2023高考化学一轮复习教参+练案+课件第15讲　化学反应与能量变化

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级2022-3-19�›第六章化学反应与能量第15讲化学反应与能量变化备考导航1．了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式，能解释化学反应中能量转化的本质。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，能正确书写热化学方程式。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(ΔH)与反应热的含义。6．理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。核心素养1．变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析热化学反应方程式，运用热化学反应原理解决实际问题。2．证据推理与模型认知：通过分析、推理等方法认识研究反应热的本质，建立盖斯定律模型。3．科学态度与社会责任：赞赏化学对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与化学有关的社会热点问题作出正确的价值判断。考点一考点二考点三考点四考点一1．化学反应的实质与特征必备知识·梳理夯实考点一 焓变与反应热2．基本概念(1)焓变(ΔH)ΔH＝_______________________单位kJ·mol－1。(2)反应热在_______条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的_______，称为化学反应的_________，简称反应热。通常用符号Q表示，单位kJ·mol－1。(3)焓变与反应热的关系研究表明，在等压条件下进行的化学反应，其反应热_______反应的焓变。H(生成物)－H(反应物) 等温 热量 热效应 等于 3．吸热反应与放热反应(1)化学反应中的能量变化①a表示断裂旧化学键_______的能量，也可以表示反应的_________。吸收 活化能 ②b表示生成新化学键_______的能量，也可以表示活化分子变成生成物分子所_______的能量。③c表示反应的_________，可通过计算焓变值求得。从化学键角度分析，焓变为反应物分子的化学键断裂时所吸收的总能量与生成物分子的化学键形成时所释放的总能量之差，ΔH＝____－____(用上图中符号填空)。放出 放出 反应热 a b (2)反应热ΔH的基本计算公式ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量。ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能。(3)常见放热反应和吸热反应常见放热反应：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟水或酸的反应；⑤物质的缓慢氧化；⑥原电池反应；⑦铝热反应；⑧少数分解反应(如H2O2分解)；⑨Na2O2与CO2、H2O的反应。常见吸热反应：①大多数分解反应；②盐类的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳与水蒸气、CO2的反应、CO与CuO、H2与CuO等。4．正确理解活化能与反应热的关系(1)从反应物至最高点的能量数值E1为正反应的活化能，从最高点至生成物的能量数值E2为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2。(2)催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。(3)从活化能的角度分析，正反应的活化能大于逆反应的活化能，反应吸热，反之，反应放热；从焓变的角度分析，ΔH>0，反应吸热，ΔH<0，反应放热。(1)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。(2)不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热，需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。特别提醒1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)物质发生化学变化都伴随着能量变化。 ( )[提示] 任何化学反应均有化学键的断裂和形成，断键吸热，成键放热，所以一定伴随着能量变化。(2)放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应。 ( )[提示] 化学反应是吸热还是放热与反应条件没有必然联系。√ × (3)NH4NO3固体溶于水时吸热，属于吸热反应。 ( )[提示] NH4NO3固体溶于水是物理变化，不属于吸热反应。(4)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。 ( )[提示] 焓变与反应条件无关，此反应在光照和点燃条件下的ΔH相同。(5)活化能越大，表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越大。 ( )[提示] 断裂旧化学键所需要克服的能量总和就等于该反应的活化能，故说法正确。× × √ (6)催化剂能加快H2O2的分解，同时改变了该反应的反应热。 ( )(7)同一物质的聚集状态不同，所具有的能量也不同，“焓”也不同，一般来说气态>液态>固态。 ( )(8)放热反应中，生成物的总能量高于反应物的总能量。 ( )(9)物质的物理变化过程中，也会有能量变化，但不属于吸热反应和放热反应。 ( )× √ × √ < 合成氨反应为可逆反应，1molN2和3molH2不可能完全反应，因而放出的热量小于92.4kJ －92.4kJ·mol－1 ①该反应是_______反应(填“吸热”或“放热”)，该反应的ΔH＝_________kJ·mol－1(用含E1、E2的代数式表示)，1mol气体A和1mol气体B具有的总能量比1mol气体C和1mol气体D具有的总能量_________(填“一定高”“一定低”或“高低不一定”)。②若在反应体系中加入催化剂使反应速率增大，E1和E2的变化是：E1_______，E2_______，ΔH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。吸热 E1－E2 一定低 减小 减小 不变 3．深度思考：(1)同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧，哪一个放出的热量多，为什么？[提示] 在空气中燃烧放出的热量多，因在纯氧中燃烧火焰明亮，转化成的光能多，故放出的热量少。(2)H2O2分解反应过程能量变化如图所示：①该反应是_______(填“吸热”或“放热”)反应，2H2O2(l)══2H2O(l)＋O2(g) ΔH＝______________________。②使用MnO2催化剂，E3将_________(填“升高”“降低”或“不变”)。[提示] 根据图示可知，该反应是放热反应；根据图中数据，2H2O2(l)══2H2O(l)＋O2(g) ΔH＝2(E1－E2)kJ·mol－1；使用催化剂，能降低反应的活化能。放热 2(E1－E2)kJ·mol－1 降低。 微考点1 焓变和反应热概念的理解及应用 (1)(2022·福建厦门期末)氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法正确的是 ( )A．燃烧时化学能全部转化为热能B．断开1mol氧氢键吸收930kJ的能量C．相同条件下，1mol氢原子的能量为E1，1mol氢分子的能量为E2，则2E1E2，C错误；题给反应生成1mol水蒸气时的能量变化为930kJ－436kJ－249kJ＝245kJ，D正确。(2)某反应使用催化剂后，其反应过程中能量变化如图所示，下列说法错误的是 ( )A．总反应为放热反应B．使用催化剂后，活化能不变C．反应①是吸热反应，反应②是放热反应D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2B [解析] 由题图可知，反应①是吸热反应，反应②是放热反应，总反应是放热反应，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，A、C、D项正确；催化剂能降低反应的活化能，B项错误。[方法总结] 有关反应热的注意事项(1)任何化学反应一定伴有能量变化，原因是旧键断裂吸收的能量与新键形成释放的能量不相等。(2)需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。即反应放热或吸热与反应条件无关。(3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应，如水结成冰放热但不属于放热反应。(4)焓变ΔH的数值都需要带“＋”或“－”符号。如某反应的ΔH＝－QkJ·mol－1或ΔH＝＋QkJ·mol－1。〔对点集训1〕 (1)(2022·安徽定远重点中学高三月考)已知化学反应A2(g)＋B2(g)══2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述正确的是 ( )A．每生成2分子AB吸收bkJ热量B．该反应热ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量D．断裂1molA—A键和1molB—B键，放出akJ能量B [解析] 1molA2(g)和1molB2(g)反应生成2molAB(g)，每生成2molAB(g)吸收(a－b)kJ热量，A项错误；反应热ΔH＝断开旧键吸收的能量－形成新键放出的能量，故反应热ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1，B项正确；依据能量图像分析可知反应物总能量低于生成物总能量，C项错误；断裂1molA—A键和1molB—B键共吸收akJ能量，D项错误。(2)(2022·河北衡水高三检测)炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧，活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示，活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法错误的是 ( )A．氧分子的活化包括O—O键的断裂与C—O键的生成B．每活化一个氧分子放出0.29eV的能量C．水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eVD．炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂C [解析] 由题图可知，氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程，A正确；由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此每活化一个氧分子放出0.29eV的能量，B正确；由题图可知，水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18eV，C错误；活化氧可以快速氧化二氧化硫，而炭黑颗粒可以活化氧分子，因此炭黑颗粒可以看作大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂，D正确。对能量图像的全面剖析萃取精华A．该反应的活化能为115.6kJ·mol－1B．使用催化剂能使该反应的焓变增大C．该反应的正反应活化能比逆反应活化能大D．断裂H2O(g)中1molH—O键比断裂HCl(g)中1molH—Cl键所需能量多典例2D [解析] A项，活化能不等于反应热，错误；B项，催化剂对反应焓变的大小无影响，错误；C项，ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能<0，故正反应活化能比逆反应活化能小，错误；D项，4×E(H—Cl)＋498kJ·mol－1－[2×243kJ·mol－1＋4×E(H—O)]＝－115.6kJ·mol－1，整理得E(H—O)－E(H—Cl)＝31.9kJ·mol－1，故断开1molH—O键比断开1molH—Cl键所需能量多，正确。〔对点集训2〕 (2022·河北保定模拟)根据如图能量关系示意图，下列说法正确的是 ( )A．1molC(s)与1molO2(g)的能量之和为393.5kJB．反应2CO(g)＋O2(g)══2CO2(g)中，生成物的总能量大于反应物的总能量C．由C(s)→CO(g)的热化学方程式：2C(s)＋O2(g)══2CO(g) ΔH＝－221.2kJ·mol－1D．热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量，则CO的热值为10.1kJ·mol－1C [易错警示] 解答化学键与反应热关系题目的“两”注意(1)熟练掌握常见物质中的化学键数目。(2)根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时，需注意断键和成键的总数，必须是断键时吸收的总能量和成键时放出的总能量。1mol物质CO2(C══O)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)石墨(C—C)金刚石(C—C)Si(Si—Si)S8(S—S)化学键数2NA4NA6NA4NA1.5NA2NA2NA8NA化学反应热效应计算的三个角度萃取精华从宏观角度分析ΔH＝H1(生成物的总能量)－H2(反应物的总能量)从微观角度分析ΔH＝E1(反应物的键能总和)－E2(生成物的键能总和)从活化能角度分析ΔH＝E1(正反应活