1、1专题 7 化学能与热能从上表我们可以看出，近几年对于化学能与热能的考查，都是以反应热的计算为主，对于热化学方程式的书写与正误判断的考查有所弱化。19 年的高考中，反应热的计算仍是考查的热点，将在综合试题中结合实验以及平衡原理进行考查。考点一 热化学方程式的书写1.书写热化学方程式的“六大”要点：(1)注意 H 的符号和单位。若为放热反应，H 为“-”或0。H 的单位为 kJmol-1。(2)注意焓变的测定条件。绝大多数 H 是在 25、101 kPa 下测定的，此时可不注明温度和压强。(3)注意热化学方程式中的化学计量数。热化学方程式中的化学计量数仅表示该物质的物质的量。(4)注意物质的聚集
2、状态。气体用“g” ，液体用“l” ，固体用“s” ，溶液用“aq” 。(5)注意 H 的数值与符号。由于 H 与反应完成时各物质的量有关，如果化学计量数加倍，则 H 也要加倍。互为逆反应的焓变数值相同，但符号相反。(6)可逆反应的焓变。对于可逆反应的焓变(H)是指完全反应时的焓变。【典例 1】 【2018 北京】近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：全国 1 全国 2 全国 3 北京卷 天津卷 江苏卷2018 28（2）27（1） 28（2） 27（1） 10（2） 20（1）2017 28 27 282016 27 26 272（1）反应：2H 2SO
3、4(l) 2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) H1=+551 kJmol1反应： S(s)+O 2(g) SO2(g) H3=297 kJmol 1反应的热化学方程式：_。【答案】3SO 2(g)+2H2O (g) 2H2SO4 (l)+S(s) H2=254 kJmol1【思维建模】热化学方程式书写与正误判断的步骤(1)书写一般“五步” 。(2)正误判断“五审” 。3【误区提醒】书写热化学方程式的注意事项(1)化学计量数只表示物质的量，不是粒子数，计量数可以是分数，计量数最好不都是分数或带有公约数。(2) H 与物质的状态有关，不要漏掉状态。(3) H 与化学计量数成正比，化学计量数
4、变 H 也变。(4) H 的符号、数值和单位不要写错或漏掉。(5)反应条件如“高温” 、 “催化剂” 、 “点燃”等不必注明。(6)要注明测定反应热的条件；反应热 H 与测定条件(温度、压强等)有关。因此书写热化学方程式时应注明 H 的测定条件。绝大多数 H 是在 25、101kPa 下测定的，可不注明温度和压强。考点二、盖斯定律 反应热的计算1.焓变的计算的“四个”依据：(1)依据反应物与生成物的能量计算。H=H(生成物)-H(反应物)。(2)依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算。H=反应物的键能总和-生成物的键能总和。(3)利用热化学方程式进行计算。先写出热化学方程式
5、，再根据热化学方程式所体现的物质之间、物质与焓变之间的关系直接计算焓变。(4)利用盖斯定律计算焓变。设计合理的反应途径。适当加减已知的热化学方程式，得出待求的热化学方程式，焓变也要进行相应的加减运算，从而得出待4求热化学方程式的焓变。在进行焓变的计算时，要注意焓变的符号以及焓变与热化学方程式中化学计量数间的比例关系。2.焓变比较“六方法”：(1)吸热反应的 H 肯定比放热反应的大。(2)物质燃烧时，可燃物物质的量越大，燃烧放出的热量越多。(3)等量的可燃物完全燃烧所放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多。(4)产物相同时，气态物质燃烧放出的热量比等量的同种固态物质燃烧放出的热量多；反应物相同
6、时，生成液态物质放出的热量比生成等量的同种气态物质放出的热量多。(5)生成等量的水时，强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱(或弱碱和强酸，或弱酸和弱碱)的稀溶液反应放出的热量多。(6)对于可逆反应，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的焓变数值。【典例 2】 【2018 全国 1】采用 N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题（2）F. Daniels 等曾利用测压法在刚性反应器中研究了 25时 N2O5(g)分解反应：其中 NO2二聚为 N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强 p 随时间 t 的变化
7、如下表所示（ t=时，N2O4(g)完全分解）：t/min 0 40 80 160 260 1300 1700 p/kPa 35.8 40.3 42.5. 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1已知：2N 2O5(g)2N 2O5(g)+O2(g) H1=4.4 kJmol12NO2(g)N 2O4(g) H 2=55.3 kJmol1则反应 N2O5(g)2NO 2(g)+ O2(g)的 H =_ kJmol1。【答案】53.1【解析】 （2）已知：、2N 2O5(g)2N 2O4(g)+O2(g) H 14.4kJ/mol、2NO 2(g)N 2O4(g) H 255.3kJ/m
8、ol5根据盖斯定律可知2即得到 N2O5(g)2NO 2(g)+1/2O2(g) H 153.1kJ/mol；【典例 3】 【全国 2】CH 4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO 和 H2） ，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：（1）CH 4-CO2催化重整反应为：CH 4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。已知：C(s)+2H 2(g)=CH4(g) H=-75 kJmol1C(s)+O2(g)=CO2(g) H=-394 kJmol1C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H=-111 kJmol1该催化重整反应的 H=_ kJmol1。有利于提高 CH4平
9、衡转化率的条件是_（填标号） 。A高温低压 B低温高压 C高温高压 D低温低压某温度下，在体积为 2 L 的容器中加入 2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时 CO2的转化率是 50%，其平衡常数为_mol 2L2。【答案】247 A 根据盖斯定律可知2即得到该催化重整反应 CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的 H=247 kJmol1。正反应是体积增大的吸热反应，所以有利于提高 CH4平衡转化率的条件是高温低压，答案选A；某温度下，在体积为 2 L 的容器中加入 2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO
10、2的转化率是 50%，根据方程式可知CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)起始浓度（mol/L） 1 0.5 0 0转化浓度（mol/L） 0.25 0.25 0.5 0.5平衡浓度（mol/L） 0.75 0.25 0.5 0.5所以其平衡常数为 mol2L2。【典例 4】 【2018 全国 3】28三氯氢硅（SiHCl 3）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：（2）SiHCl 3在催化剂作用下发生反应：2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g) H 1=48 kJmol163SiH2Cl2(g) SiH4(g)+2SiHCl3 (g) H 2=3
11、0 kJmol1则反应 4SiHCl3(g) SiH4(g)+ 3SiCl4(g)的 H=_ kJmol 1。【答案】114【解析】 （2）将第一个方程式扩大 3 倍，再与第二个方程式相加就可以得到第三个反应的焓变，所以焓变为 483+(30)=114kJmol -1。【典例 5】 【2018 天津】10CO 2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：（2）CO 2与 CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)+ CO2(g) 2CO (g)+ 2H2(g)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：化学键 CH C=O HH C O(CO)键能/kJmol 1 413 745
12、436 1075则该反应的 H=_。分别在 VL 恒温密闭容器 A（恒容） 、B（恒压，容积可变）中，加入 CH4和CO2各 1 mol 的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是_（填“A” 或“B ” ） 。【答案】+120 kJmol -1 B【典例 6】 【2018 江苏】20.NO x（主要指 NO 和 NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的 NOx是环境保护的重要课题。（1）用水吸收 NOx的相关热化学方程式如下：2NO2（g）+H 2O（l） HNO3（aq）+HNO 2（aq） H=116.1 kJmol13HNO2（aq） HNO3（aq）+2NO（g）+H 2O（l） H=75.9 kJmol1反应 3NO2（g）+H 2O（l） 2HNO3（aq）+NO（g）的 H=_kJmol1。【答案】 （1）136.27【方法指导】根据盖斯定律计算 H 的步骤和方法
