化学反应与能量转化高考复习资料

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第1节 化学反应的热效应

【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 焓变与反应热

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．焓变、反应热

(1)定义：在恒压条件下进行反应的热效应。 (2)符号：ΔH。

(3)单位：kJ/mol或kJ·mol－1。 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

记忆常见的放热反应和吸热反应

放热反应：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化等。

8H2O与吸热反应：①大多数分解反应；②盐的水解和弱电解质的电离；③Ba(OH)2·NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)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( ) (2)物质发生化学变化都伴有能量的变化( ) (3)伴有能量变化的物质变化都是化学变化( ) (4)吸热反应在任何条件都不能发生( )

(5)Na转化为Na＋时，吸收的能量就是该过程的反应热( ) (6)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热( )

(7)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( ) (8)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( ) 答案： (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)√

2．反应A＋B―→C(ΔH<0)分两步进行：①A＋B―→X(ΔH>0)，②X―→C(ΔH<0)。试在下列坐标图中画出总反应过程中能量变化示意图。

答案：

3．在相同条件下，同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧，哪一个放出的热量多，为什么？

答案： 在空气中燃烧放出的热量多，因在纯氧中燃烧火焰明亮，转化成的光能多，故放出的热量少。

题组一 依据图形，理清活化能与焓变的关系

＋

1．(2017·河南十校模拟)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 ( )

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： A项，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，正确；B项，根据反应历程，Fe＋为催化剂，能够降低反应的活化能，正确；C项，FeO＋为中间产物，而不是催化剂，错误；D项，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，正确。

答案： C

2．最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：

下列说法正确的是( )

A．CO和O生成CO2是吸热反应 B．在该过程中，CO断键形成C和O C．CO和O形成了具有极性共价键的CO2 D．状态Ⅰ→ 状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程

解析： A项，状态Ⅰ总能量为反应物总能量，状态Ⅲ总能量为生成物总能量，由图示知反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应；B项，从状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的图示可以看出，反应中CO并未断裂成C和O，C、O原子间一直有化学键；C项，由图示可

以看出，CO和O2生成了CO2，CO2分子中C与O形成极性共价键；D项，状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成CO2的过程，并不是CO与O2的反应过程。

答案： C

活化能与焓变的关系

(1)催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。

(2)在无催化剂的情况，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2。 题组二 依据共价键数，利用键能计算反应热

3．SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。已知：1 mol S(s)转化为气S—F键需要吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol F—F、则S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为________。

解析： 断裂1 mol S—S键吸收能量280 kJ，断裂3 mol F—F键吸收能量3×160 kJ，则吸收的总能量为Q吸＝280 kJ＋3×160 kJ＝760 kJ，释放的总能量为Q放＝330 kJ×6＝1 980 kJ，由反应方程式：S(s)＋3F2(g)===SF6(g)可知，ΔH＝760 kJ/mol－1 980 kJ/mol＝－1 220 kJ/mol。

答案： －1 220 kJ/mol

4．已知C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝a kJ·mol－1 2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－220 kJ·mol－1

H—H、O===O和O—H键的键能分别为436 kJ·mol－1、496 kJ·mol－1和462 kJ·mol－1，则a为( )

A．－332 C．＋350

B．－118 D．＋130

2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH解析： 根据盖斯定律由题给的两个热化学方程式可得：mol－1，4×462 kJ·mol－1－2×436 kJ·mol－1－496 kJ·mol－1＝(2a＋220) ＝＋(2a＋220) kJ·则有：kJ·mol－1，解得a＝＋130，故选项D正确。

答案： D

利用键能计算反应热的方法

(1)熟记反应热ΔH的计算公式

ΔH＝E(反应物的总键能之和)－E(生成物的总键能之和) (2)注意特殊物质中键数的判断

物质(1 mol) 键数(mol) P4 6 C(金刚石) 2 石墨 1.5 Si 2 SiO2 4 考点二 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。 mol－1 如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·

101 kPa条件下，2_mol_H2(g)和1_mol_O2(g)完全反应生成2_mol_H2O(l)，表示在25 ℃、放出571.6_kJ的热量。

3．热化学方程式的书写 (1)书写步骤

(2)注意事项

①注明反应条件：反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反应是在25 ℃、101 kPa下进行的，可不注明。

②注明物质状态：常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。 mol－1)。 ③注意符号单位：ΔH应包括“＋”或“－”、数字和单位(kJ·

④注意守恒关系：a.原子守恒和得失电子守恒；b.能量守恒。(ΔH与化学计量数相对应) ⑤区别于普通方程式：一般不注“↑”“↓”以及“点燃”“加热”等。 ⑥注意热化学方程式的化学计量数

热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，可以是整数， 也可以是分数。且化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。

⑦同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外，还要注明名称。

ΔH与可逆反应的关系

可逆反应的ΔH表示反应物完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。 如N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)

ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。

表示在298 K时，1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全反应生成2 mol NH3(g)时放出92.4 kJ

的热量。

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－a kJ·mol－1表示1 mol S和氧气完全反应生成1 mol SO2气体，放出热量为a kJ( )

(2)2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH>0( )

(3)C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH>0，说明石墨比金刚石稳定( ) (4)已知：500 ℃，30 MPa下，N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，将

1.5 mol H2和过量的N2在此条件下，充分反应，放出热量46.2 kJ( )

答案： (1)× (2)√ (3)√ (4)×

2．实验室用4 mol SO2与2 mol O2在一定条件下进行下列反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－196.64 kJ·mol－1，当放出314.624 kJ热量时，SO2的转化率为__________。

答案： 80%

题组一 依据反应事实书写热化学方程式

1．(1)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol NN键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为

________________________________________________________________________。 (2)101 kPa时，1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出890.3 kJ的热量，反应的热化学方程式：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)0.3 mol乙硼烷(分子式B2H6)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

________________________________________________________________________。 (4)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题： 已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6 ℃和76 ℃，AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3

与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案： (1)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1

(2)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1

(3)B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l) ΔH＝－2 165 kJ·mol－1

(4)AX3(l)＋X2(g)===AX5(s) ΔH＝－123.8 kJ·mol－1 题组二 依据能量图象书写热化学方程式

－2．ClO－一定条件下，在水溶液中1 mol Cl、x(x＝1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。

(1)D是________(填离子符号)。

(2)B―→A＋C反应的热化学方程式为__________________(用离子符号表示)。 解析： (1)由图可知D中Cl元素化合价为＋7价，D为ClO－→A＋C，即ClO4。(2)B―

－

－发生歧化反应生成Cl－和ClO－由得失电子守恒可得：3ClO－===ClO－反应热为：3，3＋2Cl。

－－ΔH＝E(ClO－mol－1＋0－3×60 kJ·mol－1＝－117 kJ·mol－1。所3)＋2E(Cl)－3E(ClO)＝63 kJ·－

mol－1。 以热化学方程式为：3ClO－(aq)===ClO－3(aq)＋2Cl(aq) ΔH＝－117 kJ·

答案： (1)ClO－4

－

(2)3ClO－(aq)===ClO－mol－1 3(aq)＋2Cl(aq) ΔH＝－117 kJ·

3．化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)。

试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式。 答案： N2(g)＋3H2(g) ΔH＝－2(c＋b－a) kJ·mol－1 题组三 判断热化学方程式的正误

4．判断下列热化学方程式书写是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”(注：焓变数据均正确)

(1)CaCO3(s)===CaO＋CO2(g) ΔH＝177.7 kJ( ) (2)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝－131.3 kJ·mol－1( )

2NH3(l)

1

(3)C(s)＋2O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol－1( ) 1

(4)CO(g)＋2O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283 kJ·mol－1( ) (5)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1( )

(6)500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)500 ℃、30 MPa2NH3(g)

ΔH＝－38.6 kJ·mol－1( )

答案： (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)×

判断热化学方程式正误的“五看”

一看状态―→看各物质的聚集状态是否正确； 二看符号―→看ΔH的“＋”“－”是否正确； 三看单位―→看反应热的单位是否为kJ/mol；

四看数值―→看反应热数值与化学计量数是否相对应；

五看概念―→看燃烧热、中和热的热化学方程式。考点三 燃烧热、中和热及能源

1．燃烧热

(1)概念：25 ℃、101 kPa时，1_mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的能量。 (2)单位：kJ·mol－1。

(3)意义：C的燃烧热为393.5 kJ·mol－1，表示在25 ℃、101 kPa条件下，1_mol_C完全燃烧生成CO2气体时放出393.5_kJ热量。

(4)元素燃烧生成的稳定氧化物：

C―→CO2(g)、H―→H2O(l)、S―→SO2(g)。 2．中和热

(1)概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1_mol_H2O时的反应热叫中和热。 (2)用离子方程式可表示为OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3_kJ·mol－1。 3．中和反应反应热的测定

(1)装置：(请在横线上填写仪器名称)

催化剂

c·?m酸＋m碱?·?t终－t始?

(2)计算公式：ΔH＝ n

t始——起始温度，t终——终止温度(反应过程最高温度)

(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。 4．能源

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能( ) (2)农村用沼气池产生的沼气作燃料属于生物质能的利用( ) (3)随着科技的发展，氢气将成为主要能源之一( ) (4)食用植物体内的淀粉、蛋白质等属于直接利用能源( ) (5)粮食作物是制乙醇燃料的重要原料( )

(6)开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中PM 2.5的含量( ) (7)低碳生活注重节能减排，尽量使用太阳能等代替化石燃料，减少温室气体的排放( )

答案： (1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)√ (6)√ (7)√

2．以50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH反应为例，填写下表。(填“偏小”或“偏大”)

引起误差的实验操作 t终－t始 |ΔH| 保温措施不好 搅拌不充分 所用酸、碱浓度过大 用同浓度的氨水代替NaOH溶液 用同浓度的醋酸代替盐酸 L－1 NaOH溶液 用50 mL 0.50 mol· 答案： (从左到右，从上到下)偏小 偏小 偏小 偏小 偏大 偏大 偏小 偏小 偏小 偏小 偏小 偏小

题组一 理解燃烧热和中和热

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。

3

(1)S(s)＋2O2(g)===SO3(g) ΔH＝－315 kJ·mol－1(燃烧热) (ΔH的数值正确)( ) (2)NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1(中和热) (ΔH的数值正确)( )

(3)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应mol－1( ) 的反应热ΔH＝2×(－57.3)kJ·

1

(4)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋2O2(g)===CO2(g)mol－1，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJ·mol－1( ) ＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·

(5)H2(g)的燃烧热是285.8 kJ·mol－1，则2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.6 kJ·mol

－1

( )

1

(6)葡萄糖的燃烧热是2 800 kJ·mol，则2C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l) ΔH

－1

mol－1( ) ＝－1 400 kJ·

(7)已知101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)

ΔH＝－221 kJ·mol－1，则该反应的反应热为221 kJ·mol－1( ) (8)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(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( )

(9)已知HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则98%的浓硫酸与稀氢氧化mol－1( ) 钠溶液反应生成1 mol水的中和热为－57.3 kJ·

(10)CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋2×283.0 kJ·mol－1( )

(11)氢气的燃烧热为285.5 kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为2H2O(l)=====2H2(g)mol－1( ) ＋O2(g) ΔH＝＋285.5 kJ·

答案： (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)× (9)× (10)√ (11)×

反应热答题规范指导

(1)描述反应热时，无论是用“反应热”“焓变”表示还是用ΔH表示，其后所跟数值都mol－或ΔH＝＋Q 需要带“＋”“－”符号。如：某反应的反应热(或焓变)为ΔH＝－Q kJ·kJ·mol－1。

(2)由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不带“－”号。如：某物质的燃烧热为

ΔH＝－Q kJ·mol－1或Q kJ·mol－1。 题组二 中和热测定误差分析和数据处理

1

电解

2．某实验小组用0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液进行反应热的测定。 (1)写出该反应的热化学方程式[生成1 mol H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ·mol－1]： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如下表。 ①请填写下表中的空白：

温度 次数 1 2 3 4 H2SO4 26.2 27.0 25.9 26.4 起始温度t1/℃ NaOH 26.0 27.4 25.9 26.2 平均值 26.1 27.2 25.9 26.3 终止温度t2/℃ 30.1 33.3 29.8 30.4 温度差平均值(t2－t1)/℃ L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液的密度都是1.0 g·mL－1，②近似认为0.50 mol·中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J/(g·℃)。则生成1 mol H2O(l)时的反应热ΔH＝________(取小数点后一位)。

mol－1有偏差，产生偏差的原因不可能是(填字③上述实验数值结果与－57.3 kJ·母)________。

a．实验装置保温、隔热效果差 b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数

c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中

d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度

解析： (2)①第2组数据偏差较大，应舍去，其他三组的温度差平均值为4.0 ℃。 80×1×4.0×4.18×10－3

mol－1。 ②ΔH＝－＝－53.5 kJ·0.025

③放出的热量小可能是散热、多次加入碱或起始温度读的较高等原因。

mol－1 答案： (1)H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l) ΔH＝－114.6 kJ·(2)①4.0 ②－53.5 kJ·mol－1 ③b

测定中和热的易错细节

(1)碎泡沫塑料(或纸条)及硬纸板(或泡沫塑料板)的作用是保温、隔热，减少实验过程中热量的损失。

(2)为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量。

(3)实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动，不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是铜传热快，热量损失大。

(4)中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应。 (5)取多次实验t1、t2的平均值代入公式计算，而不是结果的平均值，计算时应注意单位的统一。

考点四 盖斯定律的应用

1．ΔH的比较

比较ΔH的大小时需考虑正负号，对放热反应，放热越多，ΔH越小；对吸热反应，吸热越多，ΔH越大。

2．焓变关系

1

(1)aA――→B，A――→aB ΔH1

ΔH2

则ΔH1＝aΔH2。 (2)A――→B，aB――→aA 则ΔH2＝－aΔH1。

ΔH1

ΔH2

(3)

则ΔH＝ΔH1＋ΔH2。

物质三态转化时的能量变化

mol－1。判断下列变 已知Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)===3AlCl(g)＋3CO(g) ΔH＝a kJ·化过程是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)3AlCl(g)＋3CO(g)===Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s) ΔH＝a kJ·mol－1( ) 11

(2)AlCl(g)＋CO(g)===3Al2O3(s)＋3AlCl3(g)＋C(s) ΔH＝－a kJ·mol－1( ) (3)2Al2O3(s)＋2AlCl3(g)＋6C(s)===6AlCl(g)＋6CO(g) ΔH＝－2a kJ·mol－1( ) 答案： (1)× (2)× (3)×

题组一 利用盖斯定律比较反应热大小 1．试比较下列各组ΔH的大小。 (1)同一反应，生成物状态不同时 A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1<0 A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2<0

则ΔH1________(填“>”“<”或“＝”，下同)ΔH2。 (2)同一反应，反应物状态不同时 S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1<0 S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2<0 则ΔH1________ΔH2。 (3)两个有联系的不同反应相比 C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1<0 1

C(s)＋2O2(g)===CO(g) ΔH2<0

则ΔH1________ΔH2。

解析： 设每小题中的两个热化学方程式依次为①式和②式。

(1)①式－②式得：C(l)===C(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2，由于C(l)===C(g)为吸热过程，即ΔH>0，故ΔH＝ΔH1－ΔH2>0，即ΔH1>ΔH2。

(2)①式－②式得：S(g)===S(s) ΔH＝ΔH1－ΔH2，由于S(g)===S(s)为放热过程，即ΔH<0，故ΔH＝ΔH1－ΔH2<0，即ΔH1<ΔH2。

1(3)①式－②式得：CO(g)＋2O2(g)===CO2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2，由于该反应为放热反应，即ΔH<0，故ΔH＝ΔH1－ΔH2<0，即ΔH1<ΔH2。

答案： (1)> (2)< (3)< 题组二 利用盖斯定律计算反应热

2．在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应： 3

H2S(g)＋2O2(g)===SO2(g)＋H2O(g) ΔH1 3

2H2S(g)＋SO2(g)===2S2(g)＋2H2O(g) ΔH2 1

H2S(g)＋2O2(g)===S(g)＋H2O(g) ΔH3 2S(g)===S2(g) ΔH4

则ΔH4的正确表达式为( ) 2

A．ΔH4＝3(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) 2

B．ΔH4＝3(3ΔH3－ΔH1－ΔH2) 3

C．ΔH4＝2(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) 3

D．ΔH4＝2(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)

3

解析： 给题中方程式依次编号为①、②、③、④，①＋②－③×3得：3S(g)===2S2(g) 2

(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)，故2S(g)===S2(g) ΔH4＝3(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。

答案： A

3．在25 ℃、101 kPa时，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5 kJ·mol－1、285.8 kJ·mol－1、870.3 kJ·mol－1，则2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为( )

A．－488.3 kJ·mol－1 C．－191 kJ·mol－1

B．＋488.3 kJ·mol－1 D．＋191 kJ·mol－1

解析： 由题知表示各物质燃烧热的热化学方程式分别为①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH

1

mol；②H2(g)＋2O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1；③CH3COOH(l)＋＝－393.5 kJ·

－1

2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－870.3 kJ·mol

－

1

。则2C(s)＋2H2(g)＋

O2(g)===CH3COOH(l)可由反应①×2＋②×2－③得出，则反应热为－393.5 kJ·mol－1×2＋(－285.8 kJ·mol－1×2)－(－870.3 kJ·mol－1)＝－488.3 kJ·mol－1。

答案： A 4．甲醇合成反应：

(ⅰ)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1

(ⅱ)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－49.0 kJ·mol－1 水煤气变换反应：

(ⅲ)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41.1 kJ·mol－1 二甲醚合成反应：

(ⅳ)2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝－24.5 kJ·mol－1

由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为______________________。

解析： (ⅰ)式×2＋(ⅳ)式即得：2CO(g)＋4H2(g)===H2O(g)＋CH3OCH3(g) ΔH＝－204.7 kJ·mol－1。

答案： 2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7 kJ·mol－1

运用盖斯定律的技巧——“三调一加”

一调：根据目标热化学方程式，调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置，改写已知的热化学方程式。

二调：根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。 三调：调整中间物质的化学计量数。

一加：将调整好的热化学方程式及其ΔH加起来。

1．(2014·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降课标全国卷Ⅱ，13)室温下，将1 mol的CuSO4·CuSO4·5H2O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；

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 C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2

B．ΔH1<ΔH3 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3

△

CuSO4·5H2O溶于水的热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)===Cu2＋(aq)解析： 根据题意知，

22

＋SO4－(aq)＋5H2O(l) ΔH1>0；CuSO4(s)溶于水的热化学方程式为CuSO4(s)===Cu＋(aq)＋

－

SO24(aq)，ΔH2<0；根据盖斯定律知，

CuSO4·5H2O受热分解的热化学方程式为：

CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l)，ΔH3＝ΔH1－ΔH2>0。A项，根据上述分析知，ΔH2<ΔH3，错误；B项，根据上述分析知，ΔH1<ΔH3，正确；根据上述分析知，ΔH3＝ΔH1－ΔH2，可知C、D项错误。

答案： B

2．(2015·重庆理综，6)黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为：S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) ΔH＝x kJ·mol－1

mol－1 已知：碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·

S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2＝b kJ·mol－1

2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝c kJ·mol－1 则x为( )

A．3a＋b－c C．a＋b－c

B．c－3a－b D．c－a－b

mol－1 解析： ①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝a kJ·mol－1 ②S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2＝b kJ·③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝c kJ·mol－1

S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) ΔH＝x kJ·mol－1

S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) 根据盖斯定律：②－③＋3×①可得：ΔH＝(3a＋b－c) kJ·mol－1，故x＝3a＋b－c，选项A正确。 答案： A

3．(2017·江苏单科，8)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( )

mol－1 ①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH1＝a kJ·mol－1 ②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝b kJ·③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3＝c kJ·mol－1

④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝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

11d

C．反应CH3OH(g)===2CH3OCH3(g)＋2H2O(l)的ΔH＝2 kJ·mol－1

D．反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d) kJ·mol－1 解析： 结合题给信息，反应①、②产生的H2和CO2可以作为反应③的原料，故A正确；反应③产生了甲醇，是CO2资源化利用的一种方法，故B正确；根据反应④知，11d

CH3OH(g)===2CH3OCH3(g)＋2H2O(g)的ΔH＝2 kJ·mol－1，但选项反应中水为液态，故ΔHd

mol－1，故C错误；根据盖斯定律，②×2＋③×2＋④可得2CO(g)＋不等于2 kJ·

4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d) kJ·mol－1，故D正确。

答案： C

4．[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________。

解析： 令题干中的四个热化学方程式分别为： 1

①H2SO4(aq)===SO2(g)＋H2O(l)＋2O2(g) ΔH1＝327 kJ·mol－1

②SO2(g)＋I2(s)＋2H2O(l)===2HI(aq)＋H2SO4(aq) ΔH2＝－151 kJ·mol－1 ③2HI(aq)===H2(g)＋I2(s) ΔH3＝110 kJ·mol－1

④H2S(g)＋H2SO4(aq)===S(s)＋SO2(g)＋2H2O(l) ΔH4＝61 kJ·mol－1

根据盖斯定律，将①＋②＋③可得，系统(Ⅰ)中的热化学方程式：

1

H2O(l)===H2(g)＋2O2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝327 kJ·mol－1－151 kJ·mol－1＋110 kJ·mol－1＝286 kJ·mol－1

同理，将②＋③＋④可得，系统(Ⅱ)中的热化学方程式：

H2S(g)===H2(g)＋S(s) ΔH＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝－151 kJ·mol－1＋110 kJ·mol－1＋61 kJ·mol－1＝20 kJ·mol－1

由所得两热化学方程式可知，制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅱ)。 1

mol－1 答案： H2O(l)===H2(g)＋2O2(g) ΔH＝286 kJ·H2S(g)===H2(g)＋S(s) ΔH＝20 kJ·mol－1 系统(Ⅱ) 5．(1)[2016·全国卷Ⅲ，27(4)②]已知下列反应：

－

SO2(g)＋2OH－(aq)===SO23(aq)＋H2O(l) ΔH1

2－－－ClO－(aq)＋SO23(aq)===SO4(aq)＋Cl(aq) ΔH2

－CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO24(aq) ΔH3

2＋－－－

则反应SO2(g)＋Ca(aq)＋ClO(aq)＋2OH(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl(aq)的ΔH＝

__________。

(2)[2016·全国卷Ⅱ，26(3)]①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l) ΔH1 ②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l) ΔH2 ③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g) ΔH3 ④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH4＝－1 048.9 kJ·mol－1

上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝________， 联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案： (1)ΔH1＋ΔH2－ΔH3

(2)2ΔH3－2ΔH2－ΔH1 反应放出热量大，产生大量的气体

6．(1)[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) ②CO2(g)＋3H2(g) ③CO2(g)＋H2(g)

CH3OH(g) ΔH1

CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2 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 E/(kJ·mol－1) H—H 436 C—O 343 CO H—O 465 C—H 413 1 076 mol－1； 由此计算ΔH1＝__________kJ·

mol，则ΔH3＝__________kJ·mol。 已知ΔH2＝－58 kJ·

(2)[2015·mol－1,1 mol 全国卷Ⅰ，28(3)]已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为____________________kJ。

解析： (1)根据键能与反应热的关系可知，ΔH1＝反应物的键能之和－生成物的键能之mol－1＋2×436 kJ·mol－1)－(413 kJ·mol－1×3＋343 kJ·mol－1＋465 kJ·mol－1)＝和＝(1 076 kJ·mol－1。 －99 kJ·

根据质量守恒定律：由②－①可得：CO2(g)＋H2(g)

CO(g)＋H2O(g)，结合盖斯定

－1

－1

mol－1)－(－99 kJ·mol－1)＝＋41 kJ·mol－1。 律可得：ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝(－58 kJ·

(2)设1 mol HI(g)分子中化学键断裂需吸收能量x ，则2x－436 kJ－151 kJ＝＋11 kJ，解得x＝299 kJ。

答案： (1)－99 ＋41 (2)299

第2节 原电池 化学电源

【考纲要求】 1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能写出电极反应和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。

考点一 原电池及其工作原理

1．概念：把化学能转化为电能的装置。 2．工作原理(以铜锌原电池为例)

(1)原理分析 电极名称 电极材料 电极反应 反应类型 电子流向 盐桥中离子移向 (2)两种装置比较 ①盐桥作用：a.连接内电路形成闭合回路。b.维持两电极电势差(中和电荷)，使电池能持续提供电流。

②装置Ⅰ中有部分Zn与Cu＋直接反应，使电池效率降低；装置Ⅱ中使Zn与Cu＋隔离，电池效率提高，电流稳定。

3．构成条件

(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生。 (2)二看两电极：一般是金属活动性不同的两电极。

(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液。

(1)只有氧化还原反应才能设计成原电池。

(2)活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。 (3)电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥。

2

2

负极 锌片 Zn－2e－===Zn2＋ 氧化反应 由Zn沿导线流向Cu 正极 铜片 Cu2＋＋2e－===Cu 还原反应 ＋－盐桥含饱和KCl溶液，K移向正极，Cl移向负极

－＋＋

迁移，A、D项正确；该电池放电时，负极：xLi－xe===xLi，正极：Li1－xMn2O4＋xLi＋

xe－===LiMn2O4，a极Mn元素的化合价发生变化，C项错误；由放电反应可得充电时的反应，B项正确。

答案： C

5．(2013·新课标全国卷Ⅰ，10)银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了 Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是( )

A．处理过程中银器一直保持恒重 B．银器为正极，Ag2S被还原生成单质银 C．该过程中总反应为2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3 D．黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl

解析： 根据信息可知在银器处理过程中运用了原电池原理，铝质容器作负极，电极反

3＋2－3＋－－

应为2Al－6e===2Al；银器作正极，电极反应为3Ag2S＋6e===6Ag＋3S；继而Al和

S2－发生互相促进的水解反应：2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑，故原电池的总反应为3Ag2S＋2Al＋6H2O===6Ag＋2Al(OH)3＋3H2S↑，故C错误。黑色褪去的原因是Ag2S被还原为Ag，此过程中银器质量逐渐减小，故A、D错误，B正确。

答案： B

6．(2015·天津理综，4)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是( )

A．铜电极上发生氧化反应

－

B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO24)减小

C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡

2

解析： A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu＋得电子发生

还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的

2＋2＋－－

c(SO24)不变，错误；C项，在乙池中Cu＋2e===Cu，同时甲池中的Zn通过阳离子交换22

膜进入乙池中，由于M(Zn＋)>M(Cu＋)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交2

换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn＋通过阳离子交换膜移向正极，保持溶液

中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。

答案： C

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