【备战2013】高考化学考前30天冲刺押题系列第二部分专题06化学反应与能量变化化学反应的实质是旧键断裂与新键生成的过程，所以化学反应中伴随能量转化，能量转化形式有热能、电能、光能等。考纲要求了解常见的吸热反应、放热反应，了解反应热的概念、热化学方程式的含义等，要求能正确书写热化学方程式，并能进行正误判断。能用盖斯定律进行化学计算。考点一 反应热的分析与判断从宏观物质具有的能量和微观化学键断裂与形成角度考查对反应热、吸热反应、放热反应的理解，多以选择题中判断正误的形式呈现。【例1】(2012·重庆，12)肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如下图所示，已知断裂1mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N为942、O＝O为500、N—N为154，则断裂1molN—H键所需的能量(kJ)是( )。 A．194B．391C．516D．658【变式】化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如下图所示，该反应的热化学方程式是( )。A．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l) ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－113\nB．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝2(b－a)kJ·mol－1C.N2(g)＋H2(g)===NH3(l) ΔH＝(b＋c－a)kJ·mol－1D.N2(g)＋H2(g)===NH3(g) ΔH＝(a＋b)kJ·mol－1【特别提醒】1.化学反应能量变化的本质，从宏观上分析，反应热的形成原因是反应物具有的总能量与生成物具有的总能量的相对大小；从微观上分析，反应热形成原因是断键时吸收的热量与成键时放出的热量的相对大小。即反应热(焓变)ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝生成物的总能量－反应物的总能量。2.解答反应热计算题的注意事项(1)莫把反应热与键能的关系和反应热与物质的总能量的关系相混淆；(2)准确把握反应前后分子中的化学键的数目。如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)中的N—H键的个数。考点二 热化学方程式的书写与正误判断通过近三年的高考试题分析，热化学方程式的正误判断以选择题的形式出现，关于热化学方程式的书写，常利用盖斯定律由已知热化学方程式书写未知热化学方程式通常在综合题中以填空题的形式出现；而热化学方程式正误的判断，常增加一些限制因素。【典例2】[2012·海南，13(3)]肼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＝－19.5kJ·mol－1②N2H4(1)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－534.2kJ·mol－1写出肼和N2O4反应的热化学方程式______________________。【变式】下列说法正确的是( )。A．甲烷的标准燃烧热为－890.3kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH413\n(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3kJ·mol－1B．500℃、30Mpa下，将0.5molN2和1.5molH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3kJ，其热化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－38.6kJ·mol－1C．常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件的ΔH不同【特别提醒】热化学方程式书写与判断常见易错点(1)漏写反应物或生成物的聚集状态，其根本原因是没有认识到反应热与物质的聚集状态有关。(2)将ΔH的正、负混淆，其关键是没有体会到“＋”“－”分别表示吸收或放出热量后使体系本身的能量升高或降低了。(3)热化学方程式不用注明“点燃”、“加热”等条件。(4)未注意到化学计量数与反应热的数值的对应关系。如：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184.6kJ·mol－1H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)ΔH＝－92.3kJ·mol－1(5)燃烧热的热化学方程式，可燃物的化学计量数必须为1，且完全燃烧生成稳定的氧化物，CCO2(g)，HH2O(l)，SSO2(g)。(6)中和热的热化学方程式，要注意生成1molH2O，强酸强碱反应的中和热数值恒定为57.3，若弱酸或弱碱参加，则中和热值小于57.3。考点三 盖斯定律的应用应用盖斯定律计算反应热并正确书写热化学方程式，是每年必考内容，常以填空题的形13\n式出现。【例3】[2012·课标，27(2)]光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(ΔH)分别为－890.3kJ·mol－1、－285.8kJ·mol－1和－283.0kJ·mol－1，则生成1m3(标准状况)CO所需热量为________。【变式】用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574kJ·mol－1，CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1160kJ·mol－1。若在标准状况下4.48LCH4恰好能将一定量NO2还原成N2和H2O(g)，则整个过程中放出的热量为( )。9A.114.8kJ B．232kJ C．368.8kJ D．173.4kJ解析 由盖斯定律知：CH4还原NO2生成N2和H2O(g)的热化学方程式为CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－867kJ·mol－1，所以Q＝×867kJ·mol－1＝173.4kJ。答案 D【特别提醒】在进行有关反应热的计算时常见的失误点(1)根据已知的热化学方程式进行计算时，要清楚已知热化学方程式的化学计量数表示的物质的量与已知物质的量之间的比例关系，然后计算。(2)根据化学键13\n断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时，须注意断键和成键的总数，必须是断键和成键时吸收或放出的总能量。(3)运用盖斯定律进行计算，在调整热化学方程式时，要注意ΔH的正负和数值也要随之调整。【专家预测】1．1g氢气在氧气中完全燃烧生成气态水，放出热量120.9kJ，则( )。A．反应的热化学方程式：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝＋483.6kJ·mol－1B．氢气的燃烧热为241.8kJ·mol－1C．1molH2O(l)的能量大于1molH2O(g)的能量D．2molH2和1molO2的能量总和大于2molH2O(g)的能量2．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( )。13\n3．某反应的反应过程中能量变化如下图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是( )。A．该反应为放热反应B．催化剂能改变该反应的焓变C．催化剂能降低该反应的活化能D．逆反应的活化能大于正反应的活化能解析 由图示可以看出生成物的总能量大于反应物的总能量，属于吸热反应，A项错误；焓变是指反应物与生成物之间的能量差值，与反应过程无关，B项错误；加入催化剂，改变了反应历程，E2变小，反应活化能减小，C项正确；正反应活化能大于逆反应活化能，D项错误。答案 C4．25℃、101kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是ΔH＝－393.5kJ·mol－1、ΔH＝－285.8kJ·mol－1、ΔH＝－890.3kJ·mol－1、ΔH＝－2800kJ·mol－1，则下列热化学方程式正确的是( )。A．C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－393.5kJ·mol－1B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6kJ·mol－1C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ·mol－1D.C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(g)ΔH＝－1400kJ·mol－113\n6．下列说法正确的是( )。A．任何酸与碱发生中和反应生成1molH2O的过程中，能量变化均相同B．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件的ΔH相同C．已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－akJ·mol－1，②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－bkJ·mol·－1，则a>bD．已知：①C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5kJ·mol·－1，②C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－395.0kJ·mol·－1，则C(s，石墨)===C(s，金刚石)ΔH＝＋1.5kJ·mol－17．已知断开或形成1mol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436kJ·mol－1，N≡N键的键能为945kJ·mol－1，N—H键的键能为391kJ·mol－113\n。则下列有关工业合成氨反应的热化学方程式正确的是( )。A．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH＝－93kJ·mol－1B．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH＝＋1471kJ·mol－1C．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH＝＋93kJ·mol－1D．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH＝－1471kJ·mol－18．甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：化学方程式焓变ΔH/(kJ·mol－1)甲烷氧化CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)－802.6CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)－322.0蒸汽重整CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)206.2CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)165.0则反应CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。13\n9．处理含CO、SO2烟道气污染的一种方法，是将其在催化剂作用下转化为单质硫。已知：①CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－283.0kJ·mol－1，②S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH2＝－296.0kJ·mol－1。此反应的热化学方程式是__________________________。10．CH4、H2、C都是优质的能源物质，它们燃烧的热化学方程式为：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3kJ·mol－1，②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，③C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5kJ·mol－1。(1)在深海中存在一种甲烷细菌，它们依靠酶使甲烷与O2作用产生的能量存活，甲烷细菌使1mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量________(填“＞”、“＜”或“＝”)890.3kJ。(2)甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气)：CH4＋CO2===2CO＋2H2,1gCH4完全反应可释放15.46kJ的热量，则：①下图能表示该反应过程中能量变化的是________(填字母)。13\n②若将物质的量均为1mol的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中，体系放出的热量随着时间的变化如图所示，则CH4的转化率为________。(3)C(s)与H2(g)不反应，所以C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热无法直接测量，但通过上述反应可求出，C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热ΔH＝________。(4)目前对于上述三种物质的研究是燃料研究的重点，下列关于上述三种物质的研究方向中可行的是________(填字母)。A．寻找优质催化剂，使CO2与H2O反应生成CH4与O2，并放出热量B．寻找优质催化剂，在常温常压下使CO2分解生成碳与O2C．寻找优质催化剂，利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)D．将固态碳合成为C60，以C60作为燃料解析 (1)给定反应的反应热只取决于反应物和生成物的多少和状态，与中间过程无关，故甲烷细菌使1mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量仍等于890.3kJ；(2)①1gCH4完全反应释放15.46kJ的热量，则1molCH4完全反应放出热量为247.36kJ，故D图符合题意；②CH4的转化率＝×100%≈63%；(3)②＋③－①即得C(s)＋13\n11．红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的ΔH表示生成1mol产物的数据)．据此回答下列问题：(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是____________________________。(2)P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的ΔH3＝________，P和Cl2一步反应生成1molPCl5的ΔH4________ΔH3。(填“>”“<”或“＝”)12．化学反应中的能量变化，是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同所致。(1)键能也可以用于估算化学反应的反应热(ΔH)，下表是部分化学键的键能数据：化学键P—PP—OO===OP===O键能/(kJ·mol－1)172335498X已知白磷的燃烧热为2378.0kJ·mol－113\n，白磷完全燃烧的产物结构如下图所示，则上表中X＝________。(2)1840年，俄国化学家盖斯在分析了许多化学反应热效应的基础上，总结出一条规律：“一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。”这个规律被称为盖斯定律。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可以利用盖斯定律间接计算求得。①已知：C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5kJ·mol－1①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6kJ·mol－1②2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH3＝－2599.2kJ·mol－1③则由C(石墨，s)和H2(g)反应生成1molC2H2(g)的焓变为________________。②已知3.6g碳在6.4g的氧气中燃烧，至反应物耗尽，并放出xkJ热量。已知单质碳的燃烧热为ykJ·mol－1，则1molC与O2反应生成CO的反应热ΔH为________。13．已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为－285.8kJ·mol－1、－283.0kJ·mol－1和－726.5kJ·mol－1。请回答下列问题：(1)用太阳能分解5mol液态水消耗的能量是________kJ；(2)液态甲醇不完全燃烧生成一氧化碳气体和液态水的热化学方程式为_________________；(3)在以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，则正极的电极反应式为__________；理想状态下，该燃料电池消耗2mol甲醇所能产生的最大电能为1162.413\nkJ，则该燃料电池的理论效率为________。(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)13
