（通用版）2020版高考化学一轮复习第六章第一节化学能与热能学案（含解析）.doc

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1、1化学反应与能量第一节化学能与热能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了解焓变( H)与反应热的含义。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计算。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。考点(一) 焓变与反应热 【精讲精练快冲关】知能学通1焓变与反应热(1)反应热当反应物和生成物具有相同温度时，所吸收或放出的热量称为化学反应的反应热。(2)焓变焓( H)是与物质内能有关的物理量。焓变( H)为反应产物的总焓与反

2、应物的总焓之差，即 H H(反应产物) H(反应物)。(3)焓变与反应热恒压条件下的焓变等于反应热。在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量称为反应的焓变。(4)焓变的符号和单位符号 H，单位 kJmol1 。(5)注意事项任何化学反应都伴随着能量的变化，不存在不发生能量变化的反应。化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量。化学反应中既存在质量守恒，又存在能量守恒。2放热反应与吸热反应(1)吸热反应与放热反应的判断根据反应过程中能量变化图示判断2根据反应过程中化学键的变化判断(2)常见的放热反应和吸热反应放热反应 吸热反应常见反应可燃物

3、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3.燃烧热与中和热(1)燃烧热(2)中和热3(3)中和热的测定测定装置(请在横线上填写仪器名称)计算公式(以 50 mL 0.5 molL1 盐酸与 50 mL 0.55 molL1 NaOH 溶液反应为例) H kJmol10.418 t2 t10.025t1起始温度， t2终止温度。注意事项a泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量损失。b

4、为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。(4)能源题点练通基本概念辨析1.下列说法中正确的是( )A在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化B破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应C生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热， H0D H 的大小与热化学方程式的化学计量数无关解析：选 C 化学反应中一定有能量变化，A 错误；由 H断开旧化学键吸收的能量形成新化学键放出的能量，得 H0，C 正确； H 的大小与热化学方程式的化学计量数成正比关系，D 错误。2(2019安平模拟)下列关于燃烧热的说法正确的是( )A燃烧反应放出的热量就是

5、该反应的燃烧热4B1 mol 可燃物质发生氧化反应所放出的热量就是燃烧热C1 mol 可燃物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量就是燃烧热D在 25 、101 kPa 时，1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量是燃烧热解析：选 D 25 、101 kPa 时，1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量是燃烧热，故 A、B、C 错误，D 正确。3下列有关中和热的说法正确的是( )A中和热的热化学方程式：H (l)OH (l)=H2O(l) H57.3 kJmol 1B准确测量中和热的实验过程中，至少需测定温度 4 次C环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替，则测量出的中

6、和热数值偏小D若稀酸溶液中 H 与稀碱溶液中 OH 的物质的量相等，则所测中和热数值更准确解析：选 C 中和热的热化学方程式为 H (aq)OH (aq)=H2O(l) H57.3 kJmol1 ，故 A 错误；准确测量中和热的实验过程，一般要测三次温度，故 B 错误；中和热测定实验成败的关键是保温工作，金属铜的导热效果好于环形玻璃搅拌棒，所以测量出的中和热数值偏小，故 C 正确；中和反应热的测定应使盐酸充分反应，需加入稍过量的NaOH 溶液减少盐酸的挥发，减少误差，故 D 错误。焓变、活化能的图像分析4.由 N2O 和 NO 反应生成 N2和 NO2的能量变化如图所示。下列说法不正确的是(

7、)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CN 2O(g)NO(g)= =N2(g)NO 2(g) H139 kJmol 1D断键吸收能量之和小于成键释放能量之和解析：选 A N 2O 和 NO 反应生成 N2和 NO2的化学方程式为 N2ONO= =N2NO 2，反应生成 1 mol N2时转移 2 mol e ，A 不正确；根据图示，反应物能量之和大于生成物能量之和，B 正确；该反应的反应热为(209348)kJmol 1 139 kJmol1 ，C 正确；由于该反应放热，所以断键吸收能量之和小于成键释放能量之和，D 正确。5.已知某反应 A(g

8、)B(g) C(g)D(g)，反应过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。5(1)该反应是_反应(填“吸热”或“放热”)，该反应的 H_ kJmol1 (用含 E1、 E2的代数式表示)，1 mol 气体 A 和 1 mol 气体 B 具有的总能量比 1 mol 气体 C 和 1 mol 气体 D 具有的总能量_(填“ 一定高” “一定低”或“高低不一定”)。(2)若在反应体系中加入催化剂使反应速率增大，则 E1和 E2的变化是：E1_， E2_， H_(填“增大” “减小”或“不变”)。答案：(1)吸热 E1 E2 一定低 (2)减小 减小 不变归 纳 拓 展 活化能与焓变的关系(1)催化剂

9、能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。(2)在无催化剂的情况下， E1为正反应的活化能， E2为逆反应的活化能， H E1 E2。 考点(二) 热化学方程式 【精讲精练快冲关】知能学通1概念表示参加反应的物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。2意义不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。例如：H 2(g)O2(g)=H2O(l) H285.8 kJmol1 ，表示在 25 和 101 kPa 下，1 mol 氢气和120.5 mol 氧气完全反应生成 1 mol 液态水时放出 285.8 kJ 的热量。3热化学方程式的书写步骤4注意事项6(1)热化学方程式不注明反应

10、条件。(2)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。(3)热化学方程式的化学计量数只表示物质的量，其 H 必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。题点练通1下列热化学方程式正确的是( )A表示硫的燃烧热的热化学方程式：S(s) O2(g)=SO3(g) H315 kJmol 132B表示中和热的热化学方程式：NaOH(aq)HCl(aq)= =NaCl(aq)H 2O(l) H57.3 kJmol 1C表示 H2燃烧热的热化学方程式：H 2(g) O2(g)=H2O(g) H241.8 12kJmol1 D表示 CO 燃烧热的热化学方程式：2CO(g)O

11、 2(g)=2CO2(g) H566 kJmol1解析：选 B 表示燃烧热的热化学方程式，可燃物质的物质的量为 1 mol，反应生成稳定的氧化物，A 中应生成 SO2；C 中应生成 H2O(l)；D 中 CO 的物质的量应为 1 mol。2(2014海南高考)标准状况下，气态分子断开 1 mol 化学键的焓变称为键焓。已知HH、HO 和 O=O 键的键焓 H 分别为 436 kJmol1 、463 kJmol1 和 495 kJmol1 。下列热化学方程式正确的是( )AH 2O (g)= H2(g) O2(g) H 485 kJmol 112BH 2O (g)=H2(g) O2(g) H48

12、5 kJmol 112C2H 2(g) O 2 (g)=2H2O(g) H 485 kJmol 1D2H 2(g) O 2(g)=2H2O(g) H 485 kJmol 1解析：选 D 1 mol 的气态水分解产生 1 mol 的氢气和 mol 的氧气的能量变化是122463 kJ436 kJ 495 kJ242.5 kJ，因此热化学方程式为 H2O(g)=H2(g) O2(g) 12 12 H242.5 kJmol1 ，A、B 错误；2 mol 的气态水分解产生 2 mol 的氢气和 1 mol 的氧气的能量变化是 485 kJ，物质分解吸收的热量与产物燃烧放出的热量数值相等，即热化学方程式

13、是 2H2(g)O 2(g)=2H2O(g) H485 kJmol 1 ，C 错误，D 正确。3航天燃料从液态变为固态，是一项重要的技术突破。铍是高效率的火箭材料，燃烧时放出巨大的能量，已知 1 kg 金属铍完全燃烧放出的热量为 62 700 kJ。则铍燃烧的热化学方程式正确的是( )7ABe O2=BeO H564.3 kJmol 112BBe(s) O2(g)=BeO(s) H564.3 kJmol 112CBe(s) O2(g)=BeO(s) H564.3 kJmol 112DBe(s) O2(g)=BeO(g) H564.3 kJmol 112解析：选 C 1 kg Be 的物质的量为

14、 mol，又因为 1 kg 铍完全燃1 000 g9 gmol 1 1 0009烧放出的热量为 62 700 kJ，则 1 mol 铍完全燃烧放出的热量为 kJ564.3 kJ，Be62 7001 0009与氧气反应生成 BeO，则其热化学方程式为 Be(s) O2(g)=BeO(s) H564.3 12kJmol1 。4写出下列反应的热化学方程式。(1)(2018北京高考)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。过程如图：反应：2H 2SO4(l)=2SO2(g)2H 2O(g)O 2(g) H1551 kJmol 1反应：S(s)O 2(g)=SO2(g) H32

15、97 kJmol 1反应的热化学方程式： _。(2)(2017全国卷)如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_、8_。(3)(2017天津高考)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO 2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成 TiO2xH2O 的液态化合物，放热 4.28 kJ，该反应的热化学方程式为_。(4)(2016天津高考)Si 与 Cl 两元素的单质反应生成 1 mol Si 的最高价化合物，恢复至室温，放热 687 kJ，已知该化合物的熔、沸点分别为 69 和 58 。写出该反应的热化学方程式

16、：_。(5)(2014全国卷)化合物 AX3和单质 X2在一定条件下反应可生成化合物 AX5。已知AX3的熔点和沸点分别为93.6 和 76 ，AX 5的熔点为 167 。室温时 AX3与气体 X2反应生成 1 mol AX5，放出热量 123.8 kJ。该反应的热化学方程式为_。(6)(2014安徽高考)CuCl(s)与 O2反应生成 CuCl2(s)和一种黑色固体。在 25 、101 kPa 下，已知该反应每消耗 1 mol CuCl(s)，放热 44.4 kJ，该反应的热化学方程式是_。解析：(1)由题图可知，反应的化学方程式为3SO22H 2O 2H2SO4S。根据盖斯定律，反应(反应

17、反应)可= = = = =催 化 剂 得 3SO2(g)2H 2O(g)=2H2SO4(l)S(s) H2254 kJmol1 。(2)将系统()三个热化学方程式相加，整理可得系统()的热化学方程式：H 2O(l)=H2(g) O2(g) H286 12kJmol1 ；将系统()三个热化学方程式相加，整理可得系统()的热化学方程式：H2S(g)=H2(g)S(s) H 20 kJmol1 。(3) 该还原性气体为 CO，易水解生成 TiO2xH2O 的液态化合物为 TiCl4，反应的化学方程式为 2Cl2(g)TiO 2(s)2C(s)=TiCl4(l)2CO(g) H 285.6 kJmol

18、1 。(4)Si 与 Cl2反应生成4.28 kJ0.1 molSiCl4，因其熔、沸点分别为69 和 58 ，故室温下， SiCl4的状态为液态。反应的热化学方程式为 Si(s)2Cl 2(g)=SiCl4(l) H687 kJmol 1 。(5)由 AX3和 AX5的熔、沸点可知室温下 AX3为液态，AX 5为固态，反应的热化学方程式为 AX3(l)X 2(g)=AX5(s) H123.8 kJmol1 。(6)CuCl(s)与 O2反应生成的黑色固体为 CuO，每消耗 1 mol CuCl(s)放出 44.4 kJ 热量，则消耗 4 mol CuCl(s)放出 177.6 kJ 热量，反

19、应的热化学方程式为 4CuCl(s)O 2(g)=2CuCl2(s)2CuO(s) H177.6 kJmol 1 。答案：(1)3SO 2(g)2H 2O(g)=2H2SO4(l)S(s) H2254 kJmol 1(2)H2O(l)=H2(g) O2(g) H286 kJmol 1129H2S(g)=H2(g)S(s) H20 kJmol 1(3)2Cl2(g)TiO 2(s)2C(s)= =TiCl4(l)2CO(g) H85.6 kJmol 1(4)Si(s)2Cl 2(g)=SiCl4(l) H687 kJmol 1(5)AX3(l)X 2(g)=AX5(s) H123.8 kJmol

20、 1(6)4CuCl(s)O 2(g)=2CuCl2(s)2CuO(s) H177.6 kJmol 1易错提醒书写热化学方程式时的注意事项考点(三) 盖斯定律 反应热的计算 【多角探明无盲点】盖斯定律是每年高考的必考内容，主要考查形式是以工业生产中的化学反应为载体，利用盖斯定律计算反应热或书写热化学方程式，反应热大小的比较和计算也是高考的常考点，如根据反应物和生成物的键能求算反应热。利用盖斯定律计算反应热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，其反应的焓变都一样。即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。如图， H H1 H2。(2)实

21、例：如已知反应、，求 CO 燃烧生成 CO2的反应热。C(s)O 2(g)=CO2(g) H1C(s) O2(g)=CO(g) H212由可得：CO(g) O2(g)=CO2(g) H H1 H2。122利用盖斯定律计算反应热的一般步骤10对点练1(2018全国卷节选)已知：2N 2O5(g)=2N2O4(g)O 2(g) H14.4 kJmol12NO2(g)=N2O4(g) H255.3 kJmol 1则反应 N2O5(g)=2NO2(g) O2(g)的 H_kJmol 1 。12解析：把已知两反应按顺序编号为 a、b，根据盖斯定律，由 a 式 b 式可得 N2O5(g)12=2NO2(g

22、) O2(g) H53.1 kJmol1 。12答案：53.12(2018全国卷节选)CH 4CO 2催化重整反应为 CH4(g)CO 2(g)=2CO(g)2H 2(g)。已知：C(s)2H 2(g)=CH4(g) H75 kJmol 1C(s)O 2(g)=CO2(g) H394 kJmol 1C(s) O2(g)=CO(g) H111 kJmol 112该催化重整反应的 H_kJmol 1 。解析：将题给已知三个热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，由2可得 CH4(g)CO 2(g)=2CO(g)2H 2(g) H247 kJmol 1 。答案：2473(2018全国卷节选)SiHC

23、l 3在催化剂作用下发生反应：2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl 4(g) H148 kJmol 13SiH2Cl2(g)=SiH4(g)2SiHCl 3(g) H230 kJmol 1则反应 4SiHCl3(g)=SiH4(g)3SiCl 4(g)的 H 为_kJmol 1 。解析：将题给两个热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，由3可得4SiHCl3(g)=SiH4(g)3SiCl 4(g)，则有 H3 H1 H2348 kJmol1 (30 11kJmol1 )114 kJmol 1 。答案：1144(2017全国卷节选)正丁烷(C 4H10)脱氢制 1丁烯(C 4H8

24、)的热化学方程式如下：C 4H10(g)=C4H8(g)H 2(g) H1已知：C 4H10(g) O2(g)=C4H8(g)H 2O(g) H2119 kJmol 112H 2(g) O2(g)=H2O(g) H3242 kJmol 112反应的 H1为_kJmol 1 。解析：根据盖斯定律，可得，则 H1 H2 H3119 kJmol1 242 kJmol 1 123 kJmol 1 。答案：123根据键能计算反应热1.依据键能计算 H 的方法(1)计算公式： H反应物的键能总和生成物的键能总和。(2)根据键能计算反应热的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的物质的量。如1 mol NH

25、3中含有 3 mol NH 键。2常见物质中化学键的数目1 mol物质CO2(C=O)CH4(CH)P4(PP)SiO2(SiO)石墨(CC)金刚石(CC)Si(SiSi)化学键数 2NA 4NA 6NA 4NA 1.5NA 2NA 2NA对点练5(2018天津高考节选)CO 2与 CH4经催化重整，制得合成气：CH 4(g)CO 2(g)2CO(g)2H 2(g)。= = = = =催 化 剂 已知上述反应中相关的化学键键能数据如表：化学键 CH C=O HH C O(CO)键能/kJmol1 413 745 436 1 075则该反应的 H_。解析：反应的 H413 kJmol1 4745

26、 kJmol1 21 075 kJmol1 2436 kJmol 1 2120 kJmol 1 。答案：120 kJmol 16(2015全国卷节选)已知反应 2HI(g)=H2(g)I 2(g)的 H11 kJmol1, 1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收 436 kJ、151 kJ 的能量，则 1 12mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_kJ。解析：设 1 mol HI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为 x，则 2x436 kJ151 kJ11 kJ， x299 kJ。答案：2997(2015全国卷节选)甲醇既是重要的化工原料，又可

27、作为燃料，利用合成气(主要成分为 CO、CO 2和 H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：CO(g)2H 2(g) CH3OH(g) H1CO 2(g)3H 2(g) CH3OH(g)H 2O(g) H2CO 2(g)H 2(g) CO(g)H 2O(g) H3回答下列问题：已知反应中相关的化学键键能数据如表：化学键 HH CO C O HO CHE/(kJmol1 ) 436 343 1 076 465 413由此计算 H1_kJmol 1 ；已知 H258 kJmol1 ，则 H3_kJmol 1 。解析：根据键能与反应热的关系可知， H1反应物的键能之和生成物的键能之和(1

28、076 kJmol1 2436 kJmol1 )(413 kJmol1 3343 kJmol1 465 kJmol1 )99 kJmol 1。根据盖斯定律，由可得：CO 2(g)H 2(g) CO(g)H 2O(g)， H3 H2 H1(58 kJmol 1 )(99 kJmol 1 )41 kJmol 1 。答案：99 41 反应热的大小比较比较反应热大小的四个注意要点：(1)反应物和生成物的状态物质的气、液、固三态的变化与反应热关系：(2) H 的符号比较反应热大小时不要只比较 H 数值的大小，还要考虑其符号。(3)化学计量数当反应物和生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的 H 越

29、小，吸热反应的 H 越大。(4)可逆反应与反应热( H)13正确理解可逆反应的反应热( H)，如：N 2(g)3H 2(g) 2NH3(g) H92.4 kJmol1 中的 92.4 kJ 是 1 mol N2(g) 与 3 mol H2(g)完全反应生成 2 mol NH3(g)时放出的热量。对点练8(2019仓山区模拟)下列各组热化学方程式中 H1 H2的是( )AC(s)O 2(g)=CO2(g) H1 C(s) O2(g)=CO(g) H212BS(s)O 2(g)=SO2(g) H1 S(g)O 2(g)=SO2(g) H2CH 2(g) O2(g)=H2O(l) H1 122H2(g)O 2(g)=2H2O(l) H2DCaCO 3(s)=CaO(s)CO 2(g) H1 CaO(s)H 2O(l)=Ca(OH)2(s) H2解析：选 A A 项，碳单质完全燃烧生成二氧化碳放热多于不完全燃烧生成一氧化碳放的热，反应的焓变是负值，故 H1 H2；B 项，物质的燃烧反应是放热的，所以焓变是负值，固态硫变为气态硫需要吸收热量，故 H1 H2；C 项，2 mol 氢气燃烧放出较多能量，反应热较小， H1 H2；D 项，碳酸钙的分解为吸热反应， H10，氧化钙与水的反应为放热反应， H20，则 H1 H2。14