专题1.7 热化学方程式及盖斯定律-备战2023年高考化学新编大一轮复习讲义

这是一份专题1.7 热化学方程式及盖斯定律-备战2023年高考化学新编大一轮复习讲义，共31页。学案主要包含了考纲要求，核心知识梳理，特别强调，知识点辨析.正误判断，精准训练1，精准训练2，真题感悟，2020•天津卷等内容，欢迎下载使用。
专题1.7 热化学方程式及盖斯定律
【考纲要求】
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.了解焓变与反应热的含义。
5.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。
6.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。
考点一 焓变、热化学方程式
【核心知识梳理】
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：热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。
2．化学反应的实质与特征


3．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·mol－1。
(3)反应热
指当化学反应在一定压强下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号Q表示，单位kJ·mol－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，则有如下关系：ΔH＝Qp。
4．吸热反应与放热反应
(1)从能量高低角度理解

放热反应
吸热反应
图示


能量
高低
反应物的总能量大于生成物的总能量，ΔH0
反应物的总能量小于生成物的总能量，ΔH0
说
明
①a表示断裂旧化学键吸收的能量，也可以表示反应的活化能。
②b表示生成新化学键放出的能量，也可以表示活化分子结合成生成物分子所释放的能量。
③图中c表示反应的反应热，可通过计算焓变值求得。
(2)从化学键角度理解

(3)常见的放热与吸热反应

放热反应
吸热反应
常见反应
①可燃物的燃烧
②酸碱中和反应
③金属与酸的置换反应
④物质的缓慢氧化
⑤铝热反应
⑥大多数化合反应
①弱电解质的电离
②盐类的水解反应
③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
④C和H2O(g)、C和CO2的反应
⑤大多数的分解反应
【特别强调】　
(1)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。
(2)化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然的联系，需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，如C＋O2CO2；常温下就能进行的反应不一定是放热反应，如NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的反应是吸热反应。
(3)分解反应不一定是吸热反应，如H2O2分解。
(4)需要加热或高温条件下进行的反应不一定是吸热反应，如铝热反应。
5．反应热、活化能图示

(1)在无催化剂的情况下，为正反应的活化能，为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2。
(2)催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。
【微专题】
焓变计算公式
(1)根据物质具有的能量来计算
ΔH＝E(总生成物)－E(总反应物)
(2)根据化学键的断裂与形成计算
ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和
(3)根据活化能计算
ΔH＝正反应物的活化能－逆反应的活化能
(4)根据燃烧热计算
ΔH＝反应物的燃烧热总和－生成物的燃烧热总和
(4)根据标准生成焓计算
ΔH＝生成物的标准生成焓总和－反应物的标准生成焓总和
6．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，表示在25 ℃、101 kPa条件下，2_mol_H2(g)和1molO2(g)完全反应生成2molH2O(l)，放出571.6_kJ的热量。
(3)热化学方程式的书写步骤和注意事项
①书写步骤

②注意事项


【知识点辨析.正误判断】
(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)所有的燃烧反应都是放热反应，所以不需要加热就能进行(　　)
(4)反应物的总能量低于生成物的总能量时，一定不能发生反应(　　)
(5)一个反应的焓变因反应物的用量和反应条件的改变而发生改变 (　　)
(6)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 (　　)
(7)碳在空气燃烧生成CO2，该反应中化学能全部转化为热能(　　)
(8)C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH>0，说明石墨比金刚石稳定(　　)
(9)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(　　)
(10)2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)的焓变ΔH>0(　　)
(11)反应2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)，则将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后放出Q kJ的热量(　　)
(12)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1和2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2，则2ΔH1＝ΔH2(　　)
答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)×　(8)√ (9)×　(10)√ (11)×　 (12)×
【精准训练1】
1.下列说法正确的是(　　)
A．任何化学反应都伴随着能量的变化
B．升高温度或加入催化剂，可以改变化学反应的反应热
C．化学反应中的能量变化都是以热量的形式体现
D．2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔHΔH3
C．ΔH3>ΔH1 D．ΔH2＝ΔH1＋ΔH3
4．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·mol－1
②P(红磷，s)＋5/4O2(g)===1/4P4O10(s) ΔH＝－738.5 kJ·mol－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·mol－1
B．P4(白磷，s)===4P(红磷，s) ΔH＝＋29.2 kJ·mol－1
C．P4(白磷，s)===4P(红磷，s) ΔH＝－2 244.7 kJ·mol－1
D．P4（白磷，s）===4P（红磷，s）ΔH＝＋2 244.7 kJ·mol－1
5．(1)【2019·全国卷Ⅱ，27(1)】已知：(g)===(g)＋H2(g)　ΔH1＝100.3 kJ·mol－1　①
H2(g)＋I2(g)===2HI(g)　ΔH2＝－11.0 kJ·mol－1　②
对于反应：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)　③
ΔH3＝________kJ·mol－1。
(2)【2017·全国卷Ⅰ，28(2)】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(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为________________________________、________________________________________________________，制得等量H2所需能量较少的是________。
6．【2015·全国卷Ⅱ，27(1)】甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：
①CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)　ΔH1
②CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2
③CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)　ΔH3
已知反应①中相关的化学键键能数据如下：
化学键
H—H
C—O
CO
H—O
C—H
E/(kJ·mol－1)
436
343
1 076
465
413
由此计算ΔH1＝__________kJ·mol－1；
已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，则ΔH3＝_________________________________kJ·mol－1。

【真题感悟】
1．【2021·广东高考真题】“天问一号”着陆火星，“嫦娥五号”采回月壤。腾飞中国离不开化学，长征系列运载火箭使用的燃料有液氢和煤油等化学品。下列有关说法正确的是
A．煤油是可再生能源
B．燃烧过程中热能转化为化学能
C．火星陨石中的质量数为20
D．月壤中的与地球上的互为同位素
2．【2020•浙江1月选考】在一定温度下，某反应达到了化学平衡，其反应过程对应的能量变化如图。下列说法正确的是( )

A．Ea为逆反应活化能，E为正反应活化能
B．该反应为放热反应，ΔH＝Ea’－Ea
C．所有活化分子的平均能量高于或等于所有分子的平均能量
D．温度升高，逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度，使平衡逆移
3．【2021·浙江高考真题】相同温度和压强下，关于反应的，下列判断正确的是

A． B．
C． D．
4．【2021·浙江高考真题】已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：
共价键
H- H
H-O
键能/(kJ·mol-1)
436
463
热化学方程式
2H2(g) + O2 (g)=2H2O(g) ΔH= -482kJ·mol-1
则2O(g)=O2(g)的ΔH为
A．428 kJ·mol-1 B．-428 kJ·mol-1 C．498 kJ·mol-1 D．-498 kJ·mol-1
5．【2020•浙江7月选考】关于下列的判断正确的是( )
CO(aq)＋H+(aq)HCO(aq) ΔH1
CO(aq)＋H2O(l)HCO(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．【2020•天津卷】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。下列说法错误的是( )

A．HCN比HNC稳定 B．该异构化反应的ΔH=+59.3 kJ·mol-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
7．【2016•海南卷】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(l)已知燃烧1kg该化合物释放出热量3.8×104kJ。油酸甘油酯的燃烧热△H为( )
A．3.8×104kJ·mol-1 B．－3.8×104kJ·mol-1
C．3.4×104kJ·mol-1 D．－3.4×104kJ·mol-1
8．【2019•浙江4月选考】MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M＝CA项，Mg)：
　　M2+(g)＋CO32-(g)　　M2+(g)＋O2−(g)＋CO2(g)
　　　　　
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
9．【2017•江苏卷】通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3 )。下列说法不正确的是 ( )
①C(s) + H2O(g)=CO(g) + H2 (g) ΔH1 = a kJ·mol−1
②CO(g) + H2O(g)=CO2 (g) + H2 (g) ΔH 2 = b kJ·mol−1
③CO2 (g) + 3H2 (g)=CH3OH(g) + H2O(g) ΔH 3 = c kJ·mol−1
④2CH3OH(g)=CH3OCH3 (g) + H2O(g) ΔH 4 = d kJ·mol−1
A．反应①、②为反应③提供原料气
B．反应③也是CO2资源化利用的方法之一
C．反应CH3OH(g)=CH3OCH3 (g) +H2O(l)的ΔH =kJ·mol−1
D．反应 2CO(g) + 4H2 (g) =CH3OCH3 (g) + H2O(g)的ΔH = ( 2b + 2c + d ) kJ·mol−1
10．依据盖斯定律填写下列空白
(1)【2019•新课标Ⅲ卷】近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl2(s)=CuCl(s)+Cl2(g) ΔH1=83 kJ·mol-1
CuCl(s)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g) ΔH2=-20 kJ·mol-1
CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121 kJ·mol-1
则4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=_________ kJ·mol-1。
(2)【2019• 北京卷】氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。
①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4∶1，甲烷和水蒸气反应的方程式是_____________________________________________________________________________。
②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。
(3)【2019•天津卷】多晶硅是制作光伏电池的关键材料。回答下列问题：
Ⅰ．硅粉与HCl在300℃时反应生成1molSiHCl3气体和H2，放出225kJ热量，该反应的热化学方程式为______________________________________________________________________________________。
Ⅱ．将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法，对应的反应依次为：
①SiCl4 (g)+ H2(g) SiHCl3 (g)+ HCl (g) ΔH1>0
②3SiCl4(g)+2H2(g)+ Si(s) 4SiHCl3 (g) ΔH2b B．反应①中反应物总键能小于生成物总键能
C．a＝482 D．H2(g)的燃烧热为0.5b kJ·mol－1
7．通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是(　　)
①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)===2H2(g)＋ O2(g) ΔH1＝571.6 kJ·mol－1
②焦炭与水反应制氢：C(s)＋ H2O(g)===CO(g)＋ H2(g) ΔH2＝131.3 kJ·mol－1
③甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋ H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH3＝206.1 kJ·mol－1
A．反应①中电能转化为化学能 B．反应②为放热反应
C．反应③使用催化剂，ΔH3减小 D．反应CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH＝74.8 kJ·mol－1
8．25 ℃、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ·mol－1，辛烷的燃烧热为5 518 kJ·mol－1。下列热化学方程式书写正确的是(　　)
A．2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　 ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
B．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
C．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g) ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
D．2C8H18(g)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)　 ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
9．室温下，将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。则下列判断正确的是(　　)
A．ΔH2>ΔH3　　　　　　 B．ΔH1ΔH3
10．下列各组中两个反应的反应热，其中ΔH1>ΔH2的是(　　)
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2
B．S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2
C．2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)　ΔH1 2SO3(g)===O2(g)＋2SO2(g)　ΔH2
D．已知反应：C(s，金刚石)===C(s，石墨)　ΔH0，则稳定性：金刚石 (填“>”“”或“0)
2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－b kJ·mol－1(b>0)
若用CO还原NO2至N2，当消耗标准状况下3.36 L CO时，放出的热量为 kJ(用含有a和b的代数式表示)。
20．近年来,雾霾天气严重影响了人们的身体健康,环境问题越来越受到人们的重视。处理大气中的污染物,打响“蓝天白云”保卫战是当前的重要课题。请回答下列问题:
(1)汽车尾气中含有较多的NOx和CO,这些气体均会使人体中毒。可以利用如下化学方法将其转化为无毒无害的物质。已知:N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=+180 kJ·mol-1①
2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH=-564 kJ·mol-1②
请写出把汽车尾气转化为无毒无害的物质的热化学方程式:　 。 
(2)工业上可采用CH3OHCO+2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。我国学者采用量子力学方法,通过计算机模拟,研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程,其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程,有两种可能方式:
方式A:CH3OH*CH3O*+H* Ea=+103.1 kJ·mol-1
方式B:CH3OH*CH3*+OH* Eb=+249.3 kJ·mol-1
由活化能E值推测,甲醇裂解过程主要历经的方式应为　　　　(填“A”或“B”)。 
(3)如图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。

该历程中,放热最多的步骤的化学方程式为　　　　　　　　　　　　 　　　。 

【热化学方程式及盖斯定律】答案
【精准训练1】
1．答案 A　
解析 化学反应的实质为旧键的断裂和新键的形成，任何化学反应都伴随着能量的变化，故A项正确；反应热与催化剂无关，故B项错误；化学反应中的能量变化以热能、电能、光能等形式体现，故C项错误；2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)是放热反应，反应物总能量大于生成物总能量，故D项错误。

2．答案 D
解析 由图像知：白磷比红磷能量高，能量越高越不稳定，故红磷比白磷稳定，红磷转化为白磷时需要吸收能量，属于吸热反应。
3．答案 C　
解析 由图可知，a是没有催化剂参与的反应过程，b是有催化剂参与的变化过程，反应物能量高于生成物能量，所以反应放热，C项正确。
4．答案 A
解析 N2O与NO反应的化学方程式为N2O＋NO===N2＋NO2，生成1 mol N2时转移2 mol e－，A项错误；由图可知，反应物能量之和大于生成物能量之和，反应的热化学方程式为N2O(g)＋NO(g)===N2(g)＋NO2(g)　ΔH＝(209－348)kJ·mol－1＝－139 kJ·mol－1，B、C项正确；由于该反应放热，所以反应物断键吸收的能量之和小于生成物成键放出的能量之和，D项正确。
5．答案 D
解析 本题考查利用键能计算反应热。由表中键能数据可知，C—F键、C—Cl键、C—I键的键能依次减小，则E(C—Br)介于E(C—Cl)和E(C—I)之间，其可能范围是218 kJ·mol－1ΔH2，正确。B项： 由于S(s)===S(g)　ΔH>0，则ΔH＋ΔH1＝ΔH2，ΔH2－ΔH1＝ΔH>0，故ΔH2>ΔH1，错误。C项：SO2氧化成SO3是放热反应，ΔH10，故ΔH2>ΔH1，错误。D项： 根据盖斯定律ΔH1＝ΔH＋ΔH2，ΔH1－ΔH2＝ΔH