（新課改省份專版）2020高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 5.2 化學(xué)能與熱能（2）反應(yīng)熱的比較與計(jì)算（過(guò)題型）學(xué)案（含解析）.doc

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第2課時(shí)　化學(xué)能與熱能(2)——反應(yīng)熱的比較與計(jì)算(過(guò)題型) 題型一　反應(yīng)熱(ΔH)的計(jì)算 利用鍵能計(jì)算ΔH或根據(jù)蓋斯定律計(jì)算、比較ΔH是近幾年全國(guó)卷命題的必考點(diǎn)，特別是將熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計(jì)算融合在一起的試題，很好的考查了考生對(duì)所學(xué)知識(shí)的靈活應(yīng)用和運(yùn)算能力。正確解答反應(yīng)熱計(jì)算的關(guān)鍵是合理設(shè)計(jì)反應(yīng)途徑，正確加減熱化學(xué)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(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下： 化學(xué)鍵 C—H C===O H—H CO(CO) 鍵能/kJmol－1 413 745 436 1 075 則該反應(yīng)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(jì)算ΔH的方法 (1)計(jì)算公式 ΔH＝反應(yīng)物的總鍵能－生成物的總鍵能。 (2)計(jì)算關(guān)鍵 利用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱的關(guān)鍵，就是要算清物質(zhì)中化學(xué)鍵的數(shù)目，清楚中學(xué)階段常見(jiàn)單質(zhì)、化合物中所含共價(jià)鍵的種類(lèi)和數(shù)目。 物質(zhì) (化學(xué)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(gè)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(jì)算ΔH并書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式 [典例2]　(2018高考組合題)請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)[全國(guó)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(yīng)N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝______kJmol－1。 (2)[全國(guó)卷Ⅱ，27(1)]CH4CO2催化重整反應(yīng)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(yīng)的ΔH＝________kJmol－1。 (3)[全國(guó)卷Ⅲ，28(2)]SiHCl3在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)： 2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g) ΔH1＝＋48 kJmol－1 3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g) ΔH2＝－30 kJmol－1 則反應(yīng)4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH為_(kāi)_______kJmol－1。 (4)[北京高考，27(1)]近年來(lái)，研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)。過(guò)程如下： 反應(yīng)Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g) ΔH1＝＋551 kJmol－1 反應(yīng)Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH3＝－297 kJmol－1 反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式：___________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [解析]　(1)把已知兩反應(yīng)按順序編號(hào)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(gè)反應(yīng)依次編號(hào)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(gè)熱化學(xué)方程式依次編號(hào)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(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為3SO2＋2H2O2H2SO4＋S↓。根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)Ⅱ＝－(反應(yīng)Ⅰ＋反應(yīng)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(yīng)用三步流程 [綜合訓(xùn)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(jià)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(shuō)法正確的是(　　) A．?dāng)嗔? mol H2O中的化學(xué)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(xiàng)沒(méi)有注明水的狀態(tài)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)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(xiàng)，H2O為液態(tài)時(shí)，由題目信息無(wú)法計(jì)算出ΔH的具體數(shù)值，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，H2O的狀態(tài)應(yīng)為氣態(tài)，錯(cuò)誤。 2．回答下列問(wèn)題： (1)用水吸收NOx的相關(guān)熱化學(xué)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(yīng)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(yīng)生成AlCl3的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________。 (3)煙氣(主要污染物SO2、NOx)經(jīng)O3預(yù)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(yīng)的熱化學(xué)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(yīng)3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g)的ΔH＝______kJmol－1?！? 解析：(1)將題給三個(gè)熱化學(xué)方程式依次編號(hào)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(xué)方程式②顛倒過(guò)來(lái)，反應(yīng)熱的數(shù)值不變，符號(hào)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(yīng)生成AlCl3的熱化學(xué)方程式。 (3)將熱化學(xué)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(xué)研究的熱點(diǎn)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(cè)得其他物質(zhì)生成時(shí)的反應(yīng)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(yīng)的ΔH＝________kJmol－1。 (2)幾種化學(xué)鍵的鍵能(kJmol－1)如表所示： 化學(xué)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(yīng)物能量總和)＝(52－2424－0＋3942) kJmol－1＝－128 kJmol－1。 (2)ΔH＝E(反應(yīng)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(yīng)熱的大小比較 對(duì)不同的反應(yīng)熱(ΔH)進(jìn)行大小比較，是高考考查的又一種形式。對(duì)于可求得準(zhǔn)確數(shù)值的反應(yīng)熱(ΔH)，直接比較反應(yīng)熱(ΔH)即可得出大小關(guān)系，而對(duì)于無(wú)法求得準(zhǔn)確數(shù)值的反應(yīng)熱：①可通過(guò)放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)來(lái)判定，吸熱反應(yīng)的反應(yīng)熱(ΔH>0)一定大于放熱反應(yīng)的反應(yīng)熱(ΔH<0)；②可利用蓋斯定律來(lái)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(yīng)的反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)不同，反應(yīng)熱也不同，比較時(shí)要考慮物質(zhì)的狀態(tài)變化時(shí)的吸熱或放熱情況，特別說(shuō)明的是放熱反應(yīng)的反應(yīng)熱(ΔH)為負(fù)數(shù)，放熱越多，ΔH的值反而越小，如H2(g)與O2(g)反應(yīng)生成液態(tài)水(還可生成氣態(tài)水)時(shí)放熱較多，反應(yīng)熱(ΔH)小。 [重難點(diǎn)撥] 1．總體原則 (1)比較ΔH的大小時(shí)，必須把反應(yīng)熱的“＋”“－”與反應(yīng)熱的數(shù)值看作一個(gè)整體進(jìn)行比較。對(duì)放熱反應(yīng)，放熱越多，ΔH越??；對(duì)吸熱反應(yīng)，吸熱越多，ΔH越大。 (2)反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，則ΔH不同。 (3)同一物質(zhì)，狀態(tài)不同，反應(yīng)熱也不同。 如A(g)A(l)A(s)。 2．比較類(lèi)型 (1)直接比較法 ①物質(zhì)燃燒時(shí)，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(shí)，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)比弱酸和強(qiáng)堿或弱堿和強(qiáng)酸或弱酸和弱堿的稀溶液反應(yīng)放出的熱量多。 ④對(duì)于可逆反應(yīng)，因反應(yīng)不能進(jìn)行完全，實(shí)際反應(yīng)過(guò)程中放出或吸收的熱量要小于相應(yīng)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)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(yīng)生成2 mol SO3(g)時(shí)，放出的熱量為197 kJ，實(shí)際上向密閉容器中通入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)，反應(yīng)達(dá)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(yīng)，生成物狀態(tài)不同時(shí) 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(yīng)，反應(yīng)物狀態(tài)不同時(shí) 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(guó)卷Ⅱ)室溫下，將1 mol的CuSO45H2O(s)溶于水會(huì)使溶液溫度降低，熱效應(yīng)為ΔH1，將1 mol的CuSO4(s)溶于水會(huì)使溶液溫度升高，熱效應(yīng)為ΔH2；CuSO45H2O受熱分解的化學(xué)方程式為CuSO45H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)，熱效應(yīng)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(huì)使溶液溫度降低，為吸熱反應(yīng)，故ΔH1>0,1 mol CuSO4(s)溶于水會(huì)使溶液溫度升高，為放熱反應(yīng)，故 ΔH2<0,1 mol CuSO45H2O(s)溶于水可以分為兩個(gè)過(guò)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(yīng)，即ΔH3>0，根據(jù)蓋斯定律得到關(guān)系式ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，分析得到答案：ΔH1<ΔH3。 [答案]　B [綜合訓(xùn)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(guān)于上述反應(yīng)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(yīng)均為放熱反應(yīng)，則ΔH1、ΔH3、ΔH4均小于0，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；將題給的5個(gè)熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為①、②、③、④、⑤，根據(jù)蓋斯定律，①＝②＋③，故ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，C項(xiàng)正確；根據(jù)蓋斯定律，3③＝④＋2⑤，故3ΔH3＝ΔH4＋2ΔH5，D項(xiàng)錯(cuò)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(shuō)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(xué)方程式依次編號(hào)為①、②、③、④，由氣體轉(zhuǎn)化為液體或固體時(shí)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(xiàng)錯(cuò)誤；由ΔH3－ΔH4＝－ΔH2－6ΔH1可知，6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0，B項(xiàng)正確，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。