1、题型九 化学反应中的能量变化,高考真题系统研究,近年真题展示,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H1,将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为H2; CuSO45H2O受热分解的化学方程式为 CuSO45H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为H3。则下列判断正确的是( ) A.H2H3 B.H1H3,B,A,C,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( ) A.CO和O生成CO2
2、是吸热反应 B.在该过程中,CO断键形成C和O C.CO和O生成了具有极性共价键的CO2 D.状态状态表示CO与O2反应的过程,C,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;CO2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。,考情考法分析,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.
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。,题型考点分类突破,考向1 反应热、焓变及活化能的正确理解,知能储备,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。 (4)活化能:活化分子比
4、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。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
5、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E成键,则吸收能量释放能量,总体为释放能量,此时反应为放
6、热反应。,(3)吸放热原理图:图中E1表示正反应活化能,E2表示逆反应活化能(有些图示里E1表示旧键断裂吸收的能量,E2表示新键产生释放能量);H=E1-E2或H生成物-H反应物。 加入催化剂后正、逆反应活化能减小,但是反应热不变。,4.常见吸放热反应 (1)常见的放热反应:可燃物的燃烧反应;酸碱中和反应;大多数化合反应;金属跟酸的置换反应;铝热反应。 (2)常见吸热反应:大多数分解反应;盐的水解和弱电解质的电离;Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应;碳和水蒸气、C和CO2的反应;一般用C、CO和H2还原金属氧化物的反应。,典例示范,【例1】 反应Br+H2HBr+H过程中的能量变化如图所
7、示,下列说法正确的是( )A.该反应是放热反应 B.加入催化剂后,反应加快,H减小 C.反应物的总键能大于生成物的总键能 D.反应达到平衡时,升高温度,H2的转化率减小,C,精讲精析:反应物能量小于生成物能量,所以该反应为吸热反应,因此A错误;加入催化剂,正、逆反应活化能均降低,所以正、逆反应速率均加快,但是焓变不变,所以B错误;由于属于吸热反应,所以断键吸收能量成键释放能量,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,H2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
8、(即H),也不会引起平衡移动。,【例2】 下列叙述正确的是( ) 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-1 B.CO(g)的燃烧热是283.0 kJmol-1,则反应2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)的H=+2283.0 kJmol-1 C.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,B,题组巩固,1.下列说法正确的是( )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KW的数值比b点KW的数值大 C.由图丙
9、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=H1-H2,A,D,3.(2018浙江余姚选考模拟)H2O2(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( )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=E1-E2,D,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
10、,故A错误;该反应反应物能量高,生成物能量低,为放热反应,CaCO3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=E1-E2或H=-(E2-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,解析:当反应物总能量生成物总能量,则反应是放热反应,HE2,故B错误;H2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
11、硫酸溶于水放热,所以导致H-57.3 kJmol-1,故D错误。,考向2 反应热及热化学方程式的正误判断,知能储备,1.热化学方程式 (1)书写热化学方程式应注意的问题:由于反应热的数值与反应的温度和压强有关,因此必须注明,不注明的是指101 kPa和25 时的数据;物质的聚集状态不同,反应热的数值不同,因此要注明物质的聚集状态;热化学方程式中的化学计量数为相应物质的物质的量,它可以是整数,也可以是分数。,(2)书写热化学方程式的步骤:依据有关信息写出注明聚集状态的化学方程式,并配平;根据化学方程式中各物质的化学计量数计算相应的反应热的数值;如果为放热反应H为负值,如果为吸热反应则H为正值,并
12、写在第步所得方程式的后面;如果题目另有要求,如书写有关燃料燃烧热的热化学方程式和有关中和热的热化学方程式,可将热化学方程式的化学计量数进行变换。 2.焓变计算法则 (1)方程式相加减,焓变也相加减:如方程式+方程式=方程式,则H3= H1+H2。,3.盖斯定律 (1)内容:化学反应中反应热的大小与反应物、生成物的种类、量及聚集状态有关,与反应途径无关。根据能量守恒定律,无论反应是一步完成还是几步完成,只要反应的起始状态和终了状态确定,反应热就是个定值,这就是著名的盖斯定律。,D,典例示范,【例1】 (2018安徽淮北十二中与濉溪二中联考)已知在101 kPa,298 K条件下,2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量,下列热化学方程式正确的是 ( ),C,精讲精析:热化学方程式正误判断类题型需要特别注意以下情况物质状态,化学计量数与焓变一致性,焓变符号。本题是“放出热量”,根据“焓变吸正放负规则”,显然B错误;由于A是氢气燃烧逆过程(不能叫“逆反应”),根据方程式颠倒焓变改变符号,所以A焓变应该为正值,而且要注明物质状态,所以A错误;因为 2 mol氢气燃烧放热484 kJ,所以1 mol氢气燃烧放热应该为242 kJ,所以C正确而D错误。,C,题组巩固,B,C,D,
