专题七化学反应与能量
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[考纲要求] 1.了解化学反应中能量转化的原因,能说出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,能用盖斯定律进行有关反应热的计算。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。
考点一正确理解反应热的概念
1.理解化学反应热效应的两种角度
(1)从微观的角度说,是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键形成放出的热量的差值,如
下图所示
a表示旧化学键断裂吸收的热量;
b表示新化学键形成放出的热量;
c表示反应热。
(2)从宏观的角度说,是反应物自身的能量与生成物的能量差值,在上图中:
a表示活化能;
b表示活化分子结合成生成物所释放的能量;
c表示反应热。
2.反应热的量化参数——键能
反应热与键能的关系
反应热:ΔH =E 1-E 2或ΔH =E 4-E 3,即ΔH 等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和,或生成物具有的总能量减去反应物具有的总能量。
题组一 反应热概念的理解
1. 正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)催化剂能改变反应的焓变
(×)
(2012·江苏,4B 改编)
(2)催化剂能降低反应的活化能
(√)
(2012·江苏,4C 改编)
(3)同温同压下,H 2(g)+Cl 2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH 不同
(×)
(2010·山东理综,10D)
2. 下列关于反应热和热化学反应的描述中正确的是
( )
A .HCl 和NaOH 反应的中和热ΔH =-57.3 kJ·mol -
1,则H 2SO 4和Ca(OH)2反应的中和
热ΔH =2×(-57.3) kJ·mol -
1
B .CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol -
1,则2CO 2(g)===2CO(g)+O 2(g)反应的ΔH =+2×
283.0 kJ·mol -
1
C .氢气的燃烧热为285.5 kJ·mol -
1,则电解水的热化学方程式为2H 2O(l)=====电解
2H 2(g)+
O 2(g) ΔH =+285.5 kJ·mol -
1
D .1 mol 甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热 答案 B
解析 在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol 液态H 2O 时的反应热叫作中和热,中和热是以生成1 mol 液态H 2O 为基准的,A 项错误;CO(g)的燃烧热是283.0 kJ· mol -1,则CO(g)+12O 2(g)===CO 2(g) ΔH =-283.0 kJ·mol -
1,则2CO(g)+O 2(g)===2CO 2(g)
ΔH =-2×283.0 kJ·mol -
1,逆向反应时反应热的数值相等,符号相反,B 项正确;电解
2 mol 水吸收的热量和2 mol H 2完全燃烧生成液态水时放出的热量相等,C 项中的ΔH 应为+571.0 kJ·mol -
1;在25 ℃、101 kPa 时,1 mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时(水
应为液态)所放出的热量是该物质的燃烧热,D 项错误。
失误防范
(1)化学反应的焓变只与化学反应的计量系数,物质的聚集状态有关,而与反应条件无关。
(2)燃烧热:在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。单位:
kJ·mol-1。需注意:①燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的,因此在书写燃烧热的热化学方程式时,一般以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数;②燃烧产物必须是稳定的氧化物,如C→CO2、H2→H2O(l)等。
(3)中和热:在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态H2O时的反应热。需
注意:①稀溶液是指物质溶于大量水中;②中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应;③中和反应的实质是H+和OH-化合生成H2O,即H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)ΔH=-57.3 kJ·mol-1。
题组二反应热的变化与图像
3.(2012·大纲全国卷,9)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()
答案 D
解析根据反应物和生成物能量的高低来分析、解决问题。化学反应都伴随能量变化,当反应物的总能量高于生成物的总能量时,该反应为放热反应;当反应物的总能量低于生成物的总能量时,该反应为吸热反应。反应①的ΔH>0,为吸热反应,故可排除A项和C项。反应②的ΔH<0,为放热反应,B项错误,故选D。
题组三反应热与键能
4.(2012·重庆理综,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1 mol化学键所需的能量(kJ):N≡N为942、O===O为500、N—N为154,则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是()
A .194
B .391
C .516
D .658
答案 B
解析 由题图可知ΔH 3=-(ΔH 2-ΔH 1)=-[-2 752 kJ·mol -
1-(-534 kJ·mol -
1)]=
2 218 kJ·mol -1,断裂1 mol N —H 键所需能量=(2 218 kJ -500 kJ -154 kJ)×14=391 kJ 。
5. (2013·重庆理综,6)已知:P 4(g)+6Cl 2(g)===4PCl 3(g)
ΔH =a kJ·mol -
1
P 4(g)+10Cl 2(g)===4PCl 5(g) ΔH =b kJ·mol -
1
P 4具有正四面体结构,PCl 5中P —Cl 键的键能为c kJ·mol -
1,PCl 3中P —Cl 键的键能为
1.2c kJ·mol -
1
下列叙述正确的是 ( )
A .P —P 键的键能大于P —Cl 键的键能
B .可求Cl 2(g)+PCl 3(g)===PCl 5(s)的反应热ΔH
C .Cl —Cl 键的键能b -a +5.6c 4 kJ·mol -
1
D .P —P 键的键能为5a -3b +12c 8 kJ·mol -
1
答案 C
解析 A 项,由于氯原子半径小于磷原子半径,所以P —P 键的键能应小于P —Cl 键的键能,错误。B 项,由于不知PCl 5(g)===PCl 5(s)对应的ΔH ,所以无法根据盖斯定律求得该反应的ΔH ,错误。
C 项,P 4(g)+10Cl 2(g)===4PCl 5(g) ΔH =b kJ·mol -
1①
P 4(g)+6Cl 2(g)===4PCl 3(g) ΔH =a kJ·mol -
1②
①-②得
Cl 2(g)+PCl 3(g)===PCl 5(g) ΔH =b -a 4 kJ·mol -1
E Cl -Cl +3×1.2c kJ·mol -1-5×c kJ·mol -1=b -a 4 kJ·mol -
1
E Cl -Cl =
b -a +5.6
c 4
kJ·mol -
1,正确。