1、高考化学精品复习用书第六章 第19讲第19讲化学能与热能考纲要求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。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.了解焓变(H)与反应热的含义。5.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。6.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。1焓变、反应热(1)焓与焓变(2)反应热和焓变的关系反应热是一定条件下化学反应释放或吸收的热量。恒压条件下进行的化学反应的焓变等于反应热，因此常用H表示反应热。2焓变计算公式(1)根据物质
2、具有的能量来计算HE(总生成物)E(总反应物)(2)根据化学键的断裂与形成计算H反应物的键能总和生成物的键能总和(3)根据化学反应过程中的能量变化来计算图示意义a表示正反应的活化能；b表示逆反应的活化能；c表示该反应的反应热H图1：H(ab) kJmol1c kJmol1，表示放热反应图2：H(ab) kJmol1c kJmol1，表示吸热反应3.放热反应和吸热反应的判断(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。(2)从反应热的量化参数键能的角度分析(3)记忆常见的放热反应和吸热反应放热反应：可燃物的燃烧；酸碱中和反应；大多数化合反应；金属跟酸的置换反应；物质的缓慢氧化等。吸
3、热反应：大多数分解反应；盐的水解；Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应；碳和水蒸气、C和CO2的反应等。4热化学方程式(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)意义表明了化学反应中的物质变化和能量变化。如：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1表示：2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出571.6 kJ的热量。(3)热化学方程式的书写要求及步骤理解应用(1)已知：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92.4 kJmol1，若向一定体积密闭容器中加入1 mol N2和3 mol H2，充分反应后，放出热量 (填“”“”或
4、“”)92.4 kJ，说明判断的理由。答案上述反应为可逆反应，1 mol N2和3 mol H2不可能完全反应，因而放出的热量小于92.4 kJ。(2)若向相同体积的密闭容器中充入2 mol NH3，在相同条件下，充分反应后， (填“放出”或“吸收”)热量，数值与(1)的 (填“相同”或“不同”)。写出该反应的热化学方程式： 。答案吸收相同2NH3(g) N2(g)3H2(g)H92.4 kJmol1(1)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()(2)物质发生化学变化都伴有能量的变化()(3)浓H2SO4稀释是放热反应()(4)活化能越大，表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越高
5、()(5)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量()(6)同温同压下，反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同()解析焓变与反应条件无关。(7)可逆反应的H表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关()(8)800 、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，热化学方程式为：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H38.6 kJmol1()解析该反应可逆，19.3 kJ的热量不是0.5 mol N2完全反应放出的，其次该反应热的数值也不是101 kPa
6、、25 条件下的反应热。(9)石墨转变为金刚石是吸热反应，则金刚石比石墨更稳定()(1)化学反应一定伴随着能量的变化。化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热，但这并不是唯一的表现形式，其他的还有发光、放电等。(2)化学反应表现为吸热或放热，与反应开始时是否需要加热无关。(3)吸热反应、放热反应均指化学反应。(4)物质能量越高，越不稳定。题组一化学反应过程中能量变化原因的分析1CO2和CH4催化重整可制备合成气，对减缓燃料危机具有重要的意义，其反应历程示意图如下：下列说法不正确的是()A合成气的主要成分为CO和H2B既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成C吸收能量DNi在该反应中作催化剂答案C解析由
7、图示可知CO2和CH4在Ni催化作用下，最终生成CO和H2，故A项正确；化学反应的过程中存在构成反应物的键的断裂和生成物中键的形成，由图示可知过程中既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成，故B项正确；的能量总和大于的能量总和，则的过程放出能量，故C项错误；由图示可知CO2和CH4催化重整生成CO和H2的过程中Ni的质量和化学性质没有发生变化，则Ni为催化剂，故D项正确。2(2018湖南教育联盟联考)已知化学反应A2(g)B2(g)=2AB(g)H100 kJmol1的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是()A加入催化剂，该反应的反应热H将减小B每形成2 mol AB键，将吸收b kJ能量C每生
8、成2分子AB吸收(ab) kJ热量D该反应正反应的活化能大于100 kJmol1答案D解析催化剂不能改变反应热的大小，A错误；形成化学键，释放能量，B错误；热化学方程式中，化学计量数代表物质的量，C错误。3化学反应A B和B C的能量反应过程图如下所示。下列有关该反应的叙述错误的是()A反应的H10B反应在升高温度时，平衡向正反应方向移动C反应的活化能小于反应的活化能D总反应A C的H30答案B解析A项，A B的反应，反应物总能量(A点)小于生成物总能量(B点)，A B的反应为吸热反应，吸热反应H10，正确；B项，B C的反应，反应物总能量(B点)大于生成物总能量(C点)，反应为放热反应，升高
9、温度时，平衡向逆反应方向移动，错误；D项，总反应A C反应的反应物总能量(A点)小于生成物总能量(C点)，反应为吸热反应，H30，正确。(1)焓变与反应发生的条件、反应进行是否彻底无关。(2)催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。(3)在化学反应中，反应物各原子之间的化学键不一定完全断裂。题组二依据键能或能量变化图计算焓变4CO(g)与H2O(g)反应的能量变化如图所示：回答下列问题：(1)该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。(2)该反应的焓变H 。答案(1)放热(2)41 kJmol15通常把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，
10、也可用于估算化学反应的反应热(H)，化学反应的H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用。化学键SiOSiClHHHClSiSiSiC键能/kJmol1460360436431176347工业上的高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)2H2(g)=Si(s)4HCl(g)，该反应的反应热H为 。答案236 kJmol1解析SiCl4、H2和HCl分子中共价键的数目容易计算，而产物硅属于原子晶体，可根据原子晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。1 mol晶体硅中所含的SiSi键为 2 mol，即制取高纯硅反应的反应热H43
11、60 kJmol12436 kJmol1(2176 kJmol14431 kJmol1)236 kJmol1。熟记常见物质中的化学键数目物质CO2(C=O)CH4(CH)P4(PP)SiO2(SiO)石墨金刚石S8(SS)Si键数24641.5282题组三热化学方程式的判断与书写6实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是()CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890.3 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)
12、2H2O(l) H890.3 kJCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g) H890.3 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJmol1A仅有 B仅有C仅有 D全部符合要求答案B解析H890.3 kJmol1，焓变的单位不正确，水的状态不正确。7依据事实写出下列反应的热化学方程式。(1)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为 。(2)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 、101 kPa下，已知该反应每
13、消耗1 mol CuCl(s)，放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是 。(3)下图是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式： 。答案(1)SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l) H1 427.2 kJmol1(2)4CuCl(s)O2(g)=2CuCl2(s)2CuO(s) H177.6 kJmol1(3)NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g) H234 kJmol1书写热化学方程式要“五查”(1)查热化学方程式是否配平。(2)查各物质的聚集状态是否正确。(3)查H的“”“”符号是否正确
14、。(4)查反应热的单位是否为kJmol1。(5)查反应热的数值与化学计量数是否对应。1燃烧热和中和热的比较燃烧热中和热相同点能量变化放热H及其单位H0，单位均为kJmol1不同点反应物的量1 mol不一定为1 mol生成物的量不确定生成水的量为 1 mol反应热的含义101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1 mol水时所放出的热量表示方法燃烧热Ha kJmol1(a0)强酸与强碱反应的中和热H57.3 kJmol12.中和热的测定(1)实验装置(2)测定原理Hc4.18 Jg114.18103 kJg11；n为生成H2O的物质
15、的量。(3)注意事项泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温。为保证酸完全中和，采取的措施是若采用的酸、碱浓度相等，可采用碱体积稍过量。3能源(1)能源分类(2)解决能源问题的措施提高能源的利用效率：a.改善开采、运输、加工等各个环节；b.科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。开发新能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。(1)S(s)O2(g)=SO3(g)H315 kJmol1(燃烧热)(H的数值正确)()(2)葡萄糖的燃烧热是2 800 kJmol1，则C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H1 400 kJmol1()(3)NaOH(aq)HC
16、l(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1(中和热)(H的数值正确)()(4)已知稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量()(5)已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热H2(57.3) kJmol1()(1)有关燃烧热的判断，一看是否以1 mol可燃物为标准，二看是否生成稳定氧化物。(2)有关中和热的判断，一看是否以生成1 mol H2O为标准，二看酸碱的强弱和浓度，应充分考虑弱酸、弱碱，电离吸热，浓的
17、酸碱稀释放热等因素。题组一能源的开发与利用1(2019大同期末)化学与人类生活、社会可持续发展密切相关，下列说法正确的是()A直接燃烧煤和将煤进行深加工后再燃烧的效率相同B天然气、水能属于一次能源，水煤气、电能属于二次能源C人们可以把放热反应释放的能量转化为其他可利用的能量，而吸热反应没有利用价值D地热能、风能、天然气和氢能都属于新能源答案B解析A项，将煤进行深加工后，脱硫处理、气化处理能很好地减少污染气体，提高燃烧效率，燃烧的效果好，错误；C项，有时需要通过吸热反应吸收热量降低环境温度，有利用价值，如“摇摇冰”的上市就是利用了吸热反应原理，错误；D项，地热能、风能和氢能都属于新能源，天然气是
18、化石燃料，不属于新能源，错误。2(2020长沙高三月考)能源可划分为一次能源和二次能源，直接从自然界取得的能源称为一次能源，一次能源经过加工、转换得到的能源称为二次能源。下列能源中属于一次能源的是()A氢能 B电能C核能 D水煤气答案C解析A项，氢能是通过加工转换得到的，为二次能源，错误；B项，电能是二次能源，错误；C项，核能又叫原子能，它可分为核聚变能和核裂变能两类。核燃料，如氘、氚，它们均可从自然界中直接取得，属于一次能源，正确；D项，水煤气是通过煤和水蒸气制取的，是一氧化碳和氢气的混合气体，是二次能源，错误。题组二燃烧热、中和热的理解与应用3已知反应：101 kPa时，2C(s)O2(g
19、)=2CO(g) H221 kJmol1稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l) H57.3 kJmol1下列结论中正确的是()A碳的燃烧热等于110.5 kJmol1B的反应热为221 kJmol1C稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为114.6 kJmol1D含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.65 kJ的热量答案D解析反应没有生成稳定氧化物，因此碳的燃烧热大于110.5 kJmol1，故A项错误；的反应热为221 kJmol1，故B项错误；稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJmol1，故C项错误；20 g NaOH的物质的量n(NaOH)0.5
20、 mol，则Q0.5 mol57.3 kJmol128.65 kJ，D项正确。4利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：用量筒量取50 mL 0.50 molL1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；用另一量筒量取50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题：(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量？ 。(2)倒入NaOH溶液的正确操作是 (填字母)。A沿玻璃棒缓慢倒入B分三次倒入C一次迅速倒入(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是 (填字母)。A用温度计小心搅拌B揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
21、C轻轻地振荡烧杯D用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 molL1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为H1、H2、H3，则H1、H2、H3的大小关系为 。(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 gcm3，又知中和反应后生成溶液的比热容c4.18 Jg11。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：实验序号起始温度t1/ 终止温度t2/ 盐酸氢氧化钠溶液混合溶液120.020.123.2220.220.423.4320.520.623.6依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热H (结果保留一位小数)。(6) (填“
22、能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是 。答案(1)确保盐酸被完全中和(2)C(3)D(4)H1H2H3(5)51.8 kJmol1(6)不能H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀，沉淀的生成热会影响反应的反应热1盖斯定律(1)内容对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。即：化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。(2)意义间接计算某些反应的反应热。(3)应用转化关系反应热间的关系aAB、ABH1aH2ABH1H2HH1H22.反应热大小的比较(1)看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如
23、下：(2)看H的符号。比较反应热大小时不要只比较H数值的大小，还要考虑其符号。(3)看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的H越小，吸热反应的H越大。(4)看反应的程度。对于可逆反应，参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。应用体验试比较下列各组H的大小。(1)同一反应，生成物状态不同时A(g)B(g)=C(g)H10A(g)B(g)=C(l)H20则H1 (填“”“”或“”，下同)H2。答案解析因为C(g)=C(l)H30则H3H2H1，H2H1。(2)同一反应，反应物状态不同时S(g)O2(g)=SO2(g)H10S(s)O2(g)=SO
24、2(g)H20则H1 H2。答案解析H2H3H1，则H3H1H2，又H30，所以H1H2。(3)两个有联系的不同反应相比C(s)O2(g)=CO2(g)H10C(s)O2(g)=CO(g)H20则H1 H2。答案解析根据常识可知，CO(g)O2(g)=CO2(g)H30，又因为H2H3H1，所以H2H1。题组一应用盖斯定律计算或比较焓变1(2020长沙市第一中学高三测试)在25 、101 kPa时，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5 kJmol1、285.8 kJmol1、870.3 kJmol1，则2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)的反应热
25、为()A488.3 kJmol1 B488.3 kJmol1C191 kJmol1 D191 kJmol1答案A解析由题知表示各物质燃烧热的热化学方程式分别为C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1；H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1；CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l) H870.3 kJmol1。则2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)可由反应22得出，则反应热为(393.5 kJmol1)2(285.8 kJmol1)2(870.3 kJmol1)488.3 kJmol1。2(2019桂林质检)氢卤酸的
26、能量关系如图所示，下列说法正确的是()A已知HF气体溶于水放热，则HF的H10B相同条件下，HCl的H2比HBr的小C相同条件下，HCl的H3H4比HI的大D一定条件下，气态原子生成1 mol HX键放出a kJ能量，则该条件下H2a kJmol1答案D解析A项，已知HF气体溶于水放热，则HF气体溶于水的逆过程吸热，即HF的H10，错误；B项，由于HCl比HBr稳定，所以相同条件下HCl的H2比HBr的大，错误；C项，H3H4代表H(g)H(aq)的焓变，与是HCl还是HI无关，错误；D项，一定条件下，气态原子生成1 mol HX键放出a kJ能量，则断开1 mol HX键形成气态原子吸收a
27、kJ的能量，即为H2a kJmol1，正确。3(2020开封模拟)已知室温下，将CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，则下列能量转化关系的判断不正确的是()AH10 BH2H3CH3H1 DH2H1H3答案C解析A项，CuSO45H2O(s)受热分解生成CuSO4(s)，为吸热反应，H10，正确；B项，H20，H30，则H2H3，正确；C项，H30，H10，则H3H1，错误；D项，根据盖斯定律可知：H2H1H3，正确。题组二利用盖斯定律书写热化学方程式4根据已知信息，按要求写出指定反应的热化学方程式(1)LiH可作飞船的燃料，已知下列反应：2Li(s)H2(g)=2LiH(s)H182 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l) H572 kJmol14Li(s)O2(g)=2Li2O(s) H1 196 kJmol1试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式： 。答案2LiH(s)O2(g)=Li2O(s)H2O(l) H702 kJmol1解析2LiH(s)=2Li(s)H2(g)H182
