第17讲化学能与热能目录第一部分：网络构建（总览全局）第二部分：知识点精准记忆第三部分：典型例题剖析高频考点1考查化学反应中能量变化图形探析高频考点2考查依据键能计算反应热高频考点3考查热化学方程式的正误判断高频考点4考查对燃烧热、中和热的理解高频考点5考查中和热测定及误差分析和数据处理高频考点6考查能源的开发与利用高频考点7考查盖斯定律在反应热大小比较中的应用高频考点8考查盖斯定律在反应热计算中的应用正文第一部分：网络构建（总览全局）第二部分：知识点精准记忆知识点一焓变、热化学方程式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。(3)化学反应中的能量转化形式①吸热反应：热能―→化学能。②放热反应：化学能―→热能。③光合作用：光能―→化学能。④燃烧反应：化学能―→热能，化学能―→光能。⑤原电池反应：化学能―→电能。⑥电解池反应：电能―→化学能。2.焓变、反应热(1)焓与焓变①焓(H)：焓是与内能有关的物理量。②焓变(ΔH)：生成物的焓与反应物的焓之差。(2)反应热：化学反应过程中吸收或放出的能量。(3)焓变与反应热的关系：对于恒压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有关系：ΔH＝Qp。2.放热反应和吸热反应1)概念(1)放热反应：释放热量的化学反应。反应物的总能量大于生成物的总能量。反应体系的能量降低，故ΔH＜0，即ΔH为负值。(2)吸热反应：吸收热量的化学反应。反应物的总能量小于生成物的总能量。反应体系的能量升高，故ΔH＞0，即ΔH为正值。2)放热反应和吸热反应的判断(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。 (2)从反应热的量化参数——键能的角度分析3)记忆常见的放热反应和吸热反应放热反应吸热反应①可燃物的燃烧②酸碱中和反应③金属与酸的置换反应④物质的缓慢氧化⑤铝热反应⑥大多数化合反应①弱电解质的电离②盐类的水解反应③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应④C和H2O(g)、C和CO2的反应⑤大多数分解反应3.理解反应历程与反应热的关系图示意义a表示正反应的活化能；b表示逆反应的活化能。c表示该反应的反应热。ΔH图1：ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝－ckJ·mol－1，表示放热反应图2：ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝ckJ·mol－1，表示吸热反应【特别提醒】(1)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都具有热效应。(2)不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热，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。(3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应，如水结成冰放热但不属于放热反应。(4)物质三态变化时，能量的变化形式为固态eq\o(,\s\up14(吸热),\s\do14(放热))液态eq\o(,\s\up14(吸热),\s\do14(放热))气态。4.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。如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1表示：2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时放出571.6kJ的热量。(3)书写要求①注明反应的温度和压强(25℃、101kPa下进行的反应可不注明)。②注明反应物和生成物的状态：固态(s)、液态(l)、水溶液(aq)、气态(g)。③热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的物质的量，而不表示分子个数(或原子个数)，故化学计量数可以是整数，也可以是分数。④热化学方程式中不用“↑”和“↓”。⑤由于ΔH与反应物的物质的量有关，所以热化学方程式中物质的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。当反应向逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。⑥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。【方法技巧】①焓变与反应发生的条件、反应进行是否彻底无关。②催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。③在化学反应中，反应物各原子之间的化学键不一定完全断裂。(4)热化学方程式与化学(离子)方程式的3个不同点①热化学方程式不注明反应条件；②热化学方程式不标“↑”“↓”，但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态。③热化学方程式的化学计量数只表示物质的量，其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。(5)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。知识点二燃烧热、中和热、能源1.燃烧热和中和热的比较燃烧热中和热相同点能量变化放热ΔH及其单位ΔH＜0，单位均为kJ·mol－1不同点反应物的量1mol不一定为1mol生成物的量不确定生成水的量为1mol反应热的含义101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，即C―→CO2(g)、H―→H2O(l)、S―→SO2(g)。在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量表示方法燃烧热ΔH＝－akJ·mol－1(a＞0)强酸与强碱反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1特点物质燃烧一定放热，ΔH一定为负值弱酸、弱碱电离吸热，中和热数值比57.3小2.中和热的测定(1)实验装置(2)测定原理ΔH＝－eq\f(（m酸＋m碱）·c·（t终－t始）,n)c＝4.18J·g－1·℃－1＝4.18×10－3kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。(3)实验步骤①绝热装置组装―→②量取一定体积酸、碱稀溶液―→③测反应前酸碱液温度―→④混合酸碱液测反应时最高温度―→⑤重复2～3次实验―→⑥求平均温度差(t终－t始)―→⑦计算中和热ΔH。(4)误差分析若实验时有热量损失，所测中和热偏小，ΔH偏大。(5)注意事项①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温。②为保证酸完全中和，采取的措施是若采用的酸、碱浓度相等，可采用碱体积稍过量。③中和热是强酸强碱的稀溶液生成1molH2O放出的热量，为57.3kJ，弱酸弱碱电离时吸热，生成1molH2O时放出的热量小于57.3kJ。若用浓硫酸发生中和反应生成1molH2O时放出的热量大于57.3kJ。④中和热测定实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动，不能用金属丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是金属传热快，热量损失大。⑤计算时应注意单位的统一，且要注意数据的取舍，无效数据要舍去。【特别提醒】(1)中和热是强酸强碱的稀溶液生成1molH2O放出的热量为57.3kJ，弱酸弱碱电离时吸热，生成1molH2O时放出的热量小于57.3kJ。浓硫酸稀释时放热，生成1molH2O时放出的热量大于57.3kJ。(2)对于中和热、燃烧热，由于它们反应放热是确定的，所以描述中不带“一”，但其焓变为负值。(3)当用热化学方程式表示中和热时，生成H2O的物质的量必须是1mol，当用热化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必须为1mol。3.能源(1)能源分类(2)解决能源问题的措施①提高能源的利用效率：a.改善开采、运输、加工等各个环节；b.科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。②开发新能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。知识点三盖斯定律、反应热的计算与比较1.盖斯定律(1)内容对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。即：化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。(2)意义间接计算某些反应的反应热。(3)应用热化学方程式焓变之间的关系aA===B ΔH1A===eq\f(1,a)B ΔH2ΔH2＝eq\f(1,a)ΔH1或ΔH1＝aΔH2aA===B ΔH1B===aA ΔH2ΔH1＝－ΔH2ΔH＝ΔH1＋ΔH22.反应热的计算(1)利用热化学方程式进行有关计算根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。(2)根据燃烧热数据，计算反应放出的热量计算公式：Q＝燃烧热×n(可燃物的物质的量)(3)根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算焓变若反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的ΔH＝E1－E2。(4)利用键能计算反应热的方法A.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)B.注意特殊物质中键数的判断物质(1mol)P4C(金刚石)石墨SiSiO2CO2CH4化学键P—PC—CC—CSi—SiSi—OC==OC—H键数(mol)621.52424(5)利用盖斯定律计算A.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相加。B.运用盖斯定律的三个注意事项①热化学方程式乘以某一个数时，反应热的数值必须也乘上该数。②热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也必须相加减。③将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但数值不变。3.反应热大小的比较(1)看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下：(2)看ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。(3)看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。(4)看反应的程度。对于可逆反应，参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。【方法技巧】(1)直接比较法①物质燃烧时，可燃物物质的量越大，燃烧放出的热量越多。②等量的可燃物完全燃烧所放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多。③生成等量的水时，强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱或弱碱和强酸或弱酸和弱碱的稀溶液反应放出的热量多。④对于可逆反应，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值。例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－197kJ·mol－1，表示2molSO2(g)和1molO2(g)完全反应生成2molSO3(g)时，放出的热量为197kJ，实际上向密闭容器中通入2molSO2(g)和1molO2(g)，反应达到平衡后，放出的热量要小于197kJ。(2)盖斯定律比较法①同一反应，生成物状态不同时如A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1<0A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2<0C(g)===C(l) ΔH3<0ΔH1＋ΔH3＝ΔH2，ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0，所以ΔH2<ΔH1。②同一反应，反应物状态不同时如S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1<0S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2<0S(g)===S(s) ΔH3<0ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2。第三部分：典型例题剖析高频考点1考查化学反应中能量变化图形探析例1.（2022·上海金山·二模）由X、Y转化为M的反应历程如图所示，下列说法错误的是A．①→②的总过程放热B．M是CH3COOHC．反应过程中形成C-H键D．反应X＋Y→M的原子利用率为100%【解析】A．根据图像中反应物的能量变化由高到低判断该反应为放热反应，A正确；B．根据图像中的M的球棍模型判断