第1节 化学反应的热效应 第2课时 化学反应的内能变化与焓变（解析版）

第一节化学反应的热效应第2课时化学反应的内能变化与焓变1．下列有关化学反应与能量的说法错误的是（）A．在恒压条件下，化学反应的内能变化一定等于该反应的焓变B．反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应为吸热反应C．化学反应过程中伴随有能量变化，并以热能、电能或光能等形式表现出来D．现正探索的新能源有太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等【答案】A【解析】A．在恒压条件下，如果反应中物质的能量没有转化为电能、光能等其他形式的能量，则焓变ΔH等于恒压反应热，即化学反应中生成物的内能与反应物的内能之差一定等于该反应的焓变，A错误；B．反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应为吸热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量时，该反应为放热反应，B正确；C．化学反应过程一定伴随能量变化，化学反应中能量变化主要表现为热量的变化，还可以光能、电能等形式表现出来，C正确；D．太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等都是可再生、无污染的新能源，D正确；答案选A。2．下列关于反应热和焓变的理解正确的是（）A．任何条件下，化学反应的焓变都等于反应热B．放热反应的ΔH＞0，吸热反应的ΔH＜0C．所有化学反应的反应热都可以通过实验直接测量D．反应产物的总焓大于反应物的总焓时，ΔH＞0【答案】D【解析】只有在恒压条件下发生的化学反应，反应热才等于焓变，A项错误；放热反应的ΔH＜0，吸热反应的ΔH＞0，B项错误；有些化学反应的反应热与焓变不能通过实验直接测量，C项错误；反应产物的总焓大于反应物的总焓时，说明反应吸热，ΔH＞0，D项正确。3．化学反应A2＋B2＝2AB的能量变化如图所示，下列说法正确的是（）A．该反应是吸热反应B．断裂1molA—A键和1molB—B键能放出xkJ的能量C．断裂2molA—B键时需要吸收ykJ的能量D．2molAB的总能量高于1molA2和1molB2的总能量【答案】C【解析】1molA2和1molB2具有的总能量高于2molAB的总能量，故反应为放热反应，A错误；断键时吸收能量，故B错误；2molAB的总能量低于1molA2和1molB2的总能量，D错误。4．参照反应Br＋H2→HBr＋H的能量对反应过程的示意图，下列叙述中正确的是（）A．为吸热反应B．为放热反应C．反应物的总能量高于反应产物的总能量D．断裂反应物中化学键吸收能量小于形成反应产物中化学键放出能量【答案】A【解析】A项，反应中，反应物的总能量低于反应产物的总能量，为吸热反应，正确；B、C错误；D项，该反应为吸热反应，断裂化学键吸收能量大于形成化学键放出能量，错误。5．已知氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1kJ，破坏1mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中正确的是（）A．Q1＋Q2＞Q3 B．Q1＋Q2＞2Q3C．Q1＋Q2＜Q3 D．Q1＋Q2＜2Q3【答案】D【解析】由于氢气在氯气中燃烧是放热反应，则Q＜0，Q＝Q1＋Q2－2Q3，则Q1＋Q2－2Q3＜0，即Q1＋Q2＜2Q3，D项正确。6．某学生用如图所示装置进行化学反应X＋2Y＝2Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时，看到试管中甲处液面下降，乙处液面上升。关于该反应的下列叙述正确的是（）①该反应为放热反应②反应产物的总能量比反应物的总能量高③该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的能量转化为热量而释放出来A．①②③ B．①③C．①② D．③【答案】B【解析】甲处液面下降，乙处液面上升，说明反应放热，故①③正确。7．N2和H2在催化剂表面合成氨的微观历程的示意图如图所示，用、、分别表示N2、H2、NH3。已知该反应为放热反应，下列说法正确的是（）A．该催化剂为固体催化剂，其表面积对催化效果无影响B．②→③过程，是吸热过程且只有H-H键的断裂C．③→④过程，N和H形成了含有非极性键的NH3D．合成氨反应中，反应物断键吸收能量小于生成物形成新键释放的能量【答案】D【解析】A．催化剂的表面积增大，利于在其表面吸附反应物进行反应，对催化效果有影响，A错误；B．在②→③过程，存在H-H、N≡N键的断裂吸收能量，形成N原子和H原子，B错误；C．在③→④过程，生成了NH3，NH3含有N-H键，为极性键，C错误；D．合成氨为放热反应，则反应物断键吸收能量小于生成物形成新键释放的能量，D正确；故选D。8．化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化，下列图示能表示Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应过程中能量变化的是（）【答案】A【解析】Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应过程中吸收热量，即反应产物的总能量大于反应物的总能量。9．一定温度和压强下，2mol氢气和1mol氧气，分别以两种不同的方式发生化学反应生成2mol液态水。方式一：点燃；方式二：制成氢氧燃料电池。关于两种方式下氢气与氧气反应的说法不正确的是（）A．反应的焓变相等 B．体系内能变化相等C．放出的热量相等 D．均满足质量守恒与能量守恒【答案】C【解析】A．反应的焓变只与反应物和生成物的能量差值有关，两种方式反应物和生成物相同，则焓变相等，A正确；B．两种方式中断键吸收能量相等，成键释放能量相等，则体系内能变化相等，B正确；C．方式一中化学能主要转化为热能，而方式二中大部分化学能转化为电能，只有部分转化为热能，所以放出的热量不相等，C错误；D．化学反应都满足质量守恒与能量守恒，D正确；综上所述答案C。10．根据下面的信息，判断下列叙述中正确的是（）A．氢气与氧气反应生成水的同时吸收能量B．氢气与氧气反应生成水，该反应的反应物的总能量小于反应产物的总能量C．1molH2（g）与0．5molO2（g）反应生成1molH2O（l），释放能量248kJD．2molH2（g）与1molO2（g）反应生成2molH2O（g）放出能量496kJ【答案】D【解析】根据反应方程式：H2（g）＋eq\f(1,2)O2（g）＝H2O（g）及题给信息知，断开1molH—H键和0．5molO＝O键吸收的能量为436kJ＋246kJ＝682kJ，形成1molH2O（g）中化学键放出的能量为930kJ，反应生成1molH2O（g）时放出能量为930kJ－682kJ＝248kJ，生成2molH2O（g）时放出能量为2×248kJ＝496kJ，反应物总能量高于反应产物总能量，该反应为放热反应。11．下列有关中和热实验的说法正确的是（）A．用铜丝代替搅拌器，测得ΔH偏高B．强酸与强碱反应生成1mol水的ΔH都约为－57．3kJ·mol－1C．测定中和热实验中，读取混合溶液不再变化的温度为终止温度D．某同学通过实验测出稀盐酸和稀NaOH溶液反应的中和热ΔH＝－52．3kJ·mol－1，造成这一结果的原因不可能是用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度【答案】A【解析】用铜丝代替搅拌器，由于金属的导热性很好，会导致热量的散失，使测得的热量数值偏小，但ΔH偏高，A正确；强酸与强碱反应生成沉淀和水的反应中，有中和热的同时，也会伴随着沉淀热的生成，如硫酸与氢氧化钡发生中和反应生成1mol水时放出的热量大于57．3kJ，B错误；测定中和热实验中，读取混合溶液最高温度为终止温度，而不是读取混合溶液不再变化的温度为终止温度，C错误；用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度，该操作会导致测得NaOH溶液的初始温度偏高，使最后反应放出的热量比实际放出的热量少，该原因有可能造成某同学测得的中和热ΔH＝－52．3kJ·mol－1,D错误。12．下列关于内能和焓变的说法正确的是（）A．化学反应过程中内能的变化等于焓变B．气态水和液态水所具有的内能一定不相同C．一个化学反应都有且只有一个相对应的焓变D．可逆反应的正反应和逆反应的焓变：ΔH正＝－ΔH逆【答案】D【解析】A．等压条件下，体系只做体积功时，化学反应的反应热等于反应的焓变，A项错误；B．等质量的气态水和液态水所具有的内能一定不相同，不限定水的质量则不能比较二者内能的大小，B项错误；C．同一化学反应，若反应的温度、压强不同或物质的聚集状态不同，则焓变不同，C项错误；D．可逆反应的正反应和逆反应的物质变化相反，所以能量变化相反，即焓变数值相等、符号相反，D项正确；故选D。13．下列说法正确的是（）A．反应焓变是指1mol物质参加反应时的能量变化B．1mol液态水与18g冰的内能是相等的C．在加热条件下发生的反应均为吸热反应D．一个化学反应中，当反应物能量大于反应产物能量时，反应放热，ΔH为“－”【答案】D【解析】A．焓变是反应物和生成物焓的差值，不一定是1mol物质参加反应时的能量变化，A错误；B．等量的同一物质，液态时内能高于固态，B错误；C．有些放热反应也需要加热引发才能发生反应，加热条件下的反应不一定是吸热反应，C错误；D．焓变＝生成物总焓-反应物总焓，依据反应前后能量守恒，反应物能量高于生成物，反应放热，ΔH＜O，D正确；故答案为D。14．根据如图所示的反应判断，下列说法中错误的是（）A．CO2（g）和CaO（s）的总能量大于CaCO3（s）的总能量B．该反应的焓变大于零C．该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，旧化学键断裂需要吸收能量，新化学键形成需要放出的能量D．由该反应可推出需要加热才能发生的反应均为吸热反应【答案】D【解析】碳酸钙受热分解的反应是吸热反应，焓变大于零，故CO2（g）和CaO（s）的总能量大于CaCO3（s）的总能量，A、B正确；在CaCO3中，Ca2＋与COeq\o\al(2－,3)之间存在离子键，COeq\o\al(2－,3)中C与O之间存在共价键，故反应中有离子键断裂也有共价键断裂，旧化学键断裂需要吸收能量，新化学键形成需要放出能量，C正确；需要加热才能发生的反应不一定为吸热反应，如碳的燃烧需要加热，但该反应是放热反应，D错误。15．反应热

焓变（1）反应热：在等温条件下，化学反应体系向环境或从环境的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热．（2）内能：是体系内物质的各种的总和，受温度，压强和物质聚集状态等影响．（3）焓变：在等压条件下进行的化学反应，反应热反应的焓变．用符号表示，单位：．放热反应的0，吸热反应的0．（4）化学反应中能量变化的主要原因：．【答案】释放吸收能量等于＜＞化学键断裂和形成时的能量变化1．下列关于内能和焓变的说法正确的是（）A．化学反应过程中内能的变化等于焓变B．气态水和液态水所具有的内能一定不相同C．同一反应利用键能计算的反应热可能不等于焓变D．内能只与物质的种类、数量以及聚集状态有关【答案】C【解析】A．在恒压条件下的反应热在不做功的情况下才等于焓变，即在恒压条件下反应物的内能与生成物的内能差等于焓变，A错误；B．等质量的气态水和液态水所具有的内能一定不相同，但题干未说明水的质量是否相同，因此不能比较二者内能的大小，B错误；C．键能是断裂1mol理想气体分子AB中化学键变为气态中性A原子和B原子时所需吸收的能量，或由气态中性原子A、B合成1mol理想气体AB分子时所释放的能量；由于理想气体分子之间无作用力，实际分子之间存在作用力，且反应物、生成物的状态不一定是气态，因此利用键能计算的反应热可能不等于焓变，C正确；D．内能除了与物质的种类、数量以及聚集状态有关外，还与体系的温度、压强有关，D错误；故合理选项是C。2．在相同温度和压强下，2mol氢气和1mol氧气，分别以点燃（反应①）和氢氧燃料电池（反应②）两种不同的方式反应生成2mol液态水。下列说法正确的是（）A．反应的焓变①＞② B．体系内能变化①＜② C．放出的热量①＞② D．无法比较【答案】C【解析】A．焓变的大小与反应物和生成物总能量的大小有关，反应①和反应②的反应物和生成物相同，反应物总能量和生成物总能量相同，则反应的焓变①＝②，故A错误；B．反应①和反应②的反应物和生成物相同，反应物总能量和生成物总能量相同，则反应的体系内能变化①＝②，故B错误；C．反应①的能量转化形式为化学能转化为热能，反应②的能量转化形式为化学能转化为电能，则反应放出的热量①＞②，故C正确；D．反应①和反应②的反应物和生成物相同，反应物总能量和生成物总能量相同，则反应的焓变和体系内能变化均为①＝②；反应①的能量转化形式为化学能转化为热能，反应②的能量转化形式为化学能转化为电能，则反应放出的热量①＞②，故D错误；故选C。3．下列有关化学能与热能说法正确的是（）A．需要加热的化学反应都是吸热反应B．同温同压下，反应H2（g）＋Cl2（g）＝2HCl（g），在光照和点燃条件下的△H相同C．焓是与内能有关的物理量，任何条件下，反应的热效应等于焓变D．等质量的硫蒸气和硫粉分别与足量氧气反应生成SO2气体，硫粉放出的热量多【答案】B【解析】A．放热反应也需要加热达到其活化能才能反应，A错误；B．化学反应的△H与反应条件无关，同温同压下，只与反应物总能量和生成物总能量差值有关，B正确；C．焓是与内能有关的物理量，反应前后体系温度相同时，在恒压条件下进行的化学反应的热效应等于焓变，C错误；D．硫蒸气生成硫粉放出热量，等质量的硫蒸气和硫粉分别与足量氧气反应生成SO2气体，硫蒸气放出的热量多，D错误；故选B。4．下列有关反应热的说法不正确的是（）A．在等温、等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变（△H）B．反应H2（g）＋Cl2（g）＝2HCl（g）ΔH＝−184.6kJ·mol−1，表示每摩尔反应放出184.6kJ的热量C．在等温条件下，酸碱中和反应是放热反应，反应体系内能减少D．所有反应的反应热都可以通过量热计直接测量【答案】D【解析】A．在等温、等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变（△H），A正确；B．反应H2（g）＋Cl2（g）＝2HCl（g）ΔH＝−184.6kJ·mol−1，表示每摩尔反应放出184.6kJ的热量，B正确；C．在等温条件下，酸碱中和反应是放热反应，热量散失维持体系温度不变，故反应体系内能减少，C正确；D．部分反应的反应热可以通过量热计直接测量，一些不稳定存在的物质参与的反应，其反应热无法通过量热计直接测量，D错误；故选D。5．焓是与物质内能有关的物理量。一定压强下，下列有关焓或焓变的说法错误的是（）A．物质状态发生变化时，物质的焓也发生变化B．等量的硫单质的焓：C．吸热反应中产物的焓高于反应物的焓D．化学键断裂时焓值一定增大，同时会伴随化学反应的发生【答案】D【解析】A.焓为物质的总能量，与物质的状态有关，物质状态发生变化时，物质的焓也发生变化，故A正确；B.焓为物质的总能量，与物质的状态有关，等量的同种物质的能量按气、液、固的顺序依次减小，则等量的硫单质的焓：，故B正确；C.焓为物质的总能量，若反应物的总能量小于生成物的总能量时，该反应为吸热反应，则吸热反应中产物的焓高于反应物的焓，故C正确；D.化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，化学键断裂时，物质的总能量增大，焓值一定增大，但没有化学键的形成，不会伴随化学反应的发生，故D错误；故选D。6．物质变化与能量变化是化学反应的两大特征，下列有关化学反应中的能量变化说法不正确的是（）A．所有的化学反应都有能量变化，一个反应不是吸热就是放热B．反应A＋B＝C的过程如图所示，可知该反应为放热反应C．乙醇燃烧生成CO2（g）和H2O（l）是放热反应，说明乙醇断键吸收的能量比形成CO2（g）和H2O（l）放出的总能量少D．吸热反应需要加热才能进行，放热反应都不需要加热【答案】D【解析】A．依据化学反应的实质分析，化学反应过程中一定有新物质生成，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，反应过程中一定伴随能量变化，反应不是吸热就是放热，故A正确；B．由图可知A＋B的总能量高于C，该反应为放热反应，故B正确；C．乙醇燃烧为放热反应，反应物断键所吸收的总能量低于生成物形成键所放出的总能量，故C正确；D．反应的吸放热与反应条件无关，吸热反应不一定需要加热，如氯化铵与氢氧化钡晶体常温下即可反应；放热反应有些也需要加热甚至高温，如铝热反应，故D错误；故选：D。7．已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：共价键H－HH－O键能/（kJ·mol－1）436463热化学方程式2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）△H＝－482kJ·mol－1则2O（g）＝O2（g）的△H为（）A．＋428kJ·mol－1B．－428kJ·mol－1C．＋498kJ·mol－1D．－498kJ·mol－1【答案】D【分析】根据△H＝反应物的键能总和－生成物的键能总和计算。【解析】反应的△H＝2（H－H）＋（O－O）－4（H－O）；－482kJ/mol＝2×436kJ/mol＋（O－O）－4×463kJ/mol，解得O－O键的键能为498kJ/mol，2个氧原子结合生成氧气的过程需要释放能量，因此2O（g）＝O2（g）的△H＝－498kJ/mol。8．下列关于反应ΔU的说法中，正确的是()A、ΔU ＞ 0时，反应释放能量B．ΔU ＜ 0时，反应释放能量C．ΔU ＝ QD．ΔU ＝ΔH【答案】B【详解】A.ΔU是内能的变化，ΔU=U(反应产物)-U(反应物)，当ΔU<0时，反应释放能量，A错误;B.ΔU是内能的变化，ΔU=U(反应产物)-U(反应物)，当ΔU<0时，反应释放能量，B正确;C.ΔU=Q+W，只有体系没有做功(反应前后体系体积不变且没有做电功等其他功)时，ΔU=ΔQ，C错误;D.ΔH=ΔU+PΔV，D错误;故选B。9．焓与焓变（1）焓（H）：是一个与内能有关的。（2）焓变（△H）：在恒压下，化学反应过程中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条件下进行的化学反应的反应热等于反应的，因此常用表示反应热。（4）焓变与吸热反应和放热反应的关系①放热反应：反应体系向环境能量，反应体系的焓，ΔH为负值，即ΔH＜0。②吸热反应：反应体系从环境中能量，反应体系的焓，ΔH为正值，即ΔH＞0。【答案】（1）物理量（2）吸收或释放（3）等压焓变ΔH（4）释放减小吸收增大【解析】（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）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）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。10．（1）已知单质硫在通常条件下以S8（斜方硫）的形式存在，而在蒸气状态时，含有S2、S4、S6及S8等多种同素异形体，其中S4、S6和S8具有相似的结构特点，其结构如图所示：若已知硫氧键的键能为dkJ·mol－1，氧氧键的键能为ekJ·mol－1，S＋O2＝SO2的反应热为－akJ·mol－1，则S8分子硫硫键的键能为。（2）下表是部分化学键的键能数据：化学键P—PP—OO＝OP＝O键能/（kJ·mol－1）198360498x①已知白磷的燃烧热为2982kJ·mol－1，白磷（P4）、P4O6、P4O10结构如图所示，则表中x＝。②0．5mol白磷（P4）与O2完全反应生成固态P4O6，放出的热量为kJ。【答案】（1）（2d－a－e）kJ·mol－1（2）①585②819【解析】（1）设S8分子中硫硫键的键能为xkJ·mol－1，则：－akJ·mol－1＝eq\f(1,8)×8×xkJ·mol－1＋ekJ·mol－1－2dkJ·mol－1，x＝（2d－a－e）kJ·mol－1。（2）①由题意可知P4（s）＋5O2（g）＝P4O10（s）ΔH＝－2982kJ·mol－1。根据图示知，1molP4含有6molP－P键，1molP4O10含12molP－O键和4molP＝O键，根据键能与反应热关系，反应热等于反应物总键能与反应产物总键能之差，断裂1mol共价键吸收的能量与生成1mol该共价键放出的能量数值相等。有198kJ·mol－1×6＋498kJ·mol－1×5－360kJ·mol－1×12－4x＝－2982kJ·mol－1，x＝585kJ·mol－1。②P4＋3O2＝P4O6，1molP4O6含有12molP－O键，反应热ΔH＝198kJ·mol－1×6＋498kJ·mol－1×3－360kJ·mol－1×12＝－1638kJ·mol－1，0．5mol白磷（P4）与O2完全反应生成固态P4O6放出的热量为1638kJ·mol－1×0．5mol＝819kJ。11．实验室用50mL0.50mol·L－1盐酸、50mL0.55mol·L－1NaOH溶液和如图所示装置，进行测定中和热的实验，得到表中的数据：完成下列问题：（1）实验时不能用铜丝搅拌棒代替玻璃搅拌器的理由是。（2）在操作正确的前提下，提高中和热测定准确性的关键是