1、第六章 化学反应与能量 第 1 节 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(H)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 热化学方程式1化学反应的实质与特征(1)实 质：反 应 物 中 _ 和 生 成 物 中_。(2)特征：既有_变化，又伴有_变化，通常主要表现为_的变化。2反应热和焓变(1)反应热：化学反
2、应中_的热量。化学键的断裂化学键的形成物质能量热量放出或吸收(2)焓变：在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为_，单位是_(或_)。3吸热反应和放热反应(1)从能量高低角度理解。HkJ/molkJmol1(2)从化学键角度理解。(3)常见放热反应。可燃物的燃烧；酸碱中和反应；大多数化合反应；金属跟酸的置换反应；物质的缓慢氧化。(4)常见吸热反应。大多数分解反应；盐的水解和弱电解质的电离；Ba(OH)28H2O 与 NH4Cl 的反应；碳和水蒸气、C 和CO2 的反应。4热化学方程式(1)概念。表示参与化学反应的物质的_和_的关系的化学方程式。物质的量反应热(2)意义。表明了化学反应中的_变化和
3、_变化。例如：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1，表示25，101 kPa 下，_。(3)热化学方程式的书写。物质能量2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出 571.6 kJ 的热量辨析拓展1正误判断(正确的打“”，错误的打“”)。(1)化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化。()(2)伴有能量变化的物质变化都是化学变化。()(3)需加热才能进行的反应是吸热反应，不需加热就能进行的反应是放热反应。()(4)同温同压下，反应 H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的 H 不同。()(5)若N2(g)3H2(g)2NH
4、3(g)H92 kJmol1，则 1 mol N2 和 3 mol H2 在一定条件下发生反应，放出的热量等于 92 kJ。()(6)CO(g)12O2(g)=CO2(g)HQkJmol1 表示标准状况下 1 mol CO(g)和12 mol O2(g)反应生成 1 mol CO2(g)时放出 Q kJ 的热量。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2如图表示某反应的能量变化，按要求回答下列问题。(1)该反应是_(填“放热”或“吸热”)反应。(2)该反应的 H_。(3)使用催化剂_(填“能”或“不能”)影响该反应的反应热。(4)逆反应的活化能可表示为_。答案：(1)放热(2)E2E1(
5、3)不能(4)E3E2考向1 反应热与能量变化的关系1已知反应 XY=MN 为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是()AX 的能量一定低于 M 的能量，Y 的能量一定低于 N 的能量B因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行C破坏反应物中化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量DX 和 Y 的总能量一定低于 M 和 N 的总能量解析：已知 XY=MN H0，说明 X 与 Y的总能量低于 M 与 N 的总能量，A 错误，D 正确；吸热反应破坏反应物中化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，C 错误；吸热反应有的不需要加热也可反应，如氢氧化钡晶体与氯化铵搅拌即可
6、反应，B错误。答案：D2关于如图所示的过程，下列说法不正确的是()AE1 是该反应的活化能BE2 是 2 mol HCl 键的总键能C加入催化剂可以改变反应的焓变D该反应是一个放热反应解析：E1 是 1 mol H2(g)和 1 mol Cl2(g)的总键能，是正反应的活化能，A 正确；E2 是形成 2 mol HCl(g)时释放的总能量，是 2 mol HCl(g)的总键能，B 正确；加入催化剂可以改变活化能，但反应的焓变不变，C 错误；由图象分析该反应反应物的总能量大于生成物的总能量，是放热反应，D 正确。答案：C考向2 热化学方程式的书写与判断3依据事实，写出下列反应的热化学方程式。(1
7、)SiH4 是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，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_。(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)NaBH4(s)与水(l)反应生成 NaBO2(s)和氢气(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_。答案：(1)SiH4(g)2O2(g)=
8、SiO2(s)2H2O(l)H1 427.2 kJmol1(2)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H2 Q kJmol1(3)NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g)H216 kJmol14(2019南京质检)铁系氧化物材料在光催化、电致变色、气敏传感器以及光电化学器件中有着广泛的应用和诱人的前景。实验室中可利用 FeCO3 和 O2 为原料制备少量铁红，每生成 160 g 固体铁红放出 130 kJ 热量，则下列有关该反应的热化学方程式书写正确的是()A2FeCO3(s)O2(g)=Fe2O3(s)2CO2(g)H130 kJmol1B4FeCO
9、3(s)O2(g)=2Fe2O3(s)4CO2(g)H260 kJmol1C4FeCO3(s)O2(g)=2Fe2O3(s)4CO2(g)H260 kJmol1D4FeCO3(s)O2(g)=2Fe2O3(s)4CO2(g)H130 kJmol1解析：160 g 铁红的物质的量为 1 mol，每生成 160 g固体铁红放出 130 kJ 热量，生成 2 mol Fe2O3放出 260 kJ，所以热化学方程式为 4FeCO3(s)O2(g)=2Fe2O3(s)4CO2(g)H260 kJmol1，故 C 正确。答案：C判断热化学方程式的“五审法”考点二 燃烧热和中和热 能源1燃烧热和中和热的比较
10、项目燃烧热中和热能量变化放热相同点H 及其单位H_0，单位均为 kJmol1(或kJ/mol)不同点反应物的量_不一定为 1 mol1 mol生成物的量不确定生成物水为_反应热含义101 kPa 时，_纯物质_生成稳定的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_水时所放出的热量不同点表示方法燃烧热为Ha kJmol1(a0)强酸与强碱在稀溶液中反应的中和热为 57.3 kJmol1 或 H_1 mol1 mol完全燃烧1 mol57.3 kJmol12.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：H0.418（t2t1）0.025kJmol1(t1：起始温度
11、，t2：终止温度)。(3)注意事项。泡沫塑料板(或硬纸板)和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是_。为保证酸完全中和，采取的措施是_。因为弱酸或弱碱存在电离平衡，电离过程需要吸热，实验中若使用弱酸或弱碱则测得的反应热数值_。保温隔热，减少实验过程中的热量损失碱稍过量偏小3能源辨析拓展1正误判断(正确的打“”，错误的打“”)。(1)2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1，则氢气的燃烧热为 571.6 kJmol1。()(2)2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1，则 C(s)的燃烧热为 110.5 kJmol1。()(3)测定中和反应反应热的过程中，搅拌溶液时
12、可用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒。()(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)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。()(6)农村沼气池产生的沼气(主要成分是甲烷)属于不可再生能源。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2思考填空：(1)已知：2CO2(g)=2CO(g)O2(g)H2283.0 kJmol1，则 CO(g)的燃烧热是_。(2)氢气的燃烧热为
13、 285.5 kJmol1，则电解水的热化学方程式为_。(3)已知中和反应的中和热为 57.3 kJmol 1。则Ba(OH)2 和盐酸反应表示中和热的热化学方程式为_。答案：(1)283.0 kJmol1(2)2H2O(l)=电解 2H2(g)O2(g)H571 kJmol1(3)OH(aq)H(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1考向1 考查燃烧热、中和热的相关内容1下列说法正确的是()A葡萄糖的燃烧热是 2 800 kJmol1，则12C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H1 400 kJmol1B在一定条件下将 1 mol SO2 和 0.5 mol
14、O2 置于密闭容器中充分反应，放出热量 79.2 kJ，则反应的热化学方程式为 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H158.4 kJmol1C已知稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则稀氨水与稀盐酸溶液反应生成 1 mol 水时放出 57.3 kJ 的热量D已知 HCl 和 NaOH 反应的中和热 H57.3 kJmol1，则稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成 1 mol 水的中和热为57.3 kJmol1解析：燃烧热是指 1 mol 纯物质完全燃烧放出的热量，故12 mol 葡萄糖燃烧放出热量 1 400 kJ，A 正确；B项中反应为可逆反应，1 mol S
15、O2 和 0.5 mol O2 反应生成的 SO3 小于 1 mol，故 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H”“”或“”)。(1)同一反应，生成物状态不同时：A(g)B(g)=C(g)H10A(g)B(g)=C(l)H20则 H1_H2。(2)同一反应，反应物状态不同时：S(g)O2(g)=SO2(g)H10S(s)O2(g)=SO2(g)H20则 H1_H2。(3)两个有联系的不同反应相比：C(s)O2(g)=CO2(g)H10C(s)12O2(g)=CO(g)H20则 H1_H2。解析：(1)因为 C(g)=C(l)H30 则 H3H2H1，H2H1。(2)由 S(g)H3 S(s)
16、H2 SH1O2(g)可知：H2H3H1，则 H3H1H2，又 H30，所以 H1H2。(3)根据常识可知，CO(g)12O2(g)=CO2(g)H30，又因为 H2H3H1，所以 H2H1。答案：(1)(2)(3)考向1 反应热的计算1(2019南京调研)已知 C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)Ha kJmol1，2C(s)O2(g)=2CO(g)H220 kJmol1，HH、O=O 和 OH 键的键能分别为436 kJmol1、496 kJmol1 和 462 kJmol1，则 a 为()A332 B118C350 D130解析：根据题意有C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)
17、HakJmol1；2C(s)O2(g)=2CO(g)H220 kJmol1。根据盖斯定律2 得2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H(2202a)kJmol1，再根据 243649622462(2202a)，则 a130，D 正确。答案：D2在 25、101 kPa 时，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为 393.5 kJmol1、285.8 kJmol1、870.3 kJmol1，则 2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)的反应热为()A488.3 kJmol1B488.3 kJmol1C191 kJmol1D191 kJmol1解析：由题知表示各物质
18、燃烧热的热化学方程式分别为C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1；H2(g)12O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1；CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H 870.3 kJmol1。则2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)可由反应22得出，则反应热为393.5 kJmol12(285.8 kJmol12)(870.3 kJmol1)488.3 kJmol1。答案：A利用盖斯定律计算反应热的“四步骤”考向2 考查反应热的比较3下列各组变化中，化学反应的反应热前者小于后者的一组是()CH4(g)2O2(g)=CO2(g)
19、2H2O(l)H1；CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H22H2(g)O2(g)=2H2O(l)H1；H2(g)12O2(g)=H2O(l)H2t时，在一定条件下，将 1 mol SO2 和 1 mol O2分别置于恒容和恒压的两个密闭容器中，达到平衡状态时放出的热量分别为 Q1、Q2CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H1；CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(s)H2ABCD解析：甲烷燃烧生成液体水放热大于甲烷反应生成气体水，焓变包含负号比较，H1H2；氢气和氧气反应相同条件下量不同反应热不同；焓变包含负号比较，H1H2；恒容容器中反应进行过程中压强减小，恒压容
20、器中反应过程中压强比恒容容器中大，反应物转化率大，H1H2；碳酸钙分解吸热，氧化钙和水反应放热，焓变包含负号比较，H1H2；综上所述。符合，故 A 正确。答案：A4已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H1CO2(g)C(s)=2CO(g)H22CO(g)O2(g)=2CO2(g)H34Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H43CO(g)Fe2O3(s)=3CO2(g)2Fe(s)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()AH10，H30 BH20，H40CH1H2 H3 DH3H4H5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
21、应，H30，铁与氧气的反应是放热反应，H40，A、B 项错误；前两个方程式相减得：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H3H1H2，即 H1H2H3，C 项正确；由 4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H4 和 6CO(g)2Fe2O3(s)=6CO2(g)4Fe(s)2H5 相加 并 除 以 3 得：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H3 H42H53，D 项错误。答案：C1(2017江苏卷)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是()C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H1a kJmol1CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H2b
22、 kJmol1CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)H3c kJmol12CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H4d kJmol1A反应、为反应提供原料气B反应也是 CO2 资源化利用的方法之一C反应 CH3OH(g)=12CH3OCH3(g)12H2O(l)的Hd2 kJmol1D反应 2CO(g)4H2(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)的 H(2b2cd)kJmol1解析：反应的产物为 CO 和 H2，反应的产物为CO2 和 H2，反应的原料为 CO2 和 H2，A 项正确；反应将温室气体 CO2 转化为燃料 CH3OH，B 项正确；反应中生成物 H2O
23、 为气体，C 项中生成物 H2O 为液体，故C 项中反应的焓变不等于d2kJmol1，C 项错误；依据盖斯定律，由22，可得所求反应的焓变，D项正确。答案：C2(2016海南卷)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)52H2O(l)已知燃烧 1 kg 该化合物释放出热量 3.8104kJ。油酸甘油酯的燃烧热 H 为()A3.8104 kJmol1B3.8104 kJmol1C3.4104 kJmol1D3.4104 kJmol1解析：燃烧热是指 1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量。燃烧 1 kg
24、 该化合物释放出热量 3.8104 kJ，则 1 mol 油酸甘油酯完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量为3.8104kJ1 000 g1 mol884 gmol13.4104 kJ，所以 H3.4104 kJmol1。答案：D3(2018全国卷)CH4CO2 催化重整反应为：CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)。已知：C(s)2H2(g)=CH4(g)H75 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H394 kJmol1C(s)12O2(g)=CO(g)H111 kJmol1该催化重整反应的 H_kJmol1。解析：已知：C(s)2H2(g)=CH4(g)H75 kJmol
25、1C(s)O2(g)=CO2(g)H394 kJmol1C(s)12O2(g)=CO(g)H111 kJmol1根据盖斯定律可知2即得到该催化重整反应 CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)的 H247 kJmol1。答案：2474(2018天津卷)CO2 与 CH4 经催化重整，制得合成气：CH4(g)CO2(g)催化剂2CO(g)2H2(g)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：化学键CHCOHHCO(CO)键能/kJmol14137454361 075则该反应的 H_。解析：化学反应的焓变应该等于反应物键能减去生成物的键能，所以焓变为(44132745)(21 075243
26、6)120 kJmol1。答案：120 kJmol15(2017全国卷)正丁烷(C4H10)脱氢制 1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：C4H10(g)=C4H8(g)H2(g)H1已知：C4H10(g)12O2(g)=C4H8(g)H2O(g)H2119 kJmol1H2(g)12O2(g)=H2O(g)H3242 kJmol1反应的 H1 为_kJmol1。解析：根据盖斯定律，可得，则 H1H2H3119 kJmol1242 kJmol1123 kJmol1。答案：1236(2017北京卷)TiO2 与 Cl2 难以直接反应，加碳生成 CO 和 CO2 可使反应得以进行。已知：TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(g)O2(g)H1175.4 kJmol12C(s)O2(g)=2CO(g)H2220.9 kJmol1沸腾炉中加碳氯化生成 TiCl4(g)和 CO(g)的热化学方程式：_。解析：根据盖斯定律，将已知的两个热化学方程式相加即可得到所求热化学方程式。答案：TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(g)2CO(g)H45.5 kJmol1