2024年人教版高二化学寒假提升专题01 化学反应的热效应（解析版）

【淘宝店铺：向阳百分百】【淘宝店铺：向阳百分百】专题01化学反应的热效应目录考点聚焦：复习要点+知识网络，有的放矢重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺题型归纳：归纳常考热点题型，高效解题难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升学以致用：真题感知+提升专练，全面突破复习要点聚焦1.热化学方程式的书写与判断。2.燃烧热和中和热的辨析。3.盖斯定律及其应用。4.反应热的比较与计算知识网络聚焦一、反应热焓变（一）反应热及其测定1、体系与环境被研究的物质系统称为体系，与体系相互影响的其他部分称为环境。2、反应热在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。3、实验探究：中和反应反应热的测定（1）测定原理：环境温度不变时，根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。即利用公式：Q＝cmΔt进行计算。（2）实验装置①实验装置中各仪器安装如图。②各部分仪器的作用玻璃搅拌器的作用是使反应物混合均匀充分接触。隔热层的作用是减少热量的散失。温度计的作用是测定反应前后反应体系的温度。（3）实验步骤①反应物温度测量(t1)：测量混合前50mL0.50mol·L－1盐酸、50mL0.55mol·L－1氢氧化钠溶液的温度，取两温度平均值，记录为起始温度t1。②反应后体系温度测量(t2)：将酸碱溶液迅速混合，用玻璃搅拌器轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记录为终止温度t2。③重复实验操作两次，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。（4）实验数据处理设溶液的密度均为1g·cm－3，中和后溶液的比热容c＝4.18J·g－1·℃－1，根据实验数据计算出该反应放出的热量Q≈1.42kJ，则生成1molH2O时放出的热量为56.8kJ。（5）实验结论大量实验测得，在25℃和101kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液，发生中和反应生成1molH2O时，放出57.3kJ的热量。（二）反应热与焓变1、内能内能是体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强和物质的聚集状态等影响。3、焓与焓变（1）焓(H)：是一个与内能有关的物理量。（2）焓变(△H)：在恒压下，化学反应过程中吸收或释放的热量称为该反应的焓变。常用单位kJ/mol或kJ·mol-1。（3）反应热与焓变的关系在等压条件下进行的化学反应的反应热等于反应的焓变，因此常用ΔH表示反应热。（4）焓变与吸热反应和放热反应的关系①放热反应：反应体系向环境释放能量，反应体系的焓减小，ΔH为负值，即ΔH<0。②吸热反应：反应体系从环境中吸收能量，反应体系的焓增大，ΔH为正值，即ΔH>0。4、从微观角度理解反应热的实质以H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)反应的能量变化为例说明，如图所示：由图可知：化学键反应中能量变化断裂或形成1mol化学键的能量变化断裂或形成化学键的总能量变化H—H吸收436kJ共吸收679kJCl—Cl吸收243kJH—Cl放出431kJ共放出862kJ结论H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)的反应热ΔH＝－183kJ·mol－1①图示：化学反应过程中形成化学键、断裂化学键能量变化可用如图表示：其中，E1表示反应物断裂化学键吸收的总热量，E2表示生成物形成化学键放出的总热量，E1与E2的差值表示反应热。上述反应过程表示该反应为放热反应。②焓变计算公式：ΔH＝E总(断键)－E总(成键)二、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。2、意义：不仅表示化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。实例：已知25℃、101kPa下，热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，其表示在25℃、101kPa，2molH2与1molO2完全反应生成2mol液态水时放出的热量是571.6kJ。3、热化学方程式的书写方法（1）热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数只表示其物质的量，可以是整数或分数。（2）标注反应的温度和压强。没有特殊说明是指25℃、101kPa。不用标明反应条件（如“加热”“高温”“催化剂”等）。（3）标注各物质聚集状态。在物质后面用括号标注各物质的聚集状态：气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。（4）标注ΔH的正负。化学方程式后面空一格标注ΔH，若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。（5）－1。4、ΔH的单位中“mol－1”的含义对一个化学反应，ΔH的单位中“mol－1”不是指每摩尔具体物质，而是指“每摩尔反应”。因此ΔH必须与化学方程式一一对应。三、燃烧热1、概念：在101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。2、单位：kJ·mol－1或kJ/mol。3、意义：甲烷的燃烧热为890.3kJ·mol－1，或ΔH＝－890.3kJ·mol－1，它表示25℃、101kPa时，1mol甲烷完全燃烧生成1molCO2(g)和2molH2O(l)时放出890.3kJ的热量。4、热化学方程式的书写书写表示燃烧热的热化学方程式时，以燃烧1mol可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数，同时可燃物要完全燃烧且生成指定产物。例如：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－15、燃烧热的热化学方程式是否正误“一看”可燃物的化学计量数是否为1。“二看”元素完全燃烧生成的物质是否为指定产物。“三看”ΔH是否为“－”及单位是否正确。四、盖斯定律1、盖斯定律：一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。换句话说，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、盖斯定律的计算方法（1）“虚拟路径”法：若反应物A变为生成物D，可以有两个途径。①由A直接变成D，反应热为ΔH；②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。如图所示：则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。（2）加合法：加合法就是运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。例：根据如下两个反应，选用上述两种方法，计算出C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)CO(g)的反应热ΔH。C(s)＋O2(g)CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol－1反应C(s)＋O2(g)=CO2(g)的途径可设计如下：则ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5kJ·mol－1。五、反应热的计算1、根据热化学方程式计算热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。例如，aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)ΔHabcd|ΔH|n(A)n(B)n(C)n(D)Q则eq\f(nA,a)＝eq\f(nB,b)＝eq\f(nC,c)＝eq\f(nD,d)＝eq\f(Q,|ΔH|)2、根据反应物、生成物的键能计算ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。3、根据物质的燃烧热数值计算Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH(燃烧热)|。4、根据盖斯定律计算将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式及其ΔH。5、ΔH大小比较时注意事项（1）吸热反应的ΔH为“＋”，放热反应的ΔH为“－”，所以吸热反应的ΔH一定大于放热反应的ΔH。（2）放热反应的ΔH为“－”，所以放热越多，ΔH越小。题型一热化学方程式的书写及判断典例1在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，下列热化学方程式正确的是()A．CH3OH(l)＋eq\f(3,2)O2(g)CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝＋725.8kJ·mol－1B．2CH3OH(l)＋3O2(g)2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－1452kJ·mol－1C．2CH3OH(l)＋3O2(g)2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－725.8kJ·mol－1D．2CH3OH(l)＋3O2(g)2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝＋1452kJ·mol－1【答案】B【解析】在25℃、101kPa下，1mol甲醇(即32g)燃烧生成CO2和液态水放热为32×22.68kJ≈725.8kJ,2mol甲醇燃烧放热1452kJ。典例2下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)()A．Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2ΔH＝－24.8kJ·mol－1(反应热)B．CH3OH(g)＋eq\f(1,2)O2(g)CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1(反应热)C．C4H10(g)＋eq\f(13,2)O2(g)4CO2(g)＋5H2O(g)ΔH＝－2658.0kJ·mol－1(燃烧热)D．NaOH(aq)＋HCl(aq)NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋57.3kJ·mol－1【答案】B【解析】没有注明物质的状态，故A错误；物质的状态、焓变均注明，书写合理，故B正确；燃烧热中水应为液态，故C错误；中和反应为放热反应，焓变为负，故D错误。题型二化学反应热的计算及大小比较典例3已知H2的燃烧热为285.8kJ·mol－1，CO的燃烧热为282.8kJ·mol－1。现有H2和CO组成的混合气体56.0L(标准状况)，经充分燃烧后，一共放出热量710.0kJ，并生成液态水。下列说法正确的是()A．CO燃烧的热化学方程式为2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)ΔH＝＋282.8kJ·mol－1B．H2燃烧的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)ΔH＝－571.6kJ·mol－1C．燃烧前的混合气体中，H2的体积分数为40%D．混合气体燃烧后与足量的过氧化钠反应，电子转移总数为2NA【答案】C【解析】A项应为1molCO(g)燃烧生成1molCO2(g)放热282.8kJ，且ΔH<0，错误；B项中由于题目中已知的是H2的燃烧热，因此生成的H2O应为液态，错误；设56.0L混合气体中含H2的物质的量为x，CO的物质的量为y，列式x＋y＝eq\f(56.0L,22.4L·mol－1)＝2.5mol①，285.8kJ·mol－1×x＋282.8kJ·mol－1×y＝710.0kJ②，联立①②解得x＝1mol，则H2的体积分数为eq\f(1,2.5)×100%＝40%，C项正确；混合气体燃烧后生成H2O、CO2共2.5mol，与足量的过氧化钠反应能产生O21.25mol，其电子转移总数为2.5NA，D项错误。典例4室温下，将1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2，CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3，则下列判断正确的是()A．ΔH2＞ΔH3 B．ΔH1＜ΔH3C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2＞ΔH3【答案】B【解析】①胆矾溶于水时，溶液温度降低，反应为CuSO4·5H2O(s)Cu2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋5H2O(l)ΔH1＞0；②CuSO4(s)Cu2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)ΔH2＜0；③已知CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)ΔH3；依据盖斯定律①－②得到③，所以ΔH3＝ΔH1－ΔH2；ΔH2＜0，ΔH1＞0，ΔH3＞0。上述分析可知ΔH2＜ΔH3，故A项错误；分析可知ΔH2＝ΔH1－ΔH3，由于ΔH2＜0，ΔH3＞ΔH1，故B项正确；ΔH3＝ΔH1－ΔH2，故C项错误；ΔH2＜0，ΔH1＞0，ΔH3＞ΔH1＋ΔH2，故D项错误。题型三图像在化学反应能量变化中的应用典例5已知：①1mol晶体硅中含有2molSi—Si，1molSiO2晶体中含有4molSi—O。②Si(s)＋O2(g)SiO2(s)ΔH，其反应过程与能量变化如图所示。③化学键Si—OOOSi—Si断开1mol共价键所需能量/kJ460500176下列说法正确的是()A．晶体硅光伏发电是将化学能转化为电能B．二氧化硅的稳定性小于硅的稳定性C．ΔH＝－988kJ·mol－1D．ΔH＝a－c【答案】C【解析】晶体硅光伏发电是将太阳能转化为电能，A错误；根据化学键的键能判断，1mol二氧化硅中的化学键断裂需要的能量为4×460kJ＝1840kJ,1mol晶体硅中的化学键断裂需要的能量为2×176kJ＝352kJ，故二氧化硅的稳定性大于硅的稳定性，B错误；ΔH＝(176×2＋500－460×4)kJ·mol－1＝－988kJ·mol－1，C正确；根据图中信息可知，ΔH＝－ckJ·mol－1，D错误。典例6如图所示，E1＝393.5kJ·mol－1，E2＝395.4kJ·mol－1，下列说法或热化学方程式正确的是()A．石墨与金刚石之间的转化是物理变化B．C(石墨，s)C(金刚石，s)ΔH＝＋1.9kJ·mol－1C．金刚石的稳定性强于石墨D．断裂1mol石墨的化学键吸收的能量比断裂1mol金刚石的化学键吸收的能量少【答案】B【解析】石墨与金刚石是两种不同的单质，二者之间的转化是化学变化，A项错误；由图可知，1mol金刚石的能量比1mol石墨的能量高395.4kJ－393.5kJ＝1.9kJ，故有C(石墨，s)C(金刚石，s)ΔH＝＋1.9kJ·mol－1，B项正确；金刚石的能量高于石墨的能量，物质的能量越高越不稳定，C项错误；C(石墨，s)C(金刚石，s)ΔH＝＋1.9kJ·mol－1，1mol石墨的总键能比1mol金刚石的总键能大1.9kJ，D项错误。强化点一“五审法”判断热化学方程式的正误一审“＋”“－”——放热反应的ΔH一定为“－”，吸热反应的ΔH一定为“＋”。二审单位——单位一定为“kJ·mol－1”，易错写成“kJ”或漏写。三审状态——物质的状态必须正确，特别是溶液中的反应易写错。四审数值——反应热的数值必须与方程式中的化学计量数相对应，即ΔH与化学计量数成正比。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。五审是否符合概念——如燃烧热(燃料的化学计量数为1，生成指定产物)。强化点二辨析两个易混概念——燃烧热和中和热(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反应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表示方法燃烧热为akJ·mol－1或ΔH＝－akJ·mol－1中和热为57.3kJ·mol－1或ΔH＝－57.3kJ·mol－1(2)反应热答题规范指导①描述反应热时，无论是用“反应热”“焓变”表示还是用ΔH表示，其后所跟数值都需要带“＋”“－”符号。如某反应的反应热(或焓变)为ΔH＝－QkJ·mol－1或ΔH＝＋QkJ·mol－1。②由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不带“－”号。如某物质的燃烧热为ΔH＝－QkJ·mol－1或QkJ·mol－1。真题感知1．（2023·江苏·统考高考真题）二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为

在密闭容器中，、时，平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的实际转化率随温度的变化如题图所示。的选择性可表示为。下列说法正确的是

A．反应的焓变B．的平衡选择性随着温度的升高而增加C．用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530℃D．450℃时，提高的值或增大压强，均能使平衡转化率达到X点的值【答案】D【解析】A．由盖斯定律可知反应的焓变，A错误；B．为放热反应，升高温度平衡逆向移动，的含量降低，故的平衡选择性随着温度的升高而降低，B错误；C．由图可知温度范围约为350~400℃时二氧化碳实际转化率最高，为最佳温度范围，C错误；D．450℃时，提高的值可提高二氧化碳的平衡转化率，增大压强反应I平衡正向移动，可提高二氧化碳的平衡转化率，均能使平衡转化率达到X点的值，D正确。故选D。2．（2023·江苏·统考高考真题）氢元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。、、是氢元素的3种核素，基态H原子的核外电子排布，使得H既可以形成又可以形成，还能形成、、、、等重要化合物；水煤气法、电解水、光催化分解水都能获得，如水煤气法制氢反应中，与足量反应生成和吸收131.3kJ的热量。在金属冶炼、新能源开发、碳中和等方面具有重要应用，如在催化剂作用下与反应可得到。我国科学家在氢气的制备和应用等方面都取得了重大成果。下列化学反应表示正确的是A．水煤气法制氢：

B．催化加氢生成的反应：C．电解水制氢的阳极反应：D．与水反应：【答案】B【解析】A．水煤气法制氢的反应为吸热反应，其热化学方程式为

，A错误；B．由题意可知在催化剂作用下与反应可得到，根据原子守恒可得离子方程式为，B正确；C．电解水制氢的阳极反应为，C错误；D．与水反应化学方程式为，中H原子不守恒，D错误。故选B。3．（2023·海南·统考高考真题）各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是物质A．B．C．D．【答案】D【解析】A．H2O应该为液态，A错误；B．，B错误；C．氢气的燃烧热为285.8kJ/mol，则，C错误；D．，D正确；故选D。4．（2023·广东·统考高考真题）催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程(下图)中，M为中间产物。其它条件相同时，下列说法不正确的是

A．使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行 B．反应达平衡时，升高温度，R的浓度增大C．使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡 D．使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大【答案】C【解析】A．由图可知两种催化剂均出现四个波峰，所以使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行，A正确；B．由图可知该反应是放热反应，所以达平衡时，升高温度平衡向左移动，R的浓度增大，B正确；C．由图可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ时反应速率更快，反应体系更快达到平衡，C错误；D．由图可知在前两个历程中使用Ⅰ活化能较低反应速率较快，后两个历程中使用Ⅰ活化能较高反应速率较慢，所以使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大，D正确；故选C。5．（2023·北京·统考高考真题）一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如下，其中代表或中的一种。下列说法正确的是

A．a、c分别是B．既可以是，也可以是C．已知为副产物，则通入水蒸气可减少的产生D．等压条件下，反应①、②的反应热之和，小于氯化铵直接分解的反应热【答案】C【解析】分解的产物是和，分解得到的与反应生成，又可以分解得到和，则a为，b为，c为，d为。A．由分析可知，a为，c为，A项错误；B．d为，B错误；C．可以水解生成，通入水蒸气可以减少的生成，C正确；D．反应①和反应②相加即为氯化铵直接分解的反应，由盖斯定律可知，等压条件下，反应①、反应②的反应热之和等于氯化铵直接分解的反应热，D错误；故选C。提升专练1．已知在398K、1×105Pa条件下，2molH2燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，下列热化学方程式正确的是()A．H2O(g)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝＋242kJ·mol－1B．2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)ΔH＝－484kJ·mol－1C．H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)H2O(g)ΔH＝＋242kJ·mol－1D．2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)ΔH＝＋484kJ·mol－1【答案】A【解析】选项B中生成物水的状态表述错误，产物H2O应为气态；选项C和D中反应热ΔH的符号错误。2．已知在25℃、1.01×105Pa下，1mol氢气在氧气中燃烧生成气态水的能量变化如下图所示，下列有关说法正确的是()A．H2O分解为H2与O2时放出热量B．热化学方程式为：2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)ΔH＝－490kJ·mol－1C．甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为甲＞乙＞丙D．乙→丙的过程中若生成液态水，释放的能量将小于930kJ【答案】B【解析】氢气和氧气反应生成1mol气态水的ΔH＝反应物键能和－生成物键能和＝436kJ·mol－1＋249kJ·mol－1－930kJ·mol－1＝－245kJ·mol－1，反应放热，所以水分解吸热，A项错误；生成1mol气态水时放出245kJ的热量，则热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－490kJ·mol－1，B项正确；断键吸收能量，成键释放能量，甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙＞甲＞丙，C项错误；水蒸气变成液态水会放热，乙→丙的过程中若生成液态水，释放的能量将大于930kJ，D项错误。3．一定条件下，在水溶液中1molCl－、ClOeq\o\al(－,x)(x＝1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示，下列有关说法正确的是()A．e是ClOeq\o\al(－,3)B．反应b→a＋c的活化能为60kJ·mol－1C．a、b、c、d中c最稳定D．反应b→d＋a的热化学方程式为3ClO－(aq)【答案】D【解析】e中Cl元素化合价为＋7，而ClOeq\o\al(－,3)中Cl元素化合价为＋5，A项错误；依据题图中数据无法判断反应b→a＋c的活化能，B项错误；a、b、c、d中a的能量最低，所以最稳定，C项错误；b→d＋a为3ClO－(aq)ClOeq\o\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq)，反应热＝(64kJ·mol－1＋2×0kJ·mol－1)－3×60kJ·mol－1＝－116kJ·mol－1，所以该反应的热化学方程式为3ClO－(aq)ClOeq\o\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq)ΔH＝－116kJ·mol－1，D项正确。4．CO对人类生存环境的影响很大，CO治理问题属于当今社会的热点问题。镍与CO反应的化学方程式为Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，镍与CO反应会造成镍催化剂中毒，为防止镍催化剂中毒，工业上常用SO2除去CO，生成物为S和CO2。已知相关反应过程的能量变化如图所示，则用SO2除去CO的热化学方程式为________________________