人教版高考化学一轮复习讲义第10章第38讲　反应热　热化学方程式（2份打包，原卷版+教师版）

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[复习目标] 1.知道常见的吸热反应和放热反应，理解反应热、焓变及相关概念。2.了解中和反应反应热的测定方法。3.能正确书写热化学方程式。4.会分析化学反应过程中能量变化图像。5.了解燃烧热的含义和能源及其利用的意义。
考点一 反应热 焓变
1．反应热和焓变及相关概念
(1)反应热
(2)焓和焓变
2．识记常见的吸热反应和放热反应
有下列常见的化学反应：
①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 ②大多数的分解反应 ③大多数的化合反应 ④大多数的盐类水解 ⑤C和H2O(g)、C和CO2的反应 ⑥中和反应 ⑦可燃物的燃烧
⑧金属与酸的置换反应 ⑨铝热反应
其中属于放热反应的是______________(填序号，下同)，属于吸热反应的是__________。
3．反应过程中能量变化的原因
(1)从化学键变化分析
(2)从反应过程能量图理解
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．弱电解质的电离是吸热反应，浓硫酸溶于水是放热反应( )
3．反应体系的焓就是体系的内能( )
4．活化能越大，表明化学反应吸收的能量越多( )
一、中和反应反应热测定
1．某化学实验小组用简易量热计(装置如图)，采用50 mL 0.50 ml· L－1盐酸与50 mL 0.55 ml·
L－1 NaOH溶液反应，测量中和反应的反应热。
测定操作
Ⅰ.用量筒量取50 mL 0.50 ml·L－1盐酸倒入量热计内筒中，测出盐酸的温度；
Ⅱ.用另一量筒量取50 mL 0.55 ml·L－1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；
Ⅲ.将NaOH溶液倒入量热计内筒中，使之混合均匀，测得混合液最高温度。
重复上述步骤，记录数据。
回答下列问题：
(1)NaOH溶液与盐酸混合均匀的正确操作是________(填字母)。
a．把NaOH溶液分多次倒入量热计内筒小烧杯中与盐酸反应
b．用温度计小心搅拌
c．揭开杯盖用玻璃棒搅拌
d．用套在温度计上的玻璃搅拌器上下轻轻地搅动
e．实验时可用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器
(2)NaOH溶液稍过量的原因：______________________________________________。
(3)稀盐酸和氢氧化钠溶液的密度都视为1 g·cm－3，溶液的比热容c＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1。某学生实验记录数据如下：
计算生成1 ml水的反应热。
ΔH＝－eq \f(m1＋m2·c·t2－t1,nH2O)＝__________(保留小数点后一位)。
(4)问题讨论
①在中和反应反应热的测定实验中，使用弱酸或弱碱会使测得的中和反应反应热数值____(填“偏高”“不变”或“偏低”)，其原因是_________________________________________
______________________________________________________________________________。
②有两组实验：ⅰ.50 mL 0.50 ml·L－1盐酸和50 mL 0.55 ml·L－1 NaOH溶液，ⅱ.60 mL 0.50 ml·
L－1盐酸和50 mL 0.55 ml·L－1 NaOH溶液。实验ⅰ、ⅱ反应放出的热量______(填“相等”或“不相等”，下同)，测得的中和反应反应热________，原因是_____________________
______________________________________________________________________________。
二、反应过程中物质能量变化图像
2．臭氧层中O3分解过程如图所示，回答下列问题。
(1)ΔH________(填“>”或“<”)0。
(2)催化反应①是________(填“吸热”或“放热”，下同)反应，催化反应②是________反应。
(3)总反应的活化能是________，催化反应①的活化能是________，催化反应②对应的逆反应的活化能是____________，总反应对应的逆反应活化能为____________。
3．铋基催化剂对CO2电化学还原制取HCOOH具有高效的选择性。其反应历程与相对能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
CO2eq \(――→,\s\up7(＋e－))COeq \\al(－,2)eq \(―――→,\s\up7(＋HCO\\al(－,3)),\s\d5(＋e－))HCOO－eq \(――→,\s\up7(＋H＋))HCOOH
(1)使用Bi、Bi2O3两种催化剂，哪种更有利于CO2的吸附？________。简述判断依据：______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)CO2电化学还原制取HCOOH反应的ΔH________(填“>”或“<”)0。
(3)使用Bi催化剂时，最大能垒是__________，使用Bi2O3催化剂时，最大能垒是______________________________________________________________________________。
(4)由*COeq \\al(－,2)生成*HCOO－的反应为__________________________________________________
______________________________________________________________________________。
三、化学反应的焓变与键能的相互计算
4．CH3—CH3(g)===CH2==CH2(g)＋H2(g) ΔH，有关化学键的键能如下表：
则该反应的反应热为____________。
5．有关键能数据如表，SiO2晶体部分微观结构如图，晶体硅在O2中燃烧的热化学方程式：Si(s)＋O2(g)===SiO2(s) ΔH＝－989.2 kJ·ml－1，则表中的x值为________。
考点二 热化学方程式
1．概念
表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。
2．意义
既表明了化学反应中的________变化，也表明了化学反应中的________变化。
如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1表示在25 ℃、101 kPa条件下，______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
一、热化学方程式的书写及注意事项
1．判断下列热化学方程式的正误，错误的指明原因。
(1)2NO2===O2＋2NO ΔH＝＋116.2 kJ·ml－1( )
______________________________________________________________________________
(2)3.2 g CH4完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出178 kJ的热量，其热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ( )
______________________________________________________________________________
(3)已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·ml－1，则NH3(g)eq \f(1,2)N2(g)＋eq \f(3,2)H2(g) ΔH＝＋46 kJ·ml－1( )
______________________________________________________________________________
(4)在一定温度和压强下，1 ml SO2、0.5 ml O2混合反应后，放出热量a kJ，则气态SO2转化为气态SO3的热化学方程式为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－2a kJ·ml－1( )
______________________________________________________________________________
(5)若31 g白磷的能量比31 g红磷多b kJ，则白磷转化为红磷的热化学方程式为P4(s)===4P(s) ΔH＝－4b kJ·ml－1( )
______________________________________________________________________________
(6)1 ml液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气，放出642 kJ的热量：N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋642 kJ·ml－1( )
______________________________________________________________________________
2．计算反应热书写热化学方程式。
(1)已知2.0 g燃料肼(N2H4)气体完全燃烧生成N2和水蒸气时，放出33.4 kJ的热量，则表示肼燃烧的热化学方程式为__________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下，已知该反应每消耗1 ml CuCl(s)放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是______________________________
______________________________________________________________________________。
(3)断开1 ml H—H,1 ml N—H,1 ml N≡N分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，写出2 ml NH3分解的热化学方程式：_________________________________________________
______________________________________________________________________________。
二、提取反应过程图像信息书写热化学方程式
3．分析下列图像，按要求书写热化学方程式。
(1)图甲表示的是NO2(g)和CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)的过程中能量变化示意图，请写出NO2(g)和CO(g)反应的热化学方程式：_____________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)我国科学家研究化合物M(s)催化CO2氢化生成甲酸的机理，其中由化合物M(s)生成化合物N(s)的反应过程和相对能量曲线如图乙所示，TS1、TS2均为过渡态(已知：1 eV＝96 kJ·ml－1)。写出该反应的热化学方程式：_________________________________________________。
(3)图丙表示一定条件下，在水溶液中1 ml Cl－、ClOeq \\al(－,x)(x＝1、2、3、4)的能量相对大小，
①D是____________(填离子符号)。
②B→A＋C反应的热化学方程式为_______________________________________________
________________________________________________________________________(用离子符号表示)。
考点三 燃烧热 能源
1．燃烧热
(1)概念：在101 kPa时，____ ml纯物质____________生成指定产物时所放出的热量。
(2)意义：衡量燃料燃烧时放出热量的多少。
(3)熟记常见元素完全燃烧生成的指定物质
2.燃料的选择、能源
(1)燃料选择的原则要综合考虑
①环境保护；②热值大小；③其他因素，如来源、价格、运输、稳定性等。
(2)能源分类及利用
1．开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中PM2.5的含量( )
2．使用氢气作燃料有助于控制温室效应( )
3．101 kPa时，1 ml碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热( )
4．煤、石油、天然气等燃料的最初来源都可追溯到太阳能( )
5．燃料燃烧阶段，可通过改进锅炉的炉型、燃料空气比等提高燃料的燃烧效率( )
6．空气燃料比越大，燃料燃烧越充分，则燃烧效率一定越高( )
7．氢气的燃烧热ΔH＝－285.8 kJ·ml－1，则电解水的热化学方程式为2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋285.8 kJ·ml－1( )
1．在一定条件下，S8(s)和O2(g)发生反应依次转化为SO2(g)和SO3(g)。反应过程和能量关系可用如图简单表示(图中的ΔH表示生成1 ml产物的数据)。
(1)写出表示S8燃烧热的热化学方程式：____________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)写出SO3分解生成SO2和O2的热化学方程式：____________________________________。
2．长征系列部分火箭采用了肼(N2H4)作燃料，N2H4与NH3有相似的化学性质，回答下列问题：
(1)已知肼分子中所有原子最外层都满足稀有气体原子结构，则肼的结构式为_______________________________________________________________________________。
(2)下表是常见的键能数据：
已知合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
ΔH＝－92 kJ·ml－1，则a为________，肼蒸气在O2(g)中燃烧生成N2(g)与H2O(g)时的热化学方程式为________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)火箭推进剂通常选择液态的H2O2作氧化剂，混合后会产生大量的气体从而推动火箭升空，试写出该反应的化学方程式：____________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)已知每12.8 g的液态肼与足量的液态过氧化氢反应生成气态产物时放出热量256 kJ，已知1 ml液态水转化为水蒸气需要吸收44 kJ的热量，则1 ml的液态肼发生反应生成液态水放出的热量为Q＝________。
(5)常见的助燃剂有O2、H2O2、NO2，若消耗等物质的量的肼，消耗物质的量最多的助燃剂为____________________，实际中火箭选择的助燃剂是NO2，主要考虑的因素可能是________________________________________________________________________。
1．(2023·湖北，1)2023年5月10日，天舟六号货运飞船成功发射，标志着我国航天事业进入到高质量发展新阶段。下列不能作为火箭推进剂的是( )
A．液氮－液氢 B．液氧－液氢
C．液态NO2－肼 D．液氧－煤油
2．[2023·北京，16(2)]二十世纪初，工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：
ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4；
ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是____________(填序号)。
a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ
b．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应
c．CO2(l)＋2NH3(l)===CO(NH2)2(l)＋H2O(l) ΔH＝E1－E4
3．(2022·浙江6月选考，18)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－1
B．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：HOOD．H2O(g)＋O(g)===H2O2(g) ΔH＝－143 kJ·ml－1
4．按要求书写热化学方程式。
(1)[2022·河北，16(1)]298 K时，1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ,1 ml H2O(l)蒸发吸热44 kJ，表示H2燃烧热的热化学方程式为________________________________________________。
(2)[2021·海南，16(1)]已知25 ℃，100 kPa时：1 ml葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出2 804 kJ热量。则25 ℃时，CO2(g)与H2O(l)经光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的热化学方程式为______________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(3)[2021·天津，13(3)]合成氨反应常使用铁触媒提高反应速率。如图为有、无铁触媒时，反应的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式：_________________________________
_____________________________________________________________________________。
从能量角度分析，铁触媒的作用是_______________________________________________
_____________________________________________________________________________。
放热反应(ΔH<0)
吸热反应(ΔH>0)
图示
解释与说明
①E1代表反应物断键吸收的能量，即反应物的键能之和。过渡态理论认为E1为正反应的活化能
②E2代表形成化学键时释放的能量，即生成物的键能之和。过渡态理论认为E2为逆反应的活化能
③ΔH为该反应过程的反应热
ΔH＝∑E (生成物)－∑E(反应物)
ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能
ΔH＝E(正反应活化能)－E(逆反应活化能)
实验序号
起始温度t1/ ℃
最高温度t2/ ℃
盐酸
氢氧化钠溶液
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
化学键
C—H
C==C
C—C
H—H
键能/ (kJ·ml－1)
414
615
347
436
化学键
Si—O
O==O
Si—Si
键能/(kJ·ml－1)
x
498.8
176
元素
C
H
S
N
指定产物及状态
CO2(g)
H2O(l)
SO2(g)
N2(g)
化学键
N—H
N—N
O==O
N≡N
O—H
H—H
键能/ (kJ·ml－1)
386
167
498
946
460
a
物质(g)
O
H
HO
HOO
H2
O2
H2O2
H2O
能量/ (kJ·ml－1)
249
218
39
10
0
0
－136
－242