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專題7 化學(xué)能與熱能 全國1 全國2 全國3 北京卷 天津卷 江蘇卷 2018 28（2） 27（1） 28（2） 27（1） 10（2） 20（1） 2017 28 27 28 2016 27 26 27 從上表我們可以看出，近幾年對于化學(xué)能與熱能的考查，都是以反應(yīng)熱的計(jì)算為主，對于熱化學(xué)方程式的書寫與正誤判斷的考查有所弱化。19年的高考中，反應(yīng)熱的計(jì)算仍是考查的熱點(diǎn)，將在綜合試題中結(jié)合實(shí)驗(yàn)以及平衡原理進(jìn)行考查。 考點(diǎn)一 熱化學(xué)方程式的書寫 1.書寫熱化學(xué)方程式的“六大”要點(diǎn)： (1)注意ΔH的符號(hào)和單位。 若為放熱反應(yīng)，ΔH為“-”或<0；若為吸熱反應(yīng)，ΔH為“+”或>0。ΔH的單位為kJmol-1。 (2)注意焓變的測定條件。 絕大多數(shù)ΔH是在25℃、101 kPa下測定的，此時(shí)可不注明溫度和壓強(qiáng)。 (3)注意熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)。 熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量。 (4)注意物質(zhì)的聚集狀態(tài)。 氣體用“g”，液體用“l(fā)”，固體用“s”，溶液用“aq”。 (5)注意ΔH的數(shù)值與符號(hào)。 由于ΔH與反應(yīng)完成時(shí)各物質(zhì)的量有關(guān)，如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍?；槟娣磻?yīng)的焓變數(shù)值相同，但符號(hào)相反。 (6)可逆反應(yīng)的焓變。 對于可逆反應(yīng)的焓變(ΔH)是指完全反應(yīng)時(shí)的焓變。 【典例1】【2018北京】近年來，研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)。過程如下： （1）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：________________。 【答案】3SO2(g)+2H2O (g)2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=?254 kJmol?1 【思維建?！? 熱化學(xué)方程式書寫與正誤判斷的步驟 (1)書寫一般“五步”。 (2)正誤判斷“五審”。 【誤區(qū)提醒】 書寫熱化學(xué)方程式的注意事項(xiàng) (1)化學(xué)計(jì)量數(shù)只表示物質(zhì)的量，不是粒子數(shù)，計(jì)量數(shù)可以是分?jǐn)?shù)，計(jì)量數(shù)最好不都是分?jǐn)?shù)或帶有公約數(shù)。(2)ΔH與物質(zhì)的狀態(tài)有關(guān)，不要漏掉狀態(tài)。(3)ΔH與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比，化學(xué)計(jì)量數(shù)變?chǔ)也變。(4)ΔH的符號(hào)、數(shù)值和單位不要寫錯(cuò)或漏掉。(5)反應(yīng)條件如“高溫”、“催化劑”、“點(diǎn)燃”等不必注明。(6)要注明測定反應(yīng)熱的條件；反應(yīng)熱ΔH與測定條件(溫度、壓強(qiáng)等)有關(guān)。因此書寫熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)注明ΔH的測定條件。絕大多數(shù)ΔH是在25℃、101kPa下測定的，可不注明溫度和壓強(qiáng)。 考點(diǎn)二、蓋斯定律　反應(yīng)熱的計(jì)算 1.焓變的計(jì)算的“四個(gè)”依據(jù)： (1)依據(jù)反應(yīng)物與生成物的能量計(jì)算。ΔH=H(生成物)-H(反應(yīng)物)。 (2)依據(jù)反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂與生成物化學(xué)鍵形成過程中的能量變化計(jì)算。ΔH=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和。 (3)利用熱化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算。先寫出熱化學(xué)方程式，再根據(jù)熱化學(xué)方程式所體現(xiàn)的物質(zhì)之間、物質(zhì)與焓變之間的關(guān)系直接計(jì)算焓變。 (4)利用蓋斯定律計(jì)算焓變。 ①設(shè)計(jì)合理的反應(yīng)途徑。 ②適當(dāng)加減已知的熱化學(xué)方程式，得出待求的熱化學(xué)方程式，焓變也要進(jìn)行相應(yīng)的加減運(yùn)算，從而得出待求熱化學(xué)方程式的焓變。 ③在進(jìn)行焓變的計(jì)算時(shí)，要注意焓變的符號(hào)以及焓變與熱化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)間的比例關(guān)系。 2.焓變比較“六方法”： (1)吸熱反應(yīng)的ΔH肯定比放熱反應(yīng)的大。 (2)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。 (3)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。 (4)產(chǎn)物相同時(shí)，氣態(tài)物質(zhì)燃燒放出的熱量比等量的同種固態(tài)物質(zhì)燃燒放出的熱量多；反應(yīng)物相同時(shí)，生成液態(tài)物質(zhì)放出的熱量比生成等量的同種氣態(tài)物質(zhì)放出的熱量多。 (5)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。 (6)對于可逆反應(yīng)，因反應(yīng)不能進(jìn)行完全，實(shí)際反應(yīng)過程中放出或吸收的熱量要小于相應(yīng)熱化學(xué)方程式中的焓變數(shù)值。 【典例2】【2018全國1】采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù)，在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴} （2）F. Daniels等曾利用測壓法在剛性反應(yīng)器中研究了25℃時(shí)N2O5(g)分解反應(yīng)： 其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以迅速達(dá)到平衡。體系的總壓強(qiáng)p隨時(shí)間t的變化如下表所示（t=∞時(shí)，N2O4(g)完全分解）： t/min 0 40 80 160 260 1300 1700 ∞ p/kPa 35.8 40.3 42.5. 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1 ①已知：2N2O5(g)＝2N2O5(g)+O2(g) ΔH1=?4.4 kJmol?1 2NO2(g)＝N2O4(g) ΔH 2=?55.3 kJmol?1 則反應(yīng)N2O5(g)＝2NO2(g)+O2(g)的ΔH =_______ kJmol?1。 【答案】53.1 【解析】（2）①已知： ⅰ、2N2O5(g)＝2N2O4(g)+O2(g) △H1＝－4.4kJ/mol ⅱ、2NO2(g)＝N2O4(g) △H2＝－55.3kJ/mol 根據(jù)蓋斯定律可知ⅰ2－ⅱ即得到N2O5(g)＝2NO2(g)+1/2O2(g) △H1＝＋53.1kJ/mol； 【典例3】【全國2】CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣（CO和H2），還對溫室氣體的減排具有重要意義。回答下列問題： （1）CH4-CO2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)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111 kJmol?1 該催化重整反應(yīng)的ΔH==______ kJmol?1。有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是____（填標(biāo)號(hào)）。 A．高溫低壓 B．低溫高壓 C．高溫高壓 D．低溫低壓 某溫度下，在體積為2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化劑進(jìn)行重整反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率是50%，其平衡常數(shù)為_______mol2L?2。 【答案】247 A 根據(jù)蓋斯定律可知③2－②－①即得到該催化重整反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的ΔH=＋247 kJmol?1。正反應(yīng)是體積增大的吸熱反應(yīng)，所以有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是高溫低壓，答案選A；某溫度下，在體積為2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化劑進(jìn)行重整反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率是50%，根據(jù)方程式可知 CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) 起始濃度（mol/L） 1 0.5 0 0 轉(zhuǎn)化濃度（mol/L） 0.25 0.25 0.5 0.5 平衡濃度（mol/L） 0.75 0.25 0.5 0.5 所以其平衡常數(shù)為mol2L?2。 【典例4】【2018全國3】28．三氯氫硅（SiHCl3）是制備硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列問題： （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=__________ kJmol?1。 【答案】114 【解析】（2）將第一個(gè)方程式擴(kuò)大3倍，再與第二個(gè)方程式相加就可以得到第三個(gè)反應(yīng)的焓變，所以焓變?yōu)?83+(－30)=114kJmol-1。 【典例5】【2018天津】10．CO2是一種廉價(jià)的碳資源，其綜合利用具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}： （2）CO2與CH4經(jīng)催化重整，制得合成氣： CH4(g)+ CO2(g) 2CO (g)+ 2H2(g) ①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 1075 則該反應(yīng)的ΔH=_________。分別在VL恒溫密閉容器A（恒容）、B（恒壓，容積可變）中，加入CH4和CO2各1 mol的混合氣體。兩容器中反應(yīng)達(dá)平衡后放出或吸收的熱量較多的是_______（填“A” 或“B ”）。 【答案】+120 kJmol-1 B 【典例6】【2018江蘇】20.NOx（主要指NO和NO2）是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環(huán)境保護(hù)的重要課題。 （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。 【答案】（1）?136.2 【方法指導(dǎo)】 根據(jù)蓋斯定律計(jì)算ΔH的步驟和方法