1、第一部分 必考部分专题二化学基本理论第 5 讲化学能与热能考纲要求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.了解焓变(H)与反应热的含义；了解 HH(生成物)H(反应物)表达式的含义。5.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。6.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。学科素养1.变化观念与平衡思想：认识化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂和新化学键形成时的能量变化不同造成的，能从宏观和微观的
2、不同角度分析化学反应中的能量变化，解决热化学的有关问题。2.科学探究与创新意识：能发现和提出有探究价值的燃烧热、中和热测定等热化学问题，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究，并能根据实际情况改进实验装置，面对“异常”现象敢于提出自己的见解。3.科学精神与社会责任：具有可持续发展意识和绿色化学观念，能合理利用常规能源，开发利用新能源和环保、清洁能源，能对与热化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。核心知识整合 H 构建体系强化重点网络构建核心强化1化学反应中能量变化的“3 个关键”(如图所示)(1)E1 表示正反应的活化能，即从反应物至最高点的能量数值；(2)E2 表示逆反应的活化能，即最
3、高点至生成物的能量数值；(3)HE1E2，即反应的焓变。2书写热化学方程式要注意“4 个方面”(1)注意 H 的符号、单位和数值；(2)注意热化学方程式中的化学计量数；(3)注意物质的聚集状态；(4)注意表达燃烧热(1 mol 可燃物)和中和热(生成 1 mol H2O)的量。3反应热计算的“3 种方法”(1)根据“两”公式计算反应热HE(生成物的总能量)E(反应物的总能量)；HE(反应物的键能之和)E(生成物的键能之和)。(2)根据盖斯定律计算反应热若一个热化学方程式可由另外几个热化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变可通过这几个化学反应焓变的加减而得到。表示方法：，HH1H2。(3)根据热
4、化学方程式计算反应热焓变与反应物的物质的量成正比。师生互动探究 S 高频考点点点突破考点一 反应热与焓变 A反应总过程 H0BFe使反应的活化能减小CFeO也是该反应的催化剂DFeN2OFeON2、FeOCOFeCO2 两步反应均为放热反应解析 A 项，反应的总过程为 N2OCO=N2CO2，从图中可知反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，H0，正确；B 项，由 FeN2OFeON2、FeOCOFeCO2 两反应可知，Fe为反应的催化剂，能降低反应的活化能，正确；C 项，从反应过程可知，FeO是中间产物，不是反应的催化剂，不正确；D 项，FeN2OFeON2、FeOCO FeCO2 两反应
5、中，反应物的总能量均高于生成物的总能量，均为放热反应，正确。答案 C能量变化图象题是近年高考中出现的热点题型，解决这类题同学们要抓住以下关键点：(1)反应热不能取决于部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小，即部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小不能决定反应是吸热还是放热。(2)注意活化能在图示(如图)中的意义。从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能，即E1。从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能，即E2。催化剂只能影响正、逆反应的活化能，而不影响反应的H。设计反应热的有关计算时，要切实注意图示中反应物和生成物的物质的量。分点突破角度一：结合图象考查反应热1由 N2O 和 NO
6、 反应生成 N2 和 NO2 的能量变化如图所示。下列说法错误的是()A使用催化剂可以降低过渡态的能量B反应物能量之和大于生成物能量之和CN2O(g)NO(g)=N2(g)NO2(g)H139 kJmol1D反应物的键能总和大于生成物的键能总和解析 A 项，催化剂可以降低活化能，即降低过渡态的能量，正确；B 项，根据图象可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，正确；C 项，根据图象可知，此反应放热 139 kJ，故热化学方程式为 N2O(g)NO(g)=N2(g)NO2(g)H139 kJmol1，正确；D 项，H 随温度升高，CO 含量增大，说明生成 CO 的反应是吸热反应(2)Si(s)2
7、Cl2(g)=SiCl4(l)H687 kJmol1热化学方程式的书写步骤 分点突破角度一：根据反应热书写热化学方程式1根据信息，写出下列反应的热化学方程式。(1)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为_。(2)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)SiH4 是一种无色气体，遇到空气能发生
8、爆炸性自燃，生成SiO2 和液态 H2O。已知室温下 2 g SiH4 自燃放出热量 89.2 kJ。SiH4 自燃的热化学方程式为_。答案(1)NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g)H216.0 kJmol1(2)AX3(l)X2(g)=AX5(s)H123.8 kJmol1(3)SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)H 1427.2 kJmol1角度二：利用盖斯定律书写热化学方程式2(2017全国卷)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通过计算，可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为_、_，制得等量 H2
9、所需能量较少的是_。解析 系统()和系统()都是吸热反应，从热化学方程式可以看出，系统()制备 1 mol H2需要消耗 20 kJ 能量，而系统()制备 1 mol H2 需要消耗 286 kJ 能量，故系统()消耗的能量较少。答 案 H2O(l)=H2(g)12 O2(g)H 286 kJmol 1 H2S(g)=H2(g)S(s)H20 kJmol1 系统()3按要求写出下列反应的热化学方程式。(1)以 CO2 和 NH3 为原料可合成尿素CO(NH2)2。已知：2NH3(g)CO2(g)=NH2COONH4(s)H1159.47 kJmol1NH2COONH4(s)=CO(NH2)2(
10、s)H2O(g)H2116.49 kJmol1H2O(l)=H2O(g)H344.0 kJmol1则 NH3 和 CO2 合成尿素和液态水的热化学方程式为_。(2)已知 25、101 kPa 时：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H1197 kJmol1H2O(g)=H2O(l)H244 kJmol12SO2(g)O2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)H3 545 kJmol1则SO3(g)与H2O(l)反应的热化学方程式为_。(3)工业上利用甲烷催化还原 NOx 可减少氮氧化物的排放。已知：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g)H1574 kJmol1C
11、H4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g)H21160 kJmol1甲烷直接将 NO2 还原为 N2 的热化学方程式为_。(4)通常人们把拆开 1 mol 某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(H)，化学反应的 H 等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。已知：化学键HH HCl ClCl键能/(kJmol1)436431242工业上通过氢气在氯气中充分燃烧制取 HCl 气体，该反应的热化学方程式为_。解析(1)依据盖斯定律，由得到 2NH3(g)CO2(g)=CO(NH2)2(s)
12、H2O(l)HH1H2H3(159.47116.4944)kJmol186.98 kJmol1。(2)依据盖斯定律，由12(2)得到 SO3(g)H2O(l)=H2SO4(l)H 12(H3 H1 2H2)130 kJmol1。(3)依 据 盖 斯 定 律，由()12 得 到CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H12(H1H2)867 kJmol1。(4)化学反应的 H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差，则 H2 在 Cl2 中燃烧的反应热(4362422431)kJmol1184 kJmol1，所以该反应的热化学方程式为 H2(g)
13、Cl2(g)=2HCl(g)H184 kJmol1。答案(1)2NH3(g)CO2(g)=CO(NH2)2(s)H2O(l)H86.98 kJmol1(2)SO3(g)H2O(l)=H2SO4(l)H130 kJmol1(3)CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H867 kJmol1(4)H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184 kJmol1利用盖斯定律书写热化学方程式(1)盖斯定律是指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)在具体的应用过程中，采用以下五个步骤就能快速、
14、准确地解决问题。具体步骤：第一步：写，书写待求的反应方程式。第二步：看，看待求的反应方程式中的反应物和生成物在已知方程式中的位置，如果位置相同，即都是反应物或都是生成物，则用加法，即加H；如果位置相反，则用减法，即减H。第三步：调，根据待求方程式中的反应物和生成物的系数，观察同一物质前的系数是否一致，若不一致，则在相应的物质前乘或除以一定数字，将其系数调整与待求的方程式中的反应物和生成物的系数一致。第四步：查，有时往往会出现一些干扰的方程式，我们最好检验上述分析的正确与否。第五步：和，将已知方程式变形后的H 相加，计算得出新的H 的值。考点三 反应热的计算与比较类型一 利用盖斯定律计算反应热
15、根据要求回答下列有关反应热的问题：(1)(2017 全 国 卷)已 知：As(s)32 H2(g)2O2(g)=H3AsO4(s)H1H2(g)12O2(g)=H2O(l)H22As(s)52O2(g)=As2O5(s)H3则反应 As2O5(s)3H2O(l)=2H3AsO4(s)的 H_。(2)(2016全国卷)2O2(g)N2(g)=N2O4(l)H1N2(g)2H2(g)=N2H4(l)H2O2(g)2H2(g)=2H2O(g)H32N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g)H41048.9 kJmol1上述反应热效应之间的关系式为 H4_，联氨和 N2O4 可作为火箭推
16、进剂的主要原因为_。(3)(2015全国卷)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：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H1CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H2CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H3已知反应中相关的化学键键能数据如下：由此计算 H1_ kJmol1；已知 H258 kJmol1，则 H3_ kJmol1。思维导图解析(1)将已知热化学方程式依次编号为、，根据 盖 斯 定 律，由 2 3 可 得：As2O5(s)3H2O(l)=2H3AsO4(s)H2H13H
17、2H3。(2)根据盖斯定律，22，故 H42H32H2H1。联氨与 N2O4 反应放出大量的热，并产生大量气体，推动火箭运行。(3)反应中，生成 1 mol CH3OH(g)，需要形成 3 mol CH 键、1 mol CO 键和 1 mol OH 键，则放出的热量为 413 kJ3343 kJ465 kJ2047 kJ，需要断开 1 mol CO 键和 2 mol HH 键，吸收的热量为 1076 kJ436 kJ21948 kJ，则该反应为放热反应，H11948 kJmol 12047 kJmol 199 kJmol1；根据盖斯定律，H3H2H158 kJmol1(99 kJmol1)41
18、 kJmol1。答案(1)2H13H2H3(2)2H32H2H1 反应放热量大、产生大量气体(3)99 41根据盖斯定律计算 H 的步骤和方法(1)计算步骤(2)计算方法分点突破角度：利用盖斯定律计算反应热1燃煤烟气脱硫可用生物质热解气(主要成分：CO、CH4、H2)将 SO2 在一定条件下还原为单质硫。已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol1CO2(g)C(s)=2CO(g)H2172.5 kJmol1S(s)O2(g)=SO2(g)H3296.0 kJmol1则反应 2CO(g)SO2(g)=S(s)2CO2(g)的H 为()A270 kJmol1B862 kJm
19、ol1C270 kJmol1D862 kJmol1解析 根据盖斯定律，由可得，2CO(g)SO2(g)=S(s)2CO2(g)H H1 H2 H3 393.5 kJmol1172.5 kJmol1(296.0 kJmol1)270 kJmol1，本题选 C。答案 C2(2018四川绵阳第二次诊断)一定条件下，在 CO2 与足量C 反应所得平衡体系中加入 H2和适当催化剂，有下列反应发生：CO(g)3H2(g)CH4(g)H2O(g)H1206.2 kJmol1CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H241.2 kJmol1(1)二氧化碳与氢气反应转化为甲烷和水蒸气的热化学方程式是_。(2
20、)已知 298 K 时相关化学键键能数据如表所示。根据键能计算 H1_，它与上述实测值差异较大的原因可能是_。解析(1)将题给热化学方程式依次编号为，根据盖斯定律，有可得 CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)H165.0 kJmol1。(2)H1E(反应物总键能)E(生成物总键能)，根据各物质的结构和表中数据可知，H11075.0 kJmol13436.0 kJmol14413.4 kJmol12462.8 kJmol1196.2 kJmol1。反应温度、压强不同，因此计算值与实测值可能差异较大。答案(1)CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)H165.0 kJmol
21、1(2)196.2 kJmol1 反应温度、压强不同(答案合理即可)类型二 反应热大小的比较 解析 C 与 O2 生成 CO2 的反应是放热反应，H10，CO 与 O2 生成 CO2的反应是放热反应，H30，铁与氧气的反应是放热反应，H40。2 mol 碳完全燃烧放出的热量比 2 mol CO 完全燃烧放出的热量多，放出的热量越多，H 越小，所以 2H1H2。(3)同一反应的反应物状态不同时，如 A(s)B(g)=C(g)H1，A(g)B(g)=C(g)H2，则 H1H2。(4)两个有联系的反应相比较时，如 C(s)O2(g)=CO2(g)H1，C(s)12O2(g)=CO(g)H2。比较方法
22、：利用反应减去反应，得反应CO(g)12O2(g)=CO2(g)H3H1H2，根据 H3 大于 0 或小于 0 进行比较。分点突破角度：反应热大小的比较3室温下，将 1 mol 的 CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为 H1，将 1 mol 的 CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为 H2；CuSO45H2O 受热分解的化学方程式为：CuSO45H2O(s)=CuSO4(s)5H2O(l)，热效应为 H3。则下列判断正确的是()AH2H3BH1H3解析 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，根据盖斯定律得到关系式 H1H2H3，分析得到答案：H1H3。答案 B4已知下列热化学方程式：H2(g)12O2(g)=H2O(g)H1a kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2b kJmol1H2(g)12O2(g)=H2O(l)H3c kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H4d kJmol1下列关系式中正确的是()Aacd0C2ab0解析 H2 的燃烧反应是放热反应，Hc，A 错；反应的化学计量数是的 2 倍，的反应热也是的 2 倍，b2a”、“(2)
