化学能与热能-高考化学一轮复习知识清单

知识清单18化学能与热能

思维导图

知识梳理

知识点01放热反应和吸热反应知识点02三个重要概念

知识点03反应过程中热量大小的比较知识点04能量反应过程图像

知识点05热化学方程式的书写及正误判断知识点06反应热的有关计算

知识点07能源

知识点01放热反应和吸热反应

到回回国

1.前提条件：必须是化学反应

（1）物质的溶解过程：主要发生物理变化

①放热过程：浓硫酸、NaOH固体溶于水

②吸热过程：-H4NO3固,本溶于水

（2）状态变化：发生物理变化

①放热过程:凝固、液化、凝华等

②吸热过程:升华、汽化、熔化等

（3）化学键的变化

①放热过程:化学键的形成过程，如2H-H2,Na++CF=NaCI

②吸热过程:化学键的断裂过程，如H2—2H,NaCl=Na++Cl-

2.本质判据

（1）能量角度

①放热反应：反应物的能量总和工生成物的能量总和

②吸热反应：反应物的能最总和工生成物的能量总和

（2）键能角度

①放热反应：反应物的键能总和W生成物的键能总和

②吸热反应：反应物的键能总和〉生成物的键能总和

3.条件判据

(1)需要持续加热才能进行的反应一般是蝇反应

(2)反应开始需要加热，停热后仍能继续进行，一般是放热反应

4.现象判据

(1)反应体系的温度变化

①体系的温度升高：放热反应

②体系的温度降低：吸热反应

(2)密闭体系的压强变化

①体系的压强增大：放热反应

②体系的压强减小：吸热反应

(3)液体的挥发程度

①液体的挥发程度增大：放热反应

②液体的挥发程度减小：吸热反应

(4)催化剂的红热程度

①停热后催化剂继续红热：放热反应

②停热后催化剂不再红热：蟾反应

5.经验判据

(1)放热反应

①金属、金属氧化物与酸或水的反应

②可燃物的燃烧反应及缓慢氧化

③酸和碱的中和反应

④铝热反应,如2AI+Fe203^2Fe+Al2O3

⑤大多数的化合反应。如2NO2=^N2O4

(2)吸热反应

①大多数的分解的反应(2+02曾2H2O+O2T除外)

②—盐和碱反应,Ba(OH)2-8H2O+2NH4Cl=BaCl2-2NH3*H2O+8H2O

③盐的水解反应

④两个特殊反应：C+CO?谑2c0、C+H2O(g)理CO+H2

⑤碳酸氢钠与柠檬酸的反应

6.自发判据：△H-T^SWO

(1)A(g)+B(1)=C(1)自发进行，A//<0

(2)2AB(g)(g)+3D(g)高温自发，△30

7.注意事项

(1)反应的热效应与反应条件无必然关系

①在高温下才能进行的化学反应不一定是吸热反应

②在常温下进行的化学反应不一定是放热反应

③使用催化剂的反应不一定是吸热反应

（2）反应的热效应与反应是化合还是分解无必然关系

①化合反应不一定是放热反应

②分解反应不一定是吸热反应

8.反应的活化能

（1）正反应的活化能为：Ei

（2）逆反应的活化能为：E2

（3）正反应的反应热为：414=（里一月）kJ-mol1

（4）活化能和反应热效应的关系

①放热反应：EalWE“逆

②吸热反应：E4[l：＞Eg逆

（5）催化剂能降低反应所需的活化能，但不影响反应热的大小

（6）活化能和反应速率的关系（相同温度）

①反应的活化能越大，反应速率越慢

②若E"正＞£“逆，则ViE＜.V他

易H混N易H错

（1）化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都具有热效应。

（2）不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热，需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热

就能进行的反应也不一定是放热反应。

（3）有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应，如水结成冰放热但不属于放热反应。

吸执吸执

（4）物质三态变化时，能量的变化形式为固态=^液态=^气态。

放热放热

【典例01】下列过程属于放热反应的是

A.用石灰石烧制石灰B.在锌粒中加稀硫酸

(2)稳定氧化物：JC6(x)、H-⑴、S->SO2(x)、PTP2O5(定

(3)单位:kJ/mol

(4)表示：C的燃烧热为一393.5kJ/mol

(5)表示燃烧热的热化学方程式：可燃物的化学计量数为1

2.热值(25℃、lOlkPa)

(1)概念：近可燃物完全燃烧生成稳定氧化物的反应热

(2)单位：kJ/g

(3)表示：C的热值为-32.8kJ/g

(4)燃烧热和热值的换算关系：燃烧热=热值x摩尔质量

3.中和热

(1)概念：稀溶液中酸跟碱反应生成Inwl水时的反应热

(2)单位：kJ/mol

(3)表示中和热的热化学方程式：KO的化学计策数为1

(4)表示：强酸与强碱的中和热为-57.3kJmo「

易H混H易H错

(1)中和反应反应热是强酸强碱的稀溶液生成1mol+0放出的热量为57.3kJ,弱酸弱碱电离时吸热，生成1

molH2O时放出的热量小于57.3kJo浓硫酸稀释时放热，生成1molHzO时放出的热量大于57.3kJ。

(2)对于中和反应反应热、燃烧热，由于它们反应放热是确定的，所以描述中不带“一”，但其烽变为负值。

⑶当用热化学方程式表示中和反应反应热时，生成H2O的物质的量必须是Imol,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。

【典例03】下列说法正确的是

A.乙烯完全燃烧时，放出的热量就是乙烯的燃烧热

R.在25℃、101kPa时,1mol碳燃烧所放出的热量为碳的然烧热

C.Itl2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=566k「moF可知，CO的燃烧热为283kJmoP

D.乙块的燃烧热为1299.6kJ-mol1,则反应2c2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g)的AH=2599.2kJmol,

【答案】C

【详解】A.燃烧热是指Imol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，没指明乙烯为1万。1,故A错

误；

B.没指明碳完全燃烧生成指定产物COz(g),故B错误;

C.2moicO完全燃烧放出热量566kJ,则ImolCO完全燃烧生成CO2（g）放出热量为283kJ,所以其燃烧

热为283kJ-moL故C正确;

D.热化学方程式中生成物水应为液态，故D错误:

答案选C。

［典例04］卜列有关说法正确的是

【答案】B

【详解】A.△〃只与反应体系的始末状态有关，与反应条件无关，故A错误；

C.燃烧热是指Imol可燃物然全燃烧生成指定产物时所放出的热量，H元素对应的指定产物时液态水，故

C铛误；

答案选B。

知识点03反应过程中热量大小的比较

1.燃烧过程中热量大小的比较

（1）物质完全燃烧时放出的热量支

（2）物质在02中完全燃烧放出的热量比在空气中的少（光能型）

（3）物质完全燃烧牛.成固态产物时放出的热量最多

（4）色态的物质完全燃烧放出的热量最多

2.各类中和热的比较

（1）强酸与强碱的中和热的数值笠工57.3kJ・mo「

（2）有浓酸或浓碱参加的中和热的数值大王57.3kJ-mol।

（3）有弱酸或弱碱参加的中和热的数值任57.3kJ-mo「

（4）有沉淀生成的中和热的数值赶57.3kJ・mo「

3.根据稳定性判断能量高低

（1）微粒稳定性的判断

①能量角度：微粒所含的能量越低越稳定

②键能角度：微粒所含的化学键键能越大越稳定

<2）生成稳定性强的物质，放热型

3.能量高低的判断

(1)金属性和非金属性强弱判据

①金属性越强，越容易失电子，吸收的能量越少

②非金属性越强，越容易得电子，释放的能量越多

③非金属单质与出化合时生成的气态氢化物越稳定，放出的能量越多

(2)微粒稳定性判据：能量越低越稳定

(3)键能大小判据：断裂1个键的键能越大，物质越稳定，所含能量越低

反应过程能量分析的注意事项

❶给变与反应发生的条件、反应是否彻底无关。

❷催化剂能降低反应的活化能，但不影响焰变的大小。

❸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。

。有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应。如水结成冰放热，但不属于放热反应。

【典例05】NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12()00〜20000倍，在大气中的寿命可长达

74。年，如表所示是几种化学键的键能，下列说法中正确的是

化学键N三NFFNF

键能/kJmoP946154.8283.0

A.过程N2(g)-2N(g)放出能量

B.过程N(g)+3F(g)-NF3(g)放出能量

C.反应N2(g)+3F2(g)=2NF3⑵为吸热反应

D.NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，仍可能发生化学反应

【答案】B

【详解】A.过程NXg)-2N(g)为化学键断裂的过程，是吸收能量的过程，故A错误；

B.过程N(g)+3F(g)-NF3(g)为形成化学键的过程，是放出能量的过程，故B正确；

C.由反应热与反应物的键能之和与生成物的健能之和的差值相等可得：A”=946kJmol'+3xl54.8

kJ-mol1-6x283.0kJmoF=—287.6kJ-mol1,则该反应为放热反应，故C错误；

D.化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，则NFa吸收能最后如果没有化学键的断裂与生成，说明没

有化学反应的发生，故D错误;

故选B。

相

对过渡态I过不聋1I

能

量厂\/\过渡态HI

:、，\….

（其中吸附在催

化剂表面的物种

用“・”标注）

CH4->-CHJ+•H—C+4•H->-C+2H,

A.甲烷催化裂解成C和H,需要吸收I760kJ能量

B.步骤②为吸热反应、步骤③放热反应

C.催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积

D.使用该催化剂，反应的燃变减小

【答案】C

【详解】A.断开ImolC-H键需要吸收440kJ能量，Imol甲烷分子中有4moic—H键，完全断开需要吸收

1760kJ能量，即Imol甲烷中的化学键完全断开需要吸收1760kJ能量,而不是甲烷催化裂解成C和Hz需

要吸收1760kJ能量，选项A错误；

B.步骤②、③反应中，反应物的总能量均高于生成物的总能量，所以均为放热反应，选项B错误；

C.从图中可以看出，甲烷在银基催化剂上转化是在催化剂表面上发生的，催化剂使用一段时间后失活的原

因可能是碳在催化剂表面沉积，堵塞了催化剂表面的活性中心，选项C正确；

D.催化剂不影响反应物和生成物的总能量，使用该催化剂，反应的燧变不变，选项D错误；

答案选C。

知识点04能量反应过程图像

到回回国

1.反应热性质的判断

（1）放热反应:反应物的能量和大于生成物的能量和

（2）吸热反应:反应物的能量和大于生成物的能量和

2.反应吸热或放热数的判断：看反应物和生成物能量和的差值IAHI

sAB-C］过渡状态

K---------------------

/T\I

/&、E；

皆瞌一

反应物k.至成物

反应过程

3.催化剂和中间产物（过渡态物质）的判断

（1）催化剂：第一步反应的反应物,第二步反应的生成物

（2）过渡物：第一步反应的生成物,第二步反应的反应物

能fit总反应

/、03+0-202

/\催化反应：

/E\①6+C1-02+C10

反应物//T\\②cio+o—ci+（h

冬菌―一

电弋更财。2+。2

反应进程

臭氧分解历程示意图

4.曲线上的峰

（1）峰的个数衣示中间反应的个数

（2）峰谷

①峰前的峰谷：表示该中间反应反应物的能量

②峰后的峰谷：表示该中间反应生成物的能量

【典例07］某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是

A.反应过程a有催化剂参与

B.该反应为放热反应，热效应等于AH

C.使用催化剂，可改变该反应的AH

D.有催化剂条件下，反应的活化能等于Ei+E2

【答案】B

【详解】A.由图可知，反应过程a需要的活化能比b要高，所以a没有催化剂参与，A错误;

B.由图可知，该反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以该反应属于放热反应，反应的热效应

等于生成物与反应物能量之差，即B正确；

C.使用催化剂，改变了反应进行的途径，降低了反应的活化能，但不会改变该反应的焰变，C错误;

D.EHE2分别代表反应过程中各步反应的活化能，整个反应的活化能为Ei,D错误；

选B。

【典例()8】反应A2(g)+2BC(g)=2BA(g)+Cz(g)过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是

2(A-B-C)

O反应过程

A.Ei等于拆开1molA?(g)中化学键和2molBC(g)中化学键所需能量之和

B.该反应的热效应AH=EIE2

C.使用催化剂，该反应AH不变

D.若改变某条件时化学反应速率加快，则日可能不变

【答案】A

【详解】A.由图可知，最高能量状态时得到活化配合物，并没有生成气态A、B、C原子，未彻底断裂反

应物中的化学键，则Ei不等于拆开1molAz(g)中化学键和2moiBC(g)中化学键所需能量之和，选项A错误；

B.Ei为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，焰变等于正逆反应的活化能之差，则热效应△H=EIE2,

选项B正确：

C.催化剂改变反应的历程，可同时降低正逆反应的活化能，但二者差值不变，不影响焙变大小，选项C正

确；

D.若改变反应物的浓度、反应体系的压强时，反应速率加快，则Ei不变，使用催化剂时Ei减小，选项D

正确；

答案选A。

知识点05热化学方程式的书写及正误判断

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1.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

2.热化学方程式中各量的含义

2A（g）+B（g）、＞3C（g）AH=—flkJmor1

（1）化学计量数

①含义：只表示物质的量,不表示分子个数

②特点：可以是整数也可以是分数

（2）热化学方程式的意义：2molA（口）和ImolB（口）完全反应生成3moic（Q时释放akJ的热量。

（3）热化学方程式中的

①△"=-akJmol।中mol-1的含义：每摩尔反应

②单位：kJ-moF1,与化学计量数无关

③止负：止逆反应的数值根笠，符号相反

3.写热化学方程式的注意问题

（1）反应物的量都已知，根据量少的计算反应热

（2）需要判断反应是可逆反应还是完全反应

（3）需要判断反应物和生成物的聚集状态

4.热化学方程式的正误判断

（1）注意标明物质的聚集状态：方程式中每种物质的化学式后面用括号注明物质的聚集状态（g、1、s）,

不用标'T'或“1"，水溶液用aq表示。

（2）注意注明必要的反应条件：焙变与温度等测定条件有关，所以书写时必须在△”后指明反应的温度

（298K时可不注明）。

（3）注意明确化学计量数的含义：化学计量数只表示该物质的物质的量，不表示分子个数或原子个数，

因此热化学方程式中化学计量数也可以是分数。

（4）注意△”的单位及符号：△”的单位是Jmol」或kJmoL,△”只能写在化学方程式的右边，表示正

向反应的焰变。△〃vo表示为放热反应；△论0表示为吸热反应。

（5）注意同一反应中化学计量数与△〃数值的对应关系：化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则4〃

数值的绝对值也加倍；若反应逆向进行，则的数值改变符号，但绝对值不变。

B®®®

书写热化学方程式时应注意的问题

①热化学方程式的基础是化学方程式，因此必须遵循化学方程式的要求，如原子守恒、元素守恒等。

②要在物质的化学式后用括号注明反应物和生成物的聚集状态。一般用英文字母g、1和，分别表示物

质的气态、液态和固态，水溶液中的溶质则用aq表示。热化学方程式一般不写反应条件。

③要在化学方程式的右边标出焰变（A//）。放热反应，AH为“一”；吸热反应，为“+”。△，的单位是

kJ/mol（或kJmor'jo方程式与应用空格隔开。

④由于△”与测定条件有关，因此应在△”后注明反应温度和压强。在25°C、101kPa下进行的反应，

可不注明。

⑤热化学方程式中各物质化学式前面的化学计后数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子数

或原子数，因此化学计量数可以是整数，也可以是分数，一般不用小数。

【答案】A

B.胧分子具有对称性结构，分子中既有极性键也有非极性键

【答案】B

B.腓的结构简式为H2NNH2,具有对称性结构，分子中有N与N形成的非极性键，也有N与H形成的极

性键，故B正确；

故答案为B。

知识点06反应热的有关计算

30回闻

1.根据热化学方程式计算

aA(g)+6B(g)—cC(g)+t/D(g)△H

abcdIAH|

n(A)«(B)w(C)"D)Q

(1)化学计量数：|2H|=反应的物质的量：热量(Q)

(2)n(A)反应•n(B)反应:n(C)生成：n(D)然：Q=a：b：c：d：I，H|

2.根据反应物和生成物的总能量计兜

（1）4”=生成物的能量和一反应物的能量和

（2）4"=生成物的相对能量和一反应物的相对能量和

3.根据键能计算焰变

（1）反应物的键能和一生成物的键能和

（2）计算关键：弄清物质中化学键的数目

①常见分子：根据成健原则画出结构式即可判断

分子式

C1202N2H2O

结构式C1-C10=0N三NH-O-H

分子式

H2O2co2HCNNH3

结构式V

HOOHo=c=oH-ONH-N-H

分子式

CH4C2H4C2H6N2H4

结构式HHH-d-?-HHH

不H-C=C-H口由H-N-N-H

②信息分子：根据分子结构示意图数共价键个数

物质硫化磷雄黄（As4s4）P4O10

◎

结构依奋

个PS键Z个AsAs键查个P=0键

键数

圭个P=S键&个SAs键这个P-0键

物质S8单质N4分子P4O6

令@

结构

键数区个s-s键支个N-N键个P-O键

③特殊物质：选修物质结构内容

物质/mol白磷金刚石晶体硅石墨

SiO2

>:

结构/K&煮15

键数/mol62241.5

4.根据燃烧热和热值计算

（1）根据燃烧热计算：0-=〃（可燃物）x|燃烧热I

（2）根据热值计算：。产m（可燃物）x|热值|

5.计算燃烧热、热值、中和热

(3)计算中和热：AH中和热=一.kJ/mol

〃水

6.根据比热公式进行计算：Q=owATo

(1)水的比热容：c=4.18xlO-3kJ/(g-℃)

(2)，〃代表液体或混合液的总质量

(3)AT表示反应前后温度的变化值，一=「一1

7.利用活化能计算：反应热=正反应活化能一逆反应的活化能

8.根据盖斯定律进行计算

(1)计算步骤

根据待求解的热化学方程式中的反应物和生成

|找出|一

物找出可用的已知热化学方程式

—①根据待求解的热化学方程式调整可用热化

r学方程式的方向，同时调整的符号

阿阂一②根据待求解的热化学方程式将调整好的热

化学方程式进行化简或扩大相应的倍数同时调

整AH的大小

施别一将调整好的热化学方程式和4H进行加和

随热化学方程式的调整而相应进行加、减、

|求闾一△H

乘、除运算

睑司一检查得出的热化学方程式是否正确

(2)△，与书写方式的关系

①正逆反应的AH、K的关系：AH止+AH逆=小KEK逆=1

②化学计量数变成〃倍，4H变为4倍，K变为〃次方倍

③反应③二反应①+反应②，贝I：/H3=4H正4旦2，&="为

④反应③二反应①一反应②，贝ij：ZJH3=4H)—K产丛

-_I।K。

⑤反应③=〃x反应①一Lx反应②，则：^H3=AZ1H|--Ky=—L-

bb——-K；h

（3）反应举例

①A+B=C+D/Hi

②2E+F=2CZJ〃2

③3D=M+2N

则：6A+6B=6E+3F+2M+4N△晔6。111-3胆+2通

(4)若按照正常程序，不能将条件全部用完，则将用过和没有用过的反应中有的物质，而目标反应中没

有的物质消去即可

①FeC(s)+3CO(g):=^2Fe(s)+3CO2(g)△匕

②3Fe2O3(s)+C0(g)=^=2Fe3O4(s)+C02(g)AH2

③Fes。4(s)+C0(g)=^3FeO(s)+C02(g)AH?

则反应：FeO(s)+CO(g)=^Fe(s)+CO2(g)AH=—3皿+2/%一♦4世

~~6

反应热大小的比较的四个注意点：

⑴看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下：

(2)看△”的符号。比较反应热大小时不要只比较△”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△”越小，吸热反应的

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。

【典例09】H?与IC1的反应分两步完成，其能量曲线如图所示。

I2(g)+2HCl(g)

反应历程’

反应①：H2(g)+21Cl(g)=HCI(g)+Hl(g)+lCI(g)

反应②:HCl(g)+HI(g)4-ICI(g)=I2(g)4-2HCl(g)

下列有关说法不正确的是

A.反应①、②均是反应物总能量高于生成物总能量

,

C.H2(g)+2ICl(g)=I2(g)+2HCl(g)AH=-218kJmor

D.反应①的AH=EI-E2

【答案】B

【详解】A.由图像可知，反应①、②均是反应物总能量高于生成物总能量，A正确；

B.Ei和E3分别代表反应过程中各步反应的活化能，总反应活化能为能量较高的曰，B错误；

C.反应①和②总的能量变化为218kJ,并且是放热反应，所以H2(g)+2IQ(g)=l2(g)+2HQ(g)AH=-218

kJ-mol-1,C正确；

D.反应①的△”=正反应的活化能一逆反应的活化能=Ei—E2,D正确；

故选B。

【典例10】在298K、lOlkPa下，由稳定的单质发生反应生成Imol化合物的反应热叫该化合物的标准摩尔

生戌热AHm。。氧族元素氢化物a、b、c、d的生成热数据如图。下列判断正确的是

B.H2S(g)4-1O2(g)=S(s)+H2O(I)△H=-265kJ/mol

C.H2Se(g)=Se(g)+H2(g)△H=+8Ikj/mol

D.反应Te(s)+Fh(g).，H2Te(g)达平衡后升温，平衡常数将减小

【答案】B

知识点07能源

国

1.定义：自然界中，能为人类樨供热、光、电等有用能量的物质或物质运动统称为能源。

2.分类

分类依据种类举例

一次能源太阳能、风能、化石燃料、地热能、潮汐能等

转换过程

二次能源电能、氢能、石油加工产品、煤的加工产品等

常规能源化石燃料

使用历史

新能源太阳能、风能、核能、氢能、生物质能等

可再生能源太阳能、风能、氢能、生物质能等

性质

不可再生能源化石燃料、核能

3.常规能源（传统能源）

（I）人类目前使用的主要能源：三大化石燃料

①被称为业的血液”的是石油

②被称为“工业的粮食”的是煤

③属于清洁能源的是天然气

（2）化石燃料面临的问题

①不可再生：形成时间长，储量有限

②环境污染严重：酸雨、雾籁、温室效应加剧

4.非常规能源（新能源）

（1）最环保能源：氢能

（2）自然能源：太阳能、风能、潮汐能、地热能等

（3）非物理变化和化学变化所得能源：核能

（4）生物质能

①多糖先水解后发酵所得能源：M

②植物秸秆、动物粪便等发酵所得能源：沼气

③木材干福所得能源：甲醇（俗称木醇）

（5）特点

①资源丰富，普遍具备可再生特性

②不含碳或含碳量少，对环境没有污染或污染少

5.氢能的开发和利用

（1）氢能的优点

①完全燃烧