备战高考化学一遍过考点29化学反应的热效应（含解析）.docx

考点29 化学反应的热效应1化学反应中的能量变化（1）化学反应中的两大变化：物质变化和能量变化。（2）化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。（3）化学反应中的能量转化形式：热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。吸热反应：热能化学能。放热反应：化学能热能。光合作用：光能化学能。燃烧反应：化学能热能，化学能光能。原电池反应：化学能电能。电解池反应：电能化学能。（4）化学反应的实质与特征2焓变、反应热（1）焓(H)用于描述物质所具有能量的物理量。（2）焓变(H)HH(生成物)H(反应物)。单位kJmol1或kJ/mol。（3）反应热指当化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号Q表示，单位kJmol1。（4）焓变与反应热的关系对于恒温恒压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有如下关系：HQp。（5）规定：放热反应的H为“”，吸热反应的H为“+”。注意：（1）任何化学反应都伴随着能量的变化，不存在不发生能量变化的化学反应。（2）反应热的单位是kJ/mol，热量的单位是kJ，不能混淆。（3）比较反应热大小时，应带“+”、“”一起比较。反应热的理解1从微观的角度说，反应热是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键形成放出的热量的差值，图中a表示旧化学键断裂吸收的热量；b表示新化学键形成放出的热量；c表示反应热。2从宏观的角度说，反应热是生成物的总能量与反应物的总能量的差值，图中a表示活化能，b表示活化分子结合成生成物所释放的能量，c表示反应热。3吸热反应和放热反应化学反应过程中释放或吸收的能量，都可以用热量(或换算成热量)来表述。通常把释放热量的化学反应称为放热反应，把吸收热量的化学反应称为吸热反应。类型比较放热反应吸热反应定义放出热量的化学反应吸收热量的化学反应形成原因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键的关系生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量表示方法H0H0联系H=H(生成物)H(反应物)，键能越大，物质能量越低，越稳定；键能越小，物质能量越高，越不稳定常见反应类型（1）所有的燃烧反应；（2）酸碱中和反应；（3）金属与酸或水的反应；（4）原电池反应；（5）少数分解反应(如TNT爆炸)；（6）大多数化合反应；（7）电石制乙炔的反应（1）大多数分解反应；（2）少数化合反应，如C与CO2、C与水蒸气的反应；（3）Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应；（4）盐的水解、弱电解质的电离4吸热反应与放热反应的判断化学反应过程中释放或吸收的能量，都可以用热量（或换算成热量）来表述。通常把释放热量的化学反应称为放热反应，把吸收热量的化学反应称为吸热反应。（1）理论分析判断法 H=生成物的总能量反应物的总能量。当H0时，反应吸热；当H反应物分子断键吸收的总能量时，该反应表现为放热反应，即H0；当生成物分子成键释放的总能量0。（2）规律判断法 常见的吸热反应：大多数分解反应；以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应，如C+H2O(g)CO+H2；Ba(OH)28H2O与NH4Cl晶体的反应。常见的放热反应：金属与水或酸的反应；酸碱中和反应；大多数化合反应；燃烧反应；铝热反应；营养物质在生物体内的氧化反应。（3）图象判断法 当反应物的总能量高于生成物的总能量时，为放热反应；当反应物的总能量低于生成物的总能量时，为吸热反应。 （4）反应条件判断法反应开始需要加热，而停止加热后，反应亦可继续进行，则为放热反应；若反应需要持续不断地加热才能进行，则可能为吸热反应也可能为放热反应。（1）反应开始时需要加热的反应可能是吸热反应也可能是放热反应。有些吸热反应不但反应开始时需要加热，反应发生过程中仍需不断加热才能使反应继续进行下去；有的放热反应在反应开始时也需要加热，反应发生后会放出一定的热量，如果放出的热量可使反应维持下去，则反应过程中不需要再加热，否则也必须不断加热才能使反应继续进行下去。（2）常温下就能进行的反应不一定都是放热反应，如氢氧化钡和氯化铵的反应。（3）任何化学反应都伴随着能量变化，但能量变化不一定都表现为热量变化，还可能以声、光、电等形式表现出来。（4）放出热量（或吸收热量）的物质变化过程不一定是放热反应（或吸热反应），如水蒸气冷凝为水放热，干冰升华吸热，它们不是放热反应或吸热反应，而是物理变化过程。5反应热大小的比较1同一反应的比较（1）反应物状态不同S(g)+O2(g)SO2(g) H10 S(s)+O2(g)SO2(g) H20因为等量反应物S(g)比S(s)所具有的能量多，反应放出的热量就多，H1H2。（2）生成物状态不同H2(g)+O2(g)H2O(g) H10 H2(g)+O2(g)H2O(l) H2H2。（3）化学计量数不同H2(g)+O2(g)H2O(l) H10 2H2(g)+ O2(g)2H2O(l) H2H2。2不同反应的比较（1）根据反应物的本性比较等物质的量的不同物质与同一物质反应时，越活泼，放热越多。H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) H10 H2(g)+Br2(g)2HBr(g) H20因Cl2比Br2活泼，故H1H2。（2）反应程度不同C(g)+O2(g)CO2(g) H10 C(g)+O2(g)CO(g) H20第一个反应程度大，放热多，因此H1H2。注意：比较反应热时，要将其数值和前面的符号“+”“”看作一个整体进行比较，不能只比较数值的大小。（1）若为放热反应，则有H0，反应吸收的热量越多，H的值越大。（3）对于不同的吸热、放热反应，吸热反应的H大于放热反应的H。考向一 反应过程与能量变化图象分析典例1 单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化如下图所示。下列说法正确的是AS(单斜，s)=S(正交，s)H0.33 kJmol1B正交硫比单斜硫稳定C相同物质的量的正交硫比单斜硫所含有的能量高D表示断裂1 mol O2中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ【解析】根据盖斯定律，得：S(单斜，s)=S(正交，s)H0.33 kJmol1，可知单斜硫转化为正交硫时要放出热量，正交硫的能量要低，较稳定，故A项错误、B项正确；相同物质的量的正交硫比单斜硫所含有的能量低，C项错误；表示断裂1 mol S(单斜，s)和1 mol O2(g)中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2(g)中的共价键所放出的能量少297.16 kJ，D项错误。【答案】B1如图表示某反应的能量变化，对于该图的理解，你认为一定正确的是A曲线和曲线分别表示两个化学反应的能量变化B曲线可表示反应2KClO32KCl+3O2的能量变化C该反应不需要加热就能发生D该反应的H=E2E1活化能与焓变的关系图解（1）在无催化剂的情况下：E1为正反应的活化能；E2为逆反应的活化能；H=E1E2为此反应的焓变。（2）催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响H，反应放热还是吸热取决于起点(反应物)和终点(生成物)能量的高低。考向二 利用键能计算反应热典例1 根据键能数据估算CH4(g)4F2(g)=CF4(g)4HF(g)的反应热H为化学键CHCFHFFF键能/(kJmol1)414489565155A485 kJmol1B485 kJmol1C1 940 kJmol1D1 940 kJmol1【解析】H反应物的键能总和生成物的键能总和414 kJmol14155 kJmol14489 kJmol14565 kJmol141 940 kJmol1。【答案】D2（1）乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：已知：化学键CHCCC=CHH键能/kJmol1412348612436计算上述反应的H=kJmol1。（2）已知反应2HI(g)H2(g)+I2(g) 的H=+11 kJmol1，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收 436 kJ、151 kJ的能量，则 1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为kJ。利用键能计算反应热的方法（1）熟记反应热H的计算公式H=E(反应物的总键能之和)E(生成物的总键能之和)（2）注意特殊物质中键数的判断物质(1 mol)P4C(金刚石)SiSiO2键数(NA)62241下列化学反应属于放热反应的是A浓硫酸溶于水B镁溶于盐酸C石灰石煅烧DBa(OH)28H2O晶体与NH4Cl晶体混合2反应ABC(H0)，XC(H0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是3研究表明N2O与CO在Fe作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，下列说法错误的是A反应总过程H0BFe使反应的活化能减小CFeO也是该反应的催化剂DFeN2OFeON2、FeOCOFeCO2两步反应均为放热反应4单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化如图所示，下列说法正确的是AS(s，单斜)S(s，正交)H=+0.33 kJmol-1B相同物质的量的正交硫比单斜硫的能量高C正交硫比单斜硫稳定D表示断裂1 mol O2中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ5乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：已知：化学键CHCCC=CHH键能/kJmol1412348612436根据表中数据计算上述反应的H(kJmol1)A124 B124 C1 172 D1 0486在25 、101 kPa下，1 mol白磷(化学式为P4)完全燃烧放出的热量和4 mol红磷(化学式为P)完全燃烧放出的热量关系如图所示：由此判断，下列说法正确的是A由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷比白磷能量高，白磷比红磷稳定B由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷比白磷能量低，红磷比白磷稳定C由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷比白磷能量高，白磷比红磷稳定D由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷比白磷能量低，红磷比白磷稳定7用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用如下反应，可实现氯的循环利用：4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)H115.6 kJmol1。下列说法正确的是A该反应的活化能为115.6 kJmol1B使用催化剂能使该反应的焓变增大C该反应的正反应活化能比逆反应活化能大D断裂H2O(g)中1 mol HO键比断裂HCl(g)中1 mol HCl键所需能量多8某同学设计如下三个实验方案以探究某反应是放热反应还是吸热反应。方案一：如图1所示，在小烧杯里放入适量除去氧化铝保护膜的铝片，然后向烧杯里加入10 mL 2 mol/L 稀硫酸，用温度计测量温度变化，发现温度由20 逐渐升至75 ，随后温度逐渐下降至30 ，最终停留在20 。方案二：如图2所示，在烧杯底部用熔融的蜡烛粘一块小木片，往烧杯里加入10 mL 2 mol/L 稀硫酸，再向其中加入氢氧化钠溶液，片刻后提起烧杯，发现小木片脱落。方案三：如图3所示，甲试管中发生某化学反应。实验前U形管两侧红墨水液面相平，在化学反应过程中，通过U形管两侧红墨水液面高低判断某反应是吸热反应还是放热反应。序号甲试管中发生反应的物质U形管中两侧红墨水液面氧化钙与水左低右高氢氧化钡晶体与氯化铵晶体(充分搅拌)?铝片与烧碱溶液左低右高铜与浓硝酸左低右高根据上述实验回答下列相关问题：（1）铝片与稀硫酸的反应是(填“吸热”或“放热”)反应，写出该反应的离子方程式：。（2）方案一中，温度升至最高后又下降的原因是。（3）方案二中，小木片脱落的原因是，由此得出的结论是。（4）方案三中，如果甲试管里发生的反应是放热反应，则U形管两侧红墨水液面：左边(填“高于”、“低于”或“等于”)右边。（5）由方案三的现象得出结论：实验发生的反应都是(填“吸热”或“放热”)反应，如果放置较长时间，可观察到U形管里的现象是 。（6）方案三中实验的U形管中的现象为，说明反应物的总能量(填“大于”、“小于”或“等于”)生成物的总能量。12019海南根据图中的能量关系，可求得的键能为ABCD22018海南炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化SO2。下列说法正确的是A每活化一个氧分子吸收0.29eV能量B水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eVC氧分子的活化是OO的断裂与CO键的生成过程D炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂32018江苏下列说法正确的是A氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能B反应4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应C3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于66.021023D在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快42018北京我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。下列说法不正确的是A生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%BCH4CH3COOH过程中，有CH键发生断裂C放出能量并形成了CC键D该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率52016海南由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是A由反应的H=E5E2B由反应的H0C降低压强有利于提高Y的产率D升高温度有利于提高Z的产率62016上海一定条件下，某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下，其中和代表不同元素的原子。关于此反应说法错误的是A一定属于吸热反应B一定属于可逆反应C一定属于氧化还原反应 D一定属于分解反应72015北京最新报道：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ACO和O生成CO2是吸热反应B在该过程中，CO断键形成C和OCCO和O形成了具有极性共价键的CO2D状态状态表示CO与O2反应的过程82015上海已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应进程的变化如下图所示。下列说法正确的是A加入催化剂，减小了反应的热效应B加入催化剂，可提高H2O2的平衡转化率CH2O2分解的热化学方程式：H2O2 H2O + O2 + QD反应物的总能量高于生成物的总能量变式拓展1【答案】D【解析】曲线（表示没有使用催化剂）和曲线（表示使用了催化剂）是同一个反应的能量变化，A项错误；曲线可以表示使用了催化剂的放热反应的能量变化，但氯酸钾分解的反应属于吸热反应，B项错误；放热反应不一定不需要加热，C项错误；反应的H等于生成物的总能量减去反应物的总能量，D项正确。2【答案】（1）124 （2）299【解析】（1）在反应中苯环没有变化，结合H=旧键断裂吸收的总能量新键形成放出的总能量，则有H=(348+4122)kJmol1(612+436)kJmol1=124 kJmol1。（2）设1 mol HI( g)分子中化学键断裂吸收的能量为x kJ，由反应热与键能的关系可知，2x=436+151+11，解得x=299，故1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为299 kJ。考点冲关1【答案】B【解析】A浓硫酸溶于水是物理变化，而非化学变化，故不属于放热反应，A错误；B镁溶于盐酸发生反应生成氯化镁和氢气且放出大量的热，属于放热反应，B正确；C石灰石在高温条件下煅烧发生分解反应，属于吸热反应，C错误；DBa(OH)28H2O晶体与NH4Cl晶体混合属于吸热反应，D错误。答案选B。2【答案】D【解析】由反应ABC(H0)XC(H0)可以看出，ABC(H0)可知这步反应是吸热反应，XC(H0)是放热反应，故X的能量大于AB；AB的能量大于C；X的能量大于C，图像D符合。3【答案】C【解析】A项，反应总过程为N2OCO=N2CO2，根据图示可知，反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，H0，正确；B项，根据反应历程，Fe为催化剂，能够降低反应的活化能，正确；C项，FeO为中间产物，而不是催化剂，错误；D项，根据图示，FeN2OFeON2、FeOCOFeCO2两反应中反应物总能量均高于生成物总能量，均为放热反应，正确。4【答案】C【解析】根据图示可知，相同物质的量的单斜硫的能量比正交硫的能量高，S(s，单斜)S(s，正交)H =- 0.33 kJmol-1， A、B均错误；物质的能量越低越稳定，故正交硫比单斜硫稳定，C正确；表示断裂1 mol O2中的共价键和1 mol单斜硫的化学键所吸收的能量比形成 1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ，D错误。5【答案】B【解析】由反应热反应物总键能生成物总键能可知H(54123483412612436)kJmol1124 kJmol1。6【答案】D【解析】由图像知：白磷比红磷能量高，能量越高越不稳定，故红磷比白磷稳定，红磷转化为白磷时需要吸收能量，属于吸热反应。7【答案】D【解析】A项，活化能不等于反应热，错误。B项，催化剂对反应焓变的大小无影响，错误。C项，考生易因不清楚反应热与活化能的关系而出错，H正反应活化能逆反应活化能0，故正反应活化能比逆反应活化能小，错误。D项，考生利用键能计算时，易因忽视1 mol H2O中含有2 mol HO键而出错，4E(HCl)498 kJmol12243 kJmol14E(HO)115.6 kJmol1，整理得E(HO)E(HCl)31.9 kJmol1，故断开1 mol HO键比断开1 mol HCl键所需能量多，正确。8【答案】（1）放热2Al+6H+2Al3+3H2（2）当化学反应完成后，随着热量的散失，烧杯里溶液的温度降低（3）蜡烛熔化氢氧化钠与稀硫酸的反应是放热反应（4）低于（5）放热红墨水液面左右相平（6）红墨水液面左高右低小于【解析】（1）根据温度计示数的变化可判断铝与稀硫酸的反应是放热反应，金属与非氧化性酸的反应实质是金属与H+反应。（2）当化学反应完成后，随着热量的散失，烧杯里溶液的温度会降低。（3）蜡烛受热熔化，小木片就会脱落，由此可推知氢氧化钠与稀硫酸发生的反应是放热反应。（4）如果甲试管里发生的反应是放热反应，则U形管内左侧气体温度升高，气体压强增大，U形管左侧气体压强大于外界大气压，红墨水液面左低右高。（5）根据实验的现象可推知，氧化钙与水的反应、铝与氢氧化钠溶液的反应、铜与浓硝酸的反应都是放热反应。（6）氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合发生吸热反应，则U形管左侧气体压强小于外界大气压，红墨水液面左高右低。对于吸热反应，反应物的总能量小于生成物的总能量。直通高考1【答案】A【解析】根据图示可知1molCH4分解变为1molC(g)原子和4molH(g)原子共吸收的能量是(75+717+864)kJ=1656kJ的能量，则C-H键的键能为1656kJ4mol=414kJ/mol，故合理选项是A。2【答案】CD【解析】A由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放出能量，故A不符合题意；B由图可知，水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18eV，故B不符合题意；C由图可知，氧分子的活化是OO的断裂与CO键的生成过程，故C符合题意；D活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑颗粒可以活化氧分子，因此炭黑颗粒可以看作大气中SO2转化为SO3的催化剂，故D符合题意；故答案为CD。3【答案】C【解析】A项，氢氧燃料电池放电时化学能不能全部转化为电能，理论上能量转化率高达85%90%，A项错误；B项，反应4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)的S0，该反应常温下可自发进行，该反应为放热反应，B项错误；C项，N2与H2的反应为可逆反应，3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子数小于6 mol，转移电子数小于66.021023，C项正确；D项，酶是一类具有催化作用的蛋白质，酶的催化作用具有的特点是：条件温和、不需加热，具有高度的专一性、高效催化作用，温度越高酶会发生变性，催化活性降低，淀粉水解速率减慢，D项错误；答案选C。点睛：本题考查燃料电池中能量的转化、化学反应自发性的判断、可逆的氧化还原反应中转移电子数的计算、蛋白质的变性和酶的催化特点。弄清化学反应中能量的转化、化学反应自发性的判据、可逆反应的特点、蛋白质的性质和酶催化的特点是解题的关键。4【答案】D【解析】A项，根据图示CH4与CO2在催化剂存在时生成CH3COOH，总反应为CH4+CO2CH3COOH，只有CH3COOH一种生成物，原子利用率为100%，A项正确；B项，CH4选择性活化变为过程中，有1个CH键发生断裂，B项正确；C项，根据图示，的总能量高于的总能量，放出能量，对比和，形成CC键，C项正确；D项，催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提高反应物的平衡转化率，D项错误；答案选D。点睛：本题考查原子利用率、化学反应的实质、化学反应中的能量变化、催化剂对化学反应的影响，解题的关键是准确分析示意图中的信息。注意催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，催化剂不能改变H、不能使化学平衡发生移动。5【答案】BC【解析】A根据化学反应的实质，由反应的H=E3E2，A项错误；B由图象可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，即由反应的H0，B项正确；C根据化学反应2X(g)3Y(g)，该反应是气体分子数增加的可逆反应，降低压强，平衡正向移动，有利于提高Y的产率，C项正确；D由B分析可知，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，Z的产率降低，D项错误；答案选BC。【名师点睛】对于化学图象问题，可按以下的方法进行分析： 认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与化学反应原理挂钩。紧扣反应特征，搞清反应方向是吸热还是放热，体积增大还是减小，有无固体、纯液体物质参加反应。看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势等等。本题考查化学反应与能量变化，主要结合物质反应与能量变化图，考查学生对化学反应热的理解。对于AB两项判断反应是放热反应还是吸热反应，可以从三个角度判断：一是比较反应物和生成物的总能量相对大小，生成