（新課改省份專版）2020高考化學一輪復習 5.2 化學能與熱能（2）反應熱的比較與計算（過題型）學案（含解析）.doc

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第2課時　化學能與熱能(2)——反應熱的比較與計算(過題型) 題型一　反應熱(ΔH)的計算 利用鍵能計算ΔH或根據(jù)蓋斯定律計算、比較ΔH是近幾年全國卷命題的必考點，特別是將熱化學方程式和蓋斯定律的計算融合在一起的試題，很好的考查了考生對所學知識的靈活應用和運算能力。正確解答反應熱計算的關鍵是合理設計反應途徑，正確加減熱化學方程式。 [典例1]　(2018天津高考)CO2與CH4經(jīng)催化重整，制得合成氣：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) 已知上述反應中相關的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下： 化學鍵 C—H C===O H—H CO(CO) 鍵能/kJmol－1 413 745 436 1 075 則該反應的ΔH＝__________________。 [解析]　ΔH＝[4E(C—H)＋2E(CO)]－[2E(CO)＋2E(H—H)]＝(4413＋2745)kJmol－1－(21 075＋2436)kJmol－1＝＋120 kJmol－1。 [答案]?。?20 kJmol－1 [備考方略]　利用鍵能計算ΔH的方法 (1)計算公式 ΔH＝反應物的總鍵能－生成物的總鍵能。 (2)計算關鍵 利用鍵能計算反應熱的關鍵，就是要算清物質(zhì)中化學鍵的數(shù)目，清楚中學階段常見單質(zhì)、化合物中所含共價鍵的種類和數(shù)目。 物質(zhì) (化學鍵) CO2 (C===O) CH4 (C—H) P4 (P—P) SiO2 (Si—O) 石墨 (C—C) 金剛石 (C—C) S8 (S—S) Si (Si—Si) 每個微 粒所含 鍵數(shù) 2 4 6 4 1.5 2 8 2 考法二　利用蓋斯定律計算ΔH并書寫熱化學方程式 [典例2]　(2018高考組合題)請回答下列問題： (1)[全國卷Ⅰ，28(2)]已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)　ΔH1＝－4.4 kJmol－1　 2NO2(g)===N2O4(g)　ΔH2＝－55.3 kJmol－1 則反應N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝______kJmol－1。 (2)[全國卷Ⅱ，27(1)]CH4CO2催化重整反應為 CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。 已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g)ΔH＝－75 kJmol－1 C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－394 kJmol－1 C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－111 kJmol－1 該催化重整反應的ΔH＝________kJmol－1。 (3)[全國卷Ⅲ，28(2)]SiHCl3在催化劑作用下發(fā)生反應： 2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g) ΔH1＝＋48 kJmol－1 3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g) ΔH2＝－30 kJmol－1 則反應4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH為________kJmol－1。 (4)[北京高考，27(1)]近年來，研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學循環(huán)實現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲。過程如下： 反應Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g) ΔH1＝＋551 kJmol－1 反應Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH3＝－297 kJmol－1 反應Ⅱ的熱化學方程式：___________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [解析]　(1)把已知兩反應按順序編號為a、b，根據(jù)蓋斯定律，a式－b式可得：N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋53.1 kJmol－1。 (2)將題給已知三個反應依次編號為①、②、③， 根據(jù)蓋斯定律，由③2－①－②可得： CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247 kJmol－1。 (3)將題給兩個熱化學方程式依次編號為①、②，根據(jù)蓋斯定律，由①3＋②可得：4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)，則有ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝348 kJmol－1＋(－30 kJmol－1)＝＋114 kJmol－1。 (4)由題圖可知，反應Ⅱ的化學方程式為3SO2＋2H2O2H2SO4＋S↓。根據(jù)蓋斯定律，反應Ⅱ＝－(反應Ⅰ＋反應Ⅲ)可得：3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH2＝－254 kJmol－1。 [答案]　(1)＋53.1　(2)＋247　(3)＋114 (4)3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s) ΔH2＝－254 kJmol－1 [備考方略]　蓋斯定律應用三步流程 [綜合訓練] 1．(2017浙江4月選考)已知斷裂1 mol H2(g)中的H—H鍵需要吸收436.4 kJ的能量，斷裂1 mol O2(g)中的共價鍵需要吸收498 kJ的能量，生成H2O(g)中的1 mol H—O鍵能放出462.8 kJ的能量。下列說法正確的是(　　) A．斷裂1 mol H2O中的化學鍵需要吸收925.6 kJ的能量 B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－480.4 kJmol－1 C．2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)ΔH＝471.6 kJmol－1 D．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)ΔH＝－240.2 kJmol－1 解析：選B　生成1 mol H—O鍵放出熱量為462.8 kJ，條件是氣態(tài)水，A項沒有注明水的狀態(tài)，錯誤；B項生成2 mol H2O(g)放出的熱量為(462.84－436.42－498)kJmol－1＝480.4 kJmol－1，正確；C項，H2O為液態(tài)時，由題目信息無法計算出ΔH的具體數(shù)值，錯誤；D項，H2O的狀態(tài)應為氣態(tài)，錯誤。 2．回答下列問題： (1)用水吸收NOx的相關熱化學方程式如下： 2NO2(g)＋H2O(l)===HNO3(aq)＋HNO2(aq) ΔH＝－116.1 kJmol－1 3HNO2(aq)===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l) ΔH＝＋75.9 kJmol－1 反應3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH＝________ kJmol－1。 (2)已知： ①Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g) ΔH1＝＋1 344.1 kJmol－1 ②2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g) ΔH2＝＋1 169.2 kJmol－1 由Al2O3、C和Cl2反應生成AlCl3的熱化學方程式為________________________。 (3)煙氣(主要污染物SO2、NOx)經(jīng)O3預處理后用CaSO3水懸浮液吸收，可減少煙氣中SO2、NOx的含量。O3氧化煙氣中SO2、NOx的主要反應的熱化學方程式為 ①NO(g)＋O3(g)===NO2(g)＋O2(g) ΔH1＝－200.9 kJmol－1 ②NO(g)＋O2(g)===NO2(g)ΔH2＝－58.2 kJmol－1 則反應3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g)的ΔH＝______kJmol－1。　 解析：(1)將題給三個熱化學方程式依次編號為①、②和③，根據(jù)蓋斯定律可知，③＝(①3＋②)/2，則ΔH＝(－116.1 kJmol－13＋75.9 kJmol－1)/2＝－136.2 kJmol－1。 (2)把熱化學方程式②顛倒過來，反應熱的數(shù)值不變，符號相反可得③2Al(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)　ΔH3＝－ΔH2＝－1 169.2 kJmol－1。 根據(jù)蓋斯定律，由①＋③可得 Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH3＝＋174.9 kJmol－1，即為Al2O3、C和Cl2反應生成AlCl3的熱化學方程式。 (3)將熱化學方程式②乘以2可得③2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)　ΔH3＝2ΔH2＝2(－58.2 kJmol－1)＝－116.4 kJmol－1。根據(jù)蓋斯定律，由①＋③可得3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH3＝－317.3 kJmol－1。 答案：(1)－136.2 (2)Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g) ΔH＝＋174.9 kJmol－1 (3)－317.3 3．二氧化碳回收利用是環(huán)?？茖W研究的熱點課題。已知CO2經(jīng)催化加氫可合成低碳烯烴：2CO2(g)＋6H2(g)CH2CH2(g)＋4H2O(g)　ΔH (1)幾種物質(zhì)的能量(kJmol－1)如表所示(在25 ℃、101 kPa條件下，規(guī)定單質(zhì)的能量為0，測得其他物質(zhì)生成時的反應熱為其具有的能量)： 物質(zhì) CO2(g) H2(g) CH2CH2(g) H2O(g) 能量/(kJmol－1) －394 0 52 －242 則該反應的ΔH＝________kJmol－1。 (2)幾種化學鍵的鍵能(kJmol－1)如表所示： 化學鍵 CO H—H CC H—C H—O 鍵能/(kJmol－1) 803 436 615 a 463 a＝________。 解析：(1)ΔH＝E(生成物能量總和)－E(反應物能量總和)＝(52－2424－0＋3942) kJmol－1＝－128 kJmol－1。 (2)ΔH＝E(反應物鍵能總和)－E(生成物鍵能總和)＝(8034＋4366－615－4a－4638)kJmol－1＝－128 kJmol－1，解得a＝409.25。 答案：(1)－128　(2)409.25 題型二　反應熱的大小比較 對不同的反應熱(ΔH)進行大小比較，是高考考查的又一種形式。對于可求得準確數(shù)值的反應熱(ΔH)，直接比較反應熱(ΔH)即可得出大小關系，而對于無法求得準確數(shù)值的反應熱：①可通過放熱反應和吸熱反應來判定，吸熱反應的反應熱(ΔH>0)一定大于放熱反應的反應熱(ΔH<0)；②可利用蓋斯定律來判定，如由蓋斯定律可得出ΔH1－ΔH2＝ΔH3，又因ΔH3>0可求出ΔH1>ΔH2；③同一反應的反應物和生成物的狀態(tài)不同，反應熱也不同，比較時要考慮物質(zhì)的狀態(tài)變化時的吸熱或放熱情況，特別說明的是放熱反應的反應熱(ΔH)為負數(shù)，放熱越多，ΔH的值反而越小，如H2(g)與O2(g)反應生成液態(tài)水(還可生成氣態(tài)水)時放熱較多，反應熱(ΔH)小。 [重難點撥] 1．總體原則 (1)比較ΔH的大小時，必須把反應熱的“＋”“－”與反應熱的數(shù)值看作一個整體進行比較。對放熱反應，放熱越多，ΔH越?。粚ξ鼰岱磻?，吸熱越多，ΔH越大。 (2)反應物的化學計量數(shù)不同，則ΔH不同。 (3)同一物質(zhì)，狀態(tài)不同，反應熱也不同。 如A(g)A(l)A(s)。 2．比較類型 (1)直接比較法 ①物質(zhì)燃燒時，可燃物物質(zhì)的量越大，燃燒放出的熱量越多。 ②等量的可燃物完全燃燒所放出的熱量肯定比不完全燃燒所放出的熱量多。 ③生成等量的水時，強酸和強堿的稀溶液反應比弱酸和強堿或弱堿和強酸或弱酸和弱堿的稀溶液反應放出的熱量多。 ④對于可逆反應，因反應不能進行完全，實際反應過程中放出或吸收的熱量要小于相應熱化學方程式中的反應熱數(shù)值。例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJmol－1，表示2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全反應生成2 mol SO3(g)時，放出的熱量為197 kJ，實際上向密閉容器中通入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)，反應達到平衡后，放出的熱量要小于197 kJ。 (2)蓋斯定律比較法 ①同一反應，生成物狀態(tài)不同時 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同一反應，反應物狀態(tài)不同時 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]　(2014全國卷Ⅱ)室溫下，將1 mol的CuSO45H2O(s)溶于水會使溶液溫度降低，熱效應為ΔH1，將1 mol的CuSO4(s)溶于水會使溶液溫度升高，熱效應為ΔH2；CuSO45H2O受熱分解的化學方程式為CuSO45H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)，熱效應為ΔH3。則下列判斷正確的是(　　) A．ΔH2>ΔH3　　　　　　 B．ΔH1<ΔH3 C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3 [解析]　1 mol CuSO45H2O(s)溶于水會使溶液溫度降低，為吸熱反應，故ΔH1>0,1 mol CuSO4(s)溶于水會使溶液溫度升高，為放熱反應，故 ΔH2<0,1 mol CuSO45H2O(s)溶于水可以分為兩個過程，先分解成1 mol CuSO4(s)和5 mol水，然后1 mol CuSO4(s)再溶于水， CuSO45H2O的分解為吸熱反應，即ΔH3>0，根據(jù)蓋斯定律得到關系式ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，分析得到答案：ΔH1<ΔH3。 [答案]　B [綜合訓練] 1．已知： C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1 CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH2 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3 4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH4 3CO(g)＋Fe2O3(s)===3CO2(g)＋2Fe(s)　ΔH5 下列關于上述反應焓變的判斷正確的是(　　) A．ΔH1>0，ΔH3<0 B．ΔH2>0，ΔH4>0 C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋2ΔH5 解析：選C　物質(zhì)的燃燒反應均為放熱反應，則ΔH1、ΔH3、ΔH4均小于0，故A、B項錯誤；將題給的5個熱化學方程式依次編號為①、②、③、④、⑤，根據(jù)蓋斯定律，①＝②＋③，故ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，C項正確；根據(jù)蓋斯定律，3③＝④＋2⑤，故3ΔH3＝ΔH4＋2ΔH5，D項錯誤。 2．(2018浙江11月選考)已知： H2O(g)===H2O(l)　ΔH1 C6H12O6(g)===C6H12O6(s)　ΔH2 C6H12O6(s)＋6O2(g)===6H2O(g)＋6CO2(g)　ΔH3 C6H12O6(g)＋6O2(g)===6H2O(l)＋6CO2(g)　ΔH4 下列說法正確的是(　　) A．ΔH1＜0，ΔH2＜0，ΔH3＜ΔH4 B．6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0 C．－6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0 D．－6ΔH1＋ΔH2－ΔH3＋ΔH4＝0 解析：選B　把題給熱化學方程式依次編號為①、②、③、④，由氣體轉(zhuǎn)化為液體或固體時釋放能量知，ΔH1＜0，ΔH2＜0，由③－④得：C6H12O6(s)＋6H2O(l)===C6H12O6(g)＋6H2O(g)　ΔH＝ΔH3－ΔH4＝－ΔH2－6ΔH1，因ΔH1＜0，ΔH2＜0，則ΔH＞0，可得ΔH3＞ΔH4，A項錯誤；由ΔH3－ΔH4＝－ΔH2－6ΔH1可知，6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0，B項正確，C、D項錯誤。