2019届一轮复习人教版第六章第20讲化学能与热能

2019届一轮复习人教版第六章第20讲化学能与热能

第20讲　化学能与热能 考纲要求　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。4.了解焓变与反应热的含义。5.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。6.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、热化学方程式 ‎1．反应热(焓变)‎ ‎(1)定义：在恒压条件下进行的反应的热效应。‎ 符号：ΔH。‎ 单位：kJ·mol－1或kJ/mol。‎ ‎(2)表示方法 吸热反应：ΔH>0；放热反应：ΔH<0。‎ ‎(3)产生原因 化学反应过程中旧键断裂吸收的能量与新键形成放出的能量不相等，故化学反应均伴随着能量变化。‎ ‎(4)常见的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金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化；⑥铝热反应等。‎ 吸热反应：①大多数分解反应；②盐的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。‎ ‎2．反应热的本质 图示 a、b、c表示的意义 微观 宏观 a表示断裂旧化学键吸收的能量；b表示形成新化学键放出的能量；c表示反应热 a表示活化能；b表示活化分子结合成生成物所释放的能量；c表示反应热 ‎3.热化学方程式 ‎(1)概念 表示参加反应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＝－571.6 kJ·mol－1‎ 表示：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。‎ ‎(3)热化学方程式的书写要求 ‎①注明反应的温度和压强(25 ℃、101 kPa下进行的反应可不注明)。‎ ‎②注明反应物和生成物的状态：固态(s)、液态(l)、水溶液(aq)、气态(g)。‎ ‎③热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的物质的量，而不表示分子个数(或原子个数)，因此可以写成分数。‎ ‎④热化学方程式中不用“↑”和“↓”。‎ ‎⑤热化学方程式能反映出该反应已完成的数量。由于ΔH与反应物的物质的量有关，所以热化学方程式中物质的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。当反应向逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。‎ ‎(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)吸热反应在任何条件下都不能发生(×)‎ ‎(4)活化能越大，表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越高(√)‎ ‎(5)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(√)‎ ‎(6)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。‎ ‎(7)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(√)‎ 如图表示某反应的能量变化，按要求回答下列问题：‎ ‎(1)该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。‎ ‎(2)该反应的ΔH＝________________。‎ ‎(3)使用催化剂________(填“能”或“不能”)影响该反应的反应热。‎ ‎(4)逆反应的活化能可表示为________。‎ 答案　(1)放热　(2)E2－E1　(3)不能　(4)E3－E2‎ 题组一　依据图形，理清活化能与焓变的关系 ‎1．(2018·六安模拟)某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．该反应为放热反应 B．催化剂能改变该反应的焓变 C．催化剂能降低该反应的活化能 D．逆反应的活化能大于正反应的活化能 答案　C 解析　由题图可以看出，反应物的总能量低于生成物的总能量，故该反应为吸热反应，A项错误；催化剂不能改变反应的焓变，B项错误；由图像可以看出，催化剂能降低该反应的活化能，C项正确；由图像可以看出E1＞E2，即逆反应的活化能小于正反应的活化能，D项错误。‎ ‎2．某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是(　　)‎ A．反应过程可表示为―→―→ B．E1为反应物的总能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能 C．正反应的热效应ΔH＝E1－E2＜0，所以正反应为放热反应 D．此图中逆反应的热效应ΔH＝E1－E2＜0，所以逆反应为放热反应 答案　D 解析　由图可知，正反应放热，ΔH为负值；逆反应吸热，ΔH为正值，D错误。‎ 正确理解活化能与反应热的关系 ‎(1)催化剂能降低反应所需活化能，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，即E1＝E2＋|ΔH|。‎ 题组二　依据键能计算焓变 ‎3．(2017·北京四中模拟)已知1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量143 kJ,18 g水蒸气变成液态水放出44 kJ的热量。其他相关数据如下表：‎ O==O H—H H—O(g)‎ ‎1 mol化学键断裂时 需要吸收的能量/kJ ‎496‎ ‎436‎ x 则表中x为(　　)‎ A．920 B．557 C．463 D．188‎ 答案　C 解析　根据题意，可得热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－572 kJ·mol－1；而18 g水蒸气变成液态水时放出44 kJ热量，则2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－484 kJ·mol－1‎ ‎，即－484 kJ＝2×436 kJ＋496 kJ－4x kJ，解得x＝463。‎ ‎4．[2015·全国卷Ⅰ，28(3)]已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)　ΔH＝＋11 kJ·mol－1,1 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 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为____________kJ。‎ 答案　299‎ 解析　形成1 mol H2(g)和1 mol I2(g)共放出436 kJ＋151 kJ＝587 kJ能量，设断裂2 mol HI(g)中化学键吸收2a kJ能量，则有2a－587＝11，得a＝299 kJ。[另解：ΔH＝2E(H—I)－E(H—H)－E(I—I)，2E(H—I)＝ΔH＋E(H—H)＋E(I—I)＝11 kJ·mol－1＋436 kJ·mol－1＋151 kJ·mol－1＝598 kJ·mol－1，则E(H—I)＝299 kJ·mol－1]‎ ‎(1)计算公式：ΔH＝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数目，如H2O分子中含有2个H—O共价键，NH3分子中含有3个N—H共价键等。要注意晶体结构中化学键的情况，常见的有1 mol P4含有6 mol P—P键，1 mol晶体硅含有2 mol Si—Si键，1 mol 石墨晶体中含有1.5 mol C—C键，1 mol金刚石含有2 mol C—C键，1 mol SiO2含有4 mol Si—O键等。‎ 题组三　书写热化学方程式 ‎5．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：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　A2(g)＋B2(g)===2AB(g)　ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1‎ 解析　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·mol－1。‎ ‎6．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。‎ 答案　N2(g)＋3H2(g)??2NH3(l) ΔH＝－2(c＋b－a)kJ·mol－1‎ ‎7．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2 mol NH3(g)，放出92.2 kJ热量。‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)14 g N2(g)与适量的O2(g)在一定条件下反应生成NO(g)，吸收34 kJ热量。‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)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2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为_____________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)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__________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ·mol－1‎ ‎(2)N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋68 kJ·mol－1‎ ‎(3)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1‎ ‎(4)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－2Q kJ·mol－1‎ ‎(5)4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ·mol－1‎ 书写热化学方程式要“五查”‎ ‎(1)查热化学方程式是否配平。‎ ‎(2)查各物质的聚集状态是否正确。‎ ‎(3)查ΔH的“＋”“－”符号是否正确。‎ ‎(4)查反应热的单位是否为kJ·mol－1。‎ ‎(5)查反应热的数值与化学计量数是否对应。‎ 考点二　燃烧热、中和热、能源 ‎1．燃烧热 ‎(1)概念 在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，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(101 kPa时)、可燃物的物质的量(1 mol)、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ΔH为－393.5 kJ·mol－1，表示在101 kPa时，1 mol C完全燃烧放出393.5 kJ的热量。‎ ‎(3)书写热化学方程式：燃烧热是以1 mol纯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 1 mol 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＝－5 518 kJ·mol－1，即C8H18的燃烧热ΔH为－5 518 kJ·mol－1。‎ ‎(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1 mol液态H2O；③用离子方程式可表示为OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。‎ ‎3．中和热的测定 ‎(1)实验装置 ‎(2)实验说明 ‎①中和热的测定实验中，NaOH溶液的浓度稍大于盐酸的浓度是确保HCl反应完全。若采用的酸、碱浓度相等，可采用碱体积稍过量的方法达到这个目的。‎ ‎②中和热的计算公式 ΔH＝－kJ·mol－1‎ ‎③实验中若用弱酸(或弱碱)代替强酸(或强碱)，因弱酸(或弱碱)电离出H＋(或OH－)需要吸收热量，故测定的中和热的数值小于57.3 kJ·mol－1；若用浓硫酸与强碱反应测定反应热，因浓硫酸稀释要放热，故测定的反应热的数值大于57.3 kJ·mol－1。‎ ‎(3)误差分析 ‎①分析的依据 看实验中有哪些因素能造成(t终－t始)出现误差。若(t终－t始)偏大，则|ΔH|偏大；若(t终－t始)偏小，则|ΔH|偏小。‎ ‎②误差分析实例 ‎50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液反应的误差分析：‎ 引起误差的实验操作 t终－t始 ‎|ΔH|‎ 保温措施不好 偏小 偏小 搅拌不充分 偏小 偏小 所用酸、碱浓度过大 偏大 偏大 用同浓度的氨水代替NaOH溶液 偏小 偏小 用同浓度的醋酸代替盐酸 偏小 偏小 用50 mL 0.50 mol·L－1 NaOH溶液 偏小 偏小 ‎4.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。‎ ‎1．(1)S(s)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH＝－315 kJ·mol－1(燃烧热)　(ΔH的数值正确)(　　)‎ ‎(2)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJ·mol－1(　　)‎ ‎(3)葡萄糖的燃烧热是2 800 kJ·mol－1，则C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 400 kJ·mol－1(　　)‎ ‎(4)已知101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1，则该反应的反应热为221 kJ·mol－1(　　)‎ ‎(5)NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1(中和热)　(ΔH的数值正确)(　　)‎ ‎(6)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量(　　)‎ ‎(7)H2(g)的燃烧热是285.8 kJ·mol－1，则2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1(　　)‎ ‎(8)CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋2×283.0 kJ·mol－1(　　)‎ ‎(9)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH＝2×(－57.3) J·mol－1(　　)‎ 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×　(8)√　(9)×‎ 题组一　对燃烧热、中和热的理解 ‎1．(2017·临川第一中学高三模拟)25 ℃、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ·mol－1，辛烷的燃烧热为5 518 kJ·mol－1。下列热化学方程式书写正确的是(　　)‎ A．2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1‎ B．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1‎ C．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)　ΔH＝－5 518 kJ·mol－1‎ D．2C8H18(g)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－5 518 kJ·mol－1‎ 答案　B 解析　A项，所列热化学方程式中有两个错误，一是中和热是指反应生成1 mol H2O(l)‎ 时的反应热，二是当有BaSO4沉淀生成时，反应放出的热量会增加，生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ，错误；B项正确；C项，燃烧热是指1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所产生的热量，产物中的水应为液态水，错误；D项，当2 mol辛烷完全燃烧时，产生的热量为11 036 kJ，且辛烷应为液态，错误。‎ ‎(1)描述反应热时，无论是用“反应热”“焓变”表示还是用ΔH表示，其后所跟数值都需要带“＋”“－”符号。如：某反应的反应热(或焓变)为ΔH＝－Q kJ·mol－1或ΔH＝＋Q kJ·mol－1。‎ ‎(2)由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和燃烧热可不带“－”号。如：某物质的燃烧热为ΔH＝－Q kJ·mol－1或Q kJ·mol－1。‎ ‎(3)‎ 题组二　中和反应反应热的测定 ‎2．(2018·柳州调研)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0.5 mol·L－1NaOH溶液分别与0.5 mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，如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 答案　A ‎3．利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：‎ ‎①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题：‎ ‎(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量？_____________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)倒入NaOH溶液的正确操作是__________(填字母)。‎ A．沿玻璃棒缓慢倒入 B．分三次少量倒入 C．一次迅速倒入 ‎(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是______(填字母)。‎ A．用温度计小心搅拌 B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌 C．轻轻地振荡烧杯 D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动 ‎(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为________________。‎ ‎(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：‎ 实验 序号 起始温度t1/ ℃‎ 终止温度t2/ ℃‎ 盐酸 氢氧化钠溶液 混合溶液 ‎1‎ ‎20.0‎ ‎20.1‎ ‎23.2‎ ‎2‎ ‎20.2‎ ‎20.4‎ ‎23.4‎ ‎3‎ ‎20.5‎ ‎20.6‎ ‎23.6‎ 依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝__________(结果保留一位小数)。‎ ‎(6)________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)确保盐酸被完全中和　(2)C　(3)D　(4)ΔH1＝ΔH2＜ΔH3　(5)－51.8 kJ·mol－1　(6)不能　H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀，沉淀的生成热会影响反应的反应热 解析　(1)在中和热的测定实验中为了确保反应物被完全中和，常常使加入的一种反应物稍微过量一些。‎ ‎(2)为了减少热量损失，倒入NaOH溶液应该一次迅速倒入。‎ ‎(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作：用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒上下轻轻地搅动。‎ ‎(4)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故反应热的数值要小一些(注意中和热与ΔH的关系)。‎ ‎(5)取三次实验的平均值代入公式计算即可。‎ ‎(6)硫酸与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。‎ 题组三　反应热大小的比较 ‎4．试比较下列各组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____(填“>”“＜”或“＝”，下同)ΔH2。‎ 答案　>‎ 解析　因为C(g)===C(l)　ΔH3＜0‎ 则ΔH3＝ΔH2－ΔH1，ΔH2＜ΔH1。‎ ‎(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。‎ 答案　＜‎ 解析　‎ ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3＜0，所以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。‎ 答案　＜‎ 解析　根据常识可知，CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3＜0，又因为ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，所以ΔH2>ΔH1。‎ 利用状态，迅速比较反应热的大小 若反应为放热反应 ‎(1)当反应物状态相同，生成物状态不同时，生成固体放热最多，生成气体放热最少。‎ ‎(2)当反应物状态不同，生成物状态相同时，固体反应放热最少，气体反应放热最多。‎ ‎(3)在比较反应热(ΔH)的大小时，应带符号比较。对于放热反应，放出的热量越多，ΔH反而越小。‎ 题组四　能源的开发和利用 ‎5．(2017·天津高三模拟)未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列属于未来新能源的是(　　)‎ ‎①天然气　②煤　③核能　④石油　⑤太阳能　⑥生物质能　⑦风能　⑧氢能 A．①②③④ B．③④⑤⑥⑦⑧‎ C．③⑤⑥⑦⑧ D．⑤⑥⑦⑧‎ 答案　D 解析　新能源要符合污染小，可再生性强等特点，选D。‎ ‎6．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．H2O的分解反应是放热反应 B．氢能源已被普遍使用 C．2 mol 液态H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量 D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值 答案　C 解析　2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)是吸热反应，说明2 mol 液态H2O的能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量。因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输，所以氢能源利用并未普及，但发展前景广阔。‎ 考点三　盖斯定律及反应热的计算 ‎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，其反应热是相同的。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。‎ ‎(2)意义：间接计算某些反应的反应热。‎ ‎(3)应用 转化关系 反应热间的关系 aAB、AB ΔH1＝aΔH2‎ AB ΔH1＝－ΔH2‎ ΔH＝ΔH1＋ΔH2‎ ‎2.利用盖斯定律计算反应热 ‎(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．反应热比较选项判断 ‎(1)一个反应一步完成或几步完成，两者相比，经过的步骤越多，放出的热量越少(　　)‎ ‎(2)H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1和2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2中的ΔH1<ΔH2(　　)‎ ‎(3)已知相同条件下2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)　ΔH1，反应2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(s)　ΔH2，则ΔH1>ΔH2(　　)‎ ‎(4)C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH>0，说明石墨比金刚石稳定(　　)‎ 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√‎ 解析　(1)一个反应的ΔH大小只与反应的始态和终态有关，与途径无关。‎ ‎2．已知Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)===3AlCl(g)＋3CO(g)ΔH＝a kJ·mol－1。判断下列变化过程是否正确 ‎(1)3AlCl(g)＋3CO(g)===Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s) ΔH＝a kJ·mol－1(　　)‎ ‎(2)AlCl(g)＋CO(g)===Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋C(s)　ΔH＝－a kJ·mol－1(　　)‎ ‎(3)2Al2O3(s)＋2AlCl3(g)＋6C(s)===6AlCl(g)＋6CO(g) ΔH＝－2a kJ·mol－1(　　)‎ 答案　(1)×　(2)×　(3)×‎ 饮用水中的NO主要来自于NH。已知在微生物的作用下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如下：‎ ‎1 mol NH全部被氧化成NO的热化学方程式为___________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－346 kJ·mol－1‎ 题组一　利用盖斯定律比较ΔH大小 ‎1．已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1‎ ‎3H2(g)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋3H2O(g)　ΔH2‎ ‎2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH3‎ ‎2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH4‎ ‎2Al(s)＋Fe2O3(g)===Al2O3(s)＋2Fe(s)　ΔH5‎ 下列关于上述反应焓变的判断正确的是(　　)‎ A．ΔH1<0，ΔH3>0‎ B．ΔH5<0，ΔH4<ΔH3‎ C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3‎ D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5‎ 答案　B 解析　大多数化合反应为放热反应，而放热反应的反应热(ΔH)均为负值，故A错误；铝热反应为放热反应，故ΔH5<0，而2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH3③，2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH4④，由④－③可得：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)　ΔH5＝ΔH4－ΔH3<0，可得ΔH4<ΔH3、ΔH3＝ΔH4－ΔH5，故B正确，D错误；已知：3H2(g)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋3H2O(g)　ΔH2②，2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH3③，将(②＋③)×可得：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1＝‎ (ΔH2＋ΔH3)，故C错误。‎ ‎2．(2014·新课标全国卷Ⅱ，13)室温下，将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O(s)受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。则下列判断正确的是(　　)‎ A．ΔH2＞ΔH3 B．ΔH1＜ΔH3‎ C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2＞ΔH3‎ 答案　B 解析　方法一：“虚拟”路径法。‎ 根据盖斯定律：‎ ΔH1＝ΔH3＋ΔH2‎ 由于ΔH1>0，ΔH3>0，ΔH2＜0‎ 所以ΔH1＜ΔH3。‎ 方法二：方程式叠加法。‎ CuSO4·5H2O(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)＋5H2O(l) ΔH1>0　①‎ CuSO4(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)　ΔH2＜0　②‎ CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)　ΔH3>0　③‎ ‎②＋③：‎ CuSO4·5H2O(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)＋5H2O(l) ΔH1＝ΔH2＋ΔH3‎ 由于ΔH1>0，ΔH2＜0，ΔH3>0，所以ΔH1＜ΔH3。‎ 题组二　利用盖斯定律计算反应热 ‎3．在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：‎ H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g)　ΔH1‎ ‎2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g)　ΔH2‎ H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g)　ΔH3‎ ‎2S(g)===S2(g)　ΔH4‎ 则ΔH4的正确表达式为(　　)‎ A．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)‎ B．ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)‎ C．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)‎ D．ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)‎ 答案　A 解析　给题中方程式依次编号为①、②、③、④，由①＋②－③×3得：3S(g)===S2(g)　(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)，故2S(g)===S2(g)　ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。‎ ‎4．(2017·长沙市第一中学高三测试)在25 ℃、101 kPa时，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5 kJ·mol－1、285.8 kJ·mol－1、870.3 kJ·mol－1，则2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为(　　)‎ A．－488.3 kJ·mol－1 B．＋488.3 kJ·mol－1‎ C．－191 kJ·mol－1 D．＋191 kJ·mol－1‎ 答案　A 解析　由题知表示各物质燃烧热的热化学方程式分别为①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　‎ ΔH＝－393.5 kJ·mol－1；②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1；③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－870.3 kJ·mol－1。则2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)可由反应①×2＋②×2－③得出，则反应热为－393.5 kJ·mol－1×2＋‎ ‎(－285.8 kJ·mol－1×2)－(－870.3 kJ·mol－1)＝－488.3 kJ·mol－1。‎ 题组三　利用盖斯定律书写热化学方程式 ‎5．LiH可作飞船的燃料，已知下列反应：‎ ‎①2Li(s)＋H2(g)===2LiH(s)　ΔH＝－182 kJ·mol－1‎ ‎②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－572 kJ·mol－1‎ ‎③4Li(s)＋O2(g)===2Li2O(s) ΔH＝－1 196 kJ·mol－1‎ 试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式__________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　2LiH(s)＋O2(g)===Li2O(s)＋H2O(l) ΔH＝－702 kJ·mol－1‎ 解析　2LiH(s)===2Li(s)＋H2(g)　ΔH＝＋182 kJ·mol－1‎ ‎2Li(s)＋O2(g)===Li2O(s)　ΔH＝－598 kJ·mol－1‎ H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－286 kJ·mol－1‎ 上述三式相加得：2LiH(s)＋O2(g)===Li2O(s)＋H2O(l) ΔH＝－702 kJ·mol－1。‎ ‎6．FeSO4可转化为FeCO3，FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。‎ 已知25 ℃、101 kPa时：4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH＝－1 648 kJ·mol－1‎ C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393 kJ·mol－1 ‎ ‎2Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)===2FeCO3(s) ΔH＝－1 480 kJ·mol－1‎ FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是_______________________________。‎ 答案　4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)　ΔH＝－260 kJ·mol－1‎ 解析　将所给热化学方程式标号：‎ ‎4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH＝－1 648 kJ·mol－1　①‎ C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393 kJ·mol－1　②‎ ‎2Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)===2FeCO3(s) ΔH＝－1 480 kJ·mol－1　③‎ 根据盖斯定律：③×(－2)＋①＋②×4可得总方程式。‎ ‎1．(2015·北京理综，9)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生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 答案　C 解析　A项，由能量—反应过程图像中状态Ⅰ和状态Ⅲ知，CO和O生成CO2是放热反应，错误；B项，由状态Ⅱ知，在CO与O生成CO2的过程中CO没有断键形成C和O，错误；C项，由状态Ⅲ及CO2的结构式O==C==O知，CO2分子中存在碳氧极性共价键，正确；D项，由能量—反应过程图像中状态Ⅰ(CO和O)和状态Ⅲ(CO2)分析，状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO和O原子反应生成CO2的过程，错误。‎ ‎2．(2016·海南，6)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：‎ C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)‎ 已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ，油酸甘油酯的燃烧热为(　　)‎ A．3.8×104 kJ·mol－1 B．－3.8×104 kJ·mol－1‎ C．3.4×104 kJ·mol－1 D．－3.4×104 kJ·mol－1 ‎ 答案　C 解析　燃烧热是指25 ℃和101 kPa下1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量，则1 mol油酸甘油酯的燃烧热为≈3.4×104 kJ·mol－1。‎ ‎3．(2017·江苏，8)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是(　　)‎ ‎①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH1＝a kJ·mol－1‎ ‎②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝b kJ·mol－1‎ ‎③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3＝c kJ·mol－1‎ ‎④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝d kJ·mol－1‎ A．反应①、②为反应③提供原料气 B．反应③也是CO2资源化利用的方法之一 C．反应CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(l)的ΔH＝ kJ·mol－1‎ D．反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d) kJ·mol－1‎ 答案　C 解析　A项，反应①、②提供CO2和H2，正确；B项，反应③将CO2转化为有机原料，是CO2的资源利用，正确；C项，反应生成液态水，放出热量大于，错误；D项，目标反应可由反应②×2＋③×2＋④获得，计算反应热为(2b＋2c＋d) kJ·mol－1，正确。‎ ‎4．[2017·全国卷Ⅰ，28(2)]下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(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为________________、______________，制得等量H2所需能量较少的是________。‎ 答案　H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝286 kJ·mol－1　H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝20 kJ·mol－1　‎ 系统(Ⅱ)‎ 解析　隔离分析两个系统，分别将每个系统中的三个方程式相加，即可得到所需答案。‎ ‎5．[2016·全国卷Ⅲ，27(4)②]已知下列反应：‎ SO2(g)＋2OH－(aq)===SO(aq)＋H2O(l)　ΔH1‎ ClO－(aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq)　ΔH2‎ CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq)　ΔH3‎ 则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)的ΔH＝________________________________________________________________________。‎ 答案　ΔH1＋ΔH2－ΔH3‎ 解析　将题中的3个反应依次标记为①、②、③，根据盖斯定律，①＋②－③即得所求的反应，ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。‎ ‎6．[2016·全国卷Ⅱ，26(3)]‎ ‎①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l)　ΔH1‎ ‎②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l)　ΔH2‎ ‎③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)　ΔH3‎ ‎④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH4＝－1 048.9 kJ·mol－1‎ 上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝__________________________________________，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为__________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　2ΔH3－2ΔH2－ΔH1　反应放出热量大，产生大量的气体 解析　对照目标热化学方程式中的反应物和生成物在已知热化学方程式中的位置和化学计量数，利用盖斯定律，将热化学方程式③×2，减去热化学方程式②×2，再减去热化学方程式①，即可得出热化学方程式④，故ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1；联氨具有强还原性，N2O4具有强氧化性，两者混合在一起易自发地发生氧化还原反应，反应放出热量大，并产生大量的气体，可为火箭提供很大的推进力。‎