課題20　化學(xué)能與熱能

學(xué)習(xí)任務(wù)1　焓變　熱化學(xué)方程式

一、反應(yīng)熱(焓變)
1．概念：在恒壓條件下進(jìn)行的反應(yīng)的熱效應(yīng)。
符號(hào)為ΔH，單位為kJ·mol－1或kJ/mol。
2．表示方法
吸熱反應(yīng)：ΔH＞0；放熱反應(yīng)：ΔH＜0。

干冰和冰的升華以及液氨的汽化等過程均為物理變化，它們的熱效應(yīng)不是反應(yīng)熱。
二、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)
1．從兩角度理解
(1)從物質(zhì)具有的能量角度理解

ΔH＜0，放熱反應(yīng)　　　　ΔH＞0，吸熱反應(yīng)
(2)從化學(xué)鍵角度理解

[小結(jié)]?、倩瘜W(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。
②物質(zhì)具有的能量越低，該物質(zhì)越穩(wěn)定，斷開物質(zhì)內(nèi)部的化學(xué)鍵就越難，其鍵能就越大。
2．常見的吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)
(1)常見的吸熱反應(yīng)：大多數(shù)的分解反應(yīng)、所有的水解反應(yīng)、Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)、C與H2O(g)的反應(yīng)、C與CO2的反應(yīng)等。
(2)常見的放熱反應(yīng)：大多數(shù)的化合反應(yīng)、酸堿中和反應(yīng)、活潑金屬與水的反應(yīng)、較活潑金屬與酸的反應(yīng)、所有的燃燒反應(yīng)、鋁熱反應(yīng)、物質(zhì)的緩慢氧化等。
三、熱化學(xué)方程式
1．概念：表示參加反應(yīng)物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式。
2．意義：表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化和能量變化。
例如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，表示2 mol氫氣和1 mol氧氣反應(yīng)生成2 mol液態(tài)水時(shí)放出571.6 kJ的熱量。
3．書寫要求
(1)注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)(25 ℃、101 kPa下進(jìn)行的反應(yīng)可不注明)。
(2)注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)：固態(tài)(s)、液態(tài)(l)、水溶液(aq)、氣態(tài)(g)。
(3)各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)只表示物質(zhì)的物質(zhì)的量，而不表示分子個(gè)數(shù)(或原子個(gè)數(shù))，因此可以寫成整數(shù)，也可以寫成分?jǐn)?shù)。
(4)不用標(biāo)注“↑”“↓”。
(5)熱化學(xué)方程式能反映該反應(yīng)已完成的量。由于ΔH與反應(yīng)物質(zhì)的量有關(guān)，所以熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)必須與ΔH相對(duì)應(yīng)，如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍。當(dāng)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行時(shí)，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱的數(shù)值相等，符號(hào)相反。

1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。
(1)放熱反應(yīng)不需要加熱就能反應(yīng)，吸熱反應(yīng)不加熱就不能反應(yīng)。(　　)
(2)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化都伴有能量的變化。(　　)
(3)吸熱反應(yīng)在任何條件下都不能發(fā)生。(　　)
(4)吸熱反應(yīng)中，反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂吸收的總能量高于生成物形成化學(xué)鍵放出的總能量。(　　)
(5)同溫同壓下，反應(yīng)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點(diǎn)燃條件下的ΔH不同。(　　)
(6)可逆反應(yīng)的ΔH表示完全反應(yīng)時(shí)的熱量變化，與反應(yīng)是否可逆無關(guān)。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√
2．如圖表示某反應(yīng)的能量變化，按要求回答下列問題：

(1)該反應(yīng)是________(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。
(2)該反應(yīng)的ΔH＝________。
(3)使用催化劑________(填“能”或“不能”)影響該反應(yīng)的反應(yīng)熱。
(4)曲線Ⅰ反應(yīng)過程的逆反應(yīng)的活化能可表示為________________。
答案：(1)放熱　(2)E2－E1　(3)不能　(4)E3－E2

正確理解活化能與反應(yīng)熱的關(guān)系

(1)催化劑能降低反應(yīng)的活化能，但不影響焓變的大小。
(2)在無催化劑的情況下，E1為正反應(yīng)的活化能，E2為逆反應(yīng)的活化能，E1＝E2＋ΔH。


化學(xué)反應(yīng)中能量變化探析
變化觀念與平衡思想
1．化學(xué)反應(yīng)①AB和②BC的反應(yīng)過程中能量變化如圖所示。下列有關(guān)該反應(yīng)的敘述錯(cuò)誤的是(　　)

A．反應(yīng)①的ΔH1＞0
B．反應(yīng)②在升高溫度時(shí)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
C．反應(yīng)②的活化能小于反應(yīng)①的活化能
D．總反應(yīng)③AC的ΔH3＞0
解析：選B。A項(xiàng)，反應(yīng)①中反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量，所以反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，即ΔH1＞0，正確；B項(xiàng)，反應(yīng)②中反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，所以反應(yīng)②為放熱反應(yīng)，升高溫度時(shí)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由題圖可知，反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②的活化能，正確；D項(xiàng)，總反應(yīng)③中反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量，所以總反應(yīng)③為吸熱反應(yīng)，即ΔH3＞0，正確。
2．(雙選)某反應(yīng)使用催化劑后，其反應(yīng)過程中能量變化如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是(　　)

A．總反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B．使用催化劑后，活化能不變
C．反應(yīng)①是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)②是放熱反應(yīng)
D．ΔH＝ΔH2－ΔH1
解析：選BD。由題圖可知，反應(yīng)①是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)②是放熱反應(yīng)，總反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，A、C正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；催化劑能降低反應(yīng)的活化能，B項(xiàng)錯(cuò)誤。
3．科學(xué)家用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催化劑表面形成化學(xué)鍵的過程。反應(yīng)過程的示意圖如下：


下列說法正確的是(　　)
A．CO和O生成CO2是吸熱反應(yīng)
B．在該過程中，CO斷鍵形成C和O
C．CO和O生成了具有極性共價(jià)鍵的CO2
D．狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O2反應(yīng)的過程
解析：選C。由題圖可知，狀態(tài)Ⅲ的能量低于狀態(tài)Ⅰ的能量，因此該過程放熱，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由題圖可知，該過程中CO的化學(xué)鍵沒有斷開，B項(xiàng)錯(cuò)誤；CO與O生成的CO2具有極性共價(jià)鍵，C項(xiàng)正確；狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O反應(yīng)生成CO2的過程，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
(1)焓變與反應(yīng)發(fā)生的條件、反應(yīng)進(jìn)行是否徹底無關(guān)。
(2)在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物各原子之間的化學(xué)鍵不一定完全斷裂。


依據(jù)鍵能或能量變化圖計(jì)算焓變
證據(jù)推理與模型認(rèn)知
4．已知1 g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出143 kJ熱量，18 g 水蒸氣變成液態(tài)水時(shí)放出44 kJ熱量。其他相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：
化學(xué)鍵
O==O(g)
H—H(g)
H—O(g)
1 mol化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收的能量/kJ
496
436
x
則表中x為(　　)
A．920　　　　　　　　　 B．557
C．463 D．188
解析：選C。根據(jù)題意可得熱化學(xué)方程式為2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－572 kJ·mol－1；而18 g水蒸氣變成液態(tài)水時(shí)放出44 kJ熱量，則2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－484 kJ·mol－1，即－484 kJ·mol－1＝2×436 kJ·mol－1＋496 kJ·mol－1－4x kJ·mol－1，解得x＝463。
5．(雙選)根據(jù)如下能量關(guān)系示意圖，判斷下列說法正確的是(　　)

A．1 mol C(s)與1 mol O2(g)的能量之和為393.5 kJ
B．反應(yīng)2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)中，生成物的總能量大于反應(yīng)物的總能量
C．由C(s)→CO(g)的熱化學(xué)方程式為2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.2 kJ·mol－1
D．熱值指一定條件下單位質(zhì)量的物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量，則CO的熱值為10.1 kJ·g－1
解析：選CD。A項(xiàng)，由題圖可知，1 mol C(s)與1 mol O2(g)的能量比1 mol CO2(g)的能量高393.5 kJ，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)為放熱反應(yīng)，生成物的總能量小于反應(yīng)物的總能量，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由題圖可知，1 mol C(s)與0.5 mol O2(g)反應(yīng)生成1 mol CO(g)放出的熱量為393.5 kJ－282.9 kJ＝110.6 kJ，且物質(zhì)的量與熱量成正比，焓變?yōu)樨?fù)值，則熱化學(xué)方程式為2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.2 kJ·mol－1，正確；D項(xiàng)，熱值指一定條件下單位質(zhì)量的物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量，則CO的熱值為≈10.1 kJ·g－1，正確。

1．熟記反應(yīng)熱ΔH的基本計(jì)算公式
ΔH＝生成物的總能量－反應(yīng)物的總能量
ΔH＝反應(yīng)物的總鍵能－生成物的總鍵能
2．常見1 mol物質(zhì)中的化學(xué)鍵數(shù)目
1 mol
物質(zhì)
CO2
(CO)
CH4
(C—H)
N2H4(N—N、
N—H)
P4
SiO2
(Si—O)
石墨
金剛石
S8
Si
化學(xué)鍵
數(shù)目
2NA
4NA
N—N：NA
N—H：4NA
6NA
4NA
1.5NA
2NA
8NA
2NA

熱化學(xué)方程式的書寫
變化觀念
6．(教材改編題)依據(jù)信息寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。
(1)SiH4是一種無色氣體，遇到空氣能發(fā)生爆炸性自燃，生成SiO2和液態(tài)H2O。已知室溫下2 g SiH4自燃放出熱量89.2 kJ。SiH4自燃的熱化學(xué)方程式為____________________。
(2)CuCl(s)與O2反應(yīng)生成CuCl2(s)和一種黑色固體。在25 ℃、101 kPa下，已知該反應(yīng)每消耗1 mol CuCl(s)，放熱44.4 kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是______________________。
(3)下圖是1 mol NO2和1 mol CO反應(yīng)生成CO2和NO過程中能量變化示意圖，請(qǐng)寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_____________________________________________。

(4)化學(xué)反應(yīng)N2＋3H22NH3的能量變化如圖所示(假設(shè)該反應(yīng)進(jìn)行完全)。

試寫出N2(g)和H2(g)反應(yīng)生成NH3(l)的熱化學(xué)方程式：________________________。
答案：(1)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1
(2)4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s)　ΔH＝－177.6 kJ·mol－1
(3)NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1
(4)N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)　ΔH＝－2(c＋b－a) kJ·mol－1

書寫熱化學(xué)方程式要“五查”
(1)查熱化學(xué)方程式是否配平。
(2)查各物質(zhì)的聚集狀態(tài)是否正確。
(3)查ΔH的“＋”“－”符號(hào)是否正確。
(4)查反應(yīng)熱的單位是否為kJ·mol－1。
(5)查反應(yīng)熱的數(shù)值與化學(xué)計(jì)量數(shù)是否對(duì)應(yīng)。
學(xué)習(xí)任務(wù)2　燃燒熱　中和熱　能源

一、燃燒熱和中和熱的比較

燃燒熱
中和熱
相同點(diǎn)
能量變化
放熱
ΔH及其單位
ΔH＜0，單位均為kJ·mol－1
不同點(diǎn)
反應(yīng)物的量
1 mol可燃物
不一定為1 mol
生成物的量
不確定
生成水的物質(zhì)的量為1 mol
反應(yīng)熱的含義
101 kPa時(shí)，1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量
在稀溶液里，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol水時(shí)所放出的熱量
表示方法
燃燒熱ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0)
強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)的中和熱ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
二、中和熱的測(cè)定
1．實(shí)驗(yàn)裝置

2．測(cè)定原理
ΔH＝－
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；
n為生成H2O的物質(zhì)的量。
3．注意事項(xiàng)
(1)泡沫塑料板和碎泡沫塑料的作用是保溫、隔熱，減少實(shí)驗(yàn)過程中的熱量損失。
(2)若采用的酸、堿濃度相等，為保證酸完全中和，采取的措施是堿體積稍過量。
(3)完成一次實(shí)驗(yàn)，需要測(cè)定3次溫度。
(4)實(shí)驗(yàn)中若用弱酸(或弱堿)代替強(qiáng)酸(或強(qiáng)堿)，因弱酸(或弱堿)電離出H＋(或OH－)需要吸收熱量，故測(cè)定的中和熱的數(shù)值小于57.3 kJ·mol－1；若用濃硫酸與強(qiáng)堿反應(yīng)測(cè)定反應(yīng)熱，因濃硫酸稀釋要放熱，故測(cè)定的中和熱的數(shù)值大于57.3 kJ·mol－1。
4．誤差分析
(1)依據(jù)
看實(shí)驗(yàn)中有哪些因素能造成(t終－t始)出現(xiàn)誤差。若(t終－t始)偏大，則|ΔH|偏大；若(t終－t始)偏小，則|ΔH|偏小。
(2)實(shí)例
50 mL 0.50 mol·L－1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液反應(yīng)：
引起誤差的實(shí)驗(yàn)操作
t終－t始
|ΔH|
保溫措施不好
偏小
偏小
攪拌不充分
偏小
偏小
所用酸、堿濃度過大
偏大
偏大
用同濃度的氨水代替NaOH溶液
偏小
偏小
用同濃度的醋酸代替鹽酸
偏小
偏小
用50 mL 0.50 mol·L－1NaOH溶液
偏小
偏小
三、能源
1．能源分類

2．解決能源問題的措施
(1)提高能源的利用效率：①改善開采、運(yùn)輸、加工等各個(gè)環(huán)節(jié)；②科學(xué)控制燃燒反應(yīng)，使燃料充分燃燒。
(2)開發(fā)新能源：開發(fā)資源豐富、可以再生、沒有污染或污染很小的新能源。

判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。
(1)S(s)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH＝－315 kJ·mol－1(燃燒熱)(ΔH的數(shù)值正確)。(　　)
(2)燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的熱化學(xué)方程式為CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2 (g)　ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，則CH3OH(g)的燃燒熱為192.9 kJ·mol－1。(　　)
(3)已知101 kPa時(shí)，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1，則C(s)的燃燒熱為110.5 kJ·mol－1。(　　)
(4)NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1(中和熱)(ΔH的數(shù)值正確)。(　　)
(5)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，則稀醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成1 mol水時(shí)放出57.3 kJ的熱量。(　　)
(6)H2(g)的燃燒熱是285.8 kJ·mol－1，則2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1。(　　)
(7)CO(g)的燃燒熱是283.0 kJ·mol－1，則2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)　ΔH＝＋(2×283.0) kJ·mol－1。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)√


燃燒熱和中和熱的理解
證據(jù)推理與模型認(rèn)知
1．(雙選)25 ℃、101 kPa時(shí)，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)的中和熱為57.3 kJ·mol－1，辛烷的燃燒熱為5 518 kJ·mol－1。下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是(　　)
A．2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
B．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
C．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(l)＋9H2O(l)　ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
D．2C8H18(g)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
解析：選BC。A項(xiàng)，所給熱化學(xué)方程式中有兩個(gè)錯(cuò)誤，一是中和熱指反應(yīng)生成1 mol H2O(l)時(shí)所放出的熱量，二是當(dāng)有BaSO4沉淀生成時(shí)，反應(yīng)放出的熱量會(huì)增加，則生成1 mol H2O(l)時(shí)放出的熱量大于57.3 kJ，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，燃燒熱指101 kPa時(shí)，1 mol 純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，產(chǎn)物中的水為液態(tài)水，正確；D項(xiàng)，當(dāng)2 mol辛烷完全燃燒時(shí)，放出的熱量為11 036 kJ，且辛烷應(yīng)為液態(tài)，錯(cuò)誤。
2．下列示意圖表示正確的是(　　)

A．甲圖表示Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH＝＋26.7 kJ·mol－1反應(yīng)的能量變化
B．乙圖表示碳的燃燒熱
C．丙圖表示實(shí)驗(yàn)的環(huán)境溫度為20 ℃，將物質(zhì)的量濃度相等、體積分別為V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合，混合液的最高溫度隨V(NaOH)的變化(已知V1＋V2＝60 mL)
D．已知穩(wěn)定性順序：B＜A＜C，某反應(yīng)由兩步反應(yīng)ABC 構(gòu)成，反應(yīng)過程中的能量變化曲線如丁圖
解析：選D。A項(xiàng)，甲圖表示放熱反應(yīng)，而Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH＝＋26.7 kJ·mol－1為吸熱反應(yīng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，碳完全燃燒生成CO2，且反應(yīng)放熱，故乙圖不能表示碳的燃燒熱，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，丙圖中NaOH溶液體積V2為20 mL時(shí)溫度最高，說明此時(shí)酸堿已經(jīng)完全反應(yīng)，又實(shí)驗(yàn)中始終保持V1＋V2＝60 mL，所以H2SO4溶液體積V1為40 mL，由酸堿中和關(guān)系式2NaOH～H2SO4可知，硫酸和氫氧化鈉溶液濃度不同，和題干敘述不符，錯(cuò)誤。
(1)有關(guān)燃燒熱的判斷，一看是否以1 mol可燃物為標(biāo)準(zhǔn)，二看是否生成穩(wěn)定氧化物。
(2)有關(guān)中和熱的判斷，一看是否以生成1 mol H2O(l)為標(biāo)準(zhǔn)，二看酸堿的強(qiáng)弱和濃度，應(yīng)充分考慮弱酸、弱堿電離吸熱，濃的酸堿稀釋放熱等因素。


中和熱的測(cè)定
證據(jù)推理與模型認(rèn)知
3．(教材改編題)利用如圖所示裝置測(cè)定中和熱的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1鹽酸倒入小燒杯中，測(cè)出鹽酸溫度；②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，并用同一溫度計(jì)測(cè)出其溫度；③將 NaOH溶液倒入小燒杯中，設(shè)法使之混合均勻，測(cè)定混合液最高溫度。
回答下列問題：
(1)寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式[生成1 mol H2O(l)時(shí)的反應(yīng)熱為－57.3 kJ/mol]：
________________________________________________________________________。
(2)為什么所用NaOH溶液要稍過量？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)倒入NaOH溶液的正確操作是__________(填字母)。
A．沿玻璃棒緩慢倒入
B．分三次倒入
C．一次迅速倒入
(4)使鹽酸與NaOH溶液混合均勻的正確操作是______(填字母)。
A．用溫度計(jì)小心攪拌
B．揭開泡沫塑料板用玻璃棒攪拌
C．輕輕地振蕩燒杯
D．用套在溫度計(jì)上的環(huán)形玻璃攪拌棒上下輕輕地?cái)噭?dòng)
(5)現(xiàn)將一定量的稀氫氧化鈉溶液、稀氫氧化鈣溶液、稀氨水分別和1 L 1 mol·L－1的稀鹽酸恰好完全反應(yīng)，其反應(yīng)熱分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3，則ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小關(guān)系為________________。
(6)假設(shè)鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反應(yīng)后生成溶液的比熱容c＝4.18 J·g－1·℃－1。為了計(jì)算中和熱，某學(xué)生實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如下：
實(shí)驗(yàn)序號(hào)
起始溫度t1/℃
終止溫度t2/℃
鹽酸
氫氧化鈉溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
依據(jù)該學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算，該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的中和熱ΔH＝________(結(jié)果保留一位小數(shù))。
(7)________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氫氧化鈉溶液和鹽酸，理由是_____________________________________________________________________。
解析：(2)在中和熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中為了確保一種反應(yīng)物被完全中和，常常使加入的另一種反應(yīng)物稍微過量。(3)為了減少熱量損失，NaOH溶液應(yīng)該一次迅速倒入。(4)使鹽酸與NaOH溶液混合均勻的正確操作是用套在溫度計(jì)上的環(huán)形玻璃攪拌棒上下輕輕地?cái)噭?dòng)。(5)稀氫氧化鈉溶液和稀氫氧化鈣溶液中溶質(zhì)都完全電離，它們的中和熱相同，稀氨水中的溶質(zhì)是弱電解質(zhì)，它與鹽酸反應(yīng)時(shí)，一水合氨的電離要吸收熱量，故反應(yīng)放出的熱量要少一些(比較大小時(shí)，注意ΔH的正負(fù)號(hào))。(6)取三次實(shí)驗(yàn)的平均值代入公式計(jì)算即可。(7)硫酸與Ba(OH)2溶液反應(yīng)生成BaSO4沉淀，沉淀的生成熱會(huì)影響中和熱的測(cè)定，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氫氧化鈉溶液和鹽酸。
答案：(1)HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1　(2)確保鹽酸被完全中和　(3)C　(4)D　(5)ΔH1＝ΔH2＜ΔH3　(6)－51.8 kJ·mol－1　(7)不能　H2SO4與Ba(OH)2反應(yīng)生成BaSO4沉淀，沉淀的生成熱會(huì)影響中和熱的測(cè)定

能源的開發(fā)和利用
科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任
4．(教材改編題)能源可分為一次能源和二次能源，直接從自然界取得的能源稱為一次能源，一次能源經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)換得到的能源稱為二次能源。下列能源中屬于一次能源的是(　　)
A．氫能　　　　　　　　 B．電能
C．核能 D．水煤氣
解析：選C。A項(xiàng)，氫能是通過加工、轉(zhuǎn)換得到的，為二次能源，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，電能是二次能源，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，核能又叫原子能，它可分為核聚變能和核裂變能兩類，核燃料如氘、氚，它們均可直接從自然界取得，屬于一次能源，正確；D項(xiàng)，水煤氣是通過煤和水蒸氣的反應(yīng)制取的，是一氧化碳和氫氣的混合氣體，是二次能源，錯(cuò)誤。
5．化學(xué)與人類生活、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)，下列說法正確的是(　　)
A．直接燃燒煤和將煤進(jìn)行深加工后再燃燒的效率相同
B．我國在南海開采成功的可燃冰屬于清潔能源
C．人們可以把放熱反應(yīng)釋放的能量轉(zhuǎn)化為其他可利用的能量，而吸熱反應(yīng)沒有利用價(jià)值
D．地?zé)崮?、風(fēng)能、天然氣和氫能都屬于新能源
解析：選B。A項(xiàng)，將煤進(jìn)行深加工后，脫硫處理、氣化處理能很好地減少污染氣體，提高燃燒效率，燃燒的效果更好，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，有時(shí)需要通過吸熱反應(yīng)吸收熱量降低環(huán)境溫度，吸熱反應(yīng)也有利用價(jià)值，如“搖搖冰”的上市就是利用了吸熱反應(yīng)原理，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，地?zé)崮?、風(fēng)能和氫能都屬于新能源，天然氣是化石燃料，不屬于新能源，錯(cuò)誤。
學(xué)習(xí)任務(wù)3　蓋斯定律　反應(yīng)熱的比較與計(jì)算

一、蓋斯定律
1．內(nèi)容：對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。即化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。
2．意義：間接計(jì)算某些反應(yīng)的反應(yīng)熱。
3．應(yīng)用
轉(zhuǎn)化關(guān)系
反應(yīng)熱間的關(guān)系
aAB；AB
ΔH1＝aΔH2
AB
ΔH1＝－ΔH2

ΔH＝ΔH1＋ΔH2
二、反應(yīng)熱的比較
1．看物質(zhì)狀態(tài)
物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)轉(zhuǎn)化時(shí)的能量變化如下：

2．看ΔH的符號(hào)
比較反應(yīng)熱大小時(shí)不要只比較ΔH數(shù)值的大小，還要考慮其符號(hào)。
3．看化學(xué)計(jì)量數(shù)
當(dāng)反應(yīng)物與生成物的狀態(tài)相同時(shí)，化學(xué)計(jì)量數(shù)越大，放熱反應(yīng)的ΔH越小，吸熱反應(yīng)的ΔH越大。
4．看反應(yīng)的程度
對(duì)于可逆反應(yīng)，參加反應(yīng)物質(zhì)的量和狀態(tài)相同時(shí)，反應(yīng)的程度越大，熱量變化越大。
三、利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱
1．運(yùn)用蓋斯定律的技巧——“三調(diào)一加”
一調(diào)：根據(jù)目標(biāo)熱化學(xué)方程式，調(diào)整已知熱化學(xué)方程式中反應(yīng)物和生成物的左右位置，改寫已知的熱化學(xué)方程式。
二調(diào)：根據(jù)改寫的熱化學(xué)方程式，調(diào)整相應(yīng)ΔH的符號(hào)。
三調(diào)：調(diào)整中間物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)及相應(yīng)ΔH的數(shù)值。
一加：將調(diào)整好的熱化學(xué)方程式及其ΔH相加。
2．運(yùn)用蓋斯定律的四個(gè)注意事項(xiàng)
(1)熱化學(xué)方程式乘以某一個(gè)數(shù)時(shí)，反應(yīng)熱的數(shù)值必須也乘上該數(shù)。
(2)熱化學(xué)方程式相加減時(shí)，物質(zhì)之間相加減，反應(yīng)熱也必須相加減。
(3)將一個(gè)熱化學(xué)方程式左右顛倒時(shí)，ΔH的“＋”“－”隨之改變，但數(shù)值不變。
(4)同一物質(zhì)的三態(tài)變化(固、液、氣)，狀態(tài)由固→液→氣變化時(shí)，會(huì)吸熱；反之會(huì)放熱。

1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。
(1)已知相同條件下H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2，則ΔH1＜ΔH2。(　　)
(2)已知相同條件下2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH1，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(s)　ΔH2，則ΔH1＞ΔH2。(　　)
(3)C(石墨，s)===C(金剛石，s)　ΔH＞0，說明石墨比金剛石穩(wěn)定。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)√
2．[2019·高考全國卷Ⅲ，28(2)]近年來，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)。Deacon發(fā)明的直接氧化法為4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)，可按下列催化過程進(jìn)行：
CuCl2(s)===CuCl(s)＋Cl2(g)　ΔH1＝＋83 kJ·mol－1
CuCl(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g)　ΔH2＝－20 kJ·mol－1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)　ΔH3＝－121 kJ·mol－1
則4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
解析：將已知熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為①②③，根據(jù)蓋斯定律，由(①＋②＋③)×2得4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－116 kJ·mol－1。
答案：－116


反應(yīng)熱的比較
證據(jù)推理與模型認(rèn)知
1．試比較下列各組ΔH的大小。
(1)同一反應(yīng)，生成物狀態(tài)不同時(shí)
A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1＜0
A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2＜0
則ΔH1________(填“＞”“＜”或“＝”，下同)ΔH2。
(2)同一反應(yīng)，反應(yīng)物狀態(tài)不同時(shí)
S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＜0
S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＜0
則ΔH1________ΔH2。
(3)兩個(gè)有聯(lián)系的不同反應(yīng)相比
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＜0
C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2＜0
則ΔH1________ΔH2。
解析：(1)因?yàn)镃(g)===C(l)　ΔH3＜0，根據(jù)蓋斯定律，
ΔH3＝ΔH2－ΔH1＜0，ΔH2＜ΔH1。
(2)
ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，則ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3＜0，所以ΔH1＜ΔH2。
(3)根據(jù)常識(shí)可知，CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3＜0，又因?yàn)棣2＋ΔH3＝ΔH1，所以ΔH2＞ΔH1。
答案：(1)＞　(2)＜　(3)＜
2．(雙選)已知：①2CH3OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH1
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH3
④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH4
⑤CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH5
下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷正確的是(　　)
A．ΔH1

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