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第24讲　化学能与热能 班级____姓名_________
考点一　反应热 焓变 热化学方程式
1．反应热和焓变
(1)反应热：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量。
(2)焓变 ①焓(H)：焓是与内能有关的物理量。
②焓变(ΔH)：生成物的焓与反应物的焓之差。
③焓变与反应热的关系
等压条件下的反应热等于反应的焓变，常用ΔH表示反应热，常用单位：kJ·mol－1。
2．吸热反应、放热反应
常见的吸热反应和放热反应
吸热反应(ΔH＞0) 放热反应(ΔH＜0)
①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 ②大多数的分解反应 ③弱电解质的电离 ④盐类水解 ⑤C和H2O(g)、C和CO2的反应 ①中和反应 ②燃烧反应 ③金属与酸或氧气的反应 ④铝热反应 ⑤酸性氧化物或碱性氧化物与水的反应 ⑥大多数的化合反应
ΔH＝生成物的总能量-反应物的总能量=反应物键能之和－生成物键能之和
【对点训练】1．根据如图所示的反应，回答下列问题：
(1)该反应是放热反应，还是吸热反应？ 。
(2)反应的ΔH＝ 。
(3)反应的活化能为 。
(4)试在上图中用虚线表示在反应中使用催化剂后活化能的变化情况。
3．热化学方程式
【对点训练】2.判断正误
1．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(　　)
2．活化能越大，表明化学反应吸收的能量越大(　　)
3．对于SO2(g)＋O2(g) SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1，增大压强平衡右移，放出的热量增大，ΔH减小(　　)
4．热化学方程式H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1表示的意义：25 ℃、101 kPa时，发生上述反应生成1 mol H2O(g)后放出241.8 kJ的热量(　　)
5．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ(　　)
4.根据键能计算焓变
化学键 C—H C==C C—C H—H
键能/ (kJ·mol－1) 414 615 347 435
【对点训练】3．CH3—CH3(g)―→CH2==CH2(g)＋H2(g)　ΔH，有关化学键的键能如下表：则该反应的反应热为 。
考点二　反应热的测定　燃烧热　能源
1．中和反应反应热及其测定
(1)中和反应反应热 在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时所放出的热量。
(2)测定原理 ΔH＝－
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。稀溶液的密度用1 g·mL－1计算。
(3)装置如图
(4)注意事项
①隔热层及杯盖的作用是保温、隔热，减少热量损失。
②为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量(0.50 mol·L－1 盐酸、0.55 mol·L－1 NaOH
溶液等体积混合)。
③实验时不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器的理由是铜丝导热性好，比用玻璃搅拌
器误差大。
2．燃烧热 注：对物质完全燃烧的理解
燃烧元素 C H S N
稳定产物及状态 CO2(g) H2O(l) SO2(g) N2(g)
【对点训练】4．判断正误
1．煤油是可再生能源(　　)
2．H2燃烧过程中热能转化为化学能(　　)
3．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能(　　)
4．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(　　)
5．根据2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571 kJ·mol－1可知，氢气的燃烧热为571 kJ·mol－1(　　)
6．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的ΔH＝2×(－57.3 kJ·mol－1)(　　)
5．油酸甘油酯(相对分子质量为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
6．下列关于热化学反应的描述正确的是(　　)
A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，用含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸反应测出的中和反应反应热为28.65 kJ·mol－1
B．CO(g)的燃烧热ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，则反应2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋(2×283.0) kJ·mol－1
C．1 mol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1 mol水，放出57.3 kJ热量
7.利用如图所示装置测定中和反应反应热的实验步骤如下：
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，测得混合液的最高温度。回答下列问题：
(1)NaOH溶液稍过量的原因是 。
(2)倒入NaOH溶液的正确操作是 (填字母，下同)。
A．沿玻璃棒缓慢倒入 B．分三次倒入 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 。
A．用温度计小心搅拌 B．揭开杯盖用玻璃棒搅拌
C．轻轻地振荡烧杯 D．用套在温度计上的玻璃搅拌器轻轻地搅动
(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。为了计算中和反应反应热，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，该实验测得的中和反应反应热ΔH＝ (结果保留一位小数)。
考点三　盖斯定律及应用
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。
【对点训练】
8．“嫦娥”五号预计在海南文昌发射中心发射，火箭的第一、二级发动机中，所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，二者反应生成氮气和气态水。已知：
①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH＝＋10.7 kJ·mol－1
②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543 kJ·mol－1
写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式：
9．已知：①S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1；
②S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2；
③2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l)　ΔH3；
④2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)　ΔH4；
⑤SO2(g)＋2H2S(g)===3S(s)＋2H2O(l)　ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断不正确的是(　　)
A．ΔH1<ΔH2 B．ΔH3<ΔH4 C．ΔH5＝ΔH3－ΔH2 D．2ΔH5＝3ΔH3－ΔH4
【真题演练】
1．(2020·浙江7月选考，22)关于下列ΔH的判断正确的是(　　)
CO(aq)＋H＋(aq)===HCO(aq)　ΔH1
CO(aq)＋H2O(l)??HCO(aq)＋OH－(aq)　ΔH2
OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l)　ΔH3
OH－(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COO－(aq)＋H2O(l)　ΔH4
A．ΔH1＜0　ΔH2＜0 B．ΔH1＜ΔH2 C．ΔH3＜0　ΔH4＞0 D．ΔH3＞ΔH4
2．[2020·全国卷Ⅱ，28(1)①]乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)　ΔH1，相关物质的燃烧热数据如下表所示：则ΔH1＝ kJ·mol－1。
物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
燃烧热ΔH/ (kJ·mol－1) －1 560 －1 411 －286
3．[2020·全国卷Ⅰ，28(1)]硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫
酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　
ΔH＝－98 kJ·mol－1。钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与
SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式
为 。
【课后限时训练】
1．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。下列符合未来新能源标准的是
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．⑤⑥⑦⑧ C．③⑤⑥⑦⑧ D．③④⑤⑥⑦⑧
2．已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)　ΔH＝＋100 kJ·mol－1的能量变化如图所
示，判断下列叙述正确的
A．加入催化剂，该反应的反应热ΔH变小
B．每形成2 mol A—B，将吸收b kJ能量
C．每生成2分子AB吸收(a－b) kJ热量
D．该反应正反应的活化能大于100 kJ·mol－1
3．Li/Li2O体系的能量循环如图所示。下列说法正确的是
A．ΔH3<0
B．ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6
C．ΔH6>ΔH5
D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0
4．发射运载火箭使用的是以液氢为燃料、液氧为氧化剂的高能低温推进剂，已知：
①H2(g)===H2(l)　ΔH1＝－0.92 kJ·mol－1
②O2(g)===O2(l)　ΔH2＝－6.84 kJ·mol－1
下列说法正确的是
A．H2(g)与O2(g)反应生成H2O(g)放热483.6 kJ·mol－1
B．氢气的燃烧热ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
C．火箭中液氢燃烧的热化学方程式为2H2(l)＋O2(l)===2H2O(g)　ΔH
＝－474.92 kJ·mol－1
D．H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－88 kJ·mol－1
5．HBr被O2氧化依次由如下(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)三步反应组成，1 mol HBr(g)被氧化为Br2(g)放出12.67 kJ热
量，其能量与反应过程曲线如图所示。
(Ⅰ)HBr(g)＋O2(g)===HOOBr(g)
(Ⅱ)HOOBr(g)＋HBr(g)===2HOBr(g)
(Ⅲ)HOBr(g)＋HBr(g)===H2O(g)＋Br2(g)
下列说法正确的是(　　)
A．三步反应均为放热反应 B．步骤(Ⅰ)的反应速率最慢
C．HOOBr(g)比HBr(g)和O2(g)稳定
D．热化学方程式为4HBr(g)＋O2(g)===2H2O(g)＋2Br2(g)　ΔH＝－12.67 kJ·mol－1
6．CH4超干重整CO2的催化转化如图1所示：
(1)已知相关反应的能量变化如图2所示，过程Ⅰ的热化学方程式为
(2)关于上述过程Ⅱ的说法不正确的是
a．实现了含碳物质与含氢物质的分离 b．可表示为CO2＋H2===H2O(g)＋CO
c．CO未参与反应 d．Fe3O4、CaO为催化剂，降低了反应的ΔH
7．铋基催化剂对CO2电化学还原制取HCOOH具有高效的选择性。其反应历程与能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。CO2COHCOO－HCOOH
(1)使用Bi、Bi2O3两种催化剂哪个更有利于CO2的吸附？ 。
(2)CO2电化学还原制取HCOOH的反应ΔH 0。
(3)使用Bi催化剂时，最大能垒是 ，使用Bi2O3催化剂时，
最大能垒是 。
(4)由*CO生成*HCOO－的反应为 。
第24讲　化学能与热能
【对点训练】
(1)放热反应　
(2)－b kJ·mol－1
(3)a kJ·mol－1
(4)
2.1.√　2.×　3.×　4.√　5.×
3.答案　＋125 kJ·mol－1
解析　ΔH＝E(C—C)＋6E(C—H)－E(C==C)－4E(C—H)－E(H—H)＝(347＋6×414－615－4×414－435) kJ·mol－1＝＋125 kJ·mol－1。
4.1.×　2.×　3.√　4.√　5.×　6.×
5.C
6.B
7.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
解析　(4)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和反应反应热相同，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。
8.答案　2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 096.7 kJ·mol－1
解析　根据盖斯定律，由2×②－①得：
2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝2×(－543 kJ·mol－1)－(＋10.7 kJ·mol－1)＝－1 096.7 kJ·mol－1。
9.B
【真题演练】
1.B
2.答案　＋137
解析　先写出三种气体的燃烧热的热化学方程式，然后根据盖斯定律，ΔH1＝－1 560 kJ·mol－1－(－1 411 kJ·mol－1)－(－286 kJ·mol－1)＝＋137 kJ·mol－1。
3.答案　2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s)　ΔH＝－351 kJ·mol－1
解析　据图写出热化学方程式：①V2O4(s)＋2SO3(g)===2VOSO4(s)　ΔH1＝－399 kJ·mol－1；②V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g)　ΔH2＝－24 kJ·mol－1，根据盖斯定律由①－②×2可得：2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s)　ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(－399 kJ·mol－1)－(－24 kJ·
mol－1)×2＝－351 kJ·mol－1。
【课后限时训练】
1.B 2.D 3.C 4.C 5.B
6.答案　(1)CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247.4 kJ·mol－1　(2)cd
解析　(1)据CH4超干重整CO2的催化转化图，过程Ⅰ的化学反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。由图2得热化学方程式：
CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.2 kJ·mol－1 (i)
CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝－165 kJ·mol－1 (ii)
(i)×2＋(ii)得过程Ⅰ的热化学方程式：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋247.4 kJ·mol－1。
7.答案　(1)Bi2O3　由题图可知，使用Bi2O3催化剂时，相对能量减小得多，趋于更稳定状态　
(2)＜
(3)0.38 eV　0.32 eV　(4)*CO＋HCO＋e－===*CO＋*HCOO－
解析　(3)使用Bi催化剂时，*CO2―→*CO过程中的活化能为－0.51 eV－(－0.89 eV)＝0.38 eV，使用Bi2O3催化剂时，*CO―→*CO＋*HCOO－过程的活化能为－2.54 eV－(－2.86 eV)＝0.32 eV。
(
1
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