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专题十二化学能与热能备考方向导航考点1 化学反应中能量变化的有关概念1.[2020天津,10,3分]理论研究表明,在101 kPa和298 K下,HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。
下列说法错误的是( )A.HCN比HNC稳定B.该异构化反应的ΔH=+59.3 kJ·mol-1C.正反应的活化能大于逆反应的活化能D.使用催化剂,可以改变反应的反应热2.[2018北京,7,6分]我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。
该历程示意图如图。
下列说法不正确的是( )A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%B.CH4→CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂C.①→②放出能量并形成了C—C键D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率3.[2018海南,12,4分][双选]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。
下列说法正确的是( )A.每活化一个氧分子吸收0.29 eV的能量B.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eVC.氧分子的活化是O—O的断裂与C—O键的生成过程D.炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂考点2 热化学方程式4.[2021四川石室中学开学考试]H2O2(l)在有MnO2条件下和无MnO2条件下分解的能量变化如图所示。
下列说法错误是( )A.有MnO2条件下的变化曲线是bB.该反应能量变化类型与氢气燃烧反应的相同C.加MnO2后,正反应速率增大,逆反应速率减小D.该反应的热化学方程式为H2O2(l)H2O(l)+1O2(g) ΔH=(E1-E2) kJ·mol-125.[2017全国卷Ⅰ,28(2),5分]下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为、,制得等量H2所需能量较少的是。
《化学反应与能量变化》【知识梳理】一、反应热与焓变1. 反应热：当一个化学反应在一定温度下进行时，反应释放或吸收的热量称为此反应在该温度下的反应热，单位是kJ/mol。
反应热的大小与参加反应的物质的多少有关，也与参加反应的物质状态和生成物状态有关，而与反应的途径无关。
在化学反应中，旧键的断裂需要吸收能量，而新键的形成则放出能量，总能量的变化取决于上述两个过程能量变化的相对大小。
2.焓变：（1）焓：焓是用来描述物质所具有的能量的物理量，用符号H 表示。
（2）焓变：生成物的总焓与反应物的总焓之差，用符号ΔH 表示。
ΔH ＞0 反应吸收热量；ΔH ＜0 反应放出热量。
（3）焓变与键能的关系：ΔH=﹣（生成物的键能之和—反应物的键能之和）温馨提示：对于一定量的纯净物质，在一定的状态（如温度、压强）下，焓有确定的数值。
在同样的条件下，不同的物质具有的能量也不同，焓的数值也就不同；同一物质所处的环境条件（温度、压强）不同，以及物质的聚集状态不同，焓的数值也不同。
焓的数值的大小与物质的量有关，在相同的条件下，当物质的物质的量增加一倍时，焓的数值也增加一倍。
因此，当一个化学反应在不同的条件下进行，尤其是物质的聚集状态不同时，反应焓变是不同的。
3.吸热反应和放热反应：类型比较放热反应吸热反应定义放出热量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的总能量与化学键的关系生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量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联系ΔH＝ΔH(生成物)－ΔH(反应物)，键能越大，物质能量越低，越稳定；键能越小，物质能量越高，越不稳定图示常见反应类型①所有的燃烧反应②大多数化合反应③酸碱中和反应④金属与酸或水的反应①大多数分解反应②盐的水解和弱电解质的电离③Ba(OH)2·8H2O 与NH4Cl 反应④C 和H2O 或CO2 的反应4.燃烧热和中和热：根据反应类型和研究对象的不同，反应热可分为生成热、分解热、中和热.燃烧热、溶解热等。
第二单元化学反应中的热量[课标要求]1．通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。
2．知道吸热反应和放热反应的涵义和常见的放热反应、吸热反应。
3．知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
1．吸热反应和放热反应：吸收热量的化学反应叫吸热反应，有热量放出的化学反应叫放热反应。
2．反应吸热或放热的原因：(1)微观上：断开化学键吸收的能量与形成化学键放出的能量不同，若前者大为吸热反应，后者大为放热反应；(2)宏观上：反应物的总能量与生成物的总能量不同，若前者小于后者为吸热反应，前者大于后者为放热反应。
3．常见的放热反应和吸热反应：(1)放热反应：①燃烧②中和反应③活泼金属与H2O或酸的反应④大多数化合反应。
(2)吸热反应：①CO、H2还原金属氧化物的反应②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应③大多数分解反应。
4．书写热化学方程式的“三步骤”：(1)写出配平的化学方程式；(2)标明物质的状态；(3)计算并写出对应的反应热ΔH。
化学反应中的热量变化1．化学反应中的能量变化(1)化学反应的基本特征都有新物质生成，常伴随着能量变化及发光、变色、放出气体、生成沉淀等现象。
①能量的变化主要表现为热量的放出或吸收。
②在化学反应中，反应前后能量守恒。
(2)反应热①含义：在化学反应中放出或吸收的热量通常叫做反应热。
②符号与单位：反应热用符号ΔH 表示，单位一般采用kJ·mol －1。
2．放热反应与吸热反应 (1)化学能与热能转化的实验探究 ①镁与盐酸反应②Ba(OH)2·8H 2O 与NH 4Cl 晶体反应由上述实验可知，化学反应都伴随着能量变化，有的放出能量，有的吸收能量。
(2)放热反应：有热量放出的化学反应； 吸热反应：吸收热量的化学反应。
[特别提醒] 需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应(如炭的燃烧)，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应[如Ba(OH)2·8H 2O 与NH 4Cl 的反应]。
化学反应与热能【学习目标】1、知道化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因2、知道反应物与生成物总能量的相对高低是反应过程中能量变化的决定因素3、熟悉常见的吸热反应和放热反应【主干知识梳理】一、化学反应过程中存在热量变化1、实验探究(1)镁和稀盐酸的反应 实验过程 在一支试管中加入2 mL 2mol/L 盐酸，并用温度计测量其温度。
再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条，观察现象，并测量溶液温度的变化实验操作示意图实验现象有气泡产生；用手触摸反应后的试管，温热；用温度计测得反应后温度升高 离子反应Mg ＋2H ＋===Mg 2＋＋H 2↑ 实验结论活泼金属与酸反应是放热反应 22实验过程 将20 g Ba(OH)2·8H 2O 晶体研细后与NH 4Cl 晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上。
用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯。
观察现象 实验操作示意图实验现象 混合物呈糊状；闻到刺激性气味；用手触摸杯壁下部，冰凉；用手拿起烧杯，木片与烧杯粘在一起化学反应 Ba(OH)2·8H 2O ＋2NH 4Cl===BaCl 2＋2NH 3↑＋10H 2O实验结论该反应是吸热反应 (3)化学反应中总会伴随着能量变化，通常主要表现为热能的变化，有的放出热量，有的吸收热量2、吸热反应和放热反应(1)概念①放热反应：把释放热量的化学反应称为放热反应②吸热反应：把吸收热量的化学反应称为吸热反应(2)常见的放热反应和吸热反应①常见的放热反应a ．所有的燃烧反应，如：木炭、CH 4等在空气或氧气中的燃烧，Na 、H 2在Cl 2中燃烧，镁条在CO 2中燃烧b ．所有的酸碱中和反应，如：HCl ＋NaOH===NaCl ＋H 2Oc ．大多数的化合反应，如：CaO ＋H 2O===Ca(OH)2 H 2＋F 2===2HFd ．活泼金属与水、与酸的反应，如：2Na ＋2H 2O===2NaOH+H 2↑ Mg ＋2H +===Mg 2++H 2↑e ．铝热反应，如：2Al ＋Fe 2O 3 =====高温2Fe ＋Al 2O 3f ．生成沉淀的反应，如：SO 42－＋Ba 2+===BaSO 4↓②常见的吸热反应a ．大多数分解反应，如：NH 4Cl NH 3↑＋HCl↑ CaCO 3=====高温CaO ＋CO 2↑b ．以碳、CO 、H 2为还原剂的氧化还原反应：如：H 2＋CuOH 2O ＋Cu c ．Ba(OH)2·8H 2O 与NH 4Cl 的反应(固态铵盐与碱的反应)d ．C 和CO 2发生的化合反应及C 和H 2O(g)的反应e ．NaHCO 3与盐酸的反应【微点拨】(1)吸热反应和放热反应的理解①“四个不一定”a ．需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如：碳和氧气的反应b ．放热反应在常温下不一定容易发生，如：N 2与H 2合成NH 3c ．高温条件下进行的反应不一定是吸热反应，如：铝热反应d ．吸热反应也不一定需要加热，如：Ba(OH)2·8H 2O 晶体和NH 4Cl 晶体的反应②吸热反应和放热反应都是化学变化，如：NaOH 固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应③反应前需要加热的化学反应，停止加热后若反应还能继续进行，则该反应为放热反应④一般情况下，持续加热或持续高温的化学反应，通常为吸热反应(2)化学反应的能量变化，除转化为热能外，还转化为机械能、光、声、电等多种能量形式(3)化学反应遵循的两条基本规律：质量守恒定律和能量守恒定律(4)物质发生化学反应一定伴随着能量变化，但伴随能量变化的物质变化不一定都是化学变化如：水蒸气变成液态水的过程放热，但该变化为物理变化(5)能量越低越稳定。
第十二单元化学反应中的热量[学考标准]1．化学反应中能量转化的主要形成(a)。
2.吸热反应和放热反应(a)。
3.从化学反应中的反应物的总能量与生成物的总能量变化理解反应中的热效应(b)。
4.化学键的断裂和形成与反应中能量变化的关系(b)。
5.热化学方程式的书写(a)。
6.利用热化学方程式进行简单计算(b)。
7.合理利用化石燃料，提高燃料燃烧效率的方法(a)。
一、化学反应中的热效应1．化学反应过程中能量转化形式化学反应中不仅是物质的转变，同时还伴随着能量变化。
化学反应中比较常见的是化学能与热能、电能、光能的互相转化。
2．吸热反应、放热反应化学上把有热量放出的化学反应称为放热反应，把吸收热量的化学反应称为吸热反应。
3．化学反应中能量变化的原因(1)化学反应的能量变化与物质内部能量的关系①图Ⅰ中反应物内部的总能量大于生成物内部的总能量，反应释放能量。
②图Ⅱ中反应物内部的总能量小于生成物内部的总能量，反应吸收能量。
(2)化学反应中的能量变化与键能的关系①键能：断裂或形成1 mol化学键所吸收或放出的能量。
单位：kJ/mol。
②关系：a．若E1＞E2，反应吸收能量；b．若E1＜E2，反应放出能量。
二、热化学方程式1．热化学方程式的概念及意义(1)概念：表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。
(2)意义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化，还说明了物质的“量”与“能量”之间的数量关系。
2．热化学方程式的书写(1)遵循一般化学方程式的书写规则(一般不写反应条件)。
(2)在右端注明热量的变化：吸热反应，ΔH＞0；放热反应，ΔH＜0。
(3)要注明反应物和生成物的聚集状态。
(4)化学计量数只表示物质的量，因此可以是整数，也可以是分数。
(5)化学计量数改变，ΔH要相应改变；逆反应的ΔH数值与正反应的相等、符号相反。
3．反应热的计算(1)依据热化学方程式：反应热与各物质的物质的量成正比。
(2)依据反应物和生成物的键能之差ΔH＝Q(断裂)－Q(形成)。
三、化石燃料和燃烧效率1．化石燃料：当今社会的主要能源是煤、石油、天然气等都属于化石燃料，化石燃料是不可再生的能源。
2．合理利用燃料(1)研究化石燃料完全燃烧的条件和减少燃料燃烧产生的热量损耗的技术。
(2)怎样防止燃料燃烧造成的环境污染。
(3)通过化学方法把石油、煤等化石燃料转化为洁净的燃料，例如煤的气化、液化。
(4)开发氢能、核能、太阳能等洁净、高效的新能源。
1．21世纪人类正由“化石能源时代”逐步向“多能源时代”过渡，下列不属于新能源的是( )A．太阳能 B．核能 C．氢能 D．电力解析电力不属于新能源。
答案 D2．(宁波模拟)下列过程中一定释放出能量的是( )A．原子结合成分子 B．分解反应C．分子拆成原子D．化合反应解析原子结合成分子，有新化学键形成，则会释放出能量。
分解反应、分子拆分成原子需要吸收能量，有的化合反应也需要吸收能量如C＋CO2===2CO。
故只有A项符合题意。
答案 A3．从宏观来看化学变化的本质是有新物质生成。
从微观角度来看，下列变化不能说明发生了化学变化的是( )A．变化时有电子的得失或共用电子对的形成B．变化过程中有化学键的断裂和形成C．变化时释放出能量D．变化前后原子的种类和数目没有改变，分子种类增加了解析某些物理变化也能释放能量，如浓H2SO4、NaOH等溶于水放出热量，白炽灯工作时发光发热等。
答案 C4．下列反应属于放热反应的是( )A ．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应B ．能量变化如图所示的反应C ．化学键断裂吸收的热量比化学键形成放出的热量多的反应D ．燃烧反应和酸碱中和反应解析 氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应属于吸热反应；生成物的总能量比反应物的总能量大的反应为吸热反应；化学键断裂吸收的热量比化学键形成放出的热量多的反应为吸热反应。
答案 D5．下列关于吸热反应的说法中，正确的是( )A ．凡需要加热的反应一定是吸热反应B ．只有分解反应才是吸热反应C ．使用催化剂的反应是吸热反应D ．CO 2与CaO 的化合是放热反应，而CaCO 3的分解是吸热反应解析 A 中吸热反应不一定需要加热，如：Ba(OH)2·8H 2O 与NH 4Cl 晶体的反应不需加热，需加热的反应不一定是吸热反应，如：C ＋O 2=====点燃CO 2；B 中大多数的分解反应是吸热反应，但有些化合反应也是吸热反应，如：C ＋CO 2=====高温2CO ；C 中吸热反应是由于反应物的总能量低于生成物的总能量，与加热、催化剂、反应类型没有直接关系。
答案 D6．下列说法不正确的是( )A ．放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能进行B ．化学反应中的能量变化大多数表现为热量的变化C ．反应物的总能量高于生成物的总能量时，发生放热反应D ．反应物的总能量低于生成物的总能量时，发生吸热反应解析 放热反应有的需要加热才能进行，如碳的燃烧反应；吸热反应有的不需要加热就能进行，如Ba(OH)2·8H 2O 与NH 4Cl(固体)的反应。
答案 A7．下列说法正确的是( )A ．化学反应中的能量变化都表现为热量的变化B ．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应C ．放热反应在常温下一定很容易发生D ．反应是吸热还是放热必须看反应物和生成物所具有的总能量的大小解析 化学反应的能量可以以热能、电能或光能等形式释放出来，故A 项错误；反应开始破坏旧化学键需要吸收能量，故需要加热才能发生的反应也可能是放热反应，故B 、C 项错误。
答案 D8．酒精燃烧的过程中，发生了能量的转化。
下列判断中正确的是( )A ．电能部分转化为化学能B ．化学能部分转化为热能C ．热能部分转化为化学能D ．光能部分转化为化学能解析 酒精燃烧的过程中是将酒精内部的化学能部分转化为热能与光能。
答案 B9．(绍兴期末)下列化学反应中，属于放热反应的是( )A ．浓硫酸溶于水B ．Ba(OH)2·8H 2O ＋NH 4Cl(固体)C ．KClO 3受热分解D ．CaO ＋H 2O解析 浓硫酸溶于水是物理变化，Ba(OH)2·8H 2O ＋NH 4Cl(固体)、KClO 3受热分解均是吸热反应，氧化钙和水反应生成氢氧化钙使温度升高，是放热反应。
答案 D10．关于热化学方程式：2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH －571.6 kJ·mol －1，下列有关叙述错误的是( )A ．2 mol H 2完全燃烧生成液态水时放出571.6 kJ 的热B ．1 mol H 2完全燃烧生成液态水时放出285.8 kJ 的热C ．2 个H 2分子完全燃烧生成液态水时放出571.6 kJ 的热D ．上述热化学方程式可以表示为：H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ·mol －1 解析 热化学方程式中物质的化学计量数表示的该物质的物质的量，不是分子数，C 项错误。
答案 C11．关于化学反应中的说法错误的是( )A ．图中所示的反应为放热反应B ．化学反应有物质变化也有能量变化C ．需要加热的化学反应不一定是吸热反应D ．化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量解析 据图可知，反应物的总能量小于生成物的总能量，反应为吸热反应，故A 项错误。
答案 A12．下列热化学方程式的书写正确的是( )A ．2SO 2＋O 22SO 3 ΔH ＝－196.6 kJ·mol －1B ．H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝＋241.8 kJ·mol －1C ．2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l)ΔH ＝－571.6 kJ·mol －1D ．C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝＋393.5 kJ·mol －1解析 书写热化学方程式必须注意：①要注明反应物与生成物各物质的聚集状态，A 项错误；②H 2与O 2生成H 2O ，C 与O 2生成CO 2的反应均为放热反应， B 、D 项错误。
答案 C13．下列措施不可以提高燃料燃烧效率的是( )A ．提高燃料的着火点B ．将固体燃料粉碎C ．将煤进行气化处理D ．通入适当过量的空气解析 理论上，提高燃料燃烧效率的常用方法是增大燃料与空气的接触面积，并通入适当过量的空气。
对于A ，由于燃料的着火点是其固有的性质，不可改变，故这两项不可行；B 、C 所采取的措施均是为了增大燃料与空气的接触面积。
答案 A14．已知：H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－270 kJ·mol－1，下列说法正确的是( )A．氟化氢气体分解生成氢气和氟气的反应是放热反应B．1 mol H2与1 mol F2反应生成2 mol液态HF吸收的热量大于270 kJC．在相同条件下，1 mol H2与1 mol F2的能量总和大于2 mol HF气体的能量D．该反应中的能量变化可用上图来表示解析由题意知H2(g)＋F2(g)===2HF(g)是放热反应，故A、B、D三项错误，C项正确。
答案 C15．下列各反应的能量变化分别用如下形式的示意图表示，其中正确的是( )解析化石燃料的燃烧为放热反应，植物的光合作用为吸热反应，氢气与氯气的反应为放热反应，和图示不符。
答案 C16．化学键的键能是形成(或断开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。
已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJ·mol－1)：P—P：198 P—O：360 O===O：498若生成1 mol P4O6，则反应P4(白磷)＋3O2===P4O6中的能量变化为( )A．吸收1 638 kJ能量 B．放出1 638 kJ能量C．吸收126 kJ能量D．放出126 kJ能量解析断键吸收的能量为6×198 kJ和3×498 kJ，共为2 682 kJ；成键放出的能量为12×360 kJ＝4 320 kJ；故放出能量大于吸收能量，放出的能量为4 320 kJ－2 682 kJ＝1 638 kJ。
答案 B17．(台州月考)某同学进行如下实验，探究化学反应中的能量变化。
通过实验测出，反应前后①烧杯中的温度升高，②烧杯中的温度降低。
(1)由此判断NaOH 溶液跟盐酸的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，Ba(OH)2·8H 2O 跟NH 4Cl 的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)试从反应物与生成物所含能量分析②反应的结论_______________________________________________________________。
