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1、化学反应与能量变化2021/3/111热化学方程式热化学方程式几种重要的热效应几种重要的热效应吸热反应吸热反应H0放热反应放热反应H0常规能源常规能源新能源新能源中和热中和热燃烧热燃烧热充分燃烧充分燃烧不完全燃烧不完全燃烧化学反应中化学反应中的能量变化的能量变化燃烧燃烧表示一定是知识网络：知识网络：2021/3/112高考常考类型高考常考类型一、考查反应中的能量变化和反应热的计算一、考查反应中的能量变化和反应热的计算 二、考查反应热和键能的关系二、考查反应热和键能的关系三、考查热化学方程式的的书写和正误判断三、考查热化学方程式的的书写和正误判断四、考查盖斯定律的应用四、考查盖斯定律的应用五、考
2、查以新能源为背景的综合知识应用五、考查以新能源为背景的综合知识应用2021/3/113一、考查反应中的能量变化和反应热的计算一、考查反应中的能量变化和反应热的计算 1、燃烧热：在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量一般以燃烧1mol物质为标准。燃烧产物必须是稳定的氧化物，如：CCO2、H2H2O(l)等。 2、中和热：在稀溶液中，酸和碱发生中和反应而生成1mol水时的所释放的热量 稀溶液指溶质溶于大量水中和热以生成1molH2O为标准中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质的电离吸热所传递的热效应2021/3/112021/3/114 4例例1(2
3、006年上海)下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是（下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是（ ） A、碳酸钙受热分解、碳酸钙受热分解 B、乙醇燃烧、乙醇燃烧 C、铝粉与氧化铁粉末反应、铝粉与氧化铁粉末反应 D、氧化钙溶于水、氧化钙溶于水 A2021/3/115例例2(2007年上海)已知：CH3CH2CH2CH3(g)6.5O2(g)4CO2(g)5H2O(l) H2878kJ/mol(CH3)2CHCH3(g)6.5O2(g)4CO2(g)5H2O(l) H2869kJ/mol下列说法正确的是A、正丁烷分子储存的能量大于异丁烷分子B、正丁烷的稳定性大于异丁烷C、异丁烷转化为正丁烷的
4、过程是一个放热过程D、异丁烷分子中的碳氢键比正丁烷的多解析解析：燃烧放出的热量等于反应物的能量减去产物的能量。由两个热化学方程式知正丁烷的能量大于异丁烷，其稳定性小于异丁烷，所以异丁烷转化为正丁烷需要吸热，但正丁烷与异丁烷分子中的碳氢键一样多。 A2021/3/116例例3(2004年湖南)已知：(1) H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(g) Ha kJ/mol(2) 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g) Hb kJ/mol(3) H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) Hc kJ/mol(4) 2H2O(g) + O2(g) = 2H2O(l) Hd kJ
5、/mol下列关系式中正确的是（ ）A、ac0B、bd0C、2a=b0D、2c=d0解析：解析：由热化学方程式可知，(2)式的化学计量数为(1)式的2倍，则2a=b。氢气燃烧是放热反应，则a、b、c、d均应小于零 。 C2021/3/117最近，我读了将军们的故事这本书，使我知道了，我国曾经有许多伟大最近，我读了将军们的故事这本书，使我知道了，我国曾经有许多伟大的将军。有细心抓叛徒的方强，有情意深切关心百姓的黄克诚，有不怕劳累亲自的将军。有细心抓叛徒的方强，有情意深切关心百姓的黄克诚，有不怕劳累亲自动手炒面的节俭的李涛动手炒面的节俭的李涛他们用勇气和知识，打败了我们的敌人，他们的精神他们用勇气和
6、知识，打败了我们的敌人，他们的精神和信念也带给了我许多启发。陈赓将军和他的部队在过草地时发生的一件事和信念也带给了我许多启发。陈赓将军和他的部队在过草地时发生的一件事使我感触很深使我感触很深:由于军队中已经没有一条牛皮带、一双牛皮鞋了，连草地上的野菜由于军队中已经没有一条牛皮带、一双牛皮鞋了，连草地上的野菜都被挖光了，所以大家都十分饥饿，而每餐只能吃一把青稞面，谁都吃不饱。在都被挖光了，所以大家都十分饥饿，而每餐只能吃一把青稞面，谁都吃不饱。在这种条件下，在养伤的陈赓却有一碗麻雀野菜汤，他面对这碗鲜美的汤，不但没这种条件下，在养伤的陈赓却有一碗麻雀野菜汤，他面对这碗鲜美的汤，不但没有吃，反而把
7、这碗小小的麻雀汤分给其他的战士，和他们一起分享，虽然每个人有吃，反而把这碗小小的麻雀汤分给其他的战士，和他们一起分享，虽然每个人只能吃到一点麻雀肉，有的还吃不到，但是大家都被陈赓将军谦让的美德所感动，只能吃到一点麻雀肉，有的还吃不到，但是大家都被陈赓将军谦让的美德所感动，泪水也不禁地掉了下来。我读到这里，除了感动，同时也为在我们的现实生泪水也不禁地掉了下来。我读到这里，除了感动，同时也为在我们的现实生活中，常常存在不懂得谦让的人和事感到难过。在超市的地下停车场里，有一辆活中，常常存在不懂得谦让的人和事感到难过。在超市的地下停车场里，有一辆车想从车位里出来，但周围都塞满了车，所以那辆车就被堵在车
8、位里，怎么也出车想从车位里出来，但周围都塞满了车，所以那辆车就被堵在车位里，怎么也出不来，周围的车偶尔可以动一下，但并没有主动让那辆车出来，当我走过时，我不来，周围的车偶尔可以动一下，但并没有主动让那辆车出来，当我走过时，我就在想：假如我们都让一下，那么车库也许就不会塞满车了，我们也就能很快地就在想：假如我们都让一下，那么车库也许就不会塞满车了，我们也就能很快地进出了。进出了。“例例4(2006年天津)已知反应：101kPa时，2C(s) + O2(g) = 2CO(g) H221 kJ/mol稀溶液中，H+(aq) + OH(aq) = H2O(l) H57.3 kJ/mol下列结论正确的是
9、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1mol水，放出57.3 kJ热量解析：解析：A项的燃烧热是指101kPa时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的 化合物所放出的热量。如碳完全燃烧生成CO2，故碳的燃烧热大于 110.5kJ/mol，A正确。B项的反应热，放热用负值表示，故B错误。 C项的中和热应用正值表示，C错误。D项的中和热应是强酸与强碱 发生中和反应生成1mol水时的反应热，因此D项错误。故选A。 A2021/3/118二、考查反应热和键能的关系二、考查
10、反应热和键能的关系 化学反应的反应热（H）等于反应物化学键的键能之和与生成物化学键的键能之和的差 即HE（反应物）E（生成物）2021/3/112021/3/119 9例例5(2007年全国)已知：1molH2分子中化学键断裂时需要吸收分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量的能量1 mol Cl2分子分子中化学键断裂时需要吸收中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量的能量由由H原子和原子和Cl原子形成原子形成1molHCl分子时释放分子时释放431kJ的能量。下列叙述正确的是（的能量。下列叙述正确的是（ ）A、氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是、氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学
11、方程式是 H2(g)Cl2(g)2HCl(g)B、氢气和氯气反应生成、氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的氯化氢气体，反应的H183kJ/molC、氢气和氯气反应生成、氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的氯化氢气体，反应的H183kJ/molD、氢气和氯气反应生成、氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的氯化氢气体，反应的H183kJ/mol 解析：H436kJ/mol243kJ/mol2431kJ/mol183kJ/mol， 故氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是： H2(g)Cl2(g)2HCl(g)；H183kJ/mol。故C正确。 C2021/3/1110金
12、刚石晶体结构示意图C原子正四面体结构单元2021/3/1111金刚石晶体结构示意图C原子正四面体结构单元2021/3/1112硅晶体结构示意图Si原子正四面体结构单元2021/3/1113二氧化硅晶体结构示意图Si原子结构单元O原子2021/3/1114例例6(2005年江苏)通常人们把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(H)，化学反应的H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。请回答下列问题：(1)右上图立方体中心的“”表示硅晶体中的一个原子，请在立方体的顶点用“”表示出与之紧邻的硅原子。
13、(2)工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g) + 2H2(g) Si(s)+4HCl(g) 该反应的反应热H = kJ/mol化学键SiO SiCl HH HCl SiSi SiC 键能/kJmol1 460360436431176347 高温 解解 析析+236（见解析）（见解析）2021/3/1115(1)如图: H(4360 kJmol1 + 2436kJmol1)(2176 kJmol1 + 4431kJmol1)+236kJmol1 (2)1molSi 中含有2molSiSi键，故2021/3/1116三、考查热化学方程式的的书写和正误判断三、考查热化学方程式的的书写和正误
14、判断 H只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边。若为放热反应，的右边。若为放热反应，H为为“”；若为吸热反应，若为吸热反应，H为为“”。H的单位一般为的单位一般为kJ/mol必须注明物质的聚集状态必须注明物质的聚集状态(s、l、g)，不用，不用“”和和“”。 反应热反应热H与测定条件与测定条件(温度和压强温度和压强)有关，如不注明则有关，如不注明则是是25和和101325Pa下测定下测定。 热化学方程式中的化学计量数仅表示该物质的物质的量，热化学方程式中的化学计量数仅表示该物质的物质的量， 并不表示物质的分子和原子，可以是整数，也可以是分数。
15、并不表示物质的分子和原子，可以是整数，也可以是分数。 热化学方程式中的化学计量数必须与热化学方程式中的化学计量数必须与H相对应，如果相对应，如果化学计量数加倍则化学计量数加倍则H也也 要加倍。当反应向逆向进行时，要加倍。当反应向逆向进行时，其反映热与正反应的反应热数值相等，符号相反。其反映热与正反应的反应热数值相等，符号相反。 2021/3/112021/3/111717例例7(2005年全国)已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的化学方程式正确的是( )。A、2C2H2(g) + 5O2 = 4CO2 + 2H2O(l) H4bkJ/mol
16、B、C2H2(g) +5/2O2 = 2CO2 + H2O(l) H2bkJ/mol C、2C2H2 (g) + 5O2 = 4CO2 + 2H2O(l) H2bkJ/molD、2C2H2(g) + 5O2 = 4CO2 + 2H2O(l) HbkJ/mol解析：解析：由于乙炔燃烧是放热反应，H为“”,可排除B、C项；又因为生成4mol CO2应该放出热量4bkJ，故选A。 A2021/3/1118例例8(2005年北京)CO、CH4均为常见的可燃性气体。(1)略。(2)已知在101kPa时，CO的燃烧热为283kJ/mol相同条件下，若2molCH4完全燃烧生成液态水，所放出的热量为1mol
17、CO完全燃烧放出热量的6.30倍，CH4完全燃烧反应的热化学方程式是： _ 解析解析：热化学方程式有多种写法，一般情况下写出化学计量数为整数的热化学方程式：CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) H891kJ/molCH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) H891kJ/mol2021/3/1119四、考查盖斯定律的应用四、考查盖斯定律的应用 1840年盖斯根据一系列实验事实得出规律：年盖斯根据一系列实验事实得出规律：“若一个反若一个反应可以分步进行，则各步反应的反应热总和与这个反应一应可以分步进行，则各步反应的反应热总和与这个反应一次
18、发生的反应热相同。次发生的反应热相同。”也就是说，化学反应的反应热只也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关，而与具体反应进行的途径无关。与反应的始态和终态有关，而与具体反应进行的途径无关。 盖斯定律说明热化学方程式可以象代数方程式一样进盖斯定律说明热化学方程式可以象代数方程式一样进行运算，但要注意化学计量数改变时，反应热要相应变行运算，但要注意化学计量数改变时，反应热要相应变化，运算过程中还要注意反应热的符号不要弄错。化，运算过程中还要注意反应热的符号不要弄错。 2021/3/112021/3/112020例例9(2004年全国年全国)已知已知25101kPa下，石墨、金刚石燃烧的
19、热化学下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：方程式分别为：C(石墨石墨) + O2(g) = CO2(g)；H393.55kJ/mol；C(金刚石金刚石) + O2(g) = CO2(g)；H395.41kJ/mol。据此判断，下。据此判断，下列说法正确的是列说法正确的是( )A、由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低、由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低B、由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高、由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高C、由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低、
20、由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低D、由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高、由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高 解析：根据盖斯定律将题中两个热化学方程式相减得：解析：根据盖斯定律将题中两个热化学方程式相减得：C(石墨石墨)C(金刚石金刚石)；H1.91kJ/mol。说明由石墨制备金刚石是吸。说明由石墨制备金刚石是吸热反应，吸收的热量作为化学能的形式贮存在金刚石中，也就是说同热反应，吸收的热量作为化学能的形式贮存在金刚石中，也就是说同质量的石墨具有的能量比金刚石低，说明石墨更稳定。故选质量的石墨具有的能量比金刚石低，说明
21、石墨更稳定。故选A。 A2021/3/1121五、考查以新能源为背景的综合知识应用五、考查以新能源为背景的综合知识应用 新能源是指以新技术为基础，系统开发利用的能源，包新能源是指以新技术为基础，系统开发利用的能源，包括太阳能、生物能、风能、海洋能、地热能等。这些新能括太阳能、生物能、风能、海洋能、地热能等。这些新能源的特点是资源丰富，且有些可以再生，为再生能源，对源的特点是资源丰富，且有些可以再生，为再生能源，对环境没有污染或污染少。环境没有污染或污染少。 能源问题成了当今世界的热点问题之一，以新能源为能源问题成了当今世界的热点问题之一，以新能源为背景的试题也就成了高考化学中的热点问题。对于这
22、些问背景的试题也就成了高考化学中的热点问题。对于这些问题，我们除了要弄清课本知识，还要广泛阅读有关资料，题，我们除了要弄清课本知识，还要广泛阅读有关资料，关注生活、社会、科学技术的发展。关注生活、社会、科学技术的发展。2021/3/112021/3/112222例例10(2002年上海年上海)下列选项中说明乙醇作燃料的优点的是下列选项中说明乙醇作燃料的优点的是( )燃烧时发生氧化反应；燃烧时发生氧化反应； 充分燃烧的产物不污染环境；充分燃烧的产物不污染环境；乙醇是一种再生能源；乙醇是一种再生能源； 燃烧时放出大量热量。燃烧时放出大量热量。A、B、C、 D、 解析：化石燃料是古代动植物的遗体在地
23、下经过漫长而复杂的变化解析：化石燃料是古代动植物的遗体在地下经过漫长而复杂的变化而逐渐形成的，这类能源用一点就少一点，最终会枯竭，属于非再而逐渐形成的，这类能源用一点就少一点，最终会枯竭，属于非再生能源。而再生能源则不会随人类的开发、利用日益减少。乙醇可生能源。而再生能源则不会随人类的开发、利用日益减少。乙醇可以从粮食中获得，且充分燃烧的产物是以从粮食中获得，且充分燃烧的产物是CO2 和和H2O，均不污染环境，均不污染环境，而有机物燃烧都发生氧化还原反应，这并不是乙醇作燃料的优点。而有机物燃烧都发生氧化还原反应，这并不是乙醇作燃料的优点。故选故选D。D2021/3/1123例例11(2007年
24、江苏年江苏)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：氢气的两种反应原理是：CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) H= +49.0 kJmol1CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g) H=192.9 kJmol1下列说法正确的是下列说法正确的是( )A、CH3OH的燃烧热为的燃烧热为192.9 kJmol1B、反应、反应中的能量变化如右下图所示中的能量变化如右下图所示C、CH3OH转变成转变成H2的过程一定要吸收能量的过程一定要吸收能量D、根据、根据推知反应：推知反应：CH3OH(l)+O2(g
25、)=CO2(g)+2H2(g) 的的H192.9kJmol1能量能量反应过程反应过程 HCH3OH(g)H2O(g) CO2(g)3H2(g)反应物的反应物的总能量总能量生成物的生成物的总能量总能量D2021/3/1124例例.试回答下列中和热测定的有关问题。试回答下列中和热测定的有关问题。实验桌上备有烧杯（大、小两个烧杯）、泡沫塑实验桌上备有烧杯（大、小两个烧杯）、泡沫塑料、泡沫塑料板、环形玻璃搅拌棒、料、泡沫塑料板、环形玻璃搅拌棒、0.50molL1盐酸、盐酸、 0.55molL1 NaOH溶液，溶液， （1）尚缺少的实验用品是）尚缺少的实验用品是 。（。（2）实）实验中能否用环形铜丝搅拌
26、棒代替环形玻璃搅拌验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒棒 ，其原因是，其原因是 。（。（3）实验时所用）实验时所用盐酸及盐酸及NaOH溶液的体积均为溶液的体积均为50mL，各溶液，各溶液密度为密度为1g/cm3，生成溶液的比热容，生成溶液的比热容C4.18J/(g)实验起始温度为实验起始温度为22.0，终止温度，终止温度为为25.4。试求生成。试求生成1mol水时的反应热水时的反应热H 。2021/3/1125北京奥运会北京奥运会“祥云祥云”火炬燃料是丙烷（火炬燃料是丙烷（C3H8），亚特兰大奥运会），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯火炬燃料是丙烯(C3H6)。(1)丙烷脱氢可得丙烯。已知：
27、丙烷脱氢可得丙烯。已知：C3H8(g) =CH4(g)+HCCH(g)+H2(g) H1=+156.6 kJmol-1 CH3CH=CH2(g) =CH4(g)+ HCCH(g) H2=+32.4 kJmol-1 则相同条件下，反应则相同条件下，反应C3H8(g) =CH3CH=CH2(g)+H2(g)的的H=_kJmol-1(2)以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入正极通入O2和和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为反应方程式为_；放电时，；放电时，CO32移向电池的移向电池的_(填填“
28、正正”或或“负负”)极。极。(3)碳氢化合物完全燃烧生成碳氢化合物完全燃烧生成CO2和和H2O。常温常压下，空气中的。常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的溶于水，达到平衡时，溶液的pH5.60，c(H2CO3)1.510-5 molL-1。若忽略水的电离及。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则的第二级电离，则H2CO3HCO3 +H+的平衡常数的平衡常数K1_。（已知：。（已知：10-5.602.510-6） (4)常温下，由于常温下，由于0.1 molL-1NaHCO3溶液的溶液的pH大于大于8，则溶液，则溶液c(H2CO3)_c(CO32)(填填“”、“”或或“”)，
29、原因是，原因是_（用离子方程式和必要的文字说明）。（用离子方程式和必要的文字说明）。2021/3/1126反应反应A(g)+B(g) C(g) +D(g)过程中的能量变化如图所示，回答过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。下列问题。(1)该反应是该反应是_反应反应(填填“吸热吸热”“放热放热”); (2)当反应达到平衡时，升高温度，当反应达到平衡时，升高温度，A的转化率的转化率_(填填“增大增大”“减小减小”“不变不变”)，原因是，原因是_；(3)反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响_，原因是，原因是_：(4)在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，在反
30、应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和和E2的变化是：的变化是：E1_，E2_(填填“增大增大”“减小、减小、”“不变不变”)。2021/3/1127红磷红磷 P (s）和）和 Cl2(g）发生反应生成）发生反应生成 PCl3(g）和）和 PCl5(g）。反应）。反应过程和能量关系如图所示（图中的过程和能量关系如图所示（图中的H表示生成表示生成 l mol 产物的数据）产物的数据）。根据上图回答下列问题：。根据上图回答下列问题： ( l ) P 和和 CI2反应生成反应生成 PC13 的热化学方程式是的热化学方程式是_ ( 2 ) PC15 分解成分解成 PC13 和和 Cl2的热化学方程式是的热化学方程式是_。上述分解反应是一个可逆反应。上述分解反应是一个可逆反应。 ( 3 ) P 和和 C12 分两步反应生成分两步反应生成 1 mol PC15 的的H3=_，一步反应生成，一步反应生成 1 molPC15 的的H4_H3（填（填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”）。）。(4)PC15 与足量水充分反应，最终生成两种酸，其化学方程式是与足量水充分反应，最终生成两种酸，其化学方程式是 ： _。2021/3/1128
