1、第18讲化学能与热能复 习 目 标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、放热反应等概念；3.了解焓变与反应热的含义；4.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。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；5.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。考点一焓变热化学方程式必备知识梳理夯实学科基础1.焓变、反应热(1)焓与焓变(2)反应热和焓变的关系反应热是一定条件下化学反应释放或吸收的热量。恒压条件下进行的化学反应的_等于反应热，因此常用_表示反应热。2焓变计算方法(1)根
2、据物质具有的能量来计算HE(总生成物)E(总反应物)(2)根据化学键的断裂与形成计算H反应物的键能总和生成物的键能总和(3)根据化学反应过程中的能量变化来计算图示意义a表示正反应的_能；b表示逆反应的_能；c表示该反应的_热H图1：H(ab) kJmol1c kJmol1，表示_反应图2：H(ab) kJmol1c kJmol1，表示_反应3.放热反应与吸热反应的判断(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析(2)从化学键变化的角度分析(3)常见的放热与吸热反应放热反应吸热反应常见反应可燃物的燃烧酸碱中和反应金属与酸的置换反应物质的缓慢氧化铝热反应大多数化合反应弱电解质的电离盐类的水解反
3、应Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应C和H2O(g)、C和CO2的反应大多数的分解反应特别提醒(1)焓变与反应发生的条件、反应进行是否彻底无关。(2)化学反应一定伴随着能量的变化，其能量变化主要表现为热量的变化，但这并不是唯一的表现形式，如发光、发电等。有能量变化的过程并不一定是化学变化过程，如物质的三态变化时伴随着能量的变化。(3)物质具有的能量越低，物质的稳定性越强。(4)正确理解活化能与反应热的关系。注意活化能在图示中的意义。从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能(E1)；从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能(E2)；HE1E2。催化剂只影响正、逆反应的活化能，而不影
4、响反应的焓变。涉及反应热的有关计算时，要特别注意图示中反应物和生成物的物质的量。4热化学方程式(1)概念：表示参加反应物质的量和_关系的化学方程式。(2)意义：表明了化学反应中的_变化和_变化。如2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1，表示25 、101 kPa条件下，2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时_的热量。(3)热化学方程式的书写步骤特别提醒(1)热化学方程式区别与普通方程式，一般不注“”“”以及“点燃”“加热”等。(2)热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示物质的“物质的量”，可以是整数，也可以是分数。(3)同素异形体转化的热化
5、学方程式除注明状态外，还要注明名称。(4)H表示反应完全进行时的热量变化，与反应是否可逆无关。如N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，表示25 、101 kPa条件下1 mol N2和3 mol H2完全反应生成2 mol NH3可释放92.4 kJ热量。易错易混辨析(错误的说明错因)(1)浓H2SO4稀释是放热反应()错因：_。(2)放热反应不需要加热就能发生，吸热反应不加热就不能发生()错因：_。(3)物质发生化学变化都伴有能量的变化()错因：_。(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()错因：_。(5)石墨转变为金刚
6、石是吸热反应，则金刚石比石墨更稳定()错因：_。(6)800 、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成 NH3(g)，放热19.3 kJ，热化学方程式为N2(g)3H2(g)2NH3(g)H38.6 kJmol1()错因：_。题组强化训练形成关键能力题组一一般能量与反应过程的图像分析1某化学反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是()A图中曲线和曲线表示两种不同的化学反应的能量变化B曲线说明使用催化剂可降低反应的焓变，使反应更容易发生C该反应的反应物总能量大于生成物总能量，故反应不需要加热D该反应的反应热HE2E12某反应使用催化剂后，其反应过
7、程中能量变化如图。下列说法不正确的是()A反应为放热反应BHH2H1C反应旧键断裂吸收的能量大于新键形成释放的能量D使用催化剂后，活化能降低题组二焓变的有关计算3已知2H2(g)CO(g)=CH3OH(g)为放热反应，对该反应的下列说法正确的是()A因该反应为放热反应，故不加热就可发生B相同条件下，2 mol H2(g)的能量或1 mol CO(g)的能量一定高于1 mol CH3OH(g)的能量C相同条件下，2 mol H2(g)和1 mol CO(g)的总能量一定高于1 mol CH3OH(g)的总能量D达到平衡时，CO的浓度与CH3OH的浓度一定相等4已知几种化学键的键能数据如下表所示(
8、亚硝酰氯的结构式为ClN=O)：化学键NOClClClNN=O键能/ (kJmol1)630243a607则反应2NO(g)Cl2(g)=2ClNO(g)的H_ kJmol1(用含a的代数式表示)。特别提醒常见物质(1 mol)中化学键数目物质CO2(C=O)CH4(CH)P4(PP)SiO2(SiO)石墨金刚石S8(SS)Si键数24641.5282题组三热化学方程式的书写及正确判断5下列有关热化学方程式的叙述正确的是()A2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJmol1，则氢气的燃烧热为241.8 kJmol1B.已知C(石墨，s)=C(金刚石，s)的H0，则金刚石比石墨稳
9、定C含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量，则中和热的热化学方程式为NaOHHCl=NaClH2OH57.4 kJmol1D已知C(s)O2(g)=CO2(g)H1，C(s)12O2(g)=CO(g)H2；则H1b。(2)由H的符号判断比较反应热大小时不能只比较H数值，还要考虑其符号。如上述反应中H1H3。(4)由反应进行的程度判断对于可逆反应，参加反应的物质的量相同和状态相同时，反应进行的程度越大，热量变化越大。题组强化训练形成关键能力题组一利用盖斯定律计算反应热1将TiO2转化为TiCl4是工业冶炼金属钛的主要反应之一。已知：TiO2(s)2Cl2(g)
10、=TiCl4(l)O2(g)H1140.5 kJmol1C(石墨，s)12O2(g)=CO(g) H2110.5 kJmol1则反应TiO2(s)2Cl2(g)2C(石墨，s)=TiCl4(l)2CO(g)的H是()A80.5 kJmol1 B30.0 kJmol1C30.3 kJmol1 D80.5 kJmol12Li/Li2O体系的能量循环如图所示。下列说法正确的是()AH3H5DH1H2H3H4H5H60题组二应用盖斯定律书写热化学方程式3近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：反应 ：2H2SO4(l)=2SO2(g)2H2O(g)O2(g)H155
11、1 kJmol1反应：S(s)O2(g)=SO2(g)H3297 kJmol1反应的热化学方程式：_。4CH4超干重整CO2的催化转化如图1所示：(1)已知相关反应的能量变化如图2所示，过程的热化学方程式为_。(2)关于上述过程的说法不正确的是_(填字母)。a实现了含碳物质与含氢物质的分离b可表示为CO2H2=H2O(g)COcCO未参与反应dFe3O4、CaO为催化剂，降低了反应的H题组三反应热的比较5室温下，将1 mol 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
12、：CuSO45H2O(s)=CuSO4(s)5H2O(l)，热效应为H3。下列判断正确的是()AH2H3 BH1H3CH1H3H2 DH1H2H36关于下列H的判断正确的是()CO32 aqHaq=HCO3(aq)H1CO32(aq)H2O(l)HCO3(aq)OH(aq)H2OH(aq)H(aq)=H2O(l)H3OH(aq)CH3COOH(aq)=CH3COO(aq)H2O(l)H4AH10H20 BH1H2CH30H40 DH3H4微点拨利用盖斯定律计算反应热的两种方法(1)虚拟途径法：先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求反应的反应热。(2)加和法：将所给热化学
13、方程式适当加减得到所求的热化学方程式，反应热也作相应的加减运算。 流程如下：高考真题演练明确考查方向12021全国甲卷(节选)二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)该反应一般认为通过如下步骤来实现：CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H141 kJmol1CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H290 kJmol1总反应的H_ kJmol1；若反应为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_(填标号)，判断的理由是_。2(1)2021湖南卷(节选)氨气中氢含量
14、高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。方法.氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据化学键NNHHNH键能E/(kJmol1)946436.0390.8在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。则反应2NH3(g)N2(g)3H2(g)H_ kJmol1；(2)2021河北卷(节选)大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 时，相关物质的燃烧热数据如下表：物质H2(g)C(石墨，s)C6H6(l)燃烧热H(kJmol1)285.8393.53 267.5则25 时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式
15、为_。32020天津卷理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是()AHCN比HNC稳定B该异构化反应的H59.3 kJmol1C正反应的活化能大于逆反应的活化能D使用催化剂，可以改变反应的反应热随堂过关训练提升学科素养1化学与人类生活、社会可持续发展密切相关，下列说法正确的是()A.直接燃烧煤和将煤进行深加工后再燃烧的效率相同B.天然气、水能属于一次能源，水煤气、电能属于二次能源C.人们可以把放热反应释放的能量转化为其他可利用的能量，而吸热反应没有利用价值D.地热能、风能、天然气和氢能都属于新能源2由N2O和NO反
16、应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法不正确的是()A.反应生成1 mol N2时转移4 mol eB.反应物能量之和大于生成物能量之和C.N2O(g)NO(g)=N2(g)NO2(g)H139 kJmol1D.断键吸收能量之和小于成键释放能量之和3(1)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(g)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)。(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
17、 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)如图是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：_。第18讲化学能与热能考点一必备知识梳理夯实学科基础1(1)HHkJmol1kJ/mol(2)焓变H2(3)活化活化反应放热吸热3(1)吸热放热(2)吸收吸热放出放热4(1)反应热(2)物质能量放出571.6 kJ易错易混辨析答案：(1)吸热反应、放热反应均指化学反应(2)有些放热反应需加热才能发生，有些吸热反应不需加热就能发生(3)(4)化学反应的H只与反应
18、物的时态和终态有关，与反应条件和反应路径无关(5)物质能量越高，越不稳定(6)N2(g)3H2(g) 2NH3(g)是可逆反应，充入容器的气体不能完全反应且不知道反应物的转化率，不能由此计算合成氨的反应热题组强化训练形成关键能力1解析：题图中曲线和曲线对应的化学反应的反应物和生成物相同，表示同一个化学反应的能量变化，故A错误；使用催化剂可降低反应的活化能，但不会改变反应的焓变，故B错误；根据题图中能量变化可知该反应是放热反应，H0，则石墨能量较低，更稳定，故B错误；含20.0 g(即0.5 mol)NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量，则中和热的热化学方程式为NaOH(a
19、q)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.4 kJmol1，故C错误；C(s)与O2(g)完全燃烧时放出的热量多，H10，A项错误；物质含有的能量只与物质的始态与终态有关，与反应途径无关，根据物质转化关系可知，H1H2H3H4H5H6，B、D两项错误；H1H2H3H4H5H6，H10，H20，H30，H40，所以H6H5，C项正确。答案：C3解析：由题图可知，反应的化学方程式为3SO22H2O 2H2SO4S。根据盖斯定律，反应(反应反应)可得：3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s)H2254 kJmol1。答案：3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)
20、S(s)H2254 kJmol14解析：(1)据CH4超干重整CO2的催化转化图，过程的化学反应为CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)。由能量反应过程曲线得热化学方程式：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g) H206.2 kJmol1()CO2(g)4H2(g)=CH4(g)2H2O(g) H165 kJmol1()()2()得过程的热化学方程式：CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H247.4 kJmol1。(2)过程物质变化为：左上(CO、H2、CO2)右下(惰性气体)左下(H2O)右上(CO、惰性气体)，总反应为H2CO2=H2O(g)CO。Fe3
21、O4、CaO为总反应的催化剂，能降低反应的活化能，但不能改变反应的H。故a、b正确，c、d错误。答案：(1)CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H247.4 kJmol1(2)cd5解析：根据题意知，CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液的温度降低，热化学方程式为CuSO45H2O(s)=Cu2+aq+SO42(aq)5H2O(l)H10；CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热化学方程式为CuSO4s=Cu2+aq+SO42(aq)H20；根据盖斯定律知，CuSO45H2O受热分解的热化学方程式为：CuSO45H2O(s)=CuSO4(s)5H2O(l)，H3H1H20。根据
22、上述分析知，H20，H30，则H2H3，A错误；根据上述分析知，H10，H20，H3H1H2，结合相关数学知，H1H3，B正确；根据上述分析知，H3H1H2，C错误；根据上述分析知，H10，H20，H1H2H3，D错误。答案：B6解析：形成化学键要放出热量，H10，第二个反应是盐类的水解反应，是吸热反应，H20，A项错误；H1是负值，H2是正值，H1H2，B项正确；酸碱中和反应是放热反应，H30，H40，C项错误；第四个反应(醋酸是弱酸，电离吸热)放出的热量小于第三个反应，但H3和H4都是负值，则H3H4，D项错误。答案：B高考真题演练明确考查方向1解析：根据盖斯定律可知总反应反应反应，则总反
23、应的HH1H241 kJmol1(90 kJmol1)49 kJmol1。总反应是放热反应，即生成物的总能量比反应物的总能量低，则B项、D项错误；反应为慢反应，则反应的活化能较大，故A项正确。答案：49AH1为正值，H2和H为负值，反应活化能大于反应的2解析：(2)由题给燃烧热数据可得，H2(g)12O2(g)=H2O(l)H1285.8 kJmol1，C(石墨，s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1，C6H6(l)152O2(g)=6CO2(g)3H2O(l)H33 267.5 kJmol1，根据盖斯定律，目标方程式可由36得到，其H(285.8 kJmol1)3(393.
24、5 kJmol1)6(3 267.5 kJmol1)49.1 kJmol1，故H2(g)与C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为3H2(g)6C(石墨，s)=C6H6(l)H49.1 kJmol1。答案：(1)90.8(2)3H2(g)6C(石墨，s)=C6H6(l)H49.1 kJmol13解析：本题考查反应过程的能量图分析，考查的化学学科核心素养是宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知。HNC的能量比HCN高，则稳定性较好的是HCN，A项正确；该异构化反应的H 59.3 kJmol1，为吸热反应，则正反应的活化能大于逆反应的活化能，B、C项正确；使用催化剂只能改变反应的历程，但是
25、不影响反应的反应热，D项错误。答案：D随堂过关训练提升学科素养1解析：A项，将煤进行深加工后，脱硫处理、气化处理能很好地减少污染气体，提高燃烧效率，燃烧的效果好，错误；C项，有时需要通过吸热反应吸收热量降低环境温度，有利用价值，如“摇摇冰”的上市就是利用了吸热反应原理，错误；D项，地热能、风能和氢能都属于新能源，天然气是化石燃料，不属于新能源，错误。答案：B2解析：N2O与NO反应的化学方程式为N2ONO=N2NO2，生成1 mol N2时转移2 mol e，A项错误；由图可知，反应物能量之和大于生成物能量之和，反应的热化学方程式为N2O(g)NO(g)=N2(g)NO2(g)H(209348
26、) kJmol1139 kJmol1，B、C项正确；由于该反应放热，所以反应物断键吸收的能量之和小于生成物成键放出的能量之和，D项正确。答案：A3解析：(1)根据图示写出反应CuCl2(s)12O2(g)CuO(s)Cl2(g)H2，由可写出总反应的热化学方程式。(2)由题意可知生成n(CO2)n(CaCO3)100 g100 gmol11 mol，则由原子守恒可知，需要乙醇的物质的量为12 mol，故热化学方程式为C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H(2Q)2Q kJmol1。(3)由图可知其热化学方程式为NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)HE1E2134 kJmol1368 kJmol1234 kJmol1。答案：(1)2HCl(g)12O2(g)=Cl2(g)H2O(g)HH1H2(2)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H2Q kJmol1(3)NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)H234 kJmol1
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