化学反应与能量李仕才考点一 焓变和反应热 1．化学反应的实质与特征：(1)实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。(2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为热量的变化。2．焓变、反应热：(1)反应热：化学反应过程中吸收或放出的能量。(2)焓变：在恒压条件下进行的反应的热效应，符号：ΔH，单位：kJ/mol或kJ·mol－1。(3)产生原因。11\n3．吸热反应和放热反应的比较：4.活化能与焓变的关系图解11\n(1)在无催化剂的情况下：E1为正反应的活化能；E2为逆反应的活化能；ΔH＝E1－E2为此反应的焓变。(2)催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH，反应放热还是吸热取决于起点(反应物)和终点(生成物)能量的高低。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．伴随着能量变化的物质变化都是化学变化。( × )2．反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH>0，则反应物断裂化学键吸收的总能量低于产物形成化学键放出的总能量。( × )3．物质发生化学变化都伴有能量的变化。( √ )4．Na转化为Na＋时，吸收的能量就是该过程的反应热。( × )5．同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同。( × )6．可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。( √ )1．化学反应中的能量变化通常表现为热量变化，还表现为光能变化、电能变化、机械能变化，热量变化不是唯一的表现形式。2．化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都具有热效应。11\n3．有能量变化的过程不一定是吸热反应和放热反应，如物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，不属于吸热反应或放热反应。如浓硫酸、NaOH溶于水放出热量，NH4NO3溶于水吸收热量，但它们不是化学反应，其放出或吸收的热量不属于反应热。4．化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O在常温常压下即可进行，而很多放热反应需要在加热的条件下才能进行。5．加热条件下进行的反应，可能是吸热反应，如C＋CO22CO；也可能是放热反应，如2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，两者的区别是放热反应撤去热源后仍能进行，吸热反应必须持续加热才能继续进行。一、焓变和反应热概念1．下列说法中正确的是( )A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化B．破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应C．生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，ΔH>0D．ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关解析：化学反应中一定有能量变化，A错误；B项中，由ΔH＝断开旧化学键吸收的能量－形成新化学键放出的能量，得ΔH<0，故为放热反应；吸热反应的ΔH>0，C正确；ΔH的大小与化学方程式的化学计量数成正比关系，D错误。答案：C2．已知反应X＋Y===M＋N为吸热反应，下列说法中正确的是( )A．X的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量11\nB．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量D．X和Y的总能量一定低于M和N的总能量解析：已知X＋Y===M＋N ΔH>0，说明X与Y的总能量低于M与N的总能量，A错误，D正确；破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，C错误；吸热反应有的不需要加热也可反应，如氢氧化钡晶体与氯化铵混合搅拌即可发生反应，B错误。答案：D3．用玻璃棒迅速搅拌如图一所示装置内(小烧杯与玻璃片之间有一薄层水)的固体混合物。稍后手拿起烧杯时发现玻璃片与烧杯粘结在一起。下列有关该反应的说法中正确的是( )A．反应中有化学能转化为热能B．反应中的能量关系如图二C．是吸热反应D．化学键的总键能：反应物<生成物解析：由“玻璃片与烧杯粘结在一起”知水结冰了，说明烧杯内发生的反应导致容器周围温度下降，则该反应为吸热反应，故反应物总能量低于生成物总能量，反应中有热能转化为化学能，A、B、D项错误，C项正确。答案：C4．化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如下图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化：下列说法正确的是( )11\nA．1molN2(g)和1molO2(g)反应放出的能量为180kJB．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量C．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NOD．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水解析：根据题意可知1molN2(g)和1molO2(g)反应吸收的能量为180kJ，因为吸收的能量比放出的能量多180kJ，A错误；因通过计算该反应为吸热反应，因此1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量，B正确；N2(g)和O2(g)要在高压放电时才能生成NO，C错误；NO不是酸性氧化物，不能与NaOH溶液反应生成盐和水，D错误。答案：B5．某反应的ΔH＝＋100kJ·mol－1，下列有关该反应的叙述正确的是( )A．正反应活化能小于100kJ·mol－1B．逆反应活化能一定小于100kJ·mol－1C．正反应活化能大于100kJ·mol－1D．正反应活化能比逆反应活化能小100kJ·mol－1解析：某反应的ΔH＝＋100kJ·mol－1，说明该反应的正反应为吸热反应，且正反应的活化能比逆反应的活化能大100kJ·mol－1，正反应的活化能应大于100kJ·mol－1，无法确定逆反应的活化能大小。答案：C二、化学反应中能量变化的图象分析6．下图表示某反应的能量变化，对于该图的理解，你认为一定正确的是( )A．曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示两个化学反应的能量变化B．曲线Ⅱ可表示反应2KClO32KCl＋3O2↑的能量变化C．该反应不需要加热就能发生D．该反应的ΔH＝E2－E1解析：本题考查了化学反应中的能量变化，意在考查考生对化学反应中能量变化本质的理解以及分析化学图象的能力。曲线Ⅰ(表示没有使用催化剂)和曲线Ⅱ(表示使用了催化剂)是同一个反应的能量变化，A项错误；曲线Ⅱ可以表示使用了催化剂的放热反应的能量变化，但二氧化锰催化氯酸钾分解的反应属于吸热反应，B项错误；放热反应不一定不需要加热，C项错误；反应的ΔH等于生成物的总能量减去反应物的总能量，D项正确。答案：D11\n7．已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)的能量变化如图所示，下列有关叙述中正确的是( )A．该反应的进行一定需要加热B．该反应的ΔH＝－(E1－E2)kJ/molC．该反应中反应物的键能总和大于生成物的键能总和D．断裂1molA—A和2molB—B放出E1kJ能量解析：吸热反应进行时不一定都要加热，例如氢氧化钡晶体和氯化铵在常温下就反应，故A错误；该反应的焓变为ΔH＝＋(E1－E2)kJ/mol，故B错误；断裂化学键吸收能量，所以断裂1molA—A和2molB—B吸收E1kJ能量，故D错误。答案：C8．某反应由两步反应A→B→C构成，它的反应能量曲线如图所示(E1、E2、E3、E4表示活化能)。下列有关叙述正确的是( )A．两步反应均为吸热反应11\nB．加入催化剂会改变反应的焓变C．三种化合物中C最稳定D．A→C反应中ΔH＝E1－E2解析：A→B的反应为吸热反应，B→C的反应为放热反应，故A错误；加入催化剂，只改变反应的活化能，不改变反应热，故B错误；物质的总能量越低，越稳定，故C正确；整个反应中ΔH＝(E1＋E3)－(E2＋E4)，故D错误。答案：C9．反应A＋B―→C(ΔH<0)分两步进行：①A＋B―→X(ΔH>0)，②X―→C(ΔH<0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( )解析：因总反应为放热反应，反应①为吸热反应，反应②为放热反应，所以反应②放出的热量比反应①吸收的热量多。选项A，图中反应①为放热反应，反应②为吸热反应，且总反应为吸热反应，错；选项B，图中反应①和反应②均为吸热反应，错；选项C，图中反应①和反应②均为放热反应，错。答案：D11\n 与反应热的本质有关的计算1明确通过键能计算反应热的关系式和通过物质的能量计算反应热的关系式的意义，避免混淆(1)据化学键计算：ΔH＝反应物断键吸收的总能量－生成物成键放出的总能量(2)据能量守恒计算：ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量2利用键能计算反应热，其关键是算清物质中化学键的数目在中学阶段要掌握常见单质、化合物中所含共价键的数目。原子晶体：1mol金刚石中含有2molC—C键，1mol硅中含有2molSi—Si键，1molSiO2晶体中含有4molSi—O键；分子晶体：1molP4中含有6molP—P键，1molP4O10(即五氧化二磷)中含有12molP—O键、4molP＝O键，1molCH3CH3中含有6molC—H键和1molC—C键。1mol石墨含1.5molC—C键。1．已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ，且氧气中1molO＝O键完全断裂时吸收热量496kJ，水蒸气中1molH—O键形成时放出热量463kJ，则氢气中1molH—H键断裂时吸收热量为( )A．920kJ B．557kJC．436kJD．188kJ解析：根据能量守恒定律，断开旧键所需的能量等于新键形成释放出的能量加吸收的能量(或减放出的能量)463kJ×4－121kJ×4＝496kJ＋2Q(H—H)，得Q(H—H)＝436kJ。答案：C2．已知：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝akJ·mol－12C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－220kJ·mol－1H—H、O===O和O—H键的键能分别为436kJ·mol－1、496kJ·mol－1和462kJ·mol－1，则a为( )A．－332B．－118C．＋350D．＋13011\n解析：根据盖斯定律由题给的两个热化学方程式可得：2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋(2a＋220)kJ·mol－1，则有：4×462kJ·mol－1－2×436kJ·mol－1－496kJ·mol－1＝(2a＋220)kJ·mol－1，解得a＝＋130。答案：D3．化学反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的能量变化如图所示，则下列说法中正确的是( )A．该反应是吸热反应B．断裂1molH—H键和1molCl—Cl键时能放出xkJ的能量C．断裂2molH—Cl键时需要吸收ykJ的能量D．2molHCl(g)的总能量高于1molH2(g)和1molCl2(g)的总能量解析：由图示可知：1molH2(g)和1molCl2(g)的总能量高于2molHCl(g)的总能量，故该反应为放热反应，A项、D项错误；断裂化学键时需要吸收能量，B项错误、C项正确。答案：C4．请参考题中图表，已知E1＝134kJ·mol－1、E2＝368kJ·mol－1，根据要求回答问题。(1)图Ⅰ是1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：___________________________________________________。11\n(2)下表是部分化学键的键能参数：化学键P—PP—OO===OP===O键能/kJ·mol－1abcx已知白磷的燃烧热为dkJ·mol－1，白磷及其完全燃烧的产物的结构如图Ⅱ所示，则表中x＝________kJ·mol－1(用含a、b、c、d的代表数式表示)。解析：(1)观察图象，E1应为反应的活化能，加入催化剂反应的活化能降低，但是ΔH不变；1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2和NO的反应热数值即反应物和生成物的能量差，因此该反应的热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234kJ·mol－1。(2)白磷燃烧的化学方程式为P4＋5O2P4O10，结合图Ⅱ中白磷及其完全燃烧产物的结构，根据“反应热＝反应物键能总和－生成物键能总和”与燃烧热概念可得等式：6a＋5c－(4x＋12b)＝－d，据此可得x＝(d＋6a＋5c－12b)。答案：(1)减小 不变 NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234kJ·mol－1(2)(d＋6a＋5c－12b)11
