2020高考化学通用版一轮学案：6.1化学能与热能(1)基本概念一课过(过基础)

第1课时 化学能与热能(1)——基本概念一课过(过基础)知识点一 焓变、热化学方程式1．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·mol－1。

(3)反应热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·mol－1。

(4)焓变与反应热的关系对于等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：ΔH＝Q p。

(5)反应热、活化能图示①在无催化剂的情况下，E1为正反应的活化能，E2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。

3．吸热反应与放热反应(1)从能量高低角度理解(2)从化学键角度理解(3)常见的放热反应与吸热反应[提醒] ①化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热，但这并不是唯一的表现形式，其他的还有发光、放电等。

②化学反应表现为吸热或放热，与反应的条件没有必然关系，而是取决于反应物和生成物具有的总能量(或焓)的相对大小。

③化学反应表现为吸热或放热，与反应开始时是否需要加热无关。

需要加热的反应不一定是吸热反应，如C ＋O 2=====点燃CO 2为放热反应；不需要加热的反应也不一定是放热反应，如Ba(OH)2·8H 2O 与NH 4Cl 的反应为吸热反应。

4．热化学方程式 (1)概念表示参加反应的物质的量和反应热关系的化学方程式。

(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。

(3)书写步骤[对点训练]1.如图是化学反应中物质变化和能量变化的示意图。

若E1>E2，则下列反应符合该示意图的是()A．NaOH溶液与稀盐酸的反应B．锌与稀盐酸的反应C．氢氧化钡与氯化铵固体的反应D．一氧化碳在空气中的燃烧反应解析：选C吸收的能量E1大于释放的能量E2，故该反应为吸热反应。

NaOH溶液与稀盐酸的反应属于放热反应，故A错误；锌与稀盐酸的反应属于放热反应，故B错误；氢氧化钡与氯化铵固体的反应属于吸热反应，故C正确；一氧化碳在空气中的燃烧反应属于放热反应，故D错误。

2．由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。

下列说法不正确的是()A．反应生成1 mol N2时转移4 mol e－B．反应物能量之和大于生成物能量之和C．N2O(g)＋NO(g)===N2(g)＋NO2(g)ΔH＝－139 kJ·mol－1D．断键吸收能量之和小于成键释放能量之和解析：选A N2O和NO反应生成N2和NO2的化学方程式为N2O＋NO===N2＋NO2，反应生成1 mol N2时转移2 mol e－，A不正确；根据图示，反应物能量之和大于生成物能量之和，B正确；该反应的反应热ΔH＝(209－348)kJ·mol－1＝－139 kJ·mol－1，C正确；由于该反应放热，所以断键吸收能量之和小于成键释放能量之和，D正确。

3．航天燃料从液态变为固态，是一项重大的技术突破。

铍是高效率的火箭材料，燃烧时放出巨大的能量，已知1 kg金属铍完全燃烧放出的热量为62 700 kJ。

则铍燃烧的热化学方程式正确的是()A．Be＋12O2===BeOΔH＝－564.3 kJ·mol－1B．Be(s)＋12O2(g)===BeO(s)ΔH＝＋564.3 kJ·mol－1C ．Be(s)＋12O 2(g)===BeO(s) ΔH ＝－564.3 kJ·mol －1D ．Be(s)＋12O 2(g)===BeO(g) ΔH ＝－564.3 kJ·mol －1解析：选C 1 kg Be 的物质的量为 1 000 g 9 g·mol －1＝1 0009 mol ，又因为1 kg Be 完全燃烧放出的热量为62 700 kJ ，则1 mol Be 完全燃烧放出的热量为62 7001 0009 kJ ＝564.3 kJ ，Be 与O 2反应生成BeO 固体，则其热化学方程式为Be(s)＋12O 2(g)===BeO(s) ΔH ＝－564.3 kJ·mol －1。

4．(1)101 kPa 时，1 mol CH 4完全燃烧生成液态水和CO 2气体，放出890.3 kJ 的热量，反应的热化学方程式为______________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)0.3 mol 的气态乙硼烷(分子式B 2H 6)在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ 的热量，则其热化学方程式为_______________________________________。

(3)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CO 2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO 3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为________________________________________________________________________。

(4)下图是1 mol NO 2和1 mol CO 反应生成CO 2和NO 过程中能量变化示意图，请写出NO 2和CO 反应的热化学方程式：_____________________________________。

解析：(1)1 mol CH 4完全燃烧需要2 mol O 2生成1 mol CO 2和2 mol 液态H 2O ，故热化学方程式为CH 4(g)＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(l) ΔH ＝－890.3 kJ·mol －1。

(2)1 mol 乙硼烷在氧气中燃烧放出的热量为649.5 kJ ×10.3＝2 165 kJ ，则其热化学方程式为B 2H 6(g)＋3O 2(g)===B 2O 3(s)＋3H 2O(l) ΔH ＝－2 165 kJ·mol －1。

(3)由题意可知生成n (CO 2)＝n (CaCO 3)＝100 g100 g·mol －1＝1 mol ，则由原子守恒可知，需要乙醇的物质的量为12mol ，故热化学方程式为C 2H 5OH(l)＋3O 2(g)===2CO 2(g)＋3H 2O(l)ΔH＝－(2×Q)＝－2Q kJ·mol－1。

(4)由图可知其热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)ΔH＝E1－E2＝134 kJ·mol－1－368 kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1。

答案：(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3 kJ·mol－1(2)B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l)ΔH＝－2 165 kJ·mol－1(3)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－2Q kJ·mol－1(4)NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)ΔH＝－234 kJ·mol－1知识点二燃烧热、中和热、能源1．燃烧热2．中和热(1)中和热的概念及表示方法(2)中和热的测定①装置②计算公式(以50 mL 0.5 mol·L －1盐酸与50 mL 0.55 mol·L －1 NaOH 溶液反应为例) ΔH ＝－0.418(t 2－t 1)0.025kJ·mol －1t 1——起始温度，t 2——终止温度。

(3)注意事项①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量损失。

②为保证酸完全中和，采取的措施是使碱稍过量。

[提醒] ①当用热化学方程式表示中和热时，生成H 2O 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 。

②由于中和反应与燃烧反应均是放热反应，表示中和热与燃烧热时可不带“－”号，但用ΔH 表示时，必须带“－”号，如某物质的燃烧热为Q kJ·mol －1或ΔH ＝－Q kJ·mol －1。

3．能源[对点训练]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)随着科技的发展，氢气将成为主要能源之一(√)(2)化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能(√)(3)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH 3OH(g)＋12O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2 (g) ΔH ＝－192.9 kJ·mol －1，则CH 3OH(g)的燃烧热为192.9 kJ·mol －1(×)(4)氢气的燃烧热为285.5 kJ·mol －1，则电解水的热化学方程式为2H 2O(l)=====电解2H 2(g)＋O 2(g) ΔH ＝＋285.5 kJ·mol －1(×)(5)已知稀溶液中，H ＋(aq)＋OH －(aq)===H 2O(l) ΔH ＝－57.3 kJ·mol －1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol 水时放出57.3 kJ 的热量(×)2.为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。

下列说法正确的是( )A．H2O的分解反应是放热反应B．氢能源已被普遍使用C．2 mol液态H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值解析：选C2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)是吸热反应，说明2 mol液态H2O的能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量。

因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输，所以氢能源利用并未普及，但发展前景广阔。

3．下列热化学方程式或说法正确的是()A．甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3 kJ·mol－1B．500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成2NH3(g)NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)催化剂500 ℃，30 MPaΔH＝－38.6 kJ·mol－1C．同温同压下，等物质的量的H2与足量的Cl2在光照和点燃条件下充分反应，所产生的热量相同D．已知中和热为57.3 kJ·mol－1，则稀硫酸与氢氧化钡溶液反应的热化学方程式为2H ＋(aq)＋SO2－(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 4解析：选C甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol－1，表示1 mol甲烷完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，由于水的稳定状态是液态，所以其燃烧的热化学方程式是CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，A错误；由于氮气与氢气产生氨气的反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成氨气的物质的量小于1 mol，该反应的ΔH<－38.6 kJ·mol－1，B错误；由于反应热只与反应物、生成物的状态及物质的量的多少有关，与反应途径无关，所以在同温同压下，等物质的量的H2与足量的Cl2在光照和点燃条件下充分反应，所产生的热量相同，C正确；稀硫酸与氢氧化钡溶液反应生成了BaSO4沉淀和水，生成BaSO4沉淀还需要放出热量，所以该反应的ΔH<－57.3 kJ·mol－1×2，D错误。