1、1题型九 化学反应中的能量变化1.(2014全国卷,13)室温下,将 1 mol 的 CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为 H 1,将 1 mol 的 CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为 H 2;CuSO45H2O 受热分解的化学方程式为 CuSO45H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为 H 3。则下列判断正确的是( B )A.H 2H 3 B.H 1H 3解析:由题给条件可知:CuSO 45H2O(s) Cu2+(aq)+S (aq)+5H2O(l) 24H 10,CuSO 4(s) Cu2+(aq)+S (aq) H 20,选 B。2.
2、(2013全国卷,12)在 1 200 时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:H2S(g)+ O2(g) SO2(g)+H2O(g) H 1322H2S(g)+SO2(g) S2(g)+2H2O(g) H 232H2S(g)+ O2(g) S(g)+H2O(g) H 3122S(g) S2(g) H 4则 H 4的正确表达式为( A )A.H 4= (H 1+H 2-3H 3)23B.H 4= (3H 3-H 1-H 2)23C.H 4= (H 1+H 2-3H 3)32D.H 4= (H 1-H 2-3H 3)32解析:按题干顺序给 4 个热化学方程式编号,根据盖斯定律,= + -2,23 2
3、3即 H 4= (H 1+H 2-3H 3)。233.(2017江苏卷,8)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH 3OCH3)。下列说法不正确的是( C )C(s)+H 2O(g) CO(g)+H2(g)H 1=a kJmol-1CO(g)+H 2O(g) CO2(g)+H2(g)H 2=b kJmol-1CO 2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)H 3=c kJmol-12CH 3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)H 4=d kJmol-12A.反应、为反应提供原料气B.反应也是 CO2资源化利用的方法之一C.反应 CH3OH(g) CH3OCH3(g)+ H
4、2O(l)的 H= kJmol-112 12D.反应 2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)的 H=(2b+2c+d) kJmol -1解析:反应的产物为 CO 和 H2,反应的产物为 CO2和 H2,反应的原料为 CO2和 H2,A 项正确;反应将温室气体 CO2转化为燃料 CH3OH,B 项正确;反应中生成物 H2O 为气体,C 项中生成物 H2O 为液体,故 C 项中反应的焓变不等于 kJmol-1,C 项不正确;依据盖斯定律,由2+2+,可得所求反应的焓变,D 项正确。4.(2015北京卷,9)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
5、剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下:下列说法正确的是( C )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 OC.CO 和 O 生成了具有极性共价键的 CO2D.状态状态表示 CO 与 O2反应的过程解析:根据能量变化示意图可以判断,该反应为放热反应,A 项错误;根据反应过程示意图可以看出 CO 中的碳氧键没有断裂,B 项错误;CO 2中含有极性共价键,C 项正确;状态状态表示 CO 和 O 形成 CO2的过程,D 项错误。1.此类题型全国卷和卷近五年一直没考,全国卷最近一次考查是 2014 年,考虑到地方卷经常考查这个考点以及命题周期性和求变的思想
6、不排除可能考查的概率。2.此类题型一直以盖斯定律焓变计算与大小判断为经典考查方式,不排除有新颖考查方式出现的可能性。3.综合近几年各地考查此类题型的方式,预测 2019 年有以图示加焓变计算为考查形式的概率。考向 1 反应热、焓变及活化能的正确理解(对应学生用书第 4041 页)1.几个基本概念(1)反应热与焓变:化学反应过程中放出或吸收的热量,通常叫做反应热。测量反应热的仪器叫做量热计。焓变用 H 表示,单位一般采用 kJ/mol。H 为负值为放热反应;H 为正值为吸热反应。H=恒压反应热。(2)燃烧热:在 25 101 kPa 时,1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,叫
7、做该物质的燃烧热。(3)中和热:在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应生成 1 mol H2O,这时的反应热叫做中和热。3(4)活化能:活化分子比普通分子多出的那部分能量称作活化能。2.中和热测定实验(1)简易量热器构造(2)测定前的准备工作选择精密温度计(精确到 0.1 ),并进行校对(本实验温度要求精确到 0.1 )。使用温度计要轻拿轻放。刚刚测量高温的温度计不可立即用水冲洗,以免破裂。测量溶液的温度应将温度计悬挂起来,使水银球处于溶液中间,不要靠在烧杯壁上或插到烧杯底部。不可将温度计当搅拌棒使用。(3)要想提高中和热测定的准确性,实验时应注意的问题作为量热器的仪器装置,其保温隔热的效果一定要好。
8、因此可用保温杯来做。如果按教材中的方法做,一定要使小烧杯杯口与大烧杯杯口相平,这样可以减少热量损失。盐酸和氢氧化钠溶液的浓度的配制须准确,且氢氧化钠溶液的浓度须稍大于盐酸的浓度。为使测得的中和热更准确,所用盐酸和氢氧化钠溶液的浓度宜小不宜大。温度计的水银球部分要完全浸没在溶液中,而且要稳定一段时间后再读数,以提高所测温度的精度。实验操作时动作要快,以尽量减少热量的散失。为了减少实验误差,重复实验 23 次,数据取平均值。3.化学反应吸放热原理(1)从总能量角度:因为能量(焓)是守恒的,所以若 H 反应物 H 生成物 ,则生成物能量减少,必然有能量释放到环境中,所以反应为放热反应;若 H 反应物
9、 E 成键 ,则吸收能量释放能量,总体为吸收能量,此时反应为吸热反应,反之若 E 断键 成键释放能量,即反应物总键能生成物总键能,所以 C 正确;达到平衡时升温,根据勒夏特列原理,反应向吸热反应(即正反应)方向移动,H 2转化率增大,所以 D 错误。注意:催化剂通过改变活化能来“同等程度”改变正、逆反应速率,但不会改变反应能量变化(即 H),也不会引起平衡移动。【例 2】 下列叙述正确的是( B )A.HCl 和 NaOH 反应的中和热 H=-57.3 kJmol-1,则 H2SO4和 Ca(OH)2的反应热 H=2(-57.3)kJmol-1B.CO(g)的燃烧热是 283.0 kJmol-
10、1,则反应 2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)的 H=+2283.0 kJmol-1C.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应D.甲烷的燃烧热就是 1 mol 甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量精讲精析:-57.3 kJmol-1是 H+(aq)+OH-(aq) H2O(l)的反应热,H 2SO4和 Ca(OH)2反应生成硫酸钙微溶物也会放热,所以反应热不等于 2(-57.3)kJmol-1,故 A 错误;据 B 项所给CO(g)的燃烧热知道 CO(g)+ O2(g) CO2(g) H=-283.0 kJmol-1,因此 2CO2(g)122CO(g)+O2(g)的反应热为 H=+2
11、283.0 kJmol-1,故 B 正确;反应的吸放热与反应条件无关,如铝热反应需要加热,但属于放热反应,所以 C 错误;101 kPa 下,1 mol CH4完全燃烧生成液态水(液态水比气态水稳定)和二氧化碳所放出的热量才是甲烷的燃烧热,故 D 错误。注意:如果一个中和反应,伴随着电离过程,则其反应热数值会偏小,若伴随着溶解放热(如浓硫酸与氢氧化钠中和),则其反应热数值会偏大(但此时反应热不是中和热,因为中和热前提是稀溶液),若伴随着沉淀反应,则其反应热数值会偏大(沉淀反应形成化学键放热)。51.下列说法正确的是( A )A.由图甲可知,升高温度,醋酸钠的水解程度增大B.由图乙可知,a 点
12、KW的数值比 b 点 KW的数值大C.由图丙可知,反应 A(g)+B(g) 2C(g)是吸热反应D.由图丁可知,反应 C(金刚石,s) C(石墨,s)的焓变 H=H 1-H 2解析:由图甲可知,升高温度,醋酸钠溶液的 pH 增大,因 CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-,故其水解程度增大,A 正确;K W只与温度有关,a 点与 b 点均为 25 ,则 a 点 KW的数值与 b 点 KW的数值相等,B 不正确;由图丙可知,T 2对应的化学反应速率较大,故 T2温度较高,C 达平衡时的体积分数较小,故反应 A(g)+B(g) 2C(g)是放热反应,C 不正确;由图丁可知,反应 C(金刚石
13、,s) C(石墨,s)是放热反应,由盖斯定律可知,H=H 2-H 1,D 不正确。2.(2018福建福州模拟)一定条件下,在水溶液中 1 mol Cl-、Cl (x=1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。下列有关说法正确的是( D )A.这些离子中结合 H+能力最强的是 EB.A、B、C、D、E 五种微粒中 C 最稳定C.C B+D,反应物的总键能大于生成物的总键能D.B A+D 反应的热化学方程式为 3ClO-(aq) Cl (aq)+2Cl-(aq) H=-116 kJmol-1解析:酸性越弱的酸,结合氢离子能力越强,次氯酸为最弱的酸,所以 ClO-结合氢离子能力最强,A 错误;
14、根据图像可知,A 的能量最低,所以 A 最稳定,B 错误;2Cl (aq) ClO-(aq)+Cl(aq) H=(64+60-1002)kJmol -1=-76 kJmol-1,该反应为放热反应,反应物的总键能小于生成物的总键能,C 错误;3ClO -(aq) Cl (aq)+2Cl-(aq) H=(64+02-360)kJmol-1=-116 kJmol-1,D 正确。63.(2018浙江余姚选考模拟)H 2O2(l)在有 MnO2条件下和无 MnO2条件下分解的能量变化如图所示。下列说法正确是( D )A.有 MnO2条件下的反应曲线是 a 曲线B.该反应能量变化类型与 CaCO3分解反应
15、相同C.加催化剂后,正反应速率加快,逆反应速率减小D.b 曲线的热化学方程式为 H2O2(l) H2O(l)+ O2(g) H=E 1-E212解析:催化剂通过降低反应活化能而改变反应速率,但不影响平衡移动,则焓变不变,所以有MnO2条件下的反应曲线是 b 曲线,故 A 错误;该反应反应物能量高,生成物能量低,为放热反应,CaCO 3分解是吸热反应,故 B 错误;加催化剂后正、逆反应速率同时增大,故 C 错误;该反应的焓变为 H=E 1-E2或 H=-(E 2-E1),故 D 正确。【教师用书备用】 (2018浙江余姚选考模拟)下列关于反应能量的说法正确的是( A )A.Zn(s)+CuSO4
16、(aq) ZnSO4(aq)+Cu(s) H=-216 kJmol-1,则反应物总能量生成物总能量B.相同条件下,如果 1 mol 氢原子具有的能量为 E1,1 mol 氢分子的能量为 E2,则 2E1=E2C.101 kPa 时,2H 2(g)+O2(g) 2H2O(l)H=-572 kJmol -1,则 H2燃烧热 H 为 -572 kJmol -1D.H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) H=-57.3 kJmol-1,含 1 mol NaOH 的氢氧化钠溶液与含0.5 mol H2SO4的浓硫酸混合后放出 57.3 kJ 的热量解析:当反应物总能量生成物总能量,则反应是放热反应,
17、HE2,故 B 错误;H 2的燃烧热必须是 1 mol 物质燃烧生成最稳定的氧化物液态水时所放出的能量,故 C 错误;中和热是强酸和强碱的稀溶液发生中和反应生成 1 mol 水时所放出的热量,含 1 mol NaOH 的氢氧化钠溶液与含 0.5 mol H2SO4的浓硫酸混合时,浓硫酸溶于水放热,所以导致 H0,H 30,H 40C.H 1=H 2+H 3 D.H 3=H 4+H 5精讲精析:第一个反应及第三个反应为燃烧,所以为放热反应,根据焓变“吸正放负”,所以H 1c,H 3H 4,故 A 错误;燃烧热应生成稳定氧化物,9应该是液态水,H 2的燃烧热 H 为-d kJmol-1,故 B 正
18、确;根据盖斯定律,由-2 得到:CH 3OH(g) CO(g)+2H2(g) H=(b+2c-a)kJmol -1,故 C 错误;设 CO 和 H2物质的量分别为 n mol、2n mol,则 CO 放出的热量是 nb kJ,氢气放出的热量是 2nd kJ,即 nb+2nd=Q,解得 n= ,则该混合物中 CO 的物质的量为 mol,故 D 错误。+2 +22.(2018江苏淮安四市模拟)通过以下反应均可获取 O2。光催化分解水制氧气:2H 2O(l) 2H2(g)+O2(g) H 1=+571.6 kJmol-1过氧化氢分解制氧气:2H 2O2(l) 2H2O(l)+O2(g)H 2=-19
19、6.4 kJmol-1一氧化氮分解制氧气:2NO(g) N2(g)+O2(g) H 3=-180.5 kJmol-1下列有关说法不正确的是( C )A.反应是人们获取 H2的途径之一B.反应、都是化学能转化为热能C.反应 H2O2(l) H2O(g)+ O2(g)的 H=-98.2 kJmol -112D.反应 2H2(g)+2NO(g) N2(g)+2H2O(l)的 H=-752.1 kJmol -1解析:反应是制取氢气的途径之一,A 正确;过氧化氢分解制氧气:2H 2O2(l) 2H2O(l)+O2(g) H 2=-196.4 kJmol-1,一氧化氮分解制氧气:2NO(g) N2(g)+
20、O2(g) H 3=-180.5 kJmol-1都是放热反应,故反应、都是化学能转化为热能,B 正确;由可得H2O2(l) H2O(l)+ O2(g) H=-98.2 kJmol-1,故 C 错误;根据盖斯定律,由-可得反12应:2H 2(g)+2NO(g) N2(g)+2H2O(l) H=H 3-H 1=-752.1 kJmol-1,故 D 正确。3.(2018安徽滁州联考)下列说法正确的是( D )A.已知:H 2(g)+ O2(g) H2O(g) H=-242 kJmol-1,则 H2的燃烧热 H 为-242 12kJmol-1B.已知:S(g)+O 2(g) SO2(g) H 1=-Q1;S(s)+O2(g) SO2(g) H 2=-Q2,则 Q1Q2,故 B 错误;浓硫酸遇水放出热量,CH 3COOH 属于弱电解质,电离是吸热过程,即|H 1|H 2|,故 C 错误;Fe 2O3(s)+3C(石墨) 2Fe(s)+3CO(g),CO(g)+ O2(g) CO2(g),C(石墨)+O 2(g)12CO2(g),根据目标反应方程式,(3-3-)2,得出:4Fe(s)+3O 2(g) 2Fe2O3(s) H=-1 641.0 kJmol -1,故 D 正确。
