高考化学二轮专题复习知识点总结+跟踪训练（含答案） 专题05 化学反应中的能量变化 讲义

专题05 化学反应中的能量变化
直击考点
高频考点一 化学能与热能
1.理解化学反应热效应的两种角度
反应热图示
图像分析 微观 宏观
a表示断裂旧化学键吸收的能量； b表示生成新化学键放出的能量； c表示反应热 a表示反应物的活化能； b表示活化分子形成生成物释放的能量； c表示反应热
ΔH的计算 ΔH＝H(生成物)－H(反应物) ΔH＝∑E(反应物键能)－∑E(生成物键能)
2.“五步”法书写热化学方程式
【特别提醒】对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态之外，还要注明物质的名称。
如：①S(单斜，s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＝－297.16 kJ·mol－1
②S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＝－296.83 kJ·mol－1
③S(单斜，s)===S(正交，s) ΔH3＝－0.33 kJ·mol－1
3．燃烧热和中和热应用中的注意事项
(1)均为放热反应，ΔH<0，单位为kJ·mol－1。
(2)燃烧热概念理解的三要点：①外界条件是25 ℃、101 kPa；②反应的可燃物是1 mol；③生成物是稳定的氧化物(包括状态)，如碳元素生成的是CO2，而不是CO，氢元素生成的是液态水，而不是水蒸气。
(3)中和热概念理解三要点：①反应物的酸、碱是强酸、强碱；②溶液是稀溶液，不存在稀释过程的热效应；③生成产物水是1 mol。
高频考点二 盖斯定律中的应用
1．定律内容
一定条件下，一个反应不管是一步完成，还是分几步完成，反应的总热效应相同，即反应热的大小与反应途径无关，只与反应的始态和终态有关。
2．常用关系式
热化学方程式 焓变之间的关系
aA===B　ΔH1 A===B　ΔH2 ΔH2＝ΔH1或ΔH1＝aΔH2
aA===B　ΔH1 B===aA　ΔH2 ΔH1＝－ΔH2
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
3.答题模板——叠加法
步骤1　“倒”
为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号相反。这样，就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往容易出错。
步骤2　“乘”
为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式乘以某个倍数，反应热也要相乘。
步骤3　“加”
上面的两个步骤做好了，只要将方程式相加即可得目标方程式，反应热也要相加。
4.盖斯定律中的三种定量关系
转化类型 反应热间的关系
aAB、AB ΔH1＝aΔH2
ΔH1＝－ΔH2
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
跟踪测试
1.下列变化中，一定不存在化学能与热能相互转化的是(　　)
A. 木柴燃烧 B. 白磷自燃 C. 燃放爆竹 D. 干冰升华
2.能源家族成员：①石油②电力③风能④天然气⑤水煤气⑥氢能，其中属于二次能源的是（ ）
A. ①③⑥ B. ②④⑤ C. ①③④ D. ②⑤⑥
3.化学能与热能、电能等可以相互转化，下列说法正确的是（ ）
A. 图1所示的装置能将化学能转变为电能
B. 图2所示的反应为吸热反应
C. 化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成
D. 中和反应中，反应物的总能量比生成物的总能量低
4.关于化学能与热能的叙述，正确的是（ ）
A. 需要加热才能发生的反应，一定是吸热反应
B. 1mol酸与碱恰好中和时所放出的热量叫中和热
C. 化学反应中的能量变化都表现为热量的变化
D. 化学反应中的能量变化，主要是由化学键的变化引起的
5.下列关于盖斯定律描述错误的是（ ）
A. 化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关
B. 盖斯定律遵守能量守恒定律
C. 利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热
D. 利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热
6.一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成，反应热都是一样的。该定律称为盖斯定律。依据图示关系，下列说法错误的是（ ）
A. 石墨燃烧是放热反应
B. 1 mol C(石墨)和1 mol CO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2 ， 后者放热多
C. C(石墨) + O2(g) = CO(g) ΔH=ΔH1-ΔH2
D. 化学反应的ΔH ， 只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关
7.下列关于盖斯定律描述不正确的是( )
A. 化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应途径有关
B. 盖斯定律遵守能量守恒定律
C. 利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热
D. 利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热
8.根据盖斯定律判断如下图所示的物质转变过程中，正确的等式是(　　)
A. ΔH1＝ΔH2＝ΔH3＝ΔH4 B. ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4
C. ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝ΔH4 D. ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4
9.下列实验结果不能作为相应定律或原理的证据之一的是（阿伏加德罗定律：在同温同压下，相同体积的任何气体含有相同数目的分子)( )
A B C D
勒夏特列原理 元素周期表 盖斯定律 阿伏加德罗定律
实验方案
结果 左球气体颜色加深右球气体颜色变浅 烧瓶中冒气泡，试管中出现浑浊 测得△H为△H1、△H2的和 H2与O2的体积比约为2：1
A. A B. B C. C D. D
10.盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。已知3.6g碳在6.4g氧气中燃烧，至反应物耗尽，放出了X kJ热量。已知碳完全燃烧的焓变△H= -Y kJ·mol-1 ， 则lmol C与O2反应生成CO的反应热△H为 ( ) kJ·mol-1
A. -Y B. -(10X-Y) C. -(5X-0.5Y) D. +(10X-Y)
11.盖斯定律认为：不管化学过程是一步完成或分为数步完成，这个过程的热效应是相同的．
已知：H2O（g）=H2O（l）△H1=﹣Q1kJ mol﹣1（Q1＞0）
C2H5OH（g）=C2H5OH（l）△H2=﹣Q2kJ mol﹣1（Q2＞0）
C2H5OH（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（g）△H3=﹣Q3kJ mol﹣1（Q3＞0）
若使23g液态乙醇完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为（kJ）（　　）
A. Q1+Q2+Q3 B. 0.5（Q1+Q2+Q3）
C. 0.5 Q1﹣1.5 Q2+0.5Q3 D. 1.5 Q1﹣0.5 Q2+0.5Q3
12.能源是人类生活和社会发展的基础。化学反应中，能量的测定和利用是关乎可持续发展的重要课题。下列相关叙述正确的是( )
A. 已知氢气和氯气在混合光照时发生爆炸，而氢气在氯气中点燃能安静燃烧，说明在同温同压下，H2(g) + Cl2(g) ═ 2HCl(g)反应条件不同，△H不同
B. 将锌片直接放入足量稀硫酸中，另取同样的锌片与铜片用导线连接后再放入足量的稀硫酸中，充分反应后，两者放出的热量相同
C. 应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应的焓变
D. 为了充分利用热能，可在燃烧时通入大量的空气以确保燃料完全燃烧
13.下列有关反应热的叙述中正确的是（ ）
①已知2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=﹣483.6kJ mol﹣1 ， 则氢气的燃烧热为△H=﹣241.8kJ mol﹣1
②由单质A转化为单质B是一个吸热过程，由此可知单质B比单质A稳定
③X（g）+Y（g）═Z（g）+W（s）△H＞0，恒温恒容条件下达到平衡后加入X，上述反应的△H增大
④已知：
共价键 C﹣C C═C C﹣H H﹣H
键能/（kJ mol﹣1） 348 610 413 436
上表数据可以计算出 （g）+3H2（g）→ （g）的反应热；
⑤由盖斯定律，推知在相同条件下，金刚石或石墨燃烧生成1molCO2固体时，放出的热量相等；
⑥25℃，101kPa时，1mol碳完全燃烧生成CO2所放出的热量为碳的燃烧热．
A. ①②③④ B. ③④⑤ C. ④⑤ D. ⑥
14.工业上处理含CO、SO2烟道气的一种方法是将其在催化剂作用下转化为S和CO2。已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol； S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-296 kJ/mol；则该条件下2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g)的ΔH等于( )
A. - 270 kJ/mol B. +26 kJ/mol C. -582 kJ/mol D. +270 kJ/mol
答案解析
1.【答案】 D
【解析】A、木柴燃烧发生了化学变化，化学能转化为热能，故A不符合题意；
B、白磷自燃是发生的氧化还原反应，放出热量，化学能转化为热能，故B不符合题意；
C、炸药爆炸过程中 有化学反应发生，有化学能和热能变化，故C不符合题意；
D、干冰气化只有热量变化，无化学能的变化，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】发生化学反应过程中一定伴随化学能与热能的转化。
2.【答案】 D
【解析】能源按照转换过程分为一次能源和二次能源，一次能源是指直接从自然界中获取的能源，二次能源是指通过一次能源转化而来的能源，据此解题：
①石油是直接从自然界中获取的能源，故属于一次能源，②电力不管是水电、风电还是火力发电均为通过一次能源转化而来的，属于二次能源，③风能是直接从自然界中获取的能源，属于一次能源，④天然气是直接从自然界中获取的能源，属于一次能源，⑤水煤气是以煤为原料，通过反应C+H2O CO+H2转化而来的能源，属于二次能源，⑥氢能也是通过转化而来的能源，属于二次能源，故属于二次能源的有：②⑤⑥，
故答案为：D。
3.【答案】 C
【解析】A.图1所示的装置没有形成闭合回路，没有电流通过，不能形成原电池，所以不能把化学能转变为电能，A不符合题意；
B.图2所示的反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以该反应为放热反应，B不符合题意；
C.化学反应时断键要吸收能量，成键要放出能量，所以化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成，C符合题意；
D.中和反应为放热反应，则反应物的总能量比生成物的总能量高，D不符合题意；
故答案为：C
4.【答案】D
【解析】解：A．需要加热才能进行的化学反应不一定是吸热反应，如铝热反应，需要加热，但属于放热反应，故A错误； B．中和热是强酸强碱的稀溶液完全反应生成1mol水放出的热量，酸碱分强弱，一元、二元之分，1mol酸与碱恰好中和时不一定生成1mol水，故B错误；
C．化学反应中的能量多数主要以热的形式释放，但还可表现为热能、光能、电能、机械能等多种，故C错误；
D．化学反应的实质是旧化学键断裂，新化学键的形成过程，一定伴随能量变化，则化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的，故D正确；
故选D．
5.【答案】 A
【解析】A. 化学反应的反应热与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关，A符合题意；
B. 盖斯定律也遵守能量守恒定律，B不符合题意；
C. 利用盖斯定律可间接计算通过实验难以测定的反应的反应热，C不符合题意；
D. 利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热，D不符合题意；
故答案为：A。
6.【答案】 B
【解析】A. 根据ΔH1<0可知，石墨燃烧是放热反应，A不符合题意；
B. 根据反应热大小比较，ΔH1<ΔH2 ， 即1 mol C(石墨)和1 mol CO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2 ， 后者放热少，B符合题意；
C. 根据盖斯定律，C(石墨) + O2(g) = CO(g) ΔH=ΔH1-ΔH2 ， C不符合题意；
D. 化学反应的ΔH ， 只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关，D不符合题意。
故答案为：B。
7.【答案】 A
【解析】A.盖斯定律表明化学反应的反应热与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关，选项错误，A符合题意；
B.盖斯定律遵循能量守恒定律，选项正确，B不符合题意；
C.利用盖斯定律可间接求得某些实验过程难以测得的反应的反应热，选项正确，C不符合题意；
D.利用盖斯定律可计算有副反应发生的反应的反应热，选项正确，D不符合题意；
故答案为:A
8.【答案】 D
【解析】根据能量守恒定律可知，反应热与反应途径无关，所以ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4 ，
故答案为：D。
9.【答案】 B
【解析】A.NO2气体中存在可逆反应2NO2(g)=N2O4(g) ΔH<0，升高温度，平衡逆向移动，因此颜色加深，选项正确，A不符合题意；
B.由酸性强弱得出非金属性强弱时，需比较最高价氧化物对应水化物的酸性，因此不能用浓盐酸，应该用HClO4溶液，选项错误，B符合题意；
C.根据盖斯定律可得，ΔH=ΔH1+ΔH2 ， 选项正确，C不符合题意；
D.同温同压下，气体体积之比等于物质的量之比，由公式N=n×NA可得，所含分子数之比等于物质的量之比，选项正确，D不符合题；
故答案为：B
10.【答案】 C
【解析】碳在氧气中燃烧，氧气不足发生反应2C+O2 2CO，氧气足量发生反应C+O2 CO2 ， 3.6g碳的物质的量为n(C)=3.6g÷12g/mol=0.3mol，6.4g的氧气的物质的量为n(O2)=6.4g÷32/mol=0.2mol，n（C）：n(O2)=3：2，介于2：1与1：1之间，所以上述反应都发生。假设生成的CO为xmol，CO2为ymol，根据碳元素守恒有x+y=0.3，根据氧元素守恒有x+2y=0.2×2，联立方程，解得x=0.2，y=0.1.单质碳的燃烧热为Y kJ/mol，所以生成0.1mol二氧化碳放出的热量为0.1mol×Y kJ/mol=0.1YkJ，所以生成0.2molCO放出的热量为XkJ-0.1YkJ.由于碳燃烧为放热反应，所以反应热△H的符号为“—”，故1mol C与O2反应生成CO的反应热△H=-(XkJ 0.1YkJ)÷0.2mol=-(5X-0.5Y)kJ/mol，
故答案为：C
11.【答案】 D
【解析】三个已知方程式为H2O（g）=H2O（l）△H1=﹣Q1kJ mol﹣1 （1）
C2H5OH（g）=C2H5OH（l）△H2=﹣Q2kJ mol﹣1 （2）
C2H5OH（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（g）△H3=﹣Q3kJ mol﹣1（3）
乙醇燃烧生成液态水时的化学方程式为C2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H
利用盖斯定律求得目标方程式=3（1）﹣（2）+（3），
即△H=3△H1﹣△H2+△H3=﹣（3Q1﹣Q2+Q3），
23克乙醇的物质的量为 =0.5mol，
所以放出的热量为0.5×（3Q1﹣Q2+Q3），所以选D．
12.【答案】 C
【解析】A、根据盖斯定律，反应的焓变只与始态和终态有关，与过程无关，同温同压下，反应H2（g）+Cl2（g）═2HCl（g）在光照和点燃条件下的△H相同，选项A不符合题意；
B. 将锌片直接放入足量稀硫酸中，发生反应，化学能主要转化为热能；另取同样的锌片与铜片用导线连接后再放入足量的稀硫酸中，化学能主要转化为电能，转化为热能的较少，故充分反应后，前者放出的热量多，选项B不符合题意；
C、反应的焓变与 变化过程无关，只与初始和终了状态有关，对某些难以直接测量的反应焓变，可以根据盖斯定律设计过程利用已知反应焓变计算，选项C符合题意；
D、燃料燃烧时要通入适量的空气，但若空气量过多，则会导致带走部分热量，不一定能确保燃料完全燃烧，选项D不符合题意；
故答案为：C。
13.【答案】 D
【解析】解：①燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，氢气燃烧生成液态水，由热化学方程式可知，氢气的燃烧热＜﹣241.8kJ mol﹣1 ， 故错误；②单质A转化为单质B是一个吸热过程，则B的能量比A的高，能量越高越不稳定，故错误；③一定条件下，反应热与平衡移动无关，与化学计量数与物质的状态有关，故错误；④反应热=反应物总键能﹣生成物总键能，由于苯环中不存在碳碳双键，不能计算反应热，故错误；⑤金刚石与石墨的结构不同，能量不相同，在相同条件下，金刚石或石墨燃烧生成1molCO2固体时，放出的热量不相等，故错误；⑥碳的燃烧热指：25℃，101kPa时，1mol碳完全燃烧生成CO2所放出的热量，故正确，
故选D．
14.【答案】 A
【解析】已知：①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol； ②S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-296 kJ/mol，根据盖斯定律，将①－②，整理可得2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g) ΔH=- 270 kJ/mol，
故答案为：A。