高考專題化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

高考專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化，通常表現(xiàn)為熱量的變化。有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)我們稱為放熱反應(yīng)，反之我們就稱為吸熱反應(yīng)。在這個學(xué)習(xí)專題中，我們將詳細(xì)講解化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，并重點(diǎn)介紹燃燒熱、中和熱以及熱化學(xué)方程式的書寫?？傮w思路在這里，我將通過講解兩個注意來引導(dǎo)大家解答此類題的大思路：一、關(guān)于反應(yīng)熱本質(zhì)的注意我們已經(jīng)知道，化學(xué)反應(yīng)伴隨能量變化，其本質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)有新物質(zhì)生成，反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量不可能完全相等?！龇艧崾怯捎诜磻?yīng)物的總能量大于生成物的總能量；（放熱反應(yīng)）■吸熱是由于反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量。（吸熱反應(yīng)）★常見的放熱反應(yīng)：1、所有燃燒反應(yīng)2、中和反應(yīng)3、大多數(shù)化合反應(yīng)4、金屬跟酸反應(yīng)★常見的吸熱反應(yīng)：1、大多數(shù)分解反應(yīng)2、以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應(yīng)3、銨鹽與堿的反應(yīng)※注意：反應(yīng)的熱量變化與反應(yīng)發(fā)生是否需要加熱沒有必然聯(lián)系。物質(zhì)反應(yīng)開始時需加熱的反應(yīng)：可能是吸熱反應(yīng)，也可能是放熱反應(yīng)。二、關(guān)于熱化學(xué)方程式的注意認(rèn)清了化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)，下面我們來看看熱化學(xué)方程式的書寫等相關(guān)問題：■反應(yīng)熱：在化學(xué)反應(yīng)過程中放出或吸收的熱量。符號：H單位：kJ/mol■燃燒熱：在101kPa時，1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量?！鲋泻蜔幔涸谙∪芤褐校岣鷫A發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時所放出的熱量?！锷w斯定律：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)物的紿態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與具體反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)。（這點(diǎn)從反應(yīng)熱的本質(zhì)很好理解）※注意：書寫熱化學(xué)方程式的注意點(diǎn)：1、要注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)2、要注明反應(yīng)熱的數(shù)值3、要注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)4、各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)表示物質(zhì)的量（化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是小數(shù)或分?jǐn)?shù)）體驗(yàn)1：把握反應(yīng)熱的本質(zhì)下列說法正確的是（）A．需加熱方能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)B．放熱反應(yīng)在常溫下一定很易發(fā)生C．反應(yīng)是吸熱還是放熱必須看反應(yīng)物和生成物具有的總能量的相對大小D．吸熱反應(yīng)在一定條件下也能發(fā)生體驗(yàn)思路：通過對大思路中“注意一”的學(xué)習(xí)，此類題很快就能迎刃而解。體驗(yàn)過程：答案為：CD體驗(yàn)2：熱化學(xué)方程式的書寫1gH2燃燒，生成液態(tài)水并放出142.9KJ熱量,表示該反應(yīng)熱化學(xué)方程式是()A.2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)△H=-142.9kJB.2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)△H=-571.6kJC.2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)△H=+571.6kJD.2H2+O2(g)＝2H2O(l)△H=-571.6kJ體驗(yàn)思路：參照大思路中的“注意二”①②注意放熱,吸熱表示時+-不能弄反.故C錯誤.體驗(yàn)過程：答案為：B體驗(yàn)3：蓋斯定律的運(yùn)用1840年前后，俄國科學(xué)家蓋斯(Hess)指出，一個化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，僅與反應(yīng)物的最初狀態(tài)及生成物的最終狀態(tài)有關(guān)，而與中間步驟無關(guān)，這就是著名的“蓋斯定理”?，F(xiàn)已知，在101KPa下，CH4(g)、H2(g)、C(s)的燃燒熱分別為890.83kJ·mol－1、285.83kJ·mol－1和393.51kJ·mol－1,則反應(yīng)C(s)+2H2(g)=CH4(g)的反應(yīng)熱△H=，根據(jù)以上信息，你認(rèn)為“蓋斯定理”在我們確定一些化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱時有何重要意義。體驗(yàn)思路：此題旨在考查“蓋斯定理”的運(yùn)用，屬于容易題。CH4(g)、H2(g)、C(s)在101KPa下燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)，ΔH1=-890.36kJ·mol-1②H2(g)+O2(g)=2H2O(l)，ΔH2=-285.83kJ·mol-1③C(s)+O2(g)=CO2(g)，ΔH3=-393.51kJ·mol-1根據(jù)“蓋斯定理”，③+②×2-①得：④C(s)+2H2(g)=CH4(g)，ΔH=ΔH3+2ΔH2–ΔH1=-74.81kJ·mol－1體驗(yàn)過程：答案為：△H=-74.81kJ·mol－1；對于一些很難用實(shí)驗(yàn)方法直接測定熱量的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱可以用“蓋斯定理”間接測定。實(shí)踐1在同溫、同壓下，請比較下列反應(yīng)放出熱量H1、H2的大?。海?）2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；H12H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；H2（2）S(g)+O2(g)=SO2(g)；H1S(S)+O2(g)=SO2(g)；H2實(shí)踐2已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H1；2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H2；2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H3。⑴寫出液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式。⑵CO和H2分別燃燒生成CO2(g)和H2O(g)，欲得到相同熱量，所需CO和H2的體積比是。實(shí)踐題答案實(shí)踐1指點(diǎn)迷津 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)物的紿態(tài)和終態(tài)有關(guān)，狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換能量也會變化。實(shí)踐略解：（1）反應(yīng)物的狀態(tài)，數(shù)量和生成物的數(shù)量都相同，但由于氣態(tài)水轉(zhuǎn)化為液態(tài)要放出一定數(shù)量的熱量?！郒1>H2（2）兩式數(shù)量相同，S由固態(tài)吸收熱量轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，再氧化燃燒生成SO2。其放出熱量的總和小于由氣態(tài)S直接燃燒所放出的熱量?！郒1<H2實(shí)踐2指點(diǎn)迷津此題旨在考查“蓋斯定律”的運(yùn)用和有關(guān)“燃燒熱”的計(jì)算，屬于中等難度題。實(shí)踐略解：⑴H2O(l)=H2O(g)；⑵解析：⑴2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)可以看作由以下兩個過程組成：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H1；H2O(l)=H2O(g)（焓變設(shè)為△Hx）；根據(jù)“蓋斯定律”，△H2=△H1+△Hx，△Hx=。⑵根據(jù)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)(△H1),2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)(△H3)可知：欲得到相同熱量，所需CO和H2的物質(zhì)的量之比等于，同溫同壓下,二者體積比等于物質(zhì)的量之比，等于。專題練習(xí)1．“搖搖冰”是一種即用即冷的飲料。吸食時將飲料罐隔離層中的化學(xué)物質(zhì)和水混合后搖動即能制冷。該化學(xué)物質(zhì)是（）A．氯化鈉B．生石灰C．氫氧化鈉D．硝酸銨2．下列熱化學(xué)方程式中的ΔH能表示物質(zhì)燃燒熱的是（）A.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH=-566KJ·mol-1B.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890KJ·mol-1C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-571.6KJ·mol-1D.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)ΔH=-184.6KJ·mol-13.已知：H+(aq)+OH-(aq)AUTOTEXT===H2O△H1=-57.3kJ·mol-1，H2SO4(濃)+NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l)△H2=m,下列說法正確的是()A.上述熱化學(xué)方程式中的計(jì)量數(shù)表示分子個數(shù)B.△H1>△H2C.△H2=-57.3kJ·mol-1D.|△H1|>|△H2|4．在下列各說法中，正確的是A．△H>0表示放熱反應(yīng)，△H<0表示吸熱反應(yīng) B．熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)只表示物質(zhì)的量，可以是分?jǐn)?shù) C．1molH2SO4與1molBa(OH)2反應(yīng)生成BaSO4沉淀時放出的熱叫做中和熱 D．1molH2與0.5molO2反應(yīng)放出的熱就是H2的燃燒熱5．已知31g白磷變成紅磷放出18.39P4(s)+5O2(g)=2P2O5(s)，△H=Q1kJ·mol-14P(紅,s)+5O2(g)=2P2O5(s)，△H=Q2kJ·mol-1則下列說法中正確的是()A.Q1>Q2，白磷比紅磷穩(wěn)定B.Q1>Q2，紅磷比白磷穩(wěn)定C.Q1<Q2，白磷比紅磷穩(wěn)定D.Q1<Q2，紅磷比白磷穩(wěn)定6．工業(yè)由粗硅制取純硅有以下反應(yīng)：①Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)；△H=-318kJ·mol-l②SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)；下列關(guān)于上述反應(yīng)的說法中不正確的是A．反應(yīng)①、②均為氧化還原反應(yīng)B．反應(yīng)①、②均為置換反應(yīng)C．若反應(yīng)①放熱，則反應(yīng)②一定吸熱D．欲提高SiHCl3產(chǎn)率，可減壓或升溫7．不管化學(xué)過程是一步完成或分為數(shù)步完成，這個過程的熱效應(yīng)是相同的已知H2O(g)＝H2O(l)；△H1＝Q1kJ/molC2H5OH(g)＝C2H5OH(l)；△H2＝Q2kJ/molC2H5OH(g)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋3H2O(g)；△H3＝Q3kJ/mol若使23g酒精液體完全燃燒，最后恢復(fù)到室溫，則放出的熱量為 （） A．Q1＋Q2＋Q3 B．0.5(Q1＋Q2＋Q3) C．0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3 D．1.5Q1－0.5Q2＋0.5Q38．已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1。以下四個化學(xué)反應(yīng)方程式：①H2SO4(aq)+2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l)；②H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+2H2O(l)；③HCl(aq)+NH3?H2O(aq)=NH4Cl(aq)+H2O(l)；④CH3COOH(aq)+NH3?H2O(aq)=CH3COONH4(aq)+H2O(l)。其中反應(yīng)熱為57.3kJ·mol-1的是（）A．①和②B．③C．④D．以上都不對9.把煤作為燃料可以通過下列兩種途徑：途徑I：途徑II：先制水煤氣：再燃燒水煤氣：試回答下列問題：（1）判斷兩種途徑放熱：途徑I放出的熱量___________（填“大于”、“等于”、“小于”）途徑II放出的熱量。（2）Q1、Q2、Q3、Q4的數(shù)學(xué)關(guān)系式是_____________________________。（3）由于制取水煤氣反應(yīng)里，反應(yīng)物所具有的總能量______________生成物所具有的總能量，那么在化學(xué)反應(yīng)時，反應(yīng)物應(yīng)需要______________能量才能轉(zhuǎn)化為生成物，因此其反應(yīng)條件為______________。（4）簡述煤通過途徑II作為燃料的意義。____________________________________________________________________________________________________________________________________________。反應(yīng)過程反應(yīng)過程能量（kJ/mol）反應(yīng)物分子生成物分子活化分子反應(yīng)物的總能量（E1）生成物的總能量（E2）(Ⅰ)(Ⅱ)活化分子的最低能量10.在化學(xué)反應(yīng)中，只有極少數(shù)能量比平均能量高得多的反應(yīng)物分子發(fā)生碰撞時才可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這些分子被稱為活化分子。使普通分子變成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其單位通常用kJ·mol-1表示。請認(rèn)真觀察右圖，然后回答問題。（1）圖中所示反應(yīng)是________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)，該反應(yīng)_______(填“需要”或“不需要”)加熱，該反應(yīng)的△H=________(用含E1、E2的代數(shù)式表示）。（2）已知熱化學(xué)方程式：H2(g)＋O2(g)=H2O(g)△H=-241.8kJ·mol-1，該反應(yīng)的活化能為167.2kJ·mol-1，則其逆反應(yīng)的活化能為____________________。（3）對于同一反應(yīng)，圖中虛線（Ⅱ）與實(shí)線（Ⅰ）相比，活化能大大降低，活化分子百分?jǐn)?shù)增多，反應(yīng)速率加快，你認(rèn)為最可能的原因是_________________________。練習(xí)答案1、答案：D。解析：將該物質(zhì)和水混合后搖動即能制冷，說明此物質(zhì)溶于水時，可以吸收大量的熱。四個選項(xiàng)中，氯化鈉溶解時沒有明顯的放熱或吸熱現(xiàn)象；生石灰和氫氧化鈉溶解時均能放出大量的熱；只有硝酸銨溶解時，吸收大量的熱，能起到致冷作用。2、答案：B。解析：“燃燒熱”的定義是：在101kPa時，1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時放出的能量；熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)表示物質(zhì)的量。A、C項(xiàng)中CO、H2的物質(zhì)的量是2mol，不行；D項(xiàng)H2不是在氧氣中燃燒，不符合燃燒熱的定義。3、答案：B。解析：熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)表示物質(zhì)的量，A項(xiàng)不對；濃H2SO4在稀釋時放熱，含0.5molH2SO4的濃H2SO4與1molNaOH反應(yīng)放出的熱量應(yīng)等于濃硫酸稀釋時放出的熱量和中和熱之和，因此，△H2<△H1<0，且|△H1|>|△H2|。4、答案：B。解析：A項(xiàng)，△H>0表示吸熱反應(yīng)，△H<0表示放熱反應(yīng)；C項(xiàng)，“中和熱”是指在稀溶液中，酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)，生成1mol水時放出的熱量。1molH2SO4與1molBa(OH)2反應(yīng)生成2mol水，放出的熱大于中和熱；D項(xiàng)，在101kPa時，1molH2與0.5molO2反應(yīng)，生成液態(tài)水時放出的熱才是H2的燃燒熱；題中沒有說明生成的水的聚集狀態(tài)，不行。5、答案：D。解析：根據(jù)白磷變成紅磷放出18.39kJ熱量可知，白磷所含的能量高，紅磷所含的能量低，紅磷比白磷穩(wěn)定；紅磷轉(zhuǎn)化為白磷的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。根據(jù)“蓋斯定律”，將兩方程式疊加得：P4(s)=4P(紅,s)，△H=(Q1-Q2)kJ·mol-1＜0，因此Q1<Q2。6、答案：D。解析：從化學(xué)反應(yīng)的形式來看，反應(yīng)①、②均為置換反應(yīng)，都屬于氧化還原反應(yīng)，A、B兩項(xiàng)的結(jié)論都對；反應(yīng)①、②互為逆過程，反應(yīng)①放熱，則反應(yīng)②一定吸熱，C項(xiàng)結(jié)論正確；反應(yīng)①既是放熱反應(yīng)，又是氣體體積縮小的反應(yīng)，欲提高SiHCl3產(chǎn)率，根據(jù)平衡移動原理，應(yīng)采取減壓或降溫的措施，D項(xiàng)結(jié)論錯誤。7、答案：D8、答案：D。解析：此題與“中和熱”概念有關(guān)，“中和熱”是指在稀溶液中，酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)，生成1mol水時放出的熱量。H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1表示強(qiáng)酸和強(qiáng)堿反應(yīng)時的中和熱。反應(yīng)①、②中，都生成2mol水,反應(yīng)熱一定大于57.3kJ·mol-1；③中NH3?H2O是弱堿，電離時吸熱，HCl和NH3?H2O反應(yīng)的中和熱小于57.3kJ·mol-