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第一阶段 专题二 第2讲 化学反应与能量变化


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1.了解化学反应中能量变化的原因及能量变化的规 律,能说出常见的能量转化形式。 2.了解化学能与热能的相互转化。 3.了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。

4.了解热化学方程式的含义,能用盖斯定律进行有
关反应热的简单计算。 5.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。 返回

能源问题是当今社会的热点问题,是高考的必考知识 点和高考命题的热点,近几年高考中该类试题的数目呈上

升的趋势,题型为选择题和填空题,有时还与图表结合起
来进行考查。其考查的主要内容有: (1)热化学方程式的书写及正误判断; (2)反应热大小的比较及简单计算; (3)盖斯定律及反应热与能源的综合应用。

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[思考· 回顾]
1.吸热反应和放热反应 有下列变化:①H2在Cl2中燃烧 ②碳酸钙分解 ③铝

热反应


④酸碱中和反应

⑤缓慢氧化

⑥NaOH固体溶于

⑦铁和稀H2SO4反应 化学 能向

⑧Ba(OH)2· 2O和NH4Cl反应 8H

(1)属于放热反应的有: ①③④⑤⑦ ,这些反应的进行, 实现了 热 能的转变。 (2)属于吸热反应的有: ②⑧ ,这些反应的进行,实现

了 热 能向 化学 能的转变。
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2.反应热 下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的 能量(kJ):

物质
能量

H2(g)
436

O2(g)
496

H2O(g)
926

(1)2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)反应是 放热(填“吸热”或 “放热”)反应,这说明 2 mol H2(g)和 1 mol O2(g)具有的能量 比 2 mol H2O(g)具有的能量 高 (填“高”或“低”)。断裂反 应物中化学键吸收的能量 小于 (填“大于”或“小于”)形成 生成物中化学键放出的能量。

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(2)根据表中数据,写出 H2(g)与 O2(g)完全反应生成 H2O(g)的热化学方程式:

2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-484 kJ/mol 。
(3)若已知:H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44 kJ/mol,则

表示 H2 燃烧热的热化学方程式为: 1 H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH=-286 kJ/mol 2 。

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[归纳· 助学]

热化学方程式的书写
(1)书写原则: ①标明反应物和生成物的聚集状态:固体(s)、液体(l)、气

体(g)、溶液(aq);
②化学计量数只表示物质的量,可以用分数; ③ΔH要注明“+”、“-”,其单位为kJ/mol;

④ΔH后面要标明温度和压强,不标明时,即指25℃、101
kPa。 (2)反应热ΔH与热化学方程式中化学计量数成正比;当反应

逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。
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[鉴赏· 领悟] 1.2SO2(g)+O2(g)===2SO3(g)和4SO2(g)+2O2(g)===4SO3(g) 的ΔH相等(2012· 福建高考) 化学计量数扩大,ΔH也扩大相应的倍数。 2.工业生产水煤气的反应:C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+131.4 kJ/mol 反应中生成1体积CO(g)吸收131.4 (× ) 解析:因忽视ΔH与化学计量数的关系而造成判断错误;

kJ热量(2012· 上海高考)

( ×)

解析:因混淆ΔH与化学计量数的关系而造成错误;由热 化学方程式可知,反应中生成1 mol CO(g)吸收131.4 kJ的

热量。
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3. 如图表示1 mol H2(g)完全燃
烧生成水蒸气吸收241.8 kJ热 量(2012· 青岛模拟) (× )

解析:易出现放热反应和吸热反应的判断错误;从图中 可以看出,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反 应为放热反应,即1 mol H2(g)完全燃烧生成水蒸气放出 241.8 kJ的热量。 返回

[思考· 回顾] 把煤作为燃料可通过下列两种途径:
途径Ⅰ:C(s)+O2(g)===CO2(g)ΔH=-a kJ/mol 途径Ⅱ:先制水煤气: C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)ΔH=+b kJ/mol 再燃烧水煤气:

2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-c kJ/mol
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-d kJ/mol 返回

(1)两种途径放热:途径Ⅰ放出的热量 等于(填“大于”、

“小于”或“等于”)途径Ⅱ放出的热量。
(2)制水煤气的反应中,反应物具有的总能量 小于 生成 物所具有的总能量,反应条件应为 高温 。 (3)a、b、c、d的数学关系式可表达为 c+d=2(a+b) 。

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[归纳· 助学] 盖斯定律的应用

(1)理论依据:反应热只与反应体系的始态(各反应物)和
终态(各生成物)有关,而与具体反应的途径无关。 (2)计算模式:

ΔH=ΔH1+ΔH2。

(3)主要应用:计算某些难以直接测量的反应热。
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(4)注意事项:应用盖斯定律进行简单计算,关键在于设计反

应途径。
①当反应式乘以或除以某数时,ΔH也应乘以或除以某数。 ②热化学方程式加减运算以及比较反应热的大小时,ΔH都要 ③在设计的反应途径中常会遇到同一物质固、液、气三态的 相互转化,状态由固→液→气变化时,会吸热;反之会放热。 ④当设计的反应逆向进行时,其ΔH与正反应的ΔH数值相等, 符号相反。

带“+”、“-”号计算、比较,即把ΔH看作一个整体进行分析判断。

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[鉴赏· 领悟]
1.氢氟酸是一种弱酸,可用来刻蚀玻璃。已知 25℃时: ①HF(aq)+OH-(aq)===F-(aq)+H2O(l) ΔH=-67.7 kJ/mol-1 ②H (aq)+OH (aq)===H2O(l)ΔH=-57.3 kJ/mol 1 则氢氟 酸的电离方程式及热效应可表示为:HF(aq)?? -(aq)+H+ F (aq) ΔH=+10.4 kJ/mol(2012· 安徽高考) (× )
+ - -

解析:因无法利用盖斯定律确定出反应①、②与 HF 的电离 方程式之间的关系而造成计算错误;由①-②可得: HF(aq)?? -(aq)+H+(aq) F ΔH=-10.4 kJ/mol。

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2. K 时, 298 已知 12 g 石墨完全燃烧生成 CO2(g)放出 393.5 kJ 热量,1 mol CO 完全燃烧放出 283.5 kJ 热量,则一 1 定有:C(S、石墨)+ O2(g)===CO(g) 2 ΔH=+110 kJ/mol(2012· 潍坊模拟) ( ×)

解析:只侧重了利用盖斯定律进行计算,而忽视了碳的不 完全燃烧属于放热反应而造成判断错误; 碳不完全燃烧生 成 CO 的反应属于放热反应,ΔH<0。

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3.已知:①Fe2O3(s)+3C(石墨)===2Fe(s)+3CO(g) ΔH=489.0 kJ· mol 1, 1 ②CO(g)+ O2(g)===CO2(g) 2 ΔH=-283.0 kJ· -1, mol ③C(石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ· -1。 mol 则 4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH=+1 641.0 kJ· -1。(2011· mol 浙江高考) (× )


解析:因无法利用盖斯定律确定出反应①、②、③与目标 反应的关系而造成错误;由③×6-②×6-①×2可得:

4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH=-1641 kJ/mol。
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[命题角度一· 2012· 海南高考] 肼(N2H4)可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应 生成N2和水蒸气。 已知:①N2(g)+2O2(g)===N2O4 (l)

ΔH1=-19.5 kJ· -1 mol
②N2H4(l)+O2(g)=== N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534.2 kJ· -1 mol 写出肼和N2O4 反应的热化学方程式___________________ ____________________________。 返回

解析:N2H4与N2O4发生反应的化学方程式为:2N2H4 +N2O4===3N2+4H2O,根据盖斯定律可知:由②×2-① 可得:2N2H4(l)+N2O(l)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=2ΔH2 -ΔH1=2×(-534.2 kJ· -1)-(-19.5 kJ· -1)=-1 mol mol 048.9 kJ· -1。 mol 答案:2N2H4(l)+N2O4(l)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH= -1 048.9 kJ· -1 mol 返回

[命题角度二· 2012· 天津高考] 温度过高时,WO2(s)转变为 WO2(g)。已知: ①WO2(s)+2H2(g)?? W(s)+2H2O(g) ΔH=+66.0 kJ· mol
-1

②WO2(g)+2H2(g)?? W(s)+2H2O(g) ΔH=-137.9 kJ· mol
-1

则 WO2(s)?? 2(g)的 ΔH=________________。 WO

解析:根据盖斯定律,由①-②可得: WO2(s)?? 2(g) WO


ΔH=ΔH1 -ΔH2 =(+66.0)-(-137.9)=

+203.9 kJ· mol 1。 答案:+203.9 kJ· -1 mol

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应用盖斯定律把热化学方程式作叠加处理从而计算反应 热,是每年高考中的必考题目,题型有选择题和填空题两种, Ⅱ卷中一般将该内容与化学平衡及电化学的知识组合成一道

大题,题目一般是先给定2~3个热化学方程式,通过寻找目
标反应始态和终态的化学计量数而进行叠加和计算。

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运用盖斯定律计算ΔH的方法 参照目标热化学方程式设计合理的反应途径,对原热 化学方程式进行恰当的“变形”(反写或乘除某一个数),然 后热化学方程式之间进行“加减”,反应热也随之作相应改 变及计算,从而得出新热化学方程式的反应热ΔH。

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(1)合理进行方程式的叠加:
热化学方程式的叠加类似于整式的运算,叠加时应遵循

数学的运算规则,当需要将某一热化学方程式同乘以某一化
学计量数时,各物质前的化学计量数和ΔH需同乘以该化学计 量数。 (2)“ΔH”在进行加、减、乘等运算时,一定要注意其符 号的改变,即ΔH的运算包括数值和符号的双重运算。 返回

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1.(2012· 大纲全国卷)反应A+B→C(ΔH<0)分两步进行: ①A+B→X(ΔH>0),②X→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 ( )

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解析:选 D 。因总反应为放热反应,反应①为吸热反应,

反应②为放热反应,所以反应②放出的热量比反应①吸
收的热量多。选项A,图中反应①为放热反应,反应②为 吸热反应,且总反应为吸热反应,错误;选项B,图中反 应①和反应②均为吸热反应,错误;选项C,图中反应① 和反应②均为放热反应,错误。

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2.(2012· 哈尔滨模拟)已知化学反应A2(g)+B2(g)===2AB(g)

的能量变化如图所示,判断下列叙述中正确的是

(

)

A.每生成2分子AB吸收b kJ热量 B.该反应热ΔH=+(a-b) kJ· -1 mol C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D.断裂1 mol A—A和1 mol B—B键,放出a kJ能量 返回

解析:选 B 。观察题给图像可以得到,上述反应的反应 物总能量低于生成物总能量,为吸热反应,其中反应热

ΔH=+(a-b)kJ· -1。化学反应过程中,化学键断裂 mol
为吸热过程,化学键形成为放热过程。

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3.已知断开或形成 1 mol 化学键吸收或放出的能量称为化 学键的键能,如 H—H 键的键能为 436 kJ/mol,NN 键的键 能为 945 kJ/mol,N—H 键的键能为 391 kJ/mol。则下列有 关工业合成氨反应的热化学方程式正确的是 高温、高压 A.N2(g)+3H2(g)? ? ?? 2NH3(g) ? ? ?? ? 催化剂 ΔH=-93 kJ/mol 高温、高压 B.N2(g)+3H2(g)? ? ?? 2NH3(g) ? ? ?? ? 催化剂 ΔH=+1 471 kJ/mol ( )

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高温、高压 C.N2(g)+3H2(g)??? ? ? ? ? ? 2NH3(g) ? 催化剂 ΔH=+93 kJ/mol 高温、高压 D.N2(g)+3H2(g)??? ? ? 3(g) ? ? ?2NH 催化剂 ΔH=-1 471 kJ/mol

解析:选 A 。根据反应热与键能的关系可知:ΔH=945 kJ/mol+3×436 kJ/mol-6×391 kJ/mol=-93 kJ/mol。

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4.实验测得:101 kPa时,1 mol H2完全燃烧生成液态水, 放出285.8 kJ的热量;1 mol CH4完全燃烧生成液态水和 CO2,放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写 正确的是 ( ΔH=+890.3 kJ/mol ②CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) )

①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)

ΔH=-890.3 kJ/mol
③CH4(g)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ/mol

④2H2(g)+2O2(g)===2H2O(l)ΔH=-571.6 kJ/mol
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A.仅有② C.仅有②③④

B.仅有②④ D.全都符合要求

解析:选 B 。甲烷的燃烧为放热反应,ΔH<0,①错误;1 mol甲烷完全燃烧生成液态水时,放出890.3 kJ热量,③中 生成的水为气态,故②正确,③错误;2 mol H2完全燃烧生

成液态水时放出的热量为285.8 kJ×2=571.6 kJ,④正确。

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反应热大小的比较 (1)同一反应的生成物状态不同时,如A(g)+ B(g)===C (g)ΔH1,A(g)+B(g)===C(l) ΔH2,则ΔH1>ΔH2。

(2)同一反应物状态不同时,如A(s)+B(g)===C(g)
ΔH1,A(g)+B(g)===C(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2。 (3)两个有联系的反应相比较时,如C(s)+O2(g)===

CO2(g) ΔH1①,C(s)+1/2O2(g)===CO(g) ΔH2②。比较
方法:利用反应①(包括ΔH1)乘以某计量数减去反应②(包 括ΔH2)乘以某计量数,即得出ΔH3=ΔH1×某计量数-

ΔH2×某计量数,根据ΔH3大于0或小于0进行比较。

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总之,比较反应热的大小时要注意:①反应中各物质

的聚集状态;②ΔH有正负之分,比较时要连同“+”、“-”
一起比较,类似数学中的正、负数大小的比较;③若只比较 放出或吸收热量的多少,则只比较数值的大小,不考虑正、 负号。

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[典例示法] (2012· 福建四地六校联考)已知1 mol红磷转化为1 mol白磷,

吸收18.39 kJ热量。①4P(红,s)+5O2(g)===2P2O5(s);ΔH1
②4P(白,s)+5O2(g)===2P2O5(s);ΔH2 则ΔH1与ΔH2的关系正确的是 ( )

A.ΔH1=ΔH2
C.ΔH1<ΔH2 [解析]

B.ΔH1>ΔH2
D.无法确定

根据提供信息,由反应①减去反应②可得,4P(红,

s)===4P(白,s);ΔH=ΔH1-ΔH2=+18.39 kJ/mol×4=+ 73.56 kJ/mol,故ΔH1>ΔH2,B正确。 [答案] B 返回

[即时应用] 下列两组热化学方程式中,有关 ΔH 的比较正确的是 ①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH1 ( )

CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH2 1 1 ②NaOH(aq)+ H2SO4(浓)=== Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH3 2 2 NaOH(aq)+CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH4

A.ΔH1>ΔH2;ΔH3>ΔH4 B.ΔH1>ΔH2;ΔH3<ΔH4 C.ΔH1=ΔH2;ΔH3<ΔH4 D.ΔH1<ΔH2;ΔH3>ΔH4 返回

解析:选 B 。由于H2O(g)转化为H2O(l)要放出热量,所以 等物质的量的CH4(g)燃烧生成液态水时放出热量的数值要

比生成气态水时的大。等物质的量的NaOH与稀醋酸、浓
H2SO4恰好反应生成等物质的量的水,若不考虑浓H2SO4 溶解放热和弱电解质电离吸热,应放出相同的热量。但在 实际反应中,浓H2SO4溶于水时放热,使反应放出的总热 量增多;醋酸是弱酸,部分CH3COOH分子在电离过程中

要吸热,使反应放热减少。

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