(通用版)高考化学一轮复习讲练测第17讲 化学能与热能（精讲）（2份打包，解析版+原卷版，可预览）

第六章  化学反应与能量

第17讲  化学能与热能（精讲）

【考情分析】

本讲内容在高考中的主要考点集中在以下几个方面：一是化学反应中能量变化有关概念的理解及计算，主要涉及能量变化的本质，以图象的形式表示能量变化过程的分析；二是热化学方程式的正误判断与书写，主要根据题给信息正确书写热化学方程式及正误判断；三是盖斯定律的应用，主要是利用盖斯定律计算反应热的数值。热化学方程式的正误判断主要以选择题形式考查；热化学方程式的书写及ΔH的计算往往结合盖斯定律在第Ⅱ卷以填空题形式考查，能量转化以图象形式出现在选择题中的可能性较大。

【核心素养分析】

1、变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析热化学方程式，运用热化学反应原理解决实际问题。

2、证据推理与模型认知：通过分析、推理等方法认识研究反应热的本质，建立盖斯定律模型。

3、科学态度与社会责任：赞赏化学对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。

【网络构建】

【知识梳理】

知能点一  焓变、热化学方程式

1．化学反应的实质与特征

(1)实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。

(2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为热量的变化。

(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。

2.焓变、反应热

(1)反应热：化学反应过程中吸收或放出的能量。

(2)焓变：在恒压条件下进行的反应的热效应，符号：ΔH，单位：kJ/mol或kJ·mol－1。

(3)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。

2.放热反应和吸热反应的判断

(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

(3)记忆常见的放热反应和吸热反应

A.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；⑥铝热反应等。

B.吸热反应：①大多数分解反应；②盐的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。

3.理解反应历程与反应热的关系

【特别提醒】(1)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都具有热效应。

(2)不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热，需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。

(3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应，如水结成冰放热但不属于放热反应。

(4)物质三态变化时，能量的变化形式为固态液态气态。

4.热化学方程式

(1)概念

表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。

(2)意义

表明了化学反应中的物质变化和能量变化。

如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6 kJ·mol－1

表示：2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出571.6 kJ的热量。

(3)书写要求

①注明反应的温度和压强(25 ℃、101 kPa下进行的反应可不注明)。

②注明反应物和生成物的状态：固态(s)、液态(l)、水溶液(aq)、气态(g)。

③热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的物质的量，而不表示分子个数(或原子个数)，因此可以写成分数。

④热化学方程式中不用“↑”和“↓”。

⑤由于ΔH与反应物的物质的量有关，所以热化学方程式中物质的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。当反应向逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。

⑥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。

【方法技巧】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)热化学方程式与化学(离子)方程式的3个不同点

①热化学方程式不注明反应条件；

②热化学方程式不标“↑”“↓”，但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态。

③热化学方程式的化学计量数只表示物质的量，其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。

(5)判断热化学方程式正误的“五看”

一看状态―→看各物质的聚集状态是否正确；

二看符号―→看ΔH的“＋”“－”是否正确；

三看单位―→看反应热的单位是否为kJ/mol；

四看数值―→看反应热数值与化学计量数是否相对应；

五看概念―→看燃烧热、中和热的热化学方程式。

知能点二   燃烧热、中和热、能源

1.燃烧热和中和热的比较

2.中和热的测定

(1)实验装置

(2)测定原理

ΔH＝－

c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；

n为生成H2O的物质的量。

(3)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。

(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泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温。

②为保证酸完全中和，采取的措施是若采用的酸、碱浓度相等，可采用碱体积稍过量。

③中和热是强酸强碱的稀溶液生成1 mol H2O放出的热量，为57.3 kJ，弱酸弱碱电离时吸热，生成1 mol 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 mol H2O时放出的热量大于57.3 kJ。

④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。

⑤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。

【特别提醒】(1)中和热是强酸强碱的稀溶液生成1 mol H2O放出的热量为57.3 kJ，弱酸弱碱电离时吸热，生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ。浓硫酸稀释时放热，生成1 mol H2O时放出的热量大于57.3 kJ。

(2)对于中和热、燃烧热，由于它们反应放热是确定的，所以描述中不带“一”，但其焓变为负值。

(3)当用热化学方程式表示中和热时，生成H2O的物质的量必须是1 mol，当用热化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必须为1 mol。

3.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：a.改善开采、运输、加工等各个环节；b.科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。

②开发新能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。

知能点三   盖斯定律、反应热的计算与比较

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

2.反应热的计算

(1)利用热化学方程式进行有关计算

根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。

(2)根据燃烧热数据，计算反应放出的热量

计算公式：Q＝燃烧热×n(可燃物的物质的量)

(3)根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算焓变

若反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的ΔH＝E1－E2。

(4)利用键能计算反应热的方法

A.熟记反应热ΔH的计算公式:ΔH＝E(反应物的总键能之和)－E(生成物的总键能之和)

B.注意特殊物质中键数的判断

(5)利用盖斯定律计算

A.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ΔH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ΔH相加。

B.运用盖斯定律的三个注意事项

①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。

②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。

③将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但数值不变。

3.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。

【方法技巧】

 (1)直接比较法

①物质燃烧时，可燃物物质的量越大，燃烧放出的热量越多。

②等量的可燃物完全燃烧所放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多。

③生成等量的水时，强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱或弱碱和强酸或弱酸和弱碱的稀溶液反应放出的热量多。

④对于可逆反应，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值。例如：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1，表示2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全反应生成2 mol SO3(g)时，放出的热量为197 kJ，实际上向密闭容器中通入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)，反应达到平衡后，放出的热量要小于197 kJ。

(2)盖斯定律比较法

①同一反应，生成物状态不同时

如A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1<0

A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2<0

C(g)===C(l)　ΔH3<0

ΔH1＋ΔH3＝ΔH2，ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0，

所以ΔH2<ΔH1。

②同一反应，反应物状态不同时

如S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1<0

S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2<0

S(g)===S(s)　ΔH3<0

ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0，

所以ΔH1<ΔH2。

【典例剖析】

高频考点1   考查化学反应中能量变化图形探析

例1. (2020·福建福州市高三期末)已知几种物质之间的能量关系如图所示， 下列说法中正确的是(　　)

A．使用合适催化剂，能减小反应的焓变

B.

C. 中，热能转化为产物内部的能量

D. ，反应物的总能量低于生成物的总能量

【变式训练】（2021·北京高三二模）我国学者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)

下列说法不正确的是

A．催化剂能够改变反应历程

B．H2O*转化为 H*和OH*时需要吸收能量

C．反应过程中，过渡态1比过渡态2更难达到

D．总反应方程式为CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-0.72NAeV/mol

高频考点2   考查依据键能或能量变化图计算反应热

例2.（2021·山东高三）下表为C、形成的部分化学键的键能数据。下列说法错误的是

A．键能：，因此硬度：金刚石晶体硅

B．键能，因此熔点：

C． CH4的热稳定性大于SiH4，且二者燃烧的产物中SiO2更容易形成

D． CH4与SiH4分子中所含元素的电负性：

【变式训练】（2021·上海高三二模）理论研究表明，在101kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是

A．HCN和HNC中碳氮键完全相同

B．HCN和HNC互为同素异形体

C．1molHNC(g)的能量高于1molHCN(g)

D．HCN(g)HNC(g)＋59.3kJ

高频考点3   考查热化学方程式的正误判断

例3．（2020·河北英才国际学校高三月考）下列有关热化学方程式及其叙述正确的是

A．氢气的燃烧热为-285.5kJ/mo1，则电解水的热化学方程式为：2H2O(1)=2H2(g)+O2(g)△H=+285.5kJ/mo1

B．1mol甲烷完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出890kJ热量，则它的热化学方程式为：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)△H=-890kJ/mol

C．已知：2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221kJ•mol-1，则C的燃烧热为-110.5kJ/mo1

D．HF与NaOH溶液反应：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(1)△H=-57.3kJ/mol

【变式训练】（2020·湖南高三月考）下列热化学方程式中，错误的是

A．甲烷的燃烧热为，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为： 

B．、下，将和置于密闭容器中充分反应生成放热，其热化学方程式为： 

C．稀盐酸和稀氢氧化钠溶液反应的中和热为，则表示稀硫酸与稀氢氧化钡溶液发生反应的热化学方程式为： 

D．反应的可通过下式估算：反应中断裂旧化学键的键能之和-反应中形成新共价键的键能之和

高频考点4   考查对燃烧热、中和热的理解

例4．（2021·河北高三）已知25℃、101kPa下，1mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.0kJ

①H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H1=-57.3kJ•mol-1

②2CH3OH(l)+3O2(g)=4H2O(g)+2CO2(g)△H2=-1277.0kJ•mol-1

下列有关说法错误的是

A．若反应②中CH3OH变为气态，则该反应的反应热△H>△H2

B．CH3OH(l)的燃烧热△H=-726.5kJ•mol-1

C．CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l)△H>﹣57.3kJ•mol-1

D．液态水变为水蒸气过程中需要克服分子间作用力

【变式训练】（2020·张家口市崇礼区第一中学高三期中）下列关于热化学反应的描述中正确的是

A．HCl和NaOH反应的中和热∆H=-57.3 kJ/mol

B．甲烷的标准燃烧热∆H=-890.3kJ/mol，则CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ∆H<-890.3 kJ/mol

C．500℃、30 MPa下，N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)∆H =-92.4kJ/mo1，将1.5mol H2和过量的N2在此条件下充分反应，放出热量46.2kJ

D．CO(g)的燃烧热是283.0 kJ/mol，则2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)的∆H=+566.0kJ/mol

高频考点5   考查中和热测定及误差分析和数据处理

例5．（2020·陕西长安一中高三月考）在测定中和热的实验中，下列说法正确的是

A．使用环形玻璃棒是为了使酸碱充分反应，减小实验误差

B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触

C．用0.5mol·L-1NaOH溶液分别与0.5mol·L-1的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同

D．测定中和热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计、环形玻璃搅拌棒

【变式训练】中和热测定实验中，用50mL0.50mol/L盐酸和50mL0.55mol/LNaOH进行实验，下列说法错误的是

A．改用60mL0.50mol/L盐酸跟50mL0.55mol/LNaOH溶液反应，求得中和热数值和原来相同

B．测了酸后的温度计应用水清洗再去测碱的温度，否则中和热数值偏小

C．酸碱混合时，量筒中NaOH溶液应慢慢倒入小烧杯中以免溶液溅出，再用环形玻璃搅拌棒搅拌

D．装置中的大小烧杯之间填满碎泡沫塑料的作用是保温隔热、减少热量损失

高频考点6   考查能源的开发与利用

例6.（2021·安徽高三）能源的开发与利用促进了人类发展和社会进步，下列有关能源及利用说法正确的是

A．古代曾使用木炭、铁矿石熔炼铸铁，其中木炭的作用只是燃烧供热

B．《世说新语》记载“······用蜡烛作炊”，其中蜡烛的主要成分是油脂，属于天然高分子化合物

C．植物油、煤油等都曾用于提供照明，二者组成元素相同，其中煤油主要来自煤的干馏

D．天然气不仅是一种清洁的化石燃料，还可作为化工原料用于合成氨和生产甲醇等

【变式训练】（2021·甘肃高三期末）化学与环境、生产信息、能源关系密切，下列说法中不正确的是

A．开发高效氢能、太阳能等新型汽车以解决城市机动车尾气排放问题

B．煤炭经气化、液化和干馏等过程可获得清洁能源和化工原科

C．自然界中含有大量游离态的硅，纯净的硅品体可用于制作计算机芯片

D．干电池放置过久可能漏液失效其原因是显酸性的NH4Cl溶液和外壳锌反应

高频考点7   考查盖斯定律在反应热大小比较中的应用

例7.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)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2<0

则ΔH1________ΔH2。

【变式训练】已知燃料丙烷(C3H8)完全燃烧后只有CO2和H2O不会造成环境污染，已知有以下四个热化学反应方程式：

①C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)   ΔH＝－a kJ/mol

②C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)   ΔH＝－b kJ/mol

③2C3H8(g)＋9O2(g)===4CO2(g)＋2CO(g)＋8H2O(l)   ΔH＝－c kJ/mol

④C3H8(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)    ΔH＝－d kJ/mol

其中a、b、c、d最大的是(　　)

A．a      B．b      C．c   D．d

高频考点8   考查盖斯定律在反应热计算中的应用

例8.已知下列热化学方程式：

2Zn(s)＋O2(g)===2ZnO(s)　ΔH1＝－702.2 kJ·mol－1；

Hg(l)＋O2(g)===HgO(s)　ΔH2＝－90.7 kJ·mol－1。

由此可知Zn(s)＋HgO(s)===ZnO(s)＋Hg(l)　ΔH3中ΔH3的值是(　　)

A．－260.4 kJ·mol－1  B．－254.6 kJ·mol－1

C．－438.9 kJ·mol－1  D．－441.8 kJ·mol－1

【变式训练】(2020·河南洛阳市高三期末)已知

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH1＝－572 kJ/mol

C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－393.5 kJ/mol

C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH3＝－1367 kJ/mol

则2C(s)＋3H2(g)＋O2(g)===C2H5OH(l)，ΔH为(　　)

A．＋278 kJ/mol   B．－278 kJ/mol

C．＋401.5 kJ/mol D．－401.5 kJ/mol