高考化学专题复习讲义化学能与热能

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1、第 6 讲 化学能与热能知考点明方向满怀信心正能量设问方式从宏观和微观的角度考查 对反应热的理解热化学方程式书写及判断 能源问题、盖斯定律及反 应热计算例(2018 天津卷，10)，(2017 天津卷， 3)例(2017 江苏卷，8)例(2018 全国卷，28)，(2016 全国卷 ，26,27)知识点网络线引领复习曙光现释疑难研热点建模思维站高端考点一反应热宏观表现与微观变化 命题规律：1题型：选择题(主)、填空题(次)。2考向：常以具体的事实为背景设计题目，突出对概念的理解和应用，以 图表为背景，考查化学反应中能量变化，以及键能的简单计算逐渐成为高考出题 的新热点。 方法点拨：1从宏观、微

2、观两个角度理解化学反应热：反应热图示1 / 192 2 22 52 2 2 3 24 2 2 1 22 2 图像分析微观a 表示断裂旧化学键吸收的热 量；b 表示新化学键生成放出的 热量；c 表示反应热宏观a 表示反应物的活化能；b 表示活化分子形成生成物释放的能 量；c 表示反应热2燃烧热与中和热概念理解“三点注意”三点注意(1)外界条件：25 ，101 kPa(因此要注意常见可燃物该条件下状态)燃烧热中和热(2)可燃物的量：1 mol(3)产物：稳定的氧化物；CCO (g)、H H O(l)、PP O (s)、 SSO (g)、NN (g)；在其他气体中燃烧不属于燃烧热(1)反应物应该为稀

3、溶液：固体或浓溶液溶解放热(2)强酸强碱：弱酸弱碱电离吸热(3)生成物：1 mol H O，且生成的盐如果难溶，则产生沉淀放热1(1)下列说法中正确的是( AD )甲乙A(2016 海南卷)由反应物 X 转化为 Y 和 Z 的能量变化如图甲所示，XY 反应的 H 应该为：E EB (2016 江苏卷 ) 甲烷与水反应制氢： CH (g) H O(g)=CO(g) 3H (g)H206.1 kJmol1，使用催化剂 H 减小C(2017 海南卷)某反应过程能量变化如图乙所示，有催化剂条件下，反应 的活化能等于 E ED(2017 海南卷 ) 同温同压下， H (g)Cl (g)=2HCl(g)在

4、光照和点燃条件 下的 H 相同2 / 192 2 2 2 1 2 4 2 4 4 2 2 1 4 2 2 1 2 3 21 21 21 (2)(2015 海南卷)由 N O 和 NO 反应生成 N 和 NO 的能量变化如图所示，若 生成 1mol N ，其 H _139_kJmol1，(3)(2016 浙江卷)煤炭燃烧过程中会释放出大量的 SO ，严重破坏生态环境。 采用一定的脱硫技术可以把硫元素以 CaSO 的形式固定，从而降低 SO 的排放。 但是煤炭燃烧过程中产生的 CO 又会与 CaSO 发生化学反应，降低脱硫效率。相 关反应的热化学方程式如下：CaSO (s)CO(g) CaO(s)

5、SO (g)CO (g)H 218.4 kJmol1(反应)CaSO (s)4CO(g) CaS(s)4CO (g)H 175.6 kJmol1(反应)假设某温度下，反应的速率(v )大于反应的速率(v )，则下列反应过程能 量变化示意图正确的是_C_。解析A B C D(1)由 XY 反应的 HE E ，选项 A 正确 ；催化剂改变反应历程，但是不改变反应物和生成物，所以反应物和生成物的总能量均保持不变，反 应热不变，选项 B 错误；使用催化剂后，反应分两步，两步反应的活化能分别 为 E 和 E ，但反应的活化能不等于 E E ，选项 C 错误；一旦化学方程式中反 应物、生成物的量以及状态确

6、定，外界条件均不能改变该反应的 H，选项 D 正 确。 (2)由图可知反应物的总能量比生成物的总能量高 (348209)139 ，所以为放热反应，H139 kJmol1。 (3)由于反应是吸热反应，故反应生成物所具有的能量高于反应物，选项 A、D 错误；反应的速率(v )大于反应的速3 / 192 2 62 2 2 2 2 2 2 2 22 22 2 2 22 2 2 2 2 2 23 2 2 率(v )，说明反应的活化分子百分数比较大、活化能低于反应，反应的中 间产物所具有的能量低，选项 B 错误。【变式考法】(1)(2018 江淮十校联考)下列说法中正确的是_D_。A中和热的测定时：酸和碱

7、溶液取用量越大，反应过程中产生的热量就越 多，测得的中和热 H 将越小B中和热测定实验中，所取用的酸和碱的量应该恰好完全反应，且要一次 性迅速倒入C 由乙醇燃烧的热化学方程式： 2C H O(g) 4O (g)=4CO (g) 6H O(l) H2a kJ/mol，可知乙醇的燃烧热 Ha kJ/molD由于红磷比白磷稳定，所以红磷的燃烧热 H 比白磷的燃烧热 H 要大 E因为 2CO(g)O (g)=2CO (g) H241.8 kJ/mol ，所以 CO 所具有的能量要比 CO 高，由此可知 CO 比 CO 更稳定F为了将煤炭充分使用，最好使用更小的颗粒，而且要鼓入尽量多的过量 空气H所有化

8、学反应的活化能均大于 0I生石灰和烧碱溶于水都属于放热反应(2)(2018 皖南八校二模)I催化 H O 分解的原理分为两步，总反应可表示为：2H O (aq)=2H O(l)O (g) H0 慢反应则第二步反应为_H O (aq)IO(aq)=I(aq) H O(l)O (g)_ H 0快反应能正确的表示 I催化 H O 分解机理的示意图为_A_。A B C D(3)(2017 鄂东南联盟 )人们常用催化剂来选择反应进行的方向。如图所示为 一定条件下 1 mol CH OH 与 O 发生反应时，生成 CO、CO 或 HCHO 的能量变4 / 192 2 3 2 2 2 2 2 2 2 3 2

9、 2 化图反应物 O (g)和生成物 H O(g)略去。在有催化剂作用下，CH OH 与 O 反 应主要生成_HCHO_(填“CO”“CO ”或“HCHO”)。解析(1)中和热是以生成 1 mol H O 为标准，所以与酸和碱溶液取用量的多少无关，选项 A 错误；在中和热测定实验中，通常使酸和碱中的一方稍微过量， 这样才能使另一方完全反应，以保证能到达预期的水的生成量，为了防止热量散 失，应该迅速混合，选项 B 错误；燃烧热是在 25 ，101 kPa 时测定，此时乙 醇应该为液态，而热化学方程式中的乙醇为气态，选项 C 错误；红磷和白磷燃 烧产物相同，也就是生成物能量相同，但是因为红磷比白磷

10、稳定，所以红磷的能 量低，反应放出的热量少，考虑到 H 为负值 ，所以红磷的燃烧热 H 比白磷 的燃烧热 H 要大，选项 D 正确；由热化学方程式 2CO(g)O (g)=2CO (g) H 241.8 kJ/mol ，得出的结论是：2 mol CO(g) 和 1 mol O (g)的总能量比 2 mol CO (g)的能量高，选项 E 错误； 燃料燃烧时，鼓入的空气应该是适当的过量， 加入太多，过量的空气会带走热量而损失，选项 F 错误；离子之间的反应和原子 之间的反应因为不需要断裂化学键，所以活化能几乎为 0，H 错误；氢氧化钠溶 解是物理变化，该过程的 H 不属于反应热， I 错误； (

11、2)可由总反应方程式减 去第一步反应方程式即可得到第二步反应的方程式；由于第一步吸热、第二步放 热，所以起始反应物的总能量低于中间产物的总能量，高于最终产物的总能量， 选项 B、D 错误；由于第一步为慢反应、第二步为快反应，所以第一步反应的活 化能高于第二步反应的活化能，选项 A 正确。(3)使用催化剂可以降低反应的活 化能，活化能越低，普通分子越容易转化成活化分子，反应越容易，由图可知， 用甲醇转化为甲醛需要活化能最低，因此 CH OH 与 O 反应主要生成 HCHO。2(2018 洛阳三模)研究表明 N O 与 CO 在 Fe作用下发生反应的能量变化 及反应历程如图所示，下列说法错误的是(

12、 C )5 / 19 2 2 2 2 2 2 2 2 4 62 1 4 62 2 1 2 A反应总过程 H0BFe使反应的活化能减小CFeO也是该反应的催化剂DFeN OFeON 、FeOCOFeCO 两步反应均为放热反应解析反应总过程为 N OCO=N CO ，根据图示可知，反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，H_H (填“”“ _(填“”“ ”或“”) 生成 B 的反应速率。解析由图可知，两个反应的特点均为：反应物的总能量高于生成物的总能量，所以均为放热反应，H 为“”值，又由图可知生成物 B 的能量低，放热多， H 更小；由图可知生成 A 的反应活化能低，所以反应速率快。反应热、活

13、化能及催化剂的关系6 / 19(1)反应热正反应活化能逆反应的活化能；(2)不同的化学反应： 正反应活化能越大，反应速率越慢；(3)使用催化剂后，正、逆反应活化能等幅度减小，所以反应热不变；(4)使用催化剂后只改变了反应途径，反应进程与能量曲线图中起点和落点 不变，图像应该从一个抛物线变成多个连续抛物线；注意催化剂与中间产物的区别：催化剂开始为反应物，后面反应的生成 物；中间产物开始反应的生成物，后面反应的反应物。考点二热化学方程式的书写与判断 命题规律：1题型：填空题(主)、选择题(次)。2考向：卷中根据已知热化学方程式借助盖斯定律书写待求热化学方程 式是近几年比较流行的考查形式，以选择题的

14、形式考查热化学方程式的意义，根 据题干信息判断正误在某些选项中出现。 方法点拨：1热化学方程式书写注意“六要素”2“四看”法判断热化学方程式的正误1(1)(2018 北京卷 ) 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：7 / 192 42 2 2 1 2 2 3 2 2 2 42 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 22 2 4 4 4 2 2 2 42 2 2 42 42 2 1 3反应：2H SO (l)=2SO (g)2H O(g)O (g)H 551 kJmol1反应：S(s)O (g)=SO (g) H 297 kJmol1反应的热化学方程式

15、：_3SO (g)2H O(g)=2H SO (l)S(s)H 254 kJmol1_。(2)(2017 全国卷 ) 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1_H O(l)=H (g) O (g) H286 kJ/mol _ 、_H S(g)=H (g)S(s) H 20 kJ/mol_ ，制得等量 H 所需能量较少的是_系统()_。(3)(2017 天津卷)0.1 mol Cl 与焦炭、TiO 完全反应，生成一种还原性气体和 一种易水解成 TiO xH

16、 O 的液态化合物，放热 4.28 kJ，该反应的热化学方程式为_2Cl (g)TiO (s)2C(s)=TiCl (l)2CO(g)H85.6 kJmol 1_。(4)(2016 天津卷)Si 与 Cl 两元素的单质反应生成 1mol SiCl ，恢复至室温， 放热 687 kJ ，已知该 SiCl 的熔、沸点分别为69和 58，写出该反应的热化 学方程式：_Si(s)2Cl (g)=SiCl4(l) H687 kJ/mol_ 。突破点拨(1)陌生物质的聚集状态 ，一定要符合题中已知条件的要求。(2)运用盖斯定律可由已知热化学方程式推未知热化学方程式。解析(1)根据过程，反应为 SO 催化歧

17、化生成 H SO 和 S，反应为 3SO 2H O=2H SO S 。 应 用 盖 斯 定 律 ， 反 应 反 应 得 ， 2H SO (l) S(s)=3SO (g)2H O(g)H H H (551 kJ/mol)(297 kJ/mol)8 / 192 2 2 42 2 2 2 2 2 2 2 2 4 2 4 4 2 32 4 2 32 3 2 3 3 2 32 3 2 3 4 3 4 3 4 2 3 2 4 2 32 2 254 kJ/mol ，反应的热化学方程式为 3SO (g) 2H O(g)=2H SO (l)S(s) H 254 kJ/mol 。 (2)根据反应机理可知系统 ()

18、 中反应的实质是水的分解反1应，根据盖斯定律可得 H O(l)=H (g) O (g)H 286 kJ/mol ；系统()制氢的原理是硫化氢的分解反应，根据盖斯定律可得，其热化学方程式为H S(g)=H (g)S(s)H 20 kJ/mol，则制得等量 H 所需要能量较少的是系统()。(3)由题意可知还原性气体应该为 CO ，再根据题意 (元素类别、性质变化 )可写出反应的热化学方程式： 2Cl (g) TiO (s) 2C(s)=TiCl (l) 2CO(g)H85.6 kJmol1。(4)根据书写热化学方程式的方法，该反应的热化学方程式为： Si(s)2Cl (g)=SiCl (l) H6

19、87 kJ/mol。【变式考法】(1)(2018 中原名校预测)已知 1 L 1molL1(NH ) CO 溶液与 2 L 1mol L1Ba(OH) 溶液加热充分反应，放出100 kJ 的热量，写出该反应的热化学方程式_(NH ) CO (aq) Ba(OH) (aq)=BaCO (s) 2H O(l) 2NH (g)H 100kJmol1_。(2)(2018 莆田二模 )甲醇(CH OH)常温下为无色液体，是应用广泛的化工原 料和前景乐观的燃料。已知：CO、H 、CH OH 的燃烧热(H)分别为283.0 kJmol1、285.8 kJmol1、726.8 kJmol1，则 CO 和 H

20、反应生成 CH OH 的热化学方程式是_CO(g)2H (g)=CH OH(l)H127.8 kJmol1_。(3)(2018 鲁晋三模)在微生物作用的条件下，废水中的 NH经过两步反应氧化成 NO，两步反应的能量变化示意图如下：第一步反应是 _放热 _ 反应( 选填 “ 放热 ” 或 “ 吸热 ”) ，判新依据是 _H 273_kJ/mol(或反应物的总能量大于生成物的总能量)_。1 mol NH(aq)全部氧化成 NO(aq)的热化学方程式为_NH(aq)2O (g)=2H (aq)NO(aq)H O(l)H346 kJ/mol_。解析(1)根据(NH ) CO 溶液与 Ba(OH) 的用

21、量可知 Ba(OH) 过量，所以9 / 194 2 32 32 2 2 2 2 2 2 3 2 2 2 2 3 4 2 2 2 2 2 3 4 2 3 2 2 2 22 2 2 2 3 2 2 42 4 2 4 2 22 24 应该由(NH ) CO 的物质的量进行反应热的计算，另外注意各物质的状态的确定； 溶于水的物质为 aq。(2)由 CO、H 、CH OH 的燃烧热可得到对应的热化学方程式：1CO(g) O (g)=CO (g)H 283.0 kJmol 1 ； H (g) 12O (g)=H O(l)H 285.8 kJmol 13； CH OH(l) O (g)=CO (g) 2H

22、O(l)H 726.8 kJmol 1 2H (g)=CH OH(l)；根据盖斯定律，由 2 得 CO(g) H127.8 kJmol 1。(3)从第一步反应的图中得到反应物的能量高于生成物的能量，所以是放热反应。从左图得到 NH (aq)3/2O (g)=2H (aq) NO (aq) H O(l)H 273 kJ/mol；从右图得到 NO(aq)1/2O (g)=NO (aq) H73 kJ/mol ；两个方程式相加得到： NH (aq) 2O (g)=2H (aq) NO (aq) H O(l)H 346 kJ/mol。2(2018 临沂三模)下列热化学方程式正确的是( D )选项已知条

23、件热化学方程式AH 的燃烧热为 a kJmol1点燃 H Cl =HClkJmol1HaB1 mol SO 、0.5 mol O 充分反应后， 2SO (g)O (g) 2SO (g) 放出热量 98.3 kJ H196.6kJmol1CH(aq)OH(aq)=H O(l) H 57.3 kJmol1H SO (aq)Ba(OH) (aq)=BaSO (s)2H O(l) H114.6 kJmol1D 31 g 白磷比 31 g 红磷能量多 b kJP (白磷，s)=4P(红磷，s) H4b kJmol1解析燃烧热是指可燃物在氧气中安全燃烧放出的热量，应是 H 和 O 反应，选项 A 错误；S

24、O 与 O 反应为可逆反应，H 应大于196.6 kJmol1，选项 B错误；由于生成 BaSO 沉淀是要放热，所以放出的热量大于 114.6 kJ，选项 C 错10 / 194 2 2 4 4 4 2 2 2 2 2 2 22 52 3 2 2 232 g/mol 164 4 4 2 2 2 误。3写出下列反应的热化学方程式：(1)SiH 是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成 SiO 和液态 H O。已知室温下 2 g SiH 自燃放出热量 89.2 kJ 。SiH 自燃的热化学方程式为_SiH (g)2O (g)=SiO (s)2H O(l) H1 427.2 kJmol1_。(

25、2)(2018 厦门质检)随原子序数递增，八种短周期元素(用字母 x 等表示)原子 半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。根据判断出的元素回答问题：已知 1 mol e 的单质在足量 d 中燃烧，恢复至室温，放出 255.5 kJ 热量，写1出该反应的热化学方程式： _2Na(s) O (g)=Na O (s) _。H 511 kJmol(3)(2018 宿州三模)用 V O 作催化剂，氨气将 NO 还原成 N 的一种反应历 程如图所示写出总反应化学方程式_4NH 4NOO4N 6H O_。测得该反应的平衡常数与温度的关系为： lg K 5.08 217.5/T ，该反应 H_”

26、“ _( 填 “”“Q CQ 0，15 / 191 23 2 2 2 2 3 2 2 2 2 2 2 3 2 2 2 1 2 1 4 4 2 3 2 2 2 3 2 2 14 因此，Q Q 。3(2018 百校联盟三模)参考下列图表和有关要求回答问题：(1)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是： CH OH(g)H O(g)=CO (g)3H (g)H49.0 kJmol11CH OH(g) O (g)=CO (g)2H (g)H192.9 kJmol1又知：H O(g)=H O(l) H44 kJmol13则 CH OH(g) O (g)=CO (g)2H O(l)

27、H _764.7_kJmol 醇的燃烧热 H _H (填“”“H ；(2)反应热反应物键能总和生成物1键能总和，即 6a5c(4x12b)d，解得 x (d6a5c12b)。比较反应热大小的 3 项注意16 / 19a 2 1 1 2 1 2 1 2(1)反应中各物质的聚集状态。(2)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。(3)若只比较放出或吸收热量的多少，则只比较数值的大小，不考虑正、负 号。享资源练类题弯道超越显功力考向预测盖斯定律与勒夏特列原理的综合应用盖斯定律是高考必考内容，大多以反应热的计算以及热化学方程式 书写方式考查，但是由于能量变化也会

28、影响化学平衡移动，所以将 盖斯定律和勒夏特列原理有机结合是高考值得注意的趋势。这类题 目能很好考查学生思维深度，同时也考查了考生“变化观念与平衡 思想”的学科素养(1)盖斯定律的几种常用关系解题关键热化学方程式aA(g)=B(g) H1A(g)= B(g) HaA(g)=B(g) H B(g)=aA(g) H1212焓变之间的关系1H H 或aH aHH HHH H失分防范(2)温度与勒夏特列原理关系：升温平衡向吸热反应方向移动；降温 平衡向放热反应方向移动(1)巧用盖斯定律方法技巧17 / 192 42 22 4 2 42 2 4 1 2 2 22 2 2 43 1 2 31 2 32 31

29、 2 1 33 21 2 22 1 2 2 22 2 2 2 21 2 2 42 22 4 2 42 2 42 22 2 3 2 32 34 2 42 3 1 (2)根据温度对平衡的影响判断反应的放吸热(3)根据反应能否自发进行判断反应的放吸热【预测】 (1)已知平衡：C H (g) C H (g)H (g)，2CH (g) C H (g) 2H (g)当升高温度时，和平衡皆向右移动。(1)C(s)2H (g)(2)2C(s)H (g)(3)2C(s)2H (g)CH (g) HC H (g) HC H (g) H下列有关(1)、(2)和(3)中的 H 、H 、H 大小顺序排列正确的是( )A

30、H H H CH H HBH H 2H DH H 2H(2) 氢气可用于制备 H O 。已知：H (g)A(l)=B(l) HO (g)B(l)=A(l)H O (l) H其中 A、B 为有机物，两反应均为自发反应，则 H (g) O (g)=H O (l)的 H_0(填“”、“”或“”)。思维导航(1)根据勒夏特列原理确定反应的反应放吸热；再根据盖斯定律与反应 (1)(2)(3)建立联系。(2)根据反应自发进行的条件判断 H H。和 H 的特点，根据盖斯定律确定规范答题： (1)当升高温度时，反应 C H (g)C H (g)H (g)，反应2CH (g)C H (g)2H (g)的平衡向右

31、移动，说明二反应正向为吸热反应，H0 ，利用盖斯定律， (2)(3)，得到 C H (g)C H (g)H (g)，HHH ，与已知方程式一样，则 H H 0，所以 H H ，同理：(3)2(1)，得到 2CH (g) C H (g)2H (g)，HH 2H ，与已知方程式一18 / 193 1 3 1 2 31 2 1 2 2 22 1 22 2 2 21 13 32 2 1 2 2 2 2 2 3 2 3 3 32 2 2 2 2 3 3 32 2 3 32 2 22 3样，则 H 2H 0，所以 H 2H ；综上所述 H H 2H ，选项 B 正确。(2)H (g)A(l)=B(l) H

32、 ，O (g)B(l)=A(l)H O (l) H ，两 反应的 S0，根据两反应均为自发反应，GHTS0，因此 H 、H 均小于 0，将得：H (g)O (g)=H O (l)的 HH H 0，故答案 为。答案： (1)B (2)【变式考法】(2017 江苏卷)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH OCH )。下列说法不 正确的是( C )C(s)H O(g)=CO(g)H (g)H a kJmol1CO(g)H O(g)=CO (g)H (g) H 2b kJmol1CO (g)3H (g)=CH OH(g)H O(g)H 3c kJmol12CH OH(g)=CH OCH (g)H O(g)H 4d kJmol1A反应、为反应提供原料气B反应也是 CO 资源化利用的方法之一1 1 dC反应 CH OH(g)= CH OCH (g) H O(l)的 H kJmol1D反应 2CO(g)4H (g)=CH OCH (g) H O(g)的 H (2b2cd )kJmol1解析反应、的生成物 CO 和 H 是反应的反应物，选项 A 正确；反应可将 CO 转化为 CH OH，变废为宝，选项 B 正确；4 个反应中，水全是气 态，没有给出水由气态变为液态的焓变，选项 C 错误；把反应三个反应 按()2可得该反应及对应的焓变，选项 D 正确。19 / 19