2021高三全国统考化学（经典版）一轮学案：第6章第1节化学反应与能量变化


第六章 化学能与热能
第1节　化学反应与能量变化
[考试说明]　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。5.了解焓变与反应热的含义。了解ΔH＝H(生成物)－H(反应物)表达式的含义。
[命题规律]　本节内容是高考的必考点，考查形式有：一是以图像、图表为背景考查能量变化、化学键键能、正逆反应的活化能的关系及简单计算；二是热化学方程式的书写及正误判断；三是结合生产、生活考查燃烧热、中和热和能源的开发利用，题型以选择题、填空题为主。
考点1　焓变与反应热
知识梳理
1.化学反应的实质与特征
(1)实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。
(2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为热量的变化，也有光能和电能等。
2．焓变和反应热
(1)反应热：化学反应中吸收或放出的热量。
(2)焓变：生成物与反应物的内能差，ΔH＝H(生成物)－H(反应物)。在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为ΔH，单位是kJ·mol－1或kJ/mol。
(3)产生原因

3．吸热反应和放热反应
判断依据
放热反应
吸热反应
反应物总能量与生成物总能量的相对大小
E反应物>E生成物
E反应物 与键能的关系
生成物的总键能大于反应物的总键能
生成物的总键能小于反应物的总键能
ΔH的符号
ΔH<0
(ΔH为“－”)
ΔH>0
(ΔH为“＋”)
反应过程
图示


常见
反应
①大多数化合反应
②所有的燃烧反应
③酸碱中和反应
④金属与水或酸的反应
⑤物质的缓慢氧化
⑥铝热反应
①大多数分解反应
②盐类的水解和弱电解质电离
③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
④C和CO2、C和H2O(g)的反应

(1)物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，但不属于吸热反应或放热反应，在进行反应热的有关计算时，必须要考虑到物理变化时的热效应，如物质的三态变化。
(2)需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。

1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1)物质发生化学变化不一定伴有能量的变化。(×)
错因：物质发生化学变化一定伴有能量的变化。
(2)伴有能量变化的物质变化都是化学变化。(×)
错因：物质三态的转变也伴有能量变化，属物理变化。
(3)水变成水蒸气时吸收的能量就是该过程的反应热。(×)
错因：水变成水蒸气属于物理过程，物理过程的能量变化不叫反应热。
(4)化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化。(×)
错因：化学反应中能量变化的形式主要是热量变化，还有光能、电能等。
(5)可逆反应的ΔH与反应是否可逆有关。(×)
错因：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。
(6)放热反应在任何条件下都可以发生，吸热反应不加热就不能发生。(×)
错因：燃烧都是放热反应，但也需要加热或点燃以引发反应。
2．如图表示某反应的能量变化，按要求回答下列问题：

(1)该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)该反应的ΔH＝________。
(3)使用催化剂________(填“能”或“不能”)影响该反应的反应热。
(4)逆反应的活化能可表示为________。
答案　(1)放热　(2)E2－E1　(3)不能　(4)E3－E2
题组训练
题组一 焓变与反应热的概念
1．伴随下列变化而发生的能量变化中，属于反应热的是(　　)
A．形成1 mol H—Cl键放出的能量
B．石墨转化成金刚石吸收的能量
C．Na变成Na＋吸收的能量
D．水蒸气变成液态水放出的能量
答案　B
2．用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A，可实现氯的循环利用。
反应A：4HCl＋O22Cl2＋2H2O
已知：①反应A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ热量。
②

判断下列说法正确的是(　　)
A．反应A的ΔH>－115.6 kJ·mol－1
B．H2O中H—O键比HCl中H—Cl键弱
C．由②中的数据判断氯元素的非金属性比氧元素强
D．断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差31.9 kJ
答案　D
解析　反应A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ能量，则反应A的ΔH＝－115.6 kJ·mol－1，A错误；反应A中ΔH＝4×E(H—Cl)＋498 kJ·mol－1－[2×243 kJ·mol－1＋4×E(H—O)]＝－115.6 kJ·mol－1，整理可得E(H—O)－E(H—Cl)＝31.9 kJ·mol－1，故断裂1 mol H—O键比断裂1 mol H—Cl键多吸收31.9 kJ能量，故H2O中H—O键比HCl中H—Cl键强，B错误；由断键所需的能量不能比较元素的非金属性强弱，由反应A可知，O2可将HCl氧化为Cl2，则O2的氧化性强于Cl2，故O元素的非金属性强于Cl元素，C错误；由B项分析可知，断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差31.9 kJ，D正确。
题组二 反应过程中能量变化及图像分析
3．反应A＋B===C(放热)分两步进行：①A＋B===X(吸热)；②X===C(放热)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是(　　)

答案　B
解析　反应A＋B===C为放热反应，则A、B具有的总能量高于C具有的总能量；A＋B===X为吸热反应，则A、B具有的总能量低于X具有的总能量；X===C为放热反应，则X具有的总能量高于C具有的总能量，综上所述，只有B项符合题意。
4．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，下列说法中正确的是(　　)

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生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
答案　C
解析　状态Ⅰ的总能量为反应物的总能量，状态Ⅲ的总能量为生成物的总能量，由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应为放热反应，A错误；从状态Ⅰ～Ⅲ的图示可知，反应中CO并未断键形成C和O，C、O原子之间始终存在化学键，B错误；由图示可知，CO与O在催化剂表面形成了CO2，CO2分子内存在C===O极性共价键，C正确；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反应的过程，D错误。

反应热与反应过程中的各物质的能量变化
E1：旧键断裂吸收的能量或称为活化能。
E2：新键形成放出的能量。
该反应的焓变为ΔH＝E1－E2。
催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH，反应放热还是吸热取决于起点(反应物)和终点(生成物)能量的高低。

考点2　热化学方程式
知识梳理
1.概念
表示参加化学反应的物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。
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。如H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1表示的意义为在25 ℃、101 kPa条件下，1 mol H2(g)和 mol O2(g)反应生成1_mol_H2O(g)时放出241.8 kJ的热量。
3．书写
(1)注明反应条件：绝大多数反应是在25 ℃、101 kPa下进行的，可不注明。
(2)注明物质的聚集状态：常用s、l、g、aq分别表示固态、液态、气态、溶液。
(3)注意符号单位：ΔH应包括“＋”或“－”、数值和单位(kJ·mol－1)。
(4)注意对应关系：ΔH的数值大小与化学计量数相对应。
(5)区别于普通化学方程式：一般不注“↑”“↓”以及“点燃”“加热”等反应条件。

(1)物质的聚集状态不同，则其本身具有的能量不同，反应的ΔH也不同。
(2)热化学方程式中各物质化学式前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，若化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。
(3)正反应与逆反应的ΔH数值相等，符号相反。
(4)不管化学反应是可逆反应还是不可逆反应，热化学方程式中的热效应都是指物质按化学方程式完全反应时的热效应。如2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1表示的意义为2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全转化成2 mol SO3(g)时放出197 kJ的热量。

1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1)C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH>0，说明石墨没有金刚石稳定。(×)
错因：能量越低越稳定，石墨能量低更稳定。
(2)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。(×)
错因：由于可逆反应不能进行到底，故达到平衡时，参与反应的H2物质的量小于1.5 mol，则反应放出热量小于46.2 kJ。
(3)已知相同条件下2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH1，反应2SO2(s)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH2，则ΔH1>ΔH2。(×)
错因：由于固体转化为气体需要吸收能量，故第二个反应放出的热量小于第一个反应放出的热量，但因为ΔH＜0，故ΔH1<ΔH2。
(4)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1和2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2中的ΔH1＝ΔH2。(×)
错因：依据ΔH的数值与系数成正比，故ΔH2＝2ΔH1。
2．(1)1.6 g液态化合物N2H4与液态H2O2恰好完全反应生成两种对环境友好的气体，此时放出75 kJ的热量，请写出该反应的热化学方程式：_____________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(2)已知：①中和热为57.3 kJ·mol－1；②Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)　ΔH＝－a kJ·mol－1(视a为已知数)。请写出稀硫酸与稀Ba(OH)2溶液反应的热化学方程式：_______________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(3)已知2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋92.4 kJ·mol－1，把1 mol N2(g)和3 mol H2(g)充入密闭容器中充分反应，测得放出的热量始终小于92.4 kJ。请简述其原因：_______________________________________________________________
________________________________________________________________。
答案　(1)N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1500 kJ·mol－1
(2)H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH＝－(a＋114.6) kJ·mol－1
(3)可逆反应转化率小于100%，消耗的N2(g)一定小于1 mol，放出的热量就一定小于92.4 kJ
题组训练
题组一 热化学方程式正误判断
1．已知断裂1 mol H2(g)中的H—H键需要吸收436.4 kJ的能量，断裂1 mol O2(g)中的共价键需要吸收498 kJ的能量，生成H2O(g)中的1 mol H—O键能放出462.8 kJ的能量。下列说法正确的是(　　)
A．断裂1 mol H2O中的化学键需要吸收925.6 kJ的能量
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH＝－480.4 kJ·mol－1
C．2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)
ΔH＝471.6 kJ·mol－1
D．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－240.2 kJ·mol－1
答案　B
解析　断裂1 mol H—O键吸收的能量与形成1 mol H—O键放出的能量相等，1 mol H2O(g)中含有2 mol H—O键，断裂1 mol H2O(g)中的化学键需要吸收925.6 kJ的能量，但题目未标注H2O的状态，A错误。根据题给信息可知，反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)中断裂反应物中化学键吸收的热量为2×436.4 kJ＋498 kJ＝1370.8 kJ，形成生成物中化学键放出的热量为4×462.8 kJ＝1851.2 kJ，则该反应的ΔH＝－(1851.2－1370.8) kJ·mol－1＝－480.4 kJ·mol－1，B正确。题目未指明生成H2O(l)中1 mol H—O键放出的能量，无法计算C、D项中反应的ΔH，故C、D错误。
2．下列热化学方程式或叙述正确的是(　　)
A．1 mol液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气，放出642 kJ的热量：N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝＋642 kJ·mol－1
B．12 g石墨转化为CO时，放出110.5 kJ的热量：
2C(石墨，s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
C．已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286 kJ·mol－1，
则：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)的ΔH＝＋572 kJ·mol－1
D．已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，则在一定条件下向密闭容器中充入0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反应放出46.2 kJ的热量
答案　C
解析　A项，放热反应，ΔH<0，错误；B项，12 g C的物质的量为1 mol，2C(石墨，s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.0 kJ·mol－1，错误；D项，反应是可逆反应，0.5 mol N2和1.5 mol H2不能完全反应，错误。
题组二 热化学方程式的书写
3．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
(1)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为____________________。
(2)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N 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____________________________________。
(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CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_______________________________________________________。
(4)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)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)
ΔH＝－1427.2 kJ·mol－1
(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1
(3)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－2Q kJ·mol－1
(4)AX3(l)＋X2(g)===AX5(s)　ΔH＝－123.8 kJ·mol－1
解析　(3)根据C原子守恒有C2H5OH～2CO2～2CaCO3。生成100 g CaCO3沉淀，则乙醇为0.5 mol，据此可写出反应的热化学方程式。
(4)由题目信息可知，常温时AX3为液体，AX5为固体，从而可写出该反应的热化学方程式为AX3(l)＋X2(g)===AX5(s)　ΔH＝－123.8 kJ·mol－1。

“五审”突破热化学方程式的正误判断

考点3　燃烧热与中和热　能源
知识梳理
1.燃烧热
(1)概念：在101 kPa时，1_mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。单位一般用kJ·mol－1(或kJ/mol)表示。
注意：①可燃物的物质的量必须为1 mol。
②完全燃烧生成稳定氧化物：
C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)等。
(2)意义：例如，C的燃烧热是393.5 kJ·mol－1，表示在25 ℃，101 kPa条件下1_mol_C完全燃烧放出393.5_kJ的热量。
(3)燃烧热热化学方程式的书写原则
燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝－5518 kJ·mol－1，即C8H18的燃烧热为5518 kJ·mol－1。
2．中和热
(1)概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1_mol_H2O时所放出的热量叫做中和热。
注意：几个关键词：①稀溶液。②生成1 mol H2O。
(2)中和热热化学方程式的书写原则
中和热是以稀的酸和碱溶液反应生成1 mol水时所放出的热量来定义的，因此在书写热化学方程式时，应以生成1 mol H2O为标准来配平其余物质的化学计量数，如硫酸与氢氧化钠溶液反应，用热化学方程式可表示为H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。
(3)中和热的测定实验
①装置如图

②注意事项
a．碎泡沫塑料及泡沫塑料板的作用是保温隔热，防止热量散失。
b．为保证酸、碱完全中和，常使碱(或酸)稍稍过量。
c．实验中若使用弱酸或弱碱，会使测得数值偏小。
(4)测定原理
ΔH＝－
(其中：c＝4.18 J·g－1· ℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1· ℃－1；n为生成H2O的物质的量)
3．能源
(1)能源的分类

(2)提高能源的使用效率
①改善开采、运输、加工等各个环节。
②科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。一是保证燃烧时有足够的空气，如鼓入适当过量的空气、增大O2浓度等。二是保证燃料与空气有足够大的接触面积，如将固体粉碎成粉末，使液体喷成雾状等。

(1)中和反应的实质是H＋和OH－化合生成H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质、难电离物质等)，这部分反应热不在中和热之内。
(2)用文字表述燃烧热和中和热时，不用带“－”，而用ΔH表示时，必须带“－”。如甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol－1或甲烷的燃烧热ΔH＝－890.3 kJ·mol－1。
(3)中和反应的对象为稀溶液，稀的强酸与稀的强碱溶液发生中和反应，生成易溶盐和水时，ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。由于弱酸弱碱电离时吸热，故弱酸或弱碱发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ。浓硫酸稀释时放热，故浓硫酸发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量大于57.3 kJ。

1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1)向汽油中添加甲醇后，该混合燃料的热值不变。(×)
错因：反应热不同，等质量时放出的热量不同，热值不同。
(2)1 mol H2燃烧放出的热量为H2的燃烧热。(×)
错因：1 mol H2完全燃烧(即生成1 mol液态H2O)放出的热量为H2的燃烧热。
(3)甲烷的燃烧热ΔH＝－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－1。(×)
错因：应生成液态水。
(4)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则Ca(OH)2和HCl反应的反应热ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1。(×)
错因：Ca(OH)2和HCl的状态及物质的量未确定。
2．下列关于热化学反应的描述中正确的是(　　)
A．已知NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出57.3 kJ的热量
B．CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则反应2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋(2×283.0) kJ·mol－1
C．1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
D．在101 kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
答案　B
题组训练
题组一 燃烧热、中和热的含义及正确表述
1．25 ℃、101 kPa时，酸与碱的稀溶液发生中和反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ/mol，石墨的燃烧热ΔH＝－393.5 kJ/mol，乙醇的燃烧热ΔH＝－1366.8 kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是(　　)
A．2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ/mol
B．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ/mol
C．C(石墨)＋O2(g)===CO(g)
ΔH＝－393.5 kJ/mol
D．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)
ΔH＝－1366.8 kJ/mol
答案　B
题组二 中和热的测定
2．为了测量某酸碱反应生成1 mol水时的反应热，在计算时至少需要的数据有(　　)
①酸的浓度　②碱体积　③比热容　④反应后溶液的质量　⑤生成水的物质的量　⑥反应前后温度变化　⑦操作所需的时间
A．①②③④ B．①③④⑤
C．③④⑤⑥ D．全部
答案　C
解析　测定中和热的原理为Q＝c·m·Δt，ΔH＝－，故需要的数据有比热容、反应后溶液的质量、反应前后温度变化、生成水的物质的量，C项正确。
3．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(如图)。

(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
起始温度t1/℃
终止温
度t2/℃
温度差
平均值
(t2－t1)/℃

H2SO4
NaOH
平均值


1
26.2
26.0
26.1
30.1

2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
②近似认为0.50 mol·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，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)。
③上述实验数值结果与－57.3 kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因不可能是(填字母)________。
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
答案　(1)H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ·mol－1
(2)①4.0　②－53.5 kJ·mol－1　③b
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 ℃。
②ΔH＝－＝－53.5 (kJ·mol－1)。
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。
题组三 能源的开发与利用
4．全球气候变暖给人类的生存和发展带来了严峻的挑战，在此背景下，“新能源”“低碳”“节能减排”“吃干榨尽”等概念愈来愈受到人们的重视。下列有关说法不正确的是(　　)
A．太阳能、地热能、生物质能和核聚变能均属于“新能源”
B．“低碳”是指采用含碳量低的烃类作为燃料
C．如图，甲烷经一氯甲烷生成低碳烯烃的途径体现了“节能减排”思想

D．让煤变成合成气，把煤“吃干榨尽”，实现了煤的清洁、高效利用
答案　B
解析　“低碳经济”是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，低碳就是指控制二氧化碳的排放量，故B错误。
5．氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：
(1)与汽油相比，氢气作为燃料的优点是____________________________________________(至少答出两点)。
(2)氢气可用于制备H2O2。已知：
H2(g)＋A(l)===B(l)　ΔH1
O2(g)＋B(l)===A(l)＋H2O2(l)　ΔH2
其中A、B为有机物，两反应均为自发反应，则H2(g)＋O2(g)===H2O2(l)的ΔH____0(填“>”“<”或“＝”)。
(3)利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为________。
答案　(1)污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中两个)　(2)<　(3)光能转化为化学能
解析　(1)氢气来源广且可再生，燃烧生成水，无污染，且单位质量的氢气燃烧放出的热量比汽油多。
(2)题目中的两个反应都是熵减的反应，由于两个反应均能自发进行，所以两个反应都是放热反应，即ΔH1<0，ΔH2<0，根据盖斯定律，将题目中两个方程式叠加得：H2(g)＋O2(g)===H2O2(l)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2<0。

解决能源问题的措施

高考真题实战
1．(高考集萃)判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)(2019·江苏高考)反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：ΔH＝反应中形成新共价键的键能之和－反应中断裂旧共价键的键能之和。(　　)
(2)(2018·天津高考)反应活化能越高，该反应越易进行。(　　)
(3)(2016·浙江高考)储热材料是一类重要的能量存储物质，单位质量的储热材料在发生熔融或结晶时会吸收或释放较大的热量。(　　)
(4)(2016·江苏高考)右图表示燃料燃烧反应的能量变化。(　　)

(5)(2016·天津高考)使用催化剂能够降低化学反应的反应热(ΔH)。(　　)
(6)(2015·江苏高考)相同条件下，等质量的碳按a、b两种途径完全转化，途径a比途径b放出更多热能
途径a：CCO＋H2CO2＋H2O
途径b：CCO2(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×
2．(2019·北京高考)下列示意图与化学用语表述内容不相符的是(水合离子用相应离子符号表示)(　　)
A
B

NaCl溶于水

电解CuCl2溶液
NaCl===Na＋＋Cl－
CuCl2===Cu2＋＋2Cl－
C
D

CH3COOH在水中电离

H2与Cl2反应能量变化
CH3COOH
CH3COO－＋H＋
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)
ΔH＝－183 kJ·mol－1
答案　B
解析　氯化钠是强电解质，溶于水完全电离，其电离方程式为NaCl===Na＋＋Cl－，A正确；惰性电极电解氯化铜溶液，其电解方程式为CuCl2Cu＋Cl2↑，B错误；醋酸属于弱电解质，在水中发生部分电离，其电离方程式为CH3COOHCH3COO－＋H＋，C正确；根据示意图中氢气与氯气反应生成HCl，可知反应的热化学方程式为H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－183 kJ·mol－1，D正确。
3．(2018·北京高考)下列我国科技成果所涉及物质的应用中，发生的不是化学变化的是(　　)




A.甲醇低温所制氢气用于新能源汽车
B.氘、氚用作“人造太阳”核聚变燃料
C.偏二甲肼用作发射“天宫二号”的火箭燃料
D.开采可燃冰，将其作为能源使用
答案　B
解析　A项，甲醇低温制氢气有新物质生成，属于化学变化；B项，氘、氚用作核聚变燃料，是核反应，不属于化学变化；C项，偏二甲肼与N2O4反应生成CO2、N2和H2O，放出大量的热，属于化学变化；D项，可燃冰是甲烷的结晶水合物，CH4燃烧生成CO2和H2O，放出大量的热，反应的化学方程式为CH4＋2O2CO2＋2H2O，属于化学变化。
4．(2016·上海高考)一定条件下，某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下，其中和代表不同元素的原子。
关于此反应说法错误的是(　　)

A．一定属于吸热反应 B．一定属于可逆反应
C．一定属于氧化还原反应 D．一定属于分解反应
答案　A
解析　将和两种不同元素分别用X、Y表示，根据示意图可写出反应的化学方程式：2X2Y22X2Y＋Y2，该反应属于分解反应，有单质生成的分解反应属于氧化还原反应，但无法判断是吸热反应还是放热反应，故A项错误，C、D两项正确。虽然“充分反应”但反应后仍有X2Y2未发生变化，所以该反应是可逆反应，B项正确。
5．(2016·海南高考)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：
C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)
已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ。油酸甘油酯的燃烧热ΔH为(　　)
A．3.8×104 kJ·mol－1 B．－3.8×104 kJ·mol－1
C．3.4×104 kJ·mol－1 D．－3.4×104 kJ·mol－1
答案　D
解析　燃烧1 kg油酸甘油酯即≈1.13 mol，释放出的热量为3.8×104 kJ，则燃烧1 mol油酸甘油酯释放出的热量为×1 mol≈3.4×104 kJ，则得油酸甘油酯的燃烧热ΔH＝－3.4×104 kJ·mol－1。
6．(2019·全国卷Ⅰ节选)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。

可知水煤气变换的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝________eV，写出该步骤的化学方程式：____________________________________。
答案　小于　2.02　COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)
解析　根据图像，初始时反应物的总能量为0，反应后生成物的总能量为－0.72 eV，则ΔH＝－0.72 eV，即ΔH小于0。由图像可看出，反应的最大能垒在过渡态2，则此能垒E正＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV。由过渡态2初始反应物COOH*＋H*＋H2O*和结束时生成物COOH*＋2H*＋OH*，可得反应的方程式为COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)。
7．(2019·天津高考节选)硅粉与HCl在300 ℃时反应生成1 mol SiHCl3气体和H2，放出225 kJ热量，该反应的热化学方程式为____________________________________________。
答案　Si(s)＋3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g)ΔH＝－225 kJ·mol－1
8．(2017·天津高考节选)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，该反应的热化学方程式为
________________________________________________________________
______________________________________________。
答案　2Cl2(g)＋TiO2(s)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)ΔH＝－85.6 kJ·mol－1
解析　根据反应物中元素的种类，可判断还原性气体为CO；另一种物质肯定含有Cl、Ti元素，由反应物中有TiO2、生成物的水解产物为TiO2·xH2O可知，Ti的化合价始终为＋4，即另一种生成物的分子式为TiCl4，由此写出该反应的化学方程式：2Cl2＋TiO2＋2C===2CO＋TiCl4,0.1 mol Cl2完全反应放热4.28 kJ，则2 mol氯气完全反应可放出85.6 kJ热量，该反应的热化学方程式为2Cl2(g)＋TiO2(s)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)　ΔH＝－85.6 kJ·mol－1。