1、全国通用版高考化学一轮复习第21讲化学反应与能量变化学案第21讲化学反应与能量变化 1化学反应的实质与特征(1)实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。(2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为热量的变化，也有光能和电能等。2焓变和反应热(1)反应热：化学反应中吸收或放出的热量。(2)焓变：生成物与反应物的内能差，HH(生成物)H(反应物)。在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为H，单位是kJmol1或kJ/mol。3吸热反应与放热反应(1)从能量守恒的角度理解H生成物的总能量反应物的总能量。(2)从化学键变化角度理解H反应物的总键能生成物的总键能。(3)常见的放热反应
2、和吸热反应放热反应：大多数化合反应、中和反应、金属与酸的反应、所有的燃烧反应。吸热反应：大多数分解反应、盐的水解反应、Ba(OH)28H2O和NH4Cl反应、C与H2O(g)反应、C与CO2反应。4燃烧热5中和热6能源1正误判断，正确的画“”，错误的画“”。(1)物质发生化学变化都伴有能量的变化。()(2)放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应。()(3)同温同压下，反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同。()(4)N2分子中含3个共价键，键能大，故N2的能量(焓)也大。()(5)甲烷的燃烧热H890 kJmol1，则甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(
3、g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890 kJ mol1。()(6)S(s)O2(g)=SO3(g)H315 kJmol1(燃烧热)(H的数值正确)。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2教材改编题(据人教必修二P37 T6)下列有关能量的说法中，正确的是()A化学反应中的能量变化主要是由电子转移引起的B化学反应必然伴随发生能量变化C化学反应中能量变化的大小与反应物的状态无关D化学反应中能量变化的大小与反应物的多少无关答案 B考点1焓变、反应热 典例1(北京高考)最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：下列说法正
4、确的是()ACO和O生成CO2是吸热反应B在该过程中，CO断键形成C和OCCO和O生成了具有极性共价键的CO2D状态状态表示CO与O2反应的过程解析A项，状态总能量为反应物总能量，状态总能量为生成物总能量，由图示知反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应；B项，从状态、的图示可以看出，反应中CO并未断裂成C和O，C、O原子间一直有化学键；C项，由图示可以看出，CO和O生成了CO2，CO2分子中C与O形成极性共价键；D项，状态状态表示CO与O反应生成CO2的过程，并不是CO与O2的反应过程。答案 C名师精讲解答能量变化图像题的“三”关键(1)注意活化能在图示中的意义。从反应物至最高点的
5、能量数值表示正反应的活化能(E1)；从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能(E2)；HE1E2。(2)催化剂只影响正、逆反应的活化能，而不影响反应的焓变。(3)涉及反应热的有关计算时，要特别注意图示中反应物和生成物的物质的量。1下图表示某反应的能量变化，对于该图的理解正确的是()A曲线和曲线分别表示两个化学反应的能量变化B曲线 可表示反应2NH3N23H2的能量变化C该反应不需要加热就能发生D该反应的HE2E1答案 D解析图中曲线和曲线的始态、终态相同，表示同一个化学反应的能量变化，A错误；反应物的能量大于生成物的能量，该反应是放热反应，NH3的分解反应是吸热反应，B错误；放热反应是指在
6、反应过程中放出热量，并不表示反应不需要加热，C错误；D正确。2某反应使用催化剂后，其反应过程中能量变化如图。下列说法错误的是()A总反应为放热反应B使用催化剂后，活化能不变C反应是吸热反应，反应是放热反应DHH1H2答案 B解析由题图可知，反应是吸热反应，反应是放热反应，总反应是放热反应，且HH1H2，A、C、D项正确；使用催化剂能降低反应所需的活化能，B项错误。考点2中和热及测定 典例2现利用如图装置进行中和热的测定，请回答下列问题： (1)该图中有两处未画出，它们是_、_。(2)把温度为15.0 ，浓度为0.5 molL1的酸溶液和0.55 molL1的碱溶液各50 mL混合(溶液密度均为
7、1 gmL1)，生成溶液的比热容c4.18 Jg11，轻轻搅动，测得酸碱混合液的温度变化数据如下：试计算上述两组实验测出的中和热H1_，H2_。两组实验结果差异的原因是_。写出HClNH3H2O的热化学方程式：_。解析(2)根据题目给出的酸、碱的物质的量，酸为0.025 mol，碱为0.0275 mol，碱是过量的，应根据酸的量进行计算，即反应生成了0.025 mol H2O。根据实验数据算出生成1 mol H2O所放出的热量，即得出两组实验测出的中和热数值：H14.18(5050)(18.415.0)1030.025 kJmol156.8 kJmol1，H24.18(5050)(18.115
8、.0)1030.025 kJmol151.8 kJmol1。答案 (1)环形玻璃搅拌棒烧杯上方的泡沫塑料盖(2)56.8 kJmol1 51.8 kJmol1NH3H2O是弱碱，在中和过程中NH3H2O发生电离，要吸热，因而总体放热较少HCl(aq)NH3H2O(aq)=NH4Cl(aq)H2O(l)H51.8 kJmol1名师精讲中和热的测定1测定原理Hc4.18 Jg114.18103 kJg11；n为生成H2O的物质的量。稀溶液的密度用1 gmL1进行计算。2注意事项(1)碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是保温、隔热，减少热量损失。(2)为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量(0.
9、5 molL1 HCl、0.55 molL1 NaOH溶液等体积混合)。(3)实验时不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是铜丝导热性好，比用环形玻璃搅拌棒误差大。3问题设计(1)该实验小组做了三次实验，每次取溶液各50 mL，并记录如下原始数据。已知盐酸、NaOH溶液密度近似为1.00 gmL1，中和后混合液的比热容c4.18103kJg11，则该反应的中和热H55.176 kJmol1。(2)若用等浓度的醋酸与NaOH溶液反应，则测得的中和热会偏小，其原因是醋酸电离要吸热。(3)在中和热测定实验中存在用水洗涤温度计上的盐酸的步骤，若无此操作步骤，则测得的中和热偏小。3为了测量某酸碱反应生
10、成1 mol水时的反应热，如下数据在计算时至少需要的数据有()酸的浓度碱体积比热容反应后溶液的质量生成水的物质的量反应前后温度变化操作所需的时间A BC D全部答案 C解析测定中和热的原理为Qcmt，H，故需要的数据有比热容、反应后溶液的质量、反应前后温度变化、生成水的物质的量，C项正确。4某实验小组用0.50 molL1 NaOH溶液和0.50 molL1 H2SO4溶液进行中和热的测定。测定中和热的实验装置如下图所示。(1)写出稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应表示中和热的热化学方程式(中和热数值为57.3 kJmol1)：_。(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸进行实验，实验数据如下
11、表。请填写下表中的空白：近似认为0.50 molL1 NaOH溶液和0.50 molL1 H2SO4溶液的密度都是1 gcm3，中和后生成的溶液的比热容c4.18 Jg11，则中和热H_(取小数点后一位)。上述实验结果的数值与57.3 kJmol1有偏差，产生偏差的原因可能是_(填字母)。a实验装置保温、隔热效果差b在量取NaOH溶液的体积时仰视读数c分多次把NaOH溶液倒入盛有稀硫酸的小烧杯中d用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度答案(1) H2SO4(aq)NaOH(aq)= Na2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1(2)4.053.5 kJmol
12、1acd解析(2)1、2、3、4次实验的温度差分别为4.0 、6.1 、3.9 、4.1 ，与其他三组数据相比，6.1 误差较大，应舍去，其余三次温度差的平均值为4.0 。0.50 molL1 H2SO4(aq)和0.50 molL1 NaOH(aq)的密度为1 gcm3，故m(H2SO4)(H2SO4)V(H2SO4)1 gmL130 mL30 g，m(NaOH)(NaOH)V(NaOH)1 gmL150 mL50 g。中和后生成的溶液为稀溶液，其比热容c4.18 Jg11，由此可以计算出30 mL H2SO4(aq)和50 mL NaOH(aq)发生反应时放出的热量Q放m(NaOH)m(H
13、2SO4)c(T2T1)，中和热为生成1 mol H2O(l)时放出的热量，H103 kJmol153.5 kJmol1。考点3燃烧热 典例3一些烷烃的标准燃烧热如下表：下列说法正确的是()A热稳定性：正丁烷异丁烷B正戊烷的标准燃烧热大约为H3540 kJmol1C乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)7O2(g)=4CO2(g)6H2O(g)H1560.8 kJmol1D在101 kPa下，甲烷的热值是891.0 kJg1解析由表格中的数据可知，异丁烷燃烧放出热量比正丁烷小，则异丁烷的能量低，即热稳定性：正丁烷异丁烷，A错误；正戊烷和2甲基丁烷互为同分异构体，由表格中正丁烷、异丁烷的燃烧热
14、比较可知，互为同分异构体的化合物，支链多的燃烧放出热量小，则正戊烷燃烧放出热量大于2甲基丁烷，B正确；根据乙烷燃烧热的含义：完全燃烧1 mol乙烷生成二氧化碳和液态水时会放出1560.8 kJ的热量，所以热化学方程式为2C2H6(g)7O2(g)=4CO2(g)6H2O(l)H3121.6 kJmol1，C错误；燃料的热值是指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，在101 kPa下，甲烷的热值是891.0 kJg1，D错误。答案 B名师精讲理解燃烧热概念四要素(1)压强101 kPa；(2)可燃物物质的量1 mol；(3)完全燃烧；(4)产物元素完全燃烧对应的稳定氧化物。例：CCO2(
15、g)HH2O(l)SSO2(g)等。5已知充分燃烧a g乙炔(C2H2)气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出b kJ热量，则表示乙炔燃烧热的热化学方程式正确的是()A2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(g)H2b kJmol1BC2H2(g)O2(g)=2CO2(g)H2O(l)H2b kJmol1C2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)H4b kJmol1D2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)Hb kJmol1答案 B解析由题意知2 mol CO22b kJ1 mol C2H2，则表示乙炔燃烧热的热化学方程式为：C2H2
16、(g)O2(g)=2CO2(g)H2O(l)H2b kJmol1，故答案为B。6下列热化学方程式正确的是()A表示硫的燃烧热的热化学方程式：S(s)O2(g)=SO3(g)H315 kJmol1B表示中和热的热化学方程式：NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1C表示H2燃烧热的热化学方程式：H2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol1D表示CO燃烧热的热化学方程式：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJmol1答案 B解析表示燃烧热的热化学方程式，可燃物质的物质的量为1 mol，反应生成稳定氧化物，A中应生成SO2；C
17、中应生成H2O(l)，D中CO的物质的量应为1 mol。考点4能源 典例4(2016天津高考)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：(1)与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_(至少答出两点)。(2)氢气可用于制备H2O2。已知：H2(g)A(l)=B(l)H1O2(g)B(l)=A(l)H2O2(l)H2其中A、B为有机物，两反应均为自发反应，则H2(g)O2(g)=H2O2(l)的H_0(填“”“”或“”)。(3)利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为_。解析(2)题目中的两个反应都是熵减的反应，由于两个反应均能自发进行，所以
18、两个反应都是放热反应，即H10，H20，根据盖斯定律，将题目中两个方程式相加得：H2(g)O2(g)=H2O2(l)HH1H20。答案(1)污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中两个)(2)(3)光能转化为化学能名师精讲能源使用效率的提高方式科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。一是保证燃烧时有适当过量的空气，如鼓入空气、增大O2浓度等。二是保证燃料与空气有足够大的接触面积，如将固体粉碎成粉末，使液体喷成雾状等。7未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或者污染很小，且可以再生。下列能源符合未来新能源标准的是()天然气煤核能石油太阳能生物质能风能氢能A BC D答案 B解析
19、天然气、煤、石油属于三大化石燃料，不可再生；核能对环境会产生污染。8下列说法不正确的是()A煤、石油、天然气均为化石燃料，它们属于可再生能源B生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量C氢气的燃烧产物是水，不会污染环境，是理想的清洁燃料D大自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用答案 A解析化石燃料包括煤、石油和天然气，是由远古时代的动植物转化而来，属于不可再生能源，故A错误。(建议用时：40分钟) 一、选择题(每题6分，共66分)1伴随下列变化而发生的能量变化中，属于反应热的是()A形成1 mol HCl键放出的能量B石墨转化成金刚石吸收的能量CNa变成Na吸收的能量D水蒸气变成液态水放出的能
20、量答案 B解析反应热是化学反应放出或吸收的热量。2下列物质间的反应，其能量变化符合右图的是()A由Zn和稀硫酸制氢气B灼热的炭粉与二氧化碳反应CBa(OH)28H2O晶体和NH4Cl晶体混合D碳酸钙的分解答案 A解析该图示为放热反应能量图，A正确。3在一定温度时，N2与H2反应过程中能量变化的曲线如下图，下列叙述正确的是()A该反应的热化学方程式为N23H2=2NH3H92 kJmol1Ba曲线是加入催化剂时的能量变化曲线C加入催化剂，该化学反应的放热减少D反应物的总能量高于生成物的总能量答案 D解析热化学方程式要注明物质的聚集状态 ，A错误；a曲线是未加催化剂时的能量变化曲线，B错误；催化剂
21、不影响反应热的大小，C错误；由图中看出反应物的总能量高于生成物的总能量，D正确。4已知反应：101 kPa时，2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJ/mol稀溶液，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ/mol下列结论正确的是()A碳的燃烧热大于110.5 kJ/molB的反应热为221 kJ/molC稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJ/molD稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量答案 A解析反应没有生成稳定氧化物，因此碳的燃烧热比此处反应热的绝对值大，故A正确；的反应热为221 kJ/mol，故B错误；已知中和反应为放热反
22、应，则叙述中和热时不用“”，即稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJ/mol，故C错误；醋酸为弱电解质，电离过程为吸热过程，则稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出的热量小于57.3 kJ，故D错误。5已知反应XY=MN为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是()AX的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量B因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行C破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量DX和Y的总能量一定低于M和N的总能量答案 D解析已知XY=MNH0，说明X与Y总能量低于M与N总能量，A错误，D正确；破坏反应物中的化学键所吸
23、收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，C错误；吸热反应有的不需要加热也可反应，如氢氧化钡晶体与氯化铵混合搅拌即可发生反应，B错误。6下列说法不正确的是()ACO2、甲烷都属于温室气体B用甘蔗生产的燃料乙醇属可再生能源，利用乙醇燃料不会产生温室气体C太阳能、风能和生物质能属于新能源D太阳能电池可将太阳能直接转化为电能答案 B解析乙醇作燃料产生CO2气体，会引起温室效应，B项错误。7根据如图所给信息，得出的结论正确的是()A48 g碳完全燃烧放出的热量为1574 kJ/molB2C(s)O2(g)=2CO(g)H221.0 kJ/molC2CO2(g)=2CO(g)O2(g)H283.0 k
24、J/molDC(s)O2(g)=CO2(s)H393.5 kJ/mol答案 B解析48 g碳完全燃烧生成二氧化碳气体，放出的热量为1574 kJ，A项错误；根据图像可知，C(s)O2(g)=CO(g)H110.5 kJ/mol，故2C(s)O2(g)=2CO(g)H221.0 kJ/mol，B项正确；根据图像可知，CO(g)O2(g)=CO2(g)H283.0 kJ/mol，故2CO2(g)=2CO(g)O2(g)H566.0 kJ/mol，C项错误；根据图像可知，C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJ/mol，D项错误。8下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系据此判断
25、下列说法正确的是()A白磷比红磷稳定B石墨转变为金刚石是吸热反应CS(g)O2(g)=SO2(g)H1，S(s)O2(g)=SO2(g)H2，则H1H2DCO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H0答案 B解析A项，由题给图像知，白磷具有的能量比红磷高，物质具有的能量越低越稳定，红磷比白磷稳定，错误；B项，由题给图像知，金刚石具有的能量比石墨高，则石墨转变为金刚石是吸热反应，正确；C项，由题给图像知，S(g)燃烧放出的热量比S(s)燃烧放出的热量多，则H1H2，错误；D项，由题给图像知，CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)为放热反应，H0，错误。9下列关于热化学反应的描述中正确
26、的是()A已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则稀H2SO4和Ba(OH)2稀溶液反应生成2 mol H2O的反应热H2(57.3) kJmol1B燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJmol1CH2(g)的燃烧热是285.8 kJmol1，则2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H571.6 kJmol1D葡萄糖的燃烧热是2800 kJmol1，则C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H1400 kJmol1
27、答案 D解析稀H2SO4和Ba(OH)2稀溶液反应时还生成了BaSO4沉淀，故反应热还应包括BaSO4沉淀的生成热，A错；甲醇蒸气的燃烧热是1 mol CH3OH(g)完全燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量，该方程式中生成的是H2，而不是液态水，B错；若H571.6 kJmol1，则热化学方程式中的水应该为液态，C错；葡萄糖的燃烧热是2800 kJmol1，故C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H1400 kJmol1，D正确。10(2017广西重点高中模拟)如图为1 mol SO2Cl2(g)和1 mol SCl2(g)反应生成SOCl2(g)的能量变化示意图，已知E1x kJmol1、E2y kJmol1，下列有关说法中正确的是()A若在反应体系中
