2019版高考化学一轮复习 第六章 化学反应与能量变化 第20讲 化学能与热能学案.doc

第20讲化学能与热能考纲要求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.了解焓变与反应热的含义。5.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。6.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。考点一焓变、热化学方程式1反应热(焓变)(1)定义：在恒压条件下进行的反应的热效应。符号：H。单位：kJmol1或kJ/mol。(2)表示方法吸热反应：H0；放热反应：H”“”或“”，下同)H2。答案解析因为C(g)=C(l)H30则H3H2H1，H2H1。(2)同一反应，反应物状态不同时S(g)O2(g)=SO2(g)H10S(s)O2(g)=SO2(g)H20则H1_H2。答案解析H2H3H1，则H3H1H2，又H30，所以H1H2。(3)两个有联系的不同反应相比C(s)O2(g)=CO2(g)H10C(s)O2(g)=CO(g)H20则H1_H2。答案解析根据常识可知，CO(g)O2(g)=CO2(g)H30，又因为H2H3H1，所以H2H1。利用状态，迅速比较反应热的大小若反应为放热反应(1)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。(2)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。(3)在比较反应热(H)的大小时，应带符号比较。对于放热反应，放出的热量越多，H反而越小。题组四能源的开发和利用5(2017天津高三模拟)未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列属于未来新能源的是()天然气煤核能石油太阳能生物质能风能氢能A BC D答案D解析新能源要符合污染小，可再生性强等特点，选D。6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()AH2O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，无开发利用价值答案C解析2H2O(l)=2H2(g)O2(g)是吸热反应，说明2 mol 液态H2O的能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量。因由水制取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。考点三盖斯定律及反应热的计算1盖斯定律(1)内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。即：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。(2)意义：间接计算某些反应的反应热。(3)应用转化关系反应热间的关系aAB、ABH1aH2ABH1H2HH1H22.利用盖斯定律计算反应热(1)运用盖斯定律的技巧“三调一加”一调：根据目标热化学方程式，调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置，改写已知的热化学方程式。二调：根据改写的热化学方程式调整相应H的符号。三调：调整中间物质的化学计量数。一加：将调整好的热化学方程式及其H相加。(2)运用盖斯定律的三个注意事项热化学方程式乘以某一个数时，反应热的数值必须也乘上该数。热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也必须相加减。将一个热化学方程式颠倒时，H的“”“”随之改变，但数值不变。1反应热比较选项判断(1)一个反应一步完成或几步完成，两者相比，经过的步骤越多，放出的热量越少()(2)H2(g)O2(g)=H2O(g)H1和2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2中的H1H2()(4)C(石墨，s)=C(金刚石，s)H0，说明石墨比金刚石稳定()答案(1)(2)(3)(4)解析(1)一个反应的H大小只与反应的始态和终态有关，与途径无关。2已知Al2O3(s)AlCl3(g)3C(s)=3AlCl(g)3CO(g)Ha kJmol1。判断下列变化过程是否正确(1)3AlCl(g)3CO(g)=Al2O3(s)AlCl3(g)3C(s) Ha kJmol1()(2)AlCl(g)CO(g)=Al2O3(s)AlCl3(g)C(s)Ha kJmol1()(3)2Al2O3(s)2AlCl3(g)6C(s)=6AlCl(g)6CO(g) H2a kJmol1()答案(1)(2)(3)饮用水中的NO主要来自于NH。已知在微生物的作用下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如下：1 mol NH全部被氧化成NO的热化学方程式为_。答案NH(aq)2O2(g)=NO(aq)2H(aq)H2O(l)H346 kJmol1题组一利用盖斯定律比较H大小1已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H13H2(g)Fe2O3(s)=2Fe(s)3H2O(g)H22Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)H32Al(s)O2(g)=Al2O3(s)H42Al(s)Fe2O3(g)=Al2O3(s)2Fe(s)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()AH10BH50，H4H3CH1H2H3DH3H4H5答案B解析大多数化合反应为放热反应，而放热反应的反应热(H)均为负值，故A错误；铝热反应为放热反应，故H50，而2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)H3，2Al(s)O2(g)=Al2O3(s)H4，由可得：2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)H5H4H30，可得H40，H30，H20所以H1H3。方法二：方程式叠加法。CuSO45H2O(s)=Cu2(aq)SO(aq)5H2O(l) H10CuSO4(s)=Cu2(aq)SO(aq)H20CuSO45H2O(s)CuSO4(s)5H2O(l)H30：CuSO45H2O(s)=Cu2(aq)SO(aq)5H2O(l) H1H2H3由于H10，H20，H30，所以H1H3。题组二利用盖斯定律计算反应热3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)H12H2S(g)SO2(g)=S2(g)2H2O(g)H2H2S(g)O2(g)=S(g)H2O(g)H32S(g)=S2(g)H4则H4的正确表达式为()AH4(H1H23H3)BH4(3H3H1H2)CH4(H1H23H3)DH4(H1H23H3)答案A解析给题中方程式依次编号为、，由3得：3S(g)=S2(g)(H1H23H3)，故2S(g)=S2(g)H4(H1H23H3)。4(2017长沙市第一中学高三测试)在25 、101 kPa时，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5 kJmol1、285.8 kJmol1、870.3 kJmol1，则2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)的反应热为()A488.3 kJmol1 B488.3 kJmol1C191 kJmol1 D191 kJmol1答案A解析由题知表示各物质燃烧热的热化学方程式分别为C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1；H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1；CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l) H870.3 kJmol1。则2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)可由反应22得出，则反应热为393.5 kJmol12(285.8 kJmol12)(870.3 kJmol1)488.3 kJmol1。题组三利用盖斯定律书写热化学方程式5LiH可作飞船的燃料，已知下列反应：2Li(s)H2(g)=2LiH(s)H182 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l) H572 kJmol14Li(s)O2(g)=2Li2O(s) H1 196 kJmol1试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式_。答案2LiH(s)O2(g)=Li2O(s)H2O(l) H702 kJmol1解析2LiH(s)=2Li(s)H2(g)H182 kJmol12Li(s)O2(g)=Li2O(s)H598 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H286 kJmol1上述三式相加得：2LiH(s)O2(g)=Li2O(s)H2O(l) H702 kJmol1。6FeSO4可转化为FeCO3，FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。已知25 、101 kPa时：4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s) H1 648 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H393 kJmol1 2Fe(s)2C(s)3O2(g)=2FeCO3(s) H1 480 kJmol1FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是_。答案4FeCO3(s)O2(g)=2Fe2O3(s)4CO2(g)H260 kJmol1解析将所给热化学方程式标号：4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H1 648 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H393 kJmol12Fe(s)2C(s)3O2(g)=2FeCO3(s) H1 480 kJmol1根据盖斯定律：(2)4可得总方程式。1(2015北京理综，9)最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：下列说法正确的是()ACO和O生成CO2是吸热反应B在该过程中，CO断键形成C和OCCO和O生成了具有极性共价键的CO2D状态状态表示CO与O2反应的过程答案C解析A项，由能量反应过程图像中状态和状态知，CO和O生成CO2是放热反应，错误；B项，由状态知，在CO与O生成CO2的过程中CO没有断键形成C和O，错误；C项，由状态及CO2的结构式O=C=O知，CO2分子中存在碳氧极性共价键，正确；D项，由能量反应过程图像中状态(CO和O)和状态(CO2)分析，状态状态表示CO和O原子反应生成CO2的过程，错误。2(2016海南，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：C57H104O6(s)80O2(g)=57CO2(g)52H2O(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()A3.8104 kJmol1 B3.8104 kJmol1C3.4104 kJmol1 D3.4104 kJmol1 答案C解析燃烧热是指25 和101 kPa下1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量，则1 mol油酸甘油酯的燃烧热为3.4104 kJmol1。3(2017江苏，8)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是()C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g) H1a kJmol1CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g) H2b kJmol1CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g) H3c kJmol12CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g) H4d kJmol1A反应、为反应提供原料气B反应也是CO2资源化利用的方法之一C反应CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(l)的H kJmol1D反应2CO(g)4H2(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)的H(2b2cd) kJmol1答案C解析A项，反应、提供CO2和H2，正确；B项，反应将CO2转化为有机原料，是CO2的资源利用，正确；C项，反应生成液态水，放出热量大于，错误；D项，目标反应可由反应22获得，计算反应热为(2b2cd) kJmol1，正确。42017全国卷，28(2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通过计算，可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为_、_，制得等量H2所需能量较少的是_。答案H2O(l)=H2(g)O2(g)H286 kJmol1H2S(g)=H2(g)S(s)H20 kJmol1系统()解析隔离分析两个系统，分别将每个系统中的三个方程式相加，即可得到所需答案。52016全国卷，27(4)已知下列反应：SO2(g)2OH(aq)=SO(aq)H2O(l)H1ClO(aq)SO(aq)=SO(aq)Cl(aq)H2CaSO4(s)=Ca2(aq)SO(aq)H3则反应SO2(g)Ca2(aq)ClO(aq)2OH(aq)=CaSO4(s)H2O(l)Cl(aq)的H_。答案H1H2H3解析将题中的3个反应依次标记为、，根据盖斯定律，即得所求的反应，HH1H2H3。62016全国卷，26(3)2O2(g)N2(g)=N2O4(l)H1N2(g)2H2(g)=N2H4(l)H2O2(g)2H2(g)=2H2O(g)H32N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g) H41 048.9 kJmol1上述反应热效应之间的关系式为H4_，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_。答案2H32H2H1反应放出热量大，产生大量的气体解析对照目标热化学方程式中的反应物和生成物在已知热化学方程式中的位置和化学计量数，利用盖斯定律，将热化学方程式2，减去热化学方程式2，再减去热化学方程式，即可得出热化学方程式，故H42H32H2H1；联氨具有强还原性，N2O4具有强氧化性，两者混合在一起易自发地发生氧化还原反应，反应放出热量大，并产生大量的气体，可为火箭提供很大的推进力。1(2018信阳高三模拟)页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。我国的页岩气储量超过其他任何一个国家，可采储量有1 275万亿立方英尺。这些储量足够中国使用300多年，有关页岩气的叙述错误的是()A页岩气属于一种新能源B页岩气属于一次能源C页岩气属于清洁能源D页岩气属于不可再生能源答案A解析页岩气属于天然气，是化石燃料，是不可再生能源。2(2017武汉市第二中学高三检测)美国研究人员将CO和O附着在一种钉催化剂表面，用激光脉冲将其加热到2 000 K，成功观察到CO与O形成化学键生成CO2的全过程。下列说法不正确的是()ACO2属于酸性氧化物BCO与O形成化学键的过程中放出能量C钉催化剂可以改变该反应的焓变DCO与O形成化学键的过程中有电子转移答案C解析二氧化碳能和碱反应生成盐和水，说明二氧化碳是酸性氧化物，A项正确；原子结合形成化学键时放出热量，B项正确；催化剂只改变反应速率，不改变反应的焓变，C项错误；一氧化碳转化为二氧化碳时碳的化合价升高，所以一氧化碳和氧形成化学键的过程中有电子转移，D项正确。3下列说法正确的是()A化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，还与反应的途径有关B能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，且以物质为主C根据盖斯定律，热化学方程式中的H直接相加即可得总反应热D即使运用盖斯定律也无法计算出碳不完全燃烧时的反应热答案B解析化学反应的反应热与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关，A项错误；结合盖斯定律的内涵和应用可知C项错误；运用盖斯定律可计算出碳不完全燃烧时的反应热，D项错误。4(2017吉安二模)下列有关热化学方程式的叙述，正确的是()A1 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B由N2O4(g)2NO2(g)H56.9 kJmol1，可知将1 mol N2O4(g)置于密闭容器中充分反应后放出热量为56.9 kJC由：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，可知：含1 mol CH3COOH的溶液与含1 mol NaOH的溶液混合，放出热量为57.3 kJD已知101 kPa时，2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1，则1 mol碳完全燃烧放出的热量大于110.5 kJ答案D解析A项，液态的水才是氢的稳定氧化物，错误；B项，N2O4(g)2NO2(g)H56.9 kJmol1，这是一个可逆反应不可能完全反应，错误；C项，醋酸是弱电解质，电离的过程要吸收热量，因此1 mol CH3COOH的溶液与含1 mol NaOH的溶液混合，放出热量要小于57.3 kJ，错误。5在25 、101 kPa下，1 mol白磷(化学式为P4)完全燃烧放出的热量和4 mol红磷(化学式为P)完全燃烧放出的热量关系如图所示：由此判断，下列说法正确的是()A由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷比白磷能量高，白磷比红磷稳定B由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷比白磷能量低，红磷比白磷稳定C由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷比白磷能量高，白磷比红磷稳定D由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷比白磷能量低，红磷比白磷稳定答案D解析由图像知：白磷比红磷能量高，能量越高越不稳定，故红磷比白磷稳定，红磷转化为白磷时需要吸收能量，属于吸热