專題03第一章化學反應的熱效應單元復習與測試（教材深度精講）

專題03第一章化學反應熱效應【核心素養(yǎng)分析】1、變化觀念與平衡思想：認識化學變化的本質是有新物質生成，并伴有能量的轉化；能多角度、動態(tài)地分析熱化學方程式，運用熱化學反應原理解決實際問題。2、證據(jù)推理與模型認知：通過分析、推理等方法認識研究反應熱的本質，建立蓋斯定律模型。3、科學態(tài)度與社會責任：贊賞化學對社會發(fā)展的重大貢獻，具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學觀念，能對與化學有關的社會熱點問題做出正確的價值判斷。【知識導圖】【目標導航】本章內容在高考中的主要考點集中在以下幾個方面：一是化學反應中能量變化有關概念的理解及計算，主要涉及能量變化的本質，以圖象的形式表示能量變化過程的分析；二是熱化學方程式的正誤判斷與書寫，主要根據(jù)題給信息正確書寫熱化學方程式及正誤判斷；三是蓋斯定律的應用，主要是利用蓋斯定律計算反應熱的數(shù)值。熱化學方程式的正誤判斷主要以選擇題形式考查；熱化學方程式的書寫及ΔH的計算往往結合蓋斯定律在第Ⅱ卷以填空題形式考查，能量轉化以圖象形式出現(xiàn)在選擇題中的可能性較大?！局仉y點精講】一、焓變、熱化學方程式1．化學反應的實質與特征(1)實質：反應物中化學鍵斷裂和生成物中化學鍵形成。(2)特征：既有物質變化，又伴有能量變化；能量轉化主要表現(xiàn)為熱量的變化。(3)化學反應中的能量轉化形式①吸熱反應：熱能→化學能。②放熱反應：化學能→熱能。③光合作用：光能→化學能。④燃燒反應：化學能→熱能，化學能→光能。⑤原電池反應：化學能→電能。⑥電解池反應：電能→化學能。2.焓變、反應熱(1)反應熱：化學反應過程中吸收或放出的能量。(2)焓變：在恒壓條件下進行的反應的熱效應，符號：ΔH，單位：kJ/mol或kJ·mol－1。(3)焓變與反應熱的關系：對于恒壓條件下進行的化學反應，如果反應中物質的能量變化全部轉化為熱能，則有關系：ΔH＝Qp。3.放熱反應和吸熱反應的判斷(1)從反應物和生成物的總能量相對大小的角度分析，如圖所示。(2)從反應熱的量化參數(shù)——鍵能的角度分析(3)記憶常見的放熱反應和吸熱反應A.放熱反應：①可燃物的燃燒；②酸堿中和反應；③大多數(shù)化合反應；④金屬跟酸的置換反應；⑤物質的緩慢氧化；⑥鋁熱反應等。B.吸熱反應：①大多數(shù)分解反應；②鹽的水解；③Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應；④碳和水蒸氣、C和CO2的反應等。4.理解反應歷程與反應熱的關系圖示意義a表示正反應的活化能；b表示逆反應的活化能。c表示該反應的反應熱。ΔH圖1：ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝－ckJ·mol－1，表示放熱反應圖2：ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝ckJ·mol－1，表示吸熱反應【特別提醒】(1)化學反應的本質是舊化學鍵斷裂和新化學鍵形成，任何化學反應都具有熱效應。(2)不能根據(jù)反應條件判斷反應是放熱還是吸熱，需要加熱才能進行的反應不一定是吸熱反應，不需要加熱就能進行的反應也不一定是放熱反應。(3)有能量變化的過程不一定是放熱反應或吸熱反應，如水結成冰放熱但不屬于放熱反應。(4)物質三態(tài)變化時，能量的變化形式為固態(tài)eq\o(,\s\up14(吸熱),\s\do14(放熱))液態(tài)eq\o(,\s\up14(吸熱),\s\do14(放熱))氣態(tài)。5.熱化學方程式(1)概念表示參加反應物質的量和反應熱的關系的化學方程式。(2)意義表明了化學反應中的物質變化和能量變化。如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1表示：2mol氫氣和1mol氧氣反應生成2mol液態(tài)水時放出571.6kJ的熱量。(3)書寫要求①注明反應的溫度和壓強(25℃、101kPa下進行的反應可不注明)。②注明反應物和生成物的狀態(tài)：固態(tài)(s)、液態(tài)(l)、水溶液(aq)、氣態(tài)(g)。③熱化學方程式中各物質的化學計量數(shù)只表示物質的物質的量，而不表示分子個數(shù)(或原子個數(shù))，因此可以寫成分數(shù)。④熱化學方程式中不用“↑”和“↓”。⑤由于ΔH與反應物的物質的量有關，所以熱化學方程式中物質的化學計量數(shù)必須與ΔH相對應，如果化學計量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍。當反應向逆反應方向進行時，其反應熱與正反應的反應熱數(shù)值相等，符號相反。⑥同素異形體轉化的熱化學方程式除了注明狀態(tài)外，還要注明名稱?！痉椒记伞竣凫首兣c反應發(fā)生的條件、反應進行是否徹底無關。②催化劑能降低反應所需活化能，但不影響焓變的大小。③在化學反應中，反應物各原子之間的化學鍵不一定完全斷裂。(4)熱化學方程式與化學(離子)方程式的3個不同點①熱化學方程式不注明反應條件；②熱化學方程式不標“↑”“↓”，但必須用s、l、g、aq等標出物質的聚集狀態(tài)。③熱化學方程式的化學計量數(shù)只表示物質的量，其ΔH必須與化學方程式及物質的聚集狀態(tài)相對應。(5)判斷熱化學方程式正誤的“五看”一看狀態(tài)→看各物質的聚集狀態(tài)是否正確；二看符號→看ΔH的“＋”“－”是否正確；三看單位→看反應熱的單位是否為kJ/mol；四看數(shù)值→看反應熱數(shù)值與化學計量數(shù)是否相對應；五看概念→看燃燒熱、中和熱的熱化學方程式。二、燃燒熱、中和熱1.燃燒熱和中和熱的比較燃燒熱中和熱相同點能量變化放熱ΔH及其單位ΔH＜0，單位均為kJ·mol－1不同點反應物的量1mol不一定為1mol生成物的量不確定生成水的量為1mol反應熱的含義101kPa時，1mol純物質完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，即C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)。在稀溶液里，酸與堿發(fā)生中和反應生成1mol水時所放出的熱量表示方法燃燒熱ΔH＝－akJ·mol－1(a＞0)強酸與強堿反應的中和熱ΔH＝－57.3kJ·mol－12.中和熱的測定(1)實驗裝置(2)測定原理ΔH＝－eq\f(（m酸＋m堿）·c·（t終－t始）,n)c＝4.18J·g－1·℃－1＝4.18×10－3kJ·g－1·℃－1；n為生成H2O的物質的量。(3)實驗步驟①絕熱裝置組裝→②量取一定體積酸、堿稀溶液→③測反應前酸堿液溫度→④混合酸堿液測反應時最高溫度→⑤重復2～3次實驗→⑥求平均溫度差(t終－t始)→⑦計算中和熱ΔH。(4)誤差分析若實驗時有熱量損失，所測中和熱偏小，ΔH偏大。(5)注意事項①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或紙條)的作用是保溫。②為保證酸完全中和，采取的措施是若采用的酸、堿濃度相等，可采用堿體積稍過量。③中和熱是強酸強堿的稀溶液生成1molH2O放出的熱量，為57.3kJ，弱酸弱堿電離時吸熱，生成1molH2O時放出的熱量小于57.3kJ。若用濃硫酸發(fā)生中和反應生成1molH2O時放出的熱量大于57.3kJ。④中和熱測定實驗時用環(huán)形玻璃攪拌棒攪拌溶液的方法是上下攪動，不能用金屬絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒的理由是金屬傳熱快，熱量損失大。⑤計算時應注意單位的統(tǒng)一，且要注意數(shù)據(jù)的取舍，無效數(shù)據(jù)要舍去?！咎貏e提醒】(1)中和熱是強酸強堿的稀溶液生成1molH2O放出的熱量為57.3kJ，弱酸弱堿電離時吸熱，生成1molH2O時放出的熱量小于57.3kJ。濃硫酸稀釋時放熱，生成1molH2O時放出的熱量大于57.3kJ。(2)對于中和熱、燃燒熱，由于它們反應放熱是確定的，所以描述中不帶“一”，但其焓變?yōu)樨撝怠?3)當用熱化學方程式表示中和熱時，生成H2O的物質的量必須是1mol，當用熱化學方程式表示燃燒熱時，可燃物的物質的量必須為1mol。三、蓋斯定律、反應熱的計算與大小比較1.蓋斯定律(1)內容對于一個化學反應，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的。即：化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關。(2)意義間接計算某些反應的反應熱。(3)應用轉化關系反應熱間的關系aAeq\o(――→,\s\up7(ΔH1))B、Aeq\o(――→,\s\up7(ΔH2))eq\f(1,a)BΔH1＝aΔH2Aeq\o(,\s\up7(ΔH1),\s\do5(ΔH2))BΔH1＝－ΔH2ΔH＝ΔH1＋ΔH22.反應熱的計算(1)利用熱化學方程式進行有關計算根據(jù)已知的熱化學方程式和已知的反應物或生成物的物質的量或反應吸收或放出的熱量，可以把反應熱當作“產物”，計算反應放出或吸收的熱量。(2)根據(jù)燃燒熱數(shù)據(jù)，計算反應放出的熱量計算公式：Q＝燃燒熱×n(可燃物的物質的量)(3)根據(jù)舊鍵斷裂和新鍵形成過程中的能量差計算焓變若反應物舊化學鍵斷裂吸收能量E1，生成物新化學鍵形成放出能量E2，則反應的ΔH＝E1－E2。(4)利用鍵能計算反應熱的方法A.熟記反應熱ΔH的計算公式:ΔH＝E(反應物的總鍵能之和)－E(生成物的總鍵能之和)B.注意特殊物質中鍵數(shù)的判斷物質(1mol)P4C(金剛石)石墨SiSiO2鍵數(shù)(mol)6224(5)利用蓋斯定律計算A.運用蓋斯定律的技巧——“三調一加”一調：根據(jù)目標熱化學方程式，調整已知熱化學方程式中反應物和生成物的左右位置，改寫已知的熱化學方程式。二調：根據(jù)改寫的熱化學方程式調整相應ΔH的符號。三調：調整中間物質的化學計量數(shù)。一加：將調整好的熱化學方程式及其ΔH相加。B.運用蓋斯定律的三個注意事項①熱化學方程式乘以某一個數(shù)時，反應熱的數(shù)值必須也乘上該數(shù)。②熱化學方程式相加減時，物質之間相加減，反應熱也必須相加減。③將一個熱化學方程式顛倒時，ΔH的“＋”“－”隨之改變，但數(shù)值不變。3.反應熱大小的比較(1)看物質狀態(tài)。物質的氣、液、固三態(tài)轉化時的能量變化如下：(2)看ΔH的符號。比較反應熱大小時不要只比較ΔH數(shù)值的大小，還要考慮其符號。(3)看化學計量數(shù)。當反應物與生成物的狀態(tài)相同時，化學計量數(shù)越大，放熱反應的ΔH越小，吸熱反應的ΔH越大。(4)看反應的程度。對于可逆反應，參加反應的物質的量和狀態(tài)相同時，反應的程度越大，熱量變化越大?！镜漕}精練】考點1考查化學反應中能量變化圖形探析例1．（2023春·上海徐匯·高二上海市徐匯中學?？计谥校┮阎辰饘傺趸锎呋槊摎溥^程中，部分反應進程如圖，則過程中的焓變?yōu)開__________kJ/mol。A． B． C． D．【分析】從圖看反應經(jīng)歷了三個歷程（過程），則X(g)→Y(g)過程中的焓變應該由三個歷程疊加。【解析】第一步反應的焓變?yōu)镋1-E2；第二步反應的焓變?yōu)棣；第三步反應焓變?yōu)镋3-E4，所以該反應的焓變?yōu)镋1?E2+ΔH+E3?E4；故選D?！敬鸢浮緿【名師肋學】活化能與焓變的關系(1)催化劑能降低反應的活化能，但不影響焓變的大小。(2)在無催化劑的情況，E1為正反應的活化能，E2為逆反應的活化能，ΔH＝E1－E2?？键c2考查依據(jù)鍵能或能量變化圖計算反應熱例2．（2023春·上海嘉定·高二上海市育才中學校考期中）工業(yè)上高純硅可通過反應：SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)制取，該反應的△H為化學鍵Si－OSi－ClH－HH－ClSi－SiSi－C鍵能/kJ·mol-1460360436431176347A．+236kJ·mol-1 B．-236kJ·mol-1 C．+412kJ·mol-1 D．-412kJ·mol-1【解析】由鍵能計算反應焓變，ΔH=反應物總鍵能-生成物總鍵能；注意1mol硅單質中，Si-Si鍵一共有2mol，所以該反應的焓變?yōu)椋?，故選A?！敬鸢浮緼【名師點撥】利用鍵能計算反應熱的方法(1)熟記反應熱ΔH的計算公式：ΔH＝E(反應物的總鍵能之和)－E(生成物的總鍵能之和)(2)注意特殊物質中鍵數(shù)的判斷物質(1mol)P4C(金剛石)石墨SiSiO2鍵數(shù)(mol)6224考點3考查熱化學方程式的正誤判斷例3．（2023秋·浙江嘉興·高二統(tǒng)考期末）下列熱化學方程式正確的是A．已知1g甲烷燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出的熱量為55.625kJ：

kJ?mol-1B．12g碳與適量水蒸氣反應生成一氧化碳和氫氣，需吸收120kJ的熱量：

kJ?mol-1C．通常狀況下，將1g氫氣在氯氣中完全燃燒，放出92.4kJ熱量：

kJ?mol-1D．已知充分燃燒ag乙炔氣體生成1mol二氧化碳氣體和液態(tài)水，放出bkJ熱量：kJ?mol-1【解析】A．1g甲烷燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出的熱量為55.625kJ，則反應的焓變ΔH=—=—890kJ/mol，故A錯誤；B．沒有注明反應物和生成物的聚集狀態(tài)，所以熱化學方程式書寫錯誤，故B錯誤；C．由題意可知，氫氣在氯氣中完全燃燒的反應為放熱反應，反應的焓變ΔH小于0，故C錯誤；D．充分燃燒ag乙炔氣體生成1mol二氧化碳氣體和液態(tài)水，放出bkJ熱量，則反應的焓變ΔH=—4bkJ/mol，反應的熱化學方程式為kJ?mol-1，故D正確；故選D?！敬鸢浮緿【名師點睛】判斷熱化學方程式正誤的“五看”一看狀態(tài)→看各物質的聚集狀態(tài)是否正確；二看符號→看ΔH的“＋”“－”是否正確；三看單位→看反應熱的單位是否為kJ/mol；四看數(shù)值→看反應熱數(shù)值與化學計量數(shù)是否相對應；五看概念→看燃燒熱、中和熱的熱化學方程式?？键c4考查對燃燒熱、中和熱的理解例4．（2023秋·浙江紹興·高二統(tǒng)考期末）下列說法正確的是A．500℃、30MPa下，將和置于密閉容器中充分反應生成放熱，其熱化學方程式為：

B．HCl和NaOH反應的中和熱，則和反應的反應熱C．在101kPa時，完全燃燒生成液態(tài)水放出285.8kJ熱量，氫氣燃燒的熱化學方程式表示為：

D．充分燃燒一定量的丁烷氣體生成二氧化碳和液態(tài)水放出的熱量為QkJ。完全吸收它生成的生成正鹽，需5mol/L的NaOH溶液100ml，則丁烷的燃燒熱為【解析】A．氨氣和氫氣的反應為可逆反應，故和置于密閉容器中完全反應生成放熱大于，選項A錯誤；B．中和熱是在稀溶液中，強酸跟強堿發(fā)生中和反應生成1mol液態(tài)水時所釋放的熱量；和反應生成水還生成硫酸鋇沉淀，故反應放出熱量不是，選項B錯誤；C．在101kPa時，為1mol，完全燃燒生成液態(tài)水放出285.8kJ熱量，氫氣燃燒的熱化學方程式表示為：

，選項C錯誤；D．充分燃燒一定量的丁烷氣體生成二氧化碳和液態(tài)水放出的熱量為QkJ，完全吸收它生成的生成正鹽，需5mol/L的NaOH溶液100ml（氫氧化鈉為），，則生成二氧化碳，根據(jù)碳元素守恒可知，消耗丁烷；燃燒熱是在101kPa時，1mol物質完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量；則丁烷的燃燒熱為，選項D正確；故選D。【答案】D【名師指導】反應熱答題規(guī)范指導(1)描述反應熱時，無論是用“反應熱”“焓變”表示還是用ΔH表示，其后所跟數(shù)值都需要帶“＋”“－”符號。如：某反應的反應熱(或焓變)為ΔH＝－QkJ·mol－1或ΔH＝＋QkJ·mol－1。(2)由于中和反應和燃燒均是放熱反應，表示中和熱和燃燒熱時可不帶“－”號。如：某物質的燃燒熱為ΔH＝－QkJ·mol－1或QkJ·mol－1?？键c5考查中和熱測定及誤差分析和數(shù)據(jù)處理例5．（2023秋·安徽宣城·高二統(tǒng)考期末）下列關于中和反應反應熱測定的說法正確的是A．用足量的NaOH溶液中和等量的鹽酸或醋酸時，反應熱相同B．為了保證反應充分，將NaOH溶液分多次加入酸中C．實驗時使用金屬攪拌棒，則測定的反應熱的數(shù)值偏小D．根據(jù)反應前后的溫差和比熱容即可計算反應熱【解析】A．測定中和反應的反應熱時，醋酸屬于弱電解質，電離過程應該吸收熱量，所以所測中和反應的反應熱數(shù)值偏小，故用足量的NaOH溶液中和等量的鹽酸或醋酸時，反應熱不相同，A錯誤；B．為了保證熱量不流失，將NaOH溶液一次快速加入酸中，B錯誤；C．實驗時使用金屬攪拌棒，金屬導熱，會導致熱量損失，則測定的反應熱的數(shù)值偏小，C正確；D．根據(jù)比熱容公式進行計算:Q=cm△t，再根據(jù)化學反應方程式由Q來求反應熱，D錯誤；答案選C。【答案】C【易錯提醒】測定中和熱的易錯細節(jié)(1)中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、物質的溶解熱、電解質電離時的熱效應。(2)酸堿溶液應當用稀溶液～0.5mol·L－1)。若溶液濃度過大，溶液中陰、陽離子間的相互牽制作用就大，電離程度達不到100%，這樣使酸堿中和時產生的熱量會消耗一部分補償電離時所需的熱量，造成較大誤差。(3)使用兩只量筒分別量取酸和堿。(4)使用同一支溫度計，分別先后測量酸、堿及混合液的最高溫度，測完一種溶液后，必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干。(5)取多次實驗t1、t2的平均值代入公式計算，而不是結果的平均值，計算時應注意單位的統(tǒng)一?？键c6考查反應熱大小比較例6