1、第1讲化学能与热能【2019备考】最新考纲：1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出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。考点一焓变与反应热(频数：难度：)1化学反应中的能量变化(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：热能、光能、电能等。通常
2、主要表现为热量的变化。2焓变、反应热(1)焓(H)用于描述物质所具有能量的物理量。(2)焓变(H)HH(生成物)H(反应物)。单位kJmol1。(3)反应热指当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kJmol1。(4)焓变与反应热的关系对于等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：HQp。3吸热反应和放热反应(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析。(2)从反应热的量化参数键能的角度分析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。化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。
3、如吸热反应NH4Cl与Ba(OH)28H2O在常温常压下即可进行。1(RJ必修2P374改编)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氧化钙溶于水答案A2根据RJ选修4P3图1“化学反应体系中反应物、产物的能量和活化能的关系改变”。已知反应ABC(H0)，XC(H0可知，X的能量比A和B的能量和大。由XCH0可知，C的能量比X的能量低。答案3(溯源题)(2015北京理综，9)最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：判断下列说法是否正确(1)CO和O生成CO2是吸热反应()(2
4、)在该过程中，CO断键形成C和O()(3)CO和O生成了具有极性共价键的CO2()(4)状态状态表示CO与O2反应的过程()答案(1)(2)(3)(4)探源：本考题源于RJ选修4 P3“化学反应过程中的能量变化图示”，对反应过程中能量变化问题进行了多角度考查。题组一依据图像信息，理清活化能与焓变的关系1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ABCABCABC(反应物) (过渡态)(生成物)BE1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HE1E20，所以正反应为放热反应D此图中逆反应的热效应HE1E20()(2)S(s)O2(g)=
5、SO2(g)Ha kJmol1表示1 mol S和氧气完全反应生成1 mol SO2气体，放出热量为a kJ()(3)C(石墨，s)=C(金刚石，s)H0，说明石墨比金刚石稳定()(4)等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量更多()(5)已知： 500 ，30 MPa下，N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，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()答案(1)(2)(3)(4)(5)2下列热化学方程式正确的是()选项已知条件热化学方程式AH2的燃烧热为a kJmol1H2Cl22HClHa kJmol1B1 mol S
6、O2、0.5 mol O2完全反应后，放出热量98.3 kJ2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H98.3 kJmol1CH(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1H2SO4(aq)Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)2H2O(l)H114.6 kJmol1D31 g白磷比31 g红磷能量多b kJP4(白磷，s)=4P(红磷，s)H4b kJmol1解析选项A中符合已知条件的应是H2和O2反应，A错；H应为196.6 kJmol1，B错；选项C中由于生成BaSO4沉淀，放出的热量大于114.6 kJ，C错。答案D【方法规律】判断热化学方程式的“5审法”题组二热化学方程
7、式的书写角度1依据反应事实书写热化学方程式3依据事实，写出下列反应的热化学方程式。(1)在一定条件下，将1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中发生反应生成氨气，达到平衡时N2的转化率为25%，放出Q kJ的热量，写出N2与H2反应的热化学方程式_。(2)在25 、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_。(3)已知1 mol单质Na在足量O2中燃烧，恢复至室温，放出255.5 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：_。(4)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成N
8、aBO2(s)和氢气，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_。答案(1)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H4Q kJmol1(2)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H2Q kJmol1(3)2Na(s)O2(g)=Na2O2(s)H511 kJmol1(4)NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g)H216 kJmol1【方法规律】根据反应事实，书写热化学方程式的程序角度2依据相关信息书写热化学方程式4(1)(2018吉林六校联考)一定条件下，化学反应2H2O2=2H2O的能
9、量变化如图所示，则反应生成液态水的热化学方程式可表示为_。(2)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。传统上该转化通过如下图所示的催化循环实现。其中，反应为2HCl(g)CuO(s)H2O(g)CuCl2(s)H1反应生成1 mol Cl2的反应热为H2，则总反应的热化学方程式为_(反应热用H1和H2表示)。答案(1)2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2(abc)kJmol1(2)2HCl(g)O2(g)H2O(g)Cl2(g)HH1H2考点三燃烧热中和热能源(频数：难度：)1燃烧热(1)概念在25 、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，
10、叫做该物质的燃烧热。燃烧热的单位一般用kJmol1表示。燃烧热的限定词有常温(25 )、恒压(101 kPa时)、可燃物的物质的量(1 mol)、完全燃烧、稳定的氧化物等，其中的“完全燃烧”，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：CCO2(g)，HH2O(l)，SSO2(g)等。(2)表示的意义：例如C的燃烧热H为393.5 kJmol1，表示在25 、101 kPa时，1 mol C完全燃烧放出393.5 kJ的热量。(3)书写热化学方程式：燃烧热是以1 mol纯物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：
11、C8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5 518 kJmol1，即C8H18的燃烧热H为5 518 kJmol1。(4)燃烧热的计算：可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为Q放n(可燃物)|H|。式中：Q放为可燃物燃烧反应放出的热量；n为可燃物的物质的量；H为可燃物的燃烧热。2中和热(1)概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态H2O时的反应热叫中和热。(2)注意几个限定词：稀溶液；产物是1 mol液态H2O；用离子方程式可表示为OH(aq)H(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1(3)中和热的测定装置。(请在横线上填写仪器名称)计算公式：HkJmo
12、l1t1起始温度，t2混合溶液的最高温度。注意事项。a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。b为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。中和热是强酸强碱的稀溶液生成1 mol H2O放出的热量为57.3 kJ，弱酸弱碱电离时吸热，生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ。浓硫酸稀释时放热，生成1 mol H2O时放出的热量大于57.3 kJ。3能源1教材基础知识判断(1)化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能()(2)农村用沼气池产生的沼气作燃料属于生物质能的利用()(3)随着科技的发展，氢气将成为主要能源之一()(4)食用植物体内的淀
13、粉、蛋白质等属于直接利用能源()(5)粮食作物是制乙醇燃料的重要原料()(6)开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中PM 2.5的含量()(7)低碳生活注重节能减排，尽量使用太阳能等代替化石燃料，减少温室气体的排放()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2(RJ选修4P7 表11改编)氢气的燃烧热为285.5 kJmol1，则电解水的热化学方程式为_。答案2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H571.0 kJ/mol3(溯源题)(2016海南化学，6)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：C57H104O6(s)80O2(g)=57CO2(g
14、)52H2O(l)已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8104 kJ，油酸甘油酯的燃烧热为_。答案3.4104 kJmol1探源：本考题源于RJ选修4 P7“燃烧热”，对有关燃烧热的概念和计算进行了考查。题组一能源的开发与利用1为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是()AH2O的分解反应是放热反应B氢能源已被普遍使用C2 mol液态H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量D氢气不易贮存和运输，无开发利用价值解析2H2O(l)=2H2(g)O2(g)是吸热反应，说明2 mol液态 H2O的能量低于2
15、mol H2和1 mol O2的能量。因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输，所以氢能源利用并未普及，但发展前景广阔。答案C2(2018台州期末)合理利用燃料，减小污染符合“绿色化学”理念，下列关于燃料的说法正确的是()A“可燃冰”是将水变为油的新型燃料B通入大大过量的空气使燃料充分燃烧，从而达到充分利用热能的目的C燃料的化学能可以在不同的条件下转化为热能、电能被人类利用D硫的燃烧热为a kJmol1，硫燃烧热的热化学方程式：S(s)O2(g)=SO3(g)Ha kJmol1解析A项，“可燃冰”外观像冰，其化学组成是CH4nH2O，水的化学式为H2O，根据元素守恒知，水不能变为油，A错误；B
16、项，氧气助燃，所以通入足量的空气能使燃料充分燃烧，但通入大大过量的空气会使热量被空气带走，不利于热量的充分利用，B错误；C项，物质的化学能可以转化为热能、光能、电能等能量形式，C正确；D项，根据燃烧热的定义，硫转化成气态的二氧化硫，D错误。答案C题组二燃烧热、中和热概念理解及计算3正误判断，正确的打“”，错误的打“”(1)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()(2)H2(g)的燃烧热是285.8 kJmol1，则2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H571.6 kJmol1()(3)燃料电池中
17、将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJmol1()(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)葡萄糖的燃烧热是2 800 kJmol1，则C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H1 400 kJmol1()(6)氢气的燃烧热为285.5 kJmol1，则电解水的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)O2(g)H285.5 kJmol
18、1()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)4一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷(C4H10)生成二氧化碳气体和液态水，放出热量为Q kJ(Q0)，经测定完全吸收生成的二氧化碳需消耗5 mol/L的KOH溶液100 mL，恰好生成正盐，则此条件下丁烷燃烧热的H为()A8Q kJ/mol B16Q kJ/molC8Q kJ/mol D16Q kJ/mol解析5 mol/L KOH溶液100 mL含有0.5 mol的KOH，生成正盐K2CO3，吸收CO2为0.25 mol。而1 mol丁烷中有4 mol碳原子，所以会生成4 mol CO2，现在生成0.25 mol CO2，可知燃烧了0.062 5
19、 mol丁烷。那么完全燃烧1 mol丁烷，会产生16Q kJ热量，燃烧热的H均小于零，故为16Q kJ/mol，选D。答案D【易错警示】(1)描述反应热时，无论是用“反应热”、“焓变”表示还是用H表示，其后所跟数值都需要带“”、“”符号。如：某反应的反应热(或焓变)为HQ kJmol1或HQ kJmol1。(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Q kJmol1也可表述为燃烧热HQ kJmol1。题组三中和热的测定误差分析及数据处理5某实验小组用0.50 molL1 NaOH溶液和0.50 molL1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示
20、。(1)写出该反应的热化学方程式生成1 mol H2O(l)时的反应热为57.3 kJmol1：_。(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。请填写表格中的空白：温度次数起始温度t/终止温度t2/温度差平均值(t2t1)/H2SO4NaOH平均值126.226.026.130.1227.027.427.233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4近似认为0.50 molL1 NaOH溶液和0.50 molL1硫酸溶液的密度都是1.0 gmL1，中和后生成溶液的比热容c4.18 J(g)1。则生成1 mol H2O(l)时的
21、反应热H_(取小数点后一位)。上述实验数值结果与57.3 kJmol1有偏差，产生偏差的原因不可能是_(填字母)。a实验装置保温、隔热效果差b量取NaOH溶液的体积时仰视读数c分多次把NaOH溶液倒入盛在硫酸的小烧杯中d用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度(3)若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_。解析(2)第2组数据偏差较大，应舍去，其他三组的平均值为4.0 。H(5030) mL1.0 gmL14.0 4.18103 kJg110.025
22、 mol53.5 kJmol1。放出的热量小可能是散热、多次加入碱或起始温度读得较高等原因。(3)稀NaOH溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中NH3H2O的电离要吸收热量，故中和热要小一些(注意中和热与H的关系)。答案(1)H2SO4(aq)2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)2H2O(l)H114.6 kJmol1(2)4.053.5 kJmol1b(3)H1H20，H2H4CH1H22H3H5D2H5H10解析A项，甲醇燃烧是放热反应，H1H3 BH1H3解题思路：我的答案：考查意图：在一定条件下，利用已知反应的反应热，根
23、据盖斯定律，对未知反应的反应热进行定性地分析和定量地计算，是学习化学反应原理的重要内容，本题主要考查盖斯定律的理解与应用，题干叙述了CuSO45H2O(s)的溶解过程，学生应借助所述信息，首先提炼出CuSO45H2O(s)溶解分解为两个过程，再根据各个过程吸放热情况，对反应热关系作出判断。通过对过程的分析与理解，考查了学生吸收化学信息并与已有知识整合，从而解决化学问题的能力。本题抽样统计难度为0.352，区分度为0.261。解题思路：1 mol CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，为吸热反应，故H10，1 mol CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，为放热过程，故H20，根据盖
24、斯定律得到关系式H1H2H3，分析得到答案H10DH2(g)I2(g)2HI(g)H0解析红磷的能量低，更稳定，B错；气态硫能量高，S(g)=S(s)H0，C错；D中反应为放热反应，H”“N；(2)甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧，放出的热量少，故a726.5；(3)有1 mol Cl2参与反应时释放出145.0 kJ热量，2 mol氯气反应放热290.0 kJ，反应的热化学方程式为2Cl2(g)2H2O(g)C(s)=4HCl(g)CO2(g)H290.0 kJmol1；(4)铝元素化合价从0价升高到3价，因此所给反应中转移12 mol电子，故每转移1 mol电子放出的热量
25、为1 176.0 kJ1298.0 kJ；(5)已知：Fe2O3(s)3C(s，石墨)=2Fe(s)3CO(g)H489.0 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H283.0 kJmol1C(s，石墨)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1由盖斯定律可知(33)2即得到4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H1 641.0 kJmol1。答案(1)M(2)(3)2Cl2(g)2H2O(g)C(s)=4HCl(g)CO2(g)H290.0 kJmol1(4)98.0 kJ(5)1 641.0 kJmol113(能力加强题)联氨可用作火箭燃料，回答下列问题：(1)在发射
26、“神舟”七号的火箭推进器中装有肼(N2H4)和过氧化氢，当两者混合时即产生气体，并放出大量的热。已知： N2H4(l)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(g)H641.6 kJmol1；H2O(l)=H2O(g)H44.0 kJmol1若用6.4 g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和液态水，则整个过程中放出的热量为_。(2)“嫦娥二号”卫星使用液态四氧化二氮和液态偏二甲肼(C2H8N2)作推进剂。N2O4与偏二甲肼燃烧产物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g)，并放出大量热，已知10.0 g液态偏二甲肼与液态四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量，该反应的热化学方程式为_。(3)火箭的
27、常规燃料是液态四氧化二氮和液态肼(N2H4)，N2O4作氧化剂，有人认为若用氟气代替四氧化二氮作氧化剂，反应释放的能量更大(两者反应生成氮气和氟化氢气体)。已知：N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H534.0 kJmol1H2(g)F2(g)=HF(g)H269.0 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H242.0 kJmol1请写出肼和氟气反应的热化学方程式：_。(4)已知：H2(g)=H2(l)H0.92 kJmol1O2(g)=O2(l)H6.84 kJmol1H2O(l)=H2O(g)H44.0 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJ
28、mol1请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式：_。解析(1)6.4 g液态肼的物质的量为0.2 mol，由盖斯定律可知，液态肼与过氧化氢反应生成氮气和液态水的热化学方程式：N2H4(l)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(l)H(641.6444)kJmol1817.6 kJmol1，故0.2 mol液态肼放出的热量为0.2 mol817.6 kJmol1163.52 kJ。(2)四氧化二氮与偏二甲肼反应的产物为二氧化碳、氮气和水；根据10.0 g偏二甲肼与四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量计算。根据C2H8N2(l)2N2O4(l)=2CO2(g)4H2O(g)3N2(g)H，得
29、H425 kJmol12 550.0 kJmol1。热化学方程式为C2H8N2(l)2N2O4(l)=2CO2(g)4H2O(g)3N2(g)H2 550.0 kJmol1。(3)将42得：N2H4(l)2F2(g)=N2(g)4HF(g)H1 126.0 kJmol1。(4)将得：H2(l)O2(l)=H2O(g)H237.46 kJmol1。答案(1)163.52 kJ(2)C2H8N2(l)2N2O4(l)=2CO2(g)4H2O(g)3N2(g)H2 550.0 kJmol1(3)N2H4(l)2F2(g)=N2(g)4HF(g)H1 126.0 kJmol1(4)H2(l)O2(l)=H2O(g)H237.46 kJmol1
