优化方案高考化学大一轮复习第六章化学反应与能量第一讲化学能与热能讲义.docx

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优化方案高考化学大一轮复习第六章化学反应与能量第一讲化学能与热能讲义

第一讲　化学能与热能

[2017高考导航]

考纲要求

真题统计

命题趋势

1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出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。

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．了解焓变与反应热的含义。

了解ΔH＝H（反应产物）－H（反应物）表达式的含义。

6．理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。

2015，卷Ⅰ28T（3）；

2015，卷Ⅱ27T

（1）；

2014，卷Ⅰ28T

（2）；

2014，卷Ⅱ13T、26T

（1）；

2013，卷Ⅰ28T（3）；

2013，卷Ⅱ12T

预计2017年高考对本部分内容的考查仍将以热化学方程式的计算、物质能量高低与稳定性的关系、反应热的计算、化学键与能量的关系、盖斯定律等为主。

在备考中应注意以下三个方面的复习：

化学反应中能量变化的有关概念；热化学方程式的书写规则及有限制条件的热化学方程式的书写；应用盖斯定律进行有关反应的ΔH的计算。

考点一　化学反应的热效应[学生用书P131]

一、反应热和焓变

1．反应热：

化学反应中放出或吸收的热量。

2．焓变：

在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为ΔH，单位是kJ/mol。

二、吸热反应和放热反应

1．反应特点

（1）从能量高低的角度分析

对于吸热反应：

反应物的总能量＝生成物的总能量－吸收的热量；

对于放热反应：

反应物的总能量＝生成物的总能量＋放出的热量。

（2）从化学键的角度分析

2．常见的吸热反应和放热反应

（1）吸热反应：

大多数分解反应、盐的水解反应、Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl反应、C与H2O（g）反应、C与CO2反应。

（2）放热反应：

大多数化合反应、中和反应、金属与酸的反应、所有的燃烧反应。

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（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）吸热反应在任何条件都不能发生。

（　　）

（3）Na转化为Na＋时，吸收的能量就是该过程的反应热。

（　　）

（4）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）√

2．（2016·深圳宝安区期末）化学反应都伴随着能量变化，下列反应中属于吸热反应的是（　　）

A．氯化铵的水解　　　　　B．SO2的催化氧化

C．工业合成氨D．生石灰吸收水

解析：

选A。

水解反应均属于吸热反应，A正确；SO2的催化氧化、工业合成氨、生石灰吸收水的反应均属于放热反应，B、C、D均错误。

3．（2014·高考海南卷改编）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．该反应为吸热反应，热效应等于ΔH

C．改变催化剂，可改变该反应的活化能

D．有催化剂条件下，反应的活化能等于E1＋E2

解析：

选C。

解答本题，首先应该会看图像，清楚图像的横坐标、纵坐标表示的含义。

然后看清反应物与生成物的相对能量的多少及反应热、活化能的含义。

最后根据各个选项的问题逐一解答。

A.由图示可知反应过程a需要的活化能较高，这是没有催化剂参与的过程，错误；B.由于反应物的能量高于生成物的能量，多余的能量就以热能的形式释放出来，所以该反应为放热反应，热效应等于反应物与生成物能量的差值ΔH，错误；C.加入催化剂，改变了反应途径，降低了反应的活化能，正确；D.在有催化剂条件下整个反应的活化能为E1，错误。

名师点拨

（1）物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，其不属于吸热反应或放热反应。

但在进行反应热的有关计算时，必须要考虑到物理变化时的热效应，如物质的三态变化。

（2）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Ba（OH）2·8H2O在常温常压下即可发生反应，而很多放热反应需要在加热的条件下才能发生反应。

（3）催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。

　（2016·东北师大附中摸底）

某反应由两步反应A→B→C构成，它的反应过程中能量变化曲线如图所示（E1、E2、E3、E4表示活化能）。

下列有关叙述正确的是（　　）

A．两步反应均为吸热反应

B．加入催化剂会改变反应的焓变

C．三种物质中C最稳定

D．A→C反应中ΔH＝E1－E2

[解析]　B的能量高于C的能量，故B→C的反应为放热反应，A错误；加入催化剂，只改变反应的活化能，不改变反应的焓变，B错误；物质的总能量越低，物质越稳定，C正确；整个反应中ΔH＝E1＋E3－E2－E4，D错误。

[答案]　C

从例1知使用催化剂________改变反应的焓变，说明焓变只与________有关。

则同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧，哪一个放出的热量多，为什么？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案：

不会　反应体系的始末状态　在空气中燃烧放出的热量多，因在纯氧中燃烧火焰明亮，转化成的光能多，故放出的热量少

物质的稳定性与键能以及内能的关系

（1）键能越大，物质的内能越低，该物质越稳定；键能越小，物质的内能越高，该物质越不稳定。

（2）键能与内能是密切相关的，键能可以理解为物质在分子状态的内能与其所形成的气态基态原子之间的内能之差，由于原子状态的能量基本相同，所以键能越大，意味着该物质的分子状态的内能越低，就越稳定，反之，越不稳定。

题组一　反应热与能量变化

1．（教材改编）判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）物质发生化学变化时都伴有能量的变化。

（　　）

（2）化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化。

（　　）

（3）伴有能量变化的物质变化都是化学变化。

（　　）

（4）水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热。

（　　）

（5）NH4NO3固体溶于水时吸热，属于吸热反应。

（　　）

解析：

（2）化学反应中的能量变化也有化学能与光能或电能间的相互转化。

（3）物质在三态变化中涉及能量变化，但不属于化学变化。

（4）该过程是物理变化过程，其能量变化不能称为反应热。

（5）该过程中没有新物质生成，不属于化学反应。

答案：

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×

2．（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：

选C。

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。

题组二　反应热的大小比较

3．试比较下列三组ΔH的大小。

（1）同一反应，生成物状态不同时：

A（g）＋B（g）===C（g）　ΔH1<0

A（g）＋B（g）===C（l）　ΔH2<0

则ΔH1____ΔH2（填“>”“<”或“＝”，下同）。

（2）同一反应，反应物状态不同时：

S（g）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH1<0

S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH2<0

则ΔH1____ΔH2。

（3）两个有联系的不同反应相比：

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1<0

C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH2<0

则ΔH1____ΔH2。

解析：

比较ΔH时一定要注意“＋”“－”符号。

（1）因为C（g）===C（l）　ΔH3<0，则ΔH3＝ΔH2－ΔH1，所以ΔH2<ΔH1。

（2）由

可知ΔH1<ΔH2。

（3）根据常识可知CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH3<0，则ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，所以ΔH2>ΔH1。

答案：

（1）>　

（2）<　（3）<

4．下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是（　　）

①C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH2

②2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH3

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH4

③H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH5

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH6

④CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）　ΔH7

CaO（s）＋H2O（l）===Ca（OH）2（s）　ΔH8

A．①　　　　　　　　　　B．④

C．②③④D．①②③

解析：

选C。

①中CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）放出的热量较少，故ΔH1＜ΔH2；②由水蒸气转变为液态水是放热过程，故ΔH3＞ΔH4；③2molH2比1molH2燃烧放出的热量多，故ΔH5＞ΔH6；④前者是吸热反应ΔH7＞0，后者是放热反应ΔH8＜0，故ΔH7＞ΔH8。

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、固三态的变化与能量变化的关系

（2）ΔH的符号：

比较反应热的大小时，不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。

（3）参加反应物质的物质的量：

当反应物和生成物的状态相同时，参加反应物质的物质的量越多，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。

（4）反应的程度：

参加反应物质的物质的量和状态均相同时，反应的程度越大，热量变化越大。

考点二　热化学方程式的书写[学生用书P133]

一、热化学方程式的概念

表示参加化学反应的物质的量和反应热的关系的化学方程式。

二、热化学方程式的意义

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·mol－1表示25℃、101kPa时，2_mol氢气和1_mol氧气反应生成2_mol液态水时放出571.6_kJ的热量。

三、热化学方程式的书写

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

物质所处的状态不同，ΔH值不同。

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应包括符号（放热反应为“－”，吸热反应为“＋”）、数字和单位（kJ/mol）。

4．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。

5．与普通化学方程式的区别

一般不标注“↑”“↓”以及反应条件，如“点燃”“加热”等。

1．已知：

H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH1＝akJ·mol－1，

则

H2（g）＋

Cl2（g）===HCl（g）与2HCl（g）===H2（g）＋Cl2（g）的焓变ΔH2、ΔH3分别是多少？

答案：

ΔH2＝

kJ·mol－1，ΔH3＝－akJ·mol－1。

2．胶状液氢（主要成分是H2和CH4）有望用于未来的运载火箭和空间运输系统。

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气体，放出890.3kJ的热量。

请写出上述所涉及到的两个反应的热化学方程式：

（1）________________________________________________________________________，

（2）________________________________________________________________________。

答案：

（1）H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）

ΔH＝－285.8kJ·mol－1

（2）CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－890.3kJ·mol－1

名师点拨

　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。

　（2016·最新调研）下列有关热化学方程式书写正确的是（　　）

A．密闭容器中，9.6g硫粉与11.2g铁粉混合加热生成17.6g硫化亚铁时，放出19.12kJ热量。

该反应的热化学方程式可表示为Fe（s）＋S（s）===FeS（s）　ΔH＝－95.6kJ/mol

B．已知中和热ΔH为－57.3kJ/mol，则稀醋酸与0.1mol/LNaOH溶液反应的热化学方程式为H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ/mol

C．已知1mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285.8kJ，则水分解的热化学方程式为2H2O（l）===2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝－571.6kJ/mol

D．在101kPa时，2g氢气完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ/mol

[解析]　A项，9.6g硫粉的物质的量为

＝0.3mol，11.2g铁粉的物质的量为

＝0.2mol，17.6g硫化亚铁的物质的量为

＝0.2mol，故硫粉过量，1mol铁粉参加反应放出的热量为1mol÷0.2mol×19.12kJ＝95.6kJ，正确；B项，醋酸为弱酸，与NaOH发生中和反应时，醋酸继续电离需要吸收热量，其焓变数值大于－57.3kJ/mol，且方程式中醋酸应保留分子式，错误；C项，氢气燃烧放出热量，则水分解需要吸收热量，水分解的热化学方程式为2H2O（l）===2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋571.6kJ/mol，错误；D项，2g氢气完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为H2（g）＋1/2O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ/mol，错误。

[答案]　A

（2016·福建八县联考）工业生产硫酸过程中，SO2在接触室中被催化氧化为SO3气体，已知该反应为放热反应。

现将2molSO2、1molO2充入一密闭容器充分反应后，放出热量98.3kJ，此时测得SO2的转化率为50%，则下列热化学方程式正确的是（　　）

A．2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－196.6kJ·mol－1

B．2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－98.3kJ·mol－1

C．SO2（g）＋

O2（g）SO3（g）　ΔH＝＋98.3kJ·mol－1

D．SO2（g）＋

O2（g）SO3（g）　ΔH＝－196.6kJ·mol－1

解析：

选A。

由题意可知，若2molSO2（g）和1molO2（g）完全反应生成2molSO3（g），反应放出的热量为

＝196.6kJ，故该反应的热化学方程式为2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－196.6kJ·mol－1。

判断热化学方程式正误的“五看”

一看状态：

看各物质的聚集状态是否正确，特别是溶液中的反应易写错；

二看符号：

看ΔH的“＋”“－”是否正确；

三看单位：

看反应热的单位是否为kJ/mol；

四看数值：

看反应热数值与化学计量数是否相对应；

五看概念：

看燃烧热、中和热的热化学方程式是否符合其概念。

题组一　热化学方程式的正误判断

1．已知在1×105Pa、298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气，放出484kJ热量，下列热化学方程式正确的是（　　）

A．H2O（g）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝＋242kJ·mol－1

B．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－484kJ·mol－1

C．H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝＋242kJ·mol－1

D．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝＋484kJ·mol－1

解析：

选A。

H2燃烧是放热反应，ΔH<0，C、D错误；题中注明生成水蒸气，B项中生成液态水，错误；根据题意热化学方程式应为2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－484kJ·mol－1，推出H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝－242kJ·mol－1，该反应的逆反应ΔH>0，则A正确。

2．（2016·兰州一中测试）下列热化学方程式书写正确的是（ΔH的绝对值均正确）（　　）

A．C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g）

ΔH＝－1367.0kJ/mol（燃烧热）

B．NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）

ΔH＝＋57.3kJ/mol（中和热）

C．S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH＝－296.8kJ/mol（反应热）

D．2NO2===O2＋2NO　ΔH＝＋116.2kJ/mol（反应热）

解析：

选C。

A项，表示燃烧热时，应生成稳定的氧化物，则水的状态应为液态；B项，酸碱中和为放热反应，ΔH值为负值；D项，各物质未注明聚集状态。

题组二　热化学方程式的书写

3．（2015·高考安徽卷）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·mol－1

4．下图是1molNO2（g）和1molCO（g）反应生成CO2（g）和NO（g）过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：

________________________________________________________________________。

解析：

由图可知，产物总能量低于反应物总能量，该反应是放热反应，ΔH＝E1－E2＝134kJ·mol－1－368kJ·mol－1＝－234kJ·mol－1。

答案：

NO2（g）＋CO（g）===CO2（g）＋NO（g）　ΔH＝－234kJ·mol－1

在热化学方程式的判断正误和书写时，常见失误点有：

（1）忽视ΔH的正负。

（2）忽视ΔH的数值与化学计量数有关。

化学计量数发生变化时，ΔH的数值要相应变化。

（3）忽视物质的状态不同ΔH的数值也不同。

考点三　燃烧热、中和热及能源[学生用书P134]

一、燃烧热

　“完全燃烧”是指物质中元素完全转变成对应的氧化物，如C→CO2（g），H→H2O（l），S→SO2（g）等。

二、中和热

注意：

（1）必须是强酸和强碱的稀溶液反应。

（2）产物是1molH2O（l）。

用离子方程式可表示为OH－（aq）＋H＋（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ/mol。

三、中和反应反应热的测定

1．装置（请在横线上填写仪器名称）

2．计算公式

ΔH＝－

×10－3kJ/mol

t1为起始温度，t2为终止温度，m1、m2为酸、碱溶液的质量（单位为g），c为中和后生成的溶液的比热容（4.18J·g－1·℃－1），n为参加反应的酸或碱的物质的量（单位为mol）。

四、能源

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）太阳能是清洁能源。

（　　）

（2）化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能。

（　　）

（3）农村用沼气池产生的沼气作燃料属于生物质能的利用。

（　　）

（4）人类利用的能源都是通过化学反应获得的。

（　　）

（5）随着科技的发展，氢气将成为主要能源之一。

（　　）

（6）粮食作物是制乙醇燃料的重要原料。

（　　）

（7）化石燃料属于可再生能源，不影响可持续发展。

（　　）

（8）开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中PM2.5的含量。

（　　）

（9）开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料。

（　　）

（10）低碳生活注重节能减排，尽量使用太阳能等代替化石燃料，减少温室气体的排放。

（　　）

答案：

（1）√　

（2）√　（3）√　（4）×　（5）√　（6）√

（7）×　（8）√　（9）√　（10）√

2．（2016·池州模拟）下列关于热化学反应的描述中正确的是（　　）

A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

则H2SO4和Ca（OH）2反应的中和热ΔH＝2×（－57.3）kJ·mol－1

B．CO（g）的燃烧热ΔH是－283.0kJ·mol－1，则2CO2（g）===2CO（g）＋O2（g）反应的ΔH＝＋（2×283.0）kJ·mol－1

C．1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热

D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量

解析：

选B。

中和热是以生成1molH2O作为标准的，因此A不正确；燃烧热是指1mol燃料完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，因此B正确；有生成水的燃烧反应，必须按液态水计算燃烧热，因此C不正确；稀醋酸是弱酸，电离过程需要吸热，放出的热量要小于57.3kJ，因此D不正确。

3．能源危机是当前全球性的问题，“开源节流”是应对能源危机的重要举措。

下列做法不利于能源“开源节流”的是（　　）

A．大力发展农村沼气，将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源

B．大力开采煤、石油和天然气，以满足人们日益增长的能源需求

C．开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源，减少煤、石油等化石燃料的使用

D．减少