化学反应与能量
【教学目标】
1.了解化学反应中能量转化的原因及能量变化的规律，能说出常见的能量转化形式。
2.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。
3.了解化学能与热能的相互转化。
4.了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。
5.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简单计算。
【知识网络】
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教学重点、难点
一、书写热化学方程式时应注意事项：
1.要注明反应的温度和压强，若反应是在25℃和1.013×105Pa条件下进行的，可不注明。
2.要注明反应物和生成物的聚集状态。
3.△H与方程式中物质的化学计量数有关，表示的是反应物的物质的量，可以是小数或分数。
4.当△H为“—”或△H＜0时，为放热反应；当△H为”+”或△H＞0时，为吸热反应。
5.对于可逆反应，△H表示按照热化学方程式中物质的系数完全反应时吸收或放出的热量的多少，若按照化学计量数充入反应物，由于反应不能进行到底，实际吸收或放出的热量应小于△H数值。
二、易错点提醒
1.描述反应热（焓变）这一概念时，无论是用“反应热”、“焓变”或者用ΔH表示，其后所跟数值须带“+”、“—”符号。
2.反应热（焓变、ΔH）的单位是kJ·mol—1，符号、数值、单位三者是一个整体，缺一不可。
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3.当描述反应热中的某些具体类别时，由于反应的吸热或者放热是确定的，如酸碱中和、物质燃烧均属于放热反应，所以不带“—”符号。
4.进行反应热大小比较时，要带着符号一起比较，即“+”、“—”除表示吸、放热外还有数学意义。
5.ΔH=生成物的总能量—反应物的总能量或ΔH=反应物的键能和—生成物的键能和。
【热点透视】
热点题型
【典例1】下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是（ ）
A.生成物能量一定低于反应物能量
B.放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
C.应用盖斯定律，可以计算某些难以直接测量的反应的焓变
D.同温同压下，H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH不同
解析：生成物的总能量低于反应物总能量，是放热反应，若是吸热反应则相反，故A项错误；反应速率与反应是吸热反应还是放热反应无关，故B选项错误；C是盖斯定律的重要应用，正确；根据ΔH=生成物的总能量—反应物的总能量可知，焓变与反应条件无关，故D错。
答案：C
命题意图：该题在化学反应和焓变（反应热）处设置问题，目的是考查学生对焓变的理解及焓变与化学反应速率的关系。
【典例2】下列各表述与示意图一致的是（ ）
A.图①表示25℃时，用0.1 mol·L－1盐酸滴定20 mL 0.1 mol·L－1 NaOH溶液，溶液的pH随加入酸体积的变化
B.图②中曲线表示反应2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)；ΔH < 0 正、逆反应的平衡常数K随温度的变化
C.图③表示10 mL 0.01 mol·L－1 KMnO4 酸性溶液与过量的0.1 mol·L－1 H2C2O4溶液混合时，n（Mn2+） 随时间的变化
D.图④中a、b曲线分别表示反应CH2＝CH2 (g) + H2(g) CH3CH3(g)；ΔH< 0使用和未使用催化剂时，反应过程中的能量变化
解析：酸碱中和在接近终点时，pH会发生突变，曲线的斜率会很大，故A错；正逆反应的平衡常数互为倒数关系，故B正确；反应是放热反应，且反应生成的Mn2+对该反应有催化作用，故反应速率越来越快，C错；反应是放热反应，但图像描述是吸热反应，故D错。
答案：B
命题立意：综合考查了有关图像问题，有酸碱中和滴定图像、正逆反应的平衡常数图像，反应速率图像和能量变化图像。
技巧点拨：解决图像题时，应看清横纵坐标、特殊点（起点、交点、拐点、终点）的意义及曲线的变化趋势。
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热点预测
【预测1】下列热化学方程式或离子方程式中，正确的是（ ）
A.甲烷的标准燃烧热为—890.3kJ·mol—1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H= —890.3 kJ·mol—1
B. 500℃、30MPa下，将0.5mol N2和1.5molH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g)，放热
19.3kJ，其热化学方程式为：
N2（g）+3H2（g）2NH3（g） △H= —38.6 kJ·mol—1
C. 氯化镁溶液与氨水反应：Mg2++2OH—=Mg（OH）2↓
D. 氧化铝溶于NaOH溶液：Al2O3+2OH—=2AlO2-+ H2O
解析：燃烧热的定义，1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量。水液态稳定，方程式系数表示物质的量，故A项错；根据热化学方程式的含义，与N2（g）+3H2（g）2NH3（g）对应的热量是1mol氮气完全反应时的热量，但此反应为可逆反应，故投入0.5mol的氮气，最终参加反应的氮气一定小于0.5mol。所以△H的值大于38.6 kJ·mol—1，B项错。C项中氨水中的NH3H2O为弱电解质不可拆为NH4+和OH-，故C项错。D项正确。
答案：D
命题意图：本题考查热化学方程式与离子方程式的书写。
技巧点拨：书写热化学方程式时一定严格遵照书写要求，表明物质状态及△H正负。进行计算
时可利用盖斯定律。△H的大小比较应带正负号进行。
【预测2】合成氨原料中的H2可用甲烷在高温条件下与水蒸气反应制得。部分1mol物质完全燃烧生成常温下稳定氧化物的△H数据如下表：
物质
△H（kJ/mol）
H 2（g）
—285.8
CO（g）
—283.0
CH4（g）
—890.0
已知1molH2O（g）转变生1molH2O（l）时放出热44.0kJ。下列CH4和水蒸气在高温下反应得到H2和CO的热化学方程式正确的是（ ）
A.CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g） △H1= +206.1kJ/mol
B.CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g） △H2= — 206.1kJ/mol
C.CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g） △H3= +365.5kJ/mol
D.CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g） △H4= — 206.1kJ/mol
解析：根据提供信息可以写出下列热化学方程式：
①H2（g）+O2（g）=H2O（l）△H1= —285.8kJ/mol
②CO（g）+O2（g）=CO2（g）△H2= —283.0kJ/mol
③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2 O（l） △H3= —890.3kJ/mol
④H2O（g）=H2O（l）△H4= —44.0kJ/mol
根据盖斯定律，由③+④—②—①×3可得CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）
△H=△H3+△H4—△H2—△H1×3=—890.3kJ/mol—44.0kJ/mol+283.0kJ/mol+285.8kJ/mol×3= 206.1kJ/mol。
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答案：A
预测点评：该题就考试大纲中“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简单计算”进行命题,目的在于考查学生对于热化学方程式书写正误判断及反应热的计算。
【直击高考】
1. 在298K、100kPa时，已知：
2H2O（g）=O2（g）+2H2（g）；△H1
Cl2（g）+H2（g）=2HCl（g）；△H2
2Cl2（g）+2H2O（g）=4HCl（g）+O2（g）；△H3
则△H3与△H1和△H2间的关系正确的是（ ）
A . △H3=△H1+2△H2 B △H3=△H1+△H2
C. △H3=△H1—2△H2 D. △H3=△H1—△H2
2. 已知充分燃烧ag乙炔气体生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则表示乙炔燃烧热的化学方程式正确的是（ ）
A.2C2H2（g）+5O2（g）=4CO2（g）+2H2O（l）ΔH= —4bkJ· mol—1
B.C2H2（g）+O2（g）=2CO2（g）+H2O（l）ΔH= —2bkJ· mol—1
C.2C2H2（g）+5O2（g）=4CO2（g）+2H2O2（l）ΔH= —2bkJ· mol—1
D.2C2H2（g）+5O2（g）=4CO2（g）+2H2O2（l）ΔH= —bkJ· mol—1
3. 酸碱中和反应属于放热反应，酸碱中和生成1mol水时所放出的热量称为中和热。将下列浓度均为0.1mol·L的溶液混合时，相关说法中正确的是（ ）
A.与NaOH反应时，HCl的中和热小于CH3COOH的中和热
B.与NaOH反应时，HCl的中和热大于CH3COOH的中和热
C.与NaOH反应时，H2SO4的中和热大于HCl的中和热
D.与H2SO4反应时，Ba（OH）2的中和热等于NaOH中和热的2倍
4. 已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH= —566 kJ·mol—1
Na2O2(s)+CO2(g)=Na2CO3(s)+
ΔH= —226kJ·mol—1
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—1
D.CO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时，电子转移数为6.02×1023
5. 2010年10月1日“嫦娥二号”的顺利发射，表明我国航天技术已经有了突破性进展。飞船以液态N2H4（联氨）和液态NO2为燃料，燃烧产生氮气和水蒸气时火焰温度可达2700℃.
已知N2（g）+O2（g）=NO2（g）ΔH= +67.7kJ· mol-1
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N2H4（g）+O2（g）=2H2O（g）+NO2（g）ΔH= —534kJ· mol-1
对N2H4和NO2反应的说法不正确的是（ ）
A.燃烧时NO2做氧化剂
B.氮气既是氧化产物又是还原产物
C.生成1mol N2转移8mol电子
D.该反应的热化学方程式：2N2H4（g）+2NO2（g）=4H2O（g）+3N2（g）ΔH= —1135.7kJ· mol-1
6.已知：2H2（g）+ O2(g)=2H2O(l) ΔH= —571.6kJ· mol-1
CH4（g）+ 2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) ΔH= —890kJ· mol-1
现有H2与CH4的混合气体112L（标准状况），使其完全燃烧生成CO2和H2O(l),若实验测得反应放热3695kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是（ ）
A．1∶1 B．1∶3
C．1∶4 D．2∶3
7. 根据热化学方程式：S（s）+O2（g）=SO2（g）ΔH=akJ·mol—1（a=—279.3），分析下列说法中不正确的是（ ）
A.S（s）在O2（g）中燃烧是放热反应
B.S（g）+O2（g）=SO2（g）ΔH=bkJ·mol—1，则a＜b
C.1mol SO2（g）所具有的能量低于1molS（s）与1molO2（g）所具有的能量和
D.16g固体硫在空气中充分燃烧，可放出148.65kJ的热量
8. 氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知： CH4(g)＋H2O(g)＝CO(g)＋3H2(g) △H＝+206.2kJ·mol—1
CH4(g)＋CO2(g)＝2CO(g)＋2H2(g) △H＝-247.4 kJ·mol—1
2H2S(g)＝2H2(g)＋S2(g) △H＝+169.8 kJ·mol—1
（1）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
（2）H2S热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分H2S燃烧，其目的是 。燃烧生成的SO2与H2S进一步反应，生成物在常温下均非气体，写出该反应的化学方程式： 。
（3）H2O的热分解也可得到H2，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图1所示。图中A、B表示的物质依次是 。
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（4）电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图2（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为 。
(5)Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时，Mg2Cu与H2反应，生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为 。
答案
1.A 2.B 3.B 4.C 5.B 6.C 7.B
8. （1）CH 4(g)＋2H2O(g) ＝CO 2(g) ＋4H2(g) △H＝659.0 kJ·mol－1
（2）为H2S热分解反应提供热量 2H2S＋SO2 ＝2H2O＋3S
（3）H、O（或氢原子、氧原子） （4）CO(NH2)2＋8OH－－6e－＝CO32－＋N2↑＋6H2O
（5）2Mg2Cu＋3H2MgCu2＋3MgH2
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