1、13化學反應與能量變化【2019年tWj考考綱解讀】1. 了解化學反應中能量轉化的原因，能說出常見的能量轉化形式。2. 了解化學能與熱能的相互轉化；了解吸熱反應、放熱反應、反應熱等概念。3. 了解熱化學方程式的含義，能用蓋斯定律進行有關反應熱的簡單計算。4. 了解能是人類生存和社會發展的重要基礎；了解化學在解決能危機中的重要作用。 【重點、難點剖析】一、反應熱1 .反應是放熱還是吸熱主要取決于反應物和生成物所具有的總能量的相對大小。2 .反應是否需要加熱，只是引發反應的條件，與反應是放熱還是吸熱并無直接關系。許多放熱反應 也需要加熱引發反應，也有部分吸熱反應不需加熱，在常溫時就可以進行。3 .

2、燃燒熱：必須生成穩定的化合物，如C燃燒應生成CO2而不是CO, H2燃燒應生成液態水而不是氣態水。4 .中和熱：強酸和強堿在稀溶液中發生中和反應生成1 mol H2O, AH = 57.3 kJ-mol 弱酸代替強酸(或弱堿代替強堿)，因電離吸熱，放出的熱量減小，中和熱減小。若用濃硫酸(或NaOH固體)，因溶解放熱放出的熱量增多，中和熱增大。二、反應熱和始變1 .理解反應熱的兩個角度(1)從微觀角度理解反應熱從微觀的角度說，反應熱是舊化學鍵斷裂吸收的熱量與新化學鍵生成放出的熱量的差值，在下圖中a表示斷裂舊化學鍵吸收的熱量；b表示新化學鍵生成放出的熱量；c表示反應熱。(2)從宏觀的角度說，反應熱

3、是反應物的總能量與生成物的總能量差值，在上圖中a表示活化能；b表示活化分子結合成生成物所釋放的能量；c表示反應熱。2 .物質結構與穩定性和鍵能的關系(1)鍵能越大，物質所含能量越低，物質越穩定，反之亦然。如鹵化氫的穩定性按氟、氯、澳、碘依 次減弱，其氫化物的能量依次增大，氫鹵鍵的鍵能依次減小。(2)物質所含能量越低，斷裂其化學鍵所需能量越高，而形成其化學鍵所釋放的能量也越多。三、熱化學方程式的書寫與判斷1 .漏寫反應物或生成物的聚集狀態，其根本原因是沒有認識到反應熱與物質的聚集狀態有關。2 .將AH的正、負混淆，其關鍵是沒有體會到“ 十 ”“一”分別表示吸收或放出熱量后使體系本身的能量升高或降

4、低了。3 .熱化學方程式不用注明“點燃”、“加熱”等條件。4 .未注意到化學計量數與反應熱的數值的對應關系。如：H2(g)+ Cb(g)=2HCl(g) = 184.6 kJ mol1112H2(g) + 2CXg)=HCl(g)AH = - 92.3 kJ mol15 .燃燒熱的熱化學方程式，可燃物的化學計量數必須為1,且完全燃燒生成穩定的氧化物，C一/。2 八 一 。2“CO2(g), H-JH2OQ), S% SO2(g)。6 .中和熱的熱化學方程式，要注意生成 1 mol H2O,強酸強堿反應的中和熱數值恒定為57.3,若弱酸或弱堿參加，則中和熱值小于57.3。四、熱化學方程式書寫的“

5、七大”要點1 .注意AH的符號和單位若為放熱反應，A H為“”；若為吸熱反應，A H為“ + ”。AH的單位為kJ - mor1。2 .注意反應熱的測定條件書寫熱化學方程式時應注明A H的測定條件(溫度、壓強)，但絕大多數A H是在25 C、101 325 Pa下 測定的，此時可不注明溫度和壓強。3 .注意熱化學方程式中的化學計量數熱化學方程式中各物質化學式前面的化學計量數僅表示該物質的物質的量，并不表示物質的分子數 或原子數。因此化學計量數可以是整數，也可以是分數。4 .注意物質的聚集狀態反應物和產物的聚集狀態不同，反應熱AH不同。因此，必須注明物質的聚集狀態才能完整地體現出熱化學方程式的意

6、義。氣體用“ g”，液體用“ l”，固體用“ s”，溶液用“ aq”。熱化學方程式中不用T和5 .注意AH的數值與符號由于AH與反應完成的物質的量有關，所以A H必須與熱化學方程式中化學式前面的化學計量數相對應，如果化學計量數加倍，則A H也要加倍。互為逆反應的反應熱數值相等，但符號相反。6 .注意燃燒熱和中和熱<5 <皿小電叫64一物頌:學方/水中和校7 .對于可逆反應的反應熱 (AH)是指完全反應時的反應熱。五、反應熱的計算及其大小的比較方法1 .利用蓋斯定律進行A H計算時的注意事項(1)合理進行熱化學方程式的疊加。熱化學方程式的疊加類似于整式的運算，疊加時應遵循數學的運算規

7、則，當需要將某一熱化學方程式同乘以某一化學計量數時，各物質前的化學計量數和A H需同乘以該化學計量數，當某物質或A H移到“="另一邊時就變為異號。(2)AH在進行加、減、乘等運算時，一定要注意其符號的改變，即A H的運算包括數值和符號的雙重(1)反應物和生成物的狀態物質的氣、液、固三態的變化與反應熱量的關系(2)AH的符號：比較反應熱的大小時，不要只比較AH數值的大小，還要考慮其符號。(3)參加反應物質的量：當反應物和生成物的狀態相同時，參加反應物質的量越多，放熱反應的AH越小，吸熱反應的A H越大。(4)反應的程度：參加反應物質的量和狀態相同時，反應的程度越大，熱量變化越大。六、

8、有關反應熱計算的六種方法1 .利用熱化學方程式進行求解先寫出熱化學方程式，再根據熱化學方程式中物質與反應熱之間的比例關系直接求算反應熱。2 .依據燃燒熱數據直接求算反應熱Q=燃燒熱x n（可燃物的物質的量）3 .根據反應物和生成物的總能量計算AH = E（生成物）E（反應物）。4 .根據反應物和生成物的鍵能計算AH =反應物鍵能總和生成物鍵能總和。5 .根據蓋斯定律計算方法一：熱化學方程式相加或相減，如由C（s）+O2（g）=CO 2（g） AHi；1C（s）+O2（g）=CO（g）上2；1可得 CO（g）+2O2（g）=CO 2（g） AH = AHiAH2甲一乙方法二：合理設計反應途徑如一

9、 由圖可得：AH = AH1+AH2。6 .根據比熱公式進行計算。Q = c m AT【題型示例】題型一、考查反應熱和始變【例1】（2016 海南化學，11）由反應物轉化為 Y和的能量變化如圖所示。下列說法正確的是（雙A.由一 Y反應的AH = E5E28 .由一反應的A H<0C.降低壓強有利于提高Y的產率D .升高溫度有利于提高的產率解析 化學反應中的能量變化決定于反應物和生成物所具有的總能量的相對大小，由圖可知，XtY反 應的總思，XZ反應的 坨二三一瓦切，反應放熱，A項錯誤，H項正確寧由X生成Y的反應， 即2X(g)= - 3Yig),是氣體物質的量增大的反應，降低壓強、平衡正向

10、移動，有利于提高Y的產率1C 正確f X-Z的反應是放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，不利于提高Z的產率，D錯誤。答案 BC【方法技巧】解答能量變化圖像題的“4關鍵”1 .反應熱不能取決于部分反應物能量和部分生成物能量的相對大小，即部分反應物能量和部分生成 物能量的相對大小不能決定反應是吸熱還是放熱。注意活化能在圖示(如右圖)中的意義。(1)從反應物至最高點的能量數值表示正反應的活化能，即Ei;(2)從最高點至生成物的能量數值表示逆反應的活化能，即E203 .催化劑只能影響正、逆反應的活化能，而不影響反應的AH。4 .設計反應熱的有關計算時，要切實注意圖示中反應物和生成物的物質的量。【舉一反三】

11、(2016 江蘇化學，8)通過以下反應均可獲取 H2。下列有關說法正確的是 ()太陽光催化分解水制氫：2H2O(l)=2H 2(g)+ O2(g) AHi= 571.6 kJ mol1焦炭與水反應制氫：C(s)+ H2O(g)=CO(g) + H2(g) AH2=131.3 kJ - mol1甲烷與水反應制氫：CH4(g)+ H2O(g)=CO(g) +3H2(g) AH3= 206.1 kJ- mol1A.反應中電能轉化為化學能B.反應為放熱反應C.反應使用催化劑，A H3減小D.反應 CH4(g)=C(s) +2H2(g)的AH = 74.8 kJ mol1解析反應中是光能轉化為化學能，A

12、錯誤：反應中臺品為吸熱反應,E錯誤：催化劑只降低 反應的活化能，不影響反應的焰變"錯誤并艮據蓋斷定律，目標反應可由反應-0獲得,M=206 1 kJ -1-1313 kJ nwr=74.8 kJ ，D 正確.答案 D【變式探究】(2015 海南化學，4, 2分)已知丙烷的燃燒熱A H = 2 215 kJ moF1。若一定量的丙烷 完全燃燒后生成1.8 g水，則放出的熱量約為()A. 55 kJ B. 220 kJC. 550 kJ D. 1 108 kJ解析由丙烷的燃燒熱A H = - 2 215 kJ - moF1,可寫出其燃燒的熱化學方程式C3H8(g)+5O2(g)=3CO

13、2(g) + 4H2O(l) AH = - 2 215 kJ- mol1,丙烷完全燃燒產生 1.8 g水,n(HzO) = m +M = 1.8 g + 18 g/mol =0.1 mol,所以反應放出的熱量是Q=(2 215 kJ-4 mol) x 0.1= 55.4 kJ, A 選項正確。【答案】(1)3SO2(g)+ 2H2O(g)=2H 2SO4(l)+S(s) AH2= - 254 kJ- mol1(2)(a+ b+2c)【變式探究】【2017江蘇卷】通過以下反應可獲得新型能二甲醛(CH3OCH3 )。下列說法不正碉.的是C(s) + H 2O(g)=CO(g) + H 2 (g)A

14、H1 = akJ mol-1CO(g) + H 2O(g尸CO2(g) + H2 (g)AH2 = bkJ - mol-1CO2 (g) + 3H 2 (g)=CH 3OH(g) + H 2O(g)AH3 = ckJ - mol-12CH3OH(g尸CH 3OCH3 (g) + H 2O(g)AH4 = dkJ mol-1A.反應、為反應提供原料氣B.反應也是 CO2資化利用的方法之一C.反應 CH3OH(g)= 1CH3OCH3 (g) + 1H2。)的 AH = d kJ - mol-1 222D .反應 2CO(g) + 4H2 (g尸CH3OCH3 (g) + HQ(g)的AH = (

15、 2b + 2c + d ) kJ - mol -1【答案】CR解析】反應、的生成物CO;和H:是反應的反應物，A正確E反應可將二氧化碳 轉化為甲醇，變廢為寶，B正確；4個反應中.水全是氣態，沒有給出水由氣態變為液態的烙 變,C錯誤；把反應三個反應按心誼紀中可得該反應及對應的焙變，D正確.【變式探究】(2015 廣東理綜，31, 16分)用O2將HCl轉化為Cl2,可提高效益，減少污染。(1)傳統上該轉化通過如下圖所示的催化循環實現。其中，反應為 2HCl(g) + CuO(s)HO(g)+CuCb(s) 由1反應生成1 mol Cl2的反應熱為A H2,則總反應的熱化學方程式為 (反應熱用A

16、 Hi和AH2表不)。(2)新型RuO2催化劑對上述 HCl轉化為Cl2的總反應具有更好的催化活性,實驗測得在一定壓強下，總反應的HCl平衡轉化率隨溫度變化的e hciT曲線如下圖:則總反應的A H 0(填”或”)；a、b兩點的平衡常數(A)與(B)中較大的是 在上述實驗中若壓縮體積使壓強增大，畫出相應ahciT曲線的示意圖，并簡要說明理由下列措施中，有利于提高a (HCl)的有A.增大 n(HCl)B.增大 n(O2)C.使用更好的催化劑D.移去H2O(3)一定條件下測得反應過程中n(Cl2)的數據如下:t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/10 3 mol01.83.75.47

17、.2計算2.06.0 min內以HCl的物質的量變化表示的反應速率(以mol - min 一為單位，寫出計算過程)。(4)Cl2用途廣泛，寫出用Cl2制備漂白粉的化學方程式。解析 根據題中催化循環圖示得出二CuCh+ 1<HgA 。*) +小勃 5二，然后利用蓋斯定律 將兩個熱化學方程式相加艮呵得出2HCl( + |o;(g) ., H=0©+ C：二(g) A7f=g +嶼，結合題中弧HCI)圖像可知，隨著溫度升高，oiHCt)降低，說明升高溫度平衡逆向移動，得出正反應方向為放熱反 應，即5<0;A、B兩點A點溫度低，平衡常額內為大口結合可逆反應2HCl(g)+10Hg

18、) =HiO(g) + Ch(g)的特點，增大壓強平衡向右移動，cuHC：)增大，則相同溫度下，HC1的平衡轉化率比增壓前的大， 曲線如答案中圖示所示口有利于提高如HC),則采取措施應使平衡2HCl(g) + |o2(g) - -比O(g) + 0M勘 正向移動唾A項，增大版HC1),則c(HC：)增大,雖平衡正向移動，但也HC1)；感小錯誤三B項,增大網6) 即熠大反應物的濃度,D項，移去H9即減小生成物的濃度，場自鍛平衡正向移動，兩項都正確/ C項 使用更好的催化劑，只能加快反應速率，不能使平衡移動，錯誤口，用在時間段2 066面口內的HC1物 質的量的變化量除以這段時間，即可得2,06

19、0 mm內以HC的物質的量變化表示的反應速率，計算過程 見答案.1答案 (1) 2HCl(g)+2O2(g) H2O(g)+Cl2(g) AH = AHi+AH2 (2)V (A) 見下圖70 -250 SOO40045077T增大壓強，平衡右移，a (HC1)增大，相同溫度下，HC1的平衡轉化率比之前的大BD(3)設2.06.0min時間內，HC1轉化的物質的量為 n,則 12HCl(g)+202(g) HzO(g)+Cl2(g)2mol 1moln (5.4 1.8)x 103moln = 7.2x 10 3 mol7.2X 10 3 mola,所以 v(HCl) =-=1.8X10 3m

20、ol min 1'/(6.0 2.0) min(4) 2Cb+ 2Ca(OH)2=CaCl 2+ Ca(ClO)2+ 2H 2。【變式探究】已知：C(s)+ HzO(g)=CO(g) +H2(g) AH = a kJ - mol1 2c(s)+ Oz(g)=2CO(g)AH = - 220 kJ mol1HH、O-O和O-H鍵的鍵能分別為 436、496和462 kJ mol1,則2為()A. - 332 B. 118 C. + 350 D. +130解析：根據蓋斯定律由題給的兩個熱化學方程式可得二？比0(g)=?Hz(g) + <Hg)陋=+ (2白+ 220)kJ mor,則

21、有：4x4fi2kJ-mol-1 - 2x436 kl mor1 -496=(2d(+220)kJ-mo：-1,解得次= + 130,故選項口正確口答案：D【誤區警示】用鍵能計算反應熱時，錯誤地應用生成物的總鍵能減去反應物的總鍵能，或計算H2O的總鍵能時，忽視 1 mol H 2O中含有2 mol H O鍵，導致計算錯誤。【變式探究】標準狀況下，氣態分子斷開1 mol化學鍵的烙變稱為鍵烙。已知H H、HO和O=O鍵的鍵焰A H分別為436 kJ/mol、463 kJ/mol、495 kJ/mol,下列熱化學方程式正確的是()A. H2O(g)=H 2(g)+1/2O 2(g) AH = - 4

22、85 kJ/molB. H2O(g)=H 2(g)+ 1/2O 2(g) AH = + 485 kJ/molC. 2H2(g)+O2(g)=2H 2O(g) AH = + 485 kJ/molD . 2H2(g)+O2(g)=2H 2O(g) AH = 485 kJ/mol答案：D解析士根據HH、HO和卜=口鍵的鍵焙 W分別為436kTmoh 463 kJ mol. 4g5 klmQ17可以 計算出2 mol Hz和1 mol 6完全反應生成2 mol H二Oi0產生的焙變是436 kJ molx2 + 495 kJ molxl-463 kJ molx4= - 485 kT mol,所以該過程

23、的熱化學方程式為 2HCblgAZHzCKg) A= -485 kJ mob D 正確。題型3、蓋斯定律的重要應用1 .圖示：蓋斯定律的理解熱化學方程式始變之間的關系aA=BAH 1A= B AH2 aAH2= H1 或 AH1 = a AH2 a-aA=BAH 1B= aA AH 2AHi=-,AH2AH = AHi+AH2(1)利用蓋斯定律比較:2比較：反應熱大小比較AHi與AH2的大小的方法。因A HiV0, AH2<0,汨3<0(均為放熱反應),依據蓋斯定律得 A Hi = AH2+ AH3,即 | AHi| >| AH2I ,所以 AH1VAH2。(2)同一反應的生

24、成物狀態不同時，如:A(g) + B(g)=C(g)AHi,A(g) + B(g)=C(l)AH2,則 AHi>AH2。(3)同一反應物狀態不同時，如：A(s)+ B(g)=C(g)AHi,A(g) + B(g)=C(g)AH 2,則 AHi 三 AH2。【例 3】(1)(2018 全國卷 I ,節選)已知:2N2O5(g)=2N 204(g)+ 02(g) AHi=- 4.4 kJ mol2NO 2(g)=N 204(g) AH2=55.3 kJ - moli則反應 NzO5(g)=2NO 2(g)+20z(g)的 AH =kJ mol )(2)(20i8 全國卷出，節選)SiHCl3

25、在催化劑作用下發生反應：2SiHCl3(g)=SiH 2cb(g)+ SiC乩g)AHi = 48 kJ - moL3SiH2cl2(g)=SiH 4(g)+ 2SiHCl3(g)AH2=- 30 kJ - mol1則反應 4SiHCl3(g)=SiH 4(g)+3SiCl4(g)的 AH 為 kJ - mol1。1【解析】 將已知熱化學方程式依次編號為限b,根據蓋斯定律，由*a-b得N2O5(g>=2NO:(g)1Aff -4.44-553x2+ 2<>2(g)2=2 kJ moFJ= + 53.1 kJ mor10(2)將已知熱化學方程式依次編號為、,根據蓋斯定律，由乂3

26、+可得：竽"國 +3SiCh(g)kJ mol-1 - 30 kJ m。二 + lUkJ mcC-【答案】(1)+53.i (2) + 114【變式探究】【2017新課標1卷】近期發現，H2s是繼NO、CO之后第三個生命體系氣體信號分子，它具有參與調節神經信號傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能。回答下列問題：(2)下圖是通過熱化學循環在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應系統原理。熱化學疏漠循環水分解蒯氫系算Ti <7-'Ii| H:SO4(aq)=SO:(gkH;Oa)* -。二A H產32? kJ morJt Ir | so;(g)-ls/r 2H;OH:SO4(a

27、q>A »5lkJ2 Hl(aq) =*)鵬7 】OkJHjS階 H2SO4(aq) -S隼產 SO2(g) +2H;(X1)A H*=61kJ -mol-1+除化學硫策循環硫化氫分解聯產基氣、硫黃蔡統(H)-)通過計算，可知系統(I)和系統(n)制氫的熱化學方程式分別為、,制得等量 出所需能量較少的是 。【答案】H2O(l)=H 2(g)+ - O2(g) AH=+286 kJ/molH2s(g)=H2(g)+S(s) AH=+20 kJ/mol 系統(II)2【解析】C2) ®H：SO4(aq)=SO;(grH2O(：r ：點 AH:" + 327kJ

28、molSO：(g)-k-2卬0(1)=2m聞-AH：=- 151kJ mol2HI(aq)=H2(g)-12(s)AH：=+ llOkJ molH：S(g)-H；SO<aq>Ss)-SO：(gr 2HzOil)AIL=+ 61kJ mol整理可得系統(1)的熱化學方程式ItOGWtLgA |ch(g) AH=-286kJ mob，整理可得系統(11)的熱化學方程式H肯g尸 AH=-20kJ moU根據系統I、系統I】的熱化學方程式可知:每反應產生1m。：氫氣，后者吸收的熱量比前者少，所以制取等量的比所需能量較少的是系統II。【舉一反三】(2015 重慶理綜，6, 6分)黑火藥是中國

29、古代的四大發明之一，其爆炸的熱化學方程式為：S(s升 2NO 3(s)+ 3c(s)= 2s(s)+ 電+ 3COz(g) H = x kJ - mol1已知：碳的燃燒熱A H1=a kJ - mol1S(s升 2(s)= 2s(s) ZH2= b kJ - mol 12(s)+ N2(g)+3Oz(g)=2NO 3(s) M=ckJ - mol1,則 x 為()A. 3a+bcB. c 3a bC. a+ b cD . c a b解析 由碳的燃燒熱 A Hi = a kJ - mol1,得 C(s) + O2(g)=CO 2(g) AH1 = a kJ mol1,目標反應可由x 3+得到，所

30、以a H = 3幽1+AH2AH3,即x=3a+b-co【變式探究】已知：25 C、101 kPa時，Mn(s)+O2(g)=MnO 2(s) AH= 520 kJ/molS(s)+ O2(g)=SO 2(g) AH = - 297 kJ/molMn(s) + S(s)+ 2O2(g)=MnSO 4(s) AH = - 1 065 kJ/molSO2與MnO2反應生成無水 MnSO4的熱化學方程式是 。答案：MnO 2(s)+ SO2(g)=MnSO 4(s) % = 248 kJ/mol解析：由已知的熱化學方程式可得：如5=Ain 4-Cn(g) X = 4-520kJ mol$OHg尸=S + S(g) 乂呼=+ 29?