（新課改省份專用）2022年高考化學一輪復習 第六章 第一節(jié) 化學能與熱能學案（含解析）

（新課改省份專用）2022年高考化學一輪復習 第六章 第一節(jié) 化學能與熱能學案（含解析）第一節(jié)化學能與熱能考點(一)焓變與反應熱 【精講精練快沖關】 知能學通1焓變與反應熱(1)反應熱當反應物和生成物具有相同溫度時，所吸收或放出的熱量稱為化學反應的反應熱。(2)焓變焓(H)是與物質(zhì)內(nèi)能有關的物理量。焓變(H)為反應產(chǎn)物的總焓與反應物的總焓之差，即HH(反應產(chǎn)物)H(反應物)。(3)焓變與反應熱恒壓條件下的焓變等于反應熱。在恒溫、恒壓的條件下，化學反應過程中吸收或釋放的熱量稱為反應的焓變。(4)焓變的符號和單位符號H，單位kJ·mol1。(5)注意事項任何化學反應都伴隨著能量的變化，不存在不發(fā)生能量變化的反應?；瘜W反應的實質(zhì)是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成，斷裂化學鍵吸收能量，形成化學鍵放出能量。化學反應中既存在質(zhì)量守恒，又存在能量守恒。2放熱反應與吸熱反應(1)吸熱反應與放熱反應的判斷根據(jù)反應過程中能量變化圖示判斷根據(jù)反應過程中化學鍵的變化判斷(2)常見的放熱反應和吸熱反應放熱反應吸熱反應常見反應可燃物的燃燒；酸堿中和反應；金屬與酸的置換反應；物質(zhì)的緩慢氧化；鋁熱反應；大多數(shù)化合反應弱電解質(zhì)的電離；鹽類的水解反應；Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應；C和H2O(g)、C和CO2的反應；大多數(shù)的分解反應3.燃燒熱與中和熱(1)燃燒熱(2)中和熱(3)中和熱的測定測定裝置(請在橫線上填寫儀器名稱)計算公式(以50 mL 0.5 mol·L1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L1 NaOH溶液反應為例)H kJ·mol1t1起始溫度，t2終止溫度。注意事項a泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或紙條)的作用是保溫隔熱，減少實驗過程中的熱量損失。b為保證酸完全中和，采取的措施是堿稍過量。(4)能源題點練通1.下列說法中正確的是()A在化學反應過程中，發(fā)生物質(zhì)變化的同時不一定發(fā)生能量變化B破壞生成物全部化學鍵所需要的能量大于破壞反應物全部化學鍵所需要的能量時，該反應為吸熱反應C生成物的總焓大于反應物的總焓時，反應吸熱，H>0DH的大小與熱化學方程式的化學計量數(shù)無關解析：選C化學反應中一定有能量變化，A錯誤；由H斷開舊化學鍵吸收的能量形成新化學鍵放出的能量，得H<0，故為放熱反應，B錯誤；吸熱反應的H>0，C正確；H的大小與熱化學方程式的化學計量數(shù)成正比關系，D錯誤。2(2019·安平模擬)下列關于燃燒熱的說法正確的是()A燃燒反應放出的熱量就是該反應的燃燒熱B1 mol可燃物質(zhì)發(fā)生氧化反應所放出的熱量就是燃燒熱C1 mol可燃物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時所放出的熱量就是燃燒熱D在25 、101 kPa時，1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量是燃燒熱解析：選D25 、101 kPa時，1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量是燃燒熱，故A、B、C錯誤，D正確。3下列有關中和熱的說法正確的是()A中和熱的熱化學方程式：H(l)OH(l)=H2O(l)H57.3 kJ·mol1B準確測量中和熱的實驗過程中，至少需測定溫度4次C環(huán)形玻璃攪拌棒材料若用銅代替，則測量出的中和熱數(shù)值偏小D若稀酸溶液中H與稀堿溶液中OH的物質(zhì)的量相等，則所測中和熱數(shù)值更準確解析：選C中和熱的熱化學方程式為H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ·mol1，故A錯誤；準確測量中和熱的實驗過程，一般要測三次溫度，故B錯誤；中和熱測定實驗成敗的關鍵是保溫工作，金屬銅的導熱效果好于環(huán)形玻璃攪拌棒，所以測量出的中和熱數(shù)值偏小，故C正確；中和反應熱的測定應使鹽酸充分反應，需加入稍過量的NaOH溶液減少鹽酸的揮發(fā)，減少誤差，故D錯誤。4.由N2O和NO反應生成N2和NO2的能量變化如圖所示。下列說法不正確的是()A反應生成1 mol N2時轉(zhuǎn)移4 mol eB反應物能量之和大于生成物能量之和CN2O(g)NO(g)=N2(g)NO2(g) H139 kJ·mol1D斷鍵吸收能量之和小于成鍵釋放能量之和解析：選AN2O和NO反應生成N2和NO2的化學方程式為N2ONO=N2NO2，反應生成1 mol N2時轉(zhuǎn)移2 mol e，A不正確；根據(jù)圖示，反應物能量之和大于生成物能量之和，B正確；該反應的反應熱為(209348)kJ·mol1139 kJ·mol1，C正確；由于該反應放熱，所以斷鍵吸收能量之和小于成鍵釋放能量之和，D正確。5.已知某反應A(g)B(g) C(g)D(g)，反應過程中的能量變化如圖所示，回答下列問題。(1)該反應是_反應(填“吸熱”或“放熱”)，該反應的H_ kJ·mol1(用含E1、E2的代數(shù)式表示)，1 mol 氣體A和1 mol 氣體B具有的總能量比1 mol氣體C和1 mol 氣體D具有的總能量_(填“一定高”“一定低”或“高低不一定”)。(2)若在反應體系中加入催化劑使反應速率增大，則E1和E2的變化是：E1_，E2_，H_(填“增大”“減小”或“不變”)。答案：(1)吸熱E1E2一定低(2)減小減小不變 活化能與焓變的關系(1)催化劑能降低反應的活化能，但不影響焓變的大小。(2)在無催化劑的情況下，E1為正反應的活化能，E2為逆反應的活化能，HE1E2。 考點(二)熱化學方程式 【精講精練快沖關】 知能學通1概念表示參加反應的物質(zhì)的物質(zhì)的量和反應熱的關系的化學方程式。2意義不僅表明了化學反應中的物質(zhì)變化，也表明了化學反應中的能量變化。例如：H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJ·mol1，表示在25 和101 kPa下，1 mol氫氣和0.5 mol氧氣完全反應生成1 mol液態(tài)水時放出285.8 kJ的熱量。3熱化學方程式的書寫步驟4注意事項(1)熱化學方程式不注明反應條件。(2)熱化學方程式不標“”“”，但必須用s、l、g、aq等標出物質(zhì)的聚集狀態(tài)。(3)熱化學方程式的化學計量數(shù)只表示物質(zhì)的量，其H必須與化學方程式及物質(zhì)的聚集狀態(tài)相對應。題點練通1下列熱化學方程式正確的是()A表示硫的燃燒熱的熱化學方程式：S(s)O2(g)=SO3(g)H315 kJ·mol1B表示中和熱的熱化學方程式：NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJ·mol1C表示H2燃燒熱的熱化學方程式：H2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJ·mol1 D表示CO燃燒熱的熱化學方程式：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJ·mol1解析：選B表示燃燒熱的熱化學方程式，可燃物質(zhì)的物質(zhì)的量為1 mol，反應生成穩(wěn)定的氧化物，A中應生成SO2；C中應生成H2O(l)；D中CO的物質(zhì)的量應為1 mol。2(2014·海南高考)標準狀況下，氣態(tài)分子斷開1 mol化學鍵的焓變稱為鍵焓。已知HH、HO和O=O鍵的鍵焓H分別為436 kJ·mol1、463 kJ·mol1和495 kJ·mol1。下列熱化學方程式正確的是()AH2O (g)= H2(g)O2(g)H 485 kJ·mol1BH2O (g)=H2(g)O2(g)H485 kJ·mol1C2H2(g) O2 (g)=2H2O(g)H 485 kJ·mol1D2H2(g) O2(g)=2H2O(g)H 485 kJ·mol1解析：選D1 mol的氣態(tài)水分解產(chǎn)生1 mol的氫氣和 mol 的氧氣的能量變化是2×463 kJ436 kJ×495 kJ242.5 kJ，因此熱化學方程式為H2O(g)=H2(g)O2(g)H242.5 kJ·mol1，A、B錯誤；2 mol的氣態(tài)水分解產(chǎn)生2 mol的氫氣和1 mol的氧氣的能量變化是485 kJ，物質(zhì)分解吸收的熱量與產(chǎn)物燃燒放出的熱量數(shù)值相等，即熱化學方程式是2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H485 kJ·mol1，C錯誤，D正確。3航天燃料從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，是一項重要的技術突破。鈹是高效率的火箭材料，燃燒時放出巨大的能量，已知1 kg金屬鈹完全燃燒放出的熱量為62 700 kJ。則鈹燃燒的熱化學方程式正確的是()ABeO2=BeOH564.3 kJ·mol1BBe(s)O2(g)=BeO(s)H564.3 kJ·mol1CBe(s)O2(g)=BeO(s)H564.3 kJ·mol1DBe(s)O2(g)=BeO(g)H564.3 kJ·mol1解析：選C1 kg Be的物質(zhì)的量為 mol，又因為1 kg鈹完全燃燒放出的熱量為62 700 kJ，則 1 mol鈹完全燃燒放出的熱量為 kJ564.3 kJ，Be與氧氣反應生成BeO，則其熱化學方程式為Be(s)O2(g)=BeO(s)H564.3 kJ·mol1。4寫出下列反應的熱化學方程式。(1)(2018·北京高考)近年來，研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學循環(huán)實現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲。過程如圖：反應：2H2SO4(l)=2SO2(g)2H2O(g)O2(g) H1551 kJ·mol1反應：S(s)O2(g)=SO2(g)H3297 kJ·mol1反應的熱化學方程式：_。(2)(2017·全國卷)如圖是通過熱化學循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應系統(tǒng)原理。通過計算，可知系統(tǒng)()和系統(tǒng)()制氫的熱化學方程式分別為_、_。(3)(2017·天津高考)0.1 mol Cl2與焦炭、TiO2完全反應，生成一種還原性氣體和一種易水解成TiO2·xH2O的液態(tài)化合物，放熱4.28 kJ，該反應的熱化學方程式為_。(4)(2016·天津高考)Si與Cl兩元素的單質(zhì)反應生成 1 mol Si的最高價化合物，恢復至室溫，放熱687 kJ，已知該化合物的熔、沸點分別為69 和58 。寫出該反應的熱化學方程式：_。(5)(2014·全國卷)化合物AX3和單質(zhì)X2在一定條件下反應可生成化合物AX5。已知AX3的熔點和沸點分別為93.6 和76 ，AX5的熔點為167 。室溫時AX3與氣體X2反應生成1 mol AX5，放出熱量123.8 kJ。該反應的熱化學方程式為_。(6)(2014·安徽高考)CuCl(s)與O2反應生成CuCl2(s)和一種黑色固體。在25 、101 kPa下，已知該反應每消耗1 mol CuCl(s)，放熱44.4 kJ，該反應的熱化學方程式是_。解析：(1)由題圖可知，反應的化學方程式為3SO22H2O2H2SO4S。根據(jù)蓋斯定律，反應(反應反應)可得3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s)H2254 kJ·mol1。(2)將系統(tǒng)()三個熱化學方程式相加，整理可得系統(tǒng)()的熱化學方程式：H2O(l)=H2(g)O2(g)H286 kJ·mol1；將系統(tǒng)()三個熱化學方程式相加，整理可得系統(tǒng)()的熱化學方程式：H2S(g)=H2(g)S(s)H20 kJ·mol1。(3)該還原性氣體為CO，易水解生成 TiO2·xH2O 的液態(tài)化合物為TiCl4，反應的化學方程式為2Cl2(g)TiO2(s)2C(s)=TiCl4(l)2CO(g)H×285.6 kJ·mol1。(4)Si與Cl2反應生成SiCl4，因其熔、沸點分別為69 和58 ，故室溫下，SiCl4的狀態(tài)為液態(tài)。反應的熱化學方程式為Si(s)2Cl2(g)=SiCl4(l)H687 kJ·mol1。(5)由AX3和AX5的熔、沸點可知室溫下AX3為液態(tài)，AX5為固態(tài)，反應的熱化學方程式為AX3(l)X2(g)=AX5(s)H123.8 kJ·mol1。(6)CuCl(s)與O2反應生成的黑色固體為CuO，每消耗 1 mol CuCl(s)放出44.4 kJ熱量，則消耗4 mol CuCl(s)放出177.6 kJ熱量，反應的熱化學方程式為4CuCl(s)O2(g)=2CuCl2(s)2CuO(s)H177.6 kJ·mol1。答案：(1)3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s)H2254 kJ·mol1(2)H2O(l)=H2(g)O2(g)H286 kJ·mol1H2S(g)=H2(g)S(s)H20 kJ·mol1(3)2Cl2(g)TiO2(s)2C(s)=TiCl4(l)2CO(g)H85.6 kJ·mol1(4)Si(s)2Cl2(g)=SiCl4(l)H687 kJ·mol1(5)AX3(l)X2(g)=AX5(s)H123.8 kJ·mol1(6)4CuCl(s)O2(g)=2CuCl2(s)2CuO(s)H177.6 kJ·mol1易錯提醒書寫熱化學方程式時的注意事項考點(三)蓋斯定律反應熱的計算 【多角探明無盲點】蓋斯定律是每年高考的必考內(nèi)容，主要考查形式是以工業(yè)生產(chǎn)中的化學反應為載體，利用蓋斯定律計算反應熱或書寫熱化學方程式，反應熱大小的比較和計算也是高考的?？键c，如根據(jù)反應物和生成物的鍵能求算反應熱。1.蓋斯定律(1)內(nèi)容：對于一個化學反應，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應的焓變都一樣。即化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關。如圖，HH1H2。(2)實例：如已知反應、，求CO燃燒生成CO2的反應熱。C(s)O2(g)=CO2(g)H1C(s)O2(g)=CO(g)H2由可得：CO(g)O2(g)=CO2(g)HH1H2。2利用蓋斯定律計算反應熱的一般步驟對點練1(2018·全國卷節(jié)選)已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)H14.4 kJ·mol12NO2(g)=N2O4(g)H255.3 kJ·mol1則反應N2O5(g)=2NO2(g)O2(g)的H_kJ·mol1。解析：把已知兩反應按順序編號為a、b，根據(jù)蓋斯定律，由a式×b式可得N2O5(g)=2NO2(g)O2(g)H53.1 kJ·mol1。答案：53.12(2018·全國卷節(jié)選)CH4CO2催化重整反應為CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)。已知：C(s)2H2(g)=CH4(g)H75 kJ·mol1C(s)O2(g)=CO2(g)H394 kJ·mol1C(s)O2(g)=CO(g)H111 kJ·mol1該催化重整反應的H_kJ·mol1。解析：將題給已知三個熱化學方程式依次編號為、，根據(jù)蓋斯定律，由×2可得CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H247 kJ·mol1。答案：2473(2018·全國卷節(jié)選)SiHCl3在催化劑作用下發(fā)生反應：2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)H148 kJ·mol13SiH2Cl2(g)=SiH4(g)2SiHCl3(g)H230 kJ·mol1則反應4SiHCl3(g)=SiH4(g)3SiCl4(g)的H為_kJ·mol1。解析：將題給兩個熱化學方程式依次編號為、，根據(jù)蓋斯定律，由×3可得4SiHCl3(g)=SiH4(g)3SiCl4(g)，則有H3H1H23×48 kJ·mol1(30 kJ·mol1)114 kJ·mol1。答案：1144(2017·全國卷節(jié)選)正丁烷(C4H10)脫氫制1­丁烯(C4H8)的熱化學方程式如下：C4H10(g)=C4H8(g)H2(g)H1已知：C4H10(g)O2(g)=C4H8(g)H2O(g)H2119 kJ·mol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H3242 kJ·mol1反應的H1為_kJ·mol1。解析：根據(jù)蓋斯定律，可得，則H1H2H3119 kJ·mol1242 kJ·mol1123 kJ·mol1。答案：1231.依據(jù)鍵能計算H的方法(1)計算公式：H反應物的鍵能總和生成物的鍵能總和。(2)根據(jù)鍵能計算反應熱的關鍵是正確找出反應物和生成物所含共價鍵的物質(zhì)的量。如1 mol NH3中含有3 mol NH 鍵。2常見物質(zhì)中化學鍵的數(shù)目1 mol物質(zhì)CO2(C=O)CH4(CH)P4(PP)SiO2(SiO)石墨(CC)金剛石(CC)Si(SiSi)化學鍵數(shù)2NA4NA6NA4NA1.5NA2NA2NA對點練5(2018·天津高考節(jié)選)CO2與CH4經(jīng)催化重整，制得合成氣：CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)。已知上述反應中相關的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如表：化學鍵CHC=OHHCO(CO)鍵能/kJ·mol14137454361 075則該反應的H_。解析：反應的H413 kJ·mol1×4745 kJ·mol1×21 075 kJ·mol1×2436 kJ·mol1×2120 kJ·mol1。答案：120 kJ·mol16(2015·全國卷節(jié)選)已知反應2HI(g)=H2(g)I2(g)的H11 kJ·mol1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，則1 mol HI(g)分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為_kJ。解析：設1 mol HI(g)分子中化學鍵斷裂吸收的能量為x，則2x436 kJ151 kJ11 kJ，x299 kJ。答案：2997(2015·全國卷節(jié)選)甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料，利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇。發(fā)生的主要反應如下：CO(g)2H2(g) CH3OH(g)H1CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)H2CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)H3回答下列問題：已知反應中相關的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如表：化學鍵HHCOCOHOCHE/(kJ·mol1)4363431 076465413由此計算H1_kJ·mol1；已知H258 kJ·mol1，則H3_kJ·mol1。解析：根據(jù)鍵能與反應熱的關系可知，H1反應物的鍵能之和生成物的鍵能之和(1 076 kJ·mol12×436 kJ·mol1)(413 kJ·mol1×3343 kJ·mol1465 kJ·mol1)99 kJ·mol1。根據(jù)蓋斯定律，由可得：CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)，H3H2H1(58 kJ·mol1)(99 kJ·mol1)41 kJ·mol1。答案：9941比較反應熱大小的四個注意要點(1)反應物和生成物的狀態(tài)物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)的變化與反應熱關系：(2)H的符號比較反應熱大小時不要只比較H數(shù)值的大小，還要考慮其符號。(3)化學計量數(shù)當反應物和生成物的狀態(tài)相同時，化學計量數(shù)越大，放熱反應的H越小，吸熱反應的H越大。(4)可逆反應與反應熱(H)正確理解可逆反應的反應熱(H)，如：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92.4 kJ·mol1中的92.4 kJ是1 mol N2(g) 與3 mol H2(g)完全反應生成2 mol NH3(g)時放出的熱量。對點練8(2019·倉山區(qū)模擬)下列各組熱化學方程式中H1H2的是()AC(s)O2(g)=CO2(g)H1C(s)O2(g)=CO(g)H2BS(s)O2(g)=SO2(g)H1S(g)O2(g)=SO2(g)H2CH2(g)O2(g)=H2O(l)H12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2DCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H1CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(s)H2解析：選AA項，碳單質(zhì)完全燃燒生成二氧化碳放熱多于不完全燃燒生成一氧化碳放的熱，反應的焓變是負值，故H1H2；B項，物質(zhì)的燃燒反應是放熱的，所以焓變是負值，固態(tài)硫變?yōu)闅鈶B(tài)硫需要吸收熱量，故H1H2；C項，2 mol氫氣燃燒放出較多能量，反應熱較小，H1H2；D項，碳酸鈣的分解為吸熱反應，H1>0，氧化鈣與水的反應為放熱反應，H2<0，則H1H2。9(2018·浙江11月選考)已知：H2O(g)=H2O(l)H1C6H12O6(g)=C6H12O6(s)H2C6H12O6(s)6O2(g)=6H2O(g)6CO2(g)H3C6H12O6(g)6O2(g)=6H2O(l)6CO2(g)H4下列說法正確的是()AH10，H20，H3H4B6H1H2H3H40C6H1H2H3H40D6H1H2H3H40解析：選B把題給熱化學方程式依次編號為、，由氣體轉(zhuǎn)化為液體或固體時釋放能量知，H10，H20，由得：C6H12O6(s)6H2O(l)=C6H12O6(g)6H2O(g)HH3H4H26H1，因H10，H20，則H0，可得H3H4，A項錯誤；由H3H4H26H1可知，6H1H2H3H40，B項正確，C、D項錯誤。