化学能与热能-课堂课件高三新高考一轮复习化学

化学反应与能量第21讲化学能与热能考纲要求

学科素养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。1.变化观念与平衡思想:认识化学变化的本质是有新物质生成,并伴有能量的转化;能多角度、动态地分析热化学方程式,运用热化学反应原理解决实际问题。2.证据推理与模型认知:通过分析、推理等方法认识研究反应热的本质,建立盖斯定律模型。考纲要求

学科素养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(ΔH)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。3.科学态度与社会责任:赞赏化学对社会发展的重大贡献,具有可持续发展意识和绿色化学观念。考点一焓变与反应热基础·自主诊断

素养·全面提升1.基本概念(1)焓变:生成物与反应物的焓值差,焓变定义式为ΔH=

;表示方法为吸热反应:

;放热反应:

。

(2)反应热:在一定温度下,化学反应所

的热量。恒压条件下,它等于反应前后体系的焓变,用符号

表示,单位为

。

(3)键能:键能是指气态基态原子形成

化学键释放的最低能量。

(4)活化能:

分子转变为

分子所需吸收的能量。H(生成物)-H(反应物)

ΔH<0ΔH>0吸收或放出ΔH非活化kJ·mol-1

1mol活化2.吸热反应与放热反应(1)化学反应中的能量变化①a表示断裂旧化学键

的能量,也可以表示反应的

。b表示逆反应的活化能

。

②b表示生成新化学键

的能量,也可以表示活化分子结合成生成物分子所

，的能量。

③c表示反应的

,可通过计算焓变值求得。

吸收活化能放出放出反应热a.从物质所具有的焓角度分析,焓变(ΔH)为生成物的焓与反应物的焓之差:ΔH=

。

b.从化学键角度分析,焓变为反应物的键能和与生成物的键能和之差:ΔH=ΔE(

)-ΔE(

)=

-

(用图中的符号填空)。

H(生成物)-H(反应物)反应物生成物ab(2)常见放热反应和吸热反应放热反应:①可燃物的燃烧;②酸碱中和反应;③大多数化合反应;④金属跟水或酸的反应;⑤物质的缓慢氧化;⑥原电池反应;⑦铝热反应;⑧少数分解反应,如H2O2分解。吸热反应:①大多数分解反应;②盐类的水解;③铵盐与碱的反应;④碳与水蒸气、C与CO2的反应。(3)常见的吸热、放热过程放热过程:放热反应;稀释浓硫酸,氢氧化钠固体溶于水等。吸热过程:吸热反应;铵盐溶于水等。判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)放热反应中,生成物的总能量高于反应物的总能量(

)×对点自测

(2)放热反应在任何条件下都可以发生,吸热反应不加热就不能发生(

)×(3)活化能越大,表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越大(

)√[解析]

放热反应中,反应物的总能量高于生成物的总能量。[解析]

有的放热反应的发生也需要加热,如铝热反应;有的吸热反应不加热也能发生,如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应,错误。[解析]

活化能越大,表明断裂旧化学键需要克服的能量越大,正确。(4)同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同(

)×[解析]焓变与反应条件无关,所以同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同,错误。(5)可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化,与反应是否可逆无关(

)√(6)吸热反应中,反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量(

)√[解析]可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化,与方程式中的化学计量数有关,与反应是否可逆无关,正确。[解析]清洁燃料是指燃烧时不产生对人体和环境有害的物质或产生很微量的有害物质,如天然气、液化石油气等,正确。(8)化石燃料属于可再生能源,对其过度开采不影响可持续发展(

)(7)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热(

)××[解析]反应热是指化学变化过程中的热量变化,水蒸气变为液态水是物理变化。[解析]化石燃料为不可再生能源,错误。(9)天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料(

)√[解析]吸热反应有的需要加热,有的常温下就能发生,如过氧化氢的分解。(10)物质发生化学变化都伴有能量的变化(

)√[解析]任何化学反应都伴随着能量变化。(11)吸热反应在任何条件下都不能发生(

)×1.下列说法正确的是(

)A.使用高效催化剂能改变反应的活化能和反应热B.任何化学反应中的能量变化都表现为热量变化C.有化学键断裂一定发生化学反应D.灼热的铂丝与NH3、O2混合气接触,铂丝继续保持红热,说明氨的氧化反应是放热反应D

题组一焓变和反应热概念的理解及应用[解析]

催化剂只能改变反应的路径,降低活化能,不能改变反应热,A错误;任何化学反应都伴随着能量变化,但不一定都是热量变化,也可能是光能、电能等多种形式,B错误;1.下列说法正确的是(

)A.使用高效催化剂能改变反应的活化能和反应热B.任何化学反应中的能量变化都表现为热量变化C.有化学键断裂一定发生化学反应D.灼热的铂丝与NH3、O2混合气接触,铂丝继续保持红热,说明氨的氧化反应是放热反应D

某些物质的溶解、电离或状态的变化可能伴随着化学键的断裂,但没有发生化学反应,C错误;氨的催化氧化用灼热的铂丝作催化剂,由于是放热反应,所以铂丝保持红热,故D正确。2.氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法正确的是(

)A.燃烧时化学能全部转化为热能B.断开1mol氧氢键吸收930kJ能量C.相同条件下,1mol氢原子的能量为E1,1mol氢分子的能量为E2,则2E1<E2D.该反应生成1mol水蒸气时能量变化为245kJD

[解析]

氢气燃烧时化学能转化为热能、光能等,A错误;由图分析,断开2mol氢氧键吸收930kJ的能量,B错误;氢气分子变成氢原子要吸收能量,所以2E1>E2,C错误;该反应生成1mol水蒸气时的能量变化为930kJ-436kJ-249kJ=245kJ,D正确。

A

题组二化学反应中能量变化的图像[解析]物质的总能量越低,越稳定,所以三种化合物的稳定性顺序B<A<C,A正确。A→B的反应为吸热反应,B→C的反应为放热反应,B错误。加入催化剂,只改变反应的活化能,不改变反应热,只提高反应速率,不会使平衡移动,因此产率不变,C错误。整个反应中ΔH=(E1-E2)+(E3-E4),D错误。2.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图所示。下列说法正确的是(

)A.CO和O生成CO2是吸热反应B.在该过程中,CO断键形成C和OC.CO和O生成了具有极性共价键的CO2D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程C

[解析]由题图可知状态Ⅲ的能量低于状态Ⅰ的能量,因此该过程是放热过程,A项错误;由题图可知该过程中CO的化学键没有断开,B项错误;CO与O生成的CO2具有极性共价键,C项正确;状态Ⅰ到状态Ⅲ表示CO与O生成CO2的过程,D项错误。特别注意:在化学反应中,反应物各原子之间的化学键不一定完全断裂。■规律小结正确理解活化能与反应热的关系①E1为正反应活化能,E2为逆反应活化能,ΔH=E1-E2。②催化剂能降低反应所需活化能,但不影响焓变的大小。考点二热化学方程式基础·自主诊断素养·全面提升

反应热能量

3.热化学方程式的书写方法

一写方程式——写出配平的化学方程式

↓

二标状态——用s、l、g、aq标明物质的聚集状态

↓

三标

条件——标明反应的温度和压强(101kPa、25℃时可不标注)

↓

四标ΔH

——在方程式后写出ΔH,并根据信息注明ΔH的“+”或“-”

↓

五标

数值——根据化学计量数计算写出ΔH的值4.注意事项(1)热化学方程式不标“↑”“↓”,但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态。(2)热化学方程式的化学计量数只表示物质的量,其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。(3)ΔH应包括“+”或“-”、数值和单位(kJ·mol-1)。(4)可逆反应ΔH的数值表示完全反应时的反应热,正、逆反应的ΔH的数值相等、符号相反。

判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(ΔH的绝对值均正确)(1)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=-890.3kJ(

)(2)NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O

ΔH=+57.3kJ·mol-1(

)(3)S(s)+O2(g)=SO2(g)

ΔH=+296.8kJ·mol-1(

)对点自测

×[解析]反应热的单位应该是kJ·mol-1。[解析]水未注明聚集状态,且酸碱中和反应ΔH<0。××[解析]燃烧是放热反应,ΔH<0。(4)2NO2=O2+2NO

ΔH=+116.2kJ·mol-1(

)

(6)C(石墨,s)=C(金刚石,s)

ΔH>0,说明石墨比金刚石稳定(

)×[解析]未注明物质的聚集状态。[解析]该反应为可逆反应,不能进行到底,且热化学方程式应标明反应的温度和压强,错误。×√[解析]能量越低,物质越稳定。

D

题组一热化学方程式的正误判断[解析]

化学反应的焓变等于反应物总键焓与生成物总键焓的差,由此可确定D项正确。2.298K、1.01×105Pa时,O2、S、Se、Te分别与H2化合的反应热数据如图所示。下列Se与H2化合的热化学方程式正确的是(

)A.Se(s)+H2(g)=H2Se(g)ΔH=-242kJ·mol-1B.Se(s)+H2(g)=H2Se(g)ΔH=-20kJ·mol-1C.Se(g)+H2(g)=H2Se(g)ΔH=+81kJ·mol-1D.Se(s)+H2(g)=H2Se(g)ΔH=+81kJ·mol-1D

[解析]ΔH越小,生成氢化物越稳定,H2O、H2S、H2Se、H2Te稳定性依次减弱,所以b表示H2Se,ΔH=+81kJ·mol-1,A、B错误;Se是固体,所以Se与H2化合的热化学方程式是Se(s)+H2(g)=H2Se(g)

ΔH=+81kJ·mol-1,C错误、D正确。■方法技巧“五审”突破热化学方程式的正误判断一审ΔH的“+”“-”—放热反应一定为“-”,吸热反应一定为“+”

↓二审单位—单位一定为“kJ·mol-1”,易错写成“kJ”或漏写

↓三审状态—物质的聚集状态必须正确,特别是溶液中的反应易写错

↓四审数据对应性—反应热的数值必须与方程式的化学计量数相对应,即化学计量数与ΔH成正比。

当反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反

↓五审是否符合概念—如燃烧热、中和热的热化学方程式1.写出下列反应的热化学方程式:(1)一定量N2(g)与一定量H2(g)在一定条件下反应生成2molNH3(g),放出92.2kJ热量。

(2)14gN2(g)与适量的O2(g)在一定条件下反应生成NO(g),吸收34kJ热量。

(3)1molC8H18(l)在O2(g)中完全燃烧,生成CO2(g)和H2O(g),放出5518kJ热量。

题组二热化学方程式的书写

N2(g)+O2(g)=2NO(g)

ΔH=+68kJ·mol-1

■规律小结书写热化学方程式的“四注意”(1)热化学方程式中需注明各物质的聚集状态,在方程式后面注明热量变化,吸热反应ΔH>0,放热反应ΔH<0。(2)ΔH是一定温度和压强下的反应热,在25℃、101kPa下测定的ΔH可不注明温度和压强。(3)热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,可以是整数也可以是分数,化学计量数改变时,ΔH会相应的改变。(4)正反应和逆反应的ΔH数值相等,符号相反。考点三燃烧热和中和热能源基础·自主诊断素养·全面提升

燃烧热中和热相同点能量变化放热ΔH及其单位ΔH

0,单位均为kJ·mol-1

1.燃烧热和中和热<

(续表)

燃烧热中和热不同点反应物的量可燃物的量为

不一定为1mol生成物的量不确定生成水的量为

反应热的含义

101kPa时,

纯物质完全燃烧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

时所放出的热量

表示方法燃烧热ΔH=-akJ·mol-1(a>0)强酸与强碱反应的中和热ΔH=

1mol

1mol

1mol

1molH2O

-57.3kJ·mol-1[注意](1)中和热是强酸、强碱的稀溶液反应生成1molH2O放出的热量,为57.3kJ,弱酸、弱碱电离时吸热,中和反应生成1molH2O(l)时放出的热量小于57.3kJ。浓硫酸稀释时放热,与碱反应生成1molH2O(l)时放出的热量大于57.3kJ。当中和反应有沉淀生成时,生成1molH2O(l)放出的热量大于57.3kJ。(2)对于中和热、燃烧热,由于它们反应放热是确定的,所以文字描述时可不带“-”,但其焓变为负值。(3)当用热化学方程式表示中和热时,生成H2O(l)的物质的量必须是1mol,当用热化学方程式表示燃烧热时,可燃物的物质的量必须为1mol。(4)常温时稳定氧化物示例:H→H2O(l),C→CO2(g),S→SO2(g)。2.中和反应反应热的测定(1)装置如图所示。

(2)50mL0.55mol·L-1的NaOH溶液和50mL0.50mol·L-1

的稀盐酸混合反应。(3)计算公式:ΔH=

kJ·mol-1。

其中,t1——起始温度(混合前盐酸温度和氢氧化钠溶液温度的平均值),t2——终止温度(反应过程中混合溶液的最高温度)。环形玻璃搅拌棒(4)注意事项①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是

。

②为保证酸完全中和,采取的措施是

。

③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、弱碱,则测得的数值

。

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(1)能源分类(2)解决能源问题的措施①提高能源的利用效率:a.改善开采、运输、加工等各个环节;b.科学控制燃烧反应,使燃料充分燃烧。②开发新能源:开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)1molH2燃烧放出的热量为氢气的燃烧热(

)(2)1mol硫完全燃烧生成SO3所放出的热量为硫的燃烧热(

)(3)根据2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)

ΔH=-571kJ·mol-1

可知氢气的燃烧热为571kJ·mol-1(

)对点自测

×[解析]氢气的燃烧热是指101kPa时1molH2完全燃烧生成液态水时放出的热量。[解析]1molS完全燃烧生成SO2(g)时所放出的热量为硫的燃烧热。××[解析]热化学方程式中氢气的化学计量数为2,因此氢气的燃烧热为285.5kJ·mol-1。(4)用稀醋酸溶液与稀的NaOH溶液测定中和热,所测的中和热ΔH>-57.3kJ·mol-1(

)(5)已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)

ΔH=-57.3kJ·mol-1,则Ca(OH)2和HCl反应的反应热ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1(

)(6)表示乙醇燃烧热的热化学方程式为C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)

ΔH=-1367.0kJ·mol-1(

)√[解析]醋酸是弱酸,电离吸热,使测得的反应热数值偏小,因此ΔH>-57.3kJ·mol-1。[解析]没有写出具体的热化学方程式,不能断定具体的ΔH。××[解析]表示燃烧热的热化学方程式中生成物水应为液态而不是气态。(7)煤、石油、天然气等燃料的最初来源都可追溯到太阳能(

)√[解析]地球上矿物燃料都由太阳能转化而来。

B

题组一燃烧热和中和热的理解[解析]表示燃烧热的热化学方程式中,可燃物的物质的量为1mol,反应生成稳定氧化物,A中应生成SO2(g),C中应生成H2O(l),D中CO的物质的量应为1mol。2.[2019·长春期末]

下列示意图表示正确的是(

)A.甲图表示Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)

ΔH=26.7kJ·mol-1反应的能量变化D

[解析]A项,图像表示的物质能量变化为反应物能量高于生成物能量的放热反应,反应Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)

ΔH=26.7kJ·mol-1为吸热反应,错误。2.[2019·长春期末]

下列示意图表示正确的是(

)B.乙图表示碳的燃烧热D

[解析]B项,图像表示的热化学方程式为2C(s)+O2(g)=2CO(g)

ΔH,生成的氧化物不是最稳定的氧化物,不符合燃烧热概念,错误。2.[2019·长春期末]

下列示意图表示正确的是(

)C.丙图表示实验的环境温度20℃,将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合,测量混合液温度,结果如图(已知V1+V2=60mL)D

[解析]C项,如图,V2为20mL时温度最高,说明此时酸碱已经反应完毕,又实验中始终保持V1+V2=60mL,所以V1为40mL,由酸碱中和关系式:2NaOH~H2SO4,硫酸和氢氧化钠溶液浓度不同,和题干将物质的量浓度相等,体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合不符合,错误。

D

[解析]稳定性顺序:B<A<C,则A、B、C具有能量的大小顺序:B>A>C,与丁图相符,D正确。■易错警示燃烧热和中和热应用中的注意事项(1)有关燃烧热的判断,一看是否以1mol可燃物为标准,二看是否生成稳定氧化物。(2)有关中和热的判断,一看是否以生成1molH2O为标准,二看酸碱的强弱和浓度,应充分考虑弱酸、弱碱电离吸热,浓的酸碱稀释放热等因素。1.在测定中和热的实验中,下列说法正确的是(

)A.使用环形玻璃搅拌棒是为了加快反应速率,减小实验误差B.为了准确测定反应混合溶液的温度,实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触C.用0.5mol·L-1NaOH溶液分别与0.5mol·L-1

的盐酸、醋酸溶液反应,若所取的溶液体积相等,则测得的中和热数值相同D.在测定中和热实验中需要使用的仪器有容量瓶、量筒、烧杯、温度计、环形玻璃搅拌棒题组二中和热测定的误差分析及实验数据处理A

[解析]

搅拌可加快反应速率,减小热量损耗带来的误差,A正确;实验中温度计水银球应插入液面以下,不能与小烧杯底部接触,B项错误;HCl为强酸,醋酸为弱酸,弱酸电离要吸收能量,因此实验中二者测得的中和热数值不同,C项错误;在测定中和热实验中不需要容量瓶,D项错误。2.用如图所示的装置进行中和热的测定实验,分别取50mL0.55mol·L-1的NaOH溶液、50mL0.25mol·L-1的硫酸溶液进行实验,回答下列问题:(1)从右图实验装置看,其中尚缺少的一种玻璃用品是

,除此之外,装置中的一个明显错误是

。

环形玻璃搅拌棒未将小烧杯和大烧杯杯口保持相平[解析]由量热计的构造可知该装置缺少的仪器是环形玻璃搅拌棒;为了减少热量的损失,大烧杯杯口与小烧杯杯口应该相平、小烧杯杯口用硬纸板盖住。(2)近似认为0.55mol·L-1的NaOH溶液和0.25mol·L-1的硫酸溶液的密度都是1g·cm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1,通过以下数据计算中和热ΔH=

,(结果保留小数点后一位)。

-56.8kJ·mol-1

实验次数起始温度t1/℃终止温度t2/℃H2SO4NaOH平均值126.226.026.129.5227.027.427.232.3325.925.925.929.2426.426.226.329.8[解析]第1次测定温度差为29.5℃-26.1℃=3.4℃,第2次测定的温度差为32.3℃-27.2℃=5.1℃,第3次测定的温度差为29.2℃-25.9℃=3.3℃,第4次测定的温度差为29.8℃-26.3℃=3.5℃,其中第2次的温度差误差较大,应该舍弃,其他3次温度差的平均值为(3.4℃+3.3℃+3.5℃)÷3=3.4℃。50mL0.55mol·L-1氢氧化钠溶液与50mL0.25mol·L-1硫酸溶液进行中和反应,生成水的物质的量为0.05L×0.50mol·L-1=0.025mol,溶液的质量为50mL×1g·mL-1+50mL×1g·mL-1=100g,温度变化的值为ΔT=3.4℃,则生成0.025mol水放出的热量为Q=mcΔT=100g×4.18J·g-1·℃-1×3.4℃=1421.2J,即1.4212kJ,所以实验测得的中和热ΔH=-1.4212kJ÷0.025mol=-56.8kJ·mol-1。(3)若改用60mL0.25mol·L-1的H2SO4溶液和50mL0.55mol·L-1的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量

(填“相等”或“不相等”)。

不相等[解析]反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,若改用60mL0.25mol·L-1的H2SO4溶液和50mL0.55mol·L-1的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,生成水的量增多,所放出的热量增加,因此与上述实验相比,所放出的热量不相等。(4)上述实验数值结果与57.3kJ·mol-1有偏差,产生偏差的原因可能是

(填字母)。

a.实验装置保温、隔热效果差b.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中d.将以上四实验测量温度均纳入计算平均值abc[解析]实验装置保温、隔热效果必须好,否则放出的热量偏小,a正确;用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度,酸、碱反应放热,测得H2SO4溶液的温度偏高,温度差偏小,放出的热量偏小,b正确;尽量一次快速将NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中,不允许分多次(4)上述实验数值结果与57.3kJ·mol-1有偏差,产生偏差的原因可能是

(填字母)。

a.实验装置保温、隔热效果差b.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中d.将以上四实验测量温度均纳入计算平均值abc把NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中,否则会导致较多热量散失,放出的热量偏小,c正确;根据以上分析可知将以上四次实验测量温度均纳入计算平均值会导致实验测得的温度差偏大,放出的热量偏大,d错误。■易错警示中和热的测定实验中的注意事项(1)实验所用的酸和碱溶液应当用稀溶液,否则会造成较大误差。(2)量取酸和碱时,应当分别使用两只量筒量取。(3)使用同一支温度计分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度,测完一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干再测另一种溶液的温度。(4)取多次实验起始温度(t1)、终止温度(t2)的平均值代入公式计算,计算时应注意单位的统一。1.[2019·济南一模]

能源可划分为一次能源和二次能源,直接从自然界取得的能源称为一次能源,一次能源经过加工、转换得到的能源称为二次能源。下列能源中属于一次能源的是(

)A.氢能 B.电能

C.核能 D.水煤气题组三能源的开发与利用C

[解析]A项,氢能是通过加工转换得到的,为二次能源,错误。B项,电能是二次能源,错误。C项,核能又叫原子能,它可分为核聚变能和核裂变能两类。核燃料,如氘、氚,它们均可从自然界中直接取得,属于一次能源,正确。D项,水煤气是通过煤和水蒸气制取的,是一氧化碳和氢气的混合气体,是二次能源,错误。2.[2019·郑州期末]

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B

[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;2.[2019·郑州期末]

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B

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。考点四盖斯定律反应热的计算基础·自主诊断素养·全面提升1.盖斯定律(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,其反应热都是一样的。即化学反应的反应热只与反应体系的

有关,而与

无关。如:由反应物A生成产物B可以设计如下两条途径,则ΔH、ΔH1、ΔH2的关系可以表示为

。

(2)应用①根据盖斯定律书写热化学方程式:根据已知热化学方程式,运用加减运算法转化为目标热化学方程式。始态和终态反应的途径ΔH=ΔH1+ΔH2转化关系反应热间的关系ΔH1=

ABΔH1=

ΔH=

②根据盖斯定律计算反应热:aΔH2-ΔH2

ΔH1+ΔH2

-283kJ·mol-1小大(2)比较化学反应的ΔH大小的方法①吸热反应的ΔH

放热反应的ΔH。

②同一反应,生成物状态不同时A(g)+B(g)=C(g)

ΔH1<0A(g)+B(g)=C(l)

ΔH2<0因为C(g)=C(l)

ΔH3

0,且ΔH3=

(用ΔH2、ΔH1表示),所以ΔH2

ΔH1。

③同一反应,反应物状态不同时S(g)+O2(g)=SO2(g)

ΔH1<0S(s)+O2(g)=SO2(g)

ΔH2<0因为S(g)=S(s)

ΔH3

0,且ΔH3=

(用ΔH2、ΔH1表示),所以ΔH1

ΔH2。

大于<ΔH2-ΔH1<<ΔH1-ΔH2<

<ΔH1-ΔH2

n(可燃物)×|ΔH|>判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)一个反应一步完成或分几步完成,二者相比,经过的步骤越多,放出的热量越多(

)

对点自测

×[解析]一个反应的ΔH大小只与反应体系的始态和终态有关,与途径无关。[解析]1gH2燃烧生成H2O(g)放出热量0.5akJ。×

(4)已知S(g)+O2(g)=SO2(g)

ΔH1<0,S(s)+O2(g)=SO2(g)

ΔH2<0,则ΔH1<ΔH2(

)√√[解析],ΔH2+ΔH3=ΔH1,则ΔH3=ΔH1-ΔH2,又因ΔH3<0,所以ΔH1<ΔH2。1.(1)[2019·全国卷Ⅱ节选]

环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:已知:(g)=(g)+H2(g)

ΔH1=100.3kJ·mol-1

①H2(g)+I2(g)=2HI(g)

ΔH2=-11.0kJ·mol-1

②对于反应:(g)+I2(g)=(g)+2HI(g)

③

ΔH3=

kJ·mol-1。89.3题组一利用盖斯定律书写热化学方程式、计算反应热[解析]依据盖斯定律,将①+②,可得所求反应的焓变。

53.1

2ΔH1-3ΔH2-ΔH3[解析]依次设题中的热化学方程式为①②③,由盖斯定律可知,①×2-②×3-③可得反应As2O5(s)+3H2O(l)=2H3AsO4(s),则该反应的ΔH=2ΔH1-3ΔH2-ΔH3。

4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)ΔH=-1025.2kJ·mol-1

■方法技巧利用盖斯定律书写热化学方程式(1)运用盖斯定律的技巧——“三调一加”一调:根据目标热化学方程式,调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置,改写已知的热化学方程式。二调:根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。三调:调整中间物质的化学计量数。一加:将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。(2)运用盖斯定律的三个注意事项①热化学方程式乘以某一个数时,反应热的数值必须也乘上该数。②热化学方程式相加减时,物质之间相加减,反应热也必须相加减。③将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”随之改变,但数值不变。1.通常把拆开1mol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(ΔH),化学反应的ΔH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。下面列举了一些化学键的键能数据,供计算使用。工业上的高纯硅可通过下列反应制取:SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g),该反应的反应热ΔH为

。

题组二利用键能计算反应热化学键Si—OSi—ClH—HH—ClSi—SiSi—C键能/kJ·mol-1460360436431176347236kJ·mol-1[解析]SiCl4、H2和HCl分子中共价键的数目容易计算,而产物硅属于原子晶体,可根据原子晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。1mol晶体硅中所含的Si—Si键为2mol,即制取高纯硅反应的反应热ΔH=4×360kJ·mol-1+2×436kJ·mol-1-(2×176kJ·mol-1+4×431kJ·mol-1)=236kJ·mol-1。2.已知破坏1molH—H键、1molO=O键、1molH—O键时分别需要吸收436kJ、498kJ、465kJ的能量,如图所示表示H2、O2转化为H2O的反应过程中的能量变化,则b=

。

490[解析]2molH2和1molO2参加反应断裂化学键吸收的能量为2×436kJ+498kJ=1370kJ,即a=1370,生成2molH2O(g)形成新化学键放出的能量为4×465kJ=1860kJ,即c=1860,则b=c-a=1860-1370=490。■方法技巧1.熟记反应热ΔH的基本计算公式ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量ΔH=反应物的总键能之和-生成物的总键能之和2.常见物质中的化学键数目物质CO2(CO)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)石墨(单层)金刚石S8(S—S)Si键数24641.52821.室温下,CuSO4(s)和CuSO4·5H2O(s)溶于水及CuSO4·5H2O受热分解的能量变化如图所示,下列说法不正确的是(

)A.将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低B.将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高C.ΔH3>ΔH2D.ΔH1=ΔH2+ΔH3题组三反应热大小的比较D

B

■规律小结反应热大小比较(1)看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如图所示。(2)看ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小,还要考虑其符号。(3)看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时,化学计量数越大,放热反应的ΔH越小,吸热反应的ΔH越大。(4)看反应的程度。对于可逆反应,参加反应的物质的量和状态相同时,反应的程度越大,热量变化越大。考例考法直击1.[2019·江苏卷]

氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是(

)A.一定温度下,反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)能自发进行,该反应的ΔH<0B.氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-C.常温常压下,氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2LH2,转移电子的数目为6.02×1023D.反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的ΔH可通过下式估算:ΔH=反应中形成新共价键的键能之和-反应中断裂旧共价键的键能之和A

[解析]该反应的ΔS<0,一定温度下反应能自发进行,则ΔH-TΔS<0,则ΔH<0,A项正确;该反应为正极反应,负极反应为H2+2OH--2e-=2H2O,B项错误;11.2LH2在常温常压下物质的量小于0.5mol,则转移电子数小于1mol,C项错误;ΔH=E(反应物的化学键断裂吸收的总能量)-E(生成物的化学键形成放出的总能量),D项错误。2.[2018·北京卷]

我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程,该历程示意图如下。下列说法不正确的是(

)A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%B.CH4→CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂C.①→②放出能量并形成了C—C键D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率D

[解析]观察图像,发生的反应是二氧化碳和甲烷生成醋酸,反应的原子利用率为100%,A项正确;甲烷生成醋酸,观察分子结构可知有C—H键断裂,B项正确;观察图像①→②,物质的能量降低,故放出能量,且形成了C—C键,C项正确;催化剂只能改变反应速率,不影响平衡的转化率,D项错误。3.[2018·江苏卷]

下列说法正确的是(

)A.氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能B.反应4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)常温下可自发进行,该反应为吸热反应C.3molH2与1molN2混合反应生成NH3,转移电子的数目小于6×6.02×1023D.在酶催化淀粉水解反应中,温度越高淀粉水解速率越快C

[解析]燃料电池放电时化学能大部分转化为电能,小部分转化为热能等,A项错误;该反应的ΔS<0,由于常温下自发,则根据ΔH-TΔS<0可知,该反应ΔH<0,B项错误;该反应为可逆反应,不能反应彻底,生成的NH3的物质的量小于2mol,则转移电子数小于6×6.02×1023,C项正确;酶是一种蛋白质,温度过高则发生变性,失去生理活性,D项错误。

D[解析]活化能是指化学反应中,由反应物分子到达活化分子所需的最小能量,故A项正确;依据图像分析可知,ΔH=E1-E2,故B项正确;反应物的能量高于生成物的能量,该反应是放热反应,故C项正确;

D图中虚线、实线表示的是有无催化剂时,反应过程中的能量变化,反应的活化能与温度无关,故D项错误。2.[2016·江苏卷]

通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是(

)①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)

ΔH1=+571.6kJ·mol-1②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)

ΔH2=+131.3kJ·mol-1③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)

ΔH3=+206.1kJ·mol-1A.反应①中电能转化为化学能B.反应②为放热反应C.反应③使用催化剂,ΔH3减小D.反应CH4(g)=C(s)+2H2(g)的ΔH=+74.8kJ·mol-1D[解析]

反应①是光能转化为化学能,A项错误;反应②的焓变为正值,属于吸热反应,B项错误;催化剂只能降低反应的活化能,但不会改变反应的焓变,C项错误;2.[2016·江苏卷]

通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是(

)①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)

ΔH1=+571.6kJ·mol-