全国通用版201x版高考化学一轮复习第六章化学反应与能量6.1化学能与热能

1、第一节 化学能与热能,考点一焓变、热化学方程式 【基础回顾】 1.化学反应的实质与特征,断裂,形成,物质,能量,热量,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 )。 H= _。单位kJmol-1,H(生成物)H(反应物,3)反应热。 指当化学反应在一定_下进行时,反应所_或 _的热量,通常用符号Q表示,单位kJmol-1,温度,放出,吸收,4)焓变与反应热的关系。 对于_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:H=Qp,等压,3.吸热反应与放热反应: (1)从能量高低角度理解,吸热,放热,2)从化学键角度理解,

2、吸热,放热,E1-E2,3)常见的放热反应和吸热反应。 放热反应:可燃物的燃烧;酸碱中和反应;大多 数_反应;金属跟水或酸的置换反应;物质的 缓慢氧化;铝热反应。 吸热反应:大多数_反应;盐类的水解反应,化合,分解,Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应;碳和水蒸气、C和CO2的反应,4.热化学方程式: (1)概念:表示参加反应物质的量和_关系的化 学方程式,反应热,2)意义:表明了化学反应中的_变化和_变化。 如:C(s)+O2(g)=CO2(g)H=-393.5 kJmol-1 表示在25 ,101 kPa时,_ _ _,物质,能量,1 mol 固体碳和1 mol,氧气反应生成1 mol

3、二氧化碳,同时放出393.5 KJ,的热量,3)热化学方程的书写,s、l、g、aq,思维诊断】 (正确的打“”,错误的打“”) (1)所有的燃烧反应都是放热反应,所以不需要加热就能进行。() 提示:。燃烧反应也需要加热引发,2)反应物的总能量低于生成物的总能量时,一定不能发生反应。() 提示:。反应物的总能量低于生成物的总能量的反应,是吸热反应,吸热反应也能发生,3)一个反应的焓变因反应物的用量和反应条件的改变而发生改变。() 提示:。反应的焓变与反应物的用量和反应条件无关,4)可逆反应的H表示完全反应时的热量变化,与反应是否可逆无关。() 提示:。可逆反应的H表示完全反应时的热量变化,5)碳

4、在空气燃烧生成CO2,该反应中化学能全部转化为热能。() 提示:。燃烧过程中化学能除了转化为热能还转化为光能等其他能量,6)反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)H=-Q kJmol-1 (Q 0),则将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭 容器中充分反应后放出Q kJ的热量。() 提示:。该反应是可逆反应,将2 mol SO2(g)和 1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后,不能完 全反应生成2 mol SO3(g),放出的热量小于Q kJ,题组过关】 1.(RJ选修4P6改编)根据下列图象的叙述不正确的是导学号79100081(,A.图(1)表示的热

5、化学方程式为CO(g)+H2O(g)= CO2(g)+H2(g)H=-41 kJmol-1 B.图(2)表示的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)= CO2(g)+H2(g)H=+41 kJmol-1 C.由图可知正逆反应的热效应的数值相同 D.两个图象表示的含义不同,解析】选B。由图(1)可知反应物是CO(g)+H2O(g),生成物是CO2(g)+H2(g),焓变H=-41 kJmol-1,故A正确;由图(2)可知,反应物是CO2(g)+H2(g),故B错误;由图可知正逆反应的热效应的数值都是41,故C正确;两个图象分别表示正、逆反应的焓变,含义不同,故D正确,2.(2018太原模拟)已知

6、298 K、101 kPa条件下2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H1=-483.6 kJmol-1 2H2(g)+O2(g) =2H2O(l)H2=-571.6 kJmol-1 据此判断,下列说法正确的是(,A.H2(g)与O2(g)反应生成H2O(g)是吸热反应 B.1 mol H2O(g)转变成1 mol H2O(l)放出44.0 kJ热量 C.1 mol H2O(l)转变成1 mol H2O(g)放出44.0 kJ热量 D.1 mol H2O(g)转变成1 mol H2O(l)放出88.0 kJ热量,解析】选B。由两个热化学方程式知,生成2 mol H2O(l)比生成2 mol

7、H2O(g)多放出88.0 kJ热量,故 1 mol H2O(g)转变成1 mol H2O(l)要放出44.0 KJ 热量,3.根据键能数据估算CH4(g)+4F2(g) = CF4(g)+4HF(g)的反应热H为() 导学号79100082,A.-485 kJmol-1B.+485 kJmol-1 C.+1 940 kJmol-1D.-1 940 kJmol-1,解析】选D。H=反应物的键能总和-生成物的键能 总和=414 kJmol-14+155 kJmol-14-489 kJmol-1 4-565 kJmol-14=-1 940 kJmol-1,加固训练】 1.下列图象分别表示有关反应的

8、反应过程与能量变化的关系,据此判断下列说法中正确的是() A.由图1知,石墨转变为金刚石是吸热反应 B.由图2知,S(g)+O2(g)= SO2(g)H1,S(s)+O2(g) =SO2(g)H2,则H1H2 C.由图3知,白磷比红磷稳定 D.由图4知,CO(g)+H2O(g) = CO2(g)+H2(g) H0,解析】选A。金刚石的能量高于石墨,所以石墨转变为金刚石是吸热反应,A正确;固态S的能量低于气态S的能量,所以气态S燃烧放出的热量多,但放热越多, H越小,B不正确;白磷的能量高于红磷的能量,所以红磷比白磷稳定,C不正确;D项反应应为放热反应,H 0,D不正确,2.根据如图关系(图中计

9、量单位为mol )计算2NO(g)+ 2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)的H为(,A.(a+b-c-d) kJmol-1 B.(c+a-d-b) kJmol-1 C.(c+d-a-b) kJmol-1 D.(c+d-a+b) kJmol-1,解析】选A。由图中转化可知,断裂化学键吸收能量, 形成化学键释放能量,2NO(g)+2H2(g)= N2(g) +2H2O(g)H=(a+b-c-d)kJmol-1,考点二燃烧热、中和热与能源 【基础回顾】 1.燃烧热和中和热,1 mol,1 mol,1 mol,1 mol H2O,57.3 kJmol-1,2.中和反应反应热的测定: (1)装置。(

10、请在横线上填写仪器名称,环形玻璃搅拌棒,2)计算公式:H= kJmol-1。 t1起始温度,t2混合溶液的最高温度,3)实验步骤,4)几个注意问题。 酸、碱溶液应当用强酸、强碱的稀溶液,因为浓酸或浓碱溶于水一般都要放热。若用弱酸或弱碱,它们电离时要吸收一部分热量。 测量酸、碱溶液温度时要过一段时间再读数,测量反应混合液温度时应随时读取温度值以记录最高温度,溶液混合要迅速,尽量减少热量的散失。 为保证实验结果的准确性,重复实验23次,取其平均值,3.能源,煤,石油,天然气,不可,思维诊断】 (正确的打“”,错误的打“”) (1)已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.3 kJ

11、mol-1,则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应 热H=2(-57.3) kJmol-1。() 提示:。H2SO4和Ba(OH)2反应,除了生成水,生成 BaSO4也要放热,2)H2(g)的燃烧热是285.8 kJmol-1,则2H2O(g) = 2H2(g)+O2(g)H=+571.6 kJmol-1。() 提示:。燃烧热应生成液态水,3)葡萄糖的燃烧热是2 800 kJmol-1,则 C6H12O6(s)+3O2(g) = 3CO2(g)+3H2O(l) H=-1 400 kJmol-1。() 提示:。燃烧热是1 mol 可燃物完全燃烧,生成稳定的氧化物时的反应热,4)化石燃料在空气中燃

12、烧过程中化学能全部转化为热能。() 提示:。化石燃料燃烧,发光放热,因而有一部分化学能转化为光能,题组过关】 1.我国的能源百科全书说:“能源是可以直接或经转换提供给人类所需的光、热、动力等任一形式的、且可以互相转换的能量的源泉。”人类对于能源的利用大致可以分为三个时代:柴草能源、化石能源、多能源时代。以下说法正确的是(,A.原始社会人类学会利用火,他们以天然气取暖,吃熟食,从事生产活动 B.多年来我国广大农村生火做饭使用的都是化石燃料 C.多能源时代指的是新能源时代,包括核能、太阳能、氢能等 D.化石燃料的燃烧没有污染,解析】选C。天然气属于化石能源,原始社会不可能使用天然气,故A错误;农村

13、一般使用柴草做饭,不是用化石燃料,故B错误;化石燃料燃烧时产生的硫的氧化物和氮的氧化物均能对环境造成污染,故D错误,2.下列有关热化学方程式书写正确的是(,解析】选B。中和热是指稀溶液中强酸和强碱发生中和反应生成1 mol 液态水时的反应热,A错误;燃烧热为25 、101 kPa时,1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量,其中水应为液态,碳的稳定化合物为CO2,C、D错误,3.(2018大庆模拟)已知4NH3(g)+5O2(g) = 4NO(g)+6H2O(l)H=-x kJmol-1。蒸发1 mol H2O(l)需要吸收的能量为44 kJ,其他相关数据如下表,则表中z(用x

14、、a、b、d表示)的大小为() 导学号79100083 A.(x+4a+5b-6d-44)/4 B.(x+12a+5b-12d-264)/4 C.(x+4a+5b-6d-264)/4 D.(x+12a+5b-12d-44)/4,解析】选C。H=反应物的化学键断裂所需能量-生成物的化学键形成释放能量,则H=-x kJmol-1= 4a+5b-4z-(6d+264)kJmol-1,z=(x+4a+5b-6d- 264) /4,C正确,4.(2018昆明模拟)已知: H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)H1=-57.3 kJmol-1, H2(g)+ O2(g) = H2O(g) H2=-24

15、1.8 kJmol-1, 下列有关说法正确的是(,A.向含0.1 mol NaOH的溶液中加入一定体积的 0.1 molL-1乙二酸,反应中的能量变化如图所示,B.H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq) = BaSO4(s)+2H2O(l)H=-114.6 kJmol-1 C.氢气的标准燃烧热为241.8 kJmol-1 D.若反应中水为液态,则同样条件下的反应热: HH2,解析】选A。因乙二酸是弱酸,弱酸的电离平衡是一 个吸热过程,故生成0.1 mol H2O(l)时放出的热量小 于5.73 kJ,A项正确;B项中Ba2+与 反应生成BaSO4 沉淀时也会放出热量,B项错误;与物质标准燃

16、烧热对 应生成的水应该是液态,C项错误;水由气态变为液态 是一个放热过程,故HH2,D项错误,加固训练】 1.下列有关热化学方程式及其叙述正确的是() A.氢气的燃烧热H=-285.8 kJmol-1,则水电解的热化学方程式为2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) H=+285.8 kJmol-1,B.1 mol甲烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出 890 kJ热量,它的热化学方程式为 CH4(g)+O2(g) = CO2(g)+H2O(l) H=-445 kJmol-1,C.根据S(g)+O2(g) =SO2(g)H=-297.23 kJmol-1, 则可推出S的燃烧热是297

17、.23 kJmol-1 D.HF与NaOH溶液反应:H+(aq)+OH-(aq) =H2O(l) H=-57.3 kJmol-1,解析】选B。氢气的燃烧热是1 mol H2而不是 2 mol H2,A错误;S的燃烧热是在25 、101 kPa时, 1 mol S 完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热 量,在该条件下S单质为固体,C错误;D项中的HF为弱 酸,不符合中和热的条件,2.为探究NaHCO3、Na2CO3和盐酸(以下盐酸浓度均为1 molL-1)反应过程中的热效应,实验测得如下数据,由此得出的结论正确的是() A.Na2CO3溶液与盐酸的反应是吸热反应 B.NaHCO3溶液与盐酸的反应

18、是放热反应 C.20.0 时,含3.2 g Na2CO3的饱和溶液和35 mL盐酸混合后的温度将低于25.1 D.20.0 时,含2.5 g NaHCO3的饱和溶液和35 mL盐酸混合后的温度将低于16.2,解析】选C。实验说明Na2CO3溶液与盐酸的反应是放热反应,A错误;实验说明NaHCO3溶液与盐酸的反应是吸热反应,B错误;由实验可知,碳酸钠固体溶于水会放热,而C项缺少了这个放热的过程,因而放出的热量少于实验,则温度低于25.1 ,该项正确;同理,由实验判断,D错误,3.已知C(s,石墨)、H2和CO的燃烧热分别为 393.5 kJmol-1、285.8 kJmol-1和 282.8 k

19、Jmol-1。现有H2和CO组成的混合气体 56.0 L(标准状况),经充分燃烧后,放出的总热量 为710.0 kJ,并生成液态水。下列热化学方程式或 叙述中正确的是(,A.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H= +282.8 kJmol-1 B.2H2(g)+O2(g) =2H2O(g) H=-571.6 kJmol-1 C.C(s,石墨)+ O2(g) = CO(g) H=-110.7 kJmol-1 D.燃烧前的混合气体中H2体积分数为60,解析】选C。根据C(s,石墨)、H2和CO的燃烧热来判 断A项中的H=-565.6 kJmol-1,A错误;生成的水应 为H2O(l),B错

20、误;C项根据C(s,石墨)、CO的燃烧热分 别为393.5 kJmol-1、282.8 kJmol-1写出对应的 热化学方程式为 C(s,石墨)+O2(g)= CO2 (g) H=-393.5 kJmol-1,CO(g) + O2(g) =CO2(g) H=-282.8 kJmol-1 将-得:C(s,石墨)+ O2(g) =CO(g) H=-110.7 kJmol-1,C正确;设混合气体中H2体积 分数为x,则混合气体中CO体积分数为1-x,根据题意,得: 285.8 kJmol-1+ 282.8 kJmol-1=710.0 kJmol-1 解得:x=40%,D错误,考点三盖斯定律及其应用

21、【基础回顾】 1.盖斯定律及应用: (1)内容:对于一个化学反应,无论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_有关,而与反应的途径无关。 (2)意义:间接计算某些反应的反应热,始态和终态,3)应用,aH2,H2,H1+H2,2.应用盖斯定律的注意事项: (1)当热化学方程式乘、除以某一个数时,H也应相 应地乘、除以某一个数;方程式进行加减运算时,H 也同样要进行加减运算,且要带“+”“-”符号。 (2)将一个热化学方程式颠倒书写时,H的符号也随 之改变,但数值不变,3)同一物质的三态变化(固、液、气),状态由固 液气变化时,会吸热;反之会放热,典题探

22、究】 角度一 利用盖斯定律计算H 【典题1】(2017全国卷节选) 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_,解析】系统()中最终是水分解制取氢气,系统 ()最终是H2S分解为硫和氢气。利用盖斯定律,依 据反应H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+ O2(g) H1=+327 kJmol-1、SO2(g)+I2(s)+2H2O(l) = 2HI(aq)+H2SO4(aq)H2=-151 kJmol-1和 2HI(aq) =H2(g)+I2(s)H3=+110 kJmol-1,H2S(g)+H2S

23、O4(aq) =S(s)+SO2(g)+2H2O(l) H4=+61 kJmol-1,将上述反应进行如下变形:+ +,整理可得系统()的热化学方程式为H2O(l) =H2(g)+ O2(g)H=+286 kJmol-1;+ ,整理可得系统()的热化学方程式为H2S(g)= H2(g)+S(s) H=+20 kJmol-1,答案:H2O(l) = H2(g)+ O2(g) H=+286 kJmol-1 H2S(g) = H2(g)+S(s)H=+20 kJmol-1,母题变式】 (1)制取等量H2,所需能量较多的是_。 提示:系统()。由两个热化学方程式可知,每反应产生1 mol H2,系统()

24、吸收的热量比前者少,所以制取等量的H2所需能量较多的是系统(,2)为什么系统()消耗的能量比系统()多? 提示:O的非金属性比S强,H2O比H2S稳定,素养升华】 模型认知盖斯定律计算反应热,角度二 比较H的大小 【典题2】已知: CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)H1 C(s)+O2(g)=CO2(g)H2 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H3 2CO2(g)+4H2(g)=CH3COOH(l)+2H2O(l)H4,2C(s)+2H2(g)+O2(g) =CH3COOH(l)H5 下列关于上述反应的焓变判断正确的是() 导学号79100084 A.H1

25、0 B.H5=2H2+H3-H1 C.H30,H50 D.H4=H1 -2H3,解析】选B。物质的燃烧反应是放热的,焓变小于 零,H10,H20,故A错误;利用盖斯定律计算,将 2+-,可得 2C(s)+2H2(g)+O2(g) = CH3COOH(l),反应热随之相加减,则H5=2H2+H3 -H1,故B正确;物质的燃烧反应是放热的,焓变小于 零,所以2H2(g)+O2(g) =2H2O(l)H30,故C错 误;根据盖斯定律,反应由2-得到,故D错误,归纳提升】 利用状态,迅速比较反应热的大小(若反应为放热反应) (1)当反应物状态相同,生成物状态不同时,生成固体放热最多,生成气体放热最少。

26、 (2)当反应物状态不同,生成物状态相同时,固体反应放热最少,气体反应放热最多,3)在比较反应热(H)的大小时,应带符号比较。对于放热反应,放出的热量越多,H反而越小,题组过关】 1.(RJ选修4P14改编题)火箭推进器常以联氨(N2H4) 为燃料、过氧化氢为助燃剂。已知下列各物质反应的 热化学方程式: N2H4(g)+O2(g)= N2(g)+2H2O(g) H1=-533.23 kJmol-1 H2O(g)= H2O(l)H2=-44 kJmol-1,2H2O2(l) = 2H2O(l)+O2(g) H3=-196.4 kJmol-1 则联氨与过氧化氢反应的热化学方程式可表示为(,A.N2

27、H4(g)+2H2O2(l) = N2(g)+4H2O(l) H=+817.63 kJmol-1 B.N2H4(g)+2H2O2(l) = N2(g)+4H2O(g) H=-641.63 kJmol-1 C.N2H4(g)+2H2O2(l) = N2(g)+4H2O(l) H=-641.63 kJmol-1,D.N2H4(g)+2H2O2(l) = N2(g)+4H2O(g) H=-817.63 kJmol-1,解析】选B。由盖斯定律可进行热化学方程式的加 减运算。由+2得N2H4(g)+2H2O2(l) = N2(g)+4H2O(l)H=-817.63 kJmol-1,由+ -2可得:N2H

28、4(g)+2H2O2(l) = N2(g)+4H2O(g) H=-641.63 kJmol-1,2.(2018广州模拟)已知:H2O(g) = H2O(l) H1=-Q1 kJmol-1, C2H5OH(g) = C2H5OH(l) H2=-Q2 kJmol-1 , C2H5OH(g)+3O2(g)= 2CO2(g)+3H2O(g) H3=-Q3 kJmol-1 。则表示酒精燃烧热的热化学方程式是(,A.C2H5OH(l)+3O2(g) =2CO2(g)+3H2O(l) H=-(Q1-Q2+Q3) kJmol-1 B.C2H5OH(l)+3O2(g) =2CO2(g)+3H2O(l) H=-(

29、3Q1+Q3) kJmol-1 C.C2H5OH(l)+3O2(g) =2CO2(g)+3H2O(l) H=-(3Q1-Q2+Q3) kJmol-1,D.C2H5OH(l)+3O2(g) = 2CO2(g)+3H2O(g) H=-(3Q1-Q2+Q3) kJmol-1,解析】选C 。根据盖斯定律,由3-+得C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) H=-(3Q1-Q2+Q3) kJmol-1 ,C项正确,3.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) =TiCl4(l)+O2(g) H=+140.5 kJmol-1

30、 C(s,石墨)+ O2(g) =CO(g) H=-110.5 kJmol-1,则反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s,石墨) = TiCl4(l)+2CO(g)的H是导学号79100085() A.+80.5 kJmol-1B.+30.0 kJmol-1 C.-30.0 kJmol-1D.-80.5 kJmol-1,解析】选D。将已知反应依次标记为、,则 +2可以得到目标方程式,则H=H1+H22 =+140.5 kJmol-1 +(-110.5 kJmol-1 )2= -80.5 kJmol-1,4.已知:2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g)H1 CH2=CH2(g)+3O

31、2(g) = 2H2O(g)+2CO2(g) H2 2CH3CH3(g)+7O2(g)=6H2O(g)+4CO2(g) H3 CuO(s)+H2(g) =Cu(s)+H2O(g)H4,2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s)H5 CH2=CH2(g)+H2(g)=CH3CH3(g)H6 下列关于上述反应焓变(H)的判断正确的是() A.H10 B.H20,H40 C.H1=H4+H5 D.2H6=H1+2H2-H3,解析】选D。氢气、有机物燃烧的反应均是放热反应,H10,A项和B项错误;根据盖斯定律有2+=,故H1=2H4+H5,C项错误;由盖斯定律可知D项正确,5.(2018洛阳模拟)已知:

32、 CH3OH(g)+ O2(g) = CO2(g)+2H2O(g) H=-a kJmol-1 CH4(g)+2O2(g) =CO2(g)+2H2O(g) H=-b kJmol-1,CH4(g)+2O2(g) =CO2(g)+2H2O(l) H=-c kJmol-1 则下列叙述中正确的是(,A.由上述热化学方程式可知bc B.甲烷的燃烧热为b kJmol-1 C.2CH3OH(g) = 2CH4(g)+O2(g) H=2(b-a)kJmol-1 D.当甲醇和甲烷物质的量之比为12,完全燃烧生成CO2和H2O(l)时,放出的热量为Q kJ,则该混合物中甲醇的物质的量为Q/(a+2b)mol,解析】选C。等物质的量时,CH4燃烧生成液态水放 出的热量更多,故cb,A项错误;甲烷的燃烧热是指 1 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时放出的热 量,反应中生成的是气态H2O,故b kJmol-1不是甲 烷的燃烧热,B项错误;2-2可得2CH3OH(g)