2023屆新高考新教材化學人教版一輪學案-第六章第1講　化學能與熱能

第1講化學能與熱能復習目標核心素養(yǎng)1.了解化學反應中能量轉化的原因及常見的能量轉化形式。2．了解化學能與熱能的相互轉化，了解吸熱反應、放熱反應、反應熱等概念。3．了解熱化學方程式的含義，能正確書寫熱化學方程式。4．了解焓變與反應熱的含義。5．理解蓋斯定律，并能運用蓋斯定律進行有關反應焓變的計算。6．了解能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎。了解化學在解決能源危機中的重要作用。1.變化觀念與平衡思想：認識化學變化的本質是有新物質生成，并伴有能量的轉化；能多角度、動態(tài)地分析熱化學反應方程式，運用熱化學反應原理解決實際問題。2．證據(jù)推理與模型認知：通過分析、推理等方法認識研究反應熱的本質，建立蓋斯定律模型。3．科學態(tài)度與社會責任：確認能源對社會發(fā)展的重大貢獻，具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學觀念，能對與化學有關的社會熱點問題做出正確的價值判斷?？键c一反應熱焓變1．反應熱和焓變(1)反應熱：在等溫條件下，化學反應體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量，稱為化學反應的熱效應，簡稱反應熱。(2)焓變：恒壓條件下的反應熱等于反應的焓變，符號為ΔH，單位為kJ·mol－1。2．放熱反應和吸熱反應(1)化學反應放熱和吸熱的原因判斷依據(jù)放熱反應吸熱反應反應物總能量與生成物總能量的相對大小反應物具有的總能量大于生成物具有的總能量反應物具有的總能量小于生成物具有的總能量與化學鍵的關系生成物分子成鍵時釋放出的總能量大于反應物分子斷鍵時吸收的總能量生成物分子成鍵時釋放出的總能量小于反應物分子斷鍵時吸收的總能量ΔH的符號ΔH<0(“－”號)ΔH>0(“＋”號)反應過程圖示①過程(包括物理過程、化學過程)與化學反應的區(qū)別，有能量變化的過程不一定是放熱反應或吸熱反應。如水結成冰放熱，但不屬于放熱反應。②化學反應是放熱還是吸熱與反應發(fā)生的條件沒有必然聯(lián)系。如吸熱反應NH4Cl與Ba(OH)2·8H2O在常溫常壓下即可進行。(2)記憶常見的放熱反應和吸熱反應放熱反應吸熱反應常見反應①可燃物的燃燒②酸堿中和反應③金屬與酸的置換反應④物質的緩慢氧化⑤鋁熱反應⑥大多數(shù)化合反應①弱電解質的電離②鹽類的水解反應③Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應④C和H2O(g)、C和CO2的反應⑤大多數(shù)分解反應3．反應焓變的計算(1)計算方法ΔH＝生成物的總能量－反應物的總能量ΔH＝反應物的總鍵能－生成物的總鍵能ΔH＝正反應活化能－逆反應活化能(2)注意事項①利用鍵能計算反應熱的關鍵，是弄清物質中化學鍵的數(shù)目，清楚中學階段常見單質、化合物中所含共價鍵的種類和數(shù)目。物質(化學鍵)CO2(C=O)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)1mol微粒所含鍵的物質的量2464物質(化學鍵)石墨(C—C)金剛石(C—C)S8(S—S)Si(Si—Si)1mol微粒所含鍵數(shù)的物質的量1.5282②活化能與焓變的關系a．催化劑能降低反應的活化能，但不影響焓變的大小及平衡轉化率。b．在無催化劑的情況，E1為正反應的活化能，E2為逆反應的活化能，ΔH＝E1－E2，活化能大小影響反應速率。c．起點、終點能量高低判斷反應的ΔH，并且物質的能量越低，物質越穩(wěn)定。(1)所有的放熱反應不需要加熱就能進行反應。(×)(2)物質發(fā)生化學變化一定伴有能量的變化。(√)(3)濃H2SO4稀釋是放熱反應。(×)(4)活化能越大，表明反應斷裂舊化學鍵需要克服的能量越高。(√)(5)吸熱反應中，反應物化學鍵斷裂吸收的總能量高于生成物形成化學鍵放出的總能量。(√)(6)同溫同壓下，反應H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH不同。(×)(7)可逆反應的ΔH表示完全反應時的熱量變化，與反應是否可逆無關。(√)題點一反應熱與能量變化的關系(2021·聊城一模)某反應使用催化劑后，其反應過程中能量變化如圖所示，下列說法錯誤的是()A．總反應為放熱反應B．使用催化劑后，活化能不變C．反應①是吸熱反應，反應②是放熱反應D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2【解析】由題圖可知，反應①是吸熱反應，反應②是放熱反應，總反應是放熱反應，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，A、C、D項正確；催化劑能降低反應的活化能，B項錯誤?！敬鸢浮緽[母題變式]CH4與Cl2生成CH3Cl的反應歷程中，中間態(tài)物質的能量關系如下圖所示(Ea表示活化能)，下列說法不正確的是()A．已知Cl·是由Cl2在光照條件下化學鍵斷裂生成的，該過程可表示為B．相同條件下，Ea越大反應速率越慢C．圖中ΔH<0，其大小與Ea1、Ea2無關D．CH4轉化為CH3Cl的過程中，所有C—H鍵都發(fā)生了斷裂解析：DCl·是由Cl2在光照條件下化學鍵斷裂生成的，由分子轉化為活性原子，該過程可表示為，選項A正確；相同條件下，Ea越大，活化分子百分數(shù)越少，反應速率越慢，選項B正確；圖中反應物總能量大于生成物總能量，ΔH<0，其大小與Ea1、Ea2無關，選項C正確；CH4轉化為CH3Cl的過程中，只有一個C—H鍵發(fā)生了斷裂，選項D不正確。[對點訓練1]肼(N2H4)在不同條件下分解產物不同，T℃時在Cu表面分解的機理如圖。已知200℃時：反應Ⅰ：3N2H4(g)=N2(g)＋4NH3(g)ΔH1＝－akJ·mol－1(a>0)；反應Ⅱ：N2H4(g)＋H2(g)=2NH3(g)ΔH2＝bkJ·mol－1；總反應為N2H4(g)=N2(g)＋2H2(g)ΔH3。下列說法不正確的是()A．圖示過程①是放熱反應B．b<0C．3molN2H4(g)的總能量高于1molN2(g)和4molNH3(g)的總能量D．ΔH3＝(a＋2b)kJ·mol－1解析：D過程①為N2H4分解生成N2和NH3，由ΔH1<0，可知過程①是放熱反應，A正確；由能量變化圖示可知，1molN2H4(g)和1molH2(g)具有的總能量高于2molNH3(g)具有的總能量，該反應是放熱反應，則b<0，B正確；反應Ⅰ是放熱反應，則3molN2H4(g)具有的總能量高于1molN2(g)和4molNH3(g)具有的總能量，C正確；由Ⅰ－Ⅱ×2可得N2H4(g)=N2(g)＋2H2(g)，根據(jù)蓋斯定律，ΔH3＝ΔH1－2ΔH2＝－(a＋2b)kJ·mol－1，D錯誤。[名師點撥]①反應熱ΔH是指整個體系(即指“每摩爾化學反應”)的能量變化，而不是指該反應中的某種物質。②不論化學反應是否可逆，熱化學方程式中的反應熱ΔH都表示反應進行到底(完全轉化)時的能量變化。題點二利用鍵能計算反應熱(2021·浙江卷)已知共價鍵的鍵能與熱化學方程式信息如下表：共價鍵H—HH—O鍵能/(kJ·mol－1)436463熱化學方程式2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－482kJ·mol－1則2O(g)=O2(g)的ΔH為()A．428kJ·mol－1 B．－428kJ·mol－1C．498kJ·mol－1 D．－498kJ·mol－1【解析】2O(g)=O2(g)的過程形成O=O共價鍵，是放熱過程，其ΔH等于負的O=O共價鍵的鍵能，A、C錯誤；對于熱化學方程式2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－482kJ·mol－1，根據(jù)鍵能與焓變的關系ΔH＝2E(H—H)＋E(O=O)－4E(O—H)，可計算得E(O=O)＝－482kJ·mol－1＋4×463kJ·mol－1－2×436kJ·mol－1＝498kJ·mol－1，B錯誤，D正確?！敬鸢浮緿[母題延伸](1)共價化合物的穩(wěn)定性與鍵能間的關系？(2)雙鍵的鍵能與單鍵鍵能間的關系？提示：(1)鍵能越大，共價化合物越穩(wěn)定。穩(wěn)定性與分子間作用力，氫鍵無關。(2)同種元素雙鍵鍵能大于單鍵鍵能，小于單鍵鍵能的2倍。[對點訓練2]常溫下，1mol化學鍵分解成氣態(tài)原子所需要的能量用E表示。結合表中信息判斷，下列說法不正確的是()共價鍵H—HF—FH—FH—ClH—IE(kJ·mol－1)436157568432298A．432kJ·mol－1＞E(H—Br)＞298kJ·mol－1B．表中最穩(wěn)定的共價鍵是H—F鍵C．H2(g)→2H(g)ΔH＝＋436kJ·mol－1D．H2(g)＋F2(g)=2HF(g)ΔH＝－25kJ·mol－1解析：D依據(jù)溴原子半徑大于氯原子小于碘原子，半徑越大鍵能越小，結合圖表中數(shù)據(jù)可知432kJ·mol－1>E(H—Br)>298kJ·mol－1，A項正確；鍵能越大形成的化學鍵越穩(wěn)定，表中鍵能最大的是H—F，最穩(wěn)定的共價鍵是H—F鍵，B項正確；氫氣變化為氫原子，所吸收的熱量等于氫氣中斷裂化學鍵需要的能量，H2(g)→2H(g)ΔH＝＋436kJ·mol－1，C項正確；依據(jù)ΔH＝反應物鍵能總和－生成物鍵能總和計算判斷，ΔH＝436kJ·mol－1＋157kJ·mol－1－2×568kJ·mol－1＝－543kJ·mol－1，H2(g)＋F2(g)=2HF(g)ΔH＝－543kJ·mol－1，D項錯誤?？键c二熱化學方程式1．概念：表示參與化學反應的物質的物質的量和反應熱的關系的化學方程式。2．意義：表明了化學反應中的物質變化和能量變化。例如：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，表示25℃，101kPa下，2mol氫氣和1mol氧氣反應生成2mol液態(tài)水時放出571.6kJ的熱量。3．書寫熱化學方程式注意事項(1)注明反應條件：反應熱與測定條件(溫度、壓強等)有關。絕大多數(shù)反應是在25℃、101kPa下進行的，可不注明。(2)注明物質狀態(tài)：常用s、l、g、aq分別表示固體、液體、氣體、溶液。(3)注意符號、單位：ΔH應包括“＋”或“－”、數(shù)值和單位(kJ·mol－1)。(4)區(qū)別于普通方程式：一般不注“↑”“↓”以及“點燃”“加熱”等。(5)注意熱化學方程式的化學計量數(shù)：熱化學方程式中各物質化學式前面的化學計量數(shù)僅表示該物質的物質的量，可以是整數(shù)，也可以是分數(shù)。且化學計量數(shù)必須與ΔH相對應，如果化學計量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍。(6)同素異形體轉化的熱化學方程式除了注明狀態(tài)外，還要注明名稱。(1)熱化學方程式僅能表示化學反應中的能量變化。(×)(2)熱化學方程式H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－241.8kJ·mol－1表示的意義：發(fā)生上述反應生成1molH2O(g)時放出241.8kJ的熱量。(√)(3)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH1和2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH2中的ΔH1＝ΔH2。(×)(4)已知相同條件下2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH1，反應2SO2(s)＋O2(g)2SO3(g)ΔH2，則ΔH1>ΔH2。(×)題點一熱化學方程式的正誤判斷已知：25℃、101kPa時1mol辛烷完全燃燒生成液態(tài)水時放出熱量為5518kJ；強酸和強堿在稀溶液中發(fā)生反應生成1molH2O時放出的熱量為57.3kJ，則下列熱化學方程式書寫正確的是()①2C8H18(l)＋25O2(g)=16CO2(g)＋18H2O(g)ΔH＝－5518kJ·mol－1②2C8H18(l)＋25O2(g)=16CO2(g)＋18H2O(l)ΔH＝－11036kJ·mol－1③H＋＋OH－=H2OΔH＝－57.3kJ·mol－1④2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－114.6kJ·mol－1A．①③ B．②③C．②④ D．只有②【解析】判斷熱化學方程式的書寫時，要注意狀態(tài)、ΔH單位、符號以及數(shù)值是否與前面的化學計量數(shù)相對應。①中水的狀態(tài)應為液態(tài)且焓變數(shù)值與方程式的化學計量數(shù)不對應，故錯誤；③錯在沒有標出是在水溶液中的反應，正確的熱化學方程式為H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1?！敬鸢浮緾[母題延伸]根據(jù)上題題干敘述回答下列問題：(1)辛烷的燃燒熱ΔH＝－5518kJ·mol－1對嗎？(2)0.5molH2SO4與0.5molBa(OH)2發(fā)生反應生成1molH2O放出的熱量為57.3kJ對嗎？提示：(1)正確(2)不正確。因為生成BaSO4沉淀，放出熱量大于57.3kJ。[對點訓練1]已知1g物質完全燃燒時的反應熱叫作該物質的熱值。有以下能量轉化圖，下列說法不正確的是()A．轉化Ⅰ的熱化學方程式為：C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1B．轉化Ⅱ的熱化學方程式為：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－565.8kJ·mol－1C．由C→CO的熱化學方程式為：2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝－110.6kJ·mol－1D．CO的熱值約為10.1答案：C題點二熱化學方程式的書寫(2021·濟寧調研)一定條件下，在水溶液中1molCl－、ClOeq\o\al(－,x)(x＝1，2，3，4)的能量(kJ)相對大小如圖所示。B→A＋C反應的熱化學方程式為______________________(用離子符號表示)?！窘馕觥扛鶕?jù)化合價可知，A為Cl－，B為ClO－，C為ClOeq\o\al(－,3)，D為ClOeq\o\al(－,4)。B→A＋C的熱化學方程式為3ClO－(aq)=2Cl－(aq)＋ClOeq\o\al(－,3)(aq)ΔH＝(2×0＋63－3×60)kJ·mol－1＝－117kJ·mol－1?！敬鸢浮?ClO－(aq)=2Cl－(aq)＋ClOeq\o\al(－,3)(aq)ΔH＝－117kJ·mol－1[母題變式](1)微粒的穩(wěn)定性與元素的化合價有關嗎？(2)根據(jù)上題寫出最高點E(＋3，100)，E→A＋C反應的熱化學方程式。提示：(1)無關，A點－1價最穩(wěn)定，E點＋3價最不穩(wěn)定。(2)3ClOeq\o\al(－,2)(aq)=Cl－(aq)＋2ClOeq\o\al(－,3)(aq)ΔH＝－174kJ·mol－1。[對點訓練2](1)用O2將HCl轉化為Cl2，可提高效益，減少污染。傳統(tǒng)上該轉化通過如圖所示的催化循環(huán)實現(xiàn)。其中，反應①為2HCl(g)＋CuO(s)H2O(g)＋CuCl2(s)ΔH1，反應②生成1molCl2(g)的反應熱為ΔH2，則總反應的熱化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________(反應熱用ΔH1和ΔH2表示)。(2)在25℃、101kPa下，一定質量的無水乙醇完全燃燒時放出熱量QkJ，其燃燒生成的CO2用過量飽和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀，則乙醇燃燒的熱化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)如圖是1molNO2和1molCO反應生成CO2和NO過程中能量變化示意圖，請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式：__________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)根據(jù)圖示寫出反應②CuCl2(s)＋eq\f(1,2)O2(g)CuO(s)＋Cl2(g)ΔH2，由①＋②可寫出總反應的熱化學方程式。(2)由題意可知生成n(CO2)＝n(CaCO3)＝eq\f(100g,100g·mol－1)＝1mol，則由原子守恒可知，需要乙醇的物質的量為eq\f(1,2)mol，故熱化學方程式為C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－(2×Q)＝－2QkJ·mol－1。(3)由圖可知其熱化學方程式為NO2(g)＋CO(g)=CO2(g)＋NO(g)ΔH＝E1－E2＝134kJ·mol－1－368kJ·mol－1＝－234kJ·mol－1。答案：(1)2HCl(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=Cl2(g)＋H2O(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2(2)C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－2QkJ·mol－1(3)NO2(g)＋CO(g)=CO2(g)＋NO(g)ΔH＝－234kJ·mol－1考點三燃燒熱中和反應反應熱能源1．燃燒熱常溫時指定產物示例：H→H2O(l)，C→CO2(g)，S→SO2(g)，N→N2(g)。2．中和反應反應熱及測定(1)測定原理ΔH＝－eq\f(（m酸＋m堿）·c·（t終－t始）,n)c＝4.18J·g－1·℃－1＝4.18×10－3kJ·g－1·℃－1；n為生成H2O的物質的量。稀溶液的密度用1g·mL－1進行計算。(2)裝置如上圖(3)注意事項①玻璃攪拌器的作用是使反應物充分接觸。②隔熱層的作用是減少熱量的損失。③為保證酸、堿完全中和，常采用堿稍稍過量(0.5mol·L－1HCl、0.55mol·L－1NaOH溶液等體積混合)。3．能源(1)能源分類(2)解決能源問題的措施①提高能源的利用效率：a.改善開采、運輸、加工等各個環(huán)節(jié)；b.科學控制燃燒反應，使燃料充分燃燒。②開發(fā)新能源：開發(fā)資源豐富、可以再生、沒有污染或污染很小的新能源。(1)燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的熱化學方程式是CH3OH(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1，則CH3OH(g)的燃燒熱為192.9kJ·mol－1。(×)(2)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，則稀醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應生成1mol水時放出57.3kJ的熱量。(×)(3)已知H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，則H2SO4和Ba(OH)2反應的反應熱ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1。(×)(4)H2(g)的燃燒熱是285.8kJ·mol－1，則2H2O(g)=2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋571.6kJ·mol－1。(×)題點一燃燒熱中和反應反應熱及應用(2021·福建省漳州市高三質檢)下列關于化學反應與能量的說法正確的是()A．已知正丁烷的燃燒熱為2878kJ·mol－1，則表示正丁烷燃燒熱的熱化學方程式為2CH3CH2CH2CH3(g)＋13O2(g)=8CO2(g)＋10H2O(l)ΔH＝－2878kJ·mol－1B．已知在一定條件下，2molSO2與1molO2充分反應后，釋放出98kJ的熱量，則其熱化學方程式為2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－98kJ·mol－1C．已知稀鹽酸與稀NaOH溶液反應的中和反應反應熱為57.3kJ·mol－1，則表示稀硫酸與稀NaOH溶液反應的熱化學方程式為eq\f(1,2)H2SO4(aq)＋NaOH(aq)=eq\f(1,2)Na2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1D．已知CuSO4(s)＋5H2O(l)=CuSO4·5H2O(s)，該反應為熵增加的反應【解析】燃燒熱是指1mol可燃物完全燃燒生成指定產物放出的熱量，則表示正丁烷燃燒熱的熱化學方程式為CH3CH2CH2CH3(g)＋eq\f(13,2)O2(g)=4CO2(g)＋5H2O(l)ΔH＝－2878kJ·mol－1，A錯誤；不知道該條件下物質的狀態(tài)，該反應是可逆反應，2molSO2與1molO2充分反應后，參加反應的反應物的量不知，所以不能寫出熱化學方程式，B錯誤；在稀溶液中酸和堿發(fā)生中和反應生成1molH2O放出的熱量是中和反應反應熱，C正確；從液態(tài)H2O到固態(tài)CuSO4·5H2O，且物質的量減少，該反應是熵減的反應，D錯誤?！敬鸢浮緾[母題延伸](1)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－98kJ·mol－1表示的含義？(2)NH3·H2O(aq)＋HCl(aq)=NH4Cl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－akJ·mol－1，a＝57.3對嗎？提示：(1)表示在25℃，101kPa2molSO2與1molO2恰好完全反應放出98kJ熱量。因為這是可逆反應，如果加入2molSO2與1molO2不可能完全反應。(2)不對，一水合氨是弱堿，電離時需吸收熱量，故a<57.3。[對點訓練1](雙選)已知反應：①101kPa時，2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝－221kJ·mol－1②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1下列結論中正確的是()A．碳的燃燒熱等于110.5kJ·mol－1B．①的反應熱為221kJ·mol－1C．稀硫酸與稀NaOH溶液反應的中和反應反應熱為57.3kJ·mol－1D．含20.0gNaOH的稀溶液與稀鹽酸完全中和，放出28.65kJ的熱量解析：CD反應①生成的是CO而不是CO2，因此碳的燃燒熱大于110.5kJ·mol－1，故A項錯誤；①的反應熱為－221kJ·mol－1，故B項錯誤；稀硫酸與稀NaOH溶液反應的中和反應反應熱為57.3kJ·mol－1，故C項正確；20gNaOH的物質的量n(NaOH)＝0.5mol，則Q＝0.5mol×57.3kJ·mol－1＝28.65kJ，D項正確。題點二中和反應反應熱的實驗測定某實驗小組用0.50mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1硫酸溶液進行反應熱的測定，實驗裝置如圖所示。(1)裝置中隔熱層的作用是__________________________________________________________________________________________________________________________。(2)寫出該反應的熱化學方程式[生成1molH2O(l)時的反應熱為－57.3kJ·mol－1]：____________________________________________________________________________。(3)取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液進行實驗，實驗數(shù)據(jù)如表所示。①請?zhí)顚懕砀裰械目瞻祝簻囟却螖?shù)起始溫度t1/℃溫度差平均值(t2－t1)/℃H2SO4NaOH平均值終止溫度t2/℃126.226.026.130.1227.027.427.233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4②近似認為0.50mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1硫酸溶液的密度都是1.0g·mL－1，中和后生成溶液的比熱容c＝4.18J·(g·℃)－1。則生成1molH2O(l)時的反應熱ΔH＝_____________(取小數(shù)點后一位)。【解析】(3)4次實驗的溫度差分別為4.0℃、6.1℃、3.9℃、4.1℃，其中6.1℃舍去，溫度差平均值為4.0℃。ΔH＝－eq\f(（50＋30）mL×1.0g·mL－1×4.0℃×4.18×10－3kJ·（g·℃）－1,0.05×0.50mol)≈－53.5kJ·mol－1?！敬鸢浮?1)隔熱保溫減少熱量的散失(2)NaOH(aq)＋eq\f(1,2)H2SO4(aq)=eq\f(1,2)Na2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1(3)①4.0②－53.5kJ·mol－1[母題延伸](1)在上題題干不變，上述實驗數(shù)值結果與－57.3kJ·mol－1有偏差，產生偏差的原因不可能是________(填字母)。a．實驗裝置保溫、隔熱效果差b．量取NaOH溶液的體積時仰視讀數(shù)c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中d．用溫度計測定NaOH溶液起始溫度后直接測定H2SO4溶液的溫度(2)若把硫酸換成醋酸ΔH如何變化？提示：(1)b(2)ΔH偏大[對點訓練2]在如圖所示的量熱計中，將100mL0.50mol·L－1CH3COOH溶液與100mL0.55mol·L－1NaOH溶液混合，溫度從25.0℃升高到27.7℃。下列說法錯誤的是()A．若量熱計的保溫瓶絕熱效果不好，則所測ΔH偏大B．攪拌器一般選用導熱性差的玻璃攪拌器C．若選用同濃度同體積的鹽酸，則溶液溫度將升高至不超過27.7℃D．所加NaOH溶液過量，目的是保證CH3COOH溶液完全被中和答案：C考點四反應熱的計算1．蓋斯定律(1)內容：對于一個化學反應，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的。即：化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關。(2)意義：間接計算某些反應的反應熱。2．反應熱大小的比較(1)看物質狀態(tài)。物質的氣、液、固三態(tài)轉化時的能量變化如下：(2)看ΔH的符號。比較反應熱大小時不要只比較ΔH數(shù)值的大小，還要考慮其符號。(3)看化學計量數(shù)。當反應物與生成物的狀態(tài)相同時，化學計量數(shù)越大，放熱反應的ΔH越小，吸熱反應的ΔH越大。(4)看反應的程度。對于可逆反應，參加反應的物質的量和狀態(tài)相同時，反應的程度越大，熱量變化越大。(1)化學反應的反應熱不僅與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，也與反應的途徑有關。(×)(2)蓋斯定律遵守能量守恒定律。(√)(3)已知：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH2，則ΔH1>ΔH2。(×)(4)已知：O3＋Cl=ClO＋O2ΔH1ClO＋O=Cl＋O2ΔH2則反應O3＋O=2O2的ΔH＝ΔH1＋ΔH2。(√)題點一蓋斯定律及應用(1)(2020·山東卷，節(jié)選)探究CH3OH合成反應化學平衡的影響因素，有利于提高CH3OH的產率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應如下：Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.5kJ·mol－1Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.4kJ·mol－1Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3則ΔH3＝________kJ·mol－1。(2)(2020·全國Ⅰ卷，節(jié)選)釩催化劑參與反應的能量變化如圖所示，V2O5(s)與SO2(g)反應生成VOSO4(s)和V2O4(s)的熱化學方程式為_________________________________?！窘馕觥?1)由蓋斯定律可知，Ⅲ式＝Ⅰ式－Ⅱ式，即ΔH3＝－49.5kJ·mol－1－(－90.4kJ·mol－1)＝＋40.9kJ·mol－1。(2)據(jù)圖寫出熱化學方程式：①V2O4(s)＋2SO3(g)=2VOSO4(s)ΔH1＝－399kJ·mol－1；②V2O4(s)＋SO3(g)=V2O5(s)＋SO2(g)ΔH2＝－24kJ·mol－1，由①－②×2可得：2V2O5(s)＋2SO2(g)=2VOSO4(s)＋V2O4(s)，根據(jù)蓋斯定律，該反應的ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(－399kJ·mol－1)－(－24kJ·mol－1)×2＝－351kJ·mol－1?！敬鸢浮?1)＋40.9(2)2V2O5(s)＋2SO2(g)=2VOSO4(s)＋V2O4(s)ΔH＝－351kJ·mol－1[思維建模]蓋斯定律應用三步流程[對點訓練1](2020·北京卷)依據(jù)圖示關系，下列說法不正確的是()A．石墨燃燒是放熱反應B．1molC(石墨)和1molCO分別在足量O2中燃燒，全部轉化為CO2，前者放熱多C．C(石墨)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH＝ΔH1－ΔH2D．化學反應的ΔH，只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，與反應途徑無關解析：CA項，燃燒都屬于放熱反應，正確；B項，由圖示可知，1mol石墨完全燃燒放出393.5kJ熱量，1molCO完全燃燒放出283.0kJ熱量，正確；C項，①C(石墨)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1，②CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH2，由蓋斯定律①－2×②得：C(石墨)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH＝ΔH1－2ΔH2，錯誤；D項，由蓋斯定律可知反應的ΔH與反應途徑無關，正確。[對點訓練2]MgCO3和CaCO3的能量關系如圖所示(M＝Ca、Mg)：已知：離子電荷相同時，半徑越小，離子鍵越強。下列說法不正確的是()A．ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0B．ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)>0C．ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)＝ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)D．對于MgCO3和CaCO3，ΔH1＋ΔH2>ΔH3解析：CΔH1為破壞MCO3(s)中離子鍵所需吸收的能量，ΔH1>0，因Mg2＋半徑比Ca2＋小，故MgCO3中離子鍵比CaCO3強，A正確；COeq\o\al(2－,3)分解為CO2和O2－為吸熱過程，ΔH2>0，因MgCO3和CaCO3中ΔH2均表示COeq\o\al(2－,3)分解所吸收的熱量，則ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)，B正確；根據(jù)題給能量關系及蓋斯定律可知：ΔH1(CaCO3)＋ΔH2(CaCO3)＝ΔH(CaCO3)＋ΔH3(CaO)…①，ΔH1(MgCO3)＋ΔH2(MgCO3)＝ΔH(MgCO3)＋ΔH3(MgO)…②，①式－②式結合考慮ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)得：ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)＝ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)＋ΔH(CaCO3)－ΔH(MgCO3)，因ΔH(CaCO3)≠ΔH(MgCO3)，故C錯誤；MCO3(s)分解為MO(s)和CO2(g)為吸熱過程，ΔH>0，考慮到ΔH1＋ΔH2＝ΔH＋ΔH3，故有ΔH1＋ΔH2>ΔH3，D正確。題點二反應熱大小的比較下列各組中兩個反應的反應熱，其中ΔH1>ΔH2的是()A．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH12H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH2B．S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2C．2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g)ΔH12SO3(g)=O2(g)＋2SO2(g)ΔH2D．已知反應：C(s，金剛石)=C(s，石墨)ΔH<0，C(s，金剛石)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1C(s，石墨)＋O2(g)=CO2(g)ΔH2【解析】A項，，由于H2O(l)=H2O(g)ΔH>0，則ΔH2＋ΔH＝ΔH1，ΔH1－ΔH2＝ΔH>0，故ΔH1>ΔH2，正確；B項，，由于S(s)=S(g)ΔH>0，則ΔH＋ΔH1＝ΔH2，ΔH2－ΔH1＝ΔH>0，故ΔH2>ΔH1，錯誤；C項，SO2被氧化成SO3是放熱反應，ΔH1<0，SO3分解成SO2是吸熱反應，ΔH2>0，故ΔH2>ΔH1，錯誤；D項，，根據(jù)蓋斯定律ΔH1＝ΔH＋ΔH2，ΔH1－ΔH2＝ΔH<0，則ΔH1<ΔH2，錯誤?！敬鸢浮緼[對點訓練3]已知：Mn(s)＋O2(g)=MnO2(s)ΔH1S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)=MnSO4(s)ΔH3則下列表述正確的是()A．ΔH2＞0B．ΔH3＞ΔH1C．Mn＋SO2=MnO2＋SΔH＝ΔH2－ΔH1D．MnO2(s)＋SO2(g)=MnSO4(s)ΔH＝ΔH3－ΔH2－ΔH1解析：DA項，S燃燒的反應為放熱反應，所以ΔH2＜0，錯誤；B項，ΔH1＋ΔH2＞ΔH3因為ΔH2＜0所以ΔH3＜ΔH1，錯誤；C項，根據(jù)蓋斯定律可知，第一個反應減去第二個反應即可得到反應：Mn(s)＋SO2(g)=MnO2(s)＋S(s)，此反應的ΔH＝ΔH1－ΔH2，且熱化學方程式中要寫出物質的狀態(tài)，錯誤；D項，根據(jù)蓋斯定律可知，第三個反應減去第二個反應再減去第一個反應即可得到反應：MnO2(s)＋SO2(g)=MnSO4(s)ΔH＝ΔH3－ΔH1－ΔH2，正確。1．(2021·湖南卷，14)(雙選)鐵的配合物離子(用[L—Fe—H]＋表示)催化某反應的一種反應機理和相對能量的變化情況如圖所示：下列說法錯誤的是()A．該過程的總反應為HCOOHeq\o(=,\s\up7(催化劑))CO2↑＋H2↑B．H＋濃度過大或者過小，均導致反應速率降低C．該催化循環(huán)中Fe元素的化合價發(fā)生了變化D．該過程的總反應速率由Ⅱ→Ⅲ步驟決定解析：CD分析題給反應機理圖，可知該過程的反應物為HCOOH，生成物為CO2和H2，則該過程的總反應為HCOOHeq\o(=,\s\up7(催化劑))CO2↑＋H2↑，A說法正確；H＋濃度過大，抑制HCOOH的電離，HCOO－濃度減小，會降低Ⅰ→Ⅱ步驟的反應速率，H＋濃度過小，會降低Ⅲ→Ⅳ步驟反應速率，故H＋濃度過大或者過小，均會導致反應速率降低，B說法正確；整個催化循環(huán)過程中Fe元素化合價均為＋3價，故該催化循環(huán)中Fe元素的化合價沒有發(fā)生變化，C說法錯誤；由相對能量的變化情況圖可以得出，該反應過程中的Ⅳ→Ⅰ步驟的活化能Ea＝86.1kJ·mol－1，為該反應進程中的最大活化能，故該過程的決速步驟為Ⅳ→Ⅰ步驟，D說法錯誤。2．(2021·浙江6月選考，21)相同溫度和壓強下，關于反應的ΔH，下列判斷正確的是()A．ΔH1>0，ΔH2>0 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH1>ΔH2，ΔH3>ΔH2 D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4解析：C給反應編號：反應①與反應②均為氣體分子數(shù)減少的反應，ΔS<0，根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS<0時反應能自發(fā)進行，兩反應均為放熱反應，ΔH1、ΔH2均小于0，A項錯誤；反應③≠反應①＋反應②，則ΔH3≠ΔH1＋ΔH2，B項錯誤；由上述分析可知，碳碳雙鍵的加成為放熱過程，被加成的碳碳雙鍵數(shù)目越多，反應放熱越多，ΔH越小，則ΔH1>ΔH2，苯較穩(wěn)定，苯發(fā)生加氫還原反應時吸熱，則ΔH3>ΔH2，C項正確；根據(jù)蓋斯定律，反應②＝反應③－反應④，則ΔH2＝ΔH3－ΔH4，D項錯誤。3．(2020·天津卷，10)理論研究表明，在101kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)異構化反應過程的能量變化如圖所示。下列說法錯誤的是()A．HCN比HNC穩(wěn)定B．該異構化反應的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1C．正反應的活化能大于逆反應的活化能D．使用催化劑，可以改變反應的反應熱解析：DHNC的能量比HCN高，則穩(wěn)定性較好的是HCN，A項正確；該異構化反應的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1，為吸熱反應，則正反應的活化能大于逆反應的活化能，B、C項正確；使用催化劑只能改變反應的歷程，但是不影響反應的反應熱，D項錯誤。4．(2020·浙江7月選考，22)關于下列ΔH的判斷正確的是()COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H＋(aq)=HCOeq\o\al(－,3)(aq)ΔH1COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)HCOeq\o\al(－,3)(aq)＋OH－(aq)ΔH2OH－(aq)＋H＋(aq)=H2O(l)ΔH3OH－(aq)＋CH3COOH(aq)=CH3COO－(aq)＋H2O(l)ΔH4A．ΔH1<0ΔH2<0 B．ΔH1<ΔH2C．ΔH3<0ΔH4>0 D．ΔH3>ΔH4解析：B①：HCOeq\o\al(－,3)(aq)COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H＋(aq)為HCOeq\o\al(－,3)的電離，電離吸熱，可得ΔH1<0，②：COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)HCOeq\o\al(－,3)(aq)＋OH－(aq)屬于水解過程，水解一般吸熱，故ΔH2>0，A項錯誤，B項正確；④：OH－(aq)＋CH3COOH(aq)=CH3COO－(aq)＋H2O(l)屬于中和反應，故ΔH4<0，C項錯誤；④－③可得⑤：CH3COOH(aq)CH3COO－(aq)＋H＋(aq)ΔH5，電離吸熱，故ΔH5>0，ΔH4－ΔH3＝ΔH5>0，故ΔH4>ΔH3，D項錯誤。5．(2019·全國Ⅰ卷)水煤氣變換[CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)]是重要的化工過程，主要用于合成氨、制氫以及合成氣加工等工業(yè)領域中?；卮鹣铝袉栴}：我國學者結合實驗與計算機模擬結果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標注。可知水煤氣變換的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。該歷程中最大能壘(活化能)E正＝________eV，寫出該步驟的化學方程式______________________。解析：觀察起始態(tài)物質的相對能量與終態(tài)物質的相對能量知，終態(tài)物質相對能量低于始態(tài)物質相對能量，說明該反應是放熱反應，ΔH小于0。過渡態(tài)物質相對能量與起始態(tài)物質相對能量相差越大，活化能越大，由題圖知，最大活化能E正＝1.86eV－(－0.16eV)＝2.02eV，該步起始物質為COOH*＋H*＋H2O*，產物為COOH*＋2H*＋OH*。答案：小于2.02COOH*＋H*＋H2O*=COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*=H*＋OH*)【命題分析】近年來，化學反應機理頻頻出現(xiàn)在高考試題中。從考查知識看，主要從反應歷程、活化能、速率、平衡移動等角度考查催化劑對反應的影響。通過真實問題情境素材增加了試題新穎性，考查學生的遷移運用能力和創(chuàng)新思維。通過從不同版本教材中追根，從歷年高考中看變，來提高學生的遷移思維、創(chuàng)新發(fā)展能力。1．基元反應及過渡態(tài)理論基元反應是指在反應中一步直接轉化為產物的反應，大多數(shù)的化學反應不能一步完成，在微觀上是分幾步完成的，每一步反應都是一個基元反應?；磻倪^渡狀態(tài)理論，有比簡單碰撞理論更加鮮明的物理圖像，刻畫了反應所引起的能量變化，指出了反應經(jīng)歷的可能途徑。該理論認為，基元反應在從反應物到產物的變化過程中要經(jīng)歷一個中間狀態(tài)，這個狀態(tài)稱為過渡態(tài)。eq\a\vs4\al(反應物,X＋YZ)→eq\a\vs4\al(過渡態(tài),[X…Y…Z])→eq\a\vs4\al(產物,XY＋Z)過渡態(tài)是處在反應過程中具有最高能量的一種分子構型，過渡態(tài)能量與反應物的平均能量的差值相當于活化能。反應的歷程的能量圖像可以表示為：2．常見的三種圖像(1)曲線圖型如下圖所示，反應A＋B→AB的活化能為Ea，加入催化劑后，兩步反應的活化能Ea1和Ea2均小于原反應的活化能Ea，因此反應速率加快。分析這兩步反應可以看出，由于Ea1>Ea2，第1步反應是慢反應，是決定整個反應快慢的步驟，稱為“定速步驟”或“決速步驟”，第1步反應越快，則整體反應速率就越快。因此對總反應來說，第1步反應的活化能Ea1就是在催化條件下總反應的活化能。(2)循環(huán)圖型酸性條件下NOeq\o\al(－,3)對Fe2＋被O2氧化時的催化循環(huán)圖①解題時最關鍵的是看清哪些物質進入了循環(huán)體系，哪些物質離開了循環(huán)體系，進入的是總反應的反應物，離開的是總反應的生成物。②循環(huán)體系中(圈上)的物質是催化劑或中間產物，第一步反應中的反應物，如果最后一步又生成了，就是催化劑，則其他的是中間產物。(3)能壘圖型①圖像的意義：該類圖像的縱坐標是能量，橫坐標是反應過程，圖像描述的是反應歷程中各階段不同中間產物所對應的能量(或相對能量)。②多能壘的原因：催化劑改變的是反應途徑，也就是說，原來的一個反應，加入催化劑后就變成了多步反應，所以會出現(xiàn)多個能壘。③反應歷程中的反應：圖中的“爬坡”與“下坡”各對應一個基元反應，如上圖中包含了