2019-2020年高考化學一輪復習知識梳理與訓練 第6章 第1講 化學能與熱能（含解析）.doc

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2019-2020年高考化學一輪復習知識梳理與訓練 第6章 第1講 化學能與熱能（含解析） [考綱要求]　1.能說明化學反應中能量轉化的主要原因，知道化學變化中常見的能量轉化形式。2.了解化學能與熱能的相互轉化及其應用，了解吸熱反應、放熱反應、反應熱(焓變)等概念。3.能正確書寫熱化學方程式，能根據(jù)蓋斯定律進行有關反應熱的簡單計算。4.了解提高燃料的燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料的重要性，認識化學在解決能源危機中的重要作用。 1．化學反應中的能量變化 (1)化學反應中的兩大變化：物質變化和能量變化。 (2)化學反應中的兩大守恒：質量守恒和能量守恒。 (3)化學反應中的能量轉化形式：熱能、光能、電能等。通常主要表現(xiàn)為熱量的變化。 2．焓變、反應熱 (1)定義：在恒壓條件下進行的反應的熱效應。 (2)符號：ΔH。 (3)單位：kJmol－1或kJ/mol。 3．吸熱反應和放熱反應 (1)從反應物和生成物的總能量相對大小的角度分析，如圖所示。 　 (2)從反應熱的量化參數(shù)——鍵能的角度分析 (3)記憶常見的放熱反應和吸熱反應 放熱反應：①可燃物的燃燒；②酸堿中和反應；③大多數(shù)化合反應；④金屬跟酸的置換反應；⑤物質的緩慢氧化等。 吸熱反應：①大多數(shù)分解反應；②鹽的水解和弱電解質的電離；③Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應；④碳和水蒸氣、C和CO2的反應等。 深度思考 判斷正誤，正確的劃“√”，錯誤的劃“” (1)放熱反應不需要加熱就能反應，吸熱反應不加熱就不能反應(　　) (2)物質發(fā)生化學變化都伴有能量的變化(　　) (3)伴有能量變化的物質變化都是化學變化(　　) (4)吸熱反應在任何條件都不能發(fā)生(　　) (5)Na轉化為Na＋時，吸收的能量就是該過程的反應熱(　　) (6)水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水時放出的能量就是該變化的反應熱(　　) (7)同溫同壓下，反應H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH不同(　　) (8)可逆反應的ΔH表示完全反應時的熱量變化，與反應是否可逆無關(　　) 答案　(1)　(2)√　(3)　(4)　(5)　(6) (7)　(8)√ 解析　(5)(6)是物理變化過程，其能量變化不能稱為反應熱。(7)焓變與反應條件無關。 題組一　依據(jù)圖形，理清活化能與焓變的關系 1．某反應過程中體系的能量變化如圖所示，下列說法錯誤的是(　　) A．反應過程可表示為A＋BC―→A…B…C―→AB＋C (反應物) (過渡態(tài)) (生成物) B．E1為反應物的總能量與過渡態(tài)的能量差，稱為正反應的活化能 C．正反應的熱效應ΔH＝E1－E2<0，所以正反應為放熱反應 D．此圖中逆反應的熱效應ΔH＝E1－E2<0，所以逆反應為放熱反應 答案　D 解析　該圖表示的正反應放熱，ΔH為負值，逆反應吸熱，ΔH為正值，D錯誤。 2．某反應的ΔH＝＋100kJmol－1，下列有關該反應的敘述正確的是(　　) A．正反應活化能小于100kJmol－1 B．逆反應活化能一定小于100kJmol－1 C．正反應活化能不小于100kJmol－1 D．正反應活化能比逆反應活化能大100kJmol－1 答案　CD 解析　某反應的ΔH＝＋100kJmol－1，說明該反應的正反應為吸熱反應，且正反應的活化能比逆反應的活化能大100kJmol－1，正反應的活化能應大于100kJmol－1，無法確定逆反應的活化能大小。 正確理解活化能與反應熱的關系 1．催化劑能降低反應所需活化能，但不影響焓變的大小。 2．在無催化劑的情況，E1為正反應的活化能，E2為逆反應的活化能，即E1＝E2＋|ΔH|。 題組二　依據(jù)共價鍵數(shù)，利用鍵能計算反應熱 3．已知1g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時放出熱量143kJ，18g水蒸氣變成液態(tài)水放出44kJ的熱量。其他相關數(shù)據(jù)如下表： O===O(g) H—H H—O 1mol化學鍵斷裂時需要吸收的能量/kJ 496 x 463 則表中x為(　　) A．920 B．557 C．436 D．188 答案　C 解析　根據(jù)題意，可得熱化學方程式為2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－572kJmol－1；而18g水蒸氣變成液態(tài)水時放出44kJ熱量，則2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－484kJmol－1，即－484kJ＝2x＋496kJ－4463kJ，解得x＝436kJ。 4．通常把拆開1mol某化學鍵所吸收的能量看成該化學鍵的鍵能。鍵能的大小可以衡量化學鍵的強弱，也可用于估算化學反應的反應熱(ΔH)，化學反應的ΔH等于反應中斷裂舊化學鍵的鍵能之和與反應中形成新化學鍵的鍵能之和的差。下面列舉了一些化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)，供計算使用。 化學鍵 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C 鍵能/kJmol－1 460 360 436 431 176 347 工業(yè)上的高純硅可通過下列反應制?。篠iCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)，該反應的反應熱ΔH為______。 答案　＋236kJmol－1 解析　SiCl4、H2和HCl分子中共價鍵的數(shù)目容易計算，而產(chǎn)物硅屬于原子晶體，可根據(jù)原子晶體的結構計算晶體硅中的共價鍵的數(shù)目。1mol晶體硅中所含的Si—Si鍵為2mol，即制取高純硅反應的反應熱ΔH＝4360kJmol－1＋2436kJmol－1－(2176kJmol－1＋4431kJmol－1)＝＋236kJmol－1。 11．熟記反應熱ΔH的基本計算公式 ΔH＝生成物的總能量－反應物的總能量 ΔH＝反應物的總鍵能之和－生成物的總鍵能之和 2．規(guī)避兩個易失分點 (1)舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成是同時進行的，缺少任何一個過程都不是化學變化。 (2)常見物質中的化學鍵數(shù)目 物質 CO2(C===O) CH4(C－H) P4(P－P) SiO2(Si－O) 石墨石 金剛 S8(S－S) Si 鍵數(shù) 2 4 6 4 1.5 2 8 2 考點二　熱化學方程式 1．概念 表示參加反應物質的量和反應熱的關系的化學方程式。 2．意義 表明了化學反應中的物質變化和能量變化。 如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6kJmol－1 表示：2mol氫氣和1mol氧氣反應生成2mol液態(tài)水時放出571.6kJ的熱量。 3．書寫 (1)注明反應條件：反應熱與測定條件(溫度、壓強等)有關。絕大多數(shù)反應是在25℃、101kPa下進行的，可不注明。 (2)注明物質狀態(tài)：常用s、l、g、aq分別表示固體、液體、氣體、溶液。 (3)注意符號單位：ΔH應包括“＋”或“－”、數(shù)字和單位(kJmol－1)。 (4)注意守恒關系：①原子守恒和得失電子守恒；②能量守恒。(ΔH與化學計量數(shù)相對應) (5)區(qū)別于普通方程式：一般不注“↑”、“↓”以及“點燃”、“加熱”等。 (6)注意熱化學方程式的化學計量數(shù) 熱化學方程式中各物質化學式前面的化學計量數(shù)僅表示該物質的物質的量，可以是整數(shù)，也可以是分數(shù)。且化學計量數(shù)必須與ΔH相對應，如果化學計量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍。 深度思考 1．怎樣理解可逆反應中的反應熱？ 答案　無論化學反應是否可逆，熱化學方程式中的反應熱ΔH都表示反應進行到底(完全轉化)時的能量變化。如2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.64kJmol－1，ΔH是指2molSO2(g)和1molO2(g)完全轉化為2molSO3(g)時放出的能量。若在相同的溫度和壓強下，向某容器中加入2molSO2(g)和1molO2(g)，反應達到平衡時放出的能量為Q，因反應不能完全轉化為SO3(g)，故Q<196.64kJ。 2．已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.64kJmol－1，在一定溫度下，向一固定容積的密閉容器中通入2molSO2、1molO2，達到平衡時放出熱量為Q1kJ，在同樣條件下，向該容器中通入2molSO3，達到平衡時，吸收熱量為Q2kJ，則Q1和Q2的關系為______________。 答案　Q1＋Q2＝196.64kJ 3．實驗室用4molSO2與2molO2在一定條件下進行下列反應：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.64kJmol－1，當放出314.624kJ熱量時，SO2的轉化率為________。 答案　80% 解析　當放出熱量為314.624kJ時，參加反應的SO2的物質的量為2＝3.2mol，故SO2的轉化率為100%＝80%。 題組一　多角度書寫熱化學方程式 角度一　依據(jù)反應事實書寫熱化學方程式 1．依據(jù)事實，寫出下列反應的熱化學方程式。 (1)SiH4是一種無色氣體，遇到空氣能發(fā)生爆炸性自燃，生成SiO2和液態(tài)H2O。已知室溫下2gSiH4自燃放出熱量89.2kJ。SiH4自燃的熱化學方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在25℃、101kPa下，一定質量的無水乙醇完全燃燒時放出熱量QkJ，其燃燒生成的CO2用過量飽和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀，則乙醇燃燒的熱化學方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1427.2kJmol－1 (2)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－2QkJmol－1 解析　(1)2gSiH4自燃放出熱量89.2kJ,1molSiH4自燃放出熱量1427.2kJ，故熱化學方程式為SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－1427.2kJmol－1。 (2)根據(jù)C原子守恒有：C2H5OH～2CO2～2CaCO3。生成100gCaCO3沉淀，則乙醇為0.5mol，據(jù)此可寫出反應的熱化學方程式。 角度二　依據(jù)能量圖像書寫熱化學方程式 2．已知化學反應A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量變化如圖所示，請寫出該反應的熱化學方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　A2(g)＋B2(g)===2AB(g) ΔH＝＋(a－b) kJmol－1 解析　由圖可知，生成物總能量高于反應物總能量，故該反應為吸熱反應，ΔH＝＋(a－b) kJmol－1。 3．化學反應N2＋3H2===2NH3的能量變化如圖所示(假設該反應反應完全) 試寫出N2(g)和H2(g)反應生成NH3(l)的熱化學方程式。 答案　N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)　ΔH＝－2(c＋b－a)kJmol－1 題組二　“五”看，快速判斷熱化學方程式的正誤 4．判斷下列熱化學方程式書寫是否正確，正確的劃“√”，錯誤的劃“”(注：焓變數(shù)據(jù)均正確) (1)CaCO3(s)===CaO＋CO2(g)　ΔH＝＋177.7kJ(　　) (2)C(s)＋H2O(s)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝－131.3kJmol－1(　　) (3)C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5kJmol－1(　　) (4)CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283kJmol－1(　　) (5)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6kJmol－1(　　) (6)500℃、30MPa下，將0.5molN2(g)和1.5molH2(g)置于密閉容器中充分反應生成NH3(g)，放熱 19．3kJ，其熱化學方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－38.6kJmol－1(　　) 答案　(1)　(2)　(3)√　(4)√　(5)√　(6) 5．實驗測得：101kPa時，1molH2完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8kJ的熱量；1molCH4完全燃燒生成液態(tài)水和CO2，放出890.3kJ的熱量。下列熱化學方程式的書寫正確的是(　　) A．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝＋890.3kJmol－1 B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3kJmol－1 C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3kJmol－1 D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6kJmol－1 答案　BD 解析　書寫熱化學方程式時要重點注意其與普通化學方程式不同的幾點：①生成物的穩(wěn)定狀態(tài)，H2O為液態(tài)，C的穩(wěn)定化合物為CO2；②單位是kJmol－1，不是kJ；③數(shù)值，ΔH的數(shù)值要與方程式中計量系數(shù)保持一致；④符號，吸熱用“＋”，放熱用“－”。僅B、D兩項符合要求。 做到“五看”，快速判斷 1．看方程式是否配平。 2．看各物質的聚集狀態(tài)是否正確。 3．看ΔH的“＋”、“－”符號是否正確。 4．看反應熱的單位是否為kJmol－1。 5．看反應熱的數(shù)值與化學計量數(shù)是否對應。 考點三　兩類重要反應熱——燃燒熱、中和熱 1．燃燒熱 (1)概念：在101kPa時，1_mol純物質完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，叫做該物質的燃燒熱。燃燒熱的單位一般用kJmol－1表示。 燃燒熱的限定詞有恒壓(101kPa時)、可燃物的物質的量(1mol)、完全燃燒、穩(wěn)定的氧化物等，其中的“完全燃燒”，是指物質中下列元素完全轉變成對應的氧化物： C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)等。 (2)表示的意義：例如C的燃燒熱為393.5kJmol－1，表示在101kPa時，1molC完全燃燒放出393.5kJ的熱量。 (3)書寫熱化學方程式：燃燒熱是以1mol物質完全燃燒所放出的熱量來定義的，因此在書寫它的熱化學方程式時，應以燃燒1mol物質為標準來配平其余物質的化學計量數(shù)。例如： C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝－5518kJmol－1，即C8H18的燃燒熱為5518kJmol－1。 (4)燃燒熱的計算：可燃物完全燃燒放出的熱量的計算方法為Q放＝n(可燃物)ΔH 式中：Q放為可燃物燃燒反應放出的熱量；n為可燃物的物質的量；ΔH為可燃物的燃燒熱。 2．中和熱 (1)概念：在稀溶液中，強酸跟強堿發(fā)生中和反應生成1_mol液態(tài)H2O時的反應熱叫中和熱。 (2)注意幾個限定詞：①稀溶液；②產(chǎn)物是1mol液態(tài)H2O；③用離子方程式可表示為OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3kJmol－1。 (3)中和熱的測定 ①測定原理 ΔH＝ c＝4.18Jg－1℃－1＝4.1810－3kJg－1℃－1；n為生成H2O的物質的量。 ②裝置如圖(在橫線上填出儀器的名稱) 深度思考 1．如上圖裝置中碎泡沫塑料(或紙條)及泡沫塑料板的作用是什么？ 答案　保溫、隔熱，減少實驗過程中熱量的損失。 2．在測定中和熱時，怎樣才能保證反應完全？ 答案　使堿或酸稍稍過量。 3．怎樣用環(huán)形玻璃攪拌棒攪拌溶液，不能用銅絲攪拌棒代替的理由是什么？ 答案　實驗時應用環(huán)形玻璃攪拌棒上下攪動；因為銅傳熱快，熱量損失大，所以不能用銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒。 4．以50mL0.50molL－1鹽酸與50mL0.55molL－1NaOH反應為例，填寫下表。(填“偏小”或“偏大”) 引起誤差的實驗操作 t終－t始 |ΔH| 保溫措施不好 偏小 偏小 攪拌不充分 偏小 偏小 所用酸、堿濃度過大 偏大 偏大 用同濃度的氨水代替NaOH溶液 偏小 偏小 用同濃度的醋酸代替鹽酸 偏小 偏小 用50mL0.50molL－1NaOH溶液 偏小 偏小 題組一　燃燒熱、中和熱的含義及正確表述 1．判斷正誤，正確的劃“√”，錯誤的劃“” (1)S(s)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH＝－315kJmol－1(燃燒熱)　(ΔH的數(shù)值正確)(　　) (2)NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3kJmol－1(中和熱)　(ΔH的數(shù)值正確)(　　) (3)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3kJmol－1，則H2SO4和Ba(OH)2反應的反應熱ΔH＝2(－57.3) kJmol－1(　　) (4)燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的熱化學方程式是CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9kJmol－1，則CH3OH(g)的燃燒熱為192.9kJmol－1(　　) (5)H2(g)的燃燒熱是285.8kJmol－1，則2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.6kJmol－1(　　) (6)葡萄糖的燃燒熱是2800kJmol－1，則C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1400kJmol－1(　　) (7)已知101kPa時，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221kJmol－1，則該反應的反應熱為221kJmol－1(　　) (8)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3kJmol－1，則稀醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應生成1mol水時放出57.3kJ的熱量(　　) (9)已知HCl和NaOH反應的中和熱ΔH＝－57.3kJmol－1，則98%的濃硫酸與稀氫氧化鈉溶液反應生成1mol水的中和熱為－57.3kJmol－1(　　) (10)CO(g)的燃燒熱是283.0kJmol－1，則2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反應的ΔH＝＋2283.0kJmol－1(　　) (11)氫氣的燃燒熱為285.5kJmol－1，則電解水的熱化學方程式為2H2O(l)2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋285.5kJmol－1(　　) 答案　(1)　(2)√　(3)　(4)　(5)　(6)√ (7)　(8)　(9)　(10)√　(11) 　反應熱答題規(guī)范指導 1．用“焓變(ΔH)”表示反應熱時，ΔH>0表示吸熱，ΔH<0表示放熱，因而，ΔH后所跟數(shù)值需要帶“＋”、“－”符號。 2．描述反應熱時，無論是用“反應熱”、“焓變”表示還是用ΔH表示，其后所跟數(shù)值需要帶“＋”、“－”符號。 3．由于中和反應和燃燒均是放熱反應，表示中和熱和燃燒熱時可不帶“－”號。 題組二　中和熱測定誤差分析和數(shù)據(jù)處理 2．利用如圖所示裝置測定中和熱的實驗步驟如下： ①用量筒量取50mL0.50molL－1鹽酸倒入小燒杯中，測出鹽酸溫度；②用另一量筒量取50mL0.55molL－1NaOH溶液，并用同一溫度計測出其溫度；③將NaOH溶液倒入小燒杯中，設法使之混合均勻，測得混合液最高溫度。回答下列問題： (1)為什么所用NaOH溶液要稍過量？______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)倒入NaOH溶液的正確操作是__________(填序號)。 A．沿玻璃棒緩慢倒入 B．分三次少量倒入 C．一次迅速倒入 (3)使鹽酸與NaOH溶液混合均勻的正確操作是______(填序號)。 A．用溫度計小心攪拌 B．揭開硬紙片用玻璃棒攪拌 C．輕輕地振蕩燒杯 D．用套在溫度計上的環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕地攪動 (4)現(xiàn)將一定量的稀氫氧化鈉溶液、稀氫氧化鈣溶液、稀氨水分別和1L1molL－1的稀鹽酸恰好完全反應，其反應熱分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3，則ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小關系為________________。 (5)假設鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1gcm－3，又知中和反應后生成溶液的比熱容c＝4.18Jg－1℃－1。為了計算中和熱，某學生實驗記錄數(shù)據(jù)如下： 實驗序號 起始溫度t1/℃ 終止溫度t2/℃ 鹽酸 氫氧化鈉溶液 混合溶液 1 20.0 20.1 23.2 2 20.2 20.4 23.4 3 20.5 20.6 23.6 依據(jù)該學生的實驗數(shù)據(jù)計算，該實驗測得的中和熱ΔH＝__________(結果保留一位小數(shù))。 (6)________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氫氧化鈉溶液和鹽酸，理由是________________________________________________________________________。 答案　(1)確保鹽酸被完全中和　(2)C　(3)D　(4)ΔH1＝ΔH2<ΔH3　(5)－51.8kJmol－1　(6)不能　H2SO4與Ba(OH)2反應生成BaSO4沉淀，沉淀的生成熱會影響反應的反應熱 解析　(1)在中和熱的測定實驗中為了確保反應物被完全中和，常常使加入的一種反應物稍微過量一些。 (2)為了減小熱量損失，倒入NaOH溶液應該一次迅速倒入。 (3)使鹽酸與NaOH溶液混合均勻的正確操作：用套在溫度計上的環(huán)形玻璃攪拌棒上下輕輕地攪動。 (4)稀氫氧化鈉溶液和稀氫氧化鈣溶液中溶質都完全電離，它們的中和熱相同，稀氨水中的溶質是弱電解質，它與鹽酸的反應中一水合氨的電離要吸收熱量，故反應熱的數(shù)值要小一些(注意中和熱與ΔH的關系)。 (5)取三次實驗的平均值代入公式計算即可。 (6)硫酸與Ba(OH)2溶液反應生成BaSO4沉淀的生成熱會影響反應的反應熱，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氫氧化鈉溶液和鹽酸。 正確理解中和熱，注意操作與計算細節(jié) 1．中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、物質的溶解熱、電解質電離時的熱效應。 2．酸堿溶液應當用稀溶液(0.1～0.5molL－1)。若溶液濃度過大，溶液中陰、陽離子間的相互牽制作用就大，電離程度達不到100%，這樣使酸堿中和時產(chǎn)生的熱量會消耗一部分補償電離時所需的熱量，造成較大誤差。 3．使用兩只量筒分別量取酸和堿。 4．使用同一支溫度計，分別先后測量酸、堿及混合液的最高溫度，測完一種溶液后，必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干。 5．取多次實驗t1、t2的平均值代入公式計算，而不是結果的平均值，計算時應注意單位的統(tǒng)一。 考點四　有關反應熱的比較、計算 1．ΔH的比較 比較ΔH的大小時需考慮正負號，對放熱反應，放熱越多，ΔH越??；對吸熱反應，吸熱越多，ΔH越大。 2．反應熱的有關計算 (1)根據(jù)熱化學方程式計算：反應熱與反應物的物質的量成正比。 (2)根據(jù)蓋斯定律求算 應用蓋斯定律進行簡單計算時，關鍵在于設計反應過程，同時注意： ①參照新的熱化學方程式(目標熱化學方程式)，結合原熱化學方程式(一般2～3個)進行合理“變形”，如熱化學方程式顛倒、乘除以某一個數(shù)，然后將它們相加、減，得到目標熱化學方程式，求出目標熱化學方程式的ΔH與原熱化學方程式之間ΔH的換算關系。 ②當熱化學方程式乘、除以某一個數(shù)時，ΔH也應相應地乘、除以某一個數(shù)；方程式進行加減運算時，ΔH也同樣要進行加減運算，且要帶“＋”、“－”符號，即把ΔH看作一個整體進行運算。 ③將一個熱化學方程式顛倒書寫時，ΔH的符號也隨之改變，但數(shù)值不變。 ④在設計反應過程中，會遇到同一物質的三態(tài)(固、液、氣)的相互轉化，狀態(tài)由固→液→氣變化時，會吸熱；反之會放熱。 (3)根據(jù)物質燃燒放熱的數(shù)值計算：Q(放)＝n(可燃物)|ΔH| 說明　方法(2)常用于判斷物質能量的大小關系及穩(wěn)定性。 深度思考 1．同質量的硫粉在空氣中燃燒和在純氧中燃燒，放出的能量是否相同？放出的熱量哪個多？為什么？ 答案　相同；在空氣中燃燒放出的熱量多，因在純氧中燃燒火焰明亮，轉化成的光能多，故放出的熱量少。 2．試比較下列各組ΔH的大小。 (1)同一反應，生成物狀態(tài)不同時 A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1<0 A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2<0 則ΔH1____ΔH2(填“>”、“<”或“＝”，下同)。 答案　> 解析　因為C(g)===C(l)　ΔH3<0 則ΔH3＝ΔH2－ΔH1，ΔH2<ΔH1。 (2)同一反應，反應物狀態(tài)不同時 S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1<0 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2<0 則ΔH1____ΔH2。 答案　< 解析　S(g)S(s)SΔH1O2(g) ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，則ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2。 (3)兩個有聯(lián)系的不同反應相比 C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0 C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2<0 則ΔH1____ΔH2。 答案　< 解析　根據(jù)常識可知CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3<0，又因為ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，所以ΔH2>ΔH1。 3．已知Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)===3AlCl(g)＋3CO(g)　ΔH＝akJmol－1 判斷下列變化過程是否正確，正確的劃“√”，錯誤的劃“” (1)3AlCl(g)＋3CO(g)===Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s) ΔH＝akJmol－1(　　) (2)AlCl(g)＋CO(g)===Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s) ΔH＝－akJmol－1(　　) (3)2Al2O3(s)＋2AlCl3(g)＋6C(s)===6AlCl(g)＋6CO(g) ΔH＝－2akJmol－1(　　) 答案　(1)　(2)　(3) 利用狀態(tài)，迅速比較反應熱的大小 　若反應為放熱反應 1．當反應物狀態(tài)相同，生成物狀態(tài)不同時，生成固體放熱最多，生成氣體放熱最少。 2．當反應物狀態(tài)不同，生成物狀態(tài)相同時，固體反應放熱最少，氣體反應放熱最多。 3．在比較反應熱(ΔH)的大小時，應帶符號比較。對于放熱反應，放出的熱量越多，ΔH反而越小。 題組一　利用蓋斯定律書寫熱化學方程式 1．LiH可作飛船的燃料，已知下列反應： ①2Li(s)＋H2(g)===2LiH(s)　ΔH＝－182kJmol－1 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－572kJmol－1 ③4Li(s)＋O2(g)===2Li2O(s)　ΔH＝－1196kJmol－1 試寫出LiH在O2中燃燒的熱化學方程式。 答案　2LiH(s)＋O2(g)===Li2O(s)＋H2O(l) ΔH＝－702kJmol－1 解析　2LiH(s)===2Li(s)＋H2(g)　ΔH＝＋182kJmol－1 2Li(s)＋O2(g)===Li2O(s)　ΔH＝－598kJmol－1 H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－286kJmol－1 上述三式相加得：2LiH(s)＋O2(g)===Li2O(s)＋H2O(l) ΔH＝－702kJmol－1 題組二　利用蓋斯定律計算反應熱 2．在25℃、101kPa時，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃燒熱分別為393.5kJmol－1、285.8kJmol－1、870.3kJmol－1，則2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反應熱為 A．－488.3kJmol－1B．＋488.3kJmol－1 C．－191kJmol－1D．＋191kJmol－1 答案　A 解析　由題知表示各物質燃燒熱的熱化學方程式分別為①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5kJmol－1；②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8kJmol－1；③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－870.3kJmol－1。則2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)可由反應①2＋②2－③得出，則反應熱為－393.5kJmol－12＋(－285.8kJmol－12)－(－870.3kJmol－1)＝－488.3kJmol－1。 題組三　利用蓋斯定律定性判斷ΔH間的關系 3．(xx新課標全國卷Ⅱ，12)在1200℃時，天然氣脫硫工藝中會發(fā)生下列反應： H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g)　ΔH1 2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g)　ΔH2 H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g)　ΔH3 2S(g)===S2(g)　ΔH4 則ΔH4的正確表達式為(　　) A．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) B．ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2) C．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) D．ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3) 答案　A 解析　給題中方程式依次編號為①、②、③、④，①＋②－③3得　3S(g)===S2(g)　(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)　故2S(g)===S2(g)　ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。 　利用蓋斯定律書寫熱化學方程式 特別提醒：通過熱化學方程式變形時，利用“加法”不容易出錯。 考點五　能源 1．能源分類 2．解決能源問題的措施 (1)提高能源的利用效率：①改善開采、運輸、加工等各個環(huán)節(jié)；②科學控制燃燒反應，使燃料充分燃燒。 (2)開發(fā)新能源：開發(fā)資源豐富、可以再生、沒有污染或污染很小的新能源。 深度思考 判斷正誤，正確的劃“√”，錯誤的劃“” (1)太陽能是清潔能源(　　) (2)化石燃料和植物燃料燃燒時放出的能量均來源于太陽能(　　) (3)農村用沼氣池產(chǎn)生的沼氣作燃料屬于生物質能的利用(　　) (4)人類利用的能源都是通過化學反應獲得的(　　) (5)隨著科技的發(fā)展，氫氣將成為主要能源之一(　　) (6)食用植物體內的淀粉、蛋白質等屬于直接利用能源(　　) (7)糧食作物是制乙醇燃料的重要原料(　　) (8)化石燃料屬于可再生能源，不影響可持續(xù)發(fā)展(　　) (9)開發(fā)利用各種新能源，減少對化石燃料的依賴，可以降低空氣中PM2.5的含量(　　) (10)開發(fā)太陽能、水能、風能、可燃冰等新能源，減少使用煤、石油等化石燃料(　　) (11)低碳生活注重節(jié)能減排，盡量使用太陽能等代替化石燃料，減少溫室氣體的排放(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4)　(5)√　(6) (7)√　(8)　(9)√　(10)√　(11)√ 題組一　正確理解能源的種類 1．能源分類相關圖如下圖所示，下列四組選項中，全部符合圖中陰影部分的能源是(　　) A．煤炭、石油、沼氣 B．水能、生物能、天然氣 C．太陽能、風能、潮汐能 D．地熱能、海洋能、核能 答案　C 2．能源問題是現(xiàn)代社會發(fā)展的三大基本問題之一，能源家族中：①煤炭、②核能、③石油、④天然氣、⑤水能、⑥風能、⑦地熱能等，屬于不可再生的是________(填序號，下同)；屬于新能源的是________。 答案?、佗冖邰堋、茛蔻? 題組二　能源的開發(fā)和利用 3．為消除目前燃料燃燒時產(chǎn)生的環(huán)境污染，同時緩解能源危機，有關專家提出了利用太陽能制取氫能的構想。 下列說法正確的是(　　) A．H2O的分解反應是吸熱反應 B．氫能源已被普遍使用 C．2mol液態(tài)H2O具有的總能量低于2molH2和1molO2的能量 D．氫氣不易貯存和運輸，無開發(fā)利用價值 答案　AC 解析　2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)是吸熱反應，說明2mol液態(tài)H2O的能量低于2molH2和1molO2的能量。因由水制取H2耗能多且H2不易貯存和運輸，所以氫能源利用并未普及，但發(fā)展前景廣闊。 4．為緩解能源緊張，越來越多的國家開始重視生物質能源(利用能源作物和有機廢料，經(jīng)過加工轉變?yōu)樯锶剂系囊环N能源)的開發(fā)利用。 (1)如圖是某國能源結構比例圖，其中生物質能源所占的比例是______。 (2)生物柴油是由動植物油脂轉化而來，其主要成分為脂 肪酸酯，幾乎不含硫，生物降解性好，一些國家已將其添加在普通柴油中使用。關于生物柴油及其使用，下列說法正確的是________。 ①生物柴油是可再生資源?、诳蓽p少二氧化硫的排放 ③與普通柴油相比易分解?、芘c普通柴油制取方法相同 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 答案　(1)27%　(2)A 解析　(1)油料作物和甘蔗是能源作物，屬生物質能源；化石燃料不是生物質能源。 (2)生物柴油的原料是動植物油脂，可再生(①對)，幾乎不含硫(②對)，生物降解性好(③對)，主要成分為酯類，而普通柴油源于烴類(石油)，所以④錯。 探究高考　明確考向 江蘇五年高考 1．判斷正誤，正確的劃“√”，錯誤的劃“” 如圖表示某吸熱反應分別在有、無催化劑的情況下反應過程中的能量變化() (xx江蘇，10A) 解析　該反應為放熱反應。 2．[xx江蘇，20(1)]白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定條件下反應獲得。相關熱化學方程式如下： 2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===6CaO(s)＋P4(s)＋10CO(g)　ΔH1＝＋3359.26kJmol－1 CaO(s)＋SiO2(s)===CaSiO3(s)　ΔH2＝－89.61kJmol－1 2Ca3(PO4)2(s)＋6SiO2(s)＋10C(s)===6CaSiO3(s)＋P4(s)＋10CO(g)　ΔH3 則ΔH3＝________kJmol－1。 答案　(1)＋2821.6 解析　(1)2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===6CaO(s)＋P4(s)＋10CO(g)　ΔH1＝＋3359.26kJmol－1① CaO(s)＋SiO2(s)===CaSiO3(s)　ΔH2＝－89.61kJmol－1② 由蓋斯定律，目標反應可由反應①＋反應②6，則ΔH3＝ΔH1＋ΔH26＝＋2821.6kJmol－1。 3.[xx江蘇，20(1)(2)(3)(5)]氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究熱點。 已知：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝206.2kJmol－1 CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝247.4kJmol－1 2H2S(g)===2H2(g)＋S2(g) ΔH＝169.8kJmol－1 (1)以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法。 CH4(g)與H2O(g)反應生成CO2(g)和H2(g)的熱化學方程式為________________________________________________________________________。 (2)H2S熱分解制氫時，常向反應器中通入一定比例空氣，使部分H2S燃燒，其目的是____________________________；燃燒生成的SO2與H2S進一步反應，生成物在常溫下均非氣體，寫出該反應的化學方程式：_____________________________________________。 (3)H2O的熱分解也可得到H2，高溫下水分解體系中主要氣體的體積分數(shù)與溫度的關系如下圖所示。圖中A、B表示的物質依次是________________________。 (5)Mg2Cu是一種儲氫合金。350℃時，Mg2Cu與H2反應，生成MgCu2和僅含一種金屬元素的氫化物(其中氫的質量分數(shù)為0.077)。Mg2Cu與H2反應的化學方程式為________________________________________________________________________。 答案　(1)CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)　ΔH＝165.0kJmol－1　(2)為H2S的熱分解反應提供熱量 2H2S＋SO2===2H2O＋3S(或4H2S＋2SO2===4H2O＋3S2) (3)H、O(或氫原子、氧原子) (5)2Mg2Cu＋3H2△,MgCu2＋3MgH2 4．[xx江蘇，17(2)]燃煤煙氣脫硫方法之一是用生物質熱解氣(主要成分CO、CH4、H2)將SO2在高溫下還原成單質硫。 主要發(fā)生了下列反應： 2CO(g)＋SO2(g)===S(g)＋2CO2(g) ΔH＝8.0kJmol－1 2H2(g)＋SO2(g)===S(g)＋2H2O(g) ΔH＝90.4kJmol－1 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566.0kJmol－1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6kJmol－1 S(g)與O2(g)反應生成SO2(g)的熱化學方程式可表示為 ________________________________________________________________________。 答案　S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－574.0kJmol－1 解析　根據(jù)蓋斯定律：2CO(g)＋O2(g)－2CO(g)－SO2(g)===2CO2(g)－S(g)－2CO2(g)　ΔH＝－566.0kJmol－1－8.0kJmol－1得S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－574.0kJmol－1。 各省市兩年高考 1．(xx新課標全國卷Ⅱ，13)室溫下，將1mol的CuSO45H2O(s)溶于水會使溶液溫度降低，熱效應為ΔH1，將1mol的CuSO4溶于水會使溶液溫度升高，熱效應為ΔH2；CuSO4(s)5H2O(s)受熱分解的化學方程式為CuSO45H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)，熱效應為ΔH3。則下列判斷正確的是(　　) A．ΔH2＞ΔH3 B．ΔH1＜ΔH3 C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2＞ΔH3 答案　B 解析　1molCuSO45H2O(s)溶于水會使溶液溫度降低，為吸熱反應，故ΔH1＞0,1molCuSO4(s)溶于水會使溶液溫度升高，為放熱過程，故ΔH2＜0,1molCuSO45H2O(s)溶于水可以分為兩個過程，先分解成1molCuSO4(s)和5mol水，然后1molCuSO4(s)再溶于水，CuSO45H2O的分解為吸熱反應，即ΔH3＞0，根據(jù)蓋斯定律得到關系式ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，分析得到答案：ΔH1＜ΔH3。 2．(xx重慶理綜，6)已知：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝akJmol－1 2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－220kJmol－1 H—H、O===O和O—H鍵的鍵能分別為436、496和462kJmol－1，則a為(　　) A．－332 B．－118 C．＋350 D．＋130 答案　D 解析　根據(jù)蓋斯定律和焓變與鍵能的關系解答。根據(jù)題中給出的鍵能可得出熱化學方程式：③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3＝(2436＋496－4462)kJmol－1，即③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3＝－480kJmol－1，題中②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2＝－220kJmol－1，(②－③)得①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH1＝(ΔH2－ΔH3)，即a＝(－220＋480)＝130，選項D正確。 3．(xx重慶理綜，6)已知：P4(g)＋6Cl2(g)===4PCl3(g)， ΔH＝akJmol－1， P4(g)＋10Cl2(g)===4PCl5(g)　ΔH＝bkJmol－1， P4具有正四面體結構，PCl5中P—Cl鍵的鍵能為ckJmol－1，PCl3中P—Cl鍵的鍵能為1.2ckJmol－1。 下列敘述正確的是(　　) A．P—P鍵的鍵能大于P—Cl鍵的鍵能 B．可求Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(s)的反應熱ΔH C．Cl—Cl鍵的鍵能kJmol－1 D．P—P鍵的鍵能為kJmol－1 答案　C 解析　A項，由于氯原子半徑小于磷原子半徑，所以P—P鍵的鍵能應小于P—Cl鍵的鍵能，錯誤； B項，由于不知PCl5(g)===PCl5(s)對應的ΔH，所以無法根據(jù)蓋斯定律求得該反應的ΔH，錯誤； C項，P4(g)＋10Cl2(g)===4PCl5(g)　ΔH＝bkJmol－1① P4(g)＋6Cl2(g)===4PCl3(g)　ΔH＝akJmol－1② ①－②得 Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(g)　ΔH＝kJmol－1 ECl－Cl＋31.2ckJmol－1－5ckJmol－1＝kJmol－1 ECl－Cl＝kJmol－1，正確； D項，根據(jù)P4(g)＋10Cl2(g)===4PCl5(g)　ΔH＝bkJmol－1得 6EP－P＋10kJmol－1－45ckJmol－1＝bkJmol－1 EP－P＝kJmol－1，錯誤。 4．(xx福建理綜，11)某科學家利用二氧化鈰(CeO2)在太陽能作用下將H2O、CO2轉變?yōu)镠2、CO。其過程如下： mCeO2(m－x)CeO2xCe＋xO2 (m－x)CeO2xCe＋xH2O＋xCO2mCeO2＋xH2＋xCO 下列說法不正確的是(　　) A．該過程中CeO2沒有消耗 B．該過程實現(xiàn)了太陽能向化學能的轉化 C．右圖中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．以CO和O2構成的堿性燃料電池的負極反應式為CO＋4OH－－2e－===CO＋2H2O 答案　C 解析　抓住蓋斯定律的含義(反應的焓變與途徑無關，只與始態(tài)和終態(tài)有關)解題。 A項根據(jù)題干中已知的兩個反應可以看出，CeO2在反應前后沒有變化，CeO2應是水和二氧化碳轉化為氫氣和一氧化碳的催化劑；B項在太陽能的作用下，水和二氧化碳轉化為氫氣和一氧化碳，太陽能轉化為化學能；C項根據(jù)蓋斯定律可知－ΔH1＝ΔH2＋ΔH3；D項以一氧化碳和氧氣構成的堿性燃料電池，負極應為一氧化碳失電子，在堿性條件下一氧化碳應變?yōu)樘妓岣x子，結合選項中所給的電極反應式，再根據(jù)電荷守恒、得失電子守恒則可判斷其正確。 5．[xx北京理綜，26(3)①]已知：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH1 2NO2(g)N2O4(l)　ΔH2 下列能量變化示意圖中，正確的是(選填字母)________。 答案　A 解析　等質量的N2O4(g)具有的能量高于N2O4(l)，因此等量的NO2(g)生成N2O4(l)放出的熱量多，只有A項符合題意。 6．[xx新課標全國卷Ⅰ，28(1)(2)]乙醇是重要的有機化工原料，可由乙烯氣相直接水合法或間接水合法生產(chǎn)。回答下列問題： (1)間接水合法是指先將乙烯與濃硫酸反應生成硫酸氫乙酯(C2H5OSO3H)，再水解生成乙醇。寫出相應反應的化學方程式_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)已知： 甲醇脫水反應2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH1＝－23.9kJmol－1 甲醇制烯烴反應2CH3OH(g)===C2H4(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－29.1kJmol－1 乙醇異構化反應C2H5OH(g)===CH3OCH3(g) ΔH3＝＋50.7kJmol－1 則乙烯氣相直接水合反應C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)的ΔH＝______________kJmol－1。 與間接水合法相比，氣相直接水合法的優(yōu)點是_____________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)CH2===CH2＋H2SO4(濃)―→C2H5OSO3H，C2H5OSO3H＋H2O―→C2H5OH＋H2SO4 (2)－45.5　污染小，腐蝕性小等 7．(xx高考試題組合) (1)[xx四川理綜，11(3)]已知：25℃、101kPa時，Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s)　ΔH＝－520kJmol－1 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－297kJmol　Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s) ΔH＝－1065kJmol－1 SO2與MnO2反應生成無水MnSO4的熱化學方程式是__________________________。 (2)[xx浙江理綜，27(3)]煤炭燃燒過程中會釋放出大量的SO2，嚴重破壞生態(tài)環(huán)境。采用一定的脫硫技術可以把硫元素以CaSO4的形式固定，從而降低SO2的排放。但是煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的CO又會與CaSO4發(fā)生化學反應，降低了脫硫效率。相關反應的熱化學方程式如下： CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g) ΔH1＝218.4kJmol－1(反應Ⅰ) CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g) ΔH2＝－175.6kJmol－1(反應Ⅱ) 假設某溫度下，反應Ⅰ的速率(v1)大于反應Ⅱ的速率(v2)，則下列反應過程能量變化示意圖正確的是______。 (3)[xx廣東理綜，31(1)]用CaSO4代替O2與燃料CO反