届二轮复习 化学能与热能 学案全国通用.docx

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届二轮复习化学能与热能学案全国通用

化学能与热能

知考点　明方向　满怀信心正能量　

设问

方式

①从宏观和微观的角度考查对反应热的理解

[例]（2018·天津卷，10），（2017·天津卷，3）

②热化学方程式书写及判断

[例]（2017·江苏卷，8）

③能源问题、盖斯定律及反应热计算

[例]（2018·全国卷Ⅱ，28），（2016·全国卷Ⅱ，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、微观两个角度理解化学反应热：

反应热

图示

图像

分析

微观

宏观

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

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

燃烧热

（1）外界条件：

25℃，101kPa（因此要注意常见可燃物该条件下状态）

（2）可燃物的量：

1mol

（3）产物：

稳定的氧化物；C→CO2（g）、H2→H2O（l）、P→P2O5（s）、S→SO2（g）、N→N2（g）；在其他气体中燃烧不属于燃烧热

中和热

（1）反应物应该为稀溶液：

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：

1molH2O，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，X→Y反应的ΔH应该为：

E3－E2

B．（2016·江苏卷）甲烷与水反应制氢：

CH4（g）＋H2O（g）===CO（g）＋3H2（g）　ΔH＝206.1kJ·mol－1，使用催化剂ΔH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E1＋E2

D．（2017·海南卷）同温同压下，H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH相同

（2）（2015·海南卷）由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示，若生成1molN2，其ΔH1＝__－139__kJ·mol－1，

（3）（2016·浙江卷）煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。

采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。

但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4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：

CaSO4（s）＋CO（g）CaO（s）＋SO2（g）＋CO2（g）

ΔH1＝218.4kJ·mol－1（反应Ⅰ）

CaSO4（s）＋4CO（g）CaS（s）＋4CO2（g）

ΔH2＝－175.6kJ·mol－1（反应Ⅱ）

假设某温度下，反应Ⅰ的速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），则下列反应过程能量变化示意图正确的是__C__。

A　　　　　B　　　　　　C　　　　　D

解析　

（1）由X→Y反应的ΔH＝E3－E2，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E1和E2，但反应的活化能不等于E1＋E2，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定，外界条件均不能改变该反应的ΔH，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（348—209）＝139，所以为放热反应，ΔH＝－139kJ·mol－1。

（3）由于反应Ⅰ是吸热反应，故反应Ⅰ生成物所具有的能量高于反应物，选项A、D错误；反应Ⅰ的速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），说明反应Ⅰ的活化分子百分数比较大、活化能低于反应Ⅱ，反应Ⅰ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ΔH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：

2C2H6O（g）＋4O2（g）===4CO2（g）＋6H2O（l）　ΔH＝－2akJ/mol，可知乙醇的燃烧热ΔH＝－akJ/mol

D．由于红磷比白磷稳定，所以红磷的燃烧热ΔH比白磷的燃烧热ΔH要大

E．因为2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝－241.8kJ/mol，所以CO所具有的能量要比CO2高，由此可知CO2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．所有化学反应的活化能均大于0

I．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H2O2分解的原理分为两步，总反应可表示为：

2H2O2（aq）===2H2O（l）＋O2（g）　ΔH<0

若第一步反应为H2O2（aq）＋I－（aq）===IO－（aq）＋H2O（l）

ΔH>0　慢反应

则第二步反应为__H2O2（aq）＋IO－（aq）===I－（aq）＋H2O（l）＋O2（g）__ΔH<0　快反应

能正确的表示I－催化H2O2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1molCH3OH与O2发生反应时，生成CO、CO2或HCHO的能量变化图[反应物O2（g）和生成物H2O（g）略去]。

在有催化剂作用下，CH3OH与O2反应主要生成__HCHO__（填“CO”“CO2”或“HCHO”）。

解析　

（1）中和热是以生成1molH2O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℃，101kPa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稳定，所以红磷的能量低，反应放出的热量少，考虑到ΔH为负值，所以红磷的燃烧热ΔH比白磷的燃烧热ΔH要大，选项D正确；由热化学方程式2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝－241.8kJ/mol，得出的结论是：

2molCO（g）和1molO2（g）的总能量比2molCO2（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ΔH不属于反应热，I错误；

（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CH3OH与O2反应主要生成HCHO。

2．（2018·洛阳三模）研究表明N2O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（　C　）

A．反应总过程ΔH<0

B．Fe＋使反应的活化能减小

C．FeO＋也是该反应的催化剂

D．Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两步反应均为放热反应

解析　反应总过程为N2O＋CO===N2＋CO2，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，ΔH<0，选项A正确；根据反应历程，Fe＋为催化剂，能够降低反应的活化能，选项B正确；FeO＋为中间产物，而不是催化剂，选项C错误；根据图示，Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两反应中反应物总能量均高于生成物总能量，均为放热反应，选项D正确。

3．（2018·扬州四模）当1,3－丁二烯和溴单质1∶1加成时，其反应机理及能量变化如下：

则：

C4H6（g,1,3－丁二烯）＋Br2（l）===A（l）　ΔH1；

C4H6（g,1,3－丁二烯）＋Br2（l）===B（l）　ΔH2；

ΔH1__>__ΔH2（填“>”“<”或“＝”）生成A的反应速率__>__（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，ΔH为“－”值，又由图可知生成物B的能量低，放热多，ΔH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、活化能及催化剂的关系

（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：

Ⅱ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：

反应Ⅰ：

2H2SO4（l）===2SO2（g）＋2H2O（g）＋O2（g）　

ΔH1＝＋551kJ·mol－1

反应Ⅲ：

S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH3＝－297kJ·mol－1

反应Ⅱ的热化学方程式：

__3SO2（g）＋2H2O（g）===2H2SO4（l）＋S（s）　ΔH2＝－254kJ·mol－1__。

（2）（2017·全国卷Ⅰ）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__H2O（l）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝＋286kJ/mol__、__H2S（g）===H2（g）＋S（s）　ΔH＝＋20kJ/mol__，制得等量H2所需能量较少的是__系统（Ⅱ）__。

（3）（2017·天津卷）0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28kJ，该反应的热化学方程式为__2Cl2（g）＋TiO2（s）＋2C（s）===TiCl4（l）＋2CO（g）　ΔH＝－85.6kJ·mol－1__。

（4）（2016·天津卷）Si与Cl两元素的单质反应生成1molSiCl4，恢复至室温，放热687kJ，已知该SiCl4的熔、沸点分别为－69℃和58℃，写出该反应的热化学方程式：

__Si（s）＋2Cl2（g）===SiCl4（l）　ΔH＝－687kJ/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Ⅱ为SO2催化歧化生成H2SO4和S，反应为3SO2＋2H2O===2H2SO4＋S。

应用盖斯定律，反应Ⅰ＋反应Ⅲ得，2H2SO4（l）＋S（s）===3SO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝ΔH1＋ΔH3＝（＋551kJ/mol）＋（－297kJ/mol）＝＋254kJ/mol，反应Ⅱ的热化学方程式为3SO2（g）＋2H2O（g）===2H2SO4（l）＋S（s）　ΔH＝－254kJ/mol。

（2）根据反应机理可知系统（Ⅰ）中反应的实质是水的分解反应，根据盖斯定律可得H2O（l）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝＋286kJ/mol；系统（Ⅱ）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H2S（g）===H2（g）＋S（s）　ΔH＝＋20kJ/mol，则制得等量H2所需要能量较少的是系统（Ⅱ）。

（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：

2Cl2（g）＋TiO2（s）＋2C（s）===TiCl4（l）＋2CO（g）　ΔH＝－85.6kJ·mol－1。

（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）＋2Cl2（g）===SiCl4（l）　ΔH＝－687kJ/mol。

【变式考法】

（1）（2018·中原名校预测）已知1L1mol·L－1（NH4）2CO3溶液与2L1mol·L－1Ba（OH）2溶液加热充分反应，放出100kJ的热量，写出该反应的热化学方程式__（NH4）2CO3（aq）＋Ba（OH）2（aq）===BaCO3（s）＋2H2O（l）＋2NH3（g）　ΔH＝－100kJ·mol－1__。

（2）（2018·莆田二模）甲醇（CH3OH）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、H2、CH3OH的燃烧热（ΔH）分别为－283.0kJ·mol－1、－285.8kJ·mol－1、－726.8kJ·mol－1，则CO和H2反应生成CH3OH的热化学方程式是__CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（l）　ΔH＝－127.8kJ·mol－1__。

（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__ΔH＝－273_kJ/mol（或反应物的总能量大于生成物的总能量）__。

1molNH

（aq）全部氧化成NO

（aq）的热化学方程式为__NH

（aq）＋2O2（g）===2H＋（aq）＋NO

（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－346kJ/mol__。

解析　

（1）根据（NH4）2CO3溶液与Ba（OH）2的用量可知Ba（OH）2过量，所以应该由（NH4）2CO3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）①由CO、H2、CH3OH的燃烧热可得到对应的热化学方程式：

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283.0kJ·mol－1　Ⅰ；H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ·mol－1　Ⅱ；CH3OH（l）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－726.8kJ·mol－1　Ⅲ；根据盖斯定律，由Ⅰ＋Ⅱ×2－Ⅲ得CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（l）

ΔH＝－127.8kJ·mol－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）＋3/2O2（g）===2H＋（aq）＋NO

（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－273kJ/mol；从右图得到NO

（aq）＋1/2O2（g）===NO

（aq）　ΔH＝－73kJ/mol；两个方程式相加得到：

NH

（aq）＋2O2（g）===2H＋（aq）＋NO

（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－346kJ/mol。

2．（2018·临沂三模）下列热化学方程式正确的是（　D　）

选项

已知条件

热化学方程式

A

H2的燃烧热为akJ·mol－1

H2＋Cl2

HCl　ΔH＝－akJ·mol－1

B

1molSO2、0.5molO2充分反应后，放出热量98.3kJ

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）

ΔH＝－196.6kJ·mol－1

C

H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1

H2SO4（aq）＋Ba（OH）2（aq）===BaSO4（s）＋2H2O（l）　ΔH＝－114.6kJ·mol－1

D

31g白磷比31g红磷能量多bkJ

P4（白磷，s）===4P（红磷，s）

ΔH＝－4bkJ·mol－1

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H2和O2反应，选项A错误；SO2与O2反应为可逆反应，ΔH应大于－196.6kJ·mol－1，选项B错误；由于生成BaSO4沉淀是要放热，所以放出的热量大于114.6kJ，选项C错误。

3．写出下列反应的热化学方程式：

（1）SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。

已知室温下2gSiH4自燃放出热量89.2kJ。

SiH4自燃的热化学方程式为__SiH4（g）＋2O2（g）===SiO2（s）＋2H2O（l）　ΔH＝－1427.2kJ·mol－1__。

（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1mole的单质在足量d2中燃烧，恢复至室温，放出255.5kJ热量，写出该反应的热化学方程式：

__2Na（s）＋O2（g）===Na2O2（s）　ΔH＝－511kJ·mol－1__。

（3）（2018·宿州三模）用V2O5作催化剂，氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图所示

①写出总反应化学方程式__4NH3＋4NO＋O24N2＋6H2O__。

②测得该反应的平衡常数与温度的关系为：

lgK＝5.08＋217.5/T，该反应ΔH__<__0（填“>”“<”或“＝”）。

解析　

（1）n（SiH4）＝

＝

mol，则1molSiH4燃烧放出的热量为：

89.2kJ×16＝1427.2kJ，则化学方程式为：

SiH4（g）＋2O2（g）===SiO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－1427.2kJ·mol－1。

（2）根据e和d的化合价以及原子半径可知e为钠，d为氧，钠在氧气中燃烧生成过氧化钠，所以据此可写出反应的热化学方程式。

（3）①由图可知，反应物为：

NH3、NO、O2，生成物为N2和H2O，并结合图中加入的NO与O2的比例关系，可以写出反应的总化学方程式；②由关系式lgK＝5.08＋217.5/T可知，温度越高K越小，即加热平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理可知：

该反应为放热反应。

热化学方程式书写易出现的错误

（1）未标明反应物或生成物的状态而造成错误。

（2）反应热的符号使用不正确，即吸热反应未标出“＋”号，放热反应未标出“－”号，从而导致错误。

（3）漏写ΔH的单位，或者将ΔH的单位写为kJ，从而造成错误。

（4）反应热的数值与方程式的化学计量数不对应而造成错误。

（5）对燃烧热、中和热的概念理解不到位，忽略其标准是1mol可燃物或生成1molH2O（l）而造成错误。

（6）对于具有同素异形体以及同分异构体的物质，只注明聚集状态，未注明物质的名称。

考点三　反应热的计算及大小比较　

▼命题规律：

1．题型：

选择题（次）、非选择题（主）。

2．考向：

考查方式多为根据已知热化学方程式书写待求反应的热化学方程式或直接计算其反应热，难度不大，是近几年高考热点。

▼方法点拨：

1．常见的反应热计算方法

（1）根据反应物、生成物总能量、总键能计算反应热

ΔH＝E（生成物的总能量）－E（反应物的总能量）；

ΔH＝E（反应物的键能之和）－E（生成物的键能之和）。

（2）根据热化学方程式计算反应热

对于任意一个热化学方程式，焓变与反应物的物质的量成正比（Q＝n·|ΔH|）。

（3）根据盖斯定律计算反应热

若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减得到，则该反应的焓变也通过这几个化学反应的焓变加减而得到。

2．反应热大小的比较方法

（1）同一可燃物，完全燃烧时放热大于不完全燃烧，所以ΔH（不完全燃烧）＞ΔH（完全燃烧）；

（2）同一反应物状态不同或同一生成物状态不同时：

根据能量与状态的关系：

气态＞液态＞固态，再结合ΔH＝E（生成物的总能量）－E（反应物的总能量）即可判断；

（3）两个有联系的反应相比较：

①化学计量数为倍数关系，则ΔH亦为倍数关系（注意ΔH正、负对大小比较的影响）；

②互为可逆反应，则ΔH互为相反数（注意ΔH正、负对大小比较的影响）。

1．

（1）（2018·全国卷Ⅱ）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＝－75kJ·mol－1

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－394kJ·mol－1

C（s）＋1/2O2（g）===CO（g）　ΔH＝－111kJ·mol－1

该催化重整反应的ΔH＝__＋247__kJ·mol－1。

（2）（2018·天津卷）CO2与CH4经催化重整，制得合成气：

CH4（g）＋CO2（g）

2CO（g）＋2H2（g）已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：

化学键

C—H

C===O

H—H

CO

（CO）

键能/kJ·mol－1

413

745

436

1075

则该反应的ΔH＝__＋120_kJ·mol－1__。

（3）（2015·全国Ⅱ卷）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

C

O

H—O

C—H

E/（kJ·mol－1）

436

343

1076

465

413

由此计算ΔH1＝__－99__kJ·mol－1；

已知ΔH2＝－58kJ·mol－1，则ΔH3＝__＋41__kJ·mol－1。

突破点拨

（1）ΔH＝（反应物的总键能－生成物的总键能）；

（2）由已知热化学方程式求未知热化学反应的反应热，常用盖斯定律求解。

解析　

（1）①C（s）＋2H2（g）===CH4（g）　ΔH＝－75kJ·mol－1；

②C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－39