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专题四 化学反应与能量变化
一、考试大纲
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。
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。
⑤了解焓变与反应热的含义。了解△H=H(反应产物)－H(反应物)表达式的含义。
⑥理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。
二、解读与预测
化学反应中的能量变化在教材中所占的篇幅较少，但在高考中经常涉及，考查的主要内容有：书写热化学方程式或判断热化学方程式的正误，以填空题的形式考查热化学方程式的书写、盖斯定律的应用等；有关反应热的计算；比较反应热的大小等。《考试大纲》中突出了通过盖斯定律来比较反应热和计算反应热的要求，这一要求在率先实施新课程地区的高考中都体现的淋漓尽致，它是高考的热点。预计2010年高考可能将盖斯定律与反应热结合起来进行考查。能量变化考查如果出现在填空题中，一般主要考查热化学反应方程式的书写，选择题则以常规题出现的可能性比较大，这部分知识命题变化空间比较大，多以可能出现一些新颖题型。题目取材“新”或“热”，但落点还是“旧”或“冷”。也可能出现反应热与能源结合起来进行考查的题目。
【样题1】(2008·广东·14)下列有关能量转换的说法正确的是△H
A.煤燃烧是化学能转化为热能的过程
B.化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能
C.动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程
D.植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程
【样题2】（2009年重庆卷）下列热化学方程式数学正确的是（△H的绝对值均正确）
A．C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g); △H=-1367.0kJ/mol(燃烧热)
B．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O；△H=+57.3kJ/mol（中和热）
C．S(s)+O2(g)=SO2(g)；△H=-269kJ/mol（反应热）
D．2NO2=O2+2NO；△H=+116.2kJ/mol（反应热）
【样题3】已知25℃、101kPa下，拆开1molC-H键要吸收415kJ的能量，拆开1molC-C键要吸收331kJ的能量，拆开1molO2中的O=O键要吸收498kJ的能量，形成水分子中的1molH-O键要放出465kJ的能量，形成二氧化碳分子中的1molC=O键要放出798kJ的能量(丙烷燃烧过程中不考虑其它能量的变化)。下列说法正确的是
A、火炬中丙烷完全燃烧的热化学方程式为：C3H8+5O2=3CO2+4H2O；△H=-2036 kJ/mol
B、C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g)；△H<-2036 kJ/mol
C、火炬中丙烷完全燃烧的热化学方程式为：C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)；△H=2036 kJ/mol
D、火炬中丙烷燃烧的能量变化可用如图所示表示
【样题4】乙醇汽油是用普通汽油与燃料乙醇调和而成，它可以有效改善油的性能和质量，降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物的排放。乙醇的燃烧热是1366.8 kJ/mol，燃烧1 mol这种汽油生成液态水，放出的热量为Q kJ。测得该汽油中乙醇与普通汽油的物质的量之比为1 : 9。有关普通汽油（CxHy）燃烧的热化学方程式正确的一项是
　　A．CxHy(l)+(x+y/4)O2(g)===xCO2(g)+y/2H2O(l)；ΔH=(-Q+1366.8) kJ/mol
　　B．CxHy(l)+(x+y/4)O2(g)===xCO2(g)+y/2H2O(g)；ΔH=-9Q/10 kJ/mol
　　C．CxHy(l)+(x+y/4)O2(g) ===xCO2(g)+y/2H2O(l)；ΔH=-9Q/10 kJ/mol
　　D．CxHy(l)+(x+y/4)O2(g) ===xCO2(g)+y/2H2O(l)；ΔH=（-10Q/9+151.9）kJ/mol
【样题5】已知平衡（A）C2H4(g) C2H2(g)+H2(g),平衡(B) 2CH4(g) C2H4(g)+2H2(g)，当升高温度时(A)(B)平衡均向右移动。
(1) C(s)+ 2H2(g)= CH4(g)；ΔH1
(2) 2C(s)+ H2(g)= C2H2(g)；ΔH2
(3) 2C(s)+ 2H2(g)= C2H4(g)；ΔH3
判断(1)、(2)和(3)中ΔH1、ΔH2和ΔH3的大小顺序排列正确的是
A、ΔH1>ΔH2>ΔH3 B、ΔH2 >ΔH3 > ΔH1 C、ΔH2 >ΔH1 >ΔH3 D、ΔH3>ΔH2>ΔH1 【样题6】(2009·海南·12)已知：Fe2O3(s)+C(s)=CO2(g)+2Fe(s)△H＝234.1kJ/mol
C(s) ＋O2(g)＝CO2(g) △H＝-393.5kJ/mol则2 Fe(s) ＋O2(g) ＝Fe2O3(s)的△H是
A、-824.4kJ/mol B、-627.6 kJ/mol C、-744.7 kJ/mol D、-169.4 kJ/mol
三、命题猜想
能源问题是社会的热点问题，是高考的重要载体，所以有关化学反应与能量的试题一直是高考命题的热点。其主要高考考点有①化学反应中的能量变化(热效应)与键能的关系；②吸热反应与放热反应；③热化学方程式书写及判断正误；④反应热的有关计算；⑤燃料充分燃烧的条件与能源开发的综合利用。预计2010年高考考查反应热的内容将会不断拓展，难度有所提高。在复习过程中要注意如下几点：(1)归纳总结化学反应中能量变化的有关内容，形成系统的知识网络。(2)通过比较的方法理解热化学方程式与一般化学方程式的不同，掌握热化学方程式的书写要求，并能根据热化学方程式进行有关的计算。(3)关注节能新技术和新能源的开发利用。
四、押题练习
【押题1】在298K、1.01×105Pa下，将22gCO2通入1mol/LNaOH溶液750mL中充分反应，测得反应放出x kJ的热量。已知在该条件下，1molCO2通入1L 2mol/LNaOH溶液中充分反应放出y kJ的热量。则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式表达正确的是
A. CO2(g)+ NaOH(aq)== NaHCO3 (aq) △H= -(2y－x) kJ/mol
B. CO2(g)+ NaOH(aq)== NaHCO3 (aq) △H = -(2x－y) kJ/mol
C. CO2(g)+ NaOH(aq)== NaHCO3 (aq) △H = -(4x－y) kJ/mol
D. CO2(g)+NaOH(aq)== NaHCO3 (aq) △H = -(8x－2y) kJ/mol
【押题2】在同温同压下，下列各组热化学方程式中，△H1＞△H2的是（ ）
A、 2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)； △H1 2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)； △H2
B、 S(g)+O2(g)==SO2(g)； △H1 S(s)+O2(g)==SO2(g)； △H2
C、 C(s)+ O2(g)==CO2(g)； △H1 C(s)+ 1/2O2(g)==CO (g)； △H2
D、 H2(g)+ Cl2(g)==2HCl(g)； △H1 1/2H2(g)+1/2Cl2(g)==HCl(g)；△H2
【押题3】2010年1月17日我国在西昌卫星发射中心用“长征三号”丙运载火箭，将第三颗“北斗”导航卫星成功送入预定轨道。“长征三号”丙运载火箭推进器【押题6】火常以联氨(N2H4)为燃料、过氧化氢为助燃剂。已知下列各物质反应的热化学方程式：
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)　 ΔH1=－533.23 kJ·mol－1
H2O(g)＝H2O (l) 　 H2＝–44 kJ·mol－1
2H2O2(l)＝2H2O(l) O2(g) H3＝–196.4 kJ·mol－1
则联氨与过氧化氢反应的热化学方程式可表示为
A．N2H4(g)+2H2O2(l)= N2(g)+4H2O(l) ΔH＝＋817.63 kJ·mol－1
B．N2H4(g)+2H2O2(l)= N2(g)+4H2O(g) ΔH＝－641.63 kJ·mol－1
C．N2H4(g)+2H2O2(l)= N2(g)+4H2O(l) ΔH＝－641.63 kJ·mol－1
D．N2H4(g)+2H2O2(l)= N2(g)+4H2O(g) ΔH＝－817.63 kJ·mol－1
【押题4】现有CO、H2和CO2组成的混合气体112.0L（标准状况），完全燃烧后放出851.4kJ的热量，并生成18g液态水。已知2H2（g）+O2（g）＝2H2O（l）△H=－571.6kJ·mol-1； CO（g）＋O2（g）＝CO2（g）△H＝－282.8kJ/mol，则燃烧前混合气体中CO的体积分数接近
A、80% B、40% C、60% D、20%
【押题5】（08海南卷）白磷与氧可发生如下反应：P4+5O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—P akJ·mol—1、P—O bkJ·mol—1、P=O ckJ·mol—1、O=O dkJ·mol—1。
根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的△H，其中正确的是
A．（6a+5d－4c－12b）kJ·mol—1 B（4c+12b－6a－5d）kJ·mol—1
C．（4c+12b－4a－5d）kJ·mol—1 D．（4a+5d－4c－12b）kJ·mol—1
【个人体验】
【练习1】（08上海卷）已知：H2(g)＋F2(g) AUTOTEXT => \* MERGEFORMAT EMBED PBrush 2HF(g)＋270kJ，下列说法正确的是( )
A．2L氟化氢气体分解成1L的氢气和1L的氟气吸收270kJ热量
B．1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量小于270kJ
C．在相同条件下，1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量
D．1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢分子放出270kJ
【练习2】（08全国Ⅱ卷）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△H表示生成1mol产物的数据)。
根据上图回答下列问题：
(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式_________________________________。
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式_________________________________，上述分解反应是一个可逆反应，温度T1时，在密闭容器中加入0.80molPCl5，反应达到平衡时PCl5还剩0.60mol，其分解率α1等于_____；若反应温度由T1升高到T2，平衡时PCl5的分解率为α2，α2___α1(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)工业上制备PCl5通常分两步进行，先将P和Cl2反应生成中间产物PCl3，然后降温，再和Cl2反应生成PCl5。原因是________________。
(4)P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的△H3＝_________，P和Cl2一步反应生成1molPCl5的△H4______△H3(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(5)PCl5与足量水充分反应，最终生成两种酸，其化学方程式是______________________。
【练习3·09·天津】已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol
Na2O2(s)+CO2(g)=Na2CO3(s)+O2 ΔH=-226 kJ/mol
根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是
A.CO的燃烧热为283 kJ
B.右图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系
C.2Na2O2(s)+2CO2(s)=2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH＞-452 kJ/mol
D.CO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时，电子转移数为6.02×1023
【练习4·09·宁夏】2SO2(g)+O2(g) =2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1mol SO2(g)氧化为1mol SO3的ΔH=-99kJ·mol-1.请回答下列问题：
（1）图中A、C分别表示 、 ，E的大小对该反应的反应热有无影响？ 。该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？ ，理由是 ；
（2）图中△H= KJ·mol-1；
（3）如果反应速率υ（SO2）为0.05 mol·L-1·min-1,则υ（O2）= mol·L-1·min-1、υ(SO3)= mol·L-1·min-1；
（4）已知单质硫的燃烧热为296 KJ·mol-1，计算由S(s)生成3 molSO3(g)的△H
【练习5】（2009年上海卷）已知氯气、溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下（Q1、Q2均为正值）：
H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）+Q1 H2（g）+Br2（g） =2HBr（g）+Q2
有关上述反应的叙述正确的是
A．Q1>Q2
B．生成物总能量均高于反应物总能量
C．生成1molHCl气体时放出Q1热量
D．1molHBr(g)具有的能量大于1molHBr(l)具有的能量
【练习6】（2009年四川卷）25 ℃，101 k Pa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ/mol，辛烷的燃烧热为5518 kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是
A．2H+(aq)+SO2-4+SO2-4(aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq)=BaSO4(s)+2H2O(1);H=-57.3 kJ/mol
B．KOH(aq)+H2 SO4(aq)= K2SO4(aq)+H2O(l); H=-57.3kJ/mol
C．C8H18(1)+ O2(g)=8CO2(g); H=-5518 kJ/mol
D．2C8H18(g)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(1); H=-5518 kJ/mol
【练习7】（2009年江苏卷）（8分）废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生，并减少污染。废旧印刷电路板经粉碎分离，能得到非金属粉末和金属粉末。
用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知：
Cu(S)+2H+(aq)=== Cu2+(aq)+H2(g)　ΔH=64．39kJ·mol-1
2H2O2(I)===2H2O(I)+O2(g)　 ΔH=-196．46kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)===H2O(I)　 ΔH=-285．84kJ·mol-1
在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为　　▲　　。
五、知识扫描
一、反应热
1、化学反应过程中放出或吸收的热量，通常叫做反应热。反应热用符号ΔH表示，单位一般采用kJ/mol。当ΔH为负值为放热反应；当ΔH为正值为吸热反应。测量反应热的仪器叫做量热计。
2、燃烧热：在101kPa时，1mol物质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1molH2O，这时的反应热叫做中和热。中学阶段主要讨论强酸和强碱的反应。
放热反应和吸热反应
放热反应 吸热反应
定 义 有热量放出的化学反应 吸收热量的化学反应
形成原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有总能量
与化学键强弱关系 生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能 生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量
表示方法 ΔH＜0 ΔH＞0
图示
实例
总的原则要记住；所有的水解和电离过程都是吸热的；
燃烧反应，中和反应都是放热的。
二、热化学方程式
1、书写热反应方程式应注意的问题：
(1)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101kPa和25℃时的数据。
(2)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。
(3)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一般步骤
(1)依据有关信息写出注明聚集状态的化学方程式，并配平。
(2)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。
(3)如果为放热反应ΔH为负值，如果为吸热反应则ΔH为正值。并写在第一步所得方程式的后面，中间用“；”隔开。
(4)如果题目另有要求，如反应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变换成分数。
注意事项：一、反应热的大小比较：比较反应热的大小，一般是在不同条件下（温度、压强、物质的聚集状态等）下的同一化学反应，或同一条件（温度、压强）下的同类化学反应之间进行。比较时要善于从同中求异，抓住其实质，从而顺利解决问题。影响反应热大小因素主要有以下几个方面。
1、热化学方程式中的化学计量数。如2mol氢气燃烧放出的热量是相同条件下1mol氢气燃烧时放出的2倍。
2、物质的聚集状态或晶体结构。如等量氢气燃烧生成液态水时放出的热量比生成气态水时放出的热量多。
3、化学键的强弱。如都由单质反应生成2mol的卤化氢时，由于HF、HCl、HBr、HI中的共价键依次减弱，所以放出的热量也依次减少。
三、盖斯定律的应用和有关燃烧热和中和热的计算
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。
四、燃料的充分燃烧
(1)化石燃料：包括 、 、 等，属非再生能源。
(2)充分燃烧的条件，要有 且要有 。
(3)不充分燃烧的危害：产生热量少，浪费资源，易产生污染物。
(4)煤的充分利用及新技术的开发：新型煤粉燃烧器，煤的气化和液化，转化为水煤气或于馏煤气
反应过程
C3H8(g)+5O2(g)
能量
3CO2(g)+4H2O(l)
△H

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