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学生用书

第18讲　化学反应的热效应复 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·mol－1，表示25 ℃、101 kPa条件下，2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol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·mol－1，表示25 ℃、101 kPa条件下1 mol N2和3 mol H2完全反应生成2 mol 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－E12．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 mol H2(g)的能量或1 mol CO(g)的能量一定高于1 mol CH3OH(g)的能量C．相同条件下，2 mol H2(g)和1 mol CO(g)的总能量一定高于1 mol 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·mol－1(用含a的代数式表示)。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 mol)中化学键数目题组三　热化学方程式的书写及正误判断5．下列有关热化学方程式的叙述正确的是(　　)A.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，则氢气的燃烧热为241.8 kJ·mol－1B.已知C(石墨，s)===C(金刚石，s)的ΔH>0，则金刚石比石墨稳定C.含20.0 g 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＋HCl===NaCl＋H2O　ΔH＝－57.4 kJ·mol－1D.已知C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1，C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2；则ΔH1b。(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ΔH1ΔH3。(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。对点题组训练题组一　利用盖斯定律计算反应热1．将TiO2转化为TiCl4是工业冶炼金属钛的主要反应之一。已知：①TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋O2(g)　ΔH1＝＋140.5 kJ·mol－1②C(石墨，s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1则反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(石墨，s)===TiCl4(l)＋2CO(g)的ΔH是(　　)A．＋80.5 kJ·mol－1B．＋30.0 kJ·mol－1C．－30.3 kJ·mol－1D．－80.5 kJ·mol－12．Li/Li2O体系的能量循环如图所示。下列说法正确的是(　　)A．ΔH3ΔH5D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0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·mol－1反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH3＝－297 kJ·mol－1反应Ⅱ的热化学方程式：_________________________________________________________________________________________________________________________。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题组三　反应热的比较5．室温下，将1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol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＞ΔH36．关于下列ΔH的判断正确的是(　　)(aq)　ΔH1(aq)＋H2O(l)⇌(aq)＋OH－(aq)　ΔH2OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l)　ΔH3OH－(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COO－(aq)＋H2O(l)　ΔH4A．ΔH1＜0　ΔH2＜0B．ΔH1＜ΔH2C．ΔH3＜0　ΔH4＞0D．ΔH3＞ΔH4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·mol－1。下列说法不正确的是(　　)A．H2的键能为436 kJ·mol－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·mol－1第18讲　化学反应的热效应考点一必备知识整理1．(1)H　ΔH　kJ·mol－1　kJ/mol　(2)焓变　ΔH2．(1)吸热　放热　(2)吸收　吸热　>　0，ΔH2>0，ΔH3>0，ΔH4>0，所以ΔH6>ΔH5，C项正确。答案：C3．解析：由题图可知，反应Ⅱ的化学方程式为3SO2＋2H2O2H2SO4＋S↓。根据盖斯定律，反应Ⅱ＝－(反应Ⅰ＋反应Ⅲ)可得：3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH2＝－254 kJ·mol－1。答案：3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH2＝－254 kJ·mol－14．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·mol－1(ⅰ)CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－165 kJ·mol－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·mol－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。答案：(1)CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋247.4 kJ·mol－1(2)cd5．解析：根据题意知，CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液的温度降低，热化学方程式为(aq)＋5H2O(l)　ΔH1＞0；CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热化学方程式为(aq)　ΔH2＜0；根据盖斯定律知，CuSO4·5H2O受热分解的热化学方程式为：CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l)，ΔH3＝ΔH1－ΔH2＞0。根据上述分析知，ΔH2＜0，ΔH3＞0，则ΔH2＜ΔH3，A错误；根据上述分析知，ΔH1＞0，ΔH2＜0，ΔH3＝ΔH1－ΔH2，结合相关数学知，ΔH1＜ΔH3，B正确；根据上述分析知，ΔH3＝ΔH1－ΔH2，C错误；根据上述分析知，ΔH1＞0，ΔH2＜0，ΔH1＋ΔH2＜ΔH3，D错误。答案：B6．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。答案：B本讲真题研练1．解析：由气态时H、H2的相对能量可知，H2的键能为218 kJ·mol－1×2 ＝436 kJ·mol－1，A项正确；由表格中数据可知O2的键能为249 kJ·mol－1×2＝498 kJ·mol－1，而H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1，214 kJ·mol－1×2