2021高三全国统考化学（经典版）一轮学案：第6章第1节化学反应与能量变化


第六章 化学能与热能
第1节　化学反应与能量变化
[考试说明]　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。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.了解焓变与反应热的含义。了解ΔH＝H(生成物)－H(反应物)表达式的含义。
[命题规律]　本节内容是高考的必考点，考查形式有：一是以图像、图表为背景考查能量变化、化学键键能、正逆反应的活化能的关系及简单计算；二是热化学方程式的书写及正误判断；三是结合生产、生活考查燃烧热、中和热和能源的开发利用，题型以选择题、填空题为主。
考点1　焓变与反应热
知识梳理
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，ΔH＝H(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ΔH，单位是kJ·mol－1或kJ/mol。
(3)产生原因

3．吸热反应和放热反应
判断依据
放热反应
吸热反应
反应物总能量与生成物总能量的相对大小
E反应物>E生成物
E反应物－115.6 kJ·mol－1
B．H2O中H—O键比HCl中H—Cl键弱
C．由②中的数据判断氯元素的非金属性比氧元素强
D．断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差31.9 kJ
答案　D
解析　反应A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ能量，则反应A的ΔH＝－115.6 kJ·mol－1，A错误；反应A中ΔH＝4×E(H—Cl)＋498 kJ·mol－1－[2×243 kJ·mol－1＋4×E(H—O)]＝－115.6 kJ·mol－1，整理可得E(H—O)－E(H—Cl)＝31.9 kJ·mol－1，故断裂1 mol H—O键比断裂1 mol H—Cl键多吸收31.9 kJ能量，故H2O中H—O键比HCl中H—Cl键强，B错误；由断键所需的能量不能比较元素的非金属性强弱，由反应A可知，O2可将HCl氧化为Cl2，则O2的氧化性强于Cl2，故O元素的非金属性强于Cl元素，C错误；由B项分析可知，断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差31.9 kJ，D正确。
题组二 反应过程中能量变化及图像分析
3．反应A＋B===C(放热)分两步进行：①A＋B===X(吸热)；②X===C(放热)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是(　　)

答案　B
解析　反应A＋B===C为放热反应，则A、B具有的总能量高于C具有的总能量；A＋B===X为吸热反应，则A、B具有的总能量低于X具有的总能量；X===C为放热反应，则X具有的总能量高于C具有的总能量，综上所述，只有B项符合题意。
4．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，下列说法中正确的是(　　)

A．CO和O生成CO2是吸热反应
B．在该过程中，CO断键形成C和O
C．CO和O生成了具有极性共价键的CO2
D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
答案　C
解析　状态Ⅰ的总能量为反应物的总能量，状态Ⅲ的总能量为生成物的总能量，由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应为放热反应，A错误；从状态Ⅰ～Ⅲ的图示可知，反应中CO并未断键形成C和O，C、O原子之间始终存在化学键，B错误；由图示可知，CO与O在催化剂表面形成了CO2，CO2分子内存在C===O极性共价键，C正确；状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成CO2的过程，并不是CO与O2反应的过程，D错误。

反应热与反应过程中的各物质的能量变化
E1：旧键断裂吸收的能量或称为活化能。
E2：新键形成放出的能量。
该反应的焓变为ΔH＝E1－E2。
催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH，反应放热还是吸热取决于起点(反应物)和终点(生成物)能量的高低。

考点2　热化学方程式
知识梳理
1.概念
表示参加化学反应的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H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1表示的意义为在25 ℃、101 kPa条件下，1 mol H2(g)和 mol O2(g)反应生成1_mol_H2O(g)时放出241.8 kJ的热量。
3．书写
(1)注明反应条件：绝大多数反应是在25 ℃、101 kPa下进行的，可不注明。
(2)注明物质的聚集状态：常用s、l、g、aq分别表示固态、液态、气态、溶液。
(3)注意符号单位：ΔH应包括“＋”或“－”、数值和单位(kJ·mol－1)。
(4)注意对应关系：ΔH的数值大小与化学计量数相对应。
(5)区别于普通化学方程式：一般不注“↑”“↓”以及“点燃”“加热”等反应条件。

(1)物质的聚集状态不同，则其本身具有的能量不同，反应的ΔH也不同。
(2)热化学方程式中各物质化学式前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，若化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。
(3)正反应与逆反应的ΔH数值相等，符号相反。
(4)不管化学反应是可逆反应还是不可逆反应，热化学方程式中的热效应都是指物质按化学方程式完全反应时的热效应。如2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1表示的意义为2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全转化成2 mol SO3(g)时放出197 kJ的热量。

1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1)C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH>0，说明石墨没有金刚石稳定。(×)
错因：能量越低越稳定，石墨能量低更稳定。
(2)已知：500 ℃、30 MPa下，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
ΔH＝－92.4 kJ·mol－1；将1.5 mol H2和过量的N2在此条件下充分反应，放出热量46.2 kJ。(×)
错因：由于可逆反应不能进行到底，故达到平衡时，参与反应的H2物质的量小于1.5 mol，则反应放出热量小于46.2 kJ。
(3)已知相同条件下2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH1，反应2SO2(s)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH2，则ΔH1>ΔH2。(×)
错因：由于固体转化为气体需要吸收能量，故第二个反应放出的热量小于第一个反应放出的热量，但因为ΔH＜0，故ΔH1