高考化学一轮复习化学能与热能课件（78张）

第18讲化学能与热能

考点一

-aw

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考点一燃变热化学方程式

必备知识梳理•夯实学科基础

1.焰变、反应热

(1)焰与焰变

圉f与内能有关的物理量，用符号“上”表示

定义

—＞生成物与反应物的焰值差

符号

一变|----＞用'H表示

单位、一

--＞常用kJ.mo「i或kJ/mol表示

(2)反应热和焰变的关系

反应热是一定条件下化学反应释放或吸收的热量。恒压条件下进行

的化学反应的焰变等于反应热,因此常用NH表示反应热。

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2.婚变计算方法

⑴疝输勿质具鲁的能量来计算

△8=石（总生成物）一仇总反应物）

（2）根据化学键的断裂与形成计算

反应物的键能总和一生成物的键能总和

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⑶根据化学反应过程中的能量变化来计算

能量

生成物

的总能量

图示反应物

的总能量

反应过程

图1图2

意义。表示正反应的活化能;人表示逆反应的活化能:C表示该反应的反应热

图1：AH=(q—/?)kJ.mol—1=—ckJ.mcJ-I表示放热反应

AH

图2：AH=(a—/?)kJ-mol-1=+ckJ-mol-1,表示吸热反应

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3.放热反应与吸热反应的判断

⑴从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析

能t生成物能

f-

里反应物、放出八

丫热量

能量能量

变化AH<O变化

V、，

反应物----------生--成--物--->

反应过程反应过程

则该反应是里数反应则该反应是放热反应

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(2)从化学键变化的角度分析

吸热反应

|吸收能量E

旧化学键断裂

反应物生成物

新化学键形成

|放出能量瓦

放热反应

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(3)常见的放热与吸热反应

放热反应吸热反应

①可燃物的燃烧

①弱电解质的电离

②酸碱中和反应

常

见②盐类的水解反应

③金属与酸的置换反应

反

应③Ba(OH)2・8H2。与NH4cl的反应

④物质的缓慢氧化

④C和H2(3(g)、C和CO?的反应

⑤铝热反应

⑤大多数的分解反应

⑥大多数化合反应

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特利提醒

(1)焰变与反应发生的条件、反应进行是否彻底无关。

(2)化学反应一定伴随着能量的变化，其能量变化主要表现为热量的

变化，但这并不是唯一的表现形式，如发光、发电等。有能量变化的

过程并不一定是化学变化过程，如物质的三态变化时伴随着能量的变

化。

(为物质具有的能量越低，物质的稳定性越强。

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(4)正确理解活化能与反应热的关系o

①注意活化能在图示中的意义。

从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能(4)；从最高点

至生成物的能量数值表示逆反应的活化能(生)；^H=E-E2.

②催化剂只影响正、逆反应的活化能，而不影响反应的焰变。

③涉及反应热的有关计算时，要特别注意图示中反应物和生成物的

物质的量。

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4.热化学方程式

(1)概念：表示参加反应物质的量和反应热关系的化学方程式。

(2)意义：表明了化学反应中的物质变花和能量变”。

如2H2(g)+C)2(g)==2H2O(l)AH=-571.6kJ・moL,表示25°C、

101kPa条件下，2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时

放出571.6kJ的热量。

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⑶热化学方程式的书写步骤

一写方程写出配平的化学方程式I

0二二二二二二二二二二二二二二二

二标状态］—i用S、1、g、叫标明物质的聚集状态;

-----------、____________________________________________，

0,--------------------------------------------------------、

二柠攵性「标明反应的温度和压强（101kPa、25工］

［一怀汆件厂时可不标注）；

_________________________________________

0

!礴龙导漉而营加AH~异鬲前言宜］

四标AH

〔注明的"+”或“-”：

_____A__4__________________________________

五标数值:藤花而基丽范由一八万而函号〕

和单位1位:kJ・mori!

I1

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特别提醒

(1)热化学方程式区别与普通方程式，一般不注“T”“J”以及

“点燃”“加热”等。

(2)4化学方柒式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示物质的

“物质的量”，可以是整数，也可以是分数。

(3)同素异形体转化的热化学方程式除注明状态外，还要注明名称。

(4)AH表示反应完全进行时的热量变化，与反应是否可逆无关。如

1

N2(g)+3H2(g)^2NH3(g)AH=-92.4kJ-mor,表示25℃、101kPa

条件下1molN2和3mol凡完全反应生成2molNH3可释放92.4kJ热量。

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［易错易混辨析］（错误的说明错因）

（1）浓H2sO4稀释是放热反应（X）

错因：吸热反应、放热反应均指化学反应o

（2）放热反应不需要加热就能发生，吸热反应不加热就不能发生（x）

错因：有些放热反应需加热才能发生，有些吸热反应不需加热就能发生。

（3）物质发生化学变化都伴有能量的变化（V）

错因：。

（4）同温同压下，反应H2（g）+C12（g）==2HCl（g）在光照和点燃条件下

的不同（X）

错因：化学反应的AH只与反应物的时态和终态有关，与反应条件和反应

路径无关。

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(5)石墨转变为金刚石是吸热反应，则金刚石比石墨更稳定(x)

错因：物质育。量走成高，声成不稳定__________________________________O

(6)800℃、30MPa下,将0.5molN2和1.5mol也置于密闭的容器中

充分反应生成NH3(g),放热19.3kJ,热化学方程式为N2(g)+

3H2(g)^2NH3(g)AH=—38.6kJ・molT(X)

错因：/值)+3用值)=2NHa(g)是可逆反应，充入容器的气体不能完全

反应且不知道反应物的转化率，不能由此计算合成氨的反应热O

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题组强化训练•形成关键能力

题组一一般能量与反应过程的图像分析

1.某化学反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是（）

A.图中曲线I和曲线n表示两种不同的化学反应的能量变化

B.曲线n说明使用催化剂可降低反应的焰变，使反应更容易发生

c.该反应的反应物总能量大于生成物总能量，故反应不需要加热

D.该反应的反应热当

答案：D

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2.某反应使用催化剂后，其反应过程中能量变化如图。下列说法不

正确的是（）

A.反应②为放热反应

B.AH=AH2~AHi

C.反应①旧键断裂吸收的能量大于新键

形成释放的能量

D.使用催化剂后，活化能降低

答案：B

解析：一（一△&—△8》B不正确。

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题组二焰变的有关计算

3.已知2H2(g)+CO(g)==CH30H(g)为放热反应，对该反应的下列

说法正确的是()

A.因该反应为放热反应，故不加热就可发生

B.相同条件下，2moiHz(g)的能量或1molCO(g)的能量一定高于1

molCH30H(g)的能量

C.相同条件下，2mol为心)和1molCO(g)的总能量一定高于1mol

CH30H(g)的总能量

D.达到平衡时，CO的浓度与CH30H的浓度一定相等

答案：C

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4.已知几种化学键的键能数据如下表所示(亚硝酰氯的结构式为

Cl—N==0)：

化学键N三0Cl—C1Cl—NN===O

键能/(kJ-mol-1)630243a607

则反应2N0(g)+Cl2(g)==2ClNO(g)的(289—2。)kJ・molT(用含a

的代数式表示)。

解析：根据△8=反应物总键能一生成物总键能，知AH=2X630kJ.molT+

-1-x—-1

243kJ・mol—i—2X(。kJ-mol+607kJ.mol)=(2892a)kJ-molo

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特别提醒

常见物质(1mol)中化学键数目

coCHPSiOs

物质2442石墨金刚石8Si

(C===o)(C—H)(P—P)(Si—O)(S—S)

键数24641.5282

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题组三热化学方程式的书写及正确判断

5.下列有关热化学方程式的叙述正确的是()

1

A.2H2(g)+O2(g)—2H2O(g)-483.6kJ-mol-,则氢气的燃

烧热为231.8kJmor1

B.已知C(石墨，s)==C(金刚石，s)的A">0,则金刚石比石墨稳定

C.含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7kJ的热量,

则中和热的热化学方程式为NaOH+HC1-NaCl+H2O\H=-57.4

kJmol1

D.已知C(s)+C)2(g)=CO2(g)、H\,

C(s)+io2(g)—CO(g)A^2；则凶产维

答案:D

解析四答案料返回导航

6.热化学方程式中的AH实际上是热力学中的一个物理量，叫做焰

变，其数值和符号与反应物和生成物的总能量有关，也与反应物和生

能，

成物的键能有关。量匕过渡态

134kJjmol_1+154

1+8

CO(g)+\E2=368kJ-moF0

NO2(g)V-20

CO2(g)+NO(g)\、，

反应过程一242

甲乙

⑴图甲表示的是NO?和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,

请写出NO?和CO反应的热化学方程式：

NO2(g)+CO(g)==NO(g)+CO,(g)NH=—234kJ-molT____________。

(2)图乙表示筱元素中的氧、硫、硒、示在生成1mol气烹气化物时

的焰变数据，根据焰变数据可确定a、b、c、d分别代表哪种元素，试

写出硒化氢在热力学标准态下，发生分解反应的热化学方程式：

-1

H2Se(g)==Se(s)+H2(g)AH=-81kJ.mol

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［思维建模］热化学方程式正误判断“五审”

—审“+”

--放热反应''定为"一“，吸热反应''定为"+"

二审单位一单位一定为“kJ­moL"，易错写成“mol”或漏写

三审状态|一物质的状态必须正确，特别是溶液中的反应易写错

一4—反应热的数值必须与方程式的化学计量数相对应，

四审凌攵彳直

…一即化学计量数与成正比。当反应逆向进行时，其

对应性

I反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。

五审是否

一一如燃烧热、中和反应反应热的热化学方程式

符合概念

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情境创新设计

发展中的火箭燃料

2020年11月24日，搭载“嫦娥五号”的运载火箭在西昌卫星发射中

心成功发射（如图所示）。经查阅资料可知火箭推进剂是肿（N’HJ和NO）,

即阴为燃料，二氧化氮作氧化剂，二者反应生成氮气和气态水，己如:

①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)A/7=+67.7kJmor1

②N；H4(g)+623==N2(g)+2H2O(g)△，=—543kJmoL

@；H2(g)+；F2(g)—HF(g)A/7=-269kJmoL

@H(g)+；O(g)=HO(g)A//=-242kJmol-1

2^022

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［问题探究］

⑴请写出肌和NO?反应的热化学方程式。

2N,H4（g）+2NO2（g）==3N2（g）+4HQ（g）—1153.7kJ.molT__________

（2）有人西餐用葡餐代替二氧化氮作氧化剂，则反应释放的能量更

大，写出肌和氟气反应的热化学方程式，并判断这种观点是否正确。

N*4（N）+2B（N）==NKN）+4HF⑶△"=—1135kJ.molT,所以放出的热量

不如脱和NO?反应放出的热量多，这种说法不正确。

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考点二

-aw

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考点二燃烧热能源中和反应反应热的测定

1.燃烧热

：101kPa时,j_应纯物质完全燃烧生成!

指定产物时所放出的热量；

\____________________J

—■~;kJ,mol工戢kJ/mol；

:血C融藏△"=-393.5kJ-mo?1,袤示!

燃

烧在25TU01kPa条件下,1molC(s)完全燃；

热

：烧生成CO2(g)放出393.5kJ的热量;

：如C的燃烧热用热化学方程式表示为；

表示-1

；C(s)+O2(g)=CO2(g)A/f=-393.5kJ-mol：

，物质燃烧一定放热，故物质的燃烧热

特点

!NH一定为负值

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2.中和热

（1）中和式概念及表示方法

五藉赢市:金拓械爰星布n应标展［

中^1molHQ⑴时所放出的热量：

和

-1

反―［单位］^kJ-mol戢kJ/molJ

应

的：强酸和强碱反应的中和热基本上相等，热：

反

京厂化学方程式可表示为H+（叫）+OH-；

应

-1

;（叫）==H2。⑴AH=-57.3kJ.mol；

热\____二_________________________J

注音.由弱酸（弱碱）参与反应生成Imol液态;

25r水放出的热量比57.3kJ少：

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(2)中和热的测定

〈1〉实验装置

温度计玻璃卜环形玻璃搅拌棒

搅拌器温度计

V/〃〃/77?、

内筒

孑杯盖或P泡沫塑料板

隔热层

、外壳

碎泡沫塑料

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〈2〉实验步骤

①绝热装置组装一一②量取一定体积酸、碱稀溶液一一③测反应前

酸碱液温度一~^④混合酸碱液测反应时最高温度--⑤重复2〜3次实

验--求平均温度差（侬一f始）-->⑦计算中和反应反应热A//。

<3）数据处理

入“__（皿酸+皿碱产（终一,台）

c=4.18J・gT・℃T=4.18X10-3kj.g-i.℃-io

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〈4〉注意事项

①碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是保温、隔热，减少热

量损失。

②为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量(0.5mol-L-1HC1、

0.55mol-L-1NaOH溶液等体积混合)。

③实验时不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是铜丝导热

性好，比用环形玻璃搅拌棒误差大。

〈5〉稀盐酸与稀NaOH溶液反应生成1mol1^0(1)放出57.3kJ热量时

的热化学方程式为HCl(aq)+NaOH(aq)==NaCl(aq)+H2O(1)AH=~

-1

57.3kJ-molo

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特别提醒

⑴燃烧热中的“指定产物”是C-CO2(g)、H-H2o(l)>S->SO2(g)>

N-N2(g)o

(2)中和反应的实质是H+和OH-反应生成H2O,若反应过程中有其他

物质生成(如生成不溶性物质，难电离物质等)，这部分反应热不在中

和热之内，如H2so4与Ba(OH)2反应生成1molH2O(1),同时还生成

BaSO4沉淀，故放出的热量大于57.3kJ。

(3)由于中和反应和燃烧都是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不

带“一”号，如甲烷的燃烧热为890kJ.moL或AH=—890kJ.moL。

(4)有关中和热的判断，一看是否以生成1molH2O为标准，二看酸碱

的强弱和浓度，应充分考虑弱酸、弱碱，电离吸热，浓的酸碱稀释放

热等因素。

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3.能源

(1)分类

「煤

V________/

1E5T石油｝

燃料\__________________/

VJ■｛天然气)

能

源

太阳能、氢能、风资源丰富，没有

新优点

能能、地热能、海洋--->或很少污染，属

源能、生物质能于可再生能源

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(2)科学开发利用能源的措施

①提高能源的利用率

科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧：一是保证燃烧时有适当过量

的空气，如鼓入空气、增大。2浓度等；二是保证一燃料与空气的接触面

如将固体粉碎成粉末，使液体喷射成雾状等。

②开发新的能源

开发资源丰富、可以再生、对环境无污染的新能源等。

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［易错易混辨析］(错误的说明错因)

⑴根据2H2(g)+O)(g)=2H2。⑴AH=-571kJ-moL可知氢气的

燃烧热为571kJmor\X)

错因：燃烧热是以1mol可燃物为标准_______________________o

⑵S(s)+|O2(g)=SO3(g)\H=T\5kJ・m°L(燃烧热)(A”的数值

正确)(X)

错由：硫的稳定氧化物是SO2_____________________________________O

1

(3)葡萄糖的燃烧热是2800kJmol-,则:C6H12O6(s)+

3O2(g)—3CO2(g)+3H2O(l)

\H=-\400kJ-mol-^V)

错因：。

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1

(4)已知H+(aq)+OH-(aq)-H2O(1)\H=-57.3kJ-mol",则

H2so4和Ba(OH)2反应的反应热△〃=2X(—57.3)kJmolf(X)

错因：该反应乐成BaSC)4沉淀也有热效应。

(5)已知稀溶液中，H+(aq)+OH-(aq)—H^O(l)

A〃=-57.3kJ,molT,则稀醋酸与稀氢氧花钠溶液反应生成1mol水

时放出57.3kJ的热量(X)

错因：醋酸电离要吸收热量，此时放出的热量小于57.3kJo

(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)5的含量(")

错因：o

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题组强化训练•形成关键能力

题组一燃烧热和能源

1.(1)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(1),已知燃烧1kg该化合

物释放出热量义kJ。油酸甘油醋的燃烧热AH为-xIO&kj.mo二1

(2)已知丙烷的燃烧热AH=—2215kJ-mor1,若一定量的丙烷完全

燃烧后生成1.8g水，则放出的热量约为55.375kJ。

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2.(1)我们把直接从自然界取得的能源称为一次能源，一次能源经

过加工、转换得到的能源称为二次能源，下列属于一次能源的是

①②③④⑤⑥；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④⑤⑥⑦。

①天然气②煤③石油④太阳能⑤生物质能⑥风能⑦氢

能

(2)氢能作为绿色能源的理由是氢能作为能源的产物为HQ,没有污染。

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题组二中和反应反应热测定实验

3.强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：H+(aq)+OH-

1

(aq)==H2O(l)AH=-57.3kJ-mor,向1L0.5molL，NaOH溶液

中加入下列物质：①稀醋酸、②浓硫酸、③稀硝酸，恰好完全反应的

热效应AHi、AH2>A4的关系正确的是()

A.AH1>AH2>AH3B.AH1<AH3<AH2

c.AH=AH>AHD.AH>AH>AH

,1LJ3乙9.LJ1乙39

答案：D

解析：浓硫酸溶于水放热，稀醋酸电离吸热，因此稀醋酸、硝酸和浓硫酸的

依次减小。

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4.某实验小组用0.50mol-L-1NaOH溶液和0.50molLT硫酸溶液进

行反应热的测定，实验装置如图所示。

⑴装置中碎泡沫塑料的作用是隔热保温。

(2)写出该反应的热化学方程式［生成1molHz。。)时的反应热为一

57.3kJ・moL］：

NaOH(aq)+；H2sOKaq)yNa2s。4网)+$0(1)A，=-57.3kJmoLo

Q

白玻璃搅拌器

一温度计

碎泡沫

塑料

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一(3)取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所

Zj\O

①请填写表格中的空白：

温度起始温度匕/℃终止温温度差平均值

次数H7SO4NaOH平均值度(b%i)/℃

126.226.026.130.1

227.027.427.233.3

325.925.925.929.8

426.426.226.330.4

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②近似认为0.50mol-L-1NaOH溶液和0.50molLT硫酸溶液的密度

都是1.0g・mLT,中和后生成溶液的比热容c=4.18J・（g・℃）T。则生成

1molH?O⑴时的反应热—53.5kJ.mol儆小数点后一位）。

③上述实验数值结果与一57.3kJnolT有偏差，产生偏差的原因不

可能是b（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溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中

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

解析：（3）4次实验的温度差分别为4.0℃、6.1℃、3.9℃、4.1℃,其中6.1℃舍

(50+30)x40oCx4.18xlO-3kj.(g.oc)一1

去，温度差平均值为4.0℃\H=七一53.5

o0.05x0.50mol

kJmol",o

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考点三

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考点三盖斯定律、反应热的计算与比较

必备知识梳理•夯实学科基础

1.盖斯定律

(1)内容：一个化学反应不管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：可间接计算某些难以直接测定的反应的反应热。

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(3)应用

①计算反应热。如a.C(s)+O2(g)=CO2(g)凶1

b.C(s)+；O2(g)—CO(g)\H2

山a—b可得：CO(g)+1o2(g)—CO2(g)△//=竺匚丝。

②判断反应热之间的大判

反应熔变熔变之间的关系

QA===BAH]

AH=aAH

A--BA/A?1------------

qA===BAH]

△H\=_A4

B===aAAH?

AA"-B

NH=NH、+NH)

/1H2

c

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特别提醒

(1)热化学方程式乘(或除)以某一个数值时，反应热的数值也乘(或除)

以该数值。

(2)热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也作相应加减。

(3)将一个热化学方程式颠倒时，的“+”“一”随之改变，但

数值不变。

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2.反应热大小的判断

有以下三个反应：

①比值）+扣2（g）—也0（1）NH\=-akJ-mor1

②比值）+翔2（g）—也0值）A，2=—bkJ-mor1

③2H2（g）+C>2（g）=2Hq⑴A//=-CkJmor1

⑴由物质的业态判断’3

物质的气、液、固三态变化时的能量变化如下：

如上述反应中:a>bo

(2)由AH的符号判断

比较反应热大小时不能只比较数值，还要考虑其符号。如上述反

应中

(3)由化学计量数判断

当反应物、生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的

越小，吸热反应的越大。如上述反应中：c=2a,

(4)由反应进行的程度判断

对于可逆反应，参加反应的物质的量相同和状态相同时，反应进行

的程度越大，热量变化越大。

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题组强化训练•形成关键能力

题组一利用盖斯定律计算反应热

1.将TiO2转化为TiCL是工业冶炼金属钛的主要反应之一。已知：

①TiO2(s)+2C12(g)=TiC14(D+O2(g)岫1=+140.5kJmor1

②C(石墨，s)+102(g)—CO(g)AH2=-110.5kJmoL

则反应TiO^(s)+2Cl2(g)+2C(石墨，s)—TiCl4(l)+2CO(g)的△，是

)

A.+80.5kJmor1B.+30.0kJmor'

C.-30.3kJmol1D.—80.5kJmol1

答案：D

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2.Li/IjO体系的能量循环如图所示。下列说法正确的是（）

A.AH3<0AH

2

)O-(g)—U口2。⑸

B.AH3+AH4+AHS=AH625g+

C.AH6>AH5|AH2

D.A^+A^+A^+A^+A^+AH^O2Li(g)O(g)

△Hi△H3

■yO(g)

答案:C2Li(s)+2

解析：由。2的气态分子变为气态原子，需要断裂分子中的化学键，因此要吸收

能量，AH3>0,A项错误；物质含有的能量只与物质的始态与终态有关，与反应

途径无关，根据物质转化关系可知，AHi+AH2+AH3+AH4+AH5=AH6,B、D

两项错误；AHj+AH2+AH3+AH4+AH5=AH6,AH^O,AH2>0,AH3>0,AH4>0,

所以八线必生，C项正确。

解析*答案科返回导航

题组二应用盖斯定律书写热化学方程式

3.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：

太

热

阳

一

育

能

反应I：2H2SO4(l)==2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)

AH^+551kJ-mor1

反应III：S(s)+O2(g)==SO2(g)

1

AH3=-297kJ-mor

反应n的热化学方程式：

3so2(g)+2H2O(g)==2H2so4⑴+S(s)△%=—254kJ-molT

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4.CH4超干重整CO2的催化转化如图1所示:

NiNi

CO.H,CO,FeO,CaO夕。和惰性气体

CH4,CO22234x