專題01-反應熱、焓變與熱化學方程式(知識串講+專題過關)(原卷版)

專題01反應熱、焓變與熱化學方程式【知識梳理】【歸納總結】一．反應熱及其測定1．反應熱(1)體系與環(huán)境——以鹽酸與NaOH溶液之間為例環(huán)境：與體系相互影響的其他部分，如試管、空氣等。體系：包括鹽酸、NaOH溶液、發(fā)生的反應。(2)體系與環(huán)境的熱量交換——反應熱熱量：因溫度不同而在體系與環(huán)境之間交換或傳遞的能量。反應熱：在等溫條件下，化學反應體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量，稱為化學反應的熱效應，簡稱反應熱?！军c撥】反應熱概念中的“等溫條件”是指化學反應發(fā)生后，使反應后體系的溫度恢復到反應前體系的溫度，即反應前后體系的溫度相等。2．中和反應熱的測定【實驗原理】通過測定一定量的酸、堿溶液在反應前后溫度的變化，計算反應放出的熱量，由此求得反應熱。【實驗裝置】【實驗步驟】=1\*GB3①往小燒杯中加入50mL0.50mol/L的鹽酸，并用溫度計測量鹽酸的溫度，用水把溫度計上的酸沖洗干凈。=2\*GB3②用量筒量取50mL0.55mol/L的NaOH溶液，并用溫度計測量其溫度。=3\*GB3③將NaOH溶液迅速倒入小燒杯中，蓋好蓋板，并用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，準確讀取混合溶液的最高溫度記為終止溫度。=4\*GB3④重復實驗2～3次?！緦嶒灁?shù)據(jù)處理】=1\*GB3①取三次測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù)。=2\*GB3②計算反應熱ΔH50mL0.5mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液發(fā)生中和反應生成1molH2O時放出的熱量為：其中(m1＋m2)表示溶液質(zhì)量(單位：g)；c為比熱容，c＝4.18J·(g·℃)－1；t1、t2分別為反應前、后的溫度(單位：℃)；n(H2O)為反應生成的水的物質(zhì)的量(單位：mol)?！咀⒁馐马棥?1\*GB3①隔熱層（碎泡沫塑料(或紙條)）及杯蓋的作用是隔熱保溫，減少熱量散失。=2\*GB3②為保證酸、堿完全中和，常使堿稍稍過量。=3\*GB3③實驗中若使用弱酸或弱堿，會使測得數(shù)值偏小。（弱酸、弱堿的電離吸熱）二．焓變1．內(nèi)能：體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和，受溫度、壓強和物質(zhì)的聚集狀態(tài)等影響。符號為U。2．焓：與物質(zhì)內(nèi)能有關的物理量，單位為KJ，符號為H。3．焓變(ΔH)：生成物與反應物的焓值差，單位為KJ/mol。恒壓條件下反應的熱效應等于焓變。4．焓變與吸熱反應、放熱反應的關系當ΔH為“負值”或ΔH<0時,為放熱反應；當ΔH為“正值”或ΔH>0時,為吸熱反應。5．化學反應過程中能量變化的原因a.微觀角度（1）化學鍵與能量的關系化學反應的本質(zhì)是反應物中化學鍵的斷裂和生成物中化學鍵的形成?；瘜W鍵是物質(zhì)內(nèi)部微粒之間強烈的相互作用，斷開反應物中的化學鍵需要吸收能量，形成生成物中的化學鍵要釋放能量。鍵能：標況下，將1mol氣態(tài)分子AB斷裂成理想氣態(tài)原子所吸收的能量，單位（KJ·mol-1）氫氣和氯氣反應的本質(zhì)是在一定的條件下，氫氣分子和氯氣分子中的H-H鍵和Cl-Cl鍵斷開，氫原子和氯原子通過形成H-Cl鍵而結合成HCl分子。H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)反應的能量變化如圖所示：則：吸收總能量為：436+243=679KJ釋放總能量為：431×2=862KJ反應中放出的熱量：862-679=183KJ這樣，由于破壞舊鍵吸收的能量少于形成新鍵放出的能量，根據(jù)“能量守恒定律”，多余的能量就會以熱量的形式釋放出來。常見1mol物質(zhì)中化學鍵數(shù)目：物質(zhì)金剛石SiO2P4CO2CH4化學鍵C—CSi—OP—PC=OC—H化學鍵數(shù)目2NA4NA6NA2NA4NA（3）化學鍵與化學反應中能量變化的關系斷開化學鍵要吸收能量，形成化學鍵要釋放能量；化學鍵的變化是化學反應中能量變化的主要原因。b.宏觀角度（1）一個確定的化學反應完成后的結果是吸收能量還是放出能量，決定于反應物總能量和生成物總能量相對大小。（2）化學反應中的能量變化通常表現(xiàn)為熱量的變化，吸熱或者放熱。吸熱反應和放熱反應與反應物和生成物總能量的關系如下：放熱反應：反應物的總能量大于生成物的總能量；吸熱反應：反應物的總能量小于生成物的總能量（3）以能量為縱坐標，畫出放熱反應和吸熱反應的簡單示意圖反應物的總能量小于生成物的總能量反應物的總能量大于生成物的總能量反應物的總能量小于生成物的總能量反應物的總能量大于生成物的總能量ΔH<0時,為放熱反應；ΔH>0時,為吸熱反應。三．熱化學方程式1．概念：表示參加反應物質(zhì)的量和反應熱的關系的化學方程式。2．意義：表明了化學反應中的物質(zhì)變化和能量變化。例如：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，表示2mol氫氣和1mol氧氣反應生成2mol液態(tài)水時放出571.6kJ的熱量。3．書寫要求(1)注明反應的溫度和壓強(25℃、101kPa下進行的反應可不注明)。(2)注明反應物和生成物的狀態(tài)：固態(tài)(s)、液態(tài)(l)、水溶液(aq)、氣態(tài)(g)。(3)各物質(zhì)的化學計量數(shù)只表示物質(zhì)的物質(zhì)的量，而不表示分子個數(shù)(或原子個數(shù))，因此可以寫成整數(shù)，也可以寫成分數(shù)。(4)不用標注“↑”“↓”。(5)熱化學方程式能反映該反應已完成的量。由于ΔH與反應物質(zhì)的量有關，所以熱化學方程式中物質(zhì)的化學計量數(shù)必須與ΔH相對應，如果化學計量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍。當反應向逆反應方向進行時，其反應熱與正反應的反應熱的數(shù)值相等，符號相反。四、燃燒熱和中和熱的比較燃燒熱中和熱相同點能量變化放熱ΔH及其單位ΔH＜0，單位均為kJ·mol－1不同點反應物的量1mol可燃物不一定為1mol生成物的量不確定生成水的物質(zhì)的量為1mol反應熱的含義101kPa時，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量在稀溶液里，酸與堿發(fā)生中和反應生成1mol水時所放出的熱量表示方法燃燒熱ΔH＝－akJ·mol－1(a＞0)強酸與強堿反應的中和熱ΔH＝－57.3kJ·mol－1【專題過關】1．下列說法不正確的是A．需要加熱才能發(fā)生的反應可能是放熱反應B．任何吸熱反應在常溫條件下都不能發(fā)生C．反應物和生成物所具有的總能量的相對大小決定了反應是放熱還是吸熱D．在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應生成1molH2O(l)時的反應熱叫做中和熱2．下列物質(zhì)間的反應，其能量變化符合下圖的是()A．合成氨反應B．碳與水蒸氣高溫制水煤氣C．Ba(OH)2·8H2O晶體和NH4Cl晶體混合D．碳酸鈣的分解3．下列實驗現(xiàn)象或圖象信息不能充分說明相應的化學反應是放熱反應的是ABCD反應裝置圖或圖象實驗現(xiàn)象或圖象信息溫度計的水銀柱上升反應物總能量大于生成物總能量反應開始后，針筒活塞向右移動反應開始后，甲處液面低于乙處液面4．2A(g)B(g)?H1(?H1>0)；2A(g)B（1）?H2，下列能量變化示意圖正確的是A． B．C． D．5．強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應的熱效應為：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=-57.3KJ·mol-1。分別向1L0.5mol·L-1的Ba(OH)2的溶液中加入①濃硫酸；②稀硫酸；③稀硝酸；④稀醋酸，恰好完全反應的熱效應分別為△H1、△H2、△H3、△H4，下列關系正確的是A．△H1>△H2>△H3>△H4 B．△H1＜△H2＜△H3＜△H4C．△H1>△H2=△H3>△H4 D．△H4＜△H1=△H2＜△H36．下列說法中正確的是A．H2SO4與Ba(OH)2溶液反應放出的熱量是5.12kJ，那么該反應的中和熱為5.12kJ·mol-1B．表示中和熱的熱化學方程式：H+(l)+OH-(l)=H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1C．在稀溶液中，強酸與強堿反應的中和熱為ΔH=-57.3kJ·mol-1，若將含有0.5molH2SO4的濃硫酸和含有1molNaOH的溶液混合，放出的熱量大于57.3kJD．中和熱的數(shù)值57.3kJ·mol-1表示所有酸堿反應生成1molH2O的反應熱7．（2021·江蘇省東臺中學高二期中）下列說法或表示方法正確的是A．吸熱反應一定需要加熱才能發(fā)生B．氫氣與氧氣反應生成等量的液態(tài)水和水蒸氣，后者放出的熱量多C．硫完全燃燒放熱，其熱化學方程式為：D．在稀溶液中：，，若將含的稀硫酸與含的稀溶液混合，放出的熱量等于8．（2021·汕頭市第一中學高二期末）下列熱化學方程式正確的是A．通常狀況下，將1g氫氣在氯氣中完全燃燒，放出92.4kJ熱量：H2(g)＋Cl2(g)＝HCl(g)；ΔH＝+92.4kJ·mol-1B．已知充分燃燒ag乙炔氣體時生成1mol二氧化碳氣體和液態(tài)水，并放出bkJ熱量：2C2H2(g)+5O2(g)＝4CO2(g)+2H2O(l)；ΔH=－4bkJ·mol-1C．1g炭與適量水蒸氣反應生成一氧化碳和氫氣，需吸收10.94kJ的熱量：C+H2O＝CO+H2ΔH=+10.94kJ·mol-1D．已知甲烷燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出的熱量為55.625kJ?g－1：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH=－55.625kJ·mol-19．分析表中的四個熱化學方程式，判斷氫氣和丙烷的標準燃燒熱分別是“嫦娥一號”發(fā)射火箭燃料液氫(H2)①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-571.6kJ?mol-1②2H2(l)+O2(l)=2H2O(g)ΔH=-482.6kJ?mol-1北京奧運會“祥云”火炬燃料丙烷(C3H8)③C3H8(l)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g)ΔH=-2013.8kJ?mol-1④C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2221.5kJ?mol-1A．-571.6kJ?mol-1，-2221.5kJ?mol-1 B．-285.5kJ?mol-1，-2013.8kJ?mol-1C．-285.8kJ?mol-1，-2221.5kJ?mol-1 D．-241.3kJ?mol-1，-2013.8kJ?mol-110．（2021·河南駐馬店市·高二期中）已知：的。其中相關的鍵能數(shù)據(jù)如下表所示，則x的值為化學鍵F—FN—F鍵能/kJ·mol-1946x283A．471 B．157 C．138 D．75611．已知4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)△H=-qkJ·mol-1，相關數(shù)據(jù)如下表，則下表中z的大小是物質(zhì)NH3(g)O2(g)N2(g)H2O(g)1mol分子中的化學鍵斷裂時需要吸收的能量/kJabzdA．(q+4a+3b-6d) B．(q+12a+3b-12d)C．(q-4a-3b+6d) D．(q+12a+6b-12d)12．根據(jù)如圖所示的N2(g)和O2(g)反應生成NO(g)過程中能量變化情況，判斷下列說法錯誤的是()A．2mol氣態(tài)氧原子結合生成O2(g)時，能放出498kJ能量B．斷裂1molNO分子中的化學鍵，需要吸收632kJ能量C．1molN2(g)和1molO2(g)具有的總能量小于2molNO(g)具有的總能量D．1molN2和1molO2反應的焓變ΔH＝－180kJ·mol－113．中國研究人員研制出一種新型復合光催化劑，利用太陽光在催化劑表面實現(xiàn)高效分解水，其主要過程如圖所示。已知：幾種物質(zhì)中化學鍵的鍵能如下表所示：化學鍵H2O中H—OO2中O=OH2中H—HH2O2中O—OH2O2中O—H鍵能/(kJ·mol－1)463496436138463若反應過程中分解了2mol水，則下列說法不正確的是()A．總反應為2H2Oeq\o(=,\s\up7(光照),\s\do5(催化劑))2H2↑＋O2↑B．過程Ⅰ吸收了926kJ能量C．過程Ⅱ放出了574kJ能量D．過程Ⅲ屬于放熱反應14．下列依據(jù)熱化學方程式得出的結論正確的是()A．已知：正丁烷(g)=異丁烷(g)ΔH<0，則正丁烷比異丁烷穩(wěn)定B．已知：C2H4(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－1478.8kJ·mol－1，則C2H4(g)的燃燒熱ΔH＝－1478.8kJ·mol－1C．已知：H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，則稀Ba(OH)2(aq)和稀H2SO4(aq)完全反應生成1molH2O(l)時，放出57.3kJ熱量D．已知：S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1；S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2，則ΔH1>ΔH215．理論研究表明，在101kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)異構化反應過程的能量變化如圖所示。下列說法錯誤的是()A．HCN比HNC穩(wěn)定B．該異構化反應的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1C．正反應的活化能大于逆反應的活化能D．使用催化劑，可以改變反應的反應熱16．實驗室測定中和熱的步驟如下(如圖)第一步：量取40.0mL0.25mol/LH2SO4溶液倒入小燒杯中，測量溫度；第二步：量取40.0mL0.55mol/LNaOH溶液，測量溫度；第三步：將NaOH溶液倒入小燒杯中，混合均勻后測量混合液溫度。請回答：(1)圖中儀器A的名稱是_________________________________．(2)NaOH溶液稍過量的原因________________________________．(3)加入NaOH溶液的正確操作是______________(填字母)．A．沿玻璃棒緩慢加入B．分三次均勻加入C．一次迅速加入D．用滴定管小心滴加(4)上述實驗測得的結果與理論上的57.3kJ/mol有偏差，其原因可能是_______．a(chǎn)．NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中后未及時將蓋板蓋好．b．實驗裝置保溫、隔熱效果不好c．用溫度計測定NaOH溶液起始溫度后又直接測定H2SO4溶液的溫度d．使用溫度計攪拌混合液體(5)若實驗中若改用60mL0.50mol/L的鹽酸與50mL0.55mol/L的氫氧化鈉溶液進行反應，與上述實驗相比，所放出的熱量______(填“相等”“不相等”)，若實驗操作均正確，則所求中和熱_______(填“相等”“不相等”)。17．CH3—CH3(g)→CH2=CH2(g)＋H2(g)ΔH，有關化學鍵的鍵能如下表：化學鍵C—HCCC—CH—H鍵能/(kJ·mol－1)414615347435則該反應的反應熱為。18．依據(jù)事實書寫熱化學方程式。(1)1g碳與適量水蒸氣反應生成CO和H2，需要吸收10.94kJ熱量，此反應的熱化學方程式為