江苏专用201X版高考化学一轮复习 专题6 化学反应与能量变化 1 第一单元 化学反应中的热效应.docx

江苏专用201X版高考化学一轮复习 专题6 化学反应与能量变化 1 第一单元 化学反应中的热效应.docx

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江苏专用201X版高考化学一轮复习专题6化学反应与能量变化1第一单元化学反应中的热效应

第一单元　化学反应中的热效应

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（ΔH）与反应热的含义。

　6.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。

　反应热与焓变

[知识梳理]

一、反应热和焓变

1．反应热是化学反应中放出或吸收的热量。

2．焓变是化学反应在恒温、恒压条件下放出或吸收的热量。

3．化学反应的反应热用一定条件下的焓变表示，符号为ΔH，单位为kJ·mol－1。

　干冰、冰、液氨等的汽化过程为物理变化，它们的热效应不是反应热。

二、吸热反应与放热反应

1．从能量高低角度理解

2．从化学键角度理解

3．常见放热反应

（1）可燃物的燃烧；

（2）酸碱中和反应；（3）大多数化合反应；（4）金属跟酸的置换反应；（5）物质的缓慢氧化。

4．常见吸热反应

（1）大多数分解反应；

（2）盐的水解；（3）Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应；（4）碳和水蒸气、C和CO2的反应。

[自我检测]

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。

（1）放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应。

（　　）

（2）物质发生化学变化都伴有能量的变化。

（　　）

（3）水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热。

（　　）

（4）同温同压下，反应H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH不同。

（　　）

（5）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。

（　　）

解析：

（1）反应的吸、放热与是否加热无关，如燃烧反应是放热反应，一般需要点燃，而NH4Cl和Ba（OH）2·8H2O晶体反应是吸热反应，不需要加热，错误；（3）水由气态变液态，是物理变化，其能量变化不能称为反应热，错误；（4）ΔH与反应的条件和途径无关，只与反应物和生成物的能量有关，错误。

答案：

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）√

2．下列说法中正确的是（　　）

A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化

B．破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应

C．生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，ΔH>0

D．ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关

解析：

选C。

化学反应中一定有能量变化，A错误；B项中，由ΔH＝断开旧化学键吸收的能量－形成新化学键放出的能量，得ΔH<0，故为放热反应，B错误；ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数成正比，D错误。

（1）并不是所有的化合反应均为放热反应，如C和CO2、N2和O2的反应是化合反应，但为吸热反应。

（2）反应热ΔH大小只跟所有反应物的总能量、所有生成物的总能量有关，跟反应条件无关。

（3）需要加热的反应不一定是吸热反应，如C＋O2

CO2　ΔH<0；不需要加热的反应也不一定是放热反应，如Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应。

（2018·保定高三检测）某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．反应过程a有催化剂参与

B．该反应为吸热反应，热效应等于ΔH

C．改变催化剂，可改变该反应的活化能

D．有催化剂的条件下，反应的活化能等于E1＋E2

[解析]　解答本题，首先应该会看图像，清楚图像的横坐标、纵坐标表示的含义。

然后看清反应物与生成物的相对能量的多少及反应热、活化能的含义。

最后根据各个选项的问题逐一解答。

A.由图示可知反应过程a需要的活化能较高，这是没有催化剂参与的过程，错误；B.由于反应物的能量高于生成物的能量，多余的能量就以热能的形式释放出来，所以该反应为放热反应，热效应等于反应物与生成物能量的差值ΔH，错误；C.加入催化剂，改变了反应途径，降低了反应的活化能，正确；D.在有催化剂条件下整个反应的活化能为E1，错误。

[答案]　C

从上述例题知使用催化剂________（填“会”或“不会”）改变反应的焓变，说明焓变只与____________有关。

则同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧，哪一个放出的热量多，为什么？

_______________________________________。

答案：

不会　反应体系的始末状态　在空气中燃烧放出的热量多，因在纯氧中燃烧火焰明亮，转化成的光能多，故放出的热量少

题组一　化学反应的能量判断

1．下列设备工作时，将化学能转化为热能的是（　　）

A

B

C

D

硅太阳能电池

锂离子电池

太阳能集热器

燃气灶

解析：

选D。

硅太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，A项错误；锂离子电池是将化学能转化为电能的装置，B项错误；太阳能集热器是将太阳能转化为热能的装置，C项错误；燃气通过燃气灶发生燃烧反应，如CH4＋2O2

CO2＋2H2O，实现了化学能到热能的转化，D项正确。

2．下列既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是（　　）

A．铝片与稀盐酸的反应

B．生石灰与水的反应

C．灼热的炭与水蒸气的反应

D．甲烷（CH4）在O2中的燃烧反应

解析：

选C。

铝片与稀盐酸之间的置换反应、甲烷（CH4）在O2中的燃烧反应既是氧化还原反应，又是放热反应；灼热的炭与水蒸气发生的氧化还原反应是吸热反应；生石灰与水之间发生的化合反应是放热反应。

题组二　化学反应能量变化中的图像分析

3．某反应的反应过程中能量变化如图所示（图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能）。

下列有关叙述正确的是（　　）

A．该反应为放热反应

B．催化剂能改变该反应的焓变

C．催化剂能降低该反应的活化能

D．逆反应的活化能大于正反应的活化能

解析：

选C。

从图中看，反应物的总能量低于生成物的总能量，故为吸热反应，A项错；焓变是指生成物与反应物之间的能量差值，与反应条件无关，B项错；加入催化剂之后，改变了反应历程，活化能减小了，C项正确；从图像看出，正反应活化能大于逆反应活化能，D项错。

4．（2018·延安模拟）煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。

采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。

但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。

相关反应的热化学方程式如下：

CaSO4（s）＋CO（g）CaO（s）＋SO2（g）＋CO2（g）

ΔH1＝218.4kJ·mol－1（反应Ⅰ）

CaSO4（s）＋4CO（g）CaS（s）＋4CO2（g）

ΔH2＝－175.6kJ·mol－1（反应Ⅱ）

假设某温度下，反应Ⅰ的速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），则下列反应过程能量变化示意图正确的是（　　）

解析：

选C。

相同温度下，因两个反应的反应物完全相同，反应速率越大，则反应的活化能越小，因此反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ的活化能；反应Ⅰ的ΔH>0，生成物的能量高于反应物的能量，反应Ⅱ的ΔH<0，生成物的能量低于反应物的能量，故C项正确。

　热化学方程式

[知识梳理]

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。

例如：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ·mol－1：

表示在25℃、101kPa条件下，2molH2（g）和1molO2（g）完全反应生成2molH2O（l），放出571.6kJ的热量。

3．书写规则

[自我检测]

1．甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种反应原理为CH3OH（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋3H2（g）　ΔH＝49.0kJ·mol－1。

对下列说法作出正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。

（1）1LCH3OH蒸气与1L水蒸气反应生成1LCO2气体与3L氢气吸收热量49.0kJ。

（　　）

（2）1个CH3OH分子与1个水分子反应生成1个CO2分子与3个H2分子吸收热量49.0kJ。

（　　）

（3）相同条件下，1molCH3OH（g）与1molH2O（g）的能量总和小于1molCO2（g）与3molH2（g）的能量总和。

（　　）

（4）1molCH3OH蒸气与1mol液态水反应生成1molCO2气体与3mol氢气吸收的热量小于49.0kJ。

（　　）

解析：

（1）～

（2）热化学方程式前的化学计量数表示的是物质的量，而不是表示体积或分子数，错误；（3）该反应是吸热反应，正确；（4）液态水变为气态水，需要吸收热量，所以吸收的热量大于49.0kJ，错误。

答案：

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×

2．化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。

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1molAX5，放出热量123.8kJ。

该反应的热化学方程式为_______________________。

解析：

根据AX3的熔点和沸点可知室温时AX3为液体，由AX5的熔点可知AX5室温时为固体。

由此可写出室温时AX3与气体X2生成AX5的热化学方程式：

AX3（l）＋X2（g）===AX5（s）　ΔH＝－123.8kJ·mol－1。

答案：

AX3（l）＋X2（g）===AX5（s）　ΔH＝－123.8kJ·mol－1

热化学方程式中各物质化学式前面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，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。

（1）（2017·高考天津卷）0.1molCl2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4.28kJ，该反应的热化学方程式为_________________________。

（2）（2016·高考天津卷）硅与氯两元素的单质反应生成1molSi的最高价化合物，恢复至室温，放热687kJ。

已知该化合物的熔、沸点分别为－69℃和58℃，写出该反应的热化学方程式：

________________________________。

[解析]　

（1）生成的还原性气体为CO，易水解成TiO2·xH2O的液态化合物为TiCl4，反应的化学方程式为2Cl2（g）＋TiO2（s）＋2C（s）===TiCl4（l）＋2CO（g），结合题意知ΔH＝－

×2＝－85.6kJ·mol－1。

（2）生成物是四氯化硅，书写热化学方程式的关键是判断常温下四氯化硅的状态。

根据其熔点和沸点数据，可推断出四氯化硅在常温下呈液态。

据此可写出反应的热化学方程式。

[答案]　

（1）2Cl2（g）＋TiO2（s）＋2C（s）===TiCl4（l）＋2CO（g）　ΔH＝－85.6kJ·mol－1

（2）Si（s）＋2Cl2（g）===SiCl4（l）　ΔH＝－687kJ·mol－1

（1）（2015·高考天津卷）已知1molNa的单质在足量O2中燃烧，恢复至室温，放出255.5kJ热量，写出该反应的热化学方程式：

________________________________。

（2）（2015·高考安徽卷）NaBH4（s）与水（l）反应生成NaBO2（s）和氢气（g），在25℃、101kPa下，已知每消耗3.8gNaBH4（s）放热21.6kJ，该反应的热化学方程式是

________________________________________________________________________。

解析：

（1）1molNa在O2中完全燃烧生成Na2O2放出热量为255.5kJ，则该反应的热化学方程式为2Na（s）＋O2（g）===Na2O2（s）　ΔH＝－511kJ·mol－1。

（2）NaBH4与水反应的化学方程式为NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑，3.8gNaBH4的物质的量为0.1mol，故1molNaBH4与水反应时放出216.0kJ热量，由此可写出热化学方程式。

答案：

（1）2Na（s）＋O2（g）===Na2O2（s）

ΔH＝－511kJ·mol－1

（2）NaBH4（s）＋2H2O（l）===NaBO2（s）＋4H2（g）

ΔH＝－216.0kJ·mol－1

书写热化学方程式的“五步”

题组一　热化学方程式的正误判断

1．实验测得：

101kPa时，1molH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ的热量；1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3kJ的热量。

下列热化学方程式的书写正确的是（　　）

①CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝890.3kJ·mol－1

②CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－890.3kJ·mol－1

③CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝－890.3kJ·mol－1

④2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ·mol－1

A．仅有②　　　　　　　　　B．仅有②④

C．仅有②③④D．全部符合要求

解析：

选B。

写热化学方程式时要重点注意其与普通化学方程式不同的几点：

（1）产物的稳定状态，H2O为液态，碳单质的稳定氧化物为CO2；

（2）单位是kJ·mol－1，不是kJ；（3）数值，ΔH的数值要与方程式中化学计量数保持一致；（4）符号，吸热为“＋”（“＋”常省略），放热为“－”。

仅②④符合要求。

2．下列热化学方程式书写正确的是（ΔH的绝对值均正确）（　　）

A．C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g）

ΔH＝－1367.0kJ/mol（标准燃烧热）

B．NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）

ΔH＝57.3kJ/mol（中和热）

C．S（s）＋O2（g）===SO2（g）

ΔH＝－296.8kJ/mol（反应热）

D．2NO2===O2＋2NO　ΔH＝116.2kJ/mol（反应热）

解析：

选C。

A项，表示标准燃烧热时，应生成稳定的氧化物，则水的状态应为液态；B项，酸碱中和反应为放热反应，ΔH值为负值；D项，各物质未注明聚集状态。

题组二　热化学方程式的书写

3.

（1）已知化学反应A2（g）＋B2（g）===2AB（g）的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：

__________________。

（2）化学反应N2＋3H2===2NH3的能量变化如图所示（假设该反应进行完全）。

试写出N2（g）和H2（g）反应生成NH3（l）的热化学方程式：

________________。

答案：

（1）A2（g）＋B2（g）===2AB（g）　

ΔH＝（a－b）kJ·mol－1

（2）N2（g）＋3H2（g）===2NH3（l）　

ΔH＝－2（c＋b－a）kJ·mol－1

4．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2gSiH4自燃放出热量89.2kJ。

SiH4自燃的热化学方程式为________________________。

（2）在25℃、101kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量QkJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为___________________________。

解析：

（1）2gSiH4自燃放出热量89.2kJ，1molSiH4自燃放出热量1427.2kJ，故热化学方程式为SiH4（g）＋2O2（g）===SiO2（s）＋2H2O（l）　ΔH＝－1427.2kJ·mol－1。

（2）根据C原子守恒有：

C2H5OH～2CO2～2CaCO3。

生成100gCaCO3沉淀，则乙醇为0.5mol，据此可写出反应的热化学方程式。

答案：

（1）SiH4（g）＋2O2（g）===SiO2（s）＋2H2O（l）

ΔH＝－1427.2kJ·mol－1

（2）C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）

ΔH＝－2QkJ·mol－1

“五审”突破热化学方程式的正误判断

　标准燃烧热、中和热及能源

[知识梳理]

1．标准燃烧热

（1）概念：

在101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时的反应热。

标准燃烧热的单位一般用kJ·mol－1表示。

标准燃烧热的限定词有恒压（101kPa时）、可燃物的物质的量（1mol）、完全燃烧、稳定的氧化物等，其中的“完全燃烧”，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：

C→CO2（g），H→H2O（l），S→SO2（g）等。

（2）表示的意义：

例如：

C的标准燃烧热为393.5kJ·mol－1，表示在101kPa时，1molC完全燃烧生成CO2气体时放出393.5kJ的热量。

（3）书写热化学方程式：

标准燃烧热是以1mol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1mol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＝－5518kJ·mol－1，即C8H18的标准燃烧热ΔH为－5518kJ·mol－1。

（4）标准燃烧热的计算：

可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为Q放＝n（可燃物）×|ΔH|。

式中：

Q放为可燃物燃烧反应放出的热量；n为可燃物的物质的量；ΔH为可燃物的标准燃烧热。

2．中和热

（1）概念：

在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1__mol__液态H2O时的反应热。

（2）注意几个限定词：

①稀溶液；②产物是1mol液态H2O；③用热化学方程式可表示为OH－（aq）＋H＋（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

（3）中和热的测定

①测定原理

ΔH＝－

c＝4.18J·g－1·℃－1＝4.18×10－3kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。

②装置如图（在横线上填出仪器的名称）

3．能源

[自我检测]

1．CH4的标准燃烧热ΔH＝－890.31kJ·mol－1表示什么意义？

答案：

在25℃、101kPa时，1molCH4完全燃烧生成CO2和液态水时放出890.31kJ的热量。

2．浓硫酸与稀NaOH溶液反应、稀醋酸与稀NaOH溶液反应所测得的中和热ΔH都是－57.3kJ·mol－1吗？

为什么？

答案：

不是。

由于浓硫酸溶于水放热，所以浓硫酸与稀NaOH溶液反应所测得的中和热ΔH<－57.3kJ·mol－1；由于醋酸是弱电解质，其电离要吸热，所以稀醋酸与稀NaOH溶液反应所测得的中和热ΔH>－57.3kJ·mol－1。

3．能源危机是当前全球性的问题，“开源节流”是应对能源危机的重要举措。

下列做法不利于能源“开源节流”的是（　　）

A．大力发展农村沼气，将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源

B．大力开采煤、石油和天然气，以满足人们日益增长的能源需求

C．开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源，减少煤、石油等化石燃料的使用

D．减少资源消耗，增加资源的重复使用，注重资源的循环再生

答案：

B

（1）中和热不包括浓溶液稀释、电解质溶解、电离、生成沉淀所产生的热效应。

（2）强酸和强碱反应的中和热ΔH为－57.3kJ·mol－1。

强酸和弱碱或弱酸和强碱反应的中和热ΔH一般大于－57.3kJ·mol－1，因为它们在中和反应过程中进一步电离需吸热，使中和反应中所放出热量被消耗一部分。

　（2018·福州高三质检）25℃、101kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热Δ

H为－57.3kJ/mol，辛烷的标准燃烧热ΔH为－5518kJ/mol。

下列热化学方程式书写正确的是（　　）

A．2H＋（aq）＋SO

（aq）＋2Na＋（aq）＋2OH－（aq）===Na2SO4（aq）＋2H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ/mol

B．KOH（aq）＋

H2SO4（aq）===

K2SO4（aq）＋H2O（l）ΔH＝－57.3kJ/mol

C．C8H18（l）＋

O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（g）

ΔH＝－5518kJ/mol

D．2C8H18（l）＋25O2（g）===16CO2（g）＋18H2O（l）

ΔH＝－5518kJ/mol

[解析]　中和热是指在25℃、101kPa时，在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1molH2O时所放出的热量。

A项中生成的是2molH2O，错误。

B项符合中和热的定义且符合热化学方程式的书写要求，正确。

C项中H2O（g）不符合标准燃烧热生成“稳定的氧化物”的定义，错误。

D项中ΔH应为－（2×5518）kJ/mol，错误。

[答案]　B

将上述例题中A项改为2H＋（aq）＋SO

－（aq）＋Ba2＋（aq）＋2OH－（aq）===BaSO4（s）＋2H2O（l）　ΔH＝－114.6kJ/mol，是否正确？

答案：

不正确。

114.6kJ/mol仅是发生中和反应放出的热量，该反应除中和反应放出热量外，Ba2＋与SO

生成BaSO4沉淀也有热效应。

书写表示标准燃烧热、中和热的热化学

方程式时的注意事项

题组一　标准燃烧热、中和热的理解

1．下列关于热化学反应的描述中正确的是（　　）

A．已知H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ/mol，则HCl和NH3·H2O反应的反应热ΔH＝－57.3kJ/mol

B．燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH（g）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2（g）　ΔH＝－192.9kJ/mol，则CH3OH（g）的标准燃烧热ΔH＝－192.9kJ/mol

C．H2（g）的标准燃烧热ΔH＝－285.8kJ/mol，则2H2O（g）===2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝571.6kJ/mol

D．葡萄糖的标准燃烧热ΔH＝－2800kJ/mol，则

C6H12O6（s）＋3O2（g）===3CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1400kJ/mol

解析：

选D。

NH3·H2O是弱电解质，电离时吸热，故反应热ΔH>－57.3kJ/mol，A错误；甲醇蒸气的标准燃烧热是1molCH3OH（g）完全燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量，B错误；标准燃烧热的定义是1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，反应中的H2O应该为液态，C错误；葡萄糖的标准燃烧热ΔH＝－2800kJ/mol，故

C6H12O6（s）＋3O2（g）===3CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1400kJ/mol，