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第4讲 化学能与热能,【高考这样考】 1.(2014新课标全国卷T13)室温下，将1 mol的CuSO45H2O(s) 溶于水会使溶液温度降低，热效应为H1，将1 mol的CuSO4(s)溶于 水会使溶液温度升高，热效应为H2；CuSO45H2O受热分解的化学方程式为CuSO45H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l)，热效应为H3。 则下列判断正确的是( ) A.H2H3 B.H1H3,【解析】选B。根据题意知，CuSO45H2O(s)溶于水温度降低， 反应为CuSO45H2O(s)=Cu2+(aq)+ (aq)+5H2O(l) H10， CuSO4(s)溶于水温度升高，反应为CuSO4(s)=Cu2+(aq)+ (aq) H20。 H20，所以A错误；由H1=H3+H2可知B正确， C、D错误。,2.(2013新课标全国卷T12)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) H1 2H2S(g)+SO2(g)= S2(g)+2H2O(g) H2 H2S(g)+ O2(g)=S(g)+H2O(g) H3 2S(g)=S2(g) H4 则H4的正确表达式为( ) A.H4= (H1+H2-3H3) B.H4= (3H3-H1-H2) C.H4= (H1+H2-3H3) D.H4= (H1-H2-3H3),【解析】选A。给题干中的前三个方程式依次标号为、， 然后进行计算：(+)2/3-2即可得到要求的反应热，故选 项A正确。,3.(2015全国卷T28(3)已知反应2HI(g)=H2(g)+I2(g)的 H=+11 kJmol-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。 【解析】根据焓变等于反应物键能减去生成物键能可知： 2EH-I-EH-H-EI-I=+11 kJmol-1，得EH-I=299 kJmol-1。 答案：299,【考纲要求】 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。,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。了解H=H(生成物)-H(反应物)表达式 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简单计算。,【考查特点】 1.客观题： (1)考查“理解”：对反应热、吸热反应、放热反应的理解。 (2)考查“判断”：热化学方程式的正误判断。 (3)考查“能源”：以社会热点问题为背景考查能源问题。,2.主观题： (1)考查“定律”：根据盖斯定律由已知热化学方程式书写未知热化 学方程式。 (2)考查“计算”：考查反应热计算。 (3)考查“应用”：密切联系实际，结合新能源、元素化合物的知识， 与化学平衡及电化学的知识综合考查，一般出现在解答题中的某一问 中。,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_；若为吸热反应， H为_。H的单位为_。 (2)注意焓变的测定条件。 绝大多数H是在_下测定的，此时可不注明 温度和压强。,“-”或0,“+”或0,kJmol-1,25、101 kPa,(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_。 (4)注意物质的聚集状态。 气体用“_”，液体用“_”，固体用“_”，溶液用“_”。,物质的量,g,l,s,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_， 则H也要_。互为逆反应的焓变数值_，但符号_。 (6)可逆反应的焓变。 对于可逆反应的焓变(H)是指_时的焓变。,加倍,加倍,相同,相反,完全反应,2.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=_。 (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，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。,H(生成物)-H(反应物),(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。,3.焓变比较“六方法”： (1)吸热反应的H肯定比放热反应的_。 (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_。 (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_；反应物相同时，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_。,大,多,多,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_。 (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_相应热化学方程式中的焓变数值。,多,小于,考点一 热化学方程式的书写与正误判断 【典例1】(1)2014大纲版全国卷28(1)化合物AX3和单质X2在 一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题： 已知AX3的熔点和沸点分别为-93.6和76，AX5的熔点为167。 室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反 应的热化学方程式为_。,(2)2015山东高考30(3)改编贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合 成CH4的反应，温度为T时，该反应的热化学方程式为_ _。 已知温度为T时：CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) H1=+165 kJmol-1 CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) H2=-41 kJmol-1,【破题关键】 (1)“AX3的熔点和沸点分别为-93.6和76，AX5的熔点为167”，则室温时AX3为液态，AX5为固态。 (2)首先写成由CO、H2合成CH4的反应的化学方程式，据此可知， 应将第一个方程式颠倒过来。,【解析】(1)书写热化学方程式时要注意常温下AX3呈液态，AX5呈固 态。生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ，故该反应的热化学方程式 为AX3(l)+X2(g)=AX5(s) H=-123.8 kJmol-1。 (2)写出化学方程式并注明状态：CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g)， 然后根据盖斯定律可得该反应的H=-H1+H2=-206 kJmol-1， 进而得出热化学方程式。,答案：(1)AX3(l)+X2(g)=AX5(s) H=-123.8 kJmol-1 (2)CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g) H=-206 kJmol-1,【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“四步”。,(2)正误判断“五审”。,【题组过关】 1.(2015龙岩一模)已知在25、101 kPa条件下，2 mol氢气燃烧 生成水蒸气，放出484 kJ热量，下列热化学方程式正确的是( ) A.H2O(g)=H2(g)+ O2(g) H=+242 kJmol-1 B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-484 kJmol-1 C.H2(g)+ O2(g)=H2O(g) H=+242 kJmol-1 D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H=+484 kJmol-1,【解析】选A。B中生成物水应为气态，B错；H2燃烧放热(H为 负值)，则H2O分解必为吸热反应(H为正值)，A正确，C、D错。,2.(2015贵阳一模)依据事实，写出下列反应的热化学方程式。 (1)适量的N2和O2完全反应，每生成23 g NO2吸收16.95 kJ热量。 N2与O2反应的热化学方程式为_。 (2)18 g葡萄糖与适量O2反应，生成CO2和液态水，放出280.4 kJ 热量。葡萄糖燃烧的热化学方程式为_。 (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_。,【解析】(1)23 g NO2的物质的量为0.5 mol，则生成2 mol NO2吸收 的热量为67.8 kJ。吸热反应H为正值，故反应的热化学方程式为 N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H=+67.8 kJmol-1。 (2)18 g葡萄糖的物质的量为0.1 mol，故1 mol葡萄糖燃烧生成CO2 和液态水放出2 804 kJ的热量，反应的热化学方程式为C6H12O6(s)+6O2(g)=6H2O(l)+6CO2(g) H=-2 804 kJmol-1。,(3)2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ，1 mol SiH4自燃放出热量 1 427.2 kJ，故热化学方程式为SiH4(g)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l) H=-1 427.2 kJmol-1。 答案：(1)N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H=+67.8 kJmol-1 (2)C6H12O6(s)+6O2(g)=6H2O(l)+6CO2(g) H=-2 804 kJmol-1 (3)SiH4(g)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l) H=-1 427.2 kJmol-1,【加固训练】1.(2014海南高考)标准状态下，气态分子断开1 mol 化学键的焓变称为键焓。已知HH、HO和O=O键的键焓H分别为 436 kJmol-1、463 kJmol-1和495 kJmol-1，下列热化学方程式 正确的是( ) A.H2O(g)=H2(g)+ O2(g) H=-485 kJmol-1 B.H2O(g)=H2(g)+ O2(g) H=+485 kJmol-1 C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H=+485 kJmol-1 D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H=-485 kJmol-1,【解析】选D。根据键焓的概念：气态分子断开1 mol化学键变为 原子吸收的能量；水分解为氢气和氧气为吸热反应，焓变数值中 有“+”，A错误；根据键焓确定水分解为氢气和氧气的热化学方 程式，焓变=反应物的总键焓-生成物的总键焓=2463-436- 495=+242.5(kJmol-1)，B错误；氢气和氧气反应生成水是放 热反应，焓变符号为“-”，C错误；焓变=反应物的总键焓-生成 物的总键焓=2436+495-4463=-485(kJmol-1)，D正确。,2.(2015长春一模)下列有关热化学方程式的书写及对应的表述均正 确的是( ) A.密闭容器中，9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成17.6 g硫化亚 铁时，放出19.12 kJ热量。则 Fe(s)+S(s)=FeS(s) H=-95.6 kJmol-1 B.稀醋酸与0.1 molL-1NaOH溶液反应：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.3 kJmol-1,C.已知1 mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285.5 kJ， 则水分解的热化学方程式为2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) H=+285.5 kJmol-1 D.已知2C(s)+O2(g)=2CO(g) H=-221 kJmol-1，则可知C 的燃烧热H=-110.5 kJmol-1,【解析】选A。9.6 g硫粉的物质的量为 =0.3 mol，11.2 g 铁粉的物质的量为 故硫粉过量，以铁粉为依据计 算1 mol铁粉参加反应放出的热量为 A项正确； 醋酸为弱酸，应写分子式，且醋酸与NaOH发生中和反应时，醋酸继续 电离需要吸收热量，其焓变H-57.3 kJmol-1，B项错误；2 mol 水分解吸收的热量应为571 kJ，C项错误；计算碳的燃烧热时生成物 应为CO2(g)，D项错误。,考点二 盖斯定律 焓变的计算 【典例2】(1)在微生物作用的条件下， 经过两步反应被氧化成 。两步反应的能量变化示意图如图：,第一步反应是_(填“放热”或“吸热”)反应，判断依据 是_ _。 1 mol (aq)全部氧化成 (aq)的热化学方程式是 _。,(2)2015广东高考T31(1)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所示的催化循环实现。 其中，反应为2HCl(g)+ CuO(s) H2O(g)+CuCl2(s) H1 反应生成1 mol Cl2(g)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)。,【破题关键】 (1)正确理解吸热反应和放热反应的图象，能正确书写热化学方程式，然后运用盖斯定律确定 全部氧化成 的热化学方程式。 (2)若已知的热化学方程式乘以某个数，反应热也要乘。,【解析】(1)第一步反应中，反应物总能量大于生成物总能量， 则该反应为放热反应，H0。第一步反应的热化学方程式为 (aq)+1.5O2(g)=2H+(aq)+ (aq)+H2O(l) H=-273 kJmol-1。 根据图象，第二步反应的热化学方程式为 (aq)+0.5O2(g)= (aq) H=-73 kJmol-1。则 1 mol (aq)全部氧化成 (aq)可由两步反应加和得到， 热化学方程式为 (aq)+2O2(g)=2H+(aq)+H2O(l)+ (aq) H=-346 kJmol-1。,(2)注意反应热和化学计量数之间的关系，反应生成1 mol Cl2(g)的反应热为H2，根据盖斯定律可求出总反应的反应热， 2HCl(g)+ O2(g) H2O(g)+Cl2(g) H=H1+H2。 答案：(1)放热 反应物总能量大于生成物总能量 (aq)+2O2(g)=2H+(aq)+H2O(l)+ (aq) H=-346 kJmol-1 (2)2HCl(g)+ O2(g) H2O(g)+Cl2(g) H=H1+H2,【思维建模】根据盖斯定律计算H的步骤和方法 (1)计算步骤。,(2)计算方法。,【题组过关】 1.(2015重庆高考)黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) H=xkJmol-1 已知：碳的燃烧热H1=akJmol-1 S(s)+2K(s)=K2S(s) H2=bkJmol-1 2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) H3=ckJmol-1 则x为( ) A.3a+b-c B.c-3a-b C.a+b-c D.c-a-b,【解析】选A。已知碳的燃烧热H1=akJmol-1，则碳的燃烧热化学 方程式为C(s)+O2(g)=CO2(g) H1=akJmol-1， S(s)+2K(s)=K2S(s) H2=bkJmol-1， 2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) H3=ckJmol-1，根据盖斯定 律，可得H=3H1+H2-H3，即x=3a+b-c。,2.(2015长沙一模)按要求回答下列问题： (1)已知：4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) H=-2 834.9 kJmol-1 Fe2O3(s)+ C(s)= CO2(g)+2Fe(s) H=+234.1 kJmol-1 C(s)+O2(g)=CO2(g) H=-393.5 kJmol-1 写出铝与氧化铁发生铝热反应的热化学方程式_。,(2)已知： N2(g)+O2(g)=2NO(g) H=+180.5 kJmol-1 N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) H=-92.4 kJmol-1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H=-483.6 kJmol-1 若有17 g氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的 热量为_。,【解析】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。 (1) +- 得：2Al(s)+Fe2O3(s)=2Fe(s)+Al2O3(s) H=-593.1 kJmol-1 (2)(-)2+3得：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) H=-905 kJmol-1 则17 g NH3被氧化时放出的热量,答案：(1)2Al(s)+Fe2O3(s)=2Fe(s)+Al2O3(s) H=-593.1 kJmol-1 (2)226.25 kJ,【加固训练】1.(2015广州一模)已知： Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+H2(g) H1 2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) H2 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H3 则反应Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+2H2O(l)的H是( ) A.H=H1+ H2+ H3 B.H=H1+ H2- H3 C.H=H1+2H2+2H3 D.H=2H1+H2+H3,【解析】选A。Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+H2(g) H1 2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) H2 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H3 根据盖斯定律可知+ + 得Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+2H2O(l)， 所以H=H1+ H2+ H3，答案选A。,2.下面是三个化学反应的热化学方程式： C(s)+O2(g)=CO2(g) H1=-393.5 kJmol-1 H2(g)+ O2(g)=H2O(l) H2=-285.8 kJmol-1 CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) H3=-870.3 kJmol-1 2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l) H4,通过计算可得H4为( ) A.+244.1 kJmol-1 B.-488.3 kJmol-1 C.-996.6 kJmol-1 D.+996.6 kJmol-1 【解析】选B。根据盖斯定律，由(+)2-可得目标方程式， 则H4=(H1+H2)2-H3=-488.3 kJmol-1。,【备选考点】焓变大小的比较 【典题】已知热化学方程式： 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H1=-483.6 kJmol-1 则对于热化学方程式：2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) H2 下列说法正确的是( ) A.热化学方程式中化学计量数表示分子个数 B.该反应的H2=+483.6 kJmol-1 C.|H2|H1|,【解析】选D。热化学方程式中化学计量数只代表物质的量，不 代表分子数，A错误；根据题意知：2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) H3=+483.6 kJmol-1，H2O(g)H2O(l)还要放热，B项错误； 因为2 mol H2O(l)能量比2 mol H2O(g)的能量低，因此二者均 分成2 mol H2(g)和1 mol O2(g)所吸收的热量|H2|H3|=|H1|，D项正确。,【方法归纳】焓变大小比较的基本方法 (1)同一反应的生成物状态不同时， 如A(g)+B(g)=C(g) H1， A(g)+B(g)=C(l) H2，则H1H2。 (2)同一反应的反应物状态不同时， 如A(s)+B(g)=C(g) H1， A(g)+B(g)=C(g) H2，则H1H2。,(3)两个有联系的反应相比较时， 如C(s)+O2(g)=CO2(g) H1， C(s)+ O2(g)=CO(g) H2。 比较方法：利用反应(包括H1)乘以某计量数减去反应(包括 H2)乘以某计量数，即得出H3=H1某计量数-H2某计量 数，根据H3大于0或小于0进行比较。,总之，比较焓变的大小时要注意： 反应中各物质的聚集状态。 H有正负之分，比较时要连同“+”“-”一起比较，类似数学 中的正、负数大小的比较。 若只比较放出或吸收热量的多少，则只比较焓变数值的大小，不 考虑正、负号。,【即时训练】 1.(2014江苏高考)已知：C(s)+O2(g)=CO2(g) H1 CO2(g)+C(s)=2CO(g) H2 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H3 4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) H4 3CO(g)+Fe2O3(s)=3CO2(g)+2Fe(s) H5 下列关于上述反应焓变的判断正确的是( ) A.H10，H30，H40 C.H1=H2+H3 D.H3=H4+H5,【解析】选C。C或CO燃烧生成CO2均是放热反应，H0，Fe与O2反应生成Fe2O3是放 热反应，H40，B错误；将第2个方程式和第3个方程式相加可得第 1个方程式，所以由盖斯定律有H1=H2+H3，C正确；由盖斯定 律有H3= H4+ H5，D错误。,2.已知：C(s)+O2(g)=CO2(g) H1 O2(g)+2C(s)=2CO(g) H2 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H3 CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) H4 下列关于上述反应焓变的判断正确的是( ) A.H20 B.CO的燃烧热H=H1- H2 C.H2的燃烧热H= H3 D.H4=H1-H2- H3,【解析】选B。碳不完全燃烧也是放热反应，故H20，A错误；根 据盖斯定律，- 可得CO(g)+ O2(g)=CO2(g) H=H1- H2，B正确；H2的燃烧热，生成的水应为液态水，而 在方程式中却为气态水，C错误；由盖斯定律：- - 可得反应，故H4=H1- H2- H3，D错误。,
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