第01讲反应热焓变（教师版）高二化学讲义（人教2019选择性必修1）

第01讲第01讲反应热焓变知识导航知识导航课前引入热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式。热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式。例如，燃料的燃烧、酸与碱的中和反应等会放出热量，属于放热反应。而有些反应，如工业上煅烧石灰石的反应等会吸收热量，属于吸热反应。化学反应过程中释放或吸收的热量在生活、生产和科学研究中具有广泛的应用。那么，在实际应用中，人们如何定量地描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢?模块模块一反应热及其测定知识精讲知识精讲一、体系与环境以盐酸与NaOH溶液的反应为例体系在热学中体系是与周围其他部分区分开来的根据需要所研究的对象。如我们可将盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系，简称体系（又称系统）。环境与体系相互影响的其他部分，如盛有溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境。关联体系与环境之间存在_______交换或_______交换。【答案】物质能量二、反应热的定义1．定义：在等温条件下①，化学反应体系向环境_______或从环境_______的_______，称为化学反应的热效应，简称反应热。用ΔH表示。①注：等温条件下，指化学反应发生后，使反应后体系的温度恢复到反应前体系的温度，即反应前后体系的温度相等。2．说明：许多反应热可以通过量热计直接测定。例如，盐酸与NaOH溶液反应的过程中会放出热量，导致体系与环境之间的温度产生差异。在反应前后，如果环境的温度没有变化，则反应放出的热量就会使体系的温度升高，这时可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。【答案】释放吸收热量三、反应热的测定实验实验探究——中和反应反应热的测定思考与交流：在测定中和反应的反应热时，应该测量哪些数据？如何根据测得的数据计算反应热？为了提高测定的准确度，应该采取哪些措施？【实验操作】（1）反应物温度的测量。①用量筒量取50mL0.50mol/L盐酸，打开杯盖，倒入量热计的内筒，盖上杯盖，插入温度计，测量并记录盐酸的温度(数据填入下表)。用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用。②用另一个量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度（数据填入下表）。（2）反应后体系温度的测量。打开杯盖，将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒，立即盖上杯盖，插入温度计，用搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化，将________温度记为反应后体系的温度（t2）。（3）重复上述步骤（1）至步骤（2）两次。【数据处理】（1）取盐酸温度和NaOH溶液温度的__________记为反应前体系的温度（t1）。计算温度差（t2t1），将数据填入下表。实验次数反应物的温度/℃反应前体系的温度反应后体系的温度温度差盐酸NaOH溶液t1/℃t1/℃（t2t1）/℃123（2）取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。（3）根据温度差和比热容等计算反应热。（4）实验数据处理为了计算简便，盐酸、氢氧化钠稀溶液的密度近似地认为都是1g·cm3，反应后生成的溶液的比热容c＝4.18J/(g·℃)。该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是_______________，生成1molH2O时放出的热量为___________________。【答案】最高平均值0.418（t2t1）kJ0.418（t2t1）/0.025kJ（从单位角度入手引导计算）酸碱中和反应测定实验的注意事项（（1）为了保证0.50mol·L－1的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使碱稍稍过量，因为过量的碱并不参加中和反应。（酸稍微过量也可以）（2）先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数。（3）实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。（4）操作时动作要快，尽量减少热量的散失。（5）实验时亦可选用浓度体积都不相同的酸碱溶液进行中和热的测定，但在计算时，应取二者中量少的一种，因为过量的酸/碱并不参加中和反应。（6）多次试验求平均值时，若有某一组的实验数据有明显偏差，应直接舍去。（7）隔热层的作用是保温隔热，减少热量损失。四、中和热的定义大量实验测得，在25℃和101kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液在稀溶液发生中和反应生成1molH2O时，放出57.3kJ的热量。ΔH=57.3kJ/mol。对点训练对点训练题型一：化学反应中的能量变化【例1】（2019·黑龙江高二月考）下列有关能量转化的认识不正确的是A．燃料燃烧，只是将化学能转化为了热能B．人类使用照明设备，将电能转化为光能C．生物体内的化学变化过程在能量转化上比在体外发生的一些能量转化更为合理有效D．通过植物的光合作用，太阳能转化为化学能【答案】A【详解】

A．燃烧是剧烈的发光放热的氧化还原反应，过程中可以变为光能、热能等，故A错误；B．照明需要光能，人类使用照明设备是将电能转化为光能，故B正确；C．人体内的能量变化是一个能量均衡的转化过程，生物体内的化学变化过程在能量转化上比体外发生的一些能量转化更为合理、有效，故C正确；D．植物的光合作用是绿色植物和藻类利用叶绿素等光合色素和某些细菌利用其细胞本身，在可见光的照射下，将二氧化碳和水(细菌为硫化氢和水)转化为有机物，并释放出氧气(细菌释放氢气)的生化过程，使得太阳能转化为了化学能，故D正确；故选A。点睛：化学反应中的能力变化表现为热量的变化．常见能量转化有：①化学能和电能的相互转化．如铜、锌形成原电池，将化学能转化为电能；②化学能和热能的相互转化．燃料燃烧产生能量最终带动发电机发电，将化学能转化为电能；③化学能和光能、风能的相互转化等；判断化学能转化为其它形式能的方法：①一看，是否发生化学反应；②二看，产生了什么，如果是热量，则转化为热能；如果产生了电，则是转化为电能，如果产生了光，则是转化为光能。【变1】（2020·河北高二月考）关于能量转化，下列说法不正确的是A．燃气灶具中的能量转化：化学能主要转化为光能B．太阳能电池的能量转化：光能(太阳能)→电能C．生物光合作用中的能量转化：光能(太阳能)→生物质能(化学能)D．化学反应过程中，除了物质变化外，一定伴有能量变化【答案】A【详解】A.燃气灶具中的能量转化：化学能主要转化为热能，A错误；B.太阳能电池的能量转化：光能(太阳能)→电能，B正确；C.生物光合作用中的能量转化：光能(太阳能)→生物质能(化学能)，C正确；D.由于断键吸热，成键放热，所以化学反应过程中，除了物质变化外，一定伴有能量变化，D正确；答案选A。题型二：中和热的测定实验【例2】（2021·陕西咸阳市·高二期末）关于中和热的测定实验，下列说法正确的是A．在实验中，温度计只使用2次B．为了使反应进行的更完全，可以使酸或碱适当过量C．向盛装酸的烧杯中加碱时要小心缓慢以免洒出D．用铁丝代替玻璃棒搅拌，会使测得的中和热数值偏大【答案】B【详解】A．实验需要重复测定多次取平均值法，故温度计需要使用多次，A说法错误；B．为了使一种反应物反应完全，应该使另一种物质过量，所以为了使反应进行的更完全，可以使酸或碱适当过量，B说法正确；C．为减少热量损失，向盛装酸的烧杯中加碱时要迅速加入，且避免洒出，C说法错误；D．用铜丝代替玻璃棒搅拌，会导致能量损失高，测定的温度差减小，所以测定的中和热偏小，D说法错误。答案选：B。【变2】（2020·福建省福州第十一中学高二期中）在测定中和热的实验中，下列说法正确的是A．使用环形玻璃搅拌器是为了加快反应速率，减小实验误差B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触C．用0.5mol·L－1NaOH溶液分别与0.5mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同D．在测定中和热实验中需要使用的仪器有量筒、烧杯、酒精灯、温度计等【答案】A【详解】A．环形玻璃搅拌器起搅拌作用，能加快反应速率，减小实验误差，故A正确；B．温度计水银球测烧杯内的热水的温度，不能接触烧杯底部，故B错误；C．中和热是强酸和强碱反应生成1mol水时放出的热量，与酸碱的用量无关，但是选择弱酸醋酸时，反应过程中，醋酸电离要吸热，测得的中和热数值不同，故C错误；D．中和热测定用不到酒精灯，故D错误；故选A。【例3】（2020·原阳县第三高级中学高二月考）50mL0.50mol·L1盐酸与50mL0.55mol·L1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应反应热。回答下列问题：(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是_____________。(2)如果不盖杯盖，所求得的中和反应反应热的绝对值将会__________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(3)实验中改用60mL0.50mol·L1盐酸跟50mL0.55mol·L1NaOH溶液进行反应，调整反应物用量后所放出的热量与原实验________________(填“相等”或“不相等”，下同)；所求中和反应反应热与原实验_____________，简述理由：_______________________。【答案】环形玻璃搅拌器偏小不相等相等中和反应反应热是指强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol水时的反应热，与酸碱的用量无关【详解】(1)测定中和热时为了使反应完全还需要用环形玻璃棒搅拌，所以该装置缺少的仪器是环形玻璃搅拌器。(2)如果不盖杯盖，会使一部分热量散失，所求得的中和反应反应热的绝对值将会偏小。(3)反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关，若用60mL0.50mol·L1盐酸跟50mL0.55mol·L1NaOH溶液进行反应，与原实验相比，生成水的量增多，所放出的热量增多；但是中和反应反应热指的是强酸和强碱的稀溶液反应生成1mol水时的反应热，与酸碱的用量无关，所以中和反应反应热相等。【例4】（2021·黑龙江大庆市·铁人中学高一期中）某实验小组用0.50mol/LNaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液进行中和热的测定。Ⅰ．配制0.50mol/LNaOH溶液（1）若实验中大约要使用245mLNaOH溶液，至少需要称量NaOH固体_______g。（2）从图中选择称量NaOH固体所需要的仪器是(填字母)：___。名称托盘天平(带砝码)小烧杯坩埚钳玻璃棒药匙量筒仪器

序号abcdefⅡ．中和热的测定：测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如图所示。（3）仪器a的名称为___，实验中还需要用到的玻璃仪器是___。（4）取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表。①请填写表中的空白：温度实验次数起始温度t1/℃终止温度t2/℃温度差平均值(t2t1)/℃H2SO4NaOH平均值126.226.026.130.1___227.027.427.233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4②近似认为0.50mol/LNaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液的密度都是1g/cm3，中和后生成溶液的比热容c=4.18J/(g·℃)。则中和热△H=___________(取小数点后一位)。③上述实验数值结果与57.3kJ/mol有偏差，产生偏差的原因可能是_____(填字母)。a．实验装置保温、隔热效果差b．配制0.50mol/LNaOH溶液时俯视刻度线读数c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定硫酸溶液的温度e．用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视读数（5）实验中改用30mL0.50mol/L的硫酸跟50mL0.55mol/L的NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量_________(填“相等”或“不相等”)，所求中和热的数值会_____________(填“相等”或“不相等”)。【答案】5.0abe玻璃搅拌器量筒4.053.5kJ/molacd不相等相等【详解】Ⅰ．(1)没有245mL的容量瓶，只能用250mL的容量瓶，需要称量NaOH固体m＝nM＝cVM＝0.5mol/L×0.25L×40g/mol＝5.0g；(2)氢氧化钠要在小烧杯中称量，称量固体氢氧化钠所用的仪器有天平、烧杯和药匙，即答案为abe；Ⅱ．(3)仪器A为玻璃搅拌器。实验中还需要用量筒量取酸和碱溶液的体积。(4)第一次测定温度差为：(30.126.1)℃＝4.0℃，第二次测定的温度差为：(33.327.2)℃＝6.1℃，第三次测定的温度差为：(29.825.9)℃＝3.9℃，第四次测定的温度差为：(30.426.3)℃＝4.1℃，实验2的误差太大要舍去，三次温度差的平均值为4.0℃；50mL0.50mol/L氢氧化钠与30mL0.50mol/L硫酸溶液进行中和反应，硫酸是过量的，生成水的物质的量和氢氧化钠的物质的量相等。所以生成水的物质的量为0.05L×0.50mol/L＝0.025mol，溶液的质量为：80mL×1g/mL＝100g，温度变化的值为△T＝4.0℃，则生成0.025mol水放出的热量为：Q＝m•c•△T＝80g×4.18J/(g•℃)×4.0℃＝1337.6J，即1.3376kJ，所以实验测得的中和热△H＝1.3376kJ÷0.025mol＝53.5kJ/mol，此数值比57.3kJ/mol小。③a．装置保温、隔热效果差，测得的热量偏小，中和热的数值偏小，故a选；b．配制0.50mol/LNaOH溶液时俯视刻度线读数，加入的水不够，溶液体积偏小，使NaOH溶液浓度偏大，和硫酸中和时放热多，使中和热数值偏大，故b不选；c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中，热量散失较多，测得温度偏低，中和热的数值偏小，故c选；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，导致温度计上残留的碱液与稀硫酸反应，起始温度偏高，测量值偏小，故d选；e．量取NaOH溶液的体积时仰视读数，会导致所量的氢氧化钠体积偏大，放出的热量偏高，中和热的数值偏大，故e不选；故答案选acd。(5)实验中改用30mL0.5mol/L硫酸跟50mL0.55mol/L氢氧化钠进行反应，与上述实验相比，生成的水不同，所放出的热量不相等；由于中和热是在一定条件下，稀溶液中，强酸和强碱反应生成1mol水时所放出的热量，与酸碱用量无关，因此所求的中和热数值不变。模块模块二反应热与焓变知识预习知识预习一、内能、焓、焓变1．内能（符号为U）：体系内物质的各种能量的总和，受________、________和________等的影响。2．焓（符号为H）：与内能有关的物理量。3．焓变：在_______条件下进行的化学反应（严格地说，对反应体系做功有限定，中学阶段一般不考虑），其反应热等于反应的焓变，符号：________，单位：________（或________）。【答案】1温度压强物质的聚集状态3等压ΔHkJ/molkJ·mol1二、焓变的意义1．当反应体系放热时其焓减小，ΔH为________，即ΔH_______。2．当反应体系吸热时其焓减小，ΔH为________，即ΔH_______。【答案】负值＜0正值＞0三、常见的放热反应与吸热反应放热反应吸热反应①所有燃烧反应；②大多数化合反应；③酸碱中和反应；④金属与酸或水的置换反应；⑤物质的缓慢氧化；⑥铝热反应。①大多数分解反应；②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；③高温条件下C、H2、CO作还原剂的反应。思考与交流：①所有分解反应都是吸热反应吗？②需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？【答案】不是。如：H2O2的分解、KClO3的分解，属于放热反应。需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，比如铝热反应为放热反应。（反应的吸放热与是否需要加热无关）四、从反应物与生成物总能量相对大小分析焓变1．放热反应（ΔH＜0）：反应物的总焓（能量）大于生成物的总焓（能量）。2．吸热反应（ΔH＞0）：反应物的总焓（能量）小于生成物的总焓（能量）。3．计算公式：ΔH=___________________________【答案】生成物的总焓－反应物的总焓五、从反应物与生成物总键能相对大小分析焓变1．化学反应的本质是 。2．断键需要 能量，成键需要 能量。【答案】旧化学键的断裂和新化学键的形成；吸收放出3．键能：断开（形成）1mol某键所吸收（放出）的能量叫键能。单位：kJ/mol。例如，HH键的键能是436.0kJ/mol，那么断开（形成）1molHH键吸收（放出）的能量为436.0kJ。4．实例分析由图可知，1molH2与1molCl2反应生成2molHCl分子的过程中，了kJ的能量。【答案】释放；183。5．计算公式：ΔH=___________________________【答案】反应物总键能－生成物总键能六、物质的稳定性1.能量越低越稳定。2.键能越大越稳定。对点训练对点训练题型三：常见的吸热反应与放热反应【例4】（2021·广西北海市·高一期末）下列物质间的反应是吸热反应的是A．乙醇在空气中燃烧 B．稀盐酸与金属镁反应C．稀硫酸与氨水反应 D．氯化铵晶体与氢氧化钡晶体混合研磨【答案】D【详解】A．乙醇在空气中燃烧属于放热反应，A项不符合题意；B．稀盐酸与金属镁反应属于放热反应，B项不符合题意；C．稀硫酸与氨水反应属于放热反应，C项不符合题意；D．氯化铵晶体与氢氧化钡晶体混合研磨，属于吸热反应，D项符合题意；答案选D。【变41】（2021·山西省长治市第二中学校高一期末）下列反应既是非氧化还原反应，又是吸热反应的是A．碘单质升华 B．氢氧化钠和盐酸反应C．甲烷在O2中的燃烧 D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应【答案】D【详解】A．碘受热后由固态直接变为气态的过程为升华，属于物理变化，不是化学变化，故A不选；B．氢氧化钠与稀盐酸的反应为放热反应，没有元素的化合价变化，是非氧化还原反应，故B不选；C．甲烷在O2中的燃烧反应，有化合价的变化属于氧化还原反应，但属于放热反应，故C不选；D．Ba(OH)2•8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应为吸热反应，且没有元素的化合价变化，为非氧化还原反应，故D选；故选D。【变42】（2021·安徽六安市·高一期末）下列图示变化为吸热反应的是A． B．C． D．【答案】A【分析】常见的放热反应有：燃烧、金属与酸反应、金属与水反应、酸碱中和反应、铝热反应和绝大多数化合反应等；常见的吸热反应有：绝大数分解反应、某些化合反应（如碳与二氧化碳的反应）、碳与水蒸气的反应、氯化铵晶体与Ba（OH）2•8H2O的反应等，以此来解答。【详解】A．图中反应物的总能量小于生成物的总能量，为吸热反应，故A符合题意；B．图中反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，故B不符合题意；C．浓硫酸稀释放热，为物理过程，故C不符合题意；D．Zn与稀盐酸反应为放热反应，故D不符合题意；故选A。题型四：从反应物与生成物总能量相对大小分析焓变【例5】（2021·云南大理白族自治州·高一月考）下列过程中能量变化与图像不相符的是选项ABCD反应NaOH和盐酸反应Ba(OH)2•8H2O和NH4Cl反应Cl2和H2反应Na和水反应图像A．A B．B C．C D．D【答案】D【详解】A．NaOH和盐酸反应是放热反应，反应物能量高于生成物，A正确；B．Ba(OH)2•8H2O和NH4Cl反应是吸热反应，反应物能量低于生成物，B正确；C．Cl2和H2反应是放热反应，反应物能量高于生成物，C正确；D．Na和水反应是放热反应，反应物能量高于生成物，D错误；故选：D。【变51】（2021·浙江高一月考）下列化学反应过程中的能量变化符合图示的是（）①酸碱中和反应②液态水变成水蒸气③生石灰与水反应④铝热反应⑤石灰石分解⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应A．①④⑤⑥ B．②⑤⑥ C．②③⑤ D．⑤⑥【答案】D【分析】由图示可知，反应物的总能量小于生成物的总能量，为吸热反应。①酸碱中和反应为放热反应；②液态水变成水蒸气为吸热过程，为物理变化；③生石灰与水为放热反应；④铝热反应为放热反应；⑤石灰石分解为吸热反应；⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl为吸热反应。【详解】A．①④为放热反应，故A错误；B．②为物理变化，不是化学反应，故B错误；C．③为放热反应，故C错误；D．⑤⑥为吸热反应，故D正确；故选D。【点睛】化学反应的特征是有新物质的生成，并伴随能量的变化，反应前后元素的种类和原子个数不变。液态水的汽化属于物理变化，不是化学反应。【变52】（2021·四川省南充市李渡中学高一月考）下列图象分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。据此判断下列说法中正确的是()A．由图1知，石墨转变为金刚石是吸热反应B．由图2知，S(g)+O2(g)=SO2(g)ΔH1，S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH2，则ΔH1＞ΔH2C．由图3知，白磷比红磷稳定D．由图4知，CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH＞0【答案】A【详解】A．根据图1知，石墨能量低，因此石墨转变为金刚石是吸热反应，故A正确；B．根据图2知，1molS(g)具有的能量比1molS(s)具有的能量高，S(g)+O2(g)=SO2(g)ΔH1，S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH2，1molS(g)燃烧放出的热量多，由于放热焓变为负，放出热量越多，焓变反而越小，因此则ΔH1＜ΔH2，故B错误；C．根据图3知，根据能量越低越稳定，得出红磷比白磷稳定，故C错误；D．根据图4知，CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH＞0，则CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH＜0，故D错误。综上所述，答案为A。【例6】（2021·浙江宁波市·高一期末）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图：下列说法正确的是A．该能量图也可以表示碳酸氢钠与盐酸的反应过程B．CO2所具有的能量比CO和O要高C．状态Ⅰ→Ⅱ的过程可以说明，形成化学键会向环境放出能量D．状态Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的过程中，反应体系经历了向环境吸收和放出能量的过程【答案】D【详解】A．如图可知，此反应为放热反应，碳酸氢钠与盐酸反应为吸热反应，A错误；B．由能量图状态Ⅰ和状态Ⅲ可知，CO2所具有的能量比CO和O要低，B错误；C．由图可知，状态Ⅰ→Ⅱ的过程中能量升高可以说明，形成化学键会从环境吸收能量，C错误；D．由图可知，状态Ⅰ→Ⅱ能量升高，吸收热量，Ⅱ→Ⅲ的过程中能量降低放出热量，反应体系经历了向环境吸收和放出能量的过程，D正确；答案选D。【变61】（2021·安徽高一月考）氢能的低成本、低温、高速率制取一直是亟待解决的关键难题。实验计算机模拟在催化剂表面水煤气变换低温产氢反应(CO+H2O=CO2+H2)过程中能量的变化如图所示，下列说法正确的是A．水煤气变换产氢反应是吸热反应B．过程I和过程II均为放热过程C．过程I发生了极性键的断裂D．过程II只生成了具有极性键的CO2和H2O【答案】C【变62】（2021·河北廊坊市·高一期末）以为催化剂的光热化学循环分解反应为温室气体减排提供了一个新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如下图所示。下列说法正确的是A．该反应①中钛氧键断裂会释放能量B．该反应中，光能和热能转化为化学能C．使用作催化剂可降低反应热，从而提高化学反应速率D．分解反应的热化学方程式为【答案】B【详解】A．断键化学键需要吸收能量，则过程①中钛氧键断裂会吸收能量，故A错误；B．该图中以TiO2为催化剂、光和热条件下分解CO2反应生成CO和氧气，根据能量守恒定律知，该反应中，光能和热能转化为化学能，故B正确；C．催化剂降低反应所需活化能，不影响反应热，反应热与反应物和生成物总能量的差有关，故C错误；D．二氧化碳分解生成CO和氧气，且该反应焓变=反应物总能量生成物总能量，焓变与其方程式计量数成正比，则热化学方程式为2CO2(g)═2CO(g)+O2(g)△H=(1598×21072×2496)kJ/mol=+556

kJ/mol，故D错误；故选B。题型五：键能的计算【例6】（2021·银川市·宁夏大学附属中学高二月考）已知H2(g)+O2(g)=H2O(g)ΔH=242kJ·mol1，断开1molO=O键和1molH—O键所吸收的能量分别为496kJ和463kJ，则断开1molH—H键所吸收的能量为（）A．920kJ B．557kJ C．436kJ D．188kJ【答案】C【详解】设断开1molH—H键所吸收的能量为xkJ，反应热ΔH=断裂反应物化学键吸收的能量形成生成物化学键释放的能量=xkJ·mol1+×496kJ·mol12×463kJ·mol1=242kJ·mol1，解得x=436，故C正确；故选C。【变6】（2021·河北石家庄二中高一期中）已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=92.4kJ/mo1.若断裂1molHH、1molN≡N需要吸收的能量分别为akJ、bkJ。则生成1molN－H放出能量的数值为A． B．C． D．【答案】B【详解】焓变等于反应物的总键能减去生成物的总键能，设生成1molN－H放出能量的数值为xkJ，则92.4kJ=akJ×3+bkJxkJ×6，则x=，故B正确。故选B。题型六：从反应物与生成物总键能相对大小分析焓变【例7】（2021·北京师范大学万宁附属中学高一期中）如图所示N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中能量变化，判断下列说法错误的是（）A．直观看，该反应中反应物断键吸收的总能量高于生成物形成键放出的总能量B．2mol气态氧原子结合生成O2(g)时，能放出498kJ能量C．断裂1molNO分子中的化学键，需要吸收632kJ能量D．1molN2和1molO2的反应热ΔH=180kJ·mol1【答案】D【详解】A．焓变=反应物断裂化学键吸收的能量生成物形成化学键放出的能量，N2+O2＝2NOΔH=946kJ/mol+498kJ/mol2×632kJ/mol=+180kJ/mol，反应是吸热反应，该反应中反应物断键吸收的总能量高于生成物形成键放出的总能量，故A正确；B．1molO2(g)吸收498kJ能量形成2molO原子，原子结合形成分子的过程是化学键形成过程，是放热过程，2molO原子结合生成1molO2(g)时需要放出498kJ能量，故B正确；C．形成2molNO放热2×632kJ能量，所以1molNO分子中的化学键断裂时需要吸收632kJ能量，故C正确；D．焓变=反应物断裂化学键吸收的能量生成物形成化学键放出的能量，N2+O2＝2NOΔH=946kJ/mol+498kJ/mol2×632kJ/mol=+180kJ/mol，所以1molN2和1molO2的反应热ΔH=+180kJ/mol，故D错误；故选D。【变71】（2021·浙江高二期中）已知2O(g)=O2(g)∆H=496kJ∙mol1，结合能量变化示意图。下列说法正确的是（）A．拆开1molH2(g)中的化学键需要吸收932kJ能量B．拆开1molH2O(g)中所有化学键需要吸收926kJ能量C．1molH2O(l)转变为1molH2O(g)需要吸收88kJ能量D．2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2molH2O(l)，共放热1940kJ【答案】B【详解】A．已知2O(g)=O2(g)∆H=496kJ∙mol1，故断开1molO2需要吸收496kJ能量，由图所示，断开2molH2和1molO2共吸收1368kJ能量，故断开1molH2化学键吸收的能量为：=436kJ，A错误；B．由图所示，形成2molH2O(g)释放的能量为1852kJ，故拆开1molH2O(g)中所有化学键需要吸收1852kJ/2=926kJ,B正确；C．由图所示，2molH2O(g)转化为2molH2O(l)需要释放88kJ能量，故1molH2O(l)转变为1molH2O(g)需要吸收88kJ/2=44kJ，C错误；D．由图所示，2molH2(g)和1molO2(g)反应，化学键断开需要吸收1368kJ能量，形成稳定的生成物2molH2O(l)释放1852kJ+88kJ=1940kJ，故共放热1940kJ1368kJ=572kJ，D错误；故选B。【变72】（2021·全国高一期末）已知断开1molH2(g)中H—H键需要吸收436kJ能量。根据能量变化示意图，下列说法正确的是A．化学反应：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)，是放热反应B．生成lmolCl2(g)中的Cl—Cl键需吸收243kJ能量C．断开lmolHCl(g)中的H—Cl键需释放432kJ能量D．2molHCl(g)的总能量大于1molH2(g)和1molCl2(g)的总能量【答案】A【详解】A．从图中得，反应物的总能量高于生成物的总能量，是放热反应，A项正确；B．生成Cl—Cl键需放出能量，B项错误；C．断开H—Cl键需吸收能量，C项错误；D．从图中得，反应物的总能量高于生成物的总能量，2molHCl(g)的总能量小于1molH2(g)和1molCl2(g)的总能量，D项错误；故答案为A。【例8】（2021·梧州市第一中学高一期中）在化学反应中，不仅有物质的变化，还伴随着能量的变化。(1)下图中，表示放热反应能量变化的是_______(填字母)。(2)从微观角度分析化学反应中能量变化的原因：图中过程①需___(填“吸收”或“释放”)。从微观角度判断该反应为放热反应的证据为____。根据上图的信息写热化学方程式_____。(3)用电子式表示H2O的形成过程_____。【答案】a吸收反应物断裂化学键吸收的总能量小于生成物形成化学键释放的总能量1molH2(g)+molO2(g)=H2O(g)ΔH=245kJ/mol【详解】(1)a中反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，b中反应物的总能量小于生成物的总能量，属于吸热反应，则表示放热反应能量变化的是a；(2)过程①为化学键的断裂过程，断键吸收能量；1molH2(g)和0.5molO2(g)断键吸收的总能量为436kJ+249kJ=685kJ，生成1molH2O(g)成键释放的能量为930kJ，反应物断裂化学键吸收的总能量小于生成物形成化学键释放的总能量，所以该反应为放热反应；该反应的焓变ΔH=685kJ/mol930kJ/mol=245kJ/mol，所以热化学方程式为1molH2(g)+molO2(g)=H2O(g)ΔH=245kJ/mol；(3)O原子和两个H原子通过共价键结合生成水分子，用电子式表示H2O的形成过程为。提分特训提分特训【题1】（2019·珠海市第二中学）氢氧燃料电池可作为汽车动力能源。一种制H2的方法如图所示，该过程中（）A．太阳能转化为电能 B．不存在键的断裂与生成C．化学能转化为太阳能 D．太阳能转化为化学能【答案】D【详解】A.在太阳能的作用下水分解生成氢气和氧气，太阳能转化为化学能，选项A错误；B.水分解是化学变化，存在化学键的断裂与生成，选项B错误；C.制备氢气的过程中太阳能转化为化学能，选项C错误；D.在太阳能的作用下水分解生成氢气和氧气，太阳能转化为化学能，选项D正确；答案选D。【题2】（2021·阜新市第二高级中学高二期末）在中和热测定的实验中不需要用到的仪器是（）A．量筒 B．温度计 C．玻璃搅拌器 D．天平【答案】D【详解】在中和热测定的实验中需要用量筒分别量取一定体积的稀酸和一定体积的稀碱溶液，需要用温度计分别测量反应前酸溶液、碱溶液的温度以及反应后的最高温度，反应过程中为了加快反应速率，减少热量散失，需用环形玻璃搅拌棒进行搅拌，故不需要用到的仪器是天平，故答案为：D。【题3】（2021·四川乐山市·高二期末）“自热”火锅的发热包主要成分有：生石灰、铁粉、焦炭粉、氯化钙……等。下列说法错误的是A．生石灰与水反应放热B．使用时须向发热包中加入沸水C．铁粉发生缓慢氧化，辅助放热D．氯化钙可以吸收微量的水，减缓发热包失效【答案】B【详解】A．生石灰与水发生反应生成氢氧化钙，会放出大量的热，故A正确；B．反应本身放热，无需加入沸水，故B错误；C．铁粉缓慢氧化的过程也是放热反应，故C正确；D．生石灰吸水会使发热包失效，氯化钙有吸水干燥作用，减缓发热包失效，故D正确；故选B。【题4】（2021·浙江高一月考）下列过程既属于氧化还原反应又属于放热反应的是（）A．液氨汽化 B．硫酸稀释 C．以灼热的碳与CO2反应 D．酒精燃烧【答案】D【详解】A．液氨汽化不是化学反应，不属于氧化还原反应，A错误；B．硫酸稀释不是化学变化，不属于氧化还原反应，B错误；C．碳与CO2反应，碳元素的化合价发生了改变，是氧化还原反应，该反应也是吸热反应，C错误；D．酒精燃烧时碳元素、氧元素的化合价发生变化，属于氧化还原反应，物质的燃烧为放热反应，D正确；答案选D。【题5】（2021·沭阳县修远中学高一月考）下列各图中所涉及为放热反应的是A． B．C． D．【答案】A【详解】A．该反应为铝热反应,为放热反应，A正确；B．生成物的总能量高于反应物，属于吸热反应，B错误；C．浓硫酸溶于水为放热过程，不是放热反应，C错误；D．化学键断裂为吸热过程，D错误；故选A。【题6】（2021·全国高一期末）下列各反应的能量变化分别用如下形式的示意图表示，其中正确的是ABCD

化石燃料的燃烧植物的光合作用氢气与氧气反应氢气与氯气反应A．A B．B C．C D．D【答案】C【详解】A．化石燃料的燃烧是放热反应，反应物能量比生成物能量高，与图像不一致，故A错误；B．植物的光合作用是绿色植物把二氧化碳和水合成有机物，释放氧气，同时把光能转化为化学能储存在合成的有机物中的过程，反应物能量低于生成物能量，与图像不一致，故B错误；C．氢气与氧气反应过程为放热反应，反应物总能量必生成物总能量高，故C正确；D．氢气与氯气反应过程为放热反应，反应物总能量必生成物总能量高，与图像不一致，故D错误；故答案为：C。【题7】（2021·湖北高一期末）工业上，合成氨反应，在催化剂表面的微观历程及能量变化如图所示，下列说法错误的是A．①→②可表示、化学键的断裂，该过程吸收能量B．①→②→③的过程中有非极性键的断裂和形成C．合成氨反应属于氮的固定，是放热反应D．合成氨过程中催化剂参与了反应【答案】B【详解】A．由图可得①→②表示、化学键的断裂，②的能量更高，该过程吸收能量，选项A正确；B。①→②→③的过程中有、非极性键的断裂，极性键的形成，没有非极性键的形成，选项B错误；C．合成氨反应，将游离态的氮转化为氮的化合物，属于氮的固定，且图示、反应物的总能量高，生成物的能量低，是放热反应，选项C正确；D．催化剂参与了化学反应但反应前后化学性质和质量不变，故合成氨过程中催化剂参与了反应，选项D正确。答案选B。【题8】（2021·黑龙江双鸭山市·双鸭山一中高一期中）已知：反应完1moLN2吸收的能量为。某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行NO的分解。若用和分别表示、NO、和固体催化剂，在固体催化剂表面分解NO的过程如图所示。从吸附到解吸的过程中，能量状态最低的是A．① B．② C．③ D．无法确定【答案】C【详解】从机理图可以看出，表示的反应为：2NO(g)N2(g)+O2(g)，首先状态①中，NO被吸附到催化剂表面，状态②为NO变成N原子和O原子，这个过程需要吸收能量，③状态为N原子和N原子结合变成N2，O原子和O原子结合变成O2，这个过程为成键过程，需要放出能量，则从整个反应过程来看，已知反应为吸热反应，则逆反应2NO(g)N2(g)+O2(g)是放热反应，反应焓变△H＜0，可见生成物状态时，体系能量最低，能量状态最低的是③；答案选C。【题9】（2021·云南省大姚县第一中学高二月考）50mL0.50mol·L1盐酸与50mL0.50mol·L1NaOH溶液在简易量热计中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热ΔH。回答下列问题：(1)该实验中往往用0.50mol·L1HCl和0.55mol·L1的NaOH溶液各50mL。NaOH的浓度大于HCl的浓度的作用是_______，当室温低于10℃时进行，对实验结果会造成较大的误差，原因是_______。(2)实验中若改用60mL0.50mol·L1盐酸与50mL0.55mol·L1NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所求中和热_______(填“相等”或“不相等”)，理由是_______。(3)若50mL0.50mol·L1盐酸与50mL0.50mol·L1NaOH溶液的密度都约为1g·mL1，起始温度都为T1，反应后最高温度为T2，计算中和热ΔH_______。【答案】保证盐酸完全被中和，使生成水的量更精确散热太快相等中和热是强酸和强碱在稀溶液中反应生成1mol液态水时放出的热，与酸碱的用量无关ΔH=【详解】(1)NaOH的浓度大于HCl的浓度可以保证盐酸完全被中和，使生成水的量更精确；当室温低于10℃时进行，反应放出的热量散失过快，造成结果不准确；(2)中和热是强酸和强碱在稀溶液中反应生成1mol液态水时放出的热，与酸碱的用量无关，所以所求中和热相等；(3)混合溶液总体积为100mL，则总质量为100g，所以放出的总热量为4.18

J/(g•℃)×100g×(T2T1)=0.418(T2T1)kJ，盐酸的物质的量为0.05L×0.50mol/L=0.025mol，则生成的水为0.025mol，所以ΔH=。提分作业提分作业【练1】（2021·广东惠州市·高二期末）下列有关能量的说法不正确的是（）A．化学能可转变为电能 B．化学反应伴随能量变化是化学反应基本特征之一C．化学反应能量转换遵守能量守恒定律 D．化学变化时断裂化学键需放出能量【答案】D【详解】A．原电池反应中是化学能转化为电能，故A正确；B．化学反应中的能量变化就是因为旧化学键断裂和新化学键生成引起的，则化学反应伴随能量变化，是化学反应的基本特征之一，故B正确；C．化学变化既遵守质量守恒定律，也遵守能量守恒定律，故C正确；D．化学键断裂需要吸收能量，故D错误；故选：D。【练2】（2021·云南省通海县第一中学高一期中）下列对化学反应的认识，正确的是A．化学反应必然引起物质状态的变化B．化学反应涉及化学键的断裂和生成，而且还伴随着能量的变化C．化学反应能量变化主要取决于反应物的性质D．反应物的总能量总是低于生成物的总能量【答案】B【详解】A．化学反应过程中，物质的状态可能发生改变，也可能不发生改变，A不正确；B．化学反应过程中，伴随着旧键的断裂和新键的形成，断键吸收能量，成键释放能量，所以伴随着能量的变化，B正确；C．化学反应能量变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的差值，而不是由反应物的性质决定，C不正确；D．对于吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，但对于放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，D不正确；故选B。【练3】（2021·金昌市第一中学高一期中）下列变化过程，属于放热反应的是（）①金属钠与水②NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O混合搅拌③H2在Cl2中燃烧④水蒸气变成液态水⑤中和反应⑥碳酸钙热分解A．①②⑤ B．①③⑤ C．③④⑤ D．②④⑥【答案】B【分析】常见的放热反应有：酸碱中和反应、燃烧反应、大多数的化合反应、活泼金属和水或酸的置换反应、铝热反应；常见的吸热反应有：大多数的分解反应、NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的复分解反应、碳和水蒸气生成水煤气的反应、碳和二氧化碳生成一氧化碳的反应。【详解】①金属钠与水反应生成NaOH和氢气，是放热反应；②NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O的反应是吸热反应；③燃烧都是放热反应；④水蒸气变成液态水不是化学反应，但是放热的过程；⑤酸碱中和都是放热反应；⑥碳酸钙热分解是吸热反应；综上所述放热反应有①③⑤，故答案为B。【练4】（2021·天津市滨海新区大港太平村中学高一期中）下列反应过程中的能量变化情况符合如图的是A．酒精的燃烧 B．氢氧化钡晶体与氯化铵固体反应C．镁和稀硫酸的反应 D．酸和碱的中和反应【答案】B【分析】根据图中的能量变化，可知生成物的总能量高于反应物的总能量，其过程是个吸热反应过程，据此分析解答。【详解】A．酒精的燃烧是放热反应，故A不符题意；B．氢氧化钡晶体与氯化铵固体反应是吸热反应，故B符合题意；C．镁和稀硫酸的反应是放热反应，给C不符合题意；D．酸和碱的中和反应是放热反应，故D不符合题意；本题答案B。【练5】（2021·北京大兴区·高一期末）氢气和氧气发生反应的过程，可用如下模型表示(“”表示化学键)，下列说法不正确的是A．过程I是吸热过程B．该反应为放热反应C．状态a的总能量大于状态d的总能量D．该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行【答案】D【详解】A．过程Ⅰ分子化学键断裂形成原子，属于吸热过程，选项A正确；B．该反应为氢气与氧气反应，属于燃烧反应，为放热反应，选项B正确；C．氢气燃烧放热，则a的总能量大于d的总能量，选项C正确；D．该反应可通过燃料电池，实现化学能到电能的转化，不一定只能以热能的形式进行，选项D不正确；答案选D。【练6】（2021·北京高一学业考试）已知：Mg+2HCl=MgCl2+H2↑，测得反应过程中溶液温度升高。下列关于该反应的说法中，不正确的是A．属于吸热反应B．属于氧化还原反应C．反应物的总能量高于生成物的总能量D．化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因【答案】A【详解】A．根据Mg+2HCl=MgCl2+H2↑，测得反应过程中溶液温度升高可知该反应属于放热反应，故A错误；B．该反应中有化合价的变化，属于氧化还原，故B正确；C．放热反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，故C正确；D．化学键的断裂吸收能量，化学键形成放出能量，反应的能量变化由这两个过程能量变化决定，故D正确；故答案为A。【练7】（2021·湖北高二月考）工业上可采用CH3OHCO+2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。我国科研人员通过计算机模拟，研究了在钯基催化剂表面甲醇制氢的反应历程如图所示，其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是已知：甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程，有两种可能的方式：方式I：CH3OH*→CH3O*+H*Ea=+103.1kJ·mol1方式II：CH3OH*→CH*+OHEb=+249.3kJ·mol1A．CH3OH*→CO*+2H2(g)的ΔH<0B．①②都为O—H键的断裂过程C．由活化能E值推测，甲醇裂解过程主要历经的方式应为IID．放热最多阶段的化学方程式为CHO*+3H*→CO*+4H*【答案】D【详解】A.△H=生成物相对能量反应物相对能量，根据图示可知生成物的能量比反应物的能量高，因此该反应为吸热反应，ΔH>0，A错误；B.根据图示可知过程①是断裂HO键，过程②断裂的是CH键，B错误；C.催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，方式I的活化能低，说明甲醇裂解过程主要经历方式为I，C错误；D.由图可知CHO*和3H*转化为CO*和4H*这一步放出热量最多，反应方程式为：CHO*+3H*→CO*+4H*，D正确；故选D。【练8】（2021·广西钦州市·高二期末）已知：①2NO2(g)⇌N2O4(g)△H1<0；②2NO2(g)⇌N2O4(l)△H2<0；下列能量变化示意图中，正确的是A． B． C． D．【答案】A【详解】根据两个热化学方程式可知，NO2转化为N2O4为放热反应，说明2molNO2具有的能量大于1molN2O4具有的能量，又因为气态N2O4的能量高于液态N2O4的能量，所有只有A选项中的图象符合题意；答案选A。【练9】（2020·浙江省东阳中学高二期中）已知H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)ΔH=102kJ·mol1，1molHBr分子中的化学键断裂时需要吸收369kJ的能量，1molBr2分子中的化学键断裂时需要吸收的能量为200kJ，则1molH2分子中的化学键断裂时需要吸收的能量为（）A．436kJ B．218kJ C．169kJ D．569kJ【答案】A【详解】设1molH2分子中的化学键断裂时需要吸收的能量为x，则x+200kJ2×369kJ=102kJ，解得x=436kJ，A满足题意。答案选A。【练10】（2020·四川成都市·北大附中成都为明学校高二期中）下图为碳酸钙的热分解示意图，有关该反应的下列说法中错误的是()A．1molCO2(g)和1molCaO(s)的总能量大于1molCaCO3(s)的总能量B．该反应的ΔH＞0C．该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键形成放出能量D．由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应【答案】D【详解】A.因为碳酸钙受热分解是吸热反应，所以CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量，A正确；B.吸热反应，焓变大于零，B正确；C.在CaCO3中，Ca2＋和CO32－之间存在离子键，CO32－中，C