2024版新教材高考化学全程一轮总复习第六章化学反应与能量第18讲化学反应的热效应（课件+课时作业+学生用书）（3份）

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复 习 目 标1．了解反应热、焓变的概念，知道化学反应热效应与反应的焓变之间的关系。2.知道常见的吸热反应和放热反应，能从多角度分析化学反应中能量变化的原因。3.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。
考点一　焓变　反应热必备知识整理1.焓变、反应热(1)焓与焓变(2)反应热和焓变的关系反应热是一定条件下化学反应释放或吸收的热量。恒压条件下进行的化学反应的________等于反应热，因此常用________表示反应热。
2．放热反应与吸热反应(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析
(2)从化学键变化的角度分析
(3)常见的放热与吸热反应
微点拨　(1)焓变与反应发生的条件、反应是否进行彻底无关。(2)化学反应一定伴随着能量的变化，其能量变化主要表现为热量的变化，但这并不是唯一的表现形式，如发光、发电等。有能量变化的过程并不一定是化学变化过程，如物质的三态变化时伴随着能量的变化。(3)物质具有的能量越低，物质的稳定性越强。
(4)正确理解活化能与反应热的关系。①注意活化能在图示中的意义。从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能(E1)；从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能(E2)；ΔH＝E1－E2。②催化剂只影响正、逆反应的活化能，而不影响反应的焓变。③涉及反应热的有关计算时，要特别注意图示中反应物和生成物的物质的量。
3．热化学方程式(1)概念：表示参加反应物质的量和________关系的化学方程式。(2)意义：表明了化学反应中的________变化和________变化。如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·ml－1，表示25 ℃、101 kPa条件下，2 ml氢气和1 ml氧气反应生成2 ml液态水时____________的热量。
(3)热化学方程式的书写步骤
微点拨　(1)热化学方程式区别于普通方程式，一般不注“↑”“↓”以及“点燃”“加热”等。(2)热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示物质的“物质的量”，可以是整数，也可以是分数。(3)同素异形体转化的热化学方程式除注明状态外，还要注明名称。(4)ΔH表示反应完全进行时的热量变化，与反应是否可逆无关。如N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·ml－1，表示25 ℃、101 kPa条件下1 ml N2和3 ml H2完全反应生成2 ml NH3可释放92.4 kJ热量。
[正误判断]　(1)放热反应中，生成物的总能量高于反应物的总能量(　　)(2)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(　　)(3)正反应活化能越大的反应，反应速率一般越慢(　　)(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表示完全反应时的能量变化，与反应是否可逆无关(　　)
(6)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(　　)(7)物质的物理变化过程中，也会有能量变化，但不属于吸热反应和放热反应(　　)(8)物质发生化学变化都伴有能量变化，伴有能量变化的物质变化都是化学变化(　　)
对点题组训练题组一　一般能量与反应过程的图像分析1.某化学反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)A．图中曲线Ⅰ和曲线Ⅱ表示两种不同的化学反应的能量变化B．曲线Ⅱ说明使用催化剂可降低反应的焓变，使反应更容易发生C．该反应的反应物总能量大于生成物总能量，故反应不需要加热D．该反应的反应热ΔH＝E2－E1
解析：题图中曲线Ⅰ和曲线Ⅱ对应的化学反应的反应物和生成物相同，表示同一个化学反应的能量变化，故A错误；使用催化剂可降低反应的活化能，但不会改变反应的焓变，故B错误；根据题图中能量变化可知该反应是放热反应，ΔH<0，但反应放热与反应条件没有必然的联系，有些放热反应在开始时要加热，故C错误；该反应的反应热ΔH＝E2－E1，故D正确。
2．某反应使用催化剂后，其反应过程中能量变化如图。下列说法不正确的是(　　)A．反应②为放热反应B．ΔH＝ΔH2－ΔH1C．反应①旧键断裂吸收的能量大于新键形成释放的能量D．使用催化剂后，活化能降低
解析：ΔH＝－(－ΔH2－ΔH1)，B不正确。
题组二　焓变的有关计算3．已知2H2(g)＋CO(g)===CH3OH(g)为放热反应，对该反应的下列说法正确的是(　　)A．因该反应为放热反应，故不加热就可发生B．相同条件下，2 ml H2(g)的能量或1 ml CO(g)的能量一定高于1 ml CH3OH(g)的能量C．相同条件下，2 ml H2(g)和1 ml CO(g)的总能量一定高于1 ml CH3OH(g)的总能量D．达到平衡时，CO的浓度与CH3OH的浓度一定相等
解析：放热反应与反应条件无关，可能需要加热才发生，A错误；物质的能量与状态有关，由放热反应可知，相同条件下，2 ml H2(g)与1 ml CO(g)的能量和一定高于1 ml CH3OH(g)的能量，B错误、C正确；平衡时，各物质的浓度不变，浓度是否相等与起始量、转化率有关，D错误。
4．已知几种化学键的键能数据如下表所示(亚硝酰氯的结构式为Cl—N===O)：则反应2NO(g)＋Cl2(g)===2ClNO(g)的ΔH＝________ kJ·ml－1(用含a的代数式表示)。
解析：根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，知ΔH＝2×630 kJ·ml－1＋243 kJ·ml－1－2×(a kJ·ml－1＋607 kJ·ml－1)＝(289－2a) kJ·ml－1。
微点拨　焓变计算方法(1)根据物质具有的能量来计算ΔH＝E(总生成物)－E(总反应物)(2)根据化学键的断裂与形成计算ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和(3)常见物质(1 ml)中化学键数目
解析：表示氢气燃烧热时产物中的水应该为液态，故A错误；已知C(石墨，s)===C(金刚石，s)的ΔH>0，则石墨能量较低，更稳定，故B错误；含20.0 g(即0.5 ml)NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量，则中和热的热化学方程式为NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.4 kJ·ml－1，故C错误；C(s)与O2(g)完全燃烧时放出的热量多，ΔH1<ΔH2，故D正确。
6．热化学方程式中的ΔH实际上是热力学中的一个物理量，叫做焓变，其数值和符号与反应物和生成物的总能量有关，也与反应物和生成物的键能有关。
(1)图甲表示的是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：___________________________________________________________。(2)图乙表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲在生成1 ml气态氢化物时的焓变数据，根据焓变数据可确定a、b、c、d分别代表哪种元素，试写出硒化氢在热力学标准态下，发生分解反应的热化学方程式：___________________________________________________________。
NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)　ΔH＝－234 kJ·ml－1
H2Se(g)===Se(s)＋H2(g)　ΔH＝－81 kJ·ml－1
解析：(1)根据图甲可知，此反应是放热反应，热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝(134－368) kJ·ml－1＝－234 kJ·ml－1。(2)同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，其气态氢化物的稳定性降低、能量增大，则可确定a、b、c、d分别代表碲、硒、硫、氧元素。b代表硒元素，生成1 ml H2Se(g)的ΔH＝＋81 kJ·ml－1，则分解反应的热化学方程式为H2Se(g)===Se(s)＋H2(g)　ΔH＝－81 kJ·ml－1。
[思维建模]　热化学方程式正误判断“五审”
[问题探究](1)请写出肼和NO2反应的热化学方程式。(2)有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，则反应释放的能量更大，写出肼和氟气反应的热化学方程式，并判断这种观点是否正确。
提示：2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 153.7 kJ·ml－1
提示：N2H4(g)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g)　ΔH＝－1 135 kJ·ml－1，所以放出的热量不如肼和NO2反应放出的热量多，这种说法不正确。
考点二　燃烧热　能源　中和热的测定必备知识整理1.燃烧热
2．中和热(1)中和热的概念及表示方法
1 ml H2O(l)
H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·ml－1
(2)中和热的测定〈1〉实验装置
〈4〉注意事项①碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是保温、隔热，减少热量损失。②为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量(0.5 ml·L－1 HCl、0.55 ml·L－1 NaOH溶液等体积混合)。③实验时不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是铜丝导热性好，比用环形玻璃搅拌棒误差大。〈5〉稀盐酸与稀NaOH溶液反应生成1 ml H2O(l)放出57.3 kJ热量时的热化学方程式为_________________________________________________。
HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·ml－1
特别提醒(1)燃烧热中的“指定产物”是C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)、N→N2(g)。(2)中和反应的实质是H＋和OH－反应生成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，如H2SO4与Ba(OH)2反应生成1 ml H2O(l)，同时还生成BaSO4沉淀，故放出的热量大于57.3 kJ。(3)由于中和反应和燃烧都是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不带“－”号，如甲烷的燃烧热为890 kJ·ml－1或ΔH＝－890 kJ·ml－1。(4)有关中和热的判断，一看是否以生成1 ml H2O为标准，二看酸碱的强弱和浓度，应充分考虑弱酸、弱碱，电离吸热，浓的酸碱稀释放热等因素。
(2)科学开发利用能源的措施①提高能源的利用率科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧：一是保证燃烧时有适当过量的空气，如鼓入空气、增大O2浓度等；二是保证________________，如将固体粉碎成粉末，使液体喷射成雾状等。②开发新的能源开发资源丰富、可以再生、对环境无污染的新能源等。
×　燃烧热是以1 ml可燃物为标准
×　硫的稳定氧化物是SO2
×　该反应生成BaSO4沉淀也有热效应
×　醋酸电离要吸收热量，此时放出的热量小于57.3 kJ
2．(1)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_________________。(2)已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2 215 kJ·ml－1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水，则放出的热量约为__________。
－3.4×104 kJ·ml－1
题组二　中和热及其测定实验3．强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，向1 L 0.5 ml·L－1 NaOH溶液中加入下列物质：①稀醋酸、②浓硫酸、③稀硝酸，恰好完全反应的热效应ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系正确的是(　　)A．ΔH1＞ΔH2＞ΔH3 B．ΔH1＜ΔH3＜ΔH2C．ΔH1＝ΔH3＞ΔH2 D．ΔH1＞ΔH3＞ΔH2
解析：浓硫酸溶于水放热，稀醋酸电离吸热，因此稀醋酸、硝酸和浓硫酸的ΔH依次减小。
4．某实验小组用0.50 ml·L－1 NaOH溶液和0.50 ml·L－1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。(1)装置中碎泡沫塑料的作用是__________。(2)写出该反应的热化学方程式[生成1 ml H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ·ml－1]：_______________________________________________________。
(3)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。①请填写表格中的空白：
②近似认为0.50 ml·L－1 NaOH溶液和0.50 ml·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·℃)－1。则生成1 ml 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·ml－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
－53.5 kJ·ml－1
题组三　能源的开发与利用5．下列说法不正确的是(　　)A.天然气是不可再生能源B.用水煤气可合成液态碳氢化合物和含氧有机物C.煤的液化属于物理变化D.火棉是含氮量高的硝化纤维
6．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是(　　)A.H2O的分解反应是放热反应B.氢能源已被普遍使用C.2 ml液态H2O具有的能量低于2 ml H2和1 ml O2的总能量D.氢气不易储存和运输，无开发利用价值
②判断反应热之间的关系
微点拨　(1)热化学方程式乘(或除)以某一个数值时，反应热的数值也乘(或除)以该数值。(2)热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也作相应加减。(3)将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但数值不变。
(1)由物质的状态判断物质的气、液、固三态变化时的能量变化如下：如上述反应中：a>b。
(2)由ΔH的符号判断比较反应热大小时不能只比较ΔH数值，还要考虑其符号。如上述反应中ΔH1<ΔH2。(3)由化学计量数判断当反应物、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。如上述反应中：c＝2a，ΔH1>ΔH3。(4)由反应进行的程度判断对于可逆反应，参加反应的物质的量相同和状态相同时，反应进行的程度越大，热量变化越大。
2．Li/Li2O体系的能量循环如图所示。下列说法正确的是(　　)A．ΔH3<0B．ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6C．ΔH6>ΔH5D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0
解析：由O2的气态分子变为气态原子，需要断裂分子中的化学键，因此要吸收能量，ΔH3>0，A项错误；物质含有的能量只与物质的始态与终态有关，与反应途径无关，根据物质转化关系可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6，B、D两项错误；ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6，ΔH1>0，ΔH2>0，ΔH3>0，ΔH4>0，所以ΔH6>ΔH5，C项正确。
题组二　应用盖斯定律书写热化学方程式3．近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：反应 Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g) ΔH1＝＋551 kJ·ml－1反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH3＝－297 kJ·ml－1反应Ⅱ的热化学方程式：_______________________________________________。
3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH2＝－254 kJ·ml－1
4．CH4超干重整CO2的催化转化如图1所示：
(1)已知相关反应的能量变化如图2所示，过程Ⅰ的热化学方程式为_______________________________________________。(2)关于上述过程 Ⅱ 的说法不正确的是____(填字母)。a．实现了含碳物质与含氢物质的分离b．可表示为CO2＋H2===H2O(g)＋COc．CO未参与反应d．Fe3O4、CaO为催化剂，降低了反应的ΔH
CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋247.4 kJ·ml－1
解析：(1)据CH4超干重整CO2的催化转化图，过程Ⅰ的化学反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。由能量—反应过程曲线得热化学方程式：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.2 kJ·ml－1(ⅰ)CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝－165 kJ·ml－1(ⅱ)(ⅰ)×2＋(ⅱ)得过程Ⅰ的热化学方程式：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋247.4 kJ·ml－1。(2)过程Ⅱ物质变化为：左上(CO、H2、CO2)＋右下(惰性气体)→左下(H2O)＋右上(CO、惰性气体)，总反应为H2＋CO2===H2O(g)＋CO。Fe3O4、CaO为总反应的催化剂，能降低反应的活化能，但不能改变反应的ΔH。故a、b正确，c、d错误。
题组三　反应热的比较5．室温下，将1 ml CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 ml的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为：CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。下列判断正确的是(　　)A．ΔH2＞ΔH3B．ΔH1＜ΔH3C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2D．ΔH1＋ΔH2＞ΔH3
解析：形成化学键要放出热量，ΔH1＜0，第二个反应是盐类的水解反应，是吸热反应，ΔH2＞0，A项错误；ΔH1是负值，ΔH2是正值，ΔH1＜ΔH2，B项正确；酸碱中和反应是放热反应，ΔH3＜0，ΔH4＜0，C项错误；第四个反应(醋酸是弱酸，电离吸热)放出的热量小于第三个反应，但ΔH3和ΔH4都是负值，则ΔH3＜ΔH4，D项错误。
微点拨　利用盖斯定律计算反应热的两种方法(1)虚拟途径法：先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求反应的反应热。(2)加和法：将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式，反应热也作相应的加减运算。 流程如下：
本讲真题研练1．[2022·浙江6月]标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：可根据HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·ml－1。下列说法不正确的是(　　)A．H2的键能为436 kJ·ml－1B．O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍C．解离氧氧单键所需能量：HOO解析：由气态时H、H2的相对能量可知，H2的键能为218 kJ·ml－1×2 ＝436 kJ·ml－1，A项正确；由表格中数据可知O2的键能为249 kJ·ml－1×2＝498 kJ·ml－1，而H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·ml－1，214 kJ·ml－1×2<498 kJ·ml－1，B项正确；HOO中解离O—O键所需能量为249 kJ·ml－1＋39 kJ·ml－1－10 kJ·ml－1＝278 kJ·ml－1，H2O2中解离O—O键所需能量为214 kJ·ml－1，C项错误；ΔH＝－136 kJ·ml－1＋242 kJ·ml－1－249 kJ·ml－1＝－143 kJ·ml－1，D项正确。
2．[2021·全国甲卷(节选)]二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)该反应一般认为通过如下步骤来实现：①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41 kJ·ml－1②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH2＝－90 kJ·ml－1
总反应的ΔH＝________ kJ·ml－1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是________(填标号)，判断的理由是_______________________________________________。
ΔH1为正值，ΔH2和ΔH为负值，反应①活化能大于反应②的
解析：根据盖斯定律可知总反应＝反应①＋反应②，则总反应的ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋41 kJ·ml－1＋(－90 kJ·ml－1)＝－49 kJ·ml－1。总反应是放热反应，即生成物的总能量比反应物的总能量低，则B项、D项错误；反应①为慢反应，则反应①的活化能较大，故A项正确。
3．(1)[2021·湖南卷(节选)]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。方法Ⅰ.氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。则反应2NH3(g)⇌N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝________ kJ·ml－1；
(2)[2021·河北卷(节选)]大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时，相关物质的燃烧热数据如下表：则25 ℃时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为___________________________________________。
3H2(g)＋6C(石墨，s)===C6H6(l)　ΔH＝＋49.1 kJ·ml－1
4．[2023·浙江1月]标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0]。
下列说法不正确的是(　　)A．E6－E3＝E5－E2B．可计算Cl—Cl键能为2(E2－E3)kJ·ml－1C．相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ>历程ⅠD．历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为：ClO(g)＋O(g)===O2(g)＋Cl(g)　ΔH＝(E5－E4)kJ·ml－1