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2019-2020年高考化學一輪復習 第六章 第一講 化學能與熱能 [考綱展示] 1．了解能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎。了解化學在解決能源危機中的重要作用?！?.了解化學反應中能量轉化的原因，能說出常見的能量轉化形式。　3.了解化學能與熱能的相互轉化。了解吸熱反應、放熱反應、反應熱等概念。 4．了解熱化學方程式的含義。　5.了解焓變與反應熱的含義。了解ΔH＝H(反應產物)－H(反應物)表達式的含義。 6．理解蓋斯定律，并能運用蓋斯定律進行有關反應焓變的簡單計算。 考 點 一　化學反應的熱效應 一、反應熱和焓變 1．反應熱：化學反應中放出或吸收的熱量。 2．焓變：在恒壓條件下化學反應的熱效應，其符號為ΔH，單位是kJ/mol。 二、吸熱反應和放熱反應 1．反應特點 (1)從能量高低的角度分析 對于吸熱反應： 反應物的總能量＝生成物的總能量－吸收的熱量； 對于放熱反應： 反應物的總能量＝生成物的總能量＋放出的熱量。 (2)從化學鍵的角度分析 2．常見的吸熱反應和放熱反應 (1)吸熱反應：大多數分解反應、鹽的水解反應、Ba(OH)28H2O和NH4Cl反應、C與H2O(g)反應、C與CO2反應。 (2)放熱反應：大多數化合反應、中和反應、金屬與酸的反應、所有的燃燒反應。 (1)物質的物理變化過程中，也會有能量的變化，其不屬于吸熱反應或放熱反應。但在進行反應熱的有關計算時，必須要考慮到物理變化時的熱效應，如物質的三態(tài)變化。,(2)化學反應是放熱還是吸熱與反應發(fā)生的條件沒有必然聯系，如吸熱反應NH4Cl與Ba(OH)28H2O在常溫常壓下即可發(fā)生反應，而很多放熱反應需要在加熱的條件下才能發(fā)生反應。 　(xx高考北京卷)最新報道：科學家首次用X射線激光技術觀察到CO與O在催化劑表面形成化學鍵的過程。反應過程的示意圖如下： 下列說法正確的是(　　) A．CO和O生成CO2是吸熱反應 B．在該過程中，CO斷鍵形成C和O C．CO和O形成了具有極性共價鍵的CO2 D．狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O2反應的過程 [解析]　A．狀態(tài)Ⅰ總能量為反應物總能量，狀態(tài)Ⅲ總能量為生成物總能量，由圖示知反應物的總能量大于生成物的總能量，故該反應為放熱反應。B.從狀態(tài)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的圖示可以看出，反應中CO并未斷裂成C和O，C、O原子間一直有化學鍵。C.由圖示可以看出，CO和O生成了CO2，CO2分子中C與O形成極性共價鍵。D.狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O反應生成CO2的過程，并不是CO與O2的反應過程。 [答案]　C 　1.(xx高考海南卷)(雙選)某反應過程能量變化如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．反應過程a有催化劑參與 B．該反應為放熱反應，熱效應等于ΔH C．改變催化劑，可改變該反應的活化能 D．有催化劑條件下，反應的活化能等于E1＋E2 解析：選BC。解答本題，首先應該會看圖像，清楚圖像的橫坐標、縱坐標表示的含義。然后看清反應物與生成物的相對能量的多少及反應熱、活化能的含義。最后根據各個選項的問題逐一解答。A.由圖示可知反應過程a需要的活化能較高，這是沒有催化劑參與的過程，錯誤；B.由于反應物的能量高于生成物的能量，多余的能量就以熱能的形式釋放出來，所以該反應為放熱反應，熱效應等于反應物與生成物能量的差值ΔH，正確；C.加入催化劑，改變了反應途徑，降低了反應的活化能，正確；D.在有催化劑條件下整個反應的活化能為E1，錯誤。 題組一　放熱反應和吸熱反應 1．(教材改編)判斷正誤，正確的劃“√”，錯誤的劃“” (1)物質發(fā)生化學變化時都伴有能量的變化。(　　) (2)化學變化中的能量變化都是化學能和熱能間的相互轉化。(　　) (3)伴有能量變化的物質變化都是化學變化。(　　) (4)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。(　　) (5)NH4NO3固體溶于水時吸熱，屬于吸熱反應。(　　) 解析：(2)化學反應中的能量變化也有化學能與光能或電能間的相互轉化。(3)物質在三態(tài)變化中涉及能量變化，但不屬于化學變化。(4)該過程是物理變化過程，其能量變化不能稱為反應熱。(5)該過程中沒有物質生成，不屬于化學反應。 答案：(1)√　(2)　(3)　(4)　(5) 2．已知：H2(g)＋F2(g)===2HF(g)　ΔH＝－270 kJ/mol，下列說法正確的是(　　) A．氟化氫氣體分解生成氫氣和氟氣的反應是放熱反應 B．1 mol H2與1 mol F2反應生成2 mol液態(tài)HF放出的熱量小于270 kJ C．在相同條件下，1 mol H2與1 mol F2的能量總和大于2 mol HF氣體的能量 D．該反應中的能量變化可用上圖來表示 解析：選C。由熱化學方程式可知ΔH<0，H2和F2反應生成HF(g)，該反應是放熱反應，則HF(g)分解生成H2和F2的反應為吸熱反應。HF(g)轉變?yōu)镠F(l)放熱，則1 mol H2與1 mol F2反應生成2 mol HF(l)，放出的熱量大于270 kJ。該反應為放熱反應，則反應物的總能量高于生成物的總能量，C正確。D項圖中1 mol H2和1 mol F2的能量應高于2 mol HF氣體的能量。 題組二　反應熱的大小比較 3．試比較下列三組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)。 (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。 (3)兩個有聯系的不同反應相比： C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0 C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2<0 則ΔH1____ΔH2。 解析：比較ΔH時一定要注意“＋”、“－”符號。 (1)因為C(g)===C(l)　ΔH3<0，則ΔH3＝ΔH2－ΔH1，所以ΔH2<ΔH1。(2)由 (g)可知ΔH1<ΔH2。 (3)根據常識可知CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3<0，則ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，所以ΔH2>ΔH1。 答案：(1)>　(2)<　(3)< 4．下列各組熱化學方程式中，化學反應的ΔH前者大于后者的是(　　) ①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1 CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　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(s)　ΔH8 A．① B.④ C．②③④ D.①②③ 解析：選C。①中CO(g)＋O2(g)===CO2(g)放出的熱量較少，故ΔH1＜ΔH2；②由水蒸氣轉變?yōu)橐簯B(tài)水是放熱過程，故ΔH3＞ΔH4；③2 mol H2比1 mol H2 燃燒放出的熱量多，故ΔH5＞ΔH6；④前者是吸熱反應ΔH7＞0，后者是放熱反應ΔH8＜0，故ΔH7＞ΔH8。 　 比較反應熱大小的四個注意要點 (1)反應物和生成物的狀態(tài) 物質的氣、液、固三態(tài)的變化與反應熱的關系 (2)ΔH的符號：比較反應熱的大小時，不要只比較ΔH數值的大小，還要考慮其符號。 (3)參加反應物質的量：當反應物和生成物的狀態(tài)相同時，參加反應物質的量越多，放熱反應的ΔH越小，吸熱反應的ΔH越大。 (4)反應的程度：參加反應物質的量和狀態(tài)相同時，反應的程度越大，熱量變化越大。 考 點 二　熱化學方程式的書寫 一、熱化學方程式的概念 表示參加化學反應的物質的物質的量和反應熱的關系的化學方程式。 二、熱化學方程式的意義 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＝－571.6 kJmol－1表示25℃，101kPa時，2_mol氫氣和1_mol氧氣反應生成2_mol液態(tài)水時放出571.6_kJ的熱量。 三、熱化學方程式的書寫 1．注明反應條件 反應熱與測定條件(溫度、壓強等)有關。絕大多數反應是在25 ℃、101 kPa下進行的，可不注明。 2．注明物質狀態(tài) 物質所處的狀態(tài)不同，ΔH值不同。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應包括符號(放熱反應為“－”，吸熱反應為“＋”)、數字和單位(kJ/mol)。 4．注意熱化學方程式的化學計量數 熱化學方程式中各物質化學式前面的化學計量數僅表示該物質的物質的量，可以是整數，也可以是分數，且化學計量數必須與ΔH相對應，如果化學計量數加倍，則ΔH也要加倍。 5．與普通化學方程式的區(qū)別 一般不標注“↑”、“↓”以及反應條件，如“點燃”、“加熱”等。 ΔH與反應的“可逆性” 可逆反應的ΔH表示反應完全時的熱量變化，與反應是否可逆無關，如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJmol－1，表示在298 K時，1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全反應生成2 mol NH3(g)時放出92.4 kJ的熱量。但實際上1 mol N2(g)和3 mol H2(g)充分反應，不可能生成2 mol NH3(g)，故實際反應放出的熱量小于92.4 kJ。 　(xx高考海南卷)標準狀況下，氣態(tài)分子斷開1 mol化學鍵的焓變稱為鍵焓。已知H—H、H—O和O===O鍵的鍵焓ΔH分別為436 kJ/mol、463 kJ/mol和495 kJ/mol。下列熱化學方程式正確的是(　　) A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝－485 kJ/mol B．H2O(g)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋485 kJ/mol C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝＋485 kJ/mol D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－485 kJ/mol [解析]　我們使用的能量大多來自化學反應釋放的能量。化學能通常轉化為熱能。蓋斯定律是化學學習的一個重要的理論。任何化學反應發(fā)生都是舊化學鍵斷裂和新化學鍵形成的過程。斷裂化學鍵吸熱，形成化學鍵放熱。反應熱就是斷裂化學鍵吸收的熱量與形成化學鍵釋放的熱量的差值。物質在反應過程中反應熱既與物質的狀態(tài)有關，也與物質的多少有關。1 mol的氣態(tài)水分解產生1 mol的氫氣和1/2 mol的氧氣的能量變化是2 mol463 kJ/mol－436 kJ/mol1 mol－1/2 mol495 kJ/mol＝242.5 kJ，因此熱化學方程式為H2O(g)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋242.5 kJ/mol，A、B錯誤；若是2 mol的氣態(tài)水分解產生2 mol的氫氣和1 mol的氧氣的能量變化是＋242.5 kJ/mol2 mol＝＋485 kJ，物質分解吸收的熱量與產物燃燒放出的熱量數值相等，符號相反，即氫氣燃燒的熱化學方程式是2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－485 kJ/mol，C錯誤，D正確。 [答案]　D —判斷熱化學方程式正誤的“五審” 　2.(xx高考北京卷節(jié)選)NOx是汽車尾氣中的主要污染物之一。汽車發(fā)動機工作時會引發(fā)N2和O2反應，其能量變化示意圖如下： 寫出該反應的熱化學方程式：__________________________________________。 解析：由題干信息可知：N2(g)===2N(g)　ΔH1＝＋945 kJmol－1，O2(g)===2O(g)　ΔH2＝＋498 kJmol－1,2N(g)＋2O(g)===2NO(g)　ΔH3＝－1 260 kJmol－1，根據蓋斯定律可得：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝＋183 kJmol－1。 答案：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋183 kJmol－1 題組一　熱化學方程式的正誤判斷 1．(xx福建泉州質檢)實驗測得：101 kPa時，1 mol H2完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8 kJ的熱量；1 mol CH4完全燃燒生成液態(tài)水和CO2，放出890.3 kJ的熱量。下列熱化學方程式的書寫正確的是(　　) ①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝＋890.3 kJmol－1 ②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJmol－1 ③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJmol－1 ④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJmol－1 A．僅有② B．僅有②④ C．僅有②③④ D．全部符合要求 解析：選B。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)產物的穩(wěn)定狀態(tài)，H2O為液態(tài)，C的穩(wěn)定氧化物為CO2；(2)單位是kJmol－1，不是kJ；(3)數值，ΔH的數值要與方程式中化學計量數保持一致；(4)符號，吸熱為“＋”，放熱為“－”。僅②④符合要求。 2．(xx遼寧大連高三質檢)下列有關熱化學方程式及其敘述正確的是(　　) A．氫氣的燃燒熱為285.5 kJmol－1，則水分解的熱化學方程式為2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋285.5 kJmol－1 B．已知2C(石墨，s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJmol－1，則石墨的燃燒熱為110.5 kJmol－1 C．已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJmol－1，則在一定條件下將1 mol N2和3 mol H2置于一密閉容器中充分反應后最多可放出92.4 kJ的熱量 D．已知乙醇和乙烯的燃燒熱分別為1 366.8 kJmol－1和1 411.0 kJmol－1，則乙烯水化制乙醇的熱化學方程式為C2H4(g)＋H2O(l)===C2H5OH(l)　ΔH＝－44.2 kJmol－1 解析：選D。燃燒熱是指1 mol可燃物燃燒時生成穩(wěn)定的氧化物所放出的熱量，所以當1 mol水分解時才吸熱285.5 kJ，A項錯；CO不是穩(wěn)定氧化物，B項錯；合成氨是可逆反應，提供的反應物不會全部反應，放出的熱量小于92.4 kJ，C項錯；根據蓋斯定律，將表達乙烯燃燒熱的熱化學方程式和表達乙醇燃燒熱的熱化學方程式相減可得D項熱化學方程式。 題組二　熱化學方程式的書寫 3．(教材改編)(1)1 mol CO氣體完全燃燒生成CO2氣體，放出283 kJ的熱量，其熱化學方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)1 g H2氣體完全燃燒生成液態(tài)水放出143 kJ熱量，其熱化學方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：注意ΔH數值與化學計量數要對應，把題給數據換算成所需數值。 答案：(1)CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283 kJmol－1 (2)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286 kJmol－1 4．(1)H2S的燃燒熱ΔH＝－a kJ/mol，寫出H2S燃燒反應的熱化學方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)肼可作為火箭發(fā)動機的燃料，與氧化劑N2O4反應生成N2和水蒸氣。 已知：①N2(g)＋2O2(g)===N2O4 (l) ΔH1＝－19.5 kJ/mol ②N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－534.2 kJ/mol 寫出肼和N2O4 反應的熱化學方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)燃燒熱指1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物所放出的熱量，故可寫出H2S燃燒的熱化學方程式。 (2)根據蓋斯定律，可知②2－①即可得到所求熱化學方程式中的ΔH＝2ΔH2－ΔH1。 答案：(1)H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(l)ΔH＝－a kJ/mol (2)2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1 048.9 kJ/mol 　 在熱化學方程式的書寫和判斷正誤時，常見失誤點有： (1)忽視ΔH的正負。 (2)忽視ΔH的數值與化學計量數有關?；瘜W計量數發(fā)生變化時，ΔH的數值要相應變化。 (3)忽視物質的狀態(tài)不同ΔH的數值也不同。 考 點 三　燃燒熱、中和熱及能源 一、燃燒熱 注意：“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。 二、中和熱 注意：(1)必須是強酸和強堿的稀溶液反應。 (2)產物是1 mol H2O(l)。用離子方程式可表示為OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ/mol。 三、中和反應反應熱的測定 1．裝置(請在橫線上填寫儀器名稱) 2．計算公式 ΔH＝－ kJ/mol，t1——起始溫度，t2——終止溫度。 3．實驗中的注意事項 (1)泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或紙條)的作用是保溫隔熱，減少實驗過程中的熱量損失。 (2)為保證酸完全中和，采取的措施是使堿稍過量。 四、能源 (1)在書寫表示燃燒熱的熱化學方程式時，應以燃燒1 mol 物質為標準來配平其余物質的化學計量數。例如：H2(g)＋\f(1,2)O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－286 kJmol－1，即H2的燃燒熱ΔH＝－286 kJmol－1。,(2)中和熱是強酸和強堿的稀溶液反應生成1 mol H2O放出的熱量，為57.3 kJmol－1，弱酸和弱堿電離時吸熱，放出的熱量小于57.3 kJ，濃硫酸稀釋時放熱，放出的熱量大于57.3 kJ。 　(xx高考海南卷)已知丙烷的燃燒熱ΔH＝－2 215 kJmol－1。若一定量的丙烷完全燃燒后生成1.8 g水，則放出的熱量約為(　　) A．55 kJ　　　　　　　　 B．220 kJ C．550 kJ D．1 108 kJ [解析]　丙烷分子式是C3H8,1 mol丙烷燃燒會產生4 mol水，則丙烷完全燃燒產生1.8 g水時消耗丙烷的物質的量是n(C3H8)＝(mM)＝(1.8 g18 gmol－1)＝0.025 mol，所以反應放出的熱量是Q＝2 215 kJmol－10.025 mol＝55.375 kJ，因此所求數值與選項A接近。故答案選A。 [答案]　A —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。　3.(xx安徽池州模擬)下列關于熱化學反應的描述中正確的是(　　) A．HCl和NaOH反應的中和熱ΔH＝－57.3 kJmol－1。則H2SO4和Ca(OH)2反應的中和熱ΔH＝2(－57.3) kJmol－1 B．CO(g)的燃燒熱是283.0 kJmol－1，則2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反應的ΔH＝＋(2283.0) kJmol－1 C．1 mol甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷的燃燒熱 D．稀醋酸與稀NaOH溶液反應生成1 mol水，放出57.3 kJ 熱量 解析：選B。 中和熱是以生成1 mol H2O作為標準的，因此A不正確；燃燒熱是指1 mol燃料完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物所放出的熱量，因此B正確，C不正確；稀醋酸是弱酸，電離過程需要吸熱，放出的熱量要小于57.3 kJ，D不正確。 題組一　燃燒熱、中和熱的含義及辨析 1．(教材改編)判斷正誤，正確的劃“√”，錯誤的劃“” (1)甲烷的燃燒熱ΔH＝－890.3 kJ/mol，則甲烷燃燒的熱化學方程式可表示為CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ/mol。(　　) (2)在稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ/mol，若將含0.5 mol H2SO4的濃硫酸與含1 mol NaOH的溶液混合，放出的熱量大于57.3 kJ。(　　) 解析：(1)燃燒熱是指1 mol純物質完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時的反應熱，甲烷燃燒生成的穩(wěn)定的氧化物應是二氧化碳氣體和液態(tài)水。(2)濃硫酸在稀釋時還要放出一部分熱量。 答案：(1)　(2)√ 2．(xx湖南郴州四校聯考)已知反應：①25 ℃、101 kPa時，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ/mol； ②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol。 下列結論正確的是(　　) A．碳的燃燒熱ΔH<－110.5 kJ/mol B．①的反應熱為221 kJ/mol C．稀硫酸與稀NaOH溶液反應的中和熱ΔH＝－(257.3) kJ/mol D．稀醋酸和稀NaOH溶液反應生成1 mol H2O，放出57.3 kJ 的熱量 解析：選A。由2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ/mol知1 mol碳燃燒生成CO放熱110.5 kJ，則生成CO2放熱大于110.5 kJ，則燃燒熱對應的ΔH<－110.5 kJ/mol，故A正確；①的反應熱ΔH應為－221 kJ/mol，B錯；中和熱是指生成1 mol水時的對應熱量，故仍為ΔH＝－57.3 kJ/mol，C錯；醋酸電離吸熱，故用醋酸與NaOH反應生成1 mol H2O，放熱小于57.3 kJ，D錯。 題組二　對能源的認識 3．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 解析：選C。A中煤炭、石油都是不可再生能源，B中天然氣是不可再生能源，D中核能是不可再生能源。 4．《全球科技經濟瞭望》報道了美國氫燃料電池技術的發(fā)展。目前，我國的能源結構主要是煤，還有石油、天然氣、核能等，這些能源都是不可再生且污染環(huán)境的能源，研究和開發(fā)清潔而又用之不竭的能源是未來發(fā)展的首要任務?？茖W家預測“氫能”將是21世紀最理想的新能源，氫能是利用氫氣的燃燒反應放熱提供能量。即H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.5 kJmol－1。 (1)試分析為什么“氫能”將是21世紀最理想的新能源？(指出兩條優(yōu)點即可)________________________________________________________________________。 (2)目前世界上的氫氣絕大部分是從石油、煤炭和天然氣中制取。請寫出工業(yè)上由天然氣和高溫水蒸氣反應制氫氣的化學方程式：________________________________________________________________________。 (3)目前，有人提出一種最經濟最理想的獲得氫能源的循環(huán)體系，如下圖所示： 這是一種最理想的氫能源循環(huán)體系，類似于生物的光合作用，太陽能和水是用之不竭的，而且價格低廉。急需化學家研究的是________________________________________________________________________。 (4)列舉兩種方法簡單安全地輸送氫氣：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)氫是宇宙中含量最豐富的元素之一，可提取出無窮無盡的氫氣。氫氣用作燃料不會污染環(huán)境。 (2)該反應式的書寫要注意工業(yè)上充分利用天然氣，獲得更多的氫氣，必須利用廉價的水來提供氫，而不是直接分解。另外產物是二氧化碳，而不是一氧化碳，這樣甲烷的利用率才更高。其反應式為CH4＋2H2O(g)CO2＋4H2。 (3)由圖可見，科學家需研究出合適的光分解催化劑，它能在光照條件下促使水的分解速率加快。 (4)管道運輸(可以把現有的天然氣和城市煤氣管道輸送系統(tǒng)改造為氫氣輸送系統(tǒng))；用金屬儲氫材料儲存后再運輸。 答案：(1)氫氣來源廣泛，作燃料不會產生污染等(答案合理即可) (2)CH4＋2H2O(g)高溫,CO2＋4H2 (3)合適的光分解催化劑，在光照下加快H2O的分解速率 (4)管道運輸、用金屬儲氫材料儲存后再運輸(答案合理即可) 題組三　中和熱的測定實驗 5．(教材改編)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50 mL 0.50 molL－1鹽酸倒入小燒杯中，測出鹽酸溫度；②用另一量筒量取50 mL 0.55 molL－1NaOH溶液，并用另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，測得混合液溫度?；卮鹣铝袉栴}： (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．揭開泡沫塑料板用玻璃棒攪拌 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上下攪動 (4)現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1 L 1 molL－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1 gcm－3，又知中和反應后生成溶液的比熱容c＝4.18 Jg－1℃－1。為了計算中和熱，某學生實驗記錄數據如下： 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 依據該學生的實驗數據計算，該實驗測得的中和熱ΔH＝__________(結果保留一位小數)。 (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________________________________________________________________________。 解析：(1)在中和熱的測定實驗中為了確保一種反應物被完全中和，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是用套在溫度計上的環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕地上下攪動。(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，故中和熱要小一些(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)因為硫酸與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。 答案：(1)確保鹽酸被完全中和　(2)C　(3)D　(4)ΔH1＝ΔH2<ΔH3　(5)－51.8 kJmol－1 (6)不能　H2SO4與Ba(OH)2反應生成BaSO4沉淀的生成熱會影響反應的反應熱 　 (1)碎泡沫塑料(或紙條)及泡沫塑料板的作用是保溫、隔熱，減少實驗過程中熱量的損失。 (2)為保證酸、堿完全中和，常采用堿稍稍過量。 (3)實驗時用環(huán)形玻璃攪拌棒攪拌溶液的方法是上下攪動，不能用銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒的理由是銅傳熱快，熱量損失大。 (4)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。 (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　有關反應熱的計算[學生用書P122] 一、利用熱化學方程式計算 反應熱與反應物的物質的量成正比。根據已知的熱化學方程式和已知的反應物或生成物的物質的量，可以計算反應放出或吸收的熱量；根據一定量的反應物或生成物的量計算出反應放出或吸收的熱量，換算成1 mol反應物或生成物的熱效應，也可以書寫熱化學方程式。 二、根據舊鍵斷裂和新鍵形成過程中的能量差計算 若反應物舊化學鍵斷裂吸收能量E1，生成物新化學鍵形成放出能量E2，則反應的ΔH＝E1－E2。 三、利用蓋斯定律計算 1．蓋斯定律是指化學反應不管是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的，即化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關。 2．在具體的應用過程中，采用以下四個步驟就能快速、準確地解決問題。 (1)寫：寫出目標方程式(題目中要書寫的熱化學方程式)，配平。 (2)比：將已知方程式和目標方程式比較，分析物質類別、位置(在反應物中還是在生成物中)的區(qū)別。 (3)倒：為了將已知方程式相加得到目標方程式，可將方程式顛倒過來，反應熱的量不變，但符號要相反。這樣，可以避免減法運算中容易出現的錯誤。 (4)乘：為了將方程式相加得到目標方程式，可將方程式乘以某個數(可以是分數)，反應熱也要進行相應地運算。 (5)加：倒、乘兩個方面做好了，只要將方程式相加即可得目標方程式，反應熱也相加即可。注意：ΔH要帶著“＋”、“－”符號進行運算。 (1)根據蓋斯定律計算ΔH時，要帶著符號、數值、單位運算，即進行代數運算。,(2)在比較反應熱(ΔH)的大小時，帶符號比較。對于放熱反應，放出的熱量越多，ΔH反而越小。 　(xx高考重慶卷)黑火藥是中國古代的四大發(fā)明之一，其爆炸的熱化學方程式為S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)　ΔH＝x kJmol－1 已知：碳的燃燒熱ΔH1＝a kJmol－1 S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJmol－1 2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝c kJmol－1 則x為(　　) A．3a＋b－c　　　　　　 B．c－3a－b C．a＋b－c D．c－a－b [解析]碳燃燒的熱化學方程式為①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝a kJmol－1，將另外兩個熱化學方程式進行編號，②S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJmol－1，③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)　ΔH3＝c kJmol－1，運用蓋斯定律，①3＋②－③得S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s) ＋N2(g)＋3CO2(g)　ΔH＝(3a＋b－c) kJmol－1，則x＝3a＋b－c，故A正確。 [答案]　A —應用蓋斯定律進行簡單計算 (1)當熱化學方程式乘、除以某一個數時，ΔH也應乘、除以同一個數；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。 (2)將一個熱化學方程式顛倒書寫時，ΔH的符號也隨之改變，但數值不變。 (3)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。 (4)根據物質燃燒放熱數值計算Q放＝n(可燃物)|ΔH|。 　4.(xx高考江蘇卷節(jié)選)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＝＋3 359.26 kJmol－1 CaO(s)＋SiO2(s)===CaSiO3(s)　ΔH2＝－89.61 kJmol－1 2Ca3(PO4)2(s)＋6SiO2(s)＋10C(s)===6CaSiO3(s)＋P4(s)＋10CO(g)　ΔH3 則ΔH3＝________kJmol－1。 解析：根據蓋斯定律得： ΔH3＝ΔH1＋6ΔH2＝＋3 359.26 kJmol－1＋6(－89.61 kJmol－1)＝＋2 821.6 kJmol－1。 答案：＋2 821.6 題組一　利用焓變、熱化學方程式計算反應熱 1.(xx湖北四校聯考)已知某化學反應A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(AB2的分子結構為B—A—B)的能量變化如圖所示，下列有關敘述中正確的是(　　) A．該反應的進行一定需要加熱 B．該反應的ΔH＝－(E1－E2) kJ/mol C．該反應中反應物的鍵能總和大于生成物的鍵能總和 D．斷裂1 mol A—A鍵和2 mol B—B鍵放出E1 kJ能量 解析：選C。由圖可知這是一個吸熱反應，但發(fā)生吸熱反應不一定需要加熱，A錯誤；吸熱反應ΔH>0，B錯誤，C正確；斷鍵需要吸熱，D錯誤。 2．一定條件下，充分燃燒一定量的丁烷放出熱量161.9 kJ，經測定完全吸收生成的CO2需消耗5 molL－1的KOH溶液100 mL，恰好生成正鹽，則此條件下熱化學方程式：C4H10(g)＋13/2O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)的ΔH為(　　) A．＋2 590.4 kJmol－1 B．－2 590.4 kJmol－1 C．＋1 295.2 kJmol－1 D．－1 295.2 kJmol－1 解析：選B。據題意，放出161.9 kJ熱量時生成的CO2的物質的量為5 molL－10.1 L2＝0.25 mol，所以ΔH＝－161.9 kJmol－116＝－2 590.4 kJmol－1。 題組二　利用蓋斯定律計算反應熱 3．(xx廣東梅州模擬)已知H2SO4(aq)與Ba(OH)2(aq)反應的ΔH＝－1 584.2 kJmol－1；HCl(aq)與NaOH(aq)反應的ΔH＝－55.6 kJmol－1，則生成BaSO4(s)的反應熱等于(　　) A．－1 528.6 kJmol－1 B．－1 473 kJmol－1 C．＋1 473 kJmol－1 D．＋1 528.6 kJmol－1 解析：選B。H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH1＝－55.6 kJmol－1 Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)　ΔH2 2H＋(aq)＋2OH－(aq)＋Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)ΔH3＝－1 584.2 kJmol－1 根據蓋斯定律知，ΔH3＝2ΔH1＋ΔH2， ΔH2＝－1 473 kJmol－1。 4．(1)已知：溫度過高時，WO2(s)轉變?yōu)閃O2(g)： WO2(s)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g) ΔH＝＋66.0 kJmol－1 WO2(g)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g) ΔH＝－137.9 kJmol－1 則WO2(s)WO2(g)的ΔH＝________。 (2)碘可用作心臟起搏器電源——鋰碘電池的材料。該電池反應為2Li(s)＋I2(s)===2LiI(s)　ΔH 已知：4Li(s)＋O2(g)===2Li2O(s)　ΔH1 4LiI(s)＋O2(g)===2I2(s)＋2Li2O(s)　ΔH2 則電池反應的ΔH＝__________；碘電極作為該電池的________極。 (3)真空碳熱還原—氯化法可實現由鋁土礦制備金屬鋁，其相關反應的熱化學方程式如下： Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)===3AlCl(g)＋3CO(g) ΔH＝a kJmol－1 3AlCl(g)===2Al(l)＋AlCl3(g)　ΔH＝b kJmol－1 反應Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g)的ΔH＝________kJmol－1(用含a、b的代數式表示)。 解析：(1)根據題意可知，反應①WO2(s)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)　ΔH＝＋66.0 kJmol－1和②WO2(g)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)　ΔH＝－137.9 kJmol－1，①－②可得WO2(s)WO2(g) ΔH＝＋203.9 kJmol－1。 (2)已知：①4Li(s)＋O2(g)===2Li2O(s)　ΔH1 ②4LiI(s)＋O2(g)===2I2(s)＋2Li2O(s)　ΔH2 根據蓋斯定律，由(①－②)可得：2Li(s)＋I2(s)===2LiI(s)　ΔH＝(ΔH1－ΔH2)。 由電池反應可知，I2得電子被還原，則碘電極作為該電池的正極。 (3)已知：①Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)===3AlCl(g)＋3CO(g)　ΔH＝a kJmol－1； ②3AlCl(g)===2Al(l)＋AlCl3(g)　ΔH＝b kJmol－1，根據蓋斯定律，由①＋②可得：Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g)　ΔH＝(a＋b) kJmol－1。 答案：(1)＋203.9 kJmol－1 (2)(ΔH1－ΔH2)　正 (3)a＋b 題組三　利用鍵能計算反應熱 5．通常把斷開1 mol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據，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________。 解析：SiCl4、H2和HCl分子中共價鍵的數目容易計算，而產物硅屬于原子晶體，可根據原子晶體的結構計算晶體硅中的共價鍵的數目。1 mol晶體硅中所含的Si—Si鍵為2 mol，即制取高純硅反應的反應熱ΔH＝4360 kJmol－1＋2436 kJmol－1－(2176 kJmol－1＋4431 kJmol－1)＝＋236 kJmol－1。 答案：＋236 kJmol－1 6．(xx高考北京卷節(jié)選)用Cl2生產某些含氯有機物時會產生副產物HCl。利用反應A，可實現氯的循環(huán)利用。 反應A：4HCl＋O22Cl2＋2H2O 已知：ⅰ.反應A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的熱量。 ⅱ. (1)H2O的電子式是______________。 (2)反應A的熱化學方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)斷開1 mol H—O 鍵與斷開 1 mol H—Cl 鍵所需能量相差約為__________kJ，H2O中H—O 鍵比HCl中H—Cl鍵______________(填“強”或“弱”)。 答案：(1) (2)4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－115.6 kJ/mol (3)32　強 　 (1)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計算物質中鍵的個數時，不能忽略物質的結構，如1 mol晶體硅中含2 mol Si—Si鍵，1 mol SiO2中含4 mol Si—O鍵。 1．(xx高考新課標全國卷Ⅱ)室溫下，將1 mol的CuSO45H2O(s)溶于水會使溶液溫度降低，熱效應為ΔH1，將1 mol 的CuSO4(s)溶于水會使溶液溫度升高，熱效應為ΔH2；CuSO45H2O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 解析：選B。1 mol CuSO45H2O(s)溶于水會使溶液溫度降低，為吸熱過程，故ΔH1>0,1 mol CuSO4(s)溶于水會使溶液溫度升高，為放熱過程，故ΔH2<0,1 mol CuSO45H2O(s)溶于水可以分為兩個過程，先分解成1 mol CuSO4(s)和5 mol水，然后1 mol CuSO4(s)再溶于水，CuSO45H2O受熱分解為吸熱反應，即ΔH3>0。根據蓋斯定律得到關系式ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，分析得到答案：ΔH1<ΔH3。 2．(xx高考上海卷)1,3丁二烯和2丁炔分別與氫氣反應的熱化學方程式如下： ①CH2===CH—CH===CH2(g)＋2H2(g)―→CH3CH2CH2CH3(g)＋236.6 kJ ②CH3—C≡C—CH3(g)＋2H2(g)―→CH3CH2CH2CH3(g)＋272.7 kJ 由此不能判斷(　　) A．1,3丁二烯和2丁炔穩(wěn)定性的相對大小 B．1,3丁二烯和2丁炔分子儲存能量的相對高低 C．1,3丁二烯和2丁炔相互轉化的熱效應 D．一個碳碳三鍵的鍵能與兩個碳碳雙鍵的鍵能之和的大小 解析：選D。根據蓋斯定律可知①－②即得到 CH2===CH—CH===CH2(g)―→CH3—C≡C—CH3(g)－36.1 kJ，這說明1,3丁二烯轉化為2丁炔是吸熱反應，因此在質量相等的條件下1,3丁二烯的總能量低于2丁炔的總能量。能量越低越穩(wěn)定，因此1,3丁二烯比2丁炔穩(wěn)定性強，所以選項A、B、C均是正確的；反應熱等于斷裂化學鍵吸收的能量與形成化學鍵所放出的能量的差值，但由于不能確定碳碳單鍵和碳氫單鍵鍵能，因此根據熱化學方程式不能確定一個碳碳三鍵的鍵能與兩個碳碳雙鍵的鍵能之和的相對大小，D不正確，答案選D。 3．(xx高考江蘇卷)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 下列關于上述反應焓變的判斷正確的是(　　) A．ΔH1＞0，ΔH3＜0 B．ΔH2＞0，ΔH4＞0 C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5 解析：選C。A.C(s)、CO(g)在O2(g)中燃燒生成CO2，均為放熱反應，則有ΔH1<0、ΔH3<0。B.CO2(g)與C(s)在高溫條件下反應生成CO(g)，該反應為吸熱反應，則有ΔH2>0；Fe(s)與O2(g)反應生成Fe2O3(s)為放熱反應，則有ΔH4<0。C.將五個熱化學方程式依次編號為①、②、③、④、⑤，根據蓋斯定律，由②＋③可得①，則有ΔH1＝ΔH2＋ΔH3。D.將五個熱化學方程式依次編號為①、②、③、④、⑤，根據蓋斯定律，由③3－⑤2可得④，則有ΔH4＝3ΔH3－2ΔH5。 4．(xx高考上海卷)將盛有NH4HCO3粉末的小燒杯放入盛有少量醋酸的大燒杯中。然后向小燒杯中加入鹽酸，反應劇烈，醋酸逐漸凝固。由此可見(　　) A．NH4HCO3和鹽酸的反應是放熱反應 B．該反應中，熱能轉化為產物內部的能量 C．反應物的總能量高于生成物的總能量 D．反應的熱化學方程式為NH4HCO3＋HCl===NH4Cl＋CO2↑＋H2O－Q 解析：選B。醋酸逐漸凝固說明反應吸收熱量導致醋酸溶液溫度降低，即NH4HCO3與HCl的反應為吸熱反應，即吸收的熱量轉化為產物內部的能量，A項錯誤、B項正確；因反應為吸熱反應，則反應后生成物的總能量高于反應物的總能量，C項錯誤；書寫熱化學方程式時，應注明物質的狀態(tài)，D項錯誤。 5．(1)(xx高考大綱全國卷節(jié)選)化合物AX3和單質X2在一定條件下反應可生成化合物AX5。 已知AX3的熔點和沸點分別為－93.6 ℃和76 ℃，AX5的熔點為167 ℃。室溫時AX3與氣體X2反應生成1 mol AX5，放出熱量123.8 kJ。該反應的熱化學方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)(xx高考新課標全國卷Ⅰ節(jié)選)已知： 甲醇脫水反應 2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2