1、1第 1 讲 化学能与热能【2019备考】最新考纲：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，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.了解焓变与反应热的含义。6.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。考点一 焓变与反应热(频数： 难度：)1化学反应中的能量变化(1)化学反应中的两大变化：物质变化和能量变化。(2)化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。(3)化学反应中的能量转化形式：热能、光能、
2、电能等。通常主要表现为热量的变化。2焓变、反应热(1)焓( H)用于描述物质所具有能量的物理量。(2)焓变( H) H H(生成物) H(反应物)。单位 kJmol1 。(3)反应热指当化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号 Q 表示，单位kJmol1 。(4)焓变与反应热的关系对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有如下关系： H Qp。3吸热反应和放热反应2(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析。(2)从反应热的量化参数键能的角度分析有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应，如水结成冰放热但不属于放热反应。化学反应是放热
3、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)28H2O 在常温常压下即可进行。1(RJ 必修 2P374 改编)下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是( )A碳酸钙受热分解 B乙醇燃烧C铝粉与氧化铁粉末反应 D氧化钙溶于水答案 A2根据 RJ 选修 4P3图 1“化学反应体系中反应物、产物的能量和活化能的关系改变” 。已知反应 AB C( H0)，X C( H0 可知，X 的能量比 A 和 B 的能量和大。由 X C H0( )(2)S(s)O 2(g)=SO2(g) H a kJmol1表示 1 mol S 和氧气完全反应生成 1 mol SO2气体，放
4、出热量为 a kJ( )(3)C(石墨，s)= =C(金刚石，s) H0，说明石墨比金刚石稳定( )(4)等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量更多( )(5)已知： 500 ，30 MPa 下，N 2(g)3H 2(g) 2NH3(g) H92.4 kJmol1 ，将 1.5 mol H2和过量的 N2在此条件下，充分反应，放出热量 46.2 kJ( )答案 (1) (2) (3) (4) (5)2下列热化学方程式正确的是( )选项 已知条件 热化学方程式A H2的燃烧热为 a kJmol1 H2Cl 2 2HCl = = = = =点 燃 H a kJmol1B1 mol SO
5、2、0.5 mol O 2完全反应后，放出热量 98.3 kJ2SO2(g)O 2(g) 2SO3(g) H98.3 kJmol 1CH (aq)OH (aq)=H2O(l) H57.3 kJmol 1H2SO4(aq)Ba(OH) 2(aq)=BaSO4(s)2H 2O(l) H114.6 kJmol 1D 31 g 白磷比 31 g 红磷能量多 b kJP4(白磷，s)= =4P(红磷，s) H4 b kJmol1解析 选项 A 中符合已知条件的应是 H2和 O2反应，A 错； H 应为196.6 kJmol1 ，B 错；选项 C 中由于生成 BaSO4沉淀，放出的热量大于 114.6 k
6、J，C 错。答案 D10【方法规律】判断热化学方程式的“5 审法”题组二 热化学方程式的书写角度 1 依据反应事实书写热化学方程式3依据事实，写出下列反应的热化学方程式。(1)在一定条件下，将 1 mol N2和 3 mol H2充入一密闭容器中发生反应生成氨气，达到平衡时 N2的转化率为 25%，放出 Q kJ 的热量，写出 N2与 H2反应的热化学方程式_。(2)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_。(3)已知 1 mol 单质 Na 在足量 O2
7、中燃烧，恢复至室温，放出 255.5 kJ 热量，写出该反应的热化学方程式：_。(4)NaBH4(s)与 H2O(l)反应生成 NaBO2(s)和氢气，在 25 、101 kPa 下，已知每消耗 3.8 g NaBH4(s)放热 21.6 kJ，该反应的热化学方程式是_。答案 (1)N 2(g)3H 2(g) 2NH3(g) H4 Q kJmol1(2)C2H5OH(l)3O 2(g)=2CO2(g)3H 2O(l) H2 Q kJmol1(3)2Na(s)O 2(g)=Na2O2(s) H511 kJmol 1(4)NaBH4(s)2H 2O(l)=NaBO2(s)4H 2(g)11 H21
8、6 kJmol 1【方法规律】根据反应事实，书写热化学方程式的程序角度 2 依据相关信息书写热化学方程式4(1)(2018吉林六校联考)一定条件下，化学反应 2H2O 2=2H2O 的能量变化如图所示，则反应生成液态水的热化学方程式可表示为_。(2)用 O2将 HCl 转化为 Cl2，可提高效益，减少污染。传统上该转化通过如下图所示的催化循环实现。其中，反应为 2HCl(g)CuO(s) H2O(g)CuCl 2(s) H1反应生成 1 mol Cl2的反应热为 H2，则总反应的热化学方程式为_(反应热用 H1和 H2表示)。答案 (1)2H 2(g)O 2(g)=2H2O(l) H2( a
9、b c)kJmol1(2)2HCl(g) O2(g) H2O(g)Cl 2(g)12 H H1 H212考点三 燃烧热 中和热 能源(频数： 难度：)1燃烧热(1)概念在 25 、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 kJmol1 表示。燃烧热的限定词有常温(25 )、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：CCO 2(g)，HH 2O(l)，SSO 2(g)等。(2)表示的意义：例如 C 的燃烧热 H 为
10、393.5 kJmol1 ，表示在 25 、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)9H 2O(l)252 H5 518 kJmol 1 ，即 C8H18的燃烧热 H 为5 518 kJmol 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)| H|。式中：Q 放 为可燃物燃烧反应放出的热量； n 为可
11、燃物的物质的量； H 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：稀溶液；产物是 1 mol 液态 H2O；用离子方程式可表示为OH (aq)H (aq)=H2O(l) H57.3 kJmol 1(3)中和热的测定装置。(请在横线上填写仪器名称)13计算公式： H kJmol10.418（ t2 t1）n（ H2O）t1起始温度， t2混合溶液的最高温度。注意事项。a泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量损失。b为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。中和热是强
12、酸强碱的稀溶液生成 1 mol H2O 放出的热量为 57.3 kJ，弱酸弱碱电离时吸热，生成 1 mol H2O 时放出的热量小于 57.3 kJ。浓硫酸稀释时放热，生成 1 mol H2O 时放出的热量大于 57.3 kJ。3能源1教材基础知识判断(1)化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能( )(2)农村用沼气池产生的沼气作燃料属于生物质能的利用( )(3)随着科技的发展，氢气将成为主要能源之一( )(4)食用植物体内的淀粉、蛋白质等属于直接利用能源( )(5)粮食作物是制乙醇燃料的重要原料( )(6)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 PM 2.5 的含
13、量( )(7)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)142(RJ 选修 4P7 表 11 改编)氢气的燃烧热为 285.5 kJmol1 ，则电解水的热化学方程式为_。答案 2H 2O(l)=2H2(g)O 2(g) H571.0 kJ/mol3(溯源题)(2016海南化学，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：C 57H104O6(s)80O 2(g)=57CO2(g)52H 2O(l)已知燃烧 1 kg 该化合物释放出热量 3.8104 kJ，油酸甘油酯的燃烧热为_
14、。答案 3.410 4 kJmol1探源：本考题源于 RJ 选修 4 P7“燃烧热” ，对有关燃烧热的概念和计算进行了考查。题组一 能源的开发与利用1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( )AH 2O 的分解反应是放热反应B氢能源已被普遍使用C2 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，无开发利用价值解析 2H 2O(l)=2H2(g)O 2(g)是吸热反应，说明 2 mol 液态 H 2O 的能量低于2 mol H2和 1 mol O2的能量。因由水制取
15、 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。答案 C2(2018台州期末)合理利用燃料，减小污染符合“绿色化学”理念，下列关于燃料的说法正确的是( )A “可燃冰”是将水变为油的新型燃料B通入大大过量的空气使燃料充分燃烧，从而达到充分利用热能的目的15C燃料的化学能可以在不同的条件下转化为热能、电能被人类利用D硫的燃烧热为 a kJmol1 ，硫燃烧热的热化学方程式：S(s) O2(g)=SO3(g) 32 H a kJmol1解析 A 项， “可燃冰”外观像冰，其化学组成是 CH4nH2O，水的化学式为 H2O，根据元素守恒知，水不能变为油，A 错误；B 项，
16、氧气助燃，所以通入足量的空气能使燃料充分燃烧，但通入大大过量的空气会使热量被空气带走，不利于热量的充分利用，B 错误；C 项，物质的化学能可以转化为热能、光能、电能等能量形式，C 正确；D 项，根据燃烧热的定义，硫转化成气态的二氧化硫，D 错误。答案 C题组二 燃烧热、中和热概念理解及计算3正误判断，正确的打“” ，错误的打“”(1)已知 H (aq)OH (aq)=H2O(l) H57.3 kJmol1 ，则 H2SO4和 Ba(OH)2反应的反应热 H2(57.3)kJmol 1 ( )(2)H2(g)的燃烧热是 285.8 kJmol1 ，则 2H2O(g)=2H2(g)O 2(g) H
17、571.6 kJmol1 ( )(3)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)122H 2(g) H192.9 kJmol 1 ，则 CH3OH(g)的燃烧热为 192.9 kJmol1 ( )(4)已知稀溶液中，H (aq)OH (aq)=H2O(l) H57.3 kJmol1 ，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( )(5)葡萄糖的燃烧热是 2 800 kJmol1 ，则 C6H12O6(s)3O 2(g)=3CO2(g)3H 2O(l) 12 H1 400 kJmol 1 ( )(6)氢气的燃烧
18、热为 285.5 kJmol1 ，则电解水的热化学方程式为 2H2O(l)2H2(g)O 2(g) H285.5 kJmol 1 ( )= = = = =电 解 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6)4一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷(C 4H10)生成二氧化碳气体和液态水，放出热量为 Q kJ(Q0)，经测定完全吸收生成的二氧化碳需消耗 5 mol/L 的 KOH 溶液 100 mL，恰好生成正盐，则此条件下丁烷燃烧热的 H 为( )16A8 Q kJ/mol B16 Q kJ/molC8 Q kJ/mol D16 Q kJ/mol解析 5 mol/L KOH 溶液 100 m
19、L 含有 0.5 mol 的 KOH，生成正盐 K2CO3，吸收 CO2为 0.25 mol。而 1 mol 丁烷中有 4 mol 碳原子，所以会生成 4 mol CO2，现在生成 0.25 mol CO2，可知燃烧了 0.062 5 mol 丁烷。那么完全燃烧 1 mol 丁烷，会产生 16Q kJ 热量，燃烧热的 H 均小于零，故为16 Q kJ/mol，选 D。答案 D【易错警示】(1)描述反应热时，无论是用“反应热” 、 “焓变”表示还是用 H 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 H Q kJmol1 或 H Q kJmol1 。(2)由于中和
20、反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不带“”号。如：某物质的燃烧热为 Q kJmol1 也可表述为燃烧热 H Q kJmol1 。题组三 中和热的测定误差分析及数据处理5某实验小组用 0.50 molL1 NaOH 溶液和 0.50 molL1 硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。(1)写出该反应的热化学方程式生成 1 mol H2O(l)时的反应热为 57.3 kJmol1 ：_。(2)取 50 mL NaOH 溶液和 30 mL 硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。请填写表格中的空白：起始温度 t/温度次数 H2SO4 NaOH 平均值终止温度 t2/温度差平均值( t2
21、 t1)/1 26.2 26.0 26.1 30.12 27.0 27.4 27.2 33.3173 25.9 25.9 25.9 29.84 26.4 26.2 26.3 30.4近似认为 0.50 molL1 NaOH 溶液和 0.50 molL1 硫酸溶液的密度都是 1.0 gmL1 ，中和后生成溶液的比热容 c4.18 J(g) 1 。则生成 1 mol H2O(l)时的反应热 H_(取小数点后一位)。上述实验数值结果与57.3 kJmol1 有偏差，产生偏差的原因不可能是_(填字母)。a实验装置保温、隔热效果差b量取 NaOH 溶液的体积时仰视读数c分多次把 NaOH 溶液倒入盛在硫
22、酸的小烧杯中d用温度计测定 NaOH 溶液起始温度后直接测定 H2SO4溶液的温度(3)若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 molL1 的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为 H1、 H2、 H3，则 H1、 H2、 H3的大小关系为_。解析 (2)第 2 组数据偏差较大，应舍去，其他三组的平均值为 4.0 。 H(5030) mL1.0 gmL 1 4.0 4.1810 3 kJg1 1 0.025 mol53.5 kJmol1 。放出的热量小可能是散热、多次加入碱或起始温度读得较高等原因。(3)稀 NaOH 溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热
23、相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中 NH3H2O 的电离要吸收热量，故中和热要小一些(注意中和热与 H 的关系)。答案 (1)H 2SO4(aq)2NaOH(aq)= =Na2SO4(aq)2H 2O(l) H114.6 kJmol1(2)4.0 53.5 kJmol 1 b(3) H1 H20， H2 H4C H1 H22 H3 H519D2 H5 H1 H3 B H1 H3解题思路： 我的答案： 考查意图：在一定条件下，利用已知反应的反应热，根据盖斯定律，对未知反应的反应热进行定性地分析和定量地计算，是学习化学反应原理的重要内容，本题主要考查盖斯定律的理解与应用，题干叙述了
24、CuSO45H2O(s)的溶解过程，学生应借助所述信息，首先提炼出 CuSO45H2O(s)溶解分解为两个过程，再根据各个过程吸放热情况，对反应热关系作出判断。通过对过程的分析与理解，考查了学生吸收化学信息并与已有知识整合，从而解决化学问题的能力。本题抽样统计难度为 0.352，区分度为 0.261。解题思路：1 mol CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，为吸热反应，故 H10，1 mol CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，为放热过程，故 H20，根据盖斯定律得到关系式 H1 H2 H3，分析得到答案 H10DH 2(g)I 2(g) 2HI(g) H0解析 红磷的能量低，更稳定，B 错；气态硫能量高，S(g)= =S(s) H” “N；(2)甲醇燃烧生成 CO2(g)和 H2(g)属于不完全燃烧，放出的热量少，故 a726.5；(3)有 1 mol Cl2参与反应时释放出 145.0 kJ 热量，2 mol 氯气反应放热 290.0 kJ，反应的热化学方程式为 2Cl2(g)2H 2O(g)C(s)= =4HCl(g)CO 2(g) H290.0
