新教材2022届新高考化学人教版一轮学案：6.1 化学能与热能

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第1讲 化学能与热能
[考试要求]
1．能说明化学变化中的能量转化，能分析化学变化中能量吸收或释放的原因。2.能定量分析化学变化的热效应。3.能利用盖斯定律进行简单应用。4.能依据化学变化中能量转化的原理，提出利用化学变化实现能量储存和释放的有实用价值的建议。5.能进行反应焓变的简单计算，能用热化学方程式表示反应中的能量变化，能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。
考点一 反应热和热化学方程式
1知识梳理
1.化学反应中的能量变化
(1)化学反应中的两大变化：____变化和____变化。
(2)化学反应中的两大守恒：____守恒和____守恒。
(3)化学反应中的能量转化形式：____、光能、电能等。通常主要表现为____的变化。
2．反应热、焓变
(1)反应热
在化学反应过程中__________________通常叫做反应热。
(2)焓变
生成物与反应物的焓值差。
恒压条件下，化学反应的______等于焓变。
(3)符号：____。
(4)单位：______或________。
3．吸热反应和放热反应
(1)从能量高低角度理解
ΔH<0，放热反应 ΔH>0，吸热反应
(2)从化学键角度理解
ΔH＝E1(反应物键能)－E2(生成物键能)
若E1若E1>E2，ΔH>0，吸热反应
4．热化学方程式概念及意义
(1)表示参加反应________和______关系的化学方程式。
(2)热化学方程式的意义
表明了化学反应中的________变化和________变化。
如：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·ml－1
表示在25 ℃，101 kPa时，__________________生成____________，同时放出____________。
5．热化学方程式书写步骤

[判断] (正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)物质发生化学变化都伴有能量的变化( )
(2)放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应( )
(3)同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同( )
(4)可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关( )
(5)C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH>0，说明石墨比金刚石稳定( )
(6)2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)的焓变ΔH>0( )
(7)H2(g)＋12O2(g)===H2O(l) ΔH1和2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2中的ΔH1＝ΔH2( )
(8)H2(g)＋12O2(g)===H2O(g) ΔH1和H2O(g)===H2(g)＋12O2(g) ΔH2中的ΔH1＝ΔH2( )
[提醒]
常见的放热反应和吸热反应
1．放热反应：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化等。
2．吸热反应：①大多数分解反应；②盐的水解和弱电解质的电离；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。
2对点速练
练点一 化学反应历程与能量变化
1．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( )
A．CO和O生成CO2是吸热反应
B．在该过程中，CO断键形成C和O
C．CO和O生成了具有极性共价键的CO2
D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
2．CO2和CH4催化重整可制备合成气，对减缓燃料危机具有重要的意义，其反应历程示意图如下：
下列说法不正确的是( )
A．合成气的主要成分为CO和H2
B．①→②既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成
C．①→②吸收能量
D．Ni在该反应中作催化剂
练点二 催化作用与活化能及能量变化的关系
3．右图表示某反应的能量变化，对于该图的理解，你认为一定正确的是( )
A．曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示两个化学反应的能量变化
B．曲线Ⅱ可表示反应2KClO3 eq \(=====,\s\up14(MnO2),\s\d15(△)) 2KCl＋3O2↑的能量变化
C.该反应不需要加热就能发生
D．该反应的ΔH＝E2－E1
4．某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是( )
A．反应过程可表示为A＋BC(反应物) ―→[A…B…C](过渡态) ―→AB＋C(生成物)
B.E1为反应物的总能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能
C．正反应的热效应ΔH＝E1－E2<0，所以正反应为放热反应
D．此图中逆反应的热效应ΔH＝E1－E2<0，所以逆反应为放热反应
练后归纳
正确理解活化能与反应热的关系
(1)催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。
(2)在无催化剂的情况下，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，即E1＝E2＋|ΔH|。
练点三 读图判断热化学方程式正误
5．已知1 g H2(g)完全转化成H2O，其能量变化如图所示，则下列表示该反应的热化学方程式正确的是( )
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝＋285.8 kJ/ml
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ/ml
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝＋571.6 kJ/ml
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ/ml
6．根据能量变化示意图，下列热化学方程式书写正确的是( )
A.C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝(E4－E1) kJ/ml
B．2C(石墨，s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝(E2－E3) kJ/ml
C.C(石墨，s)＝C(金刚石，s) ΔH＝(E3－E4) kJ/ml
D．2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g) ΔH＝2(E2－E1) kJ/ml
练点四 信息型热化学方程式的书写
7．写出满足下列给定信息条件的热化学方程式：
(1)101 kPa时，1 ml CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出890.3 kJ的热量，反应的热化学方程式：________________________________。
(2)0.3 ml乙硼烷(分子式B2H6)在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ的热量，则其热化学方程式为________________________________________________________________________。
(3)已知1 ml Na的单质在足量O2中燃烧，恢复至室温，放出255.5 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在25 ℃、101 kPa下，已知SiH4气体在氧气中完全燃烧后恢复至原状态，平均每转移1 ml电子放出190.0 kJ的热量，该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)化学反应N2＋3H2⇌2NH3的能量变化如下图所示(假设该反应反应完全)。
写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式：________________________________________________________________________。
(6)下图是1 ml NO2和1 ml CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，写出NO2和CO反应的热化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
方法总结
“五审”法突破热化学方程式的正误判断
考点二 燃烧热、中和热、能源
1知识梳理
1.燃烧热
（1）概念：在101 kPa时， 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。
其中的“完全燃烧”，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：C→ ，H→ ，S→ 等。
（2）在书写热化学方程式时，应以燃烧1 ml物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：
C8H18（l）＋252O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（l）
ΔH＝－5 518 kJ·ml－1。
2.中和热
（1）概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成 时的反应热叫中和热。
（2）用离子方程式可表示为OH－（aq）＋H＋（aq）===H2O（l） ΔH＝－57.3 kJ·ml－1。
3.中和热的测定
（1）装置（请在横线上填写仪器名称）
（2）计算公式
ΔH＝－m碱+m酸·c·（t2-t1）n kJ·ml－1
t1—起始温度，t2—终止温度，n—生成水的物质的量。
（3）注意事项
①泡沫塑料板和碎泡沫塑料（或纸条）的作用是 。
②为保证酸完全中和，采取的措施是 。
4.能源
（1）能源分类
（2）解决能源问题的措施
①提高能源的利用效率。
②开发新能源。
[思考]
燃烧热和中和热的相同点和不同点
[判断] （正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）甲烷的标准燃烧热ΔH＝－890 kJ·ml－1，则甲烷燃烧的热化学方程式为CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－890 kJ·ml－1（ ）
（2）在稀溶液中：H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l） ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，若将含0.5 ml H2SO4的浓硫酸与含1 ml NaOH的溶液混合，放出的热量为57.3 kJ（ ）
（3）NaHCO3＋H2 eq \(,\s\up14(储氢),\s\d15(释氢)) HCOONa＋H2O反应中，储氢、释氢过程均无能量变化（ ）
（4）随着科技的发展，氢气将成为主要能源之一（ ）
（5）粮食作物是制乙醇燃料的主要原料（ ）
（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 2.5的含量（ ）
（7）低碳生活注重节能减排，尽量使用太阳能等代替化石燃料，减少温室气体的排放（ ）
2对点速练
练点一 燃烧热、中和热的判断与计算
1.下列热化方程式中ΔH的数值表示可燃物燃烧热的是（ ）
A．CO（g）＋12O2（g）===CO2（g） ΔH＝－283 kJ·ml－1
B．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－802.3 kJ·ml－1
C．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH＝－571.6 kJ·ml－1
D．H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g） ΔH＝－184.6 kJ·ml－1
2.已知反应：
①101 kPa时，2C（s）＋O2（g）===2CO（g）
ΔH＝－221 kJ·ml－1
②稀溶液中，H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）
ΔH＝－57.3 kJ·ml－1
下列结论中正确的是（ ）
A．碳的燃烧热等于110.5 kJ·ml－1
B．①的反应热为221 kJ·ml－1
C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为114.6 kJ·ml－1
D．含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.65 kJ的热量
练点二 中和热的测定
3.测定稀硫酸和氢氧化钠溶液反应的中和热（实验装置如图所示）。
（1）图中尚缺少的一种仪器是 。
（2）实验时环形玻璃搅拌棒的运动方向是 。
a．上下运动 b．左右运动
c．顺时针运动 d．逆时针运动
（3）写出反应的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________（中和热为57.3 kJ·ml－1）。
（4）该同学每次分别取0.50 ml·L－1 50 mL NaOH溶液和0.50 ml·L－1 30 mL硫酸进行实验，通过多次实验测定中和热ΔH＝－53.5 kJ·ml－1，与57.3 kJ·ml－1有偏差，产生偏差的原因不可能是 （填字母）。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．用量筒量取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硫酸溶液的温度
方法总结
中和热测定实验误差分析
50 mL 0.50 ml·L－1盐酸与50 mL 0.55 ml·L－1 NaOH溶液反应的误差分析：
练点三 能源问题
4.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，且可能再生。下列属于未来新能源的是（ ）
①天然气 ②煤 ③核能 ④石油 ⑤太阳能 ⑥生物质能 ⑦风能 ⑧氢能
A．①②③④ B．③④⑤⑥⑦⑧
C．③⑤⑥⑦⑧ D．⑤⑥⑦⑧
5.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（ ）
A．H2O的分解反应是放热反应
B．氢能源已被普遍使用
C．2 ml H2O具有的总能量低于2 ml H2和1 ml O2的能量
D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值
6.我国在南海神狐海域天然气水合物（又称“可燃冰”）试采成功，海洋科学研究引起全球关注。
“可燃冰”是甲烷的水合物，甲烷中存在的化学键为 ，氢气是一种清洁能源，通过“可燃冰”进一步获得氢气的反应如下：
Ⅰ.CH4（g）＋H2O（g）===CO（g）＋3H2（g）
ΔH＝＋206.2 kJ·ml－1
Ⅱ.CH4（g）＋CO2（g）===2CO（g）＋2H2（g）
ΔH＝＋247.4 kJ·ml－1
反应Ⅱ中，每得到1 ml H2转移电子的物质的量为 ，甲烷和H2O（g）反应生成H2和CO2的热化学方程式为 。
考点三 盖斯定律及其应用
1知识梳理
1.盖斯定律
化学反应的反应热只与反应的 有关，而与具体反应进行的 无关，如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成的反应热是 的，这就是盖斯定律。
2.盖斯定律的意义
利用盖斯定律可以间接计算某些不能直接测得的反应的反应热。例如：反应C（s）＋12O2（g）===CO（g）的ΔH无法直接测得，可以结合下述两个反应的ΔH，利用盖斯定律进行计算。
C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH1＝－393.5 kJ·ml－1
CO（g）＋12O2（g）===CO2（g） ΔH2＝－283.0 kJ·ml－1
ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
ΔH3＝ΔH1－ΔH2
＝－393.5 kJ·ml－1－（－283.0 kJ·ml－1）
＝－110.5 kJ·ml－1
则C（s）＋12O2（g）===CO（g） ΔH3＝－110.5 kJ·ml－1
[判断] 试比较下列各组ΔH的大小。
（1）同一反应，生成物状态不同时
A（g）＋B（g）===C（g） ΔH1<0
A（g）＋B（g）===C（l） ΔH2<0
则ΔH1 ΔH2（填“>”“<”或“＝”，下同）。
（2）同一反应，反应物状态不同时
S（g）＋O2（g）===SO2（g） ΔH1<0
S（s）＋O2（g）===SO2（g） ΔH2<0
则ΔH1 ΔH2。
（3）两个有联系的不同反应相比
C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH1<0
C（s）＋12O2（g）===CO（g） ΔH2<0
则ΔH1 ΔH2。
[提醒]
反应热大小比较的“四看”法
（1）看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下：
（2）看ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。
（3）看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。
（4）看反应的程度。对于可逆反应，参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。
2对点速练
练点一 利用盖斯定律计算反应热
1.已知：
①CH3OH（g）＋12O2（g）===CO2（g）＋2H2（g） ΔH＝－192.9 kJ·ml－1
②H2（g）＋12O2（g）===H2O（l） ΔH＝－285.8 kJ·ml－1
则CH3OH（g）＋32O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）的ΔH为（ ）
A．＋478.7 kJ·ml－1 B．－764.5 kJ·ml－1
C．－478.7 kJ·ml－1 D．＋764.5 kJ·ml－1
2.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） ΔH＝x kJ·ml－1
已知：碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·ml－1
S（s）＋2K（s）===K2S（s） ΔH2＝b kJ·ml－1
2K（s）＋N2（g）＋3O2（g）===2KNO3（s） ΔH3＝c kJ·ml－1，则x为（ ）
A．3a＋b－c B．c－3a－b
C．a＋b－c D．c－a－b
3.（1）已知C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g） ΔH＝a kJ·ml－1
2C（s）＋O2（g）===2CO（g） ΔH＝－220 kJ·ml－1
H—H、O===O和O—H键的键能分别为436 kJ·ml－1、496 kJ·ml－1和462 kJ·ml－1，则a为（ ）
A．－332 B．－118
C．＋350 D．＋130
（2）CH4—CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：
CH4—CO2催化重整反应为：CH4（g）＋CO2（g）===2CO（g）＋2H2（g）。
已知：C（s）＋2H2（g）===CH4（g） ΔH＝－75 kJ·ml－1
C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH＝－394 kJ·ml－1
C（s）＋12O2（g）===CO（g） ΔH＝－111 kJ·ml－1
该催化重整反应的ΔH＝ kJ·ml－1。
归纳总结
根据盖斯定律计算时的注意点
（1）参照目标热化学方程式，结合原热化学方程式（一般为2～3个）进行合理“变形”，（如热化学方程式颠倒、乘或除以某一个数，然后将它们相加、减。）可得出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式ΔH之间的换算关系。
（2）当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”“－”符号。
（3）将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。
（4）在涉及反应过程中，会遇到同一物质的三态（固、液、气）的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。
练点二 利用盖斯定律比较ΔH大小
4.已知：
①H2（g）＋12O2（g）===H2O（g）ΔH1＝a kJ·ml－1
②2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）ΔH2＝b kJ·ml－1
③H2（g）＋12O2（g）===H2O（l）ΔH3＝c kJ·ml－1
④2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）ΔH4＝d kJ·ml－1
下列关系式中正确的是（ ）
A．ad>0
C．2a＝b<0 D．2c＝d>0
5.已知室温下，将CuSO4·5H2O（s）溶于水会使溶液温度降低，将CuSO4（s）溶于水会使溶液温度升高，则下列能量转化关系的判断不正确的是（ ）
A．ΔH1>0 B．ΔH2>ΔH3
C．ΔH3>ΔH1 D．ΔH2＝ΔH1＋ΔH3
方法总结
反应热大小比较法——盖斯定律“矢量三角”
（1）同一个反应，生成物的状态不相同
有如下两个热化学方程式：2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH1和2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）
ΔH2（ΔH1和ΔH2都小于0），请比较ΔH1和ΔH2的大小。
结合反应本身的特点，设计如下的“矢量三角”：
依据盖斯定律得ΔH1＋ΔH3＝ΔH2，即ΔH2－ΔH1＝ΔH3<0，故ΔH1>ΔH2。
（2）同一个反应，反应物的状态不相同
有如下两个热化学方程式：S（s）＋O2（g）===SO2（g） ΔH1和S（g）＋O2（g）===SO2（g） ΔH2（ΔH1和ΔH2都小于0），请比较ΔH1和ΔH2的大小。
结合反应本身的特点，设计如下的“矢量三角”：
依据盖斯定律得ΔH3＋ΔH1＝ΔH2，即ΔH2－ΔH1＝ΔH3<0，故ΔH1>ΔH2。
（3）对于不同反应，当它们之间有关联时
有如下两个热化学方程式：C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH1和C（s）＋12O2（g）===CO（g） ΔH2（ΔH1和ΔH2都小于0），请比较ΔH1和ΔH2的大小。
结合反应本身的特点，设计如下的“矢量三角”：
依据盖斯定律得ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，即ΔH1－ΔH2＝ΔH3<0，故ΔH2>ΔH1。
练点三 利用盖斯定律书写热化学方程式
6.运用盖斯定律可方便地计算出难以通过实验直接测定的反应热。已知：
①P4（白磷，s）＋5O2（g）===P4O10（s）
ΔH＝－2 983.2 kJ·ml－1
②P（红磷，s）＋54O2（g）===14P4O10（s）
ΔH＝－738.5 kJ·ml－1
则白磷转化为红磷的热化学方程式为（ ）
A．P4（白磷，s）===4P（红磷，s）ΔH＝－29.2 kJ·ml－1
B．P4（白磷，s）===4P（红磷，s）ΔH＝＋29.2 kJ·ml－1
C．P4（白磷，s）===4P（红磷，s）
ΔH＝－2 244.7 kJ·ml－1
D．P4（白磷，s）===4P（红磷，s）ΔH＝＋2 244.7 kJ·ml－1
7.阅读信息，写出指定条件的热化学方程式。
（1）工业上制取硝酸铵的流程图如下所示：
已知：4NO（g）＋4NH3（g）＋O2（g）⇌4N2（g）＋6H2O（g）
ΔH＝－1 745.2 kJ·ml－1；
6NO（g）＋4NH3（g）⇌5N2（g）＋6H2O（g）
ΔH＝－1 925.2 kJ·ml－1。
则反应Ⅰ的热化学方程式可表示为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）饮用水中的NO3-主要来自于NH4+。已知在微生物的作用下，NH4+经过两步反应被氧化成NO3-。两步反应的能量变化示意图如下：
1 ml NHH4+全部被氧化成NO3-的热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。
已知：TiO2（s）＋2Cl2（g）===TiCl4（g）＋O2（g）
ΔH1＝＋175.4 kJ·ml－1
2C（s）＋O2（g）===2CO（g） ΔH2＝－220.9 kJ·ml－1
沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4（g）和CO（g）的热化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）标准摩尔生成焓是指在25 ℃和101 kPa时，最稳定的单质生成1 ml化合物的焓变。已知25 ℃和101 kPa时下列反应：
①2C2H6（g）＋7O2（g）===4CO2（g）＋6H2O（l）
ΔH＝－3 116 kJ·ml－1
②C（石墨，s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH＝－393.5 kJ·ml－1
③2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH＝－571.6 kJ·ml－1
写出表示乙烷标准摩尔生成焓的热化学方程式：________________________
。
本讲真题研练
1.[2020·全国卷Ⅱ，28（1）]天然气的主要成分为CH4，一般还含有C2H6等烃类，是重要的燃料和化工原料。
（1）乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6（g）===C2H4（g）＋H2（g） ΔH1，相关物质的燃烧热数据如表所示：
①ΔH1＝ kJ·ml－1。
2.[2019·全国卷Ⅲ，28（2）]Deacn直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl2（s）===CuCl（s）＋12Cl2（g）
ΔH1＝83 kJ·ml－1
CuCl（s）＋12O2（g）===CuO（s）＋12Cl2（g）
ΔH2＝－20 kJ·ml－1
CuO（s）＋2HCl（g）===CuCl2（s）＋H2O（g）
ΔH3＝－121 kJ·ml－1
则4HCl（g）＋O2（g）===2Cl2（g）＋2H2O（g）的ΔH＝ kJ·ml－1。
3.[2018·全国卷Ⅱ，27（1）]CH4－CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：
CH4－CO2催化重整反应为：CH4（g）＋CO2（g）===2CO（g）＋2H2（g）。
已知：C（s）＋2H2（g）===CH4（g） ΔH＝－75 kJ·ml－1
C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH＝－394 kJ·ml－1
C（s）＋12O2（g）===CO（g） ΔH＝－111 kJ·ml－1
该催化重整反应的ΔH＝ kJ·ml－1。
4.[2020·天津卷，10]理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN（g）⇌HNC（g）异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是（ ）
A.HCN比HNC稳定
B.该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·ml－1
C.正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.使用催化剂，可以改变反应的反应热
5.[2020·浙江7月，22]关于下列ΔH的判断正确的是（ ）
CO32-（aq）＋H＋（aq）===HCO3-（aq） ΔH1
CO32-（aq）＋H2O（l）⇌HCO3-（aq）＋OH－（aq） ΔH2
OH－（aq）＋H＋（aq）===H2O（l） ΔH3
OH－（aq）＋CH3COOH（aq）===CH3COO－（aq）＋H2O（l） ΔH4
A．ΔH1<0 ΔH2<0 B．ΔH1<ΔH2
C.ΔH3<0 ΔH4 >0 D．ΔH3>ΔH4
6.[2019·浙江4月，23]MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示（M===Ca、Mg）：
已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法不正确的是（ ）
A.ΔH1（MgCO3）>ΔH1（CaCO3）>0
B.ΔH2（MgCO3）＝ΔH2（CaCO3）>0
C.ΔH1（CaCO3）－ΔH1（MgCO3）＝ΔH3（CaO）－ΔH3（MgO）
D.对于MgCO3和CaCO3，ΔH1＋ΔH2>ΔH3
eq \x(温馨提示：请完成课时作业18)
第六章 化学反应与能量
第1讲 化学能与热能
考点一
1知识梳理
1．(1)物质 能量 (2)质量 能量 (3)热能 热量
2．(1)所释放或吸收的热量 (2)反应热 (3)ΔH (4)kJ·ml－1 kJ/ml
4．(1)物质的量 反应热 (2)物质 能量 1 ml固体碳和1 ml氧气反应 1 ml二氧化碳 393.5 kJ的热量
判断 答案：(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√ (7)× (8)×
2对点速练
1．解析：A项，由能量—反应过程图像中状态Ⅰ和状态Ⅲ知，CO和O生成CO2是放热反应，错误；B项，由状态Ⅱ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Ⅲ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Ⅰ(CO和O)和状态Ⅲ(CO2)分析，状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO和O原子反应生成CO2的过程，错误。
答案：C
2．解析：由图示可知CO2和CH4在Ni催化作用下，最终生成CO和H2，故A项正确；化学反应的过程中存在构成反应物的键的断裂和生成物中键的形成，由图示可知①→②过程中既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成，故B项正确；①的能量总和大于②的能量总和，则①→②的过程放出能量，故C项错误；由图示可知CO2和CH4催化重整生成CO和H2的过程中Ni的质量和化学性质没有发生变化，则Ni为催化剂，故D项正确。
答案：C
3．解析：曲线Ⅰ(表示没有使用催化剂)和曲线Ⅱ(表示使用了催化剂)是同一个反应的能量变化，A项错误；曲线Ⅱ可以表示使用了催化剂的放热反应的能量变化，但二氧化锰催化氯酸钾分解的反应属于吸热反应，B项错误；放热反应不一定不需要加热，C项错误；反应的ΔH等于生成物的总能量减去反应物的总能量，D项正确。
答案：D
4．解析：由图可知，正反应放热，ΔH为负值；逆反应吸热，ΔH为正值，D错误。
答案：D
5．解析：由图可知，1 g H2(g)(即0.5 ml)和8 g O2(g)(即0.25 ml)完全反应生成H2O(l)放出142.9 kJ能量，据此写出热化学方程式：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ/ml。
答案：D
6．解析：A项由图可知，1 ml O2(g)＋1 ml C(金刚石，s)具有的能量为E4 kJ，1 ml CO2(g)具有的能量为E1 kJ，且E4＞E1，则反应C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g)为放热反应，ΔH＝(E1－E4) kJ/ml，错误。B项，1 ml CO(g)＋0.5 ml O2(g)具有的能量为E2 kJ，则反应C(石墨，s)＋12O2(g)===CO(g)的ΔH＝(E2－E3) kJ/ml，错误。C项，由图可知，C(石墨，s)===C(金刚石，s)为吸热反应，则有ΔH＝(E4－E3) kJ/ml，错误。D项，由图可知，CO2(g)===CO(g)＋12O2(g)为吸热反应，ΔH＝(E2－E1) kJ/ml，从而可知2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝2(E2－E1) kJ/ml，正确。
答案：D
7．答案：(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3 kJ·ml－1
(2)B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l)
ΔH＝－2 165 kJ·ml－1
(3)2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s) ΔH＝－511 kJ·ml－1
(4)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1 520.0 kJ·ml－1
(5)N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(l) ΔH＝－2(c＋b－a) kJ·ml－1
(6)NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·ml－1
考点二
1知识梳理
1．(1)1 ml CO2(g) H2O(l) SO2(g)
2．(1)1 ml液态H2O
3．(1)环形玻璃搅拌棒 温度计 (3)保温隔热，减少实验过程中的热量损失 使碱稍过量
思考 答案：< 1 ml 1 ml 1 ml 1 ml H2O －57.3 kJ/ml
判断 答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√ (7)√
2对点速练
1．解析：A项，符合燃烧热的概念，正确；B项，生成物中的水是气体，属于不稳定氧化物，错误；C项，热化学方程式中是2 ml可燃物氢气燃烧放热，不符合燃烧热的概念，错误；D项，HCl不是氧化物，不符合燃烧热的概念要求，错误。
答案：A
2．解析：反应①没有生成稳定氧化物，因此碳的燃烧热大于110.5 kJ·ml－1，故A项错误；①的反应热为－221 kJ·ml－1，故B项错误；稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJ·ml－1，故C项错误；20 g NaOH的物质的量n(NaOH)＝0.5 ml，则Q＝0.5 ml×57.3 kJ·ml－1＝28.65 kJ，D项正确。
答案：D
3．解析：实验测定中和热ΔH＝－53.5 kJ·ml－1与57.3 kJ·ml－1有偏差，是因为实验过程中热量有散失。此实验中硫酸过量，用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视读数使NaOH的量偏多，所测中和热数值偏大。
答案：(1)温度计 (2)a
(3)NaOH(aq)＋12H2SO4(aq)=== 12Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1
或2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l) ΔH＝－114.6 kJ·ml－1
(4)b
4．解析：新能源要符合污染小，可再生性强等特点，选D。
答案：D
5．解析：水的分解是吸热反应，A错误；氢能源由于受贮存和运输等因素的限制，还未普遍使用，但有巨大的开发利用的价值，B、D错误。
答案：C
6．答案：共价键 3 ml CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g) ΔH＝＋165 kJ·ml－1
考点三
1知识梳理
1．始态(各反应物)和终态(各生成物) 途径 相同
判断 答案：(1)> (2)< (3)<
2对点速练
1．解析：分析题给热化学方程式可知，要得到目标热化学方程式，应将①和②中的H2(g)消去，而①和②中的H2(g)分别在方程式的两边，因此通过②×2＋①即可得到目标热化学方程式，则CH3OH(g)＋32O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝(－285.8 kJ·ml－1×2)＋(－192.9 kJ·ml－1)＝－764.5 kJ·ml－1。
答案：B
2．解析：由题可得
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝a kJ·ml－1①
S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2＝b kJ·ml－1②
2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝c kJ·ml－1③
由盖斯定律得①×3＋②－③为所给方程式，即x＝3a＋b－c，选A。
答案：A
3．解析：(1)已知①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝a kJ·ml－1，
②2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－220 kJ·ml－1
①×2－②得：2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g) ΔH＝(2a＋220) kJ·ml－1，
4×462－496－2×436＝2a＋220，解得a＝＋130。
(2)将已知中3个反应依次记为①、②、③，根据盖斯定律③×2－①－②得该催化重整反应的ΔH＝(－111×2＋75＋394) kJ·ml－1＝＋247 kJ·ml－1。
答案：(1)D (2)247
4．解析：由于氢气的燃烧是放热反应，故四个反应的ΔH都小于0，即B、D错误；①、②式反应物、生成物的状态相同，①×2＝②，即2ΔH1＝ΔH2，2a＝b，又H2的燃烧反应为放热反应，故2a＝b<0，C正确；③－①得：H2O(g)===H2O(l)，由于气态水转变为液态水要放热，故其ΔH＝ΔH3－ΔH1＝c－a<0，c答案：C
5．解析：A项，CuSO4·5H2O(s)受热分解生成CuSO4(s)，为吸热反应，ΔH1>0，正确；B项，ΔH2>0，ΔH3<0，则ΔH2>ΔH3，正确；C项，ΔH3<0，ΔH1>0，则ΔH3<ΔH1，错误；D项，根据盖斯定律可知：ΔH2＝ΔH1＋ΔH3，正确。
答案：C
6．解析：反应②×4可得③4P(红磷，s)＋5O2(g)===P4O10(s) ΔH＝－2 954 kJ·ml－1。可见等质量的白磷比红磷含有的能量高，物质含有的能量越高，物质的稳定性就越弱。由①－③整理可得：P4(白磷，s)===4P(红磷，s) ΔH＝－29.2 kJ·ml－1，A正确。
答案：A
7．解析：(1)将已知的两个热化学方程式从上到下依次标记为①和②，根据盖斯定律由①×5－②×4得：4NH3(g)＋5O2(g)⇌4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1 025.2 kJ·ml－1。
(4)根据标准摩尔生成焓的定义，乙烷的标准摩尔生成焓是指由单质C和单质H2生成1 ml C2H6的焓变。根据盖斯定律，(②×4－①＋③×3)÷2得：2C(石墨，s)＋3H2(g)===C2H6(g) ΔH＝－86.4 kJ·ml－1。
答案：(1)4NH3(g)＋5O2(g)⇌4NO(g)＋6H2O(g)
ΔH＝－1 025.2 kJ·ml－1
(2)NH4+ (aq)＋2O2(g)===NO3- (aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH＝－346 kJ·ml－1
(3)TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH＝－45.5 kJ·ml－1
(4)2C(石墨，s)＋3H2(g)===C2H6(g) ΔH＝－86.4 kJ·ml－1
本讲真题研练
1．解析：(1)①根据题表中数据信息可写出热化学方程式
(ⅰ)C2H6(g)＋72O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－1 560 kJ·ml－1、
(ⅱ)C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－1 411 kJ·ml－1、
(ⅲ)H2(g)＋12O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286 kJ·ml－1，根据盖斯定律，由(ⅰ)－(ⅱ)－(ⅲ)得C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g) ΔH1＝＋137 kJ·ml－1。
答案：(1)①＋137
2．解析：将题给反应过程依次记为①、②、③，则根据盖斯定律，由③×2＋②×2＋①×2可得到4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝2ΔH3＋2ΔH2＋2ΔH1＝－116 kJ·ml－1。
答案：－116
3．解析：将已知中3个反应依次记为①、②、③，根据盖斯定律③×2－①－②得该催化重整反应的ΔH＝(－111×2＋75＋394)kJ·ml－1＝＋247 kJ·ml。
答案：＋247
4．解析：本题考查反应过程的能量图分析，考查的化学学科核心素养是宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知。HNC的能量比HCN高，则稳定性较好的是HCN，A项正确；该异构化反应的ΔH＝ ＋59.3 kJ·ml－1，为吸热反应，则正反应的活化能大于逆反应的活化能，B、C项正确；使用催化剂只能改变反应的历程，但是不影响反应的反应热，D项错误。
答案：D
5．解析：本题考查反应热知识，考查的化学学科核心素养是证据推理与模型认知。形成化学键要放出热量，ΔH1<0，第二个反应是盐类的水解反应，是吸热反应，ΔH2>0，A项错误；ΔH1是负值，ΔH2是正值，ΔH1<ΔH2，B项正确；酸碱中和反应是放热反应，ΔH3<0，ΔH4<0，C项错误；第四个反应(醋酸是弱酸，电离吸热)放出的热量小于第三个反应，但ΔH3和ΔH4都是负值，则ΔH3<ΔH4，D项错误。
答案：B
6．解析：根据已知信息，离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。由于r(Mg2＋)ΔH1(CaCO3)>0，A项正确；由于ΔH2只与CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 相关，故ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)>0，B项正确；根据能量关系图可知ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3，由于ΔH(MgCO3)≠ΔH(CaCO3)，故ΔH1(MgCO3)＋ΔH2(MgCO3)－ΔH3(MgO)≠ΔH1(CaCO3)＋ΔH2(CaCO3)－ΔH3(CaO)而ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)，故ΔH1(MgCO3)－ΔH3(MgO)≠ΔH1(CaCO3)－ΔH3(CaO)，ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)≠ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)，C项错误；由于ΔH＋ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，而ΔH>0，故ΔH1＋ΔH2>ΔH3，D项正确，故选C。
答案：C
燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热
ΔH及其
单位
ΔH 0，单位均为kJ·ml－1
不同点
反应物
的量

不一定为1 ml
生成物
的量
不确定
生成水的量为
反应热
的含义
101 kPa时， 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量
在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成 时所放出的热量
表示方法
燃烧热ΔH＝－a kJ·ml－1（a>0）
强酸与强碱反应的中和热ΔH＝
引起误差的实验操作
t终－t始
|ΔH|
保温措施不好
偏小
偏小
搅拌不充分
偏小
偏小
所用酸、碱浓度过大
偏大
偏大
用同浓度的氨水代替NaOH溶液
偏小
偏小
用同浓度的醋酸代替盐酸
偏小
偏小
用50 mL 0.50 ml·L－1 NaOH溶液
偏小
偏小
物质
C2H6（g）
C2H4（g）
H2（g）
燃烧热ΔH/（kJ·ml－1）
－1 560
－1 411
－286