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文档介绍
2018届一轮复习人教版化学能与热能学案(8)
第一节 化学能与热能 教材复习——打牢基础，基稳才能楼高 1．反应热、焓变 (1)反应热 在化学反应过程中所释放或吸收能量叫做反应热。 (2)焓变 生成物与反应物的焓值差，ΔH＝H(生成物)－H(反应物) ，单位：kJ·mol－1。 (3)反应热与焓变的关系 恒压条件下，化学反应的反应热等于焓变。 2．吸热反应和放热反应 (1)两角度理解 ①从能量高低角度理解 ΔH<0，放热反应 ΔH>0，吸热反应 ②从化学键角度理解 (2)常见的放热反应和吸热反应 ①放热反应：大多数化合反应、中和反应、金属与酸的反应、所有的燃烧反应。 ②吸热反应：大多数分解反应、盐类的水解反应、Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应、C与H2O(g)反应、C与CO2反应。 3．反应热、活化能图示 (1)在无催化剂的情况，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2。 (2)催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。 [点拨] (1)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都有热效应。 (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。 [对点练习] 1．下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是( ) A．碳酸钙受热分解 B．乙醇燃烧 C．铝粉与氧化铁粉末反应 D．氧化钙溶于水 解析：选A 生成物总能量高于反应物总能量，为吸热反应。乙醇燃烧、铝热反应、氧化钙溶于水的反应都是放热的，而碳酸钙分解是吸热反应。 2．某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是( ) A．反应过程可表示为 A＋BC―→[A…B…C]―→AB＋C 反应物 过渡态 生成物 B．E1为反应物的总能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能 C．正反应的热效应ΔH＝E1－E2<0，所以正反应为放热反应 D．此图中逆反应的热效应ΔH＝E1－E2<0，所以逆反应为放热反应 解析：选D 由图可知，正反应放热，ΔH为负值；逆反应吸热，ΔH为正值，D错误。 3．(2015·海南高考节选)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示，若生成1 mol N2，其ΔH＝________ kJ·mol－1。 解析：根据图像可知，N2O与NO反应生成N2和NO2的反应热为(209－348)kJ·mol－1＝－139 kJ·mol－1。 答案：－139 1．热化学方程式及其意义 (1)概念：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1.01×105 Pa下，1 mol H2和0.5 mol O2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方法 [点拨] (1)热化学方程式中化学计量数仅表示该物质的物质的量，因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。 (2)热化学方程式的化学计量数改变n倍，反应热的数值也改变n倍。 (3)可逆反应的ΔH表示完全反应的热量变化，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。 (4)反应逆向进行时，其焓变与正反应的数值相等，符号相反。 [对点练习] 1．已知一定温度和压强下， 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－a kJ·mol－1，下列叙述不正确的是( ) A．2 mol H2(g)和1 mol O2(g)完全反应生成2 mol H2O(g)时放出a kJ的热量 B．2 mol H2O(g)完全分解为2 mol H2(g)和1 mol O2(g)时吸收a kJ的热量 C．2 mol H2(g)和1 mol O2(g)完全反应生成2 mol H2O(l)时放出的热量小于a kJ D．1 mol H2(g)和0.5 mol O2(g)完全反应生成1 mol H2O(g)时放出0.5a kJ的热量 解析：选C 由热化学方程式知，A正确；等量的反应物生成液态水比生成气态水放出的热量多，C错误；反应逆向发生时热量的数值不变，B正确；反应物的物质的量减半，反应热也减半，D正确。 2．根据下列图像的叙述不正确的是( ) 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．两个图像表示的含义不同 解析：选B 图(1)表示CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·mol－1，A正确；图(2)表示的热化学方程式为CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41 kJ·mol－1，B错误；由图知C正确；两个图像的反应物、生成物正好相反，D正确。 3．写出下列反应的热化学方程式。 (1)101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量，表示H2燃烧热的化学方程式为_____________________________________________________________。 (2)101 kPa时，1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出890.3 kJ的热量，反应的热化学方程式为______________________________________________________。 (3)0.3 mol乙硼烷(分子式B2H6)在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ的热量，则其热化学方程式为______________________________________________。 答案：(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1 (2)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1 (3)B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l) ΔH＝－2 165 kJ·mol－1 1．中和热的测定 (1)装置(请在横线上填写仪器名称) (2)计算公式：ΔH＝－ kJ·mol－1 t1——起始温度，t2——终止温度。 (3)注意事项 ①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量损失。 ②为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。 ③因为弱酸或弱碱存在电离平衡，电离过程需要吸热，实验中若使用弱酸、弱碱则测得的反应热数值偏小。 2．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 ΔH及其单位 ΔH＜0，单位均为kJ·mol－1 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 燃烧热为ΔH＝ －a kJ·mol－1(a＞0) 强酸与强碱反应的中和热为57.3 kJ·mol－1或ΔH＝－57.3_kJ·mol－1 [点拨] (1)浓硫酸稀释时放热，浓H2SO4与强碱溶液反应生成1 mol H2O时放出的热量大于57.3 kJ。 (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。 [对点练习] 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－238.6 kJ·mol－1，则CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－238.6 kJ·mol－1(×) (2)CO(g)的燃烧热ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，则表示CO(g)燃烧热的热化学方程式为2CO(g)＋O2(g) ===2CO2(g)ΔH＝－566.0 kJ·mol－1(×) (3)氢气的燃烧热为ΔH＝－285.5 kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.0 kJ·mol－1(√) (4)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1(×) (5)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(×) (6)已知HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则98% 的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol 水的中和热为－57.3 kJ·mol－1(×) 2．已知反应：①101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1；②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。下列结论正确的是( ) A．碳的燃烧热ΔH＜－110.5 kJ·mol－1 B．①的反应热为221 kJ·mol－1 C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热ΔH＝－2×57.3 kJ·mol－1 D．稀醋酸和稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O，放出 57.3 kJ 的热量 解析：选A 由于2C(s)＋O2(g)===2CO(g)生成的CO不是稳定的氧化物，因此 ＝110.5 kJ·mol－1不是碳的燃烧热，由于CO转化为CO2放出热量，故碳的燃烧热ΔH＜－110.5 kJ·mol－1，A正确；反应热的表示包含三部分：“符号”、“数值”和“单位”，而B项中没有表示出符号，B错误；强酸、强碱在稀溶液中发生中和反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，C错误；由于醋酸是弱电解质，电离时吸收热量，故稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ，D错误。 [基础过关练] 1．已知某化学反应A2 (g)＋2B2 (g)===2AB2(g)(AB2的分子结构为B—A—B)的能量变化如图所示，下列有关叙述中正确的是( ) A．该反应的进行一定需要加热 B．该反应的ΔH＝－(E1－E2)kJ·mol－1 C．该反应中反应物的键能总和大于生成物的键能总和 D．断裂1 mol A—A键和2 mol B—B 键放出E1 kJ能量 解析：选C 由图可知，反应为吸热反应，但发生反应不一定需要加热，A错误；该反应的ΔH＝(E1－E2)kJ·mol－1，B错误；断键需要吸收能量，D错误。 2．化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如下图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化： 下列说法正确的是( ) A．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJ B．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量 C．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水 解析：选B 由图知，断开1 mol N2(g)和1 mol O2(g)中的化学键吸收能量946 kJ＋498 kJ＝1 444 kJ。形成2 mol NO放出能量2×632 kJ＝1 264 kJ，反应吸收能量为180 kJ，A错误；吸热反应的反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量，B正确；N2(g)和O2(g)要在高压放电时才能生成NO，C错误；NO不是酸性氧化物，不能与NaOH溶液反应生成盐和水，D错误。 3．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( ) 解析：选D 反应A＋B―→C ΔH<0，反应放热，A＋B的能量高于C的能量，排除A、B项；A＋B―→X，ΔH>0，反应吸热，A＋B的能量低于X的能量，排除C；D项中图示符合反应能量变化。 4．已知：H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－270 kJ·mol－1，下列说法正确的是( ) A．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 B．1 mol H2与1 mol F2反应生成2 mol液态HF放出的热量小于270 kJ C．该反应的逆反应是放热反应 D．该反应过程的能量变化可用下图来表示 解析：选A ΔH<0，反应放热，1 mol H2与1 mol F2的能量总和大于2 mol HF的能量，A正确，D错误；2 mol液态 HF的能量低于2 mol HF气体的能量，生成2 mol液态HF，放出的热量大于270 kJ，B错误；该反应的逆反应是吸热反应，C错误。 5．(2014·北京高考)已知：2NO2(g)N2O4(g) ΔH1 2NO2(g)N2O4(l) ΔH2 下列能量变化示意图中，正确的是( ) 解析：选A NO2转化为N2O4为放热反应，故可排除C、D，又因为气态N2O4的能量高于液态N2O4的能量，排除B。 6.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________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)，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________(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，则E1和E2的变化是：E1________，E2________，ΔH________(填“增大”“减小”或“不变”)。 答案：(1)吸热 E1－E2 一定低 (2)减小 减小 不变 高考研究——把握考情，方向不对努力白费 考 纲 要 求 高 频 考 点 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。 5．了解化学在解决能源危机中重要作用。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。 1.热化学方程式的书写与正误判断 5年2考 2.反应热的计算与大小比较 5年5考 热化学方程式的书写与正误判断 [高考这样考] 1．(2013·全国卷Ⅰ节选)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应： 甲醇合成反应： (ⅰ)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1 (ⅱ)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－49.0 kJ·mol－1 水煤气变换反应： (ⅲ)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41.1 kJ·mol－1 二甲醚合成反应： (ⅳ)2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH4＝－24.5 kJ·mol－1 由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为_____________。 解析：CO与H2反应直接得到二甲醚的反应方程式为2CO＋4H2===H2O＋CH3OCH3，由2×(ⅰ)＋(ⅳ)即可得到此反应的热化学方程式：2CO(g)＋4H2(g)===H2O(g)＋CH3OCH3(g) ΔH＝－204.7 kJ·mol－1。 答案：2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7 kJ·mol－1 2．(2016·天津高考)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：________________________________________________________________________。 解析：Si与Cl2反应生成的Si的最高价化合物为SiCl4，根据SiCl4的熔、沸点可知常温下其状态为液态，故该反应的热化学方程式为Si(s)＋2Cl2(g)===SiCl4(l) ΔH＝－687 kJ·mol－1。 答案：Si(s)＋2Cl2(g)===SiCl4(l) ΔH＝－687 kJ·mol－1 [师说高考] 知考情 高考主要以非选择题的形式考查本部分内容。题目以生产、生活、科学技术和能源问题等社会热点为背景，将热化学方程式的书写和盖斯定律的计算融合在一起，较好地考查学生对知识的灵活应用能力和运用化学用语的能力 明考向 复习时，要认识热化学方程式与一般化学方程式的不同，清楚书写热化学方程式的要求和注意事项，熟记反应热、中和热、燃烧热的概念，通过比较明确它们的区别和联系，把握概念的内涵和外延，并能根据热化学方程式、盖斯定律进行相关计算 [过关这样练] 角度1 热化学方程式的书写 1．根据信息，写出下列热化学方程式 (1)(2014·安徽高考)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下，已知该反应每消耗1 mol CuCl(s)，放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是____________________________________________________________________。 (2)(2014·全国卷)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题： 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式为____________________________________________________________________________。 (3)(2014·天津高考)由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量，写出该反应的热化学方程式：__________________________________________________。 答案：(1)4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s)ΔH＝－177.6 kJ·mol－1 (2)AX3(l)＋X2(g)===AX5(s)ΔH＝－123.8 kJ·mol－1 (3)SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)ΔH＝＋0.025a kJ·mol－1 2．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：__________________________________________。 解析：由图可知，产物总能量低于反应物总能量，该反应是放热反应，ΔH＝E1－E2＝134 kJ·mol－1－368 kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1。 答案：NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1 3．化学反应N2＋3H2===2NH3的能量变化如图所示(假设该反应反应完全) 试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式： ________________________________________________________________________。 答案：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l) ΔH＝－2(b＋c－a) kJ·mol－1 角度2 热化学方程式的正误判断 4．下列热化学方程式正确的是( ) A．表示硫燃烧热的热化学方程式 S(s)＋O2(g)===SO3(g) ΔH＝－315 kJ·mol－1 B．表示中和热的热化学方程式 NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 C．表示H2燃烧热的热化学方程式 H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol－1 D．表示CO燃烧热的热化学方程式 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·mol－1 答案：B 5．(2017·和田模拟)在一定条件下，将64 g二氧化硫气体氧化成三氧化硫气体时，实验测得放出的热量为78.64 kJ，已知二氧化硫在此条件下的转化率为80%。下列热化学方程式书写正确的是( ) A．SO2(g)＋O2(g)===SO3(g) ΔH＝－98.3 kJ·mol－1 B．2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(l) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1 C．SO2(g)＋O2(g)===SO3(g) ΔH＝－78.64 kJ·mol－1 D．2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g) ΔH＝＋196.6 kJ·mol－1 解析：选A n(SO2)＝1 mol，参加反应的有0.8 mol，放出的热量为78.64 kJ，若参加反应的SO2是1 mol，则放出的热量为98.3 kJ，A项正确。 6．(2014·海南高考)标准状况下，气态分子断开1 mol化学键的焓变称为键焓。已知H—H、H—O和O===O键的键焓ΔH分别为436 kJ·mol－1、463 kJ·mol－1和495 kJ·mol－1。下列热化学方程式正确的是( ) A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝－485 kJ·mol－1 B．H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋485 kJ·mol－1 C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝＋485 kJ·mol－1 D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－485 kJ·mol－1 解析：选D 1 mol H2O(g)分解产生1 mol H2和 mol O2的能量变化是：2×463 kJ·mol－1－436 kJ·mol－1－×495 kJ·mol－1＝242.5 kJ·mol－1，因此热化学方程式为H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋242.5 kJ·mol－1，A、B错误；2 mol H2O分解产生2 mol H2和1 mol O2的能量变化则是＋485 kJ，热化学方程式是2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－485 kJ·mol－1，C错误，D正确。 [题后悟道] “五审”突破热化学方程式的正误判断 反应热的计算与大小比较 [高考这样考] 1．(2016·全国甲卷节选) 已知：①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l) ΔH1 ②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l) ΔH2 ③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g) ΔH3 ④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH4＝－1 048.9 kJ·mol－1 上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝________，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_________________________________________________________________。 解析：由已知热化学方程式①②③可得： N2O4(l)===2O2(g)＋N2(g) －ΔH1 2N2H4(l)===2N2(g)＋4H2(g) －2ΔH2 2O2(g)＋4H2(g)===4H2O(g) 2ΔH3 根据盖斯定律，将上述三个热化学方程式相加，可得2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1。由热化学方程式可知，N2H4和N2O4反应时放出大量的热，且产生大量气体。 答案：2ΔH3－2ΔH2－ΔH1 反应放热量大、产生大量气体 2．(2015·全国卷Ⅱ节选)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下： ①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH1 ②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2 ③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH3 已知反应①中相关的化学键键能数据如下： 化学键 HH CO HO CH E/(kJ·mol－1) 436 343 1 076 465 413 由此计算ΔH1＝____kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，则ΔH3＝________kJ·mol－1。 解析：反应热等于反应物的键能之和与生成物的键能之和的差值，即ΔH1＝1 076 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1－3×413 kJ·mol－1－343 kJ·mol－1－465 kJ·mol－1＝－99 kJ·mol－1。根据盖斯定律可知，由②－①可得到反应③，则ΔH3＝－58 kJ·mol－1＋99 kJ·mol－1＝＋41 kJ·mol－1。 答案：－99 ＋41 3．(2015·全国卷Ⅰ节选)已知反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·mol－1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为________kJ。 解析：设1 mol HI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x，则2x－436 kJ－151 kJ＝＋11 kJ，x＝299 kJ。 答案：299 4．(2014·全国卷Ⅱ)室温下，将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为：CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。则下列判断正确的是( ) A．ΔH2>ΔH3 B．ΔH1<ΔH3 C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3 解析：选B 1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，为吸热反应，故ΔH1>0,1 mol CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，为放热反应，故 ΔH2<0,1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水可以分为两个过程，先分解成1 mol CuSO4(s)和5 mol水，然后1 mol CuSO4(s)再溶于水， CuSO4·5H2O的分解为吸热反应，即ΔH3>0，根据盖斯定律得到关系式ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，分析得到答案：ΔH1<ΔH3。 [师说高考] 知考情 高考主要以生产、生活、科学技术和能源问题等社会热点为背景，将热化学方程式的书写和盖斯定律的计算融合在一起，较好地考查学生对知识的灵活应用和运算能力 明考向 复习本部分内容时，要清楚书写热化学方程式的要求和注意事项，理解盖斯定律的含义，把握利用盖斯定律计算反应热的关键是合理设计反应途径，正确加减热化学方程式 [备考这样办] 突破点1 反应热的大小比较 比较ΔH的大小时需考虑正负号，对放热反应，放热越多，ΔH越小；对吸热反应，吸热越多，ΔH越大。 (1)吸热反应的ΔH比放热反应的大(前者>0，后者<0)。 (2)产物相同时，同种气态物质燃烧放出的热量比等量的固态物质燃烧放出的热量多； 反应物相同时，生成同种液态物质放出的热量比生成等量的气态物质放出的热量多。 (3)生成等量的水时，强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱(或弱碱和强酸，或弱酸和弱碱)的稀溶液反应放出的热量多。 (4)对于可逆反应，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值。 [对点训练] 1．下列各组热化学方程式的ΔH前者大于后者的是( ) 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(aq) ΔH8 A．① B．④ C．②③④ D．①②③ 解析：选C ΔH有正、负之分，比较时要连同“＋”、“－”在内一起比较，类似数学中的正、负数大小的比较。①中第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式可得：CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2，该反应为放热反应，即ΔH1－ΔH2<0，所以ΔH1<ΔH2；②等量的固态硫变为硫蒸气时吸收热量，故在与O2反应产生同样的SO2 时，气态硫放出的热量多，即ΔH3>ΔH4；③发生同样的燃烧反应，物质的量越多，放出的热量越多，故ΔH5>ΔH6；④碳酸钙分解吸收热量，ΔH7>0，CaO与H2O反应放出热量，ΔH8<0，显然ΔH7>ΔH8。 突破点2 利用键能计算ΔH (1)计算公式：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。 (2)根据键能计算反应热的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的数目，如H2O分子中含有2个(O—H)共价键，NH3分子中含有3个(N—H)共价键等。要注意特殊分子或晶体中化学键的数目，常见的有1 mol P4含有6 mol P—P键，1 mol晶体硅含有2 mol Si—Si键，1 mol石墨晶体中含有1.5 mol C—C键，1 mol金刚石含有2 mol C—C键，1 mol SiO2含有4 mol Si—O键等。 [对点训练] 2．已知： C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝a kJ·mol－1 2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－220 kJ·mol－1 H—H、O===O和O—H键的键能分别为436kJ·mol－1、496kJ·mol－1和462 kJ·mol－1，则a为( ) A．－332 B．－118 C．＋350 D．＋130 解析：选D 根据盖斯定律，由题给的两个热化学方程式可得：2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋(2a＋220) kJ·mol－1，则有：4×462 kJ·mol－1－2×436 kJ·mol－1－496 kJ·mol－1＝(2a＋220)kJ·mol－1，解得a＝＋130，故选项D正确。 突破点3 利用盖斯定律计算ΔH (1)盖斯定律 化学反应不管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)应用五步骤 [对点训练] 3．(2016·全国丙卷节选)已知下列反应： SO2(g)＋2OH－(aq)===SO(aq)＋H2O(l) ΔH1 ClO－(aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq) ΔH2 CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq) ΔH3 则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)的ΔH＝________。 解析：将题给三个热化学方程式分别标号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，根据盖斯定律，由Ⅰ＋Ⅱ－Ⅲ可得：SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)，则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。 答案：ΔH1＋ΔH2－ΔH3 4．黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为 S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) ΔH＝x kJ·mol－1 已知：碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·mol－1 S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2＝b kJ·mol－1 2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝c kJ·mol－1 则x为( ) A．3a＋b－c B．c－3a－b C．a＋b－c D．c－a－b 解析：选A 碳燃烧的热化学方程式为①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝a kJ·mol－1，将另外两个热化学方程式进行编号，②S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2＝b kJ·mol－1，③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝c kJ·mol－1，运用盖斯定律，①×3＋②－③得S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) ΔH＝(3a＋b－c)kJ·mol－1，则x＝3a＋b－c，故A正确。 [课堂巩固落实练] 1．(2017·荆州模拟)已知：HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－12.1 kJ·mol－1；HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－55.6 kJ·mol－1，则HCN在水溶液中电离的ΔH等于( ) A．－67.7 kJ·mol－1 B．－43.5 kJ·mol－1 C．＋43.5 kJ·mol－1 D．＋67.7 kJ·mol－1 解析：选C 反应的热化学方程式分别为： ①HCN(aq)＋OH－(aq)===CN－(aq)＋H2O(l) ΔH＝－12.1 kJ·mol－1；②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－55.6 kJ·mol－1 用①－②可得HCN电离的热化学方程式为HCN(aq)H＋(aq)＋CN－(aq) ΔH＝－12.1 kJ·mol－1－(－55.6 kJ·mol－1)＝＋43.5 kJ·mol－1。 2．(2017·衡阳模拟)丙烷(C3H8)完全燃烧后只有CO2和H2O，不会造成环境污染，已知有以下四个热化学方程式： ①C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－a kJ·mol－1 ②C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－b kJ·mol－1 ③2C3H8(g)＋9O2(g)===4CO2(g)＋2CO(g)＋8H2O(l) ΔH＝－c kJ·mol－1 ④C3H8(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－d kJ·mol－1 其中a、b、c、d最大的是( ) A．a B．b C．c D．d 解析：选C ①与②相比生成液态水比气态水放出的热量多，所以b>a；④中各物质的物质的量均为①中的一半，所以d＝a；③与②相比，相当于2 mol C3H8有1 mol完全燃烧，1 mol不完全燃烧，故放出的热量c大于b，所以c最大。 3．(2017·北京海淀模拟)H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＝－a kJ·mol－1 已知： (a、b、c均大于零) 下列说法中不正确的是( ) A．反应物的总能量高于生成物的总能量 B．断开1 mol H—H键和1 mol I—I键所需能量大于断开2 mol H—I键所需能量 C．断开2 mol H—I键所需能量约为(c＋b＋a)kJ D．向密闭容器中加入2 mol H2和2 mol I2，充分反应后放出的热量小于2a kJ 解析：选B ΔH<0，为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，A项正确；由放热反应可知B项错误；设断开2 mol H—I键所需能量为x，依－a kJ＝b kJ＋c kJ－x，C项正确；D项，因为此反应是可逆反应，正确。 4．(2017·滨州模拟)已知下列热化学方程式： Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－24.8 kJ·mol－1 Fe2O3(s)＋CO(g)===Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH＝－15.73 kJ·mol－1 Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)ΔH＝＋640.4 kJ·mol－1 则14 g CO气体还原足量FeO固体得到Fe单质和CO2气体时的反应热约为( ) A．－218 kJ·mol－1 B．－109 kJ·mol－1 C．＋218 kJ·mol－1 D．＋109 kJ·mol－1 解析：选B 该问题可以转化为CO(g)＋FeO(s)===Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝？所以，若把已知的3个热化学方程式按顺序编号为①、②、③，根据盖斯定律，由[(①－②)×－③]×即可得到目标热化学方程式，ΔH＝[(－24.8＋15.73)×3/2－640.4]×1/6 kJ·mol－1＝－109 kJ·mol－1。 5．科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池，已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为－285.8 kJ·mol－1、－283.0 kJ·mol－1和－726.5 kJ·mol－1。请回答下列问题： (1)用太阳能分解10 mol 水消耗的能量是________kJ； (2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为________________。 解析： (1)由H2的燃烧热可知，1 mol水分解的反应热为ΔH＝＋285.8 kJ·mol－1，那么分解10 mol 水消耗能量2 858 kJ。 (2)由题意可知：①CH3OH(l)＋3/2O2(g)===CO2(g )＋2H2O(l) ΔH＝－726.5 kJ·mol－1；②CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283.0 kJ·mol－1。根据盖斯定律，由①－②得：CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－443.5 kJ·mol－1。 答案：(1)2 858 (2)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－443.5 kJ·mol－1 6．(2017·大同模拟)到目前为止，由化学能转变为热能或电能仍然是人类使用能源的主要形式。 (1)化学反应中放出的热能(焓变，ΔH)与反应物和生成物在反应过程中断键和形成新键过程中吸收和放出能量的大小有关。 已知：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－185 kJ·mol－1，断裂1 mol H—H键吸收的能量为436 kJ，断裂1 mol Cl—Cl键吸收的能量为247 kJ，则形成1 mol H—Cl键放出的能量为________。 (2)燃料燃烧将其所含的化学能转变为我们所需要的热能。已知： ①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1 ②C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1 ③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 标准状况下22 .4 L氢气和甲烷的混合气体在足量的氧气中充分燃烧放出588.05 kJ的热量，原混合气体中氢气的质量是________。根据以上三个热化学方程式，计算C(s，石墨)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热ΔH为________。 解析：(1)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－185 kJ·mol－1，该反应的ΔH＝旧键断裂吸收的能量－新键形成放出的能量，设形成1 mol H—Cl键放出的能量为x，则每发生这样的反应1 mol，ΔH＝436 kJ·mol－1＋247 kJ·mol－1－2x＝－185 kJ·mol－1，解得x＝434 kJ·mol－1，所以每形成1 mol H—Cl键放出434 kJ的热量。 (2)设混合气体中CH4的物质的量为a，H2的物质的量为b，a＋b＝1 mol,890.3 kJ·mol－1×a＋571.6 kJ·mol－1×b/2＝588.05 kJ，解得a＝0.5 mol，b＝0.5 mol，所以H2的质量为0.5 mol×2 g·mol－1＝1.0 g。②＋③－①即得C(s，石墨)＋2H2(g)===CH4(g)，该反应的ΔH＝－571.6 kJ·mol－1－393.5 kJ·mol－1＋890.3 kJ·mol－1＝－74.8 kJ·mol－1。 答案：(1) 434 kJ (2) 1.0 g －74.8 kJ·mol－1 [课下高考达标练] 1．下列说法不正确的是( ) A．CO2、甲烷都属于温室气体 B．用甘蔗生产的燃料乙醇属可再生能源，利用乙醇燃料不会产生温室气体 C．太阳能、风能和生物质能属于新能源 D．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能 解析：选B 乙醇作燃料产生CO2气体，会引起温室效应，B项错误。 2．下列既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是( ) A．铝片与稀盐酸反应 B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 C．灼热的炭与水蒸气的反应 D．甲烷(CH4)在O2中的燃烧反应 解析：选C 铝片与稀盐酸之间的置换反应、甲烷(CH4)在O2中的燃烧反应既是氧化还原反应，又是放热反应；灼热的炭与水蒸气发生的氧化还原反应是吸热反应；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl 之间发生的复分解反应是吸热反应。 3.(2017·衡水模拟)某反应由两步反应ABC构成，它的反应能量曲线如图所示(E1、E2、E3、E4表示活化能)。下列有关叙述正确的是( ) A．两步反应均为吸热反应 B．三种化合物中C最稳定 C．加入催化剂会改变反应的焓变 D．整个反应中ΔH＝E1－E4 解析：选B A→B的反应为吸热反应，B→C的反应为放热反应，A错误；物质的能量越低，越稳定，B正确；加入催化剂，只改变反应的活化能，不改变焓变，C错误；整个反应中ΔH＝(E1＋E3)－(E2＋E4)，D错误。 4．利用含碳化合物合成燃料是解决能源危机的重要方法，已知CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)反应过程中的能量变化情况如图所示，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是( ) A．该反应的ΔH＝＋91 kJ·mol－1 B．加入催化剂，该反应的ΔH变小 C．反应物的总能量高于生成物的总能量 D．如果该反应生成液态CH3OH，则ΔH增大 解析：选C 根据图示，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，A项错误，C项正确；加入催化剂只能降低反应所需要的活化能，而对ΔH无影响，B项错误；生成液态CH3OH时，释放出的能量更多，ΔH更小，D项错误。 5．(2017·佛山模拟)已知：101 kPa时1 mol辛烷燃烧生成液态水时放出热量为5 518 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( ) ①2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(g) ΔH＝－11 036 kJ·mol－1 ②2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l) ΔH＝－11 036 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：选C 生成的水是液态而不是气态，①错误、②正确；③中未标明反应物、生成物的聚集状态，错误。 6．(2017·株洲一模)下列有关反应热的说法正确的是( ) A．在化学反应过程中，吸热反应需不断从外界获得能量，放热反应不需从外界获得能量 B．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 C．已知常温常压下：HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ· mol－1，则有：H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH＝－114.6 kJ·mol－1 D．已知：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1，S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＝－Q2 kJ·mol－1，则Q1查看更多