排布一定与上一周期稀有气体元 素原子的核外电子排布相同 答案：C 解析：A 中 1 mol H2 完全燃烧的反应热表示 H2 的燃烧热。B 中分子晶体的熔沸点与分子间作用力有关， 与共价键强弱无关。D 项如：简单阴离子的核外电子排布应与本周期稀有气体元素原子的核外电子排布相 同。 4.已知 1 g CH4 完全燃烧生成 CO2 和液态水时放出 55.6 kJ 的热量，则下列甲烷燃烧的热化学方程式正确的 是( ) A.CH4+2O2====CO2+2H2O；ΔH=-889.6 kJ·mol-1 B.CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(g)；ΔH=-889.6 kJ·mol-1 C.CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l)；ΔH=889.6 kJ·mol-1 D.CH4 (g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l)；ΔH=-889.6 kJ·mol-1 答案：D 解析：本题考查热化学方程式书写应注意的问题。①要注明状态；②注意吸放热符号；③注意化学计量数 与反应热的正比关系；④注意反应热的单位是 kJ·mol-1 5. 0.3 mol 的气态高能燃料乙硼烷 B2H6 在 O2 中燃烧，生成固态 B2O3 和液态 H2O，放出 649.5 kJ 的热量。 下列热化学方程式中正确的是( ) A.B2H6(g)+3O2(g)====B2O3(s)+3H2O(l)；ΔH=+2 165 kJ·mol-1 B.B2H6(g)+3O2(g)====B2O3(s)+3H2O(l)；ΔH=-2 165 kJ·mol-1 C.B2H6+3O2====B2O3+3H2O；ΔH=-2 165 kJ·mol-1 D.B2H6(g)+O2(g)====B2O3(s)+H2O(g)；ΔH=-2 165 kJ·mol-1 答案：B4 解析：本题考查热化学方程式书写应注意的问题及简单计算。注意热化学方程式与普通的化学方程式的区 别。二者均要配平。 6.可逆反应 aA(s)+bB(g) cC(g)+dD(g)；ΔH=Q，在反应过程中，当其他条件不变时，某物质在混合物 中的含量与温度(T)、压强(p)的关系如下图所示： 根据上图分析，以下正确的是( ) A.T1>T2，Q>0 B.T2>T1，Qp2，a+b=c+d D.p1Q2>2Q1，故 D 正确． 答案：D　 9．下列关于反应能量的说法正确的是(　　) A．Zn(s)＋CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)＋Cu(s) ΔH＝－216 kJ·mol－1，E 反应物>E 生成物 B．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋178.5 kJ·mol－1，E 生成物>E 反应物 C．HI(g) 1 2H2(g)＋1 2I2(s) ΔH＝＋26.5 kJ·mol－1,1 mol HI 在密闭容器中分解达平衡后吸收 26.5 kJ 的能量 D．H ＋(aq)＋OH －(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol －1,1 L 1 mol·L －1 的 NaOH 溶液与 1 L 1 mol·L －1 的 CH3COOH 溶液混合后放热 57.3 kJ 解析：　当 E 反应物0，反之，反应放出能量，ΔH