第19讲 化学能与热能Word文件下载.docx
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8H2O与NH4Cl反应；
④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×
”
（1）放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应。
（ ）
（2）物质发生化学变化都伴有能量的变化。
（3）化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化。
（4）吸热反应在任何条件下都不能发生。
（5）C（石墨，s）===C（金刚石，s） ΔH>
0，说明石墨比金刚石稳定。
（6）NH4NO3固体溶于水时吸热，属于吸热反应。
（ ）
（7）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。
（8）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。
答案：
（1）×
（2）√ （3）×
（4）×
（5）√ （6）×
（7）×
（8）√
2．需加热才能进行的反应一定是吸热反应吗？
不需加热就能进行的反应一定是放热反应吗？
都不一定。
碳与氧气反应需要加热，但该反应是放热反应；
Ba（OH）2·
8H2O与NH4Cl反应不需要加热就能进行，但该反应是吸热反应。
1某些物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，如物质的三态变化、物质溶解不与水发生反应等过程主要是物理变化过程，其能量变化不能称为反应热。
2焓变与反应条件、是否是可逆反应，是否使用催化剂无关。
3化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。
如吸热反应NH4Cl与BaOH2·
8H2O在常温常压下即可进行，而很多放热反应需要在加热的条件下才能进行。
考向1 化学反应与能量变化的图像
（2015·
高考北京卷）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下：
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O
C．CO和O形成了具有极性共价键的CO2
D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
[解析] A．状态Ⅰ总能量为反应物总能量，状态Ⅲ总能量为生成物总能量，由图示知反应物的总能量大于生成物的总能量，故该反应为放热反应。
B.从状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的图示可以看出，反应中CO并未断裂成C和O，C、O原子间一直有化学键。
C.由图示可以看出，CO和O生成了CO2，CO2分子中C与O形成极性共价键。
D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成CO2的过程，并不是CO与O2的反应过程。
[答案] C
1．（2015·
高考上海卷）已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应进程的变化如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．加入催化剂，减小了反应的热效应
B．加入催化剂，可提高H2O2的平衡转化率
C．H2O2分解的热化学方程式：
H2O2
H2O＋O2 ΔH<
O
D．反应物的总能量高于生成物的总能量
解析：
选D。
催化剂对反应的热效应以及H2O2的平衡转化率没有影响，故A、B错误；
由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，故选D。
2．（2014·
高考浙江卷节选）煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。
采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。
但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。
相关反应的热化学方程式如下：
CaSO4（s）＋CO（g）
CaO（s）＋SO2（g）＋CO2（g） ΔH1＝＋218.4kJ·
mol－1（反应Ⅰ）
CaSO4（s）＋4CO（g）
CaS（s）＋4CO2（g） ΔH2＝－175.6kJ·
mol－1（反应Ⅱ）
假设某温度下，反应Ⅰ的速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），则下列反应过程能量变化示意图正确的是________。
选C。
由于在相同条件下反应Ⅰ的速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），说明反应Ⅰ的活化能比反应Ⅱ的小，又由于反应Ⅰ为吸热反应，产物的能量高于反应物，反应Ⅱ为放热反应，产物的能量低于反应物，所以C项符合题意。
正确理解活化能与反应热的关系
（1）在无催化剂的情况，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，即E1＝E2＋|ΔH|。
（2）催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。
考向2 有关键能与反应热的计算
（1）[2015·
全国卷Ⅰ，28（3）]已知反应2HI（g）===H2（g）＋I2（g）的ΔH＝＋11kJ·
mol－1,1molH2（g）、1molI2（g）分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI（g）分子中化学键断裂时需吸收的能量为________kJ。
（2）[2015·
全国卷Ⅱ，27
（1）]甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料。
利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：
①CO（g）＋2H2（g）
CH3OH（g） ΔH1
②CO2（g）＋3H2（g）
CH3OH（g）＋H2O（g） ΔH2
③CO2（g）＋H2（g）
CO（g）＋H2O（g） ΔH3
已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：
化学键
H—H
C—O
C===O
H—O
C—H
E/（kJ·
mol－1）
436
343
1076
465
413
由此计算ΔH1＝________kJ·
mol－1，已知ΔH2＝－58kJ·
mol－1，则ΔH3＝________kJ·
mol－1。
[解析]
（1）设1molHI（g）分子中化学键断裂吸收的能量为x，则2x－436kJ－151kJ＝＋11kJ，x＝299kJ。
（2）反应热等于断键吸收的能量与形成化学键所放出的能量的差值，则根据表中数据和反应的热化学方程式CO（g）＋2H2（g）
CH3OH（g）可知反应热ΔH1＝1076kJ/mol＋2×
436kJ/mol－3×
413kJ/mol－343kJ/mol－465kJ/mol＝－99kJ·
根据质量守恒定律可知②—①即可得到反应③，再结合盖斯定律，则ΔH3＝－58kJ/mol＋99kJ/mol＝＋41kJ·
[答案]
（1）299
（2）－99 ＋41
「名师点拨」
（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）规避两个易失分点
①旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的，缺少任何一个过程都不是化学变化。
②常见物质中的化学键数目
物质
CO2（CO）
CH4（C—H）
（P—P）P4
SiO2（Si—O）
石墨
金刚石
S8（S—S）
Si
键数
2
4
6
1.5
8
3．（2015·
高考浙江卷节选）乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：
已知：
C—C
C===C
键能/kJ·
mol－1
412
348
612
计算上述反应的ΔH＝________kJ·
制备苯乙烯需断开2molC—H键，生成1molH—H键，同时在C—C键的基础上生成C===C键，因此生成1mol苯乙烯吸收的热量为2×
412kJ＝824kJ，放出的热量为436kJ＋（612－348）kJ＝700kJ，根据反应热的定义可知，ΔH＝824kJ·
mol－1－700kJ·
mol－1＝124kJ·
124
4．（2016·
安徽合肥模拟）通常人们把断开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，也可以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形成新化学键的键能之和的差。
Si—O
Si—Cl
H—Cl
Si—Si
Si—C
键能
/kJ·
460
360
431
176
347
工业上用的高纯硅可通过反应制取：
SiCl4（g）＋2H2（g）===Si（s）＋4HCl（g）。
该反应的反应热ΔH＝________。
本题的解答依据是“化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与形成新化学键的键能之和的差”，值得注意的是，尽管在化学方程式中硅单质用Si表示，但一个Si分摊到的是两个Si—Si键。
所以，ΔH＝4×
360kJ·
mol－1＋2×
436kJ·
mol－1－2×
176kJ·
mol－1－4×
431kJ·
mol－1＝＋236kJ·
＋236
考点二 热化学方程式的书写与判断
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
表明了化学反应中的物质变化和能量变化。
如：
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH＝－571.6kJ·
表示：
2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时放出571.6kJ的热量。
3．书写
（1）注明反应条件：
反应热与测定条件（温度、压强等）有关。
绝大多数反应是在25℃、101kPa下进行的，可不注明。
（2）注明物质状态：
常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。
（3）注意符号单位：
ΔH应包括“＋”或“－”、数字和单位（kJ·
mol－1）。
（4）注意守恒关系：
①原子守恒和得失电子守恒；
②能量守恒。
（ΔH与化学计量数相对应）
（5）区别于普通方程式：
一般不注“↑”“↓”以及“点燃”“加热”等。
（6）注意热化学方程式的化学计量数。
热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，可以是整数，也可以是分数。
且化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。
1．正误诊断，正确的划“√”，错误的划“×
（1）2NO2===O2＋2NO ΔH＝＋116.2kJ/mol，是热化学方程式。
（2）500℃、30MPa下，将0.5molN2和1.5molH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3（g），放热19.3kJ，其热化学方程式为：
N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g） ΔH＝－38.6kJ·
（3）已知H2（g）＋
O2（g）===H2O（l） ΔH＝－akJ/mol，则2H2O（l）===2H2（g）＋O2（g）的ΔH＝＋2akJ/mol。
（4）N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g）的正逆两向的焓变相同。
（2）×
（3）√ （4）×
2．
（1）1molCO气体完全燃烧生成CO2气体，放出283kJ的热量，其热化学方程式为________________________________________________________________________。
（2）1gH2气体完全燃烧生成液态水放出143kJ热量，其热化学方程式为________________________________________________________________________。
O2（g）===H2O（l） ΔH＝－285.8kJ/mol，
则①2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）的ΔH＝________，
②H2O（l）===H2（g）＋
O2（g）的ΔH＝________。
（1）CO（g）＋
O2（g）===CO2（g） ΔH＝－283kJ/mol
（2）H2（g）＋
O2（g）===H2O（l） ΔH＝－286kJ/mol
（3）①－571.6kJ/mol ②＋285.8kJ/mol
ΔH与反应的“可逆性”
可逆反应的ΔH表示反应完全时的热量变化，与反应是否可逆无关，如N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g） ΔH＝－92.4kJ·
mol－1，表示在298K时，1molN2（g）和3molH2（g）完全反应生成2molNH3（g）时放出92.4kJ的热量。
但实际上1molN2（g）和3molH2（g）充分反应，不可能生成2molNH3（g），故实际反应放出的热量小于92.4kJ。
考向1 热化学方程式的书写
[2015·
高考安徽卷节选]NaBH4（s）与水（l）反应生成NaBO2（s）和氢气（g），在25℃、101kPa下，已知每消耗3.8gNaBH4（s）放热21.6kJ，该反应的热化学方程式是________________________________________________________________________。
[解析] NaBH4与水反应的化学方程式为NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑，3.8gNaBH4的物质的量为0.1mol，故1molNaBH4与水反应时放出216.0kJ热量，由此可写出热化学方程式。
[答案] NaBH4（s）＋2H2O（l）===NaBO2（s）＋4H2（g） ΔH＝－216.0kJ·
「思维建模」 书写热化学方程式的“五步”
1．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
（1）SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。
已知室温下2gSiH4自燃放出热量89.2kJ。
SiH4自燃的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）在25℃、101kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量QkJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为________________________________________________________________________
（1）2gSiH4自燃放出热量89.2kJ,1molSiH4自燃放出热量1427.2kJ，故热化学方程式为SiH4（g）＋2O2（g）===SiO2（s）＋2H2O（l） ΔH＝－1427.2kJ·
（2）根据C原子守恒有：
C2H5OH～2CO2～2CaCO3。
生成100gCaCO3沉淀，则乙醇为0.5mol，据此可写出反应的热化学方程式。
（1）SiH4（g）＋2O2（g）===SiO2（s）＋2H2O（l）
ΔH＝－1427.2kJ·
（2）C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）
ΔH＝－2QkJ·
2．已知化学反应A2（g）＋B2（g）===2AB（g）的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________
由图可知，生成物总能量高于反应物总能量，故该反应为吸热反应，ΔH＝＋（a－b）kJ·
A2（g）＋B2（g）===2AB（g） ΔH＝＋（a－b）kJ·
3．化学反应N2＋3H2
2NH3的能量变化如图所示（假设该反应反应完全）
试写出N2（g）和H2（g）反应生成NH3（l）的热化学方程式。
N2（g）＋3H2（g）
2NH3（l） ΔH＝－2（c＋b－a）kJ·
考向2 热化学方程式的正误判断
（2014·
高考海南卷）标准状况下，气态分子断开1mol化学键的焓变称为键焓。
已知H—H、H—O和O—O键的键焓ΔH分别为436kJ/mol、463kJ/mol和495kJ/mol。
下列热化学方程式正确的是（ ）
A．H2O（g）===H2（g）＋
O2（g） ΔH＝－485kJ/mol
B．H2O（g）===H2（g）＋
O2（g） ΔH＝＋485kJ/mol
C．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH＝＋485kJ/mol
D．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH＝－485kJ/mol
[解析] 我们使用的能量大多来自化学反应释放的能量。
化学能通常转化为热能。
盖斯定律是化学学习的一个重要的理论。
任何化学反应的发生都是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。
断裂化学键吸热，形成化学键放热。
反应热就是断裂化学键吸收的热量与形成化学键释放的热量的差值。
物质在反应过程中反应热既与物质的状态有关，也与物质的多少有关。
1mol的气态水分解产生1mol的氢气和1/2mol的氧气，则能量变化是2mol×
463kJ/mol－436kJ/mol×
1mol－1/2mol×
495kJ/mol＝242.5kJ，因此热化学方程式为H2O（g）===H2（g）＋
O2（g） ΔH＝＋242.5kJ/mol，A、B错误；
若是2mol的气态水分解产生2mol的氢气和1mol的氧气，则能量变化是＋242.5kJ/mol×
2mol＝＋485kJ，物质分解吸收的热量与产物燃烧放出的热量数值相等，符号相反，即氢气燃烧的热化学方程式是2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH＝－485kJ/mol，C错误，D正确。
[答案] D
「思维建模」 判断热化学方程式正误的“五审”
4．判断下列热化学方程式书写是否正确，正确的划“√”，错误的划“×
”（注：
焓变数据均正确）
（1）CaCO3（s）===CaO＋CO2（g） ΔH＝＋177.7kJ。
（2）C（s）＋H2O（s）===CO（g）＋H2（g） ΔH＝－131.3kJ·
（3）C（s）＋
O2（g）===CO（g） ΔH＝－110.5kJ·
（4）CO（g）＋
O2（g）===CO2（g） ΔH＝－283kJ·
（5）2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH＝－571.6kJ·
（3）√ （4）√ （5）√
5．实验测得：
101kPa时，1molH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ的热量；
1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3kJ的热量。
下列热化学方程式的书写正确的是（ ）
①CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝＋890.3kJ·
②CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝－890.3kJ·
③CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）
④2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）
ΔH＝－571.6kJ·
A．仅有② B．仅有②④
C．仅有②③④D．全部符合要求
选B。
书写热化学方程式时要重点注意其与普通化学方程式不同的几点：
（1）生成物的稳定状态，H2O为液态，C的稳定化合物为CO2；
（2）单位是kJ·
mol－1，不是kJ；
（3）数值，ΔH的数值要与方程式中计量系数保持一致；
（4）符号，吸热用“＋”，放热用“－”。
仅②④符合要求。
做到“五看”，快速判断
（1）看方程式是否配平；
（2）看各物质的聚集状态是否正确；
（3）看ΔH的“＋”“－”符号是否正确；
（4）看反应热的单位是否为kJ·
mol－1；
（5）看反应热的数值与化学计量数是否对应。
考点三 燃烧热、中和热与能源
1．燃烧热
（1）概念：
在101kPa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，叫做该物质的燃烧热。
燃烧热的单位一般用kJ·
mol－1表示。
燃烧热的限定词有恒压（101kPa时）、可燃物的物质的量（1mol）、完全燃烧、稳定的氧化物等，其中的“完全燃烧”，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：
C→CO2（g），H→H2O（l），S→SO2（g）等。
（2）表示的意义：
例如C的燃烧热为393.5kJ·
mol－1，表示在101kPa时，1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量。
（3）书写热化学方程式：
燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。
例如：
C8H18（l）＋
O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（l） ΔH＝－5518kJ·
mol－1，即C8H18的燃烧热为5518kJ·
（4）燃烧热的计算：
可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为Q放＝n（可燃物）×
ΔH
式中：
Q放为可燃物燃烧反应放出的热量；
n为可燃物的物质的量；
ΔH为可燃物的燃烧热。
2．中和热
（1）概念：
在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1_mol_液态H2O时的反应热叫中和热。
（2）注意几个限定词：
①稀溶液；
②产物是1mol液态H2O；
③用离子方程式可表示为OH－（aq）＋H＋（aq）===H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·
（3）中和热的测定
①测定
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