2023版高三一轮总复习化学鲁科版教案：第5章 第27讲 化学反应的热效应(基础课)

1、PAGE PAGE 22第27讲化学反应的热效应(基础课)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。5.了解焓变(H)与反应热的含义。了解活化能的概念。6.了解有关燃烧热、中和热的计算，了解中和反应化学热的测定。7.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。焓变热化学方程式1化学反应的实质与特征2反应热和焓变(1)反应热：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的

2、热量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热。通常用符号Q表示，单位为kJmol1。(2)焓变：在等压条件下化学反应的反应热，其符号为H，单位是kJ/mol(或kJmol1)。恒压条件下，反应中的能量变化全部转化为热能时，焓变(H)等于反应热。3吸热反应和放热反应(1)从反应物和反应产物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。反应吸热反应放热(2)从反应热的量化参数键能的角度分析放热反应可以看成反应物所具有的化学能转化为热能释放出来；吸热反应可以看成热能转化为化学能被生成物所“储存”。识记常见的放热反应与吸热反应放热反应：可燃物的燃烧；酸碱中和反应；大多数化合反应；金属跟水或酸的置换反应；物质的

3、缓慢氧化；铝热反应。吸热反应：大多数分解反应；盐类的水解反应；Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应；碳和水蒸气、C和CO2的反应。NaHCO3与盐酸的反应。4热化学方程式(1)定义：表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式，叫做热化学方程式。(2)意义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。如2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1表示在25 、101 kPa条件下，2_mol_H2和1_mol_O2反应生成2_mol液态水时，放出571.6_kJ_的热量。(3)书写步骤(4)注意事项热化学方程式不标“”“”，但必须用s、l、g、aq等标出物质的

4、聚集状态。而在书写同素异形体转化的热化学方程式时，由于不同单质可能用同一元素符号表示(如金刚石与石墨都用C表示)除了注明状态外，还要注明名称。热化学方程式中各物质化学式前的系数只表示物质的量，其H必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。H表示完全反应时的热量变化，与反应条件及反应是否可逆无关。5从活化能的角度认识焓变如图所示，反应ABAB的活化能为Ea，加入催化剂K后，反应分两步进行：AKAK活化能为Ea1AKBABK活化能为Ea2(1)加入催化剂K后，、两步反应的活化能Ea1、Ea2均小于原反应的Ea，反应速率加快。(2)Ea1Ea2，故步反应为慢反应，决定整个反应的速率，步反应为快反应，总

5、反应取决于步反应，总反应在催化剂条件下的活化能为Ea1。(3)总反应的活化能为Ea。(1)活化能又称能垒或能阈或能障。(2)活化能与温度无关，与使用的催化剂有关。(3)催化剂不改变焓变(H)。焓变与热化学方程式1判一判(正确的打“”，错误的打“”)。(1)需加热进行的反应均为吸热反应，其焓变H0。()(2)任何化学反应都伴随着能量变化，有能量变化的过程均为化学变化。()(3)C(s，石墨)=C(s，金刚石)H0，金刚石比石墨稳定。()(4)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。()(5)同温同压下，反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下

6、的H不同。()(6)H2(g)eq f(1,2)O2(g)=H2O(l)H1，H2(g)eq f(1,2)O2(g)=H2O(g)H2，则H1H2。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2碘在不同状态下(固态或气态)与氢气反应的热化学方程式如下所示：H2(g)I2(？)2HI(g)H9.48 kJmol1H2(g)I2(？)2HI(g)H26.48 kJmol1下列判断正确的是 ()A中的I2为固态，中的I2为气态B中的反应物总能量比中的反应物总能量低C中的产物比中的产物热稳定性更好D1 mol固态碘升华时将吸热17 kJBA项，反应放热、反应吸热原因是碘单质的状态不同，固态变为气态需要

7、吸收能量，故中的I2为气态，中的I2为固态，错误；B项，生成物的能量相等，反应放热，反应吸热，故的反应物总能量比的反应物总能量低，正确；C项，产物的稳定性相同，错误；D项，1 mol固态碘升华时将吸热26.48 kJ9.48 kJ35.96 kJ，错误。3根据能量关系示意图，下列说法正确的是 ()A1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和为393.5 kJB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)H221.2 kJmol1D热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热

8、量，则CO热值H10.1 kJmol1答案C4根据信息书写热化学方程式。(1)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：已知AX3的熔点和沸点分别为93.6 和76 ，AX5的熔点为167 。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为_。(2)在一定条件下，将1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中发生反应生成氨气，达到平衡时N2的转化率为25%，放出Q kJ的热量，N2与H2反应的热化学方程式为_。(3)化学反应的H等于反应物的总键能与生成物的总键能之差。化学键SiOSiClHHHClSiSiSi

9、C键能/ (kJmol1)460360436431176347工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)2H2(g)eq o(=,sup9(高温)Si(s)4HCl(g)H_ kJmol1。解析(2)1 mol N2完全反应放出的热量为eq f(Q,125%) kJ4Q kJ，故N2(g)3H2(g)2NH3(g)H4Q kJmol1。(3)H4E(SiCl)2E(HH)2E(SiSi)4E(HCl)(4360243621764431) kJmol1236 kJmol1。答案(1)AX3(l)X2(g)=AX5(s)H123.8 kJmol1(2)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H4

10、Q kJmol1(3)236H的基本计算(1)HH(反应产物)H(反应物)(2)H反应物断键吸收的能量反应产物成键放出的能量(3)H正反应活化能逆反应活化能。注意：常见物质(1 mol)中化学键数目物质CO2(C=O)CH4 (CH)P4(PP)SiO2 (SiO)石墨金刚石S8 (SS)Si化学键数目(NA)24641.5282涉及活化能的能量图示分析5(2021泰安模拟)工业上常利用CO2和NH3合成尿素CO(NH2)2，该可逆反应分两步进行，整个过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是()ANH2COONH4为合成尿素反应的中间产物B反应逆反应的活化能反应正反应的活化能C反应在热力学上

11、进行趋势很大D2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(l)H2O(l)的焓变HE2E1CA.从图像可知，合成尿素的过程中生成了NH2COONH4，其为合成尿素反应的中间产物，A正确；B.活化能是指化学反应中反应物分子到达活化分子所需的最小能量，由图像可知，反应逆反应的活化能反应正反应的活化能，B正确；C.反应为吸热反应，在热力学上进行趋势较小，C错误；D.2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(l)H2O(l)为放热反应，H 生成物的总能量反应物的总能量0，即HE2E1，D正确。6(2021长沙模拟)在超临界水中进行碳碳加成反应时存在两条不同的路径，其反应机理如图所示。下列有关说法错误

12、的是()A.比稳定B反应生成的活化能为54.0 kJmol1C生成的反应为吸热反应D选择适当的催化剂，有可能改变不同路径产物的产量AA.根据反应机理图可知比的能量低，更稳定，故A错误；B.由图像可知，反应生成的活化能为54.0 kJmol1，故B正确：C.由图可知，生成的反应为吸热反应，故C正确；D.催化剂可以改变反应的路径，所以选择适当的催化剂，有可能改变不同路径产物的产量，故D正确。7(2021湖北八校一联)我国科学家以MoS2为催化剂，在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨，其反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示。下列说法错误的是()ALi2SO4溶液利于MoS2对N2的活化B两种电解

13、质溶液环境下，N2NH3的焓变相同CMoS2(Li2SO4溶液)将反应决速步(*N2*N2H)的能量升高DN2的活化是NN键的断裂与NH键形成的过程C由题图可知，在Li2SO4溶液中*N2的相对能量较低，因此Li2SO4溶液利于MoS2对N2的活化，A正确；反应物、生成物的能量不变，因此两种电解质溶液环境下，反应N2NH3的焓变相同，B正确；MoS2(Li2SO4溶液)体系中*N2*N2H吸收的能量比在MoS2(Na2SO4溶液)体系中的少，所以活化能降低，C错误；N2的活化是*N2转化为*N2H的过程，即NN键的断裂与NH键形成的过程，D正确。三步突破能量变化能垒图燃烧热与中和反应热能源1燃

14、烧热与中和反应热的比较燃烧热中和反应热相同点能量变化放热H及其单位H0)在25 和101 kPa下，强酸与强碱在稀溶液中反应的反应热为57.3 kJmol1或H57.3_kJmol12中和反应的反应热的测定(1)实验装置(2)测定原理QC(T2T1)。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)注意事项中和热测定实验关键是保温、隔热，减少实验过程中的热量损失。为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍微过量。中和热是强酸和强碱的稀溶液生成1 mol H2O放出的热量，为57.3 kJ，弱酸弱碱电离时吸热，生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ。若用浓硫

15、酸发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量大于57.3 kJ。计算时应注意单位的统一，且要注意数据的取舍，无效数据要舍去。3能源(1)分类(2)科学开发利用能源的措施提高能源的利用率科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧：一是保证燃烧时有适当过量的空气，如鼓入空气、增大O2浓度等；二是保证燃料与空气的接触面，如将固体粉碎成粉末，使液体喷射成雾状等。开发新的能源开发资源丰富、可以再生、对环境无污染的新能源等。燃烧热、中和反应热与能源1判一判(正确的打“”，错误的打“”)。(1)已知H2(g)eq f(1,2)O2(g)=H2O(g)Ha kJmol1，则H2的燃烧热为a kJmol1。()(2)

16、已知稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量。()(3)煤的液化或气化可以提高能源利用率，减少污染气体的排放。()(4)天然气、水能、风能、氢能、生物质能均属于可再生的新能源。()(5)天然气、风能属于一次能源，水煤气、电能属于二次能源。()答案(1)(2)(3)(4)(5)2一些烷烃的燃烧热如下表：化合物燃烧热/(kJmol1)化合物燃烧热/(kJmol1)甲烷890.3正丁烷2 878.0乙烷1 560.8异丁烷2 869.6丙烷2 221.52甲基丁烷3 531.3下列说法正确的是 ()

17、A乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)7O2(g)=4CO2(g)6H2O(g)H1 560.8 kJmol1B稳定性：正丁烷异丁烷C正戊烷的燃烧热大于3 531.3 kJmol1D相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多C表示乙烷燃烧的热化学方程式中，H2O应为液态，且该反应的H3 121.6 kJmol1，A错误；由表中燃烧热数据可知，1 mol正丁烷、异丁烷分别完全燃烧时，正丁烷放出的热量多，说明等量的两种物质，正丁烷具有的能量高于异丁烷，则异丁烷更稳定，B错误；2甲基丁烷的稳定性强于正戊烷，由于 2甲基丁烷的燃烧热为3 531.3 kJmol1，故正戊烷的燃烧热大于3

18、531.3 kJmol1，C正确；由表中数据分析可知，相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越少，D错误。3已知：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H157.3 kJmol1，2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2571.6 kJmol1，下列有关说法正确的是()A向含0.1 mol NaOH的溶液中加入一定体积的0.1 molL1乙二酸，反应中的能量变化如图所示BNH3H2O(aq)H(aq)=NHeq oal(,4)(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1C氢气的燃烧热为571.6 kJmol1D若反应中水为气态，则同样条件下的反应热：H57.3 kJmol1，B项错误

19、；反应消耗1 mol H2(g)生成H2O(l)放出的热量为285.8 kJ，故H2的燃烧热为285.8 kJmol1，C项错误；D项，水为气态时，放出的热量少，但H大，即HH2，D项错误。中和反应的反应热的测定4某实验小组用0.55 molL1 NaOH溶液和0.50 molL1 H2SO4溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。(1)装置中碎泡沫塑料的作用是_。(2)写出该反应的热化学方程式生成1 mol H2O(l)时的反应热为57.3 kJmol1：_。(3)取50 mL NaOH溶液和30 mL H2SO4溶液进行实验，实验数据如表所示。请填写表格中的空白：温度次数起始温度t1/终止

20、温度t2/温度差平均值(t2t1)/H2SO4NaOH平均值126.226.026.130.1227.027.427.233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4近似认为0.55 molL1 NaOH溶液和0.50 molL1 H2SO4溶液的密度都是1.0 gmL1，中和后生成溶液的比热容c4.18 J(g)1。则生成1 mol H2O(l)时的反应热H_(取小数点后一位)。上述实验数值结果与57.3 kJmol1有偏差，产生偏差的原因不可能是_(填字母)。a实验装置保温、隔热效果差b量取NaOH溶液的体积时仰视读数c分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯

21、中d用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度(4)现将一定足量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 molL1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为H1、H2、H3，则H1、H2、H3的大小关系为_。解析(3)第2组数据偏差较大，应舍去，其他三组的温度差平均值为4.0 。H(5030)mL1.0 gmL14.0 4.18103 kJg110.025 mol53.5 kJmol1。放出的热量少可能是散热、多次加入碱或起始温度读得较高等原因。(4)稀氢氧化钠溶液，稀氢氧化钙中溶质都完全电离，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中NH3H2O的电离要吸收热

22、量，故中和热要小一些，H3要大一些。答案(1)隔热保温，减小热量的损失(2)H2SO4(aq)2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)2H2O(l)H114.6 kJmol1(3)4.053.5 kJmol1b(4)H1H2H3盖斯定律及其应用1盖斯定律(1)内容一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成，反应热都是一样的。即：一个化学反应的焓变只取决于反应体系的始态和终态，与反应途径无关。(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aAeq o(,sup9(H1)B、Aeq o(,sup9(H2)eq f(1,a)BH1aH2Aeq o(,sup9(H1),sdo9(H

23、2)BH1H2HH1H22.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H的符号。比较反应热大小时不要只比较H数值的大小，还要考虑其符号。(3)看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的H越小，吸热反应的H越大。(4)看反应的程度。对于可逆反应，参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。(5)示例试比较下列各组H的大小。同一反应，生成物状态不同时A(g)B(g)=C(g)H10A(g)B(g)=C(l)H2H2(填“”“”或“”，下同)。同一反应，反应物状态不同时S(g)O2(g)=SO2(g)H10S(

24、s)O2(g)=SO2(g)H20则H1H2。两个有联系的不同反应相比C(s)O2(g)=CO2(g)H10C(s)eq f(1,2)O2(g)=CO(g)H20则H1H3BH42H32H2H1C1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g)D联氨和N2O4作火箭推进剂的原因之一是反应放出大量的热AO2(g)2H2(g)=2H2O(g)H3；O2(g)2H2(g)=2H2O(l)H5；两个反应均为放热反应，H均为负值，放热越多，H越小，由于生成液态水放热更多，所以H5H3，A错误；根据盖斯定律，22得，2N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O

25、(g)，所以H42H32H2H1，B正确；O2(g)2H2(g)=2H2O(g)H3，该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，C正确；由H41 048.9 kJmol1知，反应放出大量的热，所以可以用联氨和N2O4作火箭推进剂，D正确。4(2021浙江6月选考)相同温度和压强下，关于反应的H，下列判断正确的是()AH10，H20BH3H1H2CH1H2，H3H2 DH2H3H4C一般的烯烃与氢气发生加成反应为放热反应，环己烯、1,3环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，因此，H10，H20，A不正确；苯分子中没有碳碳双键，其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共价键，因此

26、，其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1,3环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和，即H3H1H2，B不正确；H10，H2H2；苯与氢气发生加成反应生成1,3环己二烯的反应为吸热反应(H40)，根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热H3H4H2，因此H3H2，H2H3H4，C正确，D错误。1(双选)(2021湖南选择性考试，T14)铁的配合物离子(用eq blcrc(avs4alco1(LFeH)表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：下列说法错误的是()A该过程的总反应为HCOOHeq o(=,sup9(催化剂)CO2H2BH浓度过大或者过小，均导致反应速率降

27、低C该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化D该过程的总反应速率由步骤决定CD分析题给反应机理图，可知该过程的反应物为HCOOH，生成物为CO2和H2，则该过程的总反应为HCOOHeq o(=,sup9(催化剂)CO2H2，A说法正确；H浓度过大，抑制HCOOH的电离，HCOO浓度减小，会降低步骤的反应速率，H浓度过小，会降低步骤反应速率，故H浓度过大或者过小，均会导致反应速率降低，B说法正确；整个催化循环过程中Fe元素化合价均为3价，故该催化循环中Fe元素的化合价没有发生变化，C说法错误；由相对能量的变化情况图可以得出，该反应过程中的步骤的活化能Ea86.1 kJmol1，为该反应进程中的最大

28、活化能，故该过程的决速步骤为步骤，D说法错误。2(1)(2021全国乙卷，T15节选)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率()光的照射下机理为：NOClh,NOCl*NOClNOCl*,2NOCl2其中h表示一个光子能量，NOCl*表示NOCl的激发态。可知，分解1 mol的NOCl需要吸收_mol光子。(2)(2021湖南选择性考试，T16节选)氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据如下：化学键NNHHNH键能E/eq blc(rc)(avs4alco1(kJmol1)946436.0390.8在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。反应2NH3(g)N

29、2(g)3H2(g)H_kJmol1。(3)(2021全国甲卷，T28节选)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)该反应一般认为通过如下步骤来实现：CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H141 kJmol1CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H290 kJmol1总反应的H_kJmol1；若反应为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_(填标号)，判断的理由是_。ABCD解析(1)反应总方程式为2NOClh2NOCl2，故分解1 mol NOCl需要0.5 mol的光子。(2)H反应物键能总和生成物键能总和，根据热化学方程式以及表格中数据可得H390.8 kJmol132(946 kJmol1436.0 kJmol13)90.8 kJmol1。(3)由盖斯定律可知，反应反应得总反应方程式，则总反应的HH1H241 kJmol1(90 kJmol1)49 kJmol1。该