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2022届高考统考化学人教版一轮复习教师用书：第1部分 第6章 第1节 化学能与热能教案
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这是一份2022届高考统考化学人教版一轮复习教师用书：第1部分 第6章 第1节 化学能与热能教案，共28页。
第一节 化学能与热能
焓变 热化学方程式
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：物质变化和能量变化。
(2)化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。
(3)化学反应中的能量转化形式
①吸热反应：热能―→化学能。
②放热反应：化学能―→热能。
③光合作用：光能―→化学能。
④燃烧反应：化学能―→热能，化学能―→光能。
⑤原电池反应：化学能―→电能。
⑥电解池反应：电能―→化学能。
(4)化学反应的实质与特征
2．焓变、反应热
(1)焓(H)
用于描述物质所具有能量的物理量。
(2)焓变(ΔH)
ΔH＝H(生成物)－H(反应物)。单位kJ·ml－1或kJ/ml。
(3)反应热
指当化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号Q表示，单位kJ·ml－1。
(4)焓变与反应热的关系
对于恒压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有关系：ΔH＝Qp。
3．吸热反应和放热反应
(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。
(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析
[识记] 常见的放热反应与吸热反应
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金属跟水或酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化；⑥铝热反应。
吸热反应：①大多数分解反应；②盐类的水解反应；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应。
注意：有能量变化的物理变化不属于放热或吸热反应。
[辨易错]
(1)任何化学反应都伴有能量变化，有能量变化的过程均为化学变化。( )
(2)物质的焓越小，能量越低，物质越稳定。( )
(3)需加热的反应一定为吸热反应，不需加热的反应一定为放热反应。( )
(4)反应热就是化学反应的焓变，放热反应为负值。( )
(5)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量。( )
(6)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。( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)×
4．热化学方程式
(1)定义：表示参加化学反应物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。
(2)意义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。
如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1表示在25 ℃、101 kPa条件下，2 ml H2和1 ml O2反应生成2 ml液态水时放出571.6 kJ的热量。
(3)书写应注意的一般问题
①注明反应温度和压强。若为25 ℃、101 kPa进行反应，可不注明。
②注明反应物和生成物的状态。
③化学计量数只表示物质的量，不表示分子个数，可以是整数也可以是分数。
④化学计量数与ΔH成正比关系，ΔH的单位为kJ·ml－1，如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1而H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·ml－1。
5．从活化能的角度认识焓变
(1)E1为正反应活化能，E2为逆反应活化能，ΔH＝E1－E2。
(2)催化剂能降低正、逆反应的活化能，使反应加快，但焓变不变。
[深思考]
1．常温常压下，1 g H2完全燃烧，放出a kJ的热量，则H2燃烧的热化学方程式为 。
[答案] H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－2a kJ·ml－1
2．已知：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－a kJ·ml－1，该反应的正反应活化能为b kJ·ml－1，则该反应的逆反应活化能为 kJ·ml－1。
[答案] a＋b
知识应用
由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如下图所示。
由图示回答下列问题
(1)该反应是 反应(填吸热或放热)。
(2)写出该反应的热化学方程式 。
(3)该反应的正反应活化能与逆反应活化能的差为 。
(4)使用催化剂，该反应的焓变如何变化？ 。
[答案] (1)放热 (2)N2O(g)＋NO(g)===N2(g)＋NO2(g) ΔH＝－139 kJ/ml (3)139 kJ/ml (4)不变
命题点1 反应热、焓变与能量变化
1．碘在不同状态下(固态或气态)与氢气反应的热化学方程式如下所示：
①H2(g)＋I2(？)2HI(g) ΔH＝－9.48 kJ
②H2(g)＋I2(？)2HI(g) ΔH＝＋26.48 kJ
下列判断正确的是 ( )
A．①中的I2为固态，②中的I2为气态
B．②中的反应物总能量比①中的反应物总能量低
C．①中的产物比②中的产物热稳定性更好
D．1 ml固态碘升华时将吸热17 kJ
B [A项，反应①放热、反应②吸热源于碘单质的状态不同，固态变为气态需要吸收能量，故①中的I2为气态，②中的I2为固态，错误；B项，生成物的能量相等，①放热，故②的反应物总能量比①的反应物总能量低，正确；C项，产物的稳定性相同，错误；D项，1 ml固态碘升华时将吸热26.48＋9.48＝35.96(kJ)，错误。]
2．用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用如下反应，可实现氯的循环利用：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－115.6 kJ·ml－1。下列说法正确的是( )
A．该反应的活化能为115.6 kJ·ml－1
B．使用催化剂能使该反应的焓变增大
C．该反应的正反应活化能比逆反应活化能大
D．断裂H2O(g)中1 ml H—O键比断裂HCl(g)中1 ml H—Cl 键所需能量多
D [A项，活化能不等于反应热，错误；B项，催化剂对反应焓变的大小无影响，错误；C项，考生易因不清楚反应热与活化能的关系而出错，ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能<0，故正反应活化能比逆反应活化能小，错误；D项，考生利用键能计算时，易因忽视1 ml H2O中含有2 ml H—O键而出错，4×E(H—Cl)＋498 kJ·ml－1－[2×243 kJ·ml－1＋4×E(H－O)]＝－115.6 kJ·ml－1，整理得E(H—O)－E(H—Cl)＝31.9 kJ·ml－1，故断开1 ml H—O键比断开1 ml H—Cl键所需能量多，正确。]
3．一定条件下，在水溶液中1 ml Cl－、ClOeq \\al(－,x)(x＝1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。
(1)D是 (填离子符号)。
(2)B―→A＋C反应的热化学方程式为
(用离子符号表示)。
[解析] (1)根据化合价可知，A为Cl－，B为ClO－，C为ClOeq \\al(－,3)，D为ClOeq \\al(－,4)。
(2)B―→A＋C的热化学方程式为3ClO－(aq)===2Cl－(aq)＋ClOeq \\al(－,3)(aq)
ΔH＝(2×0＋63－3×60) kJ·ml－1
＝－117 kJ·ml－1。
[答案] (1)ClOeq \\al(－,4) (2)3ClO－(aq)===2Cl－(aq)＋ClOeq \\al(－,3)(aq) ΔH＝－117 kJ·ml－1
(1)焓变与反应发生的条件、反应进行是否彻底无关。
(2)催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。
(3)在化学反应中，反应物各原子之间的化学键不一定完全断裂。
(4)物质的能量越低越稳定。
(5)ΔH的基本计算
①ΔH＝H(生成物)－H(反应物)
②ΔH＝反应物断键吸收的能量－生成物成键放出的能量
③ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能。
注意：常见物质(1 ml)中化学键数目
命题点2 热化学方程式的一般书写
4．根据信息书写热化学方程式
(1)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：
已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6 ℃和76 ℃，AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3与气体X2反应生成1 ml AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为
。
(2)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为
。
(3)在一定条件下，将1 ml N2和3 ml H2充入一密闭容器中发生反应生成氨气，达到平衡时N2的转化率为25%，放出Q kJ的热量，写出N2与H2反应的热化学方程式为 。
(4)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和氢气，在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是
。
(5)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，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：
。
[解析] (1)室温时AX3为液态(l)，AX5为固态(s)。
(2)根据碳原子守恒有：C2H5OH～2CO2～2CaCO3。生成100 g CaCO3沉淀，则乙醇为0.5 ml，据此可写出反应的热化学方程式。
(3)1 ml N2完全反应放出的热量为eq \f(Q,1×25%) kJ＝4Q kJ，故N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－4Q kJ·ml－1。
(4)消耗1 ml NaBH4(s)放热eq \f(21.6,3.8)×38 kJ＝216 kJ。
(5)ΔH＝(134－368) kJ·ml－1＝－234 kJ·ml－1。
[答案] (1)AX3(l)＋X2(g)===AX5(s)
ΔH＝－123.8 kJ·ml－1
(2)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－2Q kJ·ml－1
(3)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
ΔH＝－4Q kJ·ml－1
(4)NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g)
ΔH＝－216 kJ·ml－1
(5)NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)
ΔH＝－234 kJ·ml－1
书写热化学方程式注意事项
(1)注意特定条件下的物质状态。
(2)ΔH的单位、符号及与化学计量数的正比关系。
(3)可逆反应的ΔH表示反应完全进行时的热量变化，与反应是否可逆无关。
(4)同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外，还要注明名称。
命题点3 能量变化图像的分析
5．(2020·泰安模拟)工业上常利用CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2]，该可逆反应分两步进行，整个过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是( )
A．NH2COONH4为合成尿素反应的中间产物
B．反应Ⅰ逆反应的活化能＞反应Ⅱ正反应的活化能
C．反应Ⅱ在热力学上进行趋势很大
D．2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(l)的焓变ΔH＝E2－E1
C [A．从图像可知，合成尿素的过程中生成了NH2COONH4，其为合成尿素反应的中间产物，A正确；B．活化能是指化学反应中反应物分子到达活化分子所需的最小能量，由图像可知，反应Ⅰ逆反应的活化能＞反应Ⅱ正反应的活化能，B正确；C．反应Ⅱ为吸热反应，在热力学上进行趋势较小，C错误；D．2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(l)为放热反应，ΔH ＝生成物的总能量－反应物的总能量<0，即ΔH＝E2－E1，D正确；]
6．(2020·天津学业水平等级性考试，T10)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
D [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。]
燃烧热 中和热 能源
知识梳理
1．燃烧热和中和热
2.中和反应热的测定
(1)实验装置
(2)实验步骤
①绝热装置组装―→②量取一定体积酸、碱稀溶液―→③测反应前酸碱液温度―→④混合酸碱液测反应时最高温度―→⑤重复2～3次实验―→⑥求平均温度差(t终－t始)―→⑦计算中和热ΔH。
(3)中和热测定数据处理
ΔH＝－eq \f(m酸＋m碱·c·t终－t始,nH2O)
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1。
(4)误差分析
若实验时有热量损失，所测中和热偏小，ΔH偏大。
(5)注意事项
①由于化学反应都有一定的可逆性，为保证酸(碱)能完全中和，可使加入碱(酸)稍过量。
②中和热是强酸强碱的稀溶液生成1 ml H2O放出的热量，为57.3 kJ，弱酸弱碱电离时吸热，生成1 ml H2O时放出的热量小于57.3 kJ。若用浓硫酸发生中和反应生成1 ml H2O时放出的热量大于57.3 kJ。
③中和热测定实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动，不能用金属丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是金属传热快，热量损失大。
④计算时应注意单位的统一，且要注意数据的取舍，无效数据要舍去。
[辨易错]
(1)已知H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH＝－a kJ/ml，则H2的燃烧热为a kJ/ml。( )
(2)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 ml水时放出57.3 kJ的热量。( )
(3)在中和热测定时，加酸液或碱液的动作缓慢，或用铁丝搅拌，所测中和热均减小。( )
(4)中和热测定过程中，若选用稀硫酸与稀Ba(OH)2溶液发生中和反应，实验测定的中和热ΔH偏大。( )
[答案] (1)× (2)× (3)√ (4)×
3．能源分类与开发利用
(1)分类
(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O2浓度等；二是保证燃料与空气有足够大的接触面积，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。
[辨易错]
(1)天然气和沼气的主要成分均为CH4，二者均为可再生能源。( )
(2)氢气作为绿色能源的理由是燃值高、来源丰富。( )
(3)煤的液化或气化可以提高能源利用率，减少污染气体的排放。( )
[答案] (1)× (2)× (3)√
知识应用
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 ；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 。
①天然气 ②煤 ③石油 ④太阳能 ⑤生物质能 ⑥风能 ⑦氢能
[答案] ①②③④⑤⑥ ④⑤⑥⑦
2．已知热值是指1 g可燃物完全燃烧放出的热量，单位一般为kJ/g。H2、CH4的燃烧热分别为285.8 kJ/ml、890.3 kJ/ml，二者的热值 较大。
[答案] H2
命题点1 燃烧热、中和热与能源
1．化学与人类生活、社会可持续发展密切相关，下列说法正确的是( )
A．直接燃烧煤和将煤进行深加工后再燃烧的效率相同
B．天然气、风能属于一次能源，水煤气、电能属于二次能源
C．人们可以把放热反应释放的能量转化为其他可利用的能量，而吸热反应没有利用价值
D．地热能、风能、天然气和氢能都属于新能源
[答案] B
2．(2020·长沙模拟)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
D [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；20.0 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。]
3．(2020·昆明模拟)已知：
①H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)
ΔH1＝－57.3 kJ·ml－1，
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH2＝－571.6 kJ·ml－1，
下列有关说法正确的是( )
A．向含0.1 ml NaOH的溶液中加入一定体积的0.1 ml·L－1乙二酸，反应中的能量变化如图所示
B．NH3·H2O(aq)＋H＋(aq)===NHeq \\al(＋,4)(aq)＋H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ·ml－1
C．氢气的燃烧热为571.6 kJ·ml－1
D．若反应②中水为气态，则同样条件下的反应热：ΔH<ΔH2
A [因乙二酸是弱酸，弱酸的电离平衡是一个吸热过程，故生成0.1 ml H2O(l)时放出的热量小于5.73 kJ，A项正确；NH3·H2O为弱碱，反应中的ΔH>－57.3 kJ·ml－1，B项错误；反应消耗1 ml H2(g)放出的热量为285.8 kJ，故H2的燃烧热为285.8 kJ·ml－1，C项错误；D项，水为气态时，放出的热量少，但ΔH大，即ΔH>ΔH2，D项错误。]
命题点2 中和热的实验测定
4．某实验小组用0.50 ml·L－1 NaOH溶液和0.50 ml·L－1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。
(1)装置中碎泡沫塑料的作用是
。
(2)写出该反应的热化学方程式[生成1 ml H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ·ml－1]：
。
(3)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。
①请填写表格中的空白：
②近似认为0.50 ml·L－1 NaOH溶液和0.50 ml·L－1硫酸溶液的密度都是1.0 g·mL－1，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J·(g·℃)－1。则生成1 ml H2O(l)时的反应热ΔH＝ (取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与－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．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
(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 ml·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为 。
[解析] (3)①第2组数据偏差较大，应舍去，其他三组的温度差平均值约为4.0 ℃。②ΔH＝－[(50＋30)mL×1.0 g·mL－1×4.0 ℃×4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1÷0.025 ml]≈－53.5 kJ·ml－1。③放出的热量少可能是散热、多次加入碱或起始温度读得较高等原因。(4)稀氢氧化钠溶液，稀氢氧化钙中溶质都完全电离，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中NH3·H2O的电离要吸收热量，故中和热要小一些，ΔH3要大一些。
[答案] (1)隔热保温，减小热量的损失
(2)H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)
ΔH＝－114.6 kJ·ml－1
(3)①4.0 ②－53.5 kJ·ml－1 ③b
(4)ΔH1＝ΔH2<ΔH3
(1)反应热、焓变与ΔH的比较要注意“＋”“－”号，越负越小，越正越大。
(2)燃烧热、中和热的大小比较只比较数值大小。
盖斯定律在反应热计算中的应用
知识梳理
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，而与反应途径无关。
(2)意义
间接计算某些反应的反应热。
(3)应用
2.反应热大小的比较
(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。
[深思考]
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 (填“>”“<”或“＝”，下同)ΔH2。
(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)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH2<0
则ΔH1 ΔH2。
[答案] (1)> (2)< (3)<
命题点1 盖斯定律的有关计算
1．(2019·全国卷Ⅲ，节选)Deacn直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl2(s)===CuCl(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g) ΔH1＝83 kJ·ml－1
CuCl(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CuO(s)＋eq \f(1,2)Cl2(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。
[解析] 根据盖斯定律，将题中反应依次标号为①、②、③，可将题中反应按③×2＋②×2＋①×2加和得到目标反应，故ΔH＝2ΔH3＋2ΔH2＋2ΔH1。
[答案] －116
2．(2020·山东学业水平等级考试，T18(1))探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH1＝－49.5 kJ·ml－1
Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
ΔH2＝－90.4 kJ·ml－1
Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH3
回答下列问题：
ΔH3＝ kJ·ml－1。
[解析] 分析三个热化学方程式，可应用盖斯定律计算，ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－49.5 kJ·ml－1－(－90.4 kJ·ml－1)＝＋40.9 kJ·ml－1。
[答案] ＋40.9
3．(2019·北京高考，节选)已知反应器中还存在如下反应：
ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH1
ⅱ.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2
ⅲ.CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH3
……
ⅲ为积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用
反应的ΔH。
[解析] 根据盖斯定律，由ⅰ＋ⅱ－ⅲ或ⅰ－ⅱ－ⅲ可确定目标反应。
[答案] C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)或C(s)＋CO2(g)===2CO(g)
命题点2 反应热的比较
4．联氨(N2H4)常温下为无色液体，可用作火箭燃料。下列说法不正确的是 ( )
①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l) ΔH1
②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l) ΔH2
③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g) ΔH3
④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH4＝－1048.9 kJ·ml－1
A．O2(g)＋2H2(g)===2H2O(l) ΔH5，ΔH5>ΔH3
B．ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1
C．1 ml O2(g)和2 ml H2(g)具有的总能量高于2 ml H2O(g)
D．联氨和N2O4作火箭推进剂的原因之一是反应放出大量的热
A [O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g) ΔH3；O2(g)＋2H2(g)===2H2O(l) ΔH5；两个反应均为放热反应，ΔH均为负值，放热越多，ΔH越小，由于生成液态水放热更多，所以ΔH5<ΔH3，A错误；根据盖斯定律，③×2－②×2－①得，2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)，所以ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1，B正确；O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g) ΔH3，该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，C正确；由ΔH4＝－1 048.9 kJ·ml－1知，反应放出大量的热，所以可以用联氨和N2O4作火箭推进剂，D正确。]
5．(2020·7月浙江选考，T22)关于下列ΔH的判断正确的是( )
COeq \\al(2－,3)(aq)＋H＋(aq)===HCOeq \\al(－,3)(aq) ΔH1
COeq \\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)HCOeq \\al(－,3)(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
B [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。]
涉及反应历程的能量图像分析
分析近几年高考试题，涉及反应历程的试题时常出现，涉及复杂反应历程的能量图像试题在2019年全国卷Ⅰ和2018年海南卷已出现，这类试题的特点是情境新，能更好地考查学生对新情境的分析和解决问题的能力。很好地体现了“科学探究与创新意识、证据推理与模型认知”的核心素养。
如图所示，反应A＋B―→AB的活化能为Ea，加入催化剂K后，反应分两步进行：
①A＋K―→AK 活化能为Ea1
②AK＋B―→AB＋K 活化能为Ea2
[解读] (1)加入催化剂K后，①、②两步反应的活化能Ea1、Ea2均小于原反应的Ea，反应速率加快。
(2)Ea1>Ea2，故①步反应为慢反应，决定整个反应的速率，②步反应为快反应，总反应取决于①步反应，总反应在催化剂条件下的活化能为Ea1。
(3)总反应的活化能为Ea。
注意：①活化能又称能垒或能阈或能障。
②活化能与温度无关，与使用的催化剂有关。
③催化剂不改变焓变(ΔH)。
1．2010年Sheth等得出乙炔在Pd表面选择加氢的反应机理(如图所示)。其中吸附在Pd表面上的物种用*标注。
上述吸附反应为 (填“放热”或“吸热”)反应，该历程中最大能垒(活化能)为 kJ·ml－1，该步骤的化学方程式为 。
[解析] 由图可知，吸附时能量降低，解吸时能量升高，如C2Heq \\al(*,4)―→C2H4 ΔH＝＋82 kJ·ml－1。基元反应中，C2Heq \\al(*,3)＋H*―→C2Heq \\al(*,4)的活化能最大，为＋85 kJ·ml－1。
[答案] 放热 ＋85 C2Heq \\al(*,3)＋H*―→C2Heq \\al(*,4)
2．(2020·湖北八校一联)我国科学家以MS2为催化剂，在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨，其反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示。下列说法错误的是( )
A．Li2SO4溶液利于MS2对N2的活化
B．两种电解质溶液环境下，N2―→NH3的焓变相同
C．MS2(Li2SO4溶液)将反应决速步(*N2―→*N2H)的能量升高
D．N2的活化是N≡N键的断裂与N—H键形成的过程
C [由题图可知，在Li2SO4溶液中*N2的相对能量较低，因此Li2SO4溶液利于MS2对N2的活化，A正确；反应物、生成物的能量不变，因此两种电解质溶液环境下，反应N2―→NH3的焓变相同，B正确；MS2(Li2SO4溶液)体系中*N2―→*N2H吸收的能量比在MS2(Na2SO4溶液)体系中的少，所以活化能降低，C错误；N2的活化是*N2转化为*N2H的过程，即N≡N键的断裂与N—H键形成的过程，D正确。]
3．炭黑是雾霾中的重要颗粒物，它可以活化氧分子，生成活化氧。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化SO2。下列说法错误的是 ( )
A．每活化一个氧分子放出0.29 eV能量
B．水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eV
C．氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程
D．炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂
B [由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放出能量，A正确；水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18 eV，B错误；氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程，C正确；活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑颗粒可以活化氧分子，因此炭黑颗粒可以看作大气中SO2转化为SO3的催化剂，D正确。]
4．(2020·深圳模拟)科学家提出制备“合成气”反应历程分两步：
反应①：CH4(g)C(ads)＋2H2(g) (慢反应)
反应②：C(ads)＋CO2(g)2CO(g) (快反应)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图：
CH4与CO2制备“合成气”的热化学方程式为 。能量变化图中：E5＋E1 E4＋E2(填“>”“<”或“＝”)。
[解析] 反应①为慢反应，反应②为快反应，反应①的活
化能大于反应②的，即E4－E1>E5－E2故E5＋E1[答案] CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋(E3－E1)kJ·ml－1 <
[真题验收]
1．(1)(2020·全国卷Ⅰ，T28(1))钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为
。
(2)(2020·全国卷Ⅱ，T28(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：
ΔH1＝ kJ·ml－1。
[解析] (1)根据题图知，V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g) ΔH2＝－24 kJ·ml－1①，V2O4(s)＋2SO3(g)===2VOSO4(s) ΔH1＝－399 kJ·ml－1②。根据盖斯定律，由②－①×2得：2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝(－399＋48) kJ·ml－1＝－351 kJ·ml－1。
(2)根据题表中数据信息可写出热化学方程式
(ⅰ)C2H6(g)＋eq \f(7,2)O2(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)＋eq \f(1,2)O2(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)2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝－351 kJ·ml－1
(2)＋137
2．(2019·全国卷Ⅰ，节选)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH 0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝ eV，写出该步骤的化学方程式
。
[解析] 由图可知，该反应的始态相对能量高于终态相对能量，ΔH<0，由图可知历程中最大活化能E正＝(1.86＋0.16)eV＝2.02 eV。该步骤起始物质为COOH*＋H*＋H2O*，产物为COOH*＋2H*＋OH*。
[答案] 小于 2.02 COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)
3．(2019·全国卷Ⅱ，节选)已知：
(g)===(g)＋H2(g) ΔH1＝100.3 kJ·ml－1 ①
H2(g)＋I2(g)===2HI(g) ΔH2＝－11.0 kJ·ml－1②
对应反应：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)
ΔH3＝ kJ·ml－1。 ③
[解析] 根据盖斯定律可知ΔH3＝ΔH1＋ΔH2。
[答案] 89.3(或＋89.3)
[新题预测]
1．(2020·威海二模)我国科学家实现了在铜催化剂条件下将DMF[(CH3)2NCHO]转化为三甲胺[N(CH3)3]。计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示，下列说法正确的是( )
A．该历程中最小能垒的化学方程式为 (CH3)2NCH2OH*===(CH3)2NCH2＋OH*
B．该历程中最大能垒(活化能)为2.16 eV
C．该反应的热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)===N(CH3)3(g)＋H2O(g) ΔH＝－1.02 eV·ml－1
D．增大压强或升高温度均能加快反应速率，并增大DMF平衡转化率
A [从题图中可以看出，在正向进行的三个反应中，其能垒分别为－1.23－(－2.16)＝0.93、－1.55－(－1.77)＝0.22、－1.02－(－2.21)＝1.19。A．从以上分析知，该历程中最小能垒为0.22，是由(CH3)2NCH2OH*转化为(CH3)2NCH2的反应，化学方程式为 (CH3)2NCH2OH*===(CH3)2NCH2＋OH*，A正确；B．该历程中最大能垒(活化能)为1.19 eV，B不正确；C．该反应的总反应是由(CH3)2NCHO(g)转化为N(CH3)3(g)，但1.02 eV为单个(CH3)2NCHO(g)反应时放出的热量，所以热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)===N(CH3)3(g)＋H2O(g) ΔH＝－1.02NA eV·ml－1，C不正确；D．增大压强或升高温度均能加快反应速率，但升高温度平衡逆向移动，不能增大DMF平衡转化率，D不正确。]
2．氢气可将二氧化碳还原为甲烷[CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)]。科学家结合实验与计算机模拟结果，研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程，前三步历程如图所示(其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面上的物质用“·”标注，“Ts”表示过渡态)，则下列说法错误的是( )
A．第一步反应过程断裂H—H键和C—O键，形成H—O键
B．第三步反应所需活化能最小
C．第三步总反应可表示为：·OH＋·H―→H2O(g)
D．物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会释放能量
D [从图中可以看出第一步为CO2(g)＋4H2(g)―→·HOCO＋eq \f(7,2)H2(g)；第二步：·HOCO＋eq \f(7,2)H2(g)―→·CO＋·OH＋eq \f(7,2)H2(g)；第三步：·CO＋·OH＋eq \f(7,2)H2(g)―→·CO＋3H2(g)＋H2O(g)。在反应过程中吸附到催化剂表面的过程放出热量，但形成过渡态的过程会吸收能量。D项错误。]
考纲定位
要点网络
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。
5.了解焓变(ΔH)与反应热的含义。了解活化能的概念。
6.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。
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
1 ml
不一定为1 ml
生成物的量
不确定
生成水的量为1 ml
反应热的含义
101 kPa时，1 ml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1 ml H2O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＝－57.3 kJ·ml－1
温度次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温度差平均值(t2－t1)/℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
转化关系
反应热间的关系
aAeq \(――→,\s\up7(ΔH1))B、Aeq \(――→,\s\up7(ΔH2))eq \f(1,a)B
ΔH1＝aΔH2
ΔH1＝－ΔH2
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
物质
C2H6(g)
C2H4(g)
H2(g)
燃烧热ΔH/(kJ·ml－1)
－1 560
－1 411
－286
第一节 化学能与热能
焓变 热化学方程式
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：物质变化和能量变化。
(2)化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。
(3)化学反应中的能量转化形式
①吸热反应：热能―→化学能。
②放热反应：化学能―→热能。
③光合作用：光能―→化学能。
④燃烧反应：化学能―→热能，化学能―→光能。
⑤原电池反应：化学能―→电能。
⑥电解池反应：电能―→化学能。
(4)化学反应的实质与特征
2．焓变、反应热
(1)焓(H)
用于描述物质所具有能量的物理量。
(2)焓变(ΔH)
ΔH＝H(生成物)－H(反应物)。单位kJ·ml－1或kJ/ml。
(3)反应热
指当化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号Q表示，单位kJ·ml－1。
(4)焓变与反应热的关系
对于恒压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有关系：ΔH＝Qp。
3．吸热反应和放热反应
(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。
(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析
[识记] 常见的放热反应与吸热反应
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金属跟水或酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化；⑥铝热反应。
吸热反应：①大多数分解反应；②盐类的水解反应；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应。
注意：有能量变化的物理变化不属于放热或吸热反应。
[辨易错]
(1)任何化学反应都伴有能量变化，有能量变化的过程均为化学变化。( )
(2)物质的焓越小，能量越低，物质越稳定。( )
(3)需加热的反应一定为吸热反应，不需加热的反应一定为放热反应。( )
(4)反应热就是化学反应的焓变，放热反应为负值。( )
(5)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量。( )
(6)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。( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)×
4．热化学方程式
(1)定义：表示参加化学反应物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。
(2)意义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。
如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1表示在25 ℃、101 kPa条件下，2 ml H2和1 ml O2反应生成2 ml液态水时放出571.6 kJ的热量。
(3)书写应注意的一般问题
①注明反应温度和压强。若为25 ℃、101 kPa进行反应，可不注明。
②注明反应物和生成物的状态。
③化学计量数只表示物质的量，不表示分子个数，可以是整数也可以是分数。
④化学计量数与ΔH成正比关系，ΔH的单位为kJ·ml－1，如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1而H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·ml－1。
5．从活化能的角度认识焓变
(1)E1为正反应活化能，E2为逆反应活化能，ΔH＝E1－E2。
(2)催化剂能降低正、逆反应的活化能，使反应加快，但焓变不变。
[深思考]
1．常温常压下，1 g H2完全燃烧，放出a kJ的热量，则H2燃烧的热化学方程式为 。
[答案] H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－2a kJ·ml－1
2．已知：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－a kJ·ml－1，该反应的正反应活化能为b kJ·ml－1，则该反应的逆反应活化能为 kJ·ml－1。
[答案] a＋b
知识应用
由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如下图所示。
由图示回答下列问题
(1)该反应是 反应(填吸热或放热)。
(2)写出该反应的热化学方程式 。
(3)该反应的正反应活化能与逆反应活化能的差为 。
(4)使用催化剂，该反应的焓变如何变化？ 。
[答案] (1)放热 (2)N2O(g)＋NO(g)===N2(g)＋NO2(g) ΔH＝－139 kJ/ml (3)139 kJ/ml (4)不变
命题点1 反应热、焓变与能量变化
1．碘在不同状态下(固态或气态)与氢气反应的热化学方程式如下所示：
①H2(g)＋I2(？)2HI(g) ΔH＝－9.48 kJ
②H2(g)＋I2(？)2HI(g) ΔH＝＋26.48 kJ
下列判断正确的是 ( )
A．①中的I2为固态，②中的I2为气态
B．②中的反应物总能量比①中的反应物总能量低
C．①中的产物比②中的产物热稳定性更好
D．1 ml固态碘升华时将吸热17 kJ
B [A项，反应①放热、反应②吸热源于碘单质的状态不同，固态变为气态需要吸收能量，故①中的I2为气态，②中的I2为固态，错误；B项，生成物的能量相等，①放热，故②的反应物总能量比①的反应物总能量低，正确；C项，产物的稳定性相同，错误；D项，1 ml固态碘升华时将吸热26.48＋9.48＝35.96(kJ)，错误。]
2．用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用如下反应，可实现氯的循环利用：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－115.6 kJ·ml－1。下列说法正确的是( )
A．该反应的活化能为115.6 kJ·ml－1
B．使用催化剂能使该反应的焓变增大
C．该反应的正反应活化能比逆反应活化能大
D．断裂H2O(g)中1 ml H—O键比断裂HCl(g)中1 ml H—Cl 键所需能量多
D [A项，活化能不等于反应热，错误；B项，催化剂对反应焓变的大小无影响，错误；C项，考生易因不清楚反应热与活化能的关系而出错，ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能<0，故正反应活化能比逆反应活化能小，错误；D项，考生利用键能计算时，易因忽视1 ml H2O中含有2 ml H—O键而出错，4×E(H—Cl)＋498 kJ·ml－1－[2×243 kJ·ml－1＋4×E(H－O)]＝－115.6 kJ·ml－1，整理得E(H—O)－E(H—Cl)＝31.9 kJ·ml－1，故断开1 ml H—O键比断开1 ml H—Cl键所需能量多，正确。]
3．一定条件下，在水溶液中1 ml Cl－、ClOeq \\al(－,x)(x＝1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。
(1)D是 (填离子符号)。
(2)B―→A＋C反应的热化学方程式为
(用离子符号表示)。
[解析] (1)根据化合价可知，A为Cl－，B为ClO－，C为ClOeq \\al(－,3)，D为ClOeq \\al(－,4)。
(2)B―→A＋C的热化学方程式为3ClO－(aq)===2Cl－(aq)＋ClOeq \\al(－,3)(aq)
ΔH＝(2×0＋63－3×60) kJ·ml－1
＝－117 kJ·ml－1。
[答案] (1)ClOeq \\al(－,4) (2)3ClO－(aq)===2Cl－(aq)＋ClOeq \\al(－,3)(aq) ΔH＝－117 kJ·ml－1
(1)焓变与反应发生的条件、反应进行是否彻底无关。
(2)催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。
(3)在化学反应中，反应物各原子之间的化学键不一定完全断裂。
(4)物质的能量越低越稳定。
(5)ΔH的基本计算
①ΔH＝H(生成物)－H(反应物)
②ΔH＝反应物断键吸收的能量－生成物成键放出的能量
③ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能。
注意：常见物质(1 ml)中化学键数目
命题点2 热化学方程式的一般书写
4．根据信息书写热化学方程式
(1)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：
已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6 ℃和76 ℃，AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3与气体X2反应生成1 ml AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为
。
(2)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为
。
(3)在一定条件下，将1 ml N2和3 ml H2充入一密闭容器中发生反应生成氨气，达到平衡时N2的转化率为25%，放出Q kJ的热量，写出N2与H2反应的热化学方程式为 。
(4)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和氢气，在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是
。
(5)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，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：
。
[解析] (1)室温时AX3为液态(l)，AX5为固态(s)。
(2)根据碳原子守恒有：C2H5OH～2CO2～2CaCO3。生成100 g CaCO3沉淀，则乙醇为0.5 ml，据此可写出反应的热化学方程式。
(3)1 ml N2完全反应放出的热量为eq \f(Q,1×25%) kJ＝4Q kJ，故N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－4Q kJ·ml－1。
(4)消耗1 ml NaBH4(s)放热eq \f(21.6,3.8)×38 kJ＝216 kJ。
(5)ΔH＝(134－368) kJ·ml－1＝－234 kJ·ml－1。
[答案] (1)AX3(l)＋X2(g)===AX5(s)
ΔH＝－123.8 kJ·ml－1
(2)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－2Q kJ·ml－1
(3)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
ΔH＝－4Q kJ·ml－1
(4)NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g)
ΔH＝－216 kJ·ml－1
(5)NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)
ΔH＝－234 kJ·ml－1
书写热化学方程式注意事项
(1)注意特定条件下的物质状态。
(2)ΔH的单位、符号及与化学计量数的正比关系。
(3)可逆反应的ΔH表示反应完全进行时的热量变化，与反应是否可逆无关。
(4)同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外，还要注明名称。
命题点3 能量变化图像的分析
5．(2020·泰安模拟)工业上常利用CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2]，该可逆反应分两步进行，整个过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是( )
A．NH2COONH4为合成尿素反应的中间产物
B．反应Ⅰ逆反应的活化能＞反应Ⅱ正反应的活化能
C．反应Ⅱ在热力学上进行趋势很大
D．2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(l)的焓变ΔH＝E2－E1
C [A．从图像可知，合成尿素的过程中生成了NH2COONH4，其为合成尿素反应的中间产物，A正确；B．活化能是指化学反应中反应物分子到达活化分子所需的最小能量，由图像可知，反应Ⅰ逆反应的活化能＞反应Ⅱ正反应的活化能，B正确；C．反应Ⅱ为吸热反应，在热力学上进行趋势较小，C错误；D．2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(l)为放热反应，ΔH ＝生成物的总能量－反应物的总能量<0，即ΔH＝E2－E1，D正确；]
6．(2020·天津学业水平等级性考试，T10)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
D [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。]
燃烧热 中和热 能源
知识梳理
1．燃烧热和中和热
2.中和反应热的测定
(1)实验装置
(2)实验步骤
①绝热装置组装―→②量取一定体积酸、碱稀溶液―→③测反应前酸碱液温度―→④混合酸碱液测反应时最高温度―→⑤重复2～3次实验―→⑥求平均温度差(t终－t始)―→⑦计算中和热ΔH。
(3)中和热测定数据处理
ΔH＝－eq \f(m酸＋m碱·c·t终－t始,nH2O)
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1。
(4)误差分析
若实验时有热量损失，所测中和热偏小，ΔH偏大。
(5)注意事项
①由于化学反应都有一定的可逆性，为保证酸(碱)能完全中和，可使加入碱(酸)稍过量。
②中和热是强酸强碱的稀溶液生成1 ml H2O放出的热量，为57.3 kJ，弱酸弱碱电离时吸热，生成1 ml H2O时放出的热量小于57.3 kJ。若用浓硫酸发生中和反应生成1 ml H2O时放出的热量大于57.3 kJ。
③中和热测定实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动，不能用金属丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是金属传热快，热量损失大。
④计算时应注意单位的统一，且要注意数据的取舍，无效数据要舍去。
[辨易错]
(1)已知H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH＝－a kJ/ml，则H2的燃烧热为a kJ/ml。( )
(2)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 ml水时放出57.3 kJ的热量。( )
(3)在中和热测定时，加酸液或碱液的动作缓慢，或用铁丝搅拌，所测中和热均减小。( )
(4)中和热测定过程中，若选用稀硫酸与稀Ba(OH)2溶液发生中和反应，实验测定的中和热ΔH偏大。( )
[答案] (1)× (2)× (3)√ (4)×
3．能源分类与开发利用
(1)分类
(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O2浓度等；二是保证燃料与空气有足够大的接触面积，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。
[辨易错]
(1)天然气和沼气的主要成分均为CH4，二者均为可再生能源。( )
(2)氢气作为绿色能源的理由是燃值高、来源丰富。( )
(3)煤的液化或气化可以提高能源利用率，减少污染气体的排放。( )
[答案] (1)× (2)× (3)√
知识应用
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 ；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 。
①天然气 ②煤 ③石油 ④太阳能 ⑤生物质能 ⑥风能 ⑦氢能
[答案] ①②③④⑤⑥ ④⑤⑥⑦
2．已知热值是指1 g可燃物完全燃烧放出的热量，单位一般为kJ/g。H2、CH4的燃烧热分别为285.8 kJ/ml、890.3 kJ/ml，二者的热值 较大。
[答案] H2
命题点1 燃烧热、中和热与能源
1．化学与人类生活、社会可持续发展密切相关，下列说法正确的是( )
A．直接燃烧煤和将煤进行深加工后再燃烧的效率相同
B．天然气、风能属于一次能源，水煤气、电能属于二次能源
C．人们可以把放热反应释放的能量转化为其他可利用的能量，而吸热反应没有利用价值
D．地热能、风能、天然气和氢能都属于新能源
[答案] B
2．(2020·长沙模拟)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
D [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；20.0 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。]
3．(2020·昆明模拟)已知：
①H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)
ΔH1＝－57.3 kJ·ml－1，
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH2＝－571.6 kJ·ml－1，
下列有关说法正确的是( )
A．向含0.1 ml NaOH的溶液中加入一定体积的0.1 ml·L－1乙二酸，反应中的能量变化如图所示
B．NH3·H2O(aq)＋H＋(aq)===NHeq \\al(＋,4)(aq)＋H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ·ml－1
C．氢气的燃烧热为571.6 kJ·ml－1
D．若反应②中水为气态，则同样条件下的反应热：ΔH<ΔH2
A [因乙二酸是弱酸，弱酸的电离平衡是一个吸热过程，故生成0.1 ml H2O(l)时放出的热量小于5.73 kJ，A项正确；NH3·H2O为弱碱，反应中的ΔH>－57.3 kJ·ml－1，B项错误；反应消耗1 ml H2(g)放出的热量为285.8 kJ，故H2的燃烧热为285.8 kJ·ml－1，C项错误；D项，水为气态时，放出的热量少，但ΔH大，即ΔH>ΔH2，D项错误。]
命题点2 中和热的实验测定
4．某实验小组用0.50 ml·L－1 NaOH溶液和0.50 ml·L－1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。
(1)装置中碎泡沫塑料的作用是
。
(2)写出该反应的热化学方程式[生成1 ml H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ·ml－1]：
。
(3)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。
①请填写表格中的空白：
②近似认为0.50 ml·L－1 NaOH溶液和0.50 ml·L－1硫酸溶液的密度都是1.0 g·mL－1，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J·(g·℃)－1。则生成1 ml H2O(l)时的反应热ΔH＝ (取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与－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．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
(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 ml·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为 。
[解析] (3)①第2组数据偏差较大，应舍去，其他三组的温度差平均值约为4.0 ℃。②ΔH＝－[(50＋30)mL×1.0 g·mL－1×4.0 ℃×4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1÷0.025 ml]≈－53.5 kJ·ml－1。③放出的热量少可能是散热、多次加入碱或起始温度读得较高等原因。(4)稀氢氧化钠溶液，稀氢氧化钙中溶质都完全电离，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中NH3·H2O的电离要吸收热量，故中和热要小一些，ΔH3要大一些。
[答案] (1)隔热保温，减小热量的损失
(2)H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)
ΔH＝－114.6 kJ·ml－1
(3)①4.0 ②－53.5 kJ·ml－1 ③b
(4)ΔH1＝ΔH2<ΔH3
(1)反应热、焓变与ΔH的比较要注意“＋”“－”号，越负越小，越正越大。
(2)燃烧热、中和热的大小比较只比较数值大小。
盖斯定律在反应热计算中的应用
知识梳理
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，而与反应途径无关。
(2)意义
间接计算某些反应的反应热。
(3)应用
2.反应热大小的比较
(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。
[深思考]
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 (填“>”“<”或“＝”，下同)ΔH2。
(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)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH2<0
则ΔH1 ΔH2。
[答案] (1)> (2)< (3)<
命题点1 盖斯定律的有关计算
1．(2019·全国卷Ⅲ，节选)Deacn直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl2(s)===CuCl(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g) ΔH1＝83 kJ·ml－1
CuCl(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CuO(s)＋eq \f(1,2)Cl2(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。
[解析] 根据盖斯定律，将题中反应依次标号为①、②、③，可将题中反应按③×2＋②×2＋①×2加和得到目标反应，故ΔH＝2ΔH3＋2ΔH2＋2ΔH1。
[答案] －116
2．(2020·山东学业水平等级考试，T18(1))探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH1＝－49.5 kJ·ml－1
Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
ΔH2＝－90.4 kJ·ml－1
Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH3
回答下列问题：
ΔH3＝ kJ·ml－1。
[解析] 分析三个热化学方程式，可应用盖斯定律计算，ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－49.5 kJ·ml－1－(－90.4 kJ·ml－1)＝＋40.9 kJ·ml－1。
[答案] ＋40.9
3．(2019·北京高考，节选)已知反应器中还存在如下反应：
ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH1
ⅱ.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2
ⅲ.CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH3
……
ⅲ为积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用
反应的ΔH。
[解析] 根据盖斯定律，由ⅰ＋ⅱ－ⅲ或ⅰ－ⅱ－ⅲ可确定目标反应。
[答案] C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)或C(s)＋CO2(g)===2CO(g)
命题点2 反应热的比较
4．联氨(N2H4)常温下为无色液体，可用作火箭燃料。下列说法不正确的是 ( )
①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l) ΔH1
②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l) ΔH2
③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g) ΔH3
④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH4＝－1048.9 kJ·ml－1
A．O2(g)＋2H2(g)===2H2O(l) ΔH5，ΔH5>ΔH3
B．ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1
C．1 ml O2(g)和2 ml H2(g)具有的总能量高于2 ml H2O(g)
D．联氨和N2O4作火箭推进剂的原因之一是反应放出大量的热
A [O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g) ΔH3；O2(g)＋2H2(g)===2H2O(l) ΔH5；两个反应均为放热反应，ΔH均为负值，放热越多，ΔH越小，由于生成液态水放热更多，所以ΔH5<ΔH3，A错误；根据盖斯定律，③×2－②×2－①得，2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)，所以ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1，B正确；O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g) ΔH3，该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，C正确；由ΔH4＝－1 048.9 kJ·ml－1知，反应放出大量的热，所以可以用联氨和N2O4作火箭推进剂，D正确。]
5．(2020·7月浙江选考，T22)关于下列ΔH的判断正确的是( )
COeq \\al(2－,3)(aq)＋H＋(aq)===HCOeq \\al(－,3)(aq) ΔH1
COeq \\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)HCOeq \\al(－,3)(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
B [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。]
涉及反应历程的能量图像分析
分析近几年高考试题，涉及反应历程的试题时常出现，涉及复杂反应历程的能量图像试题在2019年全国卷Ⅰ和2018年海南卷已出现，这类试题的特点是情境新，能更好地考查学生对新情境的分析和解决问题的能力。很好地体现了“科学探究与创新意识、证据推理与模型认知”的核心素养。
如图所示，反应A＋B―→AB的活化能为Ea，加入催化剂K后，反应分两步进行：
①A＋K―→AK 活化能为Ea1
②AK＋B―→AB＋K 活化能为Ea2
[解读] (1)加入催化剂K后，①、②两步反应的活化能Ea1、Ea2均小于原反应的Ea，反应速率加快。
(2)Ea1>Ea2，故①步反应为慢反应，决定整个反应的速率，②步反应为快反应，总反应取决于①步反应，总反应在催化剂条件下的活化能为Ea1。
(3)总反应的活化能为Ea。
注意：①活化能又称能垒或能阈或能障。
②活化能与温度无关，与使用的催化剂有关。
③催化剂不改变焓变(ΔH)。
1．2010年Sheth等得出乙炔在Pd表面选择加氢的反应机理(如图所示)。其中吸附在Pd表面上的物种用*标注。
上述吸附反应为 (填“放热”或“吸热”)反应，该历程中最大能垒(活化能)为 kJ·ml－1，该步骤的化学方程式为 。
[解析] 由图可知，吸附时能量降低，解吸时能量升高，如C2Heq \\al(*,4)―→C2H4 ΔH＝＋82 kJ·ml－1。基元反应中，C2Heq \\al(*,3)＋H*―→C2Heq \\al(*,4)的活化能最大，为＋85 kJ·ml－1。
[答案] 放热 ＋85 C2Heq \\al(*,3)＋H*―→C2Heq \\al(*,4)
2．(2020·湖北八校一联)我国科学家以MS2为催化剂，在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨，其反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示。下列说法错误的是( )
A．Li2SO4溶液利于MS2对N2的活化
B．两种电解质溶液环境下，N2―→NH3的焓变相同
C．MS2(Li2SO4溶液)将反应决速步(*N2―→*N2H)的能量升高
D．N2的活化是N≡N键的断裂与N—H键形成的过程
C [由题图可知，在Li2SO4溶液中*N2的相对能量较低，因此Li2SO4溶液利于MS2对N2的活化，A正确；反应物、生成物的能量不变，因此两种电解质溶液环境下，反应N2―→NH3的焓变相同，B正确；MS2(Li2SO4溶液)体系中*N2―→*N2H吸收的能量比在MS2(Na2SO4溶液)体系中的少，所以活化能降低，C错误；N2的活化是*N2转化为*N2H的过程，即N≡N键的断裂与N—H键形成的过程，D正确。]
3．炭黑是雾霾中的重要颗粒物，它可以活化氧分子，生成活化氧。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化SO2。下列说法错误的是 ( )
A．每活化一个氧分子放出0.29 eV能量
B．水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eV
C．氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程
D．炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂
B [由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放出能量，A正确；水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18 eV，B错误；氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程，C正确；活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑颗粒可以活化氧分子，因此炭黑颗粒可以看作大气中SO2转化为SO3的催化剂，D正确。]
4．(2020·深圳模拟)科学家提出制备“合成气”反应历程分两步：
反应①：CH4(g)C(ads)＋2H2(g) (慢反应)
反应②：C(ads)＋CO2(g)2CO(g) (快反应)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图：
CH4与CO2制备“合成气”的热化学方程式为 。能量变化图中：E5＋E1 E4＋E2(填“>”“<”或“＝”)。
[解析] 反应①为慢反应，反应②为快反应，反应①的活
化能大于反应②的，即E4－E1>E5－E2故E5＋E1
[真题验收]
1．(1)(2020·全国卷Ⅰ，T28(1))钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为
。
(2)(2020·全国卷Ⅱ，T28(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：
ΔH1＝ kJ·ml－1。
[解析] (1)根据题图知，V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g) ΔH2＝－24 kJ·ml－1①，V2O4(s)＋2SO3(g)===2VOSO4(s) ΔH1＝－399 kJ·ml－1②。根据盖斯定律，由②－①×2得：2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝(－399＋48) kJ·ml－1＝－351 kJ·ml－1。
(2)根据题表中数据信息可写出热化学方程式
(ⅰ)C2H6(g)＋eq \f(7,2)O2(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)＋eq \f(1,2)O2(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)2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝－351 kJ·ml－1
(2)＋137
2．(2019·全国卷Ⅰ，节选)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH 0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝ eV，写出该步骤的化学方程式
。
[解析] 由图可知，该反应的始态相对能量高于终态相对能量，ΔH<0，由图可知历程中最大活化能E正＝(1.86＋0.16)eV＝2.02 eV。该步骤起始物质为COOH*＋H*＋H2O*，产物为COOH*＋2H*＋OH*。
[答案] 小于 2.02 COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)
3．(2019·全国卷Ⅱ，节选)已知：
(g)===(g)＋H2(g) ΔH1＝100.3 kJ·ml－1 ①
H2(g)＋I2(g)===2HI(g) ΔH2＝－11.0 kJ·ml－1②
对应反应：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)
ΔH3＝ kJ·ml－1。 ③
[解析] 根据盖斯定律可知ΔH3＝ΔH1＋ΔH2。
[答案] 89.3(或＋89.3)
[新题预测]
1．(2020·威海二模)我国科学家实现了在铜催化剂条件下将DMF[(CH3)2NCHO]转化为三甲胺[N(CH3)3]。计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示，下列说法正确的是( )
A．该历程中最小能垒的化学方程式为 (CH3)2NCH2OH*===(CH3)2NCH2＋OH*
B．该历程中最大能垒(活化能)为2.16 eV
C．该反应的热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)===N(CH3)3(g)＋H2O(g) ΔH＝－1.02 eV·ml－1
D．增大压强或升高温度均能加快反应速率，并增大DMF平衡转化率
A [从题图中可以看出，在正向进行的三个反应中，其能垒分别为－1.23－(－2.16)＝0.93、－1.55－(－1.77)＝0.22、－1.02－(－2.21)＝1.19。A．从以上分析知，该历程中最小能垒为0.22，是由(CH3)2NCH2OH*转化为(CH3)2NCH2的反应，化学方程式为 (CH3)2NCH2OH*===(CH3)2NCH2＋OH*，A正确；B．该历程中最大能垒(活化能)为1.19 eV，B不正确；C．该反应的总反应是由(CH3)2NCHO(g)转化为N(CH3)3(g)，但1.02 eV为单个(CH3)2NCHO(g)反应时放出的热量，所以热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)===N(CH3)3(g)＋H2O(g) ΔH＝－1.02NA eV·ml－1，C不正确；D．增大压强或升高温度均能加快反应速率，但升高温度平衡逆向移动，不能增大DMF平衡转化率，D不正确。]
2．氢气可将二氧化碳还原为甲烷[CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)]。科学家结合实验与计算机模拟结果，研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程，前三步历程如图所示(其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面上的物质用“·”标注，“Ts”表示过渡态)，则下列说法错误的是( )
A．第一步反应过程断裂H—H键和C—O键，形成H—O键
B．第三步反应所需活化能最小
C．第三步总反应可表示为：·OH＋·H―→H2O(g)
D．物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会释放能量
D [从图中可以看出第一步为CO2(g)＋4H2(g)―→·HOCO＋eq \f(7,2)H2(g)；第二步：·HOCO＋eq \f(7,2)H2(g)―→·CO＋·OH＋eq \f(7,2)H2(g)；第三步：·CO＋·OH＋eq \f(7,2)H2(g)―→·CO＋3H2(g)＋H2O(g)。在反应过程中吸附到催化剂表面的过程放出热量，但形成过渡态的过程会吸收能量。D项错误。]
考纲定位
要点网络
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。
5.了解焓变(ΔH)与反应热的含义。了解活化能的概念。
6.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。
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
1 ml
不一定为1 ml
生成物的量
不确定
生成水的量为1 ml
反应热的含义
101 kPa时，1 ml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1 ml H2O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＝－57.3 kJ·ml－1
温度次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温度差平均值(t2－t1)/℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
转化关系
反应热间的关系
aAeq \(――→,\s\up7(ΔH1))B、Aeq \(――→,\s\up7(ΔH2))eq \f(1,a)B
ΔH1＝aΔH2
ΔH1＝－ΔH2
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
物质
C2H6(g)
C2H4(g)
H2(g)
燃烧热ΔH/(kJ·ml－1)
－1 560
－1 411
－286
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