2020届高考化学二轮复习化学反应中的热量变化学案

微焦点11 化学反应中的热量变化[学生用书P23]   微考向难度指数热度示意命题探究1.各种条件下焓变的计算★★主要考查两种计算焓变的方法2.标准燃烧热的概念及相关计算★★考查标准燃烧热的概念3.化学反应中能量变化的图像解析★★★读图、析图能力的考查 各种条件下焓变的计算(1)根据盖斯定律例如,上图所示的关系,反应A→D可看成反应A→B,B→C,C→D的和,所以反应中的能量变化可表示为ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4(2)根据键能断裂化学键要吸收能量,形成化学键要释放能量,因此化学反应的焓变与键能的关系为ΔH=反应物的总键能之和-生成物的总键能之和标准燃烧热的概念及相关计算要点:1 mol可燃物;生成稳定物质:C→CO2(g),H→H2O(l),N→N2(g),S→SO2(g)化学反应中能量变化的图像解析利用图像理解化学反应热效应的原因(1)从宏观角度分析:ΔH=H1(生成物的总能量)-H2(反应物的总能量)(2)从微观角度分析:ΔH=E1(反应物的键能总和)-E2(生成物的键能总和)(3)从活化能角度分析:ΔH=E1(正反应活化能)-E2(逆反应活化能) 　　　　　　　各种条件下焓变的计算 [典例导考1](2018·全国Ⅱ卷)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:(1)CH4-CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)。已知:C(s)+2H2(g)CH4(g)　ΔH=-75 kJ· mol-1C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-394 kJ· mol-1C(s)+O2(g)CO(g)　ΔH=-111 kJ· mol-1该催化重整反应的ΔH=　　　　kJ· mol-1。 【审】　盖斯定律的应用。【切】　通过已知ΔH的反应数据运算求解。【解】　三个反应依次编号为①②③,根据盖斯定律可知③×2-②-①即得到该催化重整反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的ΔH=247 kJ· mol-1。【答】　247【思】　应用盖斯定律进行简单计算的注意事项:①参照新的热化学方程式(目标热化学方程式),结合原热化学方程式(一般2~3个)进行合理“变形”,如热化学方程式颠倒、乘或除以某一个数,然后将它们相加、减,得到目标热化学方程式,求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。②当热化学方程式乘、除以某一个数时,ΔH也相应地乘、除以某一个数;热化学方程式进行加减运算时,ΔH也同样要进行加减运算,且要带“+”“-”符号,即把ΔH看作一个整体进行运算。③运用盖斯定律的关键在于分析总反应可由哪些中间过程构成,化简要细心,计算时ΔH(带“+”“-”)也要参与运算。[应用提能1-1]NF3是一种温室气体,其存储能量的能力是CO2的12 000~20 000倍,在大气中的寿命可长达740年,如表所示是几种化学键的键能:化学键N≡NF—FN—F键能/(kJ/mol)946154.8283.0 下列说法中正确的是 (　　)A.过程N2(g)→2N(g)放出能量B.N2比NF3稳定C.反应N2(g)+3F2(g)2NF3(g)的ΔH>0D.NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成,仍可能发生化学反应【答案】　B【微探究】　N2(g)→2N(g)为化学键的断裂过程,应吸收能量,A项错误;N≡N键键能大于N—F键键能,破坏N≡N键所需的能量大,分子稳定性强,B项正确;反应N2(g)+3F2(g)2NF3(g)　ΔH=(946+3×154.8-283.0×6) kJ/mol=-287.6 kJ/mol,ΔH<0,为放热反应,C项错误;NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成,无化学反应的发生,D项错误。[应用提能1-2]联氨(N2H4)常温下为无色液体,可用作火箭燃料。下列说法不正确的是 (　　)①2O2(g)+N2(g)N2O4(l)　ΔH1②N2(g)+2H2(g)N2H4(l)　ΔH2③O2(g)+2H2(g)2H2O(g)　ΔH3④2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH4=-1 048.9 kJ· mol-1A.O2(g)+2H2(g)2H2O(l)　ΔH5,ΔH5>ΔH3B.ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1C.1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g)具有的能量D.联氨和N2O4做火箭推进剂的原因之一是反应放出大量的热【答案】　A【微探究】　O2(g)+2H2(g)2H2O(g)　ΔH3,O2(g)+2H2(g)2H2O(l)　ΔH5,两个反应均为放热反应,ΔH均为负值,放热越多,ΔH越小,由于生成液态水放热更多,所以ΔH5<ΔH3,A项错误;根据盖斯定律,③×2-②×2-①得2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g),所以ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1,B项正确;O2(g)+2H2(g)2H2O(g)　ΔH3,该反应为放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,C项正确;由ΔH4=-1 048.9 kJ· mol-1知,反应放出大量的热,所以可以用联氨和N2O4做火箭推进剂,D项正确。 　　　　　　　标准燃烧热的概念及相关计算 [典例导考2](2019·浙江十二名校联考)下列说法正确的是 (　　)A.在25 ℃、101 kPa下,1 mol C与适量O2反应生成 1 mol CO 时,放出110.5 kJ热量,则C的标准燃烧热为110.5 kJ· mol-1B.在25 ℃、101 kPa下,1 mol H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量,则H2的标准燃烧热为-285.8 kJ· mol-1C.测定HCl和NaOH反应的中和热时,每次实验均应测量3个温度,即盐酸起始温度、NaOH起始温度和反应后最高温度D.在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ· mol-1,若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合,则放出的热量等于57.3 kJ【审】　考查对概念的理解。【切】　标准燃烧热是以1 mol可燃物在氧气中充分燃烧为标准;中和热是以稀溶液中生成1 mol水为标准。【解】　C的标准燃烧热指1 mol C完全燃烧生成CO2时放出的热量,生成CO时放出的热量不是C的标准燃烧热,A项错误;1 mol H2完全燃烧生成液态水时放出的热量是H2的标准燃烧热,则H2的标准燃烧热为285.8 kJ· mol-1,B项错误;浓硫酸稀释时放热,故含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3 kJ,D项错误。【答】　C【思】　标准燃烧热和中和热应用的注意事项:二者均为放热反应,ΔH<0,单位为kJ· mol-1。[应用提能2]下列有关热化学方程式及其叙述正确的是 (　　)A.氢气的标准燃烧热为285.5 kJ/mol,则水电解的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)+O2(g)　ΔH=285.5 kJ/molB.1 mol甲烷完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出890 kJ热量,它的热化学方程式为1/2CH4(g)+O2(g)1/2CO2(g)+H2O(l)　ΔH=-445 kJ/molC.已知2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-221 kJ· mol-1,则C(s)的标准燃烧热为110.5 kJ/molD.HF与NaOH 溶液反应:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ/mol【答案】　B【微探究】　根据标准燃烧热的定义,水电解的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)+O2(g)　ΔH=571 kJ· mol-1,A项错误;1 mol甲烷完全燃烧放出的热量为890 kJ,则0.5 mol CH4燃烧放出的热量为890×0.5 kJ=445 kJ,热化学方程式为1/2CH4(g)+O2(g)1/2CO2(g)+H2O(l)　ΔH=-445 kJ/mol,B项正确;C(s)燃烧生成的稳定氧化物为CO2,C(s)的标准燃烧热的绝对值大于110.5 kJ/mol,C项错误;HF为弱酸,与NaOH反应生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ,且HF应写化学式,D项错误。 　　　　　　　化学反应中能量变化的图像解析 [典例导考3](2019·湖南衡阳市八中高三第四次月考)一定条件下,在水溶液中1 mol Cl-、Cl(x=1,2,3,4)的能量相对大小如图所示,下列有关说法正确的是              (　　)A.a、b、c、d、e 中,c 最稳定B.一定温度下,Cl2与 NaOH 溶液反应生成的产物有 a、b、d,溶液中 a、b、d 的浓度之比可能为 11∶1∶2C.b→a+c 反应的活化能为反应物的总能量减去生成物的总能量D.b→a+d 反应的热化学方程式为3ClO- (aq)Cl (aq)+2Cl- (aq)　ΔH=116 kJ· mol-1【审】　化学反应中能量变化的图像分析。【切】　ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量。【解】　根据氯元素的化合价,a、b、c、d、e依次代表Cl-、ClO-、Cl、Cl、Cl,据此答题。a、b、c、d、e中a能量最低,所以a最稳定,A项错误;氧化还原反应遵循得失电子守恒,Cl2与NaOH溶液反应生成的产物有a(Cl-)、b(ClO-)、d(Cl),氯元素的化合价由0价分别降为-1价,升为+1价和+5价,由得失电子守恒得:n(Cl-)=n(ClO-)+5n(Cl),当溶液中a、b、d的浓度之比为11∶1∶2,上述得失电子守恒式成立,B项正确;反应物的总能量-生成物的总能量=-ΔH,依据图中数据无法判断b→a+c反应的活化能,C项错误;b→a+d,根据得失电子守恒得该反应方程式为3ClO-Cl+2Cl-,反应热=(64 kJ·mol-1+2×0 kJ·mol-1)-3×60 kJ·mol-1=-116 kJ·mol-1,所以该热化学方程式为3ClO-(aq)Cl(aq)+2Cl-(aq)　ΔH=-116 kJ·mol-1,D项错误。【答】　B【思】　一般情况下,物质的能量越低越稳定;物质中所含化学键键能越大越稳定。[应用提能3-1] 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。据此判断下列说法中正确的是 (　　)A.由图1知,石墨转变为金刚石是吸热反应B.由图2知,S(g)+O2(g)SO2(g)　ΔH1,S(s)+O2(g)SO2(g)　ΔH2,则ΔH1>ΔH2C.由图3知,白磷比红磷稳定D.由图4知,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH>0【答案】　A【微探究】　金刚石的能量高于石墨,所以石墨转变为金刚石是吸热反应,A项正确;固态S的能量低于气态S的能量,所以气态S燃烧放出的热量多,但放热越多,ΔH越小,B项错误;白磷的能量高于红磷的能量,所以红磷比白磷稳定,C项错误;由图4可知,CO(g)和H2O(g)的总能量高于CO2(g)和H2(g)的总能量,所以D项反应为放热反应,ΔH<0,D项错误。[应用提能3-2]某反应过程能量变化如图所示,下列说法正确的是 (　　)　　A.反应过程a有催化剂参与B.该反应为放热反应,热效应等于ΔHC.改变催化剂,不能改变该反应的活化能D.有催化剂的条件下,反应的活化能等于E1+E2【答案】　B【微探究】　由图可知,反应过程a需要的活化能比b高,所以a没有催化剂参与,A项错误;由图可知,该反应中,反应物的总能量大于生成物的总能量,所以该反应属于放热反应,反应的热效应等于生成物与反应物的能量之差,即ΔH,B项正确;改变催化剂,改变了反应进行的途径,能改变反应的活化能,C项错误;有催化剂的条件下,反应的活化能为E1,D项错误。