高考化学一轮复习 第6章 化学反应与能量 第1节 化学能与热能学案

1 第一节 化学能与热能 考纲定位 全国卷5年考情 1.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。了解活化能的概念。 2．了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。 3．了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。 4．了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。 5．了解焓变(ΔH)与反应热的含义。 6．理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。

2017年：Ⅰ卷T28(2)；Ⅱ卷T27(1)；Ⅲ卷T28(3) 2016年：Ⅱ卷T26(3)、T27(1)；Ⅲ卷T27(4) 2015年：Ⅰ卷T28(3)；Ⅱ卷T27(1) 2014年：Ⅰ卷T9(C)、T28(2)；Ⅱ卷T13、T26(1) 2013年：Ⅰ卷T28(3)；Ⅱ卷T12

考点1| 焓变 热化学方程式 (对应学生用书第108页) [考纲知识整合] 1．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 ①吸热反应：热能―→化学能 ②放热反应：化学能―→热能 ③光合作用：光能―→化学能 ④燃烧反应：化学能―→热能，化学能―→光能 ⑤原电池反应：化学能―→电能 ⑥电解池反应：电能―→化学能

2．焓变、反应热 (1)焓(H) 用于描述物质所具有能量的物理量。 (2)焓变(ΔH) ΔH＝H(生成物)－H(反应物)。单位kJ·mol－1或kJ/mol。 (3)反应热 指当化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号Q表示，单 2

位kJ·mol－1。 (4)焓变与反应热的关系 对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有如下关系：ΔH＝Qp。 3．吸热反应和放热反应 (1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。

(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析 (3)常见的放热反应和吸热反应 放热反应：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟水或酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化；⑥铝热反应。 吸热反应：①大多数分解反应；②盐类的水解反应；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应。 4．热化学方程式 (1)定义：表示参加反应物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。 (2)意义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。 如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ/mol表示在25 ℃、101 kPa条件下，2_mol_H2和1_mol__O2反应生成2_mol液态水时放出571.6_kJ的热量。 (3)书写热化学方程式注意事项 ①注明反应条件：反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反应是在25 ℃、101 kPa下进行的，可不注明。 ②注明物质状态：常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。 ③注意符号、单位：ΔH应包括“＋”或“－”、数字和单位(kJ·mol－1)。 ④注意守恒关系：①原子守恒和得失电子守恒；②能量守恒。(ΔH与化学计量数相对应) ⑤区别于普通方程式：一般不注“↑”“↓”以及“点燃”“加热”等。 3

⑥注意热化学方程式的化学计量数：热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，可以是整数，也可以是分数。且化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。 ⑦同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外，还要注明名称。 [高考命题点突破] 命题点1 化学反应的能量变化及图像分析 1．(2018·济南模拟)下列说法中正确的是( ) A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化 B．破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要 的能量时，该反应为吸热反应 C．放热反应的ΔH<0 D．放热反应一定不用加热，吸热反应一定需加热 C [A项，物质变化和能量变化是化学反应的两大特征；B项，反应应为放热反应；C项，放热反应的焓变为负，ΔH<0；D项，放热或吸热反应的条件都有可能需加热或不需加热。] 2．反应A＋B―→C(ΔH ＜0)分两步进行： ①A＋B―→X(ΔH＞0)，② X―→C(ΔH＜0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( )

D [根据反应物和生成物能量的高低来分析、解决问题。化学反应都伴随能量变化，当反应物的总能量高于生成物的总能量时，该反应为放热反应；当反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应为吸热反应。反应①的ΔH>0，为吸热反应，故可排除A项和C项。反应②的ΔH<0，为放热反应，B项错误，故选D项。] 命题点2 活化能与反应热的关系 3．(2018·河南十校模拟)研究表明N2O与CO在Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，下列说法错误的是( ) 【导学号：97500102】 4

A．反应总过程ΔH<0 B．Fe＋使反应的活化能减小 C．FeO＋也是该反应的催化剂 D．Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两步反应均为放热反 应 C [A项，反应总过程为N2O＋CO===N2＋CO2，根据图示可知，反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，ΔH<0，正确；B项，根据反应历程，Fe＋为催化剂，能够降低反应的活化能，正确；C项，FeO＋为中间产物，而不是催化剂，错误；D项，根据图示，Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两反应中反应物总能量均高于生成物总能量，

均为放热反应，正确。] 4．(2018·三晋名校联考)在苯中，HA发生二聚：2HA (HA)2，反应在较低温度下自发进行，则ΔH_______(填“>”“<”或“＝”)0。已知该二聚反应的反应热数值约为活

化能的59。下列能量关系图最合理的是_______(填字母序号)。

【解析】 反应在较低温度下自发进行， 说明ΔH<0，故HA的能量比(HA)2的能量高，又因为该二聚反应的反应热数值约为活化能的59，故选B。 【答案】 < B 5．已知：2SO2(g)＋O22SO3(g) ΔH＝－a kJ·mol－1，该反应的正反应活化能为b kJ·mol－1，则该反应的逆反应活化能为________kJ·mol－1。 【答案】 a＋b [题后归纳] 活化能与焓变的关系 5

(1)E1为正反应活化能，E2为逆反应活化能，ΔH＝E1－E2； (2)催化剂能降低正、逆反应所需活化能，能提高反应物活化分子百分含量，但不影响焓变的大小。 命题点3 化学键变化(或键能)与ΔH的互算 6．(2018·山西大学附中模拟)根据键能数据估算CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)的反应热ΔH为( ) 化学键 C—H C—F H—F F—F 键能/(kJ·mol－1) 414 489 565 155 A．－485 kJ·mol－1 B．＋485 kJ·mol－1 C．＋1 940 kJ·mol－1 D．－1 940 kJ·mol－1 D [ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝414 kJ·mol－1×4＋155 kJ·mol－1×4－489 kJ·mol－1×4－565 kJ·mol－1×4＝－1 940 kJ·mol－1。]

7．(2015·全国Ⅰ卷，节选)已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·mol－1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为________kJ。 【解析】 设1 mol HI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x，则2x－436 kJ－151 kJ＝＋11 kJ，x＝299 kJ。 【答案】 299 [方法技巧] ΔH的三种基本计算公式 (1)ΔH＝反应物总键能之和－生成物总键能之和 (2)ΔH＝生成物总能量－反应物总能量＝H(生成物)－H(反应物) (3)ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能 注意：常见物质(1 mol)中化学键数目

物质 CO2 (C===O) CH4 (C—H) P4 (P—P) SiO2 (Si—O) 石墨 金刚 石 S8 (S—S) Si 键数 2 4 6 4 1.5 2 8 2 命题点4 热化学方程式的书写与判断 8．(2014·海南高考)标准状态下，气态分子断开1 mol化学键的焓变称为键焓。已知H—H、H—O和O===O键的键焓ΔH分别为436 kJ/mol、463 kJ/mol和495 kJ/mol。下列热化 6

学方程式正确的是( ) A．H2O(g)===H2(g)＋12O2(g) ΔH＝－485 kJ/mol

B．H2O(g)===H2(g)＋12O2(g) ΔH＝＋485 kJ/mol C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝＋485 kJ/mol D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－485 kJ/mol

D [H2O(g)===H2(g)＋12O2(g)

ΔH＝2ΔH(H—O)－ΔH(H—H)－12ΔH(O===O)＝2×463 kJ/mol－436 kJ/mol－12×495 kJ/mol＝＋242.5 kJ/mol，A、B项均错误；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝2ΔH(H—H)＋ΔH(O===O)－4ΔH(H—O)＝2×436 kJ/mol＋495 kJ/mol－4×463 kJ/mol＝－485 kJ/mol，C项错误，D项正确。] 9．根据信息，写出下列热化学方程式。 【导学号：97500103】 (1)(2016·天津高考)Si与Cl两元素的单质反应生成1 mol Si的最高价化合物，恢复至室温，放热687 kJ，已知该化合物的熔、沸点分别为－69 ℃和58 ℃。写出该反应的热化学方程式：__________________________________。 (2)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题： 已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6 ℃和76 ℃，AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为______________________________________________________ ________________________________________________________________。 (3)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为________________________________________________ ________________________________________________________________。 (4)在一定条件下，将1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中发生反应生成氨气，达到平衡时N2的转化率为25%，放出Q kJ的热量，写出N2与H2反应的热化学方程式为_______________________________________________。 (5)化学反应N2＋3H2===2NH3的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)