资源简介

【复习目标】
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(ΔH)与反应热的含义。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。
【考情分析】高考对本节内容的考查主要是以热化学方程式的书写、物质能量高低与稳定性的关系、反应热的计算、化学键方面与能量间的关系、盖斯定律等为主。
【考点过关】
考点一反应热
1.反应热与焓变
反应热
当一个化学反应在一定温度下进行时，反应释放或吸收的热量称为此反应在该温度下的反应热，单位是kJ/mol
反应热的大小与参加反应的物质的多少有关，也与参加反应的物质状态和生成物状态有关，而与反应的途径无关
在化学反应中，旧键的断裂需要吸收能量 ，而新键的形成则放出能量，总能量的变化取决于上述两个过程能量变化的相对大小
焓变
焓是用来描述物质所具有的能量的物理量，用符号H表示
生成物的总焓与反应物的总焓之差，用符号ΔH表示。ΔH ＞ 0 反应吸收热量；ΔH ＜ 0反应放出热量
焓变与键能的关系：ΔH = —（生成物的键能之和—反应物的键能之和）
放热反应
放出热量的化学反应
反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量
生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量
所有的燃烧反应、大多数化合反应、酸碱中和反应、金属与酸或水的反应
吸热反应
吸收热量的化学反应
反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量
大多数分解反应、盐的水解和弱电解质的电离、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应、C和H2O或CO2的反应
2.燃烧热和中和热：根据反应类型和研究对象的不同，反应热可分为生成热、分解热、中和热.燃烧热、溶解热等。
比较
燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热
ΔH
ΔH<0，单位：kJ/mol
不同点
反应物的量
1 mol(O2不限量)
不限量
生成物的量
不限量
H2O(l)是1 mol
反应热的含义
1 mol可燃物完全燃烧时放出的热量；不同可燃物，燃烧热不同
生成1 mol H2O(l)时放出的热量；不同的反应物中和热大致相同，均约为57.3 kJ/mol
【考点演练】下列说法正确的是 。
①生成物能量一定低于反应物总能量
②放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
③HCl和NaOH反应的中和热△H＝－57.3kJ/mol，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热△H＝2×(－57.3)kJ/mol
④需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
⑤1mol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
⑥依据盖斯定律，反应焓变的大小与反应的途径有关，无论是一步完成还是分几步完成，其总的热效应完全相同
⑦25 ℃、101kPa,1molS和2molS的燃烧热相等
⑧反应中旧键断裂需吸收能量，新键形成需放出能量，所以总能量不变
⑨化学反应在物质变化的同时，伴随着能量变化，其表现形式只有吸热和放热两种
⑩由反应物X转化为Y和Z的能量变化 所示可知，由X→Z反应的ΔH<0
?由778 K时氮气与氢气合成氨反应过程中能量变化的曲线图可知，b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线
?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
答案：⑦⑩
考点二 热化学方程式
1.热化学方程式
定义
表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式
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：H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，表示在25 ℃和1.01×105 Pa下，1 mol氢气和0.5 mol氧气完全反应生成1 mol液态水时放出285.8 kJ的热量
书写步骤
正误判断
2.盖斯定律
内容
根据能量守恒定律，无论反应是一步完成还是几步完成，只要反应的起始状态和终了状态确定，反应热就是个定值，这就是著名的盖斯定律。如ΔH＝ΔH1＋ΔH2
化学反应中反应热的大小与反应物、生成物的种类、量及聚集状态有关，与反应途径无关。
反应热计算
步骤：设未知量→写方程式→列比例式→求解→答
注意必须代数据，且数据后必须带单位
△H为对应于某一特定反应的反应热，而不是某种物质的反应热，因此不能在△H后用下标或加括号代表某种物质的反应热
热化学方程式的加减用数字代表即可，不需要写出中间方程式
反应热比较
比较反应热的大小，一般是在不同条件下（温度、压强、物质的聚集状态等）下的同一化学反应，或同一条件（温度、压强）下的同类化学反应之间进行
若反应为放热反应，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
若反应为放热反应，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
若反应为放热反应，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
【考点演练】
(1) 已知下列反应：SO2(g)＋2OH－(aq)===SO32— (aq)＋H2O(l) ΔH1，ClO－(aq)＋SO32—(aq)== SO42—(aq)＋Cl－(aq) ΔH2，CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO42—(aq) ΔH3，则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)的ΔH＝ 。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式： __________________。
(3)下表是部分化学键的键能数据，已知1 mol白磷(P4)完全燃烧放热为d kJ，白磷及其完全燃烧的产物结构如图Ⅱ所示，则表中x＝________ kJ·mol－1(用含有a、b、c、d的代数式表示)。
化学键
P—P
P—O
O===O
P===O
键能/(kJ·mol－1)
a
b
c
x
（4）①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l) ΔH1②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l) ΔH2③O2(g)＋
2H2(g)===2H2O(g) ΔH3④2N2H4(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 。
（5）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) ΔH1②CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2③CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH3，已知反应①中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
1 076
465
413
由此计算ΔH1＝ kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，则ΔH3＝ kJ·mol－1。
（5）已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的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。
（6）碘可用作心脏起搏器电源——锂碘电池的材料。该电池反应为：2Li(s)＋I2(s)＝2LiI(s) ΔH ，已知：4Li(s)＋O2(g)＝2Li2O(s) ΔH1，4LiI(s)＋O2(g)＝2I2(s)＋2Li2O(s)ΔH2，则电池反应的ΔH＝____________。
（7）25℃101kPa下，①2Na(s)＋O2(g)===Na2O(s)ΔH1＝－414kJ·mol－1②2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s)ΔH2＝－511kJ·mol－1，则Na2O2(s)＋2Na(s)===2Na2O(s)ΔH是_______。
（8）已知25℃时，①HF(aq)＋OH－(aq)===F－(aq)＋H2O(l)ΔH＝－67.7kJ·mol－1②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为：HF(aq)F－(aq)＋H＋(aq)ΔH＝ kJ·mol－1。
（9）已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)：①WO2(s)＋2H2(g)=W(s)＋2H2O(g)ΔH＝＋66.0 kJ·mol－1②WO2(g)＋2H2(g)=W(s)＋2H2O(g)ΔH＝－137.9 kJ·mol－1，则WO2(s)=WO2(g)的ΔH＝_________________________________________。
（10）已知：25 ℃、101 kPa时，Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s) ΔH＝－520 kJ·mol－1，S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－297 kJ·mol－1，Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s)ΔH＝－1 065 kJ·mol－1 ，SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是_________________________。
答案：（1）ΔH1＋ΔH2－ΔH3 (2)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－764.7 kJ·mol－1(3)（4）2ΔH3－2ΔH2－ΔH1 反应放出热量大，产生大量的气体（4）－99 ＋41（5）299（6）ΔH＝（7）－317kJ·mol－1（8）－10.4 kJ·mol－1（9）＋203.9 kJ·mol－1（10）MnO2(s)＋ SO2 (g)===MnSO4(s) ΔH＝－248 kJ·mol－1
【过关练习】
1.(2018届六安模拟)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
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。答案：C
2. (2017届兰州模拟)已知：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－1 452 kJ·mol－1
H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
下列说法正确的是( )
A．H2(g)的燃烧热为142.9 kJ·mol－1
B．同质量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧，H2(g)放出的热量多
C.H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
D．3H2(g)＋CO2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l)ΔH＝＋131.4 kJ·mol－1
解析：根据燃烧热的定义可知，H2(g)的燃烧热为285.8 kJ·mol－1，A项错误；2 mol(即4 g) H2(g)完全燃烧放出571.6 kJ的热量，2 mol(即64 g)CH3OH(l)完全燃烧放出1 452 kJ的热量，单位质量的H2(g)放出的热量多，B项正确；中和反应是放热反应，硫酸和氢氧化钡反应生成硫酸钡沉淀的过程也是放热的，所以反应ΔH<－57.3 kJ·mol－1，C项错误；将题干中的热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由可得热化学方程式：3H2(g)＋CO2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l) ΔH＝－131.4 kJ·mol－1，D项错误。答案：B
3. (2017届天津五校联考)已知：
①CH3OH(g)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－a kJ·mol－1
②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－b kJ·mol－1
③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－c kJ·mol－1
则下列叙述中正确的是( )
A．由上述热化学方程式可知b>c
B．甲烷的燃烧热为b kJ·mol－1
C．2CH3OH(g)===2CH4(g)＋O2(g)ΔH＝2(b－a)kJ·mol－1
D．当甲醇和甲烷物质的量之比为1∶2，完全燃烧生成CO2和H2O(l)时，放出的热量为Q kJ，则该混合物中甲醇的物质的量为Q/(a＋2b)mol
4. (2017届佛山高三质检)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＝－1 367.0 kJ·mol－1(燃烧热)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋57.3 kJ·mol－1(中和热)
C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－296.8 kJ·mol－1(反应热)
D．2NO2===O2＋2NOΔH＝＋116.2 kJ·mol－1(反应热)
解析：燃烧热要求可燃物的物质的量必须为1 mol，得到的氧化物必须是稳定的氧化物，即H2O的状态必须为液态，A项错误；中和反应是放热反应，ΔH应小于0，B项错误；热化学方程式要注明物质的聚集状态，D项错误。答案：C
5. 根据碘与氢气反应的热化学方程式：
①I2(g)＋H2(g) 2HI(g) ΔH＝－9.48 kJ·mol－1
②I2(s)＋H2(g) 2HI(g) ΔH＝＋26.48 kJ·mol－1
下列判断正确的是( )
A．254 g I2(g)中通入2 g H2(g)，反应放热9.48 kJ
B．1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJ
C．反应①的产物比反应②的产物稳定
D．反应②的反应物总能量比反应①的反应物总能量低
6. (2017届山西大学附中模拟)根据键能数据估算CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)的反应热ΔH为( )
化学键
C—H
C—F
H—F
F—F
键能/(kJ·mol－1)
414
489
565
155
A.－485 kJ·mol－1 B．＋485 kJ·mol－1 C．＋1 940 kJ·mol－1 D．－1 940 kJ·mol－1
解析：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝414 kJ·mol－1×4＋155 kJ·mol－1×4－489 kJ·mol－1×4－565 kJ·mol－1×4＝－1 940 kJ·mol－1。答案：D
7. (2017届哈尔滨师大附中模拟)已知HCN(aq)与NaOH(aq)反应生成1 mol 正盐的ΔH＝－12.1 kJ·mol－1；强酸、强碱的稀溶液反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。则HCN在水溶液中电离的ΔH等于( )
A．－69.4 kJ·mol－1 B．－45.2 kJ·mol－1 C．＋69.4 kJ·mol－1 D．＋45.2 kJ·mol－1
解析：由题意可写出热化学方程式：①HCN(aq)＋OH－(aq)===CN－(aq)＋H2O(l) ΔH＝－12.1 kJ·mol－1；②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，由①－②可得HCN(aq) CN－(aq)＋H＋(aq) ΔH＝(－12.1 kJ·mol－1)－(－57.3 kJ·mol－1)＝＋45.2 kJ·mol－1，故D项正确。答案：D
8. 碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题：
(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N，转化过程如下： ΔH＝＋88.6 kJ·mol－1。则M、N相比，较稳定的是________。
(2)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－726.5 kJ·mol－1，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－a kJ·mol－1，则a________726.5 (填“>”“<”或“＝”)。
(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：__________________________。
(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧，所得物质可作耐高温材料，4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s) ΔH＝－1 176 kJ·mol－1，则反应过程中，每转移1 mol电子放出的热量为____________。
答案：(1)M (2)<(3)2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)ΔH＝－290 kJ·mol－1(4)98 kJ
9. 为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的焓变，并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定，也可进行理论推算。
(1)实验测得5 g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：________________________________________。
(2)由气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键被破坏和生成物的化学键的形成过程。在化学反应过程中，拆开化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量。
化学键
H—H
N—H
N≡N
键能/(kJ·mol－1)
436
391
945
已知反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝a kJ·mol－1试根据表中所列键能数据估算a的值为________。
(3)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知：
C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ·mol－1
2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH3＝－2 599 kJ·mol－1
根据盖斯定律，计算298 K时由C(s，石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的焓变：________。
答案：(1)2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－1 452.8 kJ·mol－1(2)－93 (3)＋226.7 kJ·mol－1
10. (1)①人们常用催化剂来选择反应进行的方向。图1所示为一定条件下1 mol CH3OH与O2发生反应时，生成CO、CO2或HCHO的能量变化图[反应物O2(g)和生成物H2O(g)略去]。在有催化剂作用下，CH3OH与O2反应主要生成 (填“CO”、“CO2”或“HCHO”)。
②2HCHO(g)＋O2(g)===2CO(g)＋2H2O(g) ΔH＝ 。

(2)反应A(g)＋B(g) C(g)＋D(g)过程中的能量变化如图2所示，回答下列问题：

①该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
②在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化：E1 (填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，E2 。
③反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响？ ，原因是 。
(3)已知：

若甲醇的燃烧热为ΔH3，试用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(l)的ΔH＝ 。若ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1，ΔH2＝＋283.0 kJ·mol－1，某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ能量，同时生成3.6 g液态水，则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为 。
(4)以CH4和H2O为原料，通过下列反应也可以制备甲醇。
Ⅰ：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.0 kJ·mol－1
Ⅱ：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
ΔH＝－129.0 kJ·mol－1
CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
答案：(1)①HCHO ②－470 kJ·mol－1 (2)①放热 ②减小 减小 ③否 反应物和生成物的能量差是不变的(3)2ΔH1－ΔH2－ΔH3 1∶1(4)CH4(g)＋H2O(g)===CH3OH(g)＋H2(g) ΔH＝＋77 kJ·mol－1
11. （1）下图是一定的温度和压强下N2和H2反应生成1 mol NH3过程中能量变化示意图，请写出工业合成氨的热化学方程式(ΔH的数值用含字母Q1、Q2的代数式表示)： 。

(2)根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应。已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，则2N2(g)＋6H2O(l)4NH3(g)＋3O2(g)ΔH＝______。
(3)臭氧可用于净化空气，饮用水消毒，处理工业废物和作为漂白剂。臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如：6Ag(s)＋O3(g)===3Ag2O(s) ΔH＝－235.8 kJ·mol－1，已知：2Ag2O(s)===4Ag(s)＋O2(g) ΔH＝＋62.2 kJ·mol－1，则O3转化为O2的热化学方程式为_________________________。
(4)饮用水中的NO3—主要来自于NH4+。已知在微生物的作用下，NH4+经过两步反应被氧化成NO3—。两步反应的能量变化示意图如下：

1 molNH4+全部被氧化成NO3—的热化学方程式为______________。
（5）已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5 kJ·mol－1，2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－566 kJ·mol－1，TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g)ΔH＝＋141 kJ·mol－1，则TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH＝________。
答案：（1）N2 (g)＋3H2(g) 2NH3(g)ΔH＝2(Q1－Q2)kJ·mol－1 (2)1 530 kJ· mol－1
(3)2O3(g)===3O2(g)ΔH＝－285 kJ·mol－1（4）NH4+ (aq)＋2O2(g)=== NO3—(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)ΔH＝－346 kJ·mol－1（5）－80 mol·L－1

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