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文档介绍
2020届高考化学一轮复习化学反应与能量变化学案
第17讲 化学反应与能量变化 考纲要求 名师点拨 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。 高考对本讲内容的考查主要体现在四个方面：一是以图象、图表为背景考查能量变化、化学键键能、正逆反应活化能的关系及简单计算；二是热化学方程式的书写及正误判断；三是盖斯定律应用于未知反应反应热的计算；四是结合生产、生活考查燃烧热、中和热和能源的开发利用。 在之前的化学学习中，也许有许多需要大量记忆的内容，但化学理论专题的学习，一定不能死记硬背，而要真正地理解公式和概念背后的实质性含义。复习这部分知识，我的体会是：(1)要注意准确理解反应热、燃烧热、中和热、吸热反应、放热反应、焓变等概念，注意概念的要点、关键词等；对于能量与物质稳定性、能量变化与反应条件之间的关系要理解到位。(2)要理解放热反应和吸热反应的实质，能解决与此有关的图象问题。(3)热化学方程式的书写与正误判断要注意物质聚集状态、焓变的数值与化学计量数的对应关系等。(4)利用盖斯定律书写热化学方程式和计算焓变时，要注意抓住参加反应的物质的聚集状态、前后位置及化学计量数等，进行准确推断与相关计算。 高考题型以选择题、填空题为主，难度不大，盖斯定律的应用是考查热点。 考点一 焓变、反应热与能源 1．化学反应中的变化和守恒 (1)化学反应中的两大变化：__物质__变化和__能量__变化。 (2)化学反应中的两大守恒：__质量__守恒和__能量__守恒。 (3)化学反应中的能量转化形式：化学能转化为__热能__、__光能__、电能等。 2．焓变、反应热 (1)焓(H)。 用于描述物质__所具有的能量__的物理量。 (2)焓变(ΔH)。 生成物与反应物的内能差，ΔH＝H(__生成物__)－H(__反应物__)，单位：__kJ·mol－1__。 (3)反应热。 指化学反应在一定温度下进行时，反应所__放出__或__吸收__的热量，通常用符号Q表示，单位kJ·mol－1。 (4)焓变与反应热的关系。 对于恒压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有如下关系：__ΔH＝QP__。 3．吸热反应和放热反应 (1)宏观角度：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： __吸__热反应 __放__热反应 (2)微观角度：从化学键变化的角度分析 (3)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。 (4)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；(特例：C＋CO22CO吸热反应) ④金属与与酸(或水)的置换反应； ⑤物质的缓慢氧化； ⑥铝热反应(如2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe) ⑦少数分解反应，如TNT爆炸。 ⑧原电池反应。 ⑨Na2O2与CO2、H2O的反应。 (5)常见吸热反应 ①大多数分解反应(如NH4ClNH3↑＋HCl↑) ②盐的水解； ③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应； ④碳与水蒸气、C与CO2、CO与CuO、H2与CuO等的反应。 特别提醒：(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。 (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。浓H2SO4、NaOH固体溶于水放热、NH4NO3溶于水吸热，因为不是化学反应，其放出或吸收的热量不是反应热。 (4)物质三态变化时，能量的变化形式为固态液态气态。 4.燃烧热、中和热 (1)燃烧热 燃烧热— (2)中和热 ①定义及表示方法 中和热— ②中和热的测定 a．装置 b．计算公式：ΔH＝－kJ·mol－1 t1——起始温度，t2——终止温度，n——生成水的物质的量，c——中和后生成的溶液的比热容，一般为4.18 J/(g·℃)。 ③注意事项 a．碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是__隔热防止热量散失__。 b．为保证酸、碱完全中和，常使__碱__稍稍过量。 c．实验中若使用弱酸或弱碱，会使测得的数值偏__小__。 特别提醒： (1)中和热、燃烧热的焓变均为负值。 (2)当用热化学方程式表示中和热时，生成H2O的物质的量必须是1 mol，当用热化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必须为1 mol。 5．能源 1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)物质发生化学变化都伴有能量的变化( √ ) (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( × ) (3)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( × ) (4)N2分子中含3个共价键，键能大，故N2的能量(焓)也大( × ) (5)反应HCHO＋O2CO2＋H2O为吸热反应( × ) (6)由“4P(红磷，s)===P4(白磷，s) ΔH>0”可知，白磷比红磷稳定( × ) (7)甲烷的燃烧热ΔH＝－890 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890 kJ·mol－1( × ) 提示：燃烧热生成的水是液态。 (8)S(s)＋O2(g)===SO3(g) ΔH＝－315 kJ·mol－1(燃烧热)(ΔH的数值正确)( × ) (9)在稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量为57.3 kJ( × ) (10)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，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( × ) 提示：醋酸为弱酸，存在电离平衡电离吸热，故放出的热量小于57.3 kJ。 2．已知某反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，反应过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。 (1)该反应是__吸热__反应(填“吸热”或“放热”)，该反应的ΔH＝__E1－E2__kJ·mol－1(用含E1、E2的代数式表示)，1 mol气体A和1 mol气体B具有的总能量比1 mol气体C和1 mol气体D具有的总能量__一定低__(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，是E1和E2的变化是：E1__减小__，E2__减小__，ΔH__不变__(填“增大”“减小”或“不变”)。 3．怎样用环形玻璃棒搅拌溶液，能不能用铁质搅拌棒代替？能不能用铜质搅拌棒代替？ 提示：实验时应用环形玻璃棒搅拌棒上下搅动，因为铁可以和盐酸反应而且铁、铜传热快，热量损失大，所以不能用铁质搅拌棒或铜质搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒。 1．(2019·河北唐山一中联考)如图所示是298 K时N2与H2 反应过程中能量变化的曲线图，下列叙述错误的是( D ) A．加入催化剂，不能改变该化学反应的反应热 B．b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线 C．该反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1 D．在温度、体积一定的条件下，通入1 mol N2和3 mol H2反应后放出的热量为92 kJ [解析] 根据图示可知，加入催化剂，可以改变反应途径，降低反应的活化能，但是不能改变反应物、生成物具有的能量，也就不能改变该化学反应的反应热，A正确；a曲线是未加入催化剂时的能量变化曲线，b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线，B正确；由于反应物的总能量比生成物的总能量高92 kJ·mol－1，所以该反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1，C正确；在温度、体积一定的条件下，通入1 mol N2和3 mol H2，由于该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以反应后放出的热量小于92 kJ，D错误。 2．(2019·湖南H11教育联盟) 已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g) ΔH＝＋100 kJ·mol－1的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是( D ) A．加入催化剂，该反应的反应热ΔH将减小 B．每反应生成2 mol A—B键，将吸收b kJ能量 C．每生成2分子AB吸收(a－b) kJ能量 D．该反应正反应的活化能大于100 kJ·mol－1 [解析] 反应热ΔH＝生成物能量总和－反应物能量总和，加入催化剂不能改变反应热的大小，A错误；每生成2 mol A—B键，将吸收(a－b) kJ能量，B错误；每生成2 mol AB吸收(a－b) kJ能量，C错误；由能量变化图象知，(a－b) kJ·mol－1＝100 kJ·mol－1，得a＝100＋b，所以该反应正反应的活化能大于100 kJ·mol－1，D正确。 3．(2019·河南中原名校联考)已知：①1 mol晶体硅中含有2 mol Si—Si键；②Si(s)＋ O2(g)===SiO2(s) ΔH，其反应过程与能量变化如图所示： ③断开1 mol共价键所需能量如下： 化学键 Si—O O==O Si—Si 断开1 mol共价键所需能量/kJ 460 500 176 下列说法正确的是( C ) A．晶体硅光伏发电是将化学能转化为电能的过程 B．二氧化硅的稳定性小于硅的稳定性 C．ΔH＝－988 kJ·mol－1 D．ΔH＝a－c [解析] 晶体硅光伏发电是将太阳能转化为电能的过程，A项错误；1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键，断裂1 mol二氧化硅中的Si—O键需要吸收的能量为4×460 kJ＝1 840 kJ，断裂1 mol晶体硅中的Si—Si键需要吸收的能量为2×176 kJ＝352 kJ，所以二氧化硅的稳定性大于硅的稳定性，B项错误；Si(s)＋O2(g)===SiO2(s) ΔH＝(176×2＋500－460×4) kJ·mol－1＝－988 kJ·mol－1，C项正确；根据图中信息可知，ΔH＝－c，D项错误。 4．(2019·江西吉水检测)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( D ) [解析] ①A＋B→X(ΔH>0)，X具有的总能量大于A和B具有的总能量，排除A、C选项；②X→C(ΔH<0)，X具有的总能量大于C具有的总能量，排除B选项，D正确。 5．(2019·上海杨浦一模)已知：2A(g)B(g)(该反应ΔH<0)；2A(g)B(l)。 下列能量变化示意图正确的是( A ) [解析] 由于2A(g)B(g)为放热反应，B(g)B(l)为放热过程，故2A(g)能量最高，B(l)能量最低，只有A项符合题意。 萃取精华： 1．正确理解活化能与焓变的关系图解 (1)在无催化剂的情况下： E1为正反应的活化能或旧键断裂吸收的能量。 E2为逆反应的活化能或新键形成放出的能量。 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。 2．反应热答题规范指导 (1)描述反应热时，无论是用“反应热”“焓变”表示还是用ΔH表示，其后所跟数值都需要带“＋”“－”符号。如：某反应反应热(或焓变)为ΔH＝－Q kJ·mol－1或ΔH＝＋Q kJ·mol－1。 (2)由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不带“－”号。如：某物质的燃烧热为ΔH＝－Q kJ·mol－1或Q kJ·mol－1。 6．(2019·东北师大附中等五校检测)化学反应的本质是旧键的断裂和新键的形成过程，化学键的键能是形成(或拆开)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。则反应P4(白磷，s)＋3O2(g)===P4O6(s)的能量变化为( D ) A．吸收126 kJ的能量 B．释放126 kJ的能量 C．吸收1638 kJ的能量 D．释放1638 kJ的能量 [解析] 各化学键键能为P—P 198 kJ·mol－1、P—O 360 kJ·mol－1、O===O 498 kJ·mol－1。反应热ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，所以反应P4(白磷，s)＋3O2(g)===P4O6(s)的反应热ΔH＝6×198 kJ·mol－1＋3×498 kJ·mol－1－12×360 kJ·mol－1＝－1638 kJ·mol－1。 7．(2019·河南郑州高三检测)已知反应：①101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ/mol ②稀溶液，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol 下列结论正确的是( A ) A．碳的燃烧热大于110.5 kJ/mol B．①的反应热为221 kJ/mol C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为－57.3 kJ/mol D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量 [解析] 在101 kPa时，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量是燃烧热。使用燃烧热时要注意两个关键点：①反应物用量：可燃物为1 mol；②产物要求：充分燃烧生成稳定氧化物[H→H2O(l)、C→CO2(g)、S→SO2(g)]，该反应没有生成稳定氧化物，因此碳的燃烧热比此处反应热的绝对值大，故A正确；①的反应热为－221 kJ/mol，故B错误；已知中和反应为放热反应，则叙述中和热时不用“－”即稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJ·mol－1，故C错误；醋酸为弱电解质，电离过程为吸热过程，则稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出的热量小于57.3 kJ，故D错误。 萃取精华： 利用键能计算反应热的方法 (1)熟记反应热ΔH的计算公式 ΔH＝E(反应物的总键能之和)－E(生成物的总键能之和) (2)注意特殊物质中键数的判断 物质(1 mol) P4 C(金刚石) Si SiO2 键数(NA) 6 2 2 4 考点二 热化学方程式 1．热化学方程式及其意义 (1)定义：表示参加反应的物质的__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__。例如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，表示在25℃和1.01×105Pa下，1_mol氢气和0.5_mol氧气完全反应生成1_mol液态水时放出285.8_kJ的热量。 2．热化学方程式的书写 (1)书写步骤。 ―→―→ ↓ ↓ ↓ 正确是基础 能量与状态相关 注意ΔH符号 (2)注意事项。 特别提醒： (1)热化学方程式与化学(离子)方程式的3个不同点 ①热化学方程式不注明反应条件； ②热化学方程式不标“↑”“↓”，但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态。 ③热化学方程式的化学计量数只表示物质的量，其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。 (2)ΔH与反应的“可逆性” 可逆反应的ΔH表示反应完全时的热量变化，与反应是否可逆无关，如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，表示在298 K时，1 mol N2(g)和3 mol H2(g) 完全反应生成2 mol NH3(g)时放出92.4 kJ的热量。但实际上1 mol N2(g)和3 mol H2(g)充分反应，不可能生成2 mol NH3(g)，故实际反应放出的热量小于92.4 kJ。 1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)的焓变ΔH>0( √ ) (2)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH1和2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2中的ΔH1＝ΔH2( × ) (3)H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1和H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH2中的ΔH1＝ΔH2( × ) (4)C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH>0，说明石墨比金刚石稳定( √ ) (5)已知：500℃、30 MPa下，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1；将1.5 mol H2和过量的N2在此条件下充分反应，放出热量46.2 kJ( × ) (6)碳在空气燃烧生成 CO2，该反应中化学能全部转化为热能( × ) (7)反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)，则将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后放出Q kJ的热量( × ) (8)同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同( √ ) (9)对于SO2(g)＋O2(g)SO3(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1，增大压强平衡右移，放出的热量增大，ΔH减小( × ) (10)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ( × ) 2．请你写出298 K、101 kPa时，下列反应的热化学方程式。 (1)1 mol C与1 mol水蒸气反应生成1 mol CO和1 mol H2，吸热131.5 kJ： C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.5 kJ·mol－1 。 (2)用3 mol CO(g)还原1 mol Fe2O3(s)，放热24.8 kJ： 3CO(g)＋Fe2O3(s)===3CO2(g)＋2Fe(s) ΔH＝－24.8 kJ·mol－1 。 (3)1 mol HgO(s)分解生成液态汞和氧气，吸热90.7 kJ： HgO(s)===Hg(l)＋O2(g) ΔH＝＋90.7 kJ·mol－1 。 (4)H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1，写出表示H2燃烧热反应的热化学方程式： H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝ －285.5_kJ·mol－1__。 3．实验室用4 mol SO2与2 mol O2在一定条件下进行下列反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.64 kJ/mol，当放出314.624 kJ热量时，SO2的转化率为多少？ 答案： 196．64 kJ为生成2 mol SO3时放出的热量，因此当放出热量为314.624 kJ时，参加反应的SO2的物质的量为×2 mol＝3.2 mol，故SO2的转化率为×100%＝80%。 1．(2019·新题预选)根据下列图象的叙述不正确的是( B ) A．图(1)表示的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·mol－1 B．图(2)表示的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝＋41 kJ·mol－1 C．由图可知正逆反应的热效应的数值相同 D．两个图象表示的含义不同 2．根据键能数据估算CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)的反应热ΔH为( D ) 化学键 C—H C—F H—F F—F 键能/(kJ·mol－1) 414 489 565 155 A．－485 kJ·mol－1 B．＋485 kJ·mol－1 C．＋1 940 kJ·mol－1 D．－1 940 kJ·mol－1 [解析] ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝414 kJ·mol－1×4＋155 kJ·mol－1×4－489 kJ·mol－1×4－565 kJ·mol－1×4＝－1 940 kJ·mol－1。 3．(2019·山东潍坊高三检测)已知： ①H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH1＝－57.3 kJ·mol－1， ②H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH2＝－241.8 kJ·mol－1， 下列有关说法正确的是( A ) A．向含0.1 mol NaOH的溶液中加入一定体积的0.1 mol·L－1乙二酸，反应中的能量变化如图所示 B．H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH＝－114.6 kJ·mol－1 C．氢气的标准燃烧热为241.8 kJ·mol－1 D．若反应②中水为液态，则同样条件下的反应热：ΔH>ΔH2 [解析] 因乙二酸是弱酸，弱酸的电离平衡是一个吸热过程，故生成0.1 mol H2O(l)时放出的热量小于5.73 kJ，A项正确；B项中Ba2＋与SO反应生成BaSO4沉淀时也会放出热量，B项错误；与物质标准燃烧热对应生成的水应该是液态，C项错误；水由气态变为液态是一个放热过程，故ΔH<ΔH2，D项错误。 4．(2019·广东佛山模拟)已知：101 kPa时1 mol辛烷完全燃烧生成液态水时放出的热量为5518 kJ；强酸和强碱在稀溶液中发生反应生成1 mol H2O时放出的热量为57.3 kJ，则下列热化学方程式的书写正确的是( C ) ①2C8H18(l)＋25O2(g) ===16CO2(g)＋18H2O(g) ΔH＝－11036 kJ·mol－1 ②2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l) ΔH＝－11036 kJ·mol－1 ③H＋＋OH－===H2O ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 ④2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l) ΔH＝－114.6 kJ·mol－1 A．①③ B．②③ C．②④ D．只有② [解析] 根据题意，辛烷燃烧生成的水应是液态而不是气态，故①错误；③中未标明反应物、生成物的聚集状态。 5．(2019·辽宁营口期中) 下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)( C ) A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－1 367.0 kJ·mol－1(燃烧热) B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝＋57.3 kJ·mol－1(中和热) C．S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－296.8 kJ·mol－1(反应热) D．2NO2===O2＋2NO ΔH＝＋116.2 kJ·mol－1(反应热) [解析] 燃烧热要求可燃物的物质的量必须为1 mol，得到的氧化物必须是稳定的氧化物，H2O的状态必须为液态，故A错；中和反应是放热反应，ΔH应小于0，故B错；书写热化学方程式要注明物质在反应时的聚集状态，故D错。 萃取精华： 判断热化学方程式正误的“五审” 一审“＋”“－”：放热反应一定为“－”，吸热反应一定为“＋” 二审单位：单位一定为“kJ·mol－1”，易错写成“mol”或漏写 三审状态：物质的状态必须正确，特别是溶液中的反应易写错 四审数值对应性：反应热的数值必须与方程式的化学计量数相对应，即化学计量数与ΔH成正比。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反 五审是否符合概念：如燃烧热、中和热的热化学方程式 6．写出下列反应的热化学方程式。 (1)一定量N2(g)与一定量H2(g)在一定条件下反应生成2 mol NH3(g)，放出92.4 kJ热量： N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 。 (2)14 g N2(g)与适量的O2(g)在一定条件下反应生成NO(g)，吸收34 kJ热量： N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋68 kJ·mol－1 。 (3)64 g Cu(s)与适量的O2(g)在一定条件下反应生成CuO(s)，放出157 kJ热量： 2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s) ΔH＝－314 kJ·mol－1 。 (4)1 mol CH3OH(l)在O2(g)中完全燃烧，生成CO2(g)和H2O(l)，放出443.5 kJ热量： CH3OH(l)＋O2(g)=== __CO2(g)＋2H2O(l)__ΔH＝－443.5_kJ·mol－1__。 (5)1 mol C(s)与适量的H2O(g)在一定条件下反应生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3 kJ热量： C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1 。 (6)1 mol C8H18(l)在O2(g)中完全燃烧，生成CO2(g)和H2O(g)，放出5 518 kJ热量： C8H18(l)＋O2(g)=== __8CO2(g)＋9H2O(g)__ΔH＝－5_518_kJ·mol－1__。 7．(2019·试题调研)(1)Si与Cl两元素的单质反应生成1 mol Si的最高价化合物，恢复至室温，放热687 kJ。已知该化合物的熔、沸点分别为－69℃和58℃，写出该反应的热化学方程式 Si(s)＋2Cl2(g)===SiCl4(l) ΔΗ＝－687 kJ·mol－1 。 (2)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)。在25℃、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是 NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g) ΔH＝－216.0 kJ·mol－1 。 (3)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6℃和76℃，AX5的熔点为167℃。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程为： AX3(l)＋X2(g)===AX5(s) ΔH＝－123.8 kJ·mol－1 。 (4)已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式： A2(g)＋B2(g)===2AB(g) ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1 。 [解析] (1)Si和Cl2反应生成SiCl4，SiCl4的熔点为－69℃，沸点为58℃，说明室温下SiCl4为液体，生成1 mol液态SiCl4时放热687 kJ，据此可写出反应的热化学方程式。(2)依题意，反应NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g)的ΔH＝－21.6 kJ÷＝－216.0 kJ·mol－1。 (3)由题意知，室温时，AX3是液体，AX5是固体，所以热化学方程式为AX3(l)＋X2(g)===AX5(s) ΔH＝－123.8 kJ·mol－1。 (4)由题图可知，生成物总能量高于反应物总能量，故该反应为吸热反应，ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1。 萃取精华： 在热化学方程式的判断正误和书写时，常见失误点 (1)忽视ΔH的正负。 (2)忽视ΔH的数值与化学计量数有关。化学计量数发生变化时，ΔH的数值要相应变化。 (3)忽视物质的状态不同ΔH的数值也不同。 考点三 盖斯定律 反应热的计算和比较 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。如： 已知在25 ℃、101 kPa时： ①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1， ②2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1， 则CO(g)＋O2(g)===CO2(g)的ΔH为__－283_kJ·mol－1__。 (3)应用 方程式 反应热间的关系 aAB、A B ΔH1＝__aΔH2__ AB ΔH1＝__－ΔH2__ ΔH＝__ΔH1＋ΔH2__ 2. 反应热的计算 (1)主要依据 热化学方程式、键能、盖斯定律及燃烧热、中和热、反应物和生成物的总能量等。 (2)主要方法 ①根据热化学方程式计算 反应热与反应物和生成物各物质的物质的量成正比。 ②根据反应物和生成物的总能量计算 ΔH＝__E生成物－E反应物__。 ③依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算 ΔH＝__E反应物的化学键断裂吸收的能量－E生成物的化学键形成释放的能量__ ④根据盖斯定律计算 化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与反应的途径无关。即如果一个反应可以分步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的。 应用盖斯定律常用以下两种方法。 a. 热化学方程式相加或相减，如由 C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1； C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2； 可得2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝2(ΔH1－ΔH2) b. 合理设计反应途径，如甲ΔH乙ΔH1丙ΔH2， 则ΔH＝ΔH1＋ΔH2。 ⑤根据物质燃烧热数值计算 Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH| ⑥根据比热公式进行计算 Q＝c·m·ΔT 3．利用盖斯定律书写热化学方程式的一般步骤 —先确定待求的方程式 ↓ — ↓ — ↓ — ↓ —计算并写出待求的热化学方程式 ↓ —检查得出的热化学方程式是否正确 特别提醒： 应用盖斯定律时要注意的问题 (1)叠加各反应式时，有的反应要逆向写，ΔH符号也相反，有的反应式要扩大或缩小，ΔH也要相应扩大或缩小。 (2)比较反应热大小时，反应热所带“＋”“－”均具有数学意义，参与大小比较。 (3)利用键能计算反应热时，要注意物质中化学键的个数。如1 mol NH3中含有3 mol N—H键，1 mol P4中含有6 mol P—P键等。 (4)同一物质的三态变化(固、液、气)，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。 1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)若H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH1<0，则HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g) ΔH2>0( √ ) (2)已知相同条件下2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g) ΔH1，反应2SO2(s)＋O2(g)===2SO3(g) ΔH2，则ΔH1>ΔH2( × ) (3)对一可逆反应加入催化剂，改变了反应途径，反应的ΔH也随之改变( × ) (4)同一反应一步完成与两步完成的焓变相同( √ ) (5)已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92 kJ/mol，则2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的ΔH＝＋92 kJ/mol( √ ) (6)利用盖斯定律可以间接计算某些反应的反应热( √ ) (7)已知C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1；C(s)＋H2O(g)===H2(g)＋CO(g) ΔH2；H2(g)＋O2(g)===H2O(g)ΔH3；CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH4；则ΔH1＝ΔH2＋ΔΗ3＋ΔH4( √ ) (8)H—H键、O===O键和O—H键的键能分别为436 kJ·mol－1、496 kJ·mol－1和462 kJ·mol－1，则反应H2(g)＋O2(g)===H2O(g)的ΔH＝－916 kJ·mol－1( × ) (9)由H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝a kJ·mol－1可知，1 g H2燃烧生成H2O(g)放出的热量为a kJ( × ) 2．(1)下列各组热化学方程式的ΔH前者大于后者的是__②③④__。 ①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1 C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2 ②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3 S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH4 ③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH5 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH6 ④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH7 CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(ag) ΔH8 (2)物质A在一定条件下可发生一系列转化，完成下列填空。 ①A→F，ΔH＝__－ΔH6__； ②ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝__0__； ③C→F，|ΔH|__＝__|ΔH1＋ΔH2＋ΔH6|(填“>”“<”或“＝”，下同)； ④|ΔH1＋ΔH2＋ΔH3|__＝__|ΔH4＋ΔH5＋ΔH6|。 1．(2019·试题调研)火箭推进器常以联氨(N2H4)为燃料、过氧化氢为助燃剂。已知下列各物质反应的热化学方程式： ①N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－533.23 kJ·mol－1 ②H2O(g)===H2O(l) ΔH2＝－44 kJ·mol－1 ③2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g) ΔH3＝－196.4 kJ·mol－1 则联氨与过氧化氢反应的热化学方程式可表示为( B ) A．N2H4(g)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝＋817.63 kJ·mol－1 B．N2H4(g)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－641.63 kJ·mol－1 C．N2H4(g)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－641.63 kJ·mol－1 D．N2H4(g)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－817.63 kJ·mol－1 2．(2019·湖北武汉模拟)现有三个热化学方程式： (1)CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－870.3 kJ·mol－1 (2)C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1 (3)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH3＝－285.8 kJ·mol－1 则反应2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为( A ) A．－488.3 kJ·mol－1 B．＋488.3 kJ·mol－1 C．－2228.9 kJ·mol－1 D．＋191 kJ·mol－1 [解析] 运用盖斯定律解题时先观察方程式2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的化学计量数，然后利用盖斯定律进行整合叠加。由(2)×2＋(3)×2－(1)得：2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l) ΔH＝(－393.5 kJ·mol－1)×2＋(－285.8 kJ·mol－1)×2－(－870.3 kJ·mol－1)＝－488.3 kJ·mol－1，选A。 萃取精华： 利用盖斯定律书写热化学方程式的一般步骤 —先确定待求的化学方程式 ↓ — ↓ — ↓ — ↓ —计算并写出待求的热化学方程式 ↓ —检查得出的热化学方程式是否正确 3．(2019·福建莆田期末) 比较下列各组中两个反应的反应热，其中ΔH1>ΔH2的是( A ) A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1； 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2 B．S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1； S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2 C．2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g) ΔH1； 2SO3(g)===O2(g)＋2SO2(g) ΔH2 D．已知反应：C(金刚石，s)===C(石墨，s) ΔH<0， C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1； C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2 [解析] 氢气和氧气反应生成液态水放热多，所以ΔH1>ΔH2，故A符合题意；固体硫转化为气态硫需要吸收热量，所以ΔH1<ΔH2，故B不符合题意；二氧化硫转化为三氧化硫是放热反应，三氧化硫分解成二氧化碳和氧气是吸热反应，所以ΔH1<ΔH2，故C不符合题意；根据盖斯定律可知：ΔH1－ΔH2<0，所以ΔH1<ΔH2，故D不符合题意。 4．(2019·山东淄博检测)已知： C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1 CO2(g)＋C(s)===2CO(g) ΔH2 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3 4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH4 3CO(g)＋Fe2O3(s)===3CO2(g)＋2Fe(s) ΔH5 下列关于上述反应焓变的判断正确的是( C ) A．ΔH1>0，ΔH3<0 B．ΔH2>0，ΔH4>0 C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5 [解析] 设题中反应由上到下分别为①、②、③、④、⑤，反应①为碳的燃烧，是放热反应，ΔH1<0，反应②为吸热反应，ΔH2>0，反应③为CO的燃烧，是放热反应，ΔH3<0，反应④为铁的氧化反应(化合反应)，是放热反应，ΔH4<0，A、B错误；C项，由于反应①＝反应②＋反应③，所以ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，正确；D项，反应③＝(反应④＋反应⑤×2)/3，所以ΔH3＝，错误。 萃取精华： 对于相同物质参加的反应，只是物质状态不同，可按如下规律迅速比较反应热的大小： 1．若反应为放热反应 (1)当反应物状态相同，生成物状态不同时，生成固体放热最多，生成气体放热最少。 (2)当反应物状态不同，生成物状态相同时，固体反应放热最少，气体反应放热最多。 (3)在比较反应热(ΔH)的大小时，应带符号比较。对于放热反应，放出的热量越多，ΔH反而越小。 2．若为吸热反应 吸热越多，ΔH越大。 3．比较反应热大小时，反应热所带“＋”“－”号均具有数学意义，要一并参与大小比较。 5．(2019·洛阳模拟)已知： ①CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－a kJ·mol－1 ②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－b kJ·mol－1 ③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－c kJ·mol－1 则下列叙述中正确的是( C ) A．由上述热化学方程式可知b>c B．甲烷的燃烧热为b kJ·mol－1 C．2CH3OH(g)===2CH4(g)＋O2(g) ΔH＝2(b－a) kJ·mol－1 D．当甲醇和甲烷物质的量之比为1∶2，完全燃烧生成CO2和H2O(l)时，放出的热量为Q kJ，则该混合物中甲醇的物质的量为Q/(a＋2b) mol [解析] 等物质的量时，CH4燃烧生成液态水放出的热量更多，故c>b，A项错误；甲烷的燃烧热是指1 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时放出的热量，反应②中生成的是气态H2O，故b kJ·mol－1不是甲烷的燃烧热，B项错误；①×2－②×2可得2CH3OH(g)===2CH4(g)＋O2(g) ΔH＝2(b－a) kJ·mol－1，C项正确；③－②＋①得CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－(a＋c－b) kJ·mol－1④，若设甲醇的物质的量为x，则CH4的物质的量为2x，根据④和③有(a＋c－b) kJ·mol－1×x＋2x×c kJ·mol－1＝Q kJ，x＝ mol，即混合物中甲醇的物质的量为 mol，D项错误。 6．(2019·新题预测)氧化亚铜是一种重要的工业原料。已知1 g C(s)燃烧生成一氧化碳放出9.2 kJ的热量，氧化亚铜与氧气反应的能量变化如图所示。 下列有关判断正确的是( D ) A．碳[C(s)]的燃烧热为－110.4 kJ·mol－1 B．氧化亚铜与氧气的反应为吸热反应 C．氧化亚铜与氧气反应的活化能为292 kJ·mol－1 D．足量炭粉与CuO反应生成Cu2O的热化学方程式C(s)＋2CuO(s)===Cu2O(s)＋CO(g) ΔH＝＋35.6 kJ·mol－1 [解析] 碳的稳定氧化物为CO2，A中的数据是生成CO的反应热，A项错误。由题给图象可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应放热，B项错误。由题给图象可知，氧化亚铜与氧气反应的活化能为348 kJ·mol－1，C项错误。根据题给信息可得热化学方程式2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH1＝－220.8 kJ·mol－1①；根据题图信息可得热化方程式2Cu2O(s)＋O2(g)===4CuO(s) ΔH2＝－292 kJ·mol－1②。足量炭粉与氧化铜反应的热化学方程式为C(s)＋2CuO(s)===Cu2O(s)＋CO(g) ΔH③，×(反应①－反应②)＝反应③，则ΔH＝(ΔH1－ΔH2)＝＋35.6 kJ·mol－1，D项正确。 7．(2019·石家庄模拟)(1)将CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，可发生反应： ①CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)，该反应的ΔH＝＋206 kJ·mol－1 已知：②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802 kJ·mol－1，写出由CO2和H2O(g)生成CO的热化学方程式 CO2(g)＋3H2O(g)===2O2(g)＋CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋1 008 kJ·mol－1 。 (2)汽车尾气中主要含有CO、NO2、SO2、CO2，目前采用的是在汽车排气装置中安装一个净化器可以有效地将尾气中的有害气体转化。如：CO(g)＋NO2(g)===NO(g)＋CO2(g) ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0) 2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－b kJ·mol－1(b>0) 则用标准状况下的3.36 L CO还原NO2至N2(CO完全反应)的整个过程中放出的热量为 kJ(用含有a和b的代数式表示)。 [解析] (1)分析两式子，把①式－②式可得CO2(g)＋3H2O(g)===2O2(g)＋CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206 kJ·mol－1－(－802 kJ·mol－1)＝＋1 008 kJ·mol－1。(2)CO(g)＋NO2(g)===NO(g)＋CO2(g) ΔH＝－a kJ·mol－1，将该热化学方程式乘以2得2CO(g)＋2NO2(g)===2NO(g)＋2CO2(g) ΔH＝－2a kJ·mol－1，与2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－b kJ·mol－1，相加即得4CO(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋4CO2(g) ΔH＝－(2a＋b) kJ·mol－1，n(CO)＝＝0.15 mol，所以放出的热量为×(2a＋b) kJ。 萃取精华： 比较反应热大小的四个注意要点 (1)反应物和生成物的状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化： (2)ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。 (3)化学计量数。当反应物和生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。 (4)反应的程度。可逆反应，参加反应物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。 要点速记： 1．物质能量与反应吸、放热之间的两个关系： (1)E(反应物)>E(生成物)，放热反应，ΔH<0。 (2)E(反应物)查看更多