2024屆高考化學一輪復習 第30講 化學反應的熱效應(基礎課)（共82張）

第30講化學反應的熱效應(基礎課)第四部分化學反應原理第六章化學反應與能量

1.了解化學反應中能量轉(zhuǎn)化的原因及常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2.了解化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。了解吸熱反應、放熱反應、反應熱等概念。3.了解熱化學方程式的含義，能正確書寫熱化學方程式。4.了解能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎。了解化學在解決能源危機中的重要作用。5.了解焓變(ΔH)與反應熱的含義。了解活化能的概念。6.了解有關燃燒熱、中和反應反應熱的計算，了解中和反應反應熱的測定。7.理解蓋斯定律，并能運用蓋斯定律進行有關反應焓變的計算。知識點一焓變熱化學方程式必備知識梳理關鍵能力訓練01斷裂形成物質(zhì)能量熱量2．反應熱和焓變(1)反應熱：在等溫條件下，化學反應體系向環(huán)境______或從環(huán)境______的熱量。(2)焓變：在等壓條件下化學反應的熱效應，其符號為______，單位是__________(或kJ·mol－1)。釋放吸收ΔHkJ/mol

等壓條件下，反應中的能量變化全部轉(zhuǎn)化為熱能時，焓變(ΔH)等于反應熱。3．吸熱反應和放熱反應(1)從反應物和生成物的總能量相對大小的角度分析，如圖所示。吸放(2)從反應熱的量化參數(shù)——鍵能的角度分析<放熱E1－E2>吸熱

放熱反應可以看成反應物所具有的化學能轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來；吸熱反應可以看成熱能轉(zhuǎn)化為化學能被生成物儲存起來。[識記]常見的放熱反應與吸熱反應放熱反應：①可燃物的燃燒，②酸堿中和反應，③大多數(shù)化合反應，④金屬跟水或酸的置換反應，⑤物質(zhì)的緩慢氧化，⑥鋁熱反應。吸熱反應：①大多數(shù)分解反應，②鹽類的水解反應，③Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應，④碳和水蒸氣、C和CO2的反應，⑤NaHCO3與鹽酸的反應。4．熱化學方程式(1)定義：表明反應所釋放或吸收的熱量的化學方程式，叫做熱化學方程式。(2)意義：不僅表明了化學反應中的物質(zhì)變化，也表明了化學反應中的能量變化。如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6kJ·mol－1表示在25℃、101kPa條件下，_______________________________________________________________________________。2

mol

氣態(tài)H2和1

mol

氣態(tài)O2反應生成2

mol液態(tài)水時，放出571.6

kJ

的熱量(3)書寫步驟(4)注意事項①熱化學方程式不標“↑”“↓”，但必須用s、l、g、aq等標出物質(zhì)的聚集狀態(tài)。而在書寫同素異形體轉(zhuǎn)化的熱化學方程式時，由于不同單質(zhì)可能用同一元素符號表示(如金剛石與石墨都用C表示)，除了注明狀態(tài)外，還要注明名稱。②熱化學方程式的化學計量數(shù)只表示物質(zhì)的量，其ΔH必須與化學方程式及物質(zhì)的聚集狀態(tài)相對應。③ΔH表示完全反應時的熱量變化，與反應條件及反應是否可逆無關。5．活化能與催化劑圖中：E1為______________，E2為逆反應活化能，使用催化劑時的正反應活化能為_____，反應熱為__________。正反應活化能E3E1－E2

①活化能又稱能壘。②活化能與溫度無關，與使用的催化劑有關。③催化劑不改變焓變(ΔH)。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)需加熱進行的反應均為吸熱反應，其焓變ΔH>0。(

)(2)任何化學反應都伴隨著能量變化，有能量變化的過程均為化學變化。(

)(3)C(s，石墨)===C(s，金剛石)

ΔH>0，金剛石比石墨穩(wěn)定。(

)(4)H2(g)＋

O2(g)===H2O(l)

ΔH1，H2(g)＋

O2(g)===H2O(g)

ΔH2，則ΔH1＝ΔH2。(

)(5)對同一反應，使用催化劑可以改變反應的活化能和焓變。(

)(6)同溫同壓下，反應H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH相同。(

)[答案]

(1)

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×

(6)√2．根據(jù)信息書寫熱化學方程式。(1)化合物AX3和單質(zhì)X2在一定條件下反應可生成化合物AX5。已知AX3的熔點和沸點分別為－93.6℃和76℃，AX5的熔點為167℃。室溫時AX3與氣體X2反應生成1molAX5，放出熱量123.8kJ。該反應的熱化學方程式為_______________________。(2)在一定條件下，將1molN2和3molH2充入一密閉容器中發(fā)生反應生成氨氣，達到平衡時N2的轉(zhuǎn)化率為25%，放出QkJ的熱量，N2與H2反應的熱化學方程式為________________________________。(3)NaBH4(s)與水(l)反應生成NaBO2(s)和氫氣(g)，在25℃、101kPa下，已知每消耗3.8gNaBH4(s)放熱21.6kJ，該反應的熱化學方程式是_________________。

[答案]

(1)AX3(l)＋X2(g)===AX5(s)

ΔH＝－123.8kJ·mol－1

(2)N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)

ΔH＝－4QkJ·mol－1(3)NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g)

ΔH＝－216kJ·mol－1

能量關系圖分析1．(2022·南京模擬)某反應使用催化劑后，其反應過程中能量變化如圖所示，下列說法錯誤的是(

)A．總反應為放熱反應B．使用催化劑后，活化能不變C．反應①是吸熱反應，反應②是放熱反應D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2B

[由題圖可知，反應①是吸熱反應，反應②是放熱反應，總反應是放熱反應，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，A、C、D項正確；催化劑能降低反應的活化能，B項錯誤。]2．分析圖像書寫熱化學方程式。(1)圖甲表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲在生成1mol氣態(tài)氫化物時的焓變數(shù)據(jù)，根據(jù)焓變數(shù)據(jù)可確定a、b、c、d分別代表哪種元素，試寫出硒化氫在熱力學標準狀態(tài)下，發(fā)生分解反應的熱化學方程式：_______________。(2)圖乙表示一定條件下，在水溶液中1molCl－、ClO(x＝1，2，3，4)相對能量的大小。①D是_______________________(填離子符號)。②B―→A＋C反應的熱化學方程式為____________(用離子符號表示)。[答案]

(1)H2Se(g)===Se(s)＋H2(g)

ΔH＝－81kJ·mol－1

利用鍵能確定焓變(ΔH)3．(2022·浙江6月選考，T18)標準狀況下，下列物質(zhì)氣態(tài)時的相對能量如下表：物質(zhì)(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/(kJ·mol－1)249218391000－136－242可根據(jù)HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)計算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol－1。下列說法不正確的是(

)A．H2的鍵能為436kJ·mol－1B．O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍C．解離氧氧單鍵所需能量：HOO<H2O2D．H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)

ΔH＝－143kJ·mol－1C

[根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，H2的鍵能為218kJ·mol－1×2＝436kJ·mol－1，A正確；O2的鍵能為249kJ·mol－1×2＝498kJ·mol－1，而H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol－1，則O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍，B正確；HOO===HO＋O，解離其中氧氧單鍵需要的能量為249kJ·mol－1＋39kJ·mol－1－10kJ·mol－1＝278kJ·mol－1，H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol－1，C錯誤；H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)的ΔH＝－136kJ·mol－1－249kJ·mol－1－(－242kJ·mol－1)＝－143

kJ·mol－1，D正確。]4．化學反應的ΔH等于反應物的總鍵能與生成物的總鍵能之差?；瘜W鍵Si—OSi—ClH—HH—ClSi—SiSi—C鍵能/(kJ·mol－1)460360436431176347工業(yè)上高純硅可通過下列反應制?。篠iCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)

ΔH＝______kJ·mol－1。[解析]

ΔH＝4E(Si—Cl)＋2E(H—H)－2E(Si—Si)－4E(H—Cl)＝(4×360＋2×436－2×176－4×431)kJ·mol－1＝＋236kJ·mol－1。[答案]＋236ΔH的基本計算(1)ΔH＝E(生成物)－E(反應物)。(2)ΔH＝反應物斷鍵吸收的能量－生成物成鍵放出的能量。(3)ΔH＝正反應活化能－逆反應活化能注意：常見物質(zhì)(1mol)中化學鍵數(shù)目物質(zhì)(化學鍵)CO2(C===O)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)石墨金剛石S8(S—S)Si化學鍵數(shù)目(NA)24641.5282知識點二燃燒熱與中和反應熱能源02必備知識梳理關鍵能力訓練1．燃燒熱(1)概念：在101kPa時，_________純物質(zhì)完全燃燒生成__________時所放出的能量，其單位為_____________，指定產(chǎn)物一般指穩(wěn)定的氧化物。(2)表示：已知H2的燃燒熱為285.8kJ·mol－1，則H2燃燒熱的熱化學方程式為____________________________________________________。(3)元素燃燒生成的指定產(chǎn)物：C→__________、H→__________、S→__________、N→________等。1mol指定產(chǎn)物kJ·mol－1CO2(g)H2O(l)SO2(g)N2(g)

①燃燒熱有兩種表示方法，如C的燃燒熱為393.5kJ·mol－1，也可表示為C的燃燒熱ΔH為－393.5kJ·mol－1。②“焓變、ΔH與反應熱”描述時一定指明“＋”“－”和“kJ·mol－1”。2．中和反應反應熱的實驗測定中和反應反應熱的熱化學離子方程式為________________________________________________________。(1)實驗裝置(2)實驗步驟①絕熱裝置組裝→②量取一定體積酸、堿稀溶液→③測反應前酸、堿液溫度→④混合酸、堿液測反應時最高溫度→⑤重復2～3次實驗→⑥求平均溫度差(t終－t始)→⑦計算中和反應反應熱ΔH。(3)數(shù)據(jù)處理c＝4.18J·g－1·℃－1＝4.18×10－3kJ·g－1·℃－1。(4)注意事項①碎泡沫塑料(或紙條)及泡沫塑料板的作用是保溫、隔熱，減少熱量損失。②為保證酸、堿完全中和，常采用堿稍稍過量(0.5mol·L－1HCl、0.55mol·L－1NaOH溶液等體積混合)。③實驗時不能用銅絲攪拌代替玻璃攪拌器的理由是銅絲導熱性好，比用玻璃攪拌器誤差大。④若用弱酸或弱堿反應，中和反應反應熱小于57.3kJ·mol－1，其ΔH>－57.3kJ·mol－1。3．能源(1)分類不可再生可再生(2)科學開發(fā)利用能源的措施①提高能源的利用率科學控制燃燒反應，使燃料充分燃燒：一是保證燃燒時有適當過量的空氣，如鼓入空氣、增大O2濃度等；二是保證______________________________，如將固體粉碎成粉末，使液體噴射成霧狀等。②開發(fā)新的能源開發(fā)資源豐富、可以再生、對環(huán)境無污染的新能源等。燃料與空氣有足夠大的接觸面積判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)已知H2(g)＋O2(g)===H2O(g)

ΔH＝－akJ·mol－1，則H2的燃燒熱為akJ·mol－1。(

)(2)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)

ΔH＝－57.3kJ·mol－1，則稀醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應生成1mol水時放出57.3kJ的熱量。(

)(3)煤的液化或氣化可以提高能源利用率，減少污染氣體的排放。(

)(4)天然氣、水能、風能、氫能、生物質(zhì)能均屬于可再生的新能源。(

)(5)天然氣、風能屬于一次能源，水煤氣、電能屬于二次能源。(

)(6)已知S(s)的燃燒熱為akJ·mol－1，則S(s)燃燒的熱化學方程式為S(s)＋

O2(g)===SO3(g)

ΔH＝－akJ·mol－1。(

)[答案]

(1)×

(2)×

(3)√

(4)×

(5)√

(6)×1．一些烷烴的燃燒熱如下表：化合物燃燒熱/(kJ·mol－1)化合物燃燒熱/(kJ·mol－1)甲烷890.3正丁烷2878.0乙烷1560.8異丁烷2869.6丙烷2221.52-甲基丁烷3531.3下列說法正確的是(

)A．乙烷燃燒的熱化學方程式為2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(g)

ΔH＝－1560.8kJ·mol－1B．穩(wěn)定性：正丁烷>異丁烷C．正戊烷的燃燒熱大于3531.3kJ·mol－1D．相同質(zhì)量的烷烴，碳的質(zhì)量分數(shù)越大，燃燒放出的熱量越多C

[表示乙烷燃燒的熱化學方程式中，H2O應為液態(tài)，且該反應的ΔH＝－3121.6kJ·mol－1，A錯誤；由表中燃燒熱數(shù)據(jù)可知，1mol正丁烷、異丁烷分別完全燃燒時，正丁烷放出的熱量多，說明等量的兩種物質(zhì)，正丁烷具有的能量高于異丁烷，則異丁烷更穩(wěn)定，B錯誤；2-甲基丁烷的穩(wěn)定性強于正戊烷，由于2-甲基丁烷的燃燒熱為3531.3kJ·mol－1，故正戊烷的燃燒熱大于3531.3kJ·mol－1，C正確；由表中數(shù)據(jù)分析可知，相同質(zhì)量的烷烴，碳的質(zhì)量分數(shù)越大，燃燒放出的熱量越少，D錯誤。]2.(2022·唐山月考)在如圖所示的量熱計中，將100mL0.50mol·L－1CH3COOH溶液與100mL0.55mol·L－1NaOH溶液混合，溫度從25.0℃升高到27.7℃。下列說法錯誤的是(

)A．若量熱計的保溫瓶絕熱效果不好，則所測ΔH偏大B．攪拌器一般選用導熱性差的玻璃攪拌器C．若選用同濃度同體積的鹽酸，則溶液溫度將升高至不超過27.7℃D．分多次把NaOH溶液倒入CH3COOH溶液混合，所測ΔH偏大C

[若用鹽酸代替CH3COOH，反應放出的熱量多，最高溫度將高于27.7℃，C錯誤。]知識點三蓋斯定律及其應用03必備知識梳理關鍵能力訓練1．蓋斯定律(1)內(nèi)容對于一個化學反應，不管是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的。即：在一定條件下，化學反應的反應熱只與反應體系的____________有關，而與__________無關。始態(tài)和終態(tài)反應途徑(2)意義：間接計算一些難以測定的反應的反應熱或很難反應的反應熱。如確定C―→CO的ΔH時可以通過蓋斯定律設計

，ΔH＝______________。ΔH1－ΔH2(3)應用aΔH2－ΔH2ΔH1＋ΔH2利用蓋斯定律計算反應熱的方法1．已知：反應Ⅰ：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)

ΔH1＝－4.4kJ·mol－1反應Ⅱ：2NO2(g)===N2O4(g)

ΔH2＝－55.3kJ·mol－1則反應N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。[答案]＋53.1[解析]將所給反應依次編號為①、②、③，根據(jù)蓋斯定律，(①＋②＋③)×2可得4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)

ΔH＝[(＋83kJ·mol－1)＋(－20kJ·mol－1)＋(－121kJ·mol－1)]×2＝－116kJ·mol－1。[答案]－1163．(2022·濰坊模擬)在H2還原SiCl4和SiHCl3混合物得到純硅，該過程發(fā)生的主要反應為ⅰ.SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)

ΔH1＝akJ·mol－1ⅱ.SiHCl3(g)＋H2(g)===Si(s)＋3HCl(g)

ΔH2＝bkJ·mol－1還知2SiHCl3(g)===SiCl4(g)＋SiH2Cl2(g)

ΔH3＝48kJ·mol－1請寫出H2(g)還原SiCl4(g)生成SiH2Cl2(g)的熱化學方程式為____________________________________________________。[解析]根據(jù)蓋斯定律目標反應：SiCl4(g)＋2H2(g)===SiH2Cl2(g)＋2HCl(g)的ΔH＝2(ΔH1－ΔH2)＋ΔH3＝(2a－2b＋48)kJ·mol－1。[答案]

SiCl4(g)＋2H2(g)===SiH2Cl2(g)＋2HCl(g)

ΔH＝(2a－2b＋48)kJ·mol－14．(2021·河北選擇性考試，T16節(jié)選)大氣中的二氧化碳主要來自煤、石油及其他含碳化合物的燃燒。已知25℃時，相關物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表：則25℃時H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的熱化學方程式為_____________。物質(zhì)H2(g)C(石墨，s)C6H6(l)燃燒熱ΔH/(kJ·mol－1)－285.8－393.5－3267.5[答案]

3H2(g)＋6C(石墨，s)===C6H6(l)

ΔH＝＋49.1kJ·mol－1真題感悟·明確考向041．(2022·精選真題)(1)(海南等級考)已知：電解液態(tài)水制備1molO2(g)，電解反應的ΔH＝＋572kJ·mol－1。由此計算H2(g)的燃燒熱(焓)ΔH＝________kJ·mol－1。(2)(河北選擇性考試)298K時，1gH2燃燒生成H2O(g)放熱121kJ，1molH2O(l)蒸發(fā)吸熱44kJ，表示H2燃燒熱的熱化學方程式為___________________________________________________。1324(3)(全國乙卷)已知下列反應的熱化學方程式：①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)

ΔH1＝－1036kJ·mol－1②4H2S(g)＋2SO2(g)===3S2(g)＋4H2O(g)

ΔH2＝＋94kJ·mol－1③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH3＝－484kJ·mol－1計算H2S熱分解反應④2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝________kJ·mol－1。13241324[答案]

(1)－286

(2)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)

ΔH＝－286kJ·mol－1

(3)＋17013242．(2022·廣東選擇性考試，T19節(jié)選)Cr2O3催化丙烷脫氫過程中，部分反應歷程如圖，X(g)→Y(g)過程的焓變?yōu)開______________________(列式表示)。1324[解析]設反應過程中第一步的產(chǎn)物為M，第二步的產(chǎn)物為N，則X→M

ΔH1＝(E1－E2)，M→N

ΔH2＝ΔH，N→Y

ΔH3＝(E3－E4)，根據(jù)蓋斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓變?yōu)棣1＋ΔH2＋ΔH3＝(E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4)。[答案]

(E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4)13243．(2021·真題精選)(1)(湖北選擇性考試)丙烯是一種重要的化工原料，可以在催化劑作用下，由丙烷直接脫氫或氧化脫氫制備。反應Ⅰ(直接脫氫)：C3H8(g)===C3H6(g)＋H2(g)

ΔH1＝＋125kJ·mol－1反應Ⅱ(氧化脫氫)：C3H8(g)＋O2(g)===C3H6(g)＋H2O(g)

ΔH2＝－118kJ·mol－1已知鍵能：E(C—H)＝416kJ·mol－1，E(H