届一轮复习鲁科版 第6章 第18讲 化学反应的热效应 学案.docx

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届一轮复习鲁科版第6章第18讲化学反应的热效应学案

第18讲　化学反应的热效应

考纲要求

　1.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。

2.了解化学能与热能的相互转化，了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。

3.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。

4.了解焓变（ΔH）与反应热的含义。

5.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。

6.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。

考点一　焓变、热化学方程式

1．反应热（焓变）

（1）概念：

在恒压条件下进行的反应的热效应。

符号：

ΔH。

单位：

kJ·mol－1或kJ/mol。

（2）表示方法

吸热反应：

ΔH>0；放热反应：

ΔH<0。

2．放热反应和吸热反应的判断

（1）从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。

（2）从反应热的量化参数——键能的角度分析

（3）记忆常见的放热反应和吸热反应

放热反应：

①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化等。

吸热反应：

①大多数分解反应；②盐的水解；③Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。

3．理解反应历程与反应热的关系

图示

意义

a表示正反应的活化能；b表示逆反应的活化能。

c表示该反应的反应热。

ΔH

图1：

ΔH＝（a－b）kJ·mol－1＝－ckJ·mol－1，表示放热反应

图2：

ΔH＝（a－b）kJ·mol－1＝ckJ·mol－1，表示吸热反应

4.热化学方程式

（1）概念

表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。

（2）意义

表明了化学反应中的物质变化和能量变化。

如：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ·mol－1

表示：

2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时放出571.6kJ的热量。

（3）书写要求

①注明反应的温度和压强（25℃、101kPa下进行的反应可不注明）。

②注明反应物和生成物的状态：

固态（s）、液态（l）、水溶液（aq）、气态（g）。

③热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的物质的量，而不表示分子个数（或原子个数），因此可以写成分数。

④热化学方程式中不用“↑”和“↓”。

⑤由于ΔH与反应物的物质的量有关，所以热化学方程式中物质的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。

当反应向逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。

（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）物质发生化学变化都伴有能量的变化（√）

（3）吸热反应在任何条件下都不能发生（×）

（4）活化能越大，表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越高（√）

（5）吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量（√）

（6）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（×）

解析　焓变与反应条件无关。

（7）可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关（√）

（1）已知：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.4kJ·mol－1，若向一定体积密闭容器中加入

1molN2和3molH2，充分反应后，放出热量（填“＞”“＜”或“＝”）92.4kJ，说明判断的理由。

答案　＜　上述反应为可逆反应，1molN2和3molH2不可能完全反应，因而放出的热量小于92.4kJ。

（2）若体积不变，向密闭容器中再充入2molNH3，则该反应的焓变ΔH＝。

答案　－92.4kJ·mol－1

题组一　化学反应过程中能量变化原因的分析

1．化学反应①AB和②BC的能量反应过程图如图所示。

下列有关该反应的叙述错误的是（　　）

A．反应①的ΔH1＞0

B．反应②在升高温度时，平衡向正反应方向移动

C．反应②的活化能小于反应①的活化能

D．总反应③AC的ΔH3＞0

答案　B

解析　A项，AB的反应，反应物总能量（A点）小于生成物总能量（B点），AB的反应为吸热反应，吸热反应ΔH1＞0，正确；B项，BC的反应，反应物总能量（B点）大于生成物总能量（C点），反应为放热反应，升高温度时，平衡向逆反应方向移动，错误；C项，反应①的活化能是A生成B的最高点的差值，反应②的活化能是B生成C最高点的差值，明显小于①的，正确；D项，总反应③AC反应的反应物总能量（A点）小于生成物总能量（C点），反应为吸热反应的ΔH3＞0，正确。

2．（2018·湖南教育联盟联考）已知化学反应A2（g）＋B2（g）===2AB（g）　ΔH＝100kJ·mol－1的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是（　　）

A．加入催化剂，该反应的反应热ΔH将减小

B．每形成2molA—B键，将吸收bkJ能量

C．每生成2分子AB吸收（a－b）kJ热量

D．该反应正反应的活化能大于100kJ·mol－1

答案　D

解析　催化剂不能改变反应热的大小，A错误；形成化学键，释放能量，B错误；热化学方程式中，化学计量数代表物质的量，C错误。

3．最新报道：

科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。

反应过程的示意图如下：

下列说法正确的是（　　）

A．CO和O生成CO2是吸热反应

B．在该过程中，CO断键形成C和O

C．CO和O生成了具有极性共价键的CO2

D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程

答案　C

解析　由题干上图可知状态Ⅲ的能量低于状态Ⅰ的能量，因此该过程是放热过程，A项错误；由题干下图可知该过程中CO的化学键没有断开，B项错误；CO与O生成的CO2具有极性共价键，C项正确；状态Ⅰ到状态Ⅲ表示CO与O生成CO2的过程，D项错误。

（1）焓变与反应发生的条件、反应进行是否彻底无关。

（2）催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。

（3）在化学反应中，反应物各原子之间的化学键不一定完全断裂。

题组二　依据键能或能量变化图计算焓变

4．（2018·保定模拟）根据如图能量关系示意图，下列说法正确的是（　　）

A．1molC（s）与1molO2（g）的能量之和为393.5kJ

B．反应2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）中，生成物的总能量大于反应物的总能量

C．由C（s）→CO（g）的热化学方程式为：

2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－221.2kJ·mol－1

D．热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量，则CO热值ΔH＝－10.1kJ·mol－1

答案　C

解析　A项，由图可知1molC（s）与1molO2（g）的能量比1molCO2（g）能量高393.5kJ，错误；B项，2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）为放热反应，生成物的总能量小于反应物的总能量，错误；C项，由图可知1molC（s）与O2（g）生成1molCO（g）放出热量为393.5kJ－282.9kJ＝110.6kJ，且物质的量与热量成正比，焓变为负，则热化学方程式为2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝

－221.2kJ·mol－1，正确；D项，若热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量，则CO的热值为

≈10.1kJ·g－1，错误。

5．（2019·太原质检）氢卤酸的能量关系如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．已知HF气体溶于水放热，则HF的ΔH1＜0

B．相同条件下，HCl的ΔH2比HBr的小

C．相同条件下，HCl的ΔH3＋ΔH4比HI的大

D．一定条件下，气态原子生成1molH—X键放出akJ能量，则该条件下ΔH2＝akJ·mol－1

答案　D

解析　A项，已知HF气体溶于水放热，则HF气体溶于水的逆过程吸热，即HF的ΔH1＞0，错误；B项，由于HCl比HBr稳定，所以相同条件下HCl的ΔH2比HBr的大，错误；C项，ΔH3＋ΔH4代表H＋（aq）―→H（g）的焓变，与是HCl的还是HI无关，错误；D项，一定条件下，气态原子生成1molH—X键放出akJ能量，则断开1molH—X键形成气态原子吸收akJ的能量，即为ΔH2＝akJ·mol－1，正确。

6．通常把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。

键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热（ΔH），化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。

下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用。

化学键

Si—O

Si—Cl

H—H

H—Cl

Si—Si

Si—C

键能/kJ·mol－1

460

360

436

431

176

347

工业上的高纯硅可通过下列反应制取：

SiCl4（g）＋2H2（g）===Si（s）＋4HCl（g），该反应的反应热ΔH为。

答案　236kJ·mol－1

解析　SiCl4、H2和HCl分子中共价键的数目容易计算，而产物硅属于原子晶体，可根据原子晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。

1mol晶体硅中所含的Si—Si键为2mol，即制取高纯硅反应的反应热ΔH＝4×360kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1－（2×176kJ·mol－1＋4×431kJ·mol－1）＝236kJ·mol－1。

1．熟记反应热ΔH的基本计算公式

ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量

ΔH＝反应物的总键能之和－生成物的总键能之和

2．常见物质中的化学键数目

物质

CO2

（C==O）

CH4

（C—H）

P4

（P—P）

SiO2

（Si—O）

石墨

金刚石

S8

（S—S）

Si

键数

2

4

6

4

1.5

2

8

2

题组三　热化学方程式的书写

7．依据事实写出下列反应的热化学方程式。

（1）SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。

已知室温下2gSiH4自燃放出热量89.2kJ。

SiH4自燃的热化学方程式为。

（2）CuCl（s）与O2反应生成CuCl2（s）和一种黑色固体。

在25℃、101kPa下，已知该反应每消耗1molCuCl（s），放热44.4kJ，该反应的热化学方程式是。

（3）下图是1molNO2和1molCO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：

。

（4）化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如图所示（假设该反应反应完全）。

试写出N2（g）和H2（g）反应生成NH3（l）的热化学方程式。

答案　

（1）SiH4（g）＋2O2（g）===SiO2（s）＋2H2O（l）

ΔH＝－1427.2kJ·mol－1

（2）4CuCl（s）＋O2（g）===2CuCl2（s）＋2CuO（s）

ΔH＝－177.6kJ·mol－1

（3）NO2（g）＋CO（g）===CO2（g）＋NO（g）

ΔH＝－234kJ·mol－1

（4）N2（g）＋3H2（g）2NH3（l）

ΔH＝－2（c＋b－a）kJ·mol－1

书写热化学方程式要“五查”

（1）查热化学方程式是否配平。

（2）查各物质的聚集状态是否正确。

（3）查ΔH的“＋”“－”符号是否正确。

（4）查反应热的单位是否为kJ·mol－1。

（5）查反应热的数值与化学计量数是否对应。

考点二　燃烧热、中和热、能源

1．燃烧热和中和热的比较

燃烧热

中和热

相同点

能量变化

放热

ΔH及其单位

ΔH＜0，单位均为kJ·mol－1

不同点

反应物的量

1mol

不一定为1mol

生成物的量

不确定

生成水的量为1mol

反应热的含义

101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量

在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量

表示方法

燃烧热ΔH＝－akJ·

mol－1（a＞0）

强酸与强碱反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1

2.中和反应反应热的测定

（1）简易量热计的构造及作用

（2）原理计算公式：

Q＝－C（T2－T1）。

其中C表示溶液及量热计的热容，T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。

（3）注意事项

①实验过程保温且操作要快的目的：

减少实验过程中的热量损失。

②为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。

③因为弱酸或弱碱存在电离平衡，电离过程需要吸热。

实验中若使用弱酸、弱碱则测得的反应热偏小。

3．能源

（1）能源分类

（2）解决能源问题的措施

①提高能源的利用效率：

a.改善开采、运输、加工等各个环节；b.科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。

②开发新能源：

开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。

（1）燃烧一定是氧化还原反应，一定会放出热量（　　）

（2）1mol硫酸与1molBa（OH）2完全中和所放出的热量为中和热（　　）

（3）101kPa时，1mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热（　　）

（4）在测定中和热时，稀酸溶液中H＋与稀碱溶液中OH－的物质的量相等，则所测中和热数值更准确（　　）

（5）中和热的测定实验中，分多次将NaOH溶液倒入装盐酸的小烧杯中，测出来的中和热的数值偏小（　　）

（6）测定中和热时，使用稀醋酸代替稀盐酸，所测中和热数值偏小（　　）

（7）煤、石油、天然气等燃料的最初来源都可追溯到太阳能（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）√　（6）√　（7）√

表示燃烧热时，要完全燃烧生成稳定的氧化物，其含义是什么？

答案　物质中下列元素完全转变成对应的稳定氧化物，如C→CO2（g），H→H2O（l），S→SO2（g）等。

题组一　对燃烧热、中和热的理解

1．（2018·宜昌期中）下列热化学方程式中ΔH的数值表示可燃物燃烧热的是（　　）

A．CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）

ΔH＝－283kJ·mol－1

B．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝－802.3kJ·mol－1

C．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）

ΔH＝－571.6kJ·mol－1

D．H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）

ΔH＝－184.6kJ·mol－1

答案　A

解析　A项，符合燃烧热的概念，正确；B项，生成物中的水是气体，属于不稳定氧化物，错误；C项，热化学方程式中是2mol可燃物氢气燃烧放热，不符合燃烧热的概念，错误；D项，HCl不是氧化物，不符合燃烧热的概念要求，错误。

2．（2018·临川第一中学高三模拟）25℃、101kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3kJ·mol－1，辛烷的燃烧热为5518kJ·mol－1。

下列热化学方程式书写正确的是（　　）

A．2H＋（aq）＋SO

（aq）＋Ba2＋（aq）＋2OH－（aq）===BaSO4（s）＋2H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1

B．KOH（aq）＋

H2SO4（aq）===

K2SO4（aq）＋H2O（l）

ΔH＝－57.3kJ·mol－1

C．C8H18（l）＋

O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（g）

ΔH＝－5518kJ·mol－1

D．2C8H18（g）＋25O2（g）===16CO2（g）＋18H2O（l）　

ΔH＝－5518kJ·mol－1

答案　B

解析　A项，所列热化学方程式中有两个错误，一是中和热是指反应生成1molH2O（l）时的反应热，二是当有BaSO4沉淀生成时，反应放出的热量会增加，生成1molH2O（l）时放出的热量大于57.3kJ，错误；C项，燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所产生的热量，产物中的水应为液态水，错误；D项，当2mol辛烷完全燃烧时，产生的热量为11036kJ，且辛烷应为液态，错误。

3．（2018·长春期末）下列示意图表示正确的是（　　）

A．甲图表示Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）　ΔH＝26.7kJ·mol－1反应的能量变化

B．乙图表示碳的燃烧热

C．丙图表示实验的环境温度20℃，将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合，测量混合液温度，结果如图（已知V1＋V2＝60mL）

D．丁图已知稳定性顺序：

B＜A＜C，某反应由两步反应ABC构成，反应过程中的能量变化曲线如图（E1、E3表示两反应的活化能）

答案　D

解析　A项，图像表示的物质能量变化为反应物能量高于生成物能量的放热反应，反应Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）　ΔH＝26.7kJ·mol－1为吸热反应，错误；B项，图像表示的热化学方程式为2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH，生成的氧化物不是最稳定的氧化物，不符合燃烧热概念，错误；C项，如图，V2为20mL时温度最高，说明此时酸碱已经反应完毕，又实验中始终保持V1＋V2＝60mL，所以V1为40mL，由酸碱中和关系式：

2NaOH～H2SO4，硫酸和氢氧化钠溶液浓度不同，和题干将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合不符合，错误。

（1）有关燃烧热的判断，一看是否以1mol可燃物为标准，二看是否生成稳定氧化物。

（2）有关中和热的判断，一看是否以生成1molH2O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。

题组二　能源的开发与利用

4．（2018·大同期末）化学与人类生活、社会可持续发展密切相关，下列说法正确的是（　　）

A．直接燃烧煤和将煤进行深加工后再燃烧的效率相同

B．天然气、水能属于一次能源，水煤气、电能属于二次能源

C．人们可以把放热反应释放的能量转化为其他可利用的能量，而吸热反应没有利用价值

D．地热能、风能、天然气和氢能都属于新能源

答案　B

解析　A项，将煤进行深加工后，脱硫处理、气化处理能很好地减少污染气体，提高燃烧效率，燃烧的效果好，错误；C项，有时需要通过吸热反应吸收热量降低环境温度，有利用价值，如“摇摇冰”的上市就是利用了吸热反应原理，错误；D项，地热能、风能和氢能都属于新能源，天然气是化石燃料，不属于新能源，错误。

5．（2018·长沙一模）能源可划分为一次能源和二次能源，直接从自然界取得的能源称为一次能源，一次能源经过加工、转换得到的能源称为二次能源。

下列能源中属于一次能源的是（　　）

A．氢能B．电能C．核能D．水煤气

答案　C

解析　A项，氢能是通过加工转换得到的，为二次能源，错误；B项，电能是二次能源，错误；C项，核能又叫原子能，它可分为核聚变能和核裂变能两类。

核燃料，如氘、氚，它们均可从自然界中直接取得，属于一次能源，正确；D项，水煤气是通过煤和水蒸气制取的，是一氧化碳和氢气的混合气体，是二次能源，错误。

题组三　中和反应反应热的测定

6．利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：

①用量筒量取50mL0.50mol·L－1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；②用另一量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。

回答下列问题：

（1）为什么所用NaOH溶液要稍过量？

。

（2）倒入NaOH溶液的正确操作是（填字母）。

A．沿玻璃棒缓慢倒入B．分三次倒入C．一次迅速倒入

（3）使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是（填字母）。

A．用温度计小心搅拌

B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌

C．轻轻地振荡烧杯

D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动

（4）现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L1mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为。

（5）假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18J·g－1·

℃－1。

为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：

实验序号

起始温度t1/℃

终止温度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

依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝（结果保留一位小数）。

（6）（填“能”或“不能”）用Ba（OH）2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是

。

答案　

（1）确保盐酸被完全中和　

（2）C　（3）D　（4）ΔH1＝ΔH2＜ΔH3　（5）－51.8kJ·mol－1　（6）不能　H2SO4与Ba（OH）2反应生成BaSO4沉淀，沉淀的生成热会影响反应的反应热

解析　

（1）在中和热的测定实验中为了确保反应物被完全中和，常常使加入的一种反应物稍微过量一些。

（2）为了减少热量损失，倒入NaOH溶液应该一次迅速倒入。

（3）使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作：

用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒上下轻轻地搅动。

（4）稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故反应热的数值要小一些（注意中和热与ΔH的关系）。

（5）取三次实验的平均值代入公式计算即可。

（6）硫酸与Ba（OH）2溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热，故不能用Ba（OH）2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。

考点三　盖斯定律及反应热的计算

1．盖斯定律

（1）内容：

对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。

即：

化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。

（2）意义：

间接计算某些反应的反应热。

（3）应用

转化关系

反应热间的关系

aA

B、A

B

ΔH1＝aΔH2

A

B

ΔH1＝－ΔH2

ΔH＝ΔH1＋ΔH2

2.利用盖斯定律计算反应热

（1）运用盖斯定律的技巧——“三调一加”

一调：

根据目标热化学方程式，调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置，改写已知的热化学方程式。

二调：

根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。

三调：

调整中间物质的化学计量数。

一加：

将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。

（2）运用盖斯定律的三个注意事项

①热化学方程式乘以某一个数时，反应热的数值必须也乘上该数。

②热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也必须相加减。

③将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但数值不变。

3．反应热大小的比较

（1）看物质状态。

物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下：

（2）看ΔH的符号。

比较反应热大小时