2025屆高考化學一輪總復習學生用書第7章化學反應與能量第33講化學能與熱能考點一反應熱焓變

第33講化學能與熱能1.知道常見的吸熱反應和放熱反應，了解反應熱、焓變的概念以及反應熱產生的原因。2.了解熱化學方程式的含義，能正確書寫熱化學方程式。3.了解燃燒熱的含義和中和反應反應熱的測定原理。4.了解蓋斯定律及其簡單應用，能進行反應焓變的簡單計算。考點一反應熱焓變1.反應熱與焓變(1)反應熱：在等溫條件下，化學反應體系eq\o(□,\s\up1(1))____________或eq\o(□,\s\up1(2))____________的熱量。(2)焓變①焓(H)：與內能有關的物理量。②焓變(ΔH)：ΔH＝H(生成物)－H(反應物)，單位為eq\o(□,\s\up1(3))_________________。③焓變與反應熱的關系：等壓條件下的反應熱等于反應的焓變，常用eq\o(□,\s\up1(4))________表示反應熱，常用單位是eq\o(□,\s\up1(5))__________________。2.吸熱反應與放熱反應(1)從焓(或能量)的高低角度理解。物質能量變化與焓變的關系：ΔH＝E(生成物的總能量)－E(反應物的總能量)。(2)從化學鍵角度理解。利用鍵能計算焓變(ΔH)：ΔH＝反應物鍵能之和－生成物鍵能之和。(3)從常見反應類型的角度。3.熱化學方程式(1)意義：表明了化學反應中的eq\o(□,\s\up1(8))__________變化和eq\o(□,\s\up1(9))________變化。例如，2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，表示在25℃和101kPa下，eq\o(□,\s\up1(10))_____________________________________________。(2)書寫。①熱化學方程式中必須注明反應物和生成物的eq\o(□,\s\up1(11))________________[固體(s)、液體(l)、氣體(g)、水溶液(aq)]，若為同素異形體，則還要注明名稱。②熱化學方程式要注明反應時的溫度和壓強。如不注明，即表示在25℃和101kPa下測定。③熱化學方程式中各物質前的化學計量數可以是eq\o(□,\s\up1(12))________，也可以是eq\o(□,\s\up1(13))________。當化學計量數改變時，其ΔH也eq\o(□,\s\up1(14))________________的改變。④要注明ΔH的符號(“＋”代表eq\o(□,\s\up1(15))________，“－”代表eq\o(□,\s\up1(16))________)以及單位(eq\o(□,\s\up1(17))____________________)。[答案自填]eq\o(□,\s\up1(1))向環(huán)境釋放eq\o(□,\s\up1(2))從環(huán)境吸收eq\o(□,\s\up1(3))kJ·mol－1(或kJ/mol)eq\o(□,\s\up1(4))ΔHeq\o(□,\s\up1(5))kJ·mol－1(或kJ/mol)eq\o(□,\s\up1(6))化合eq\o(□,\s\up1(7))分解eq\o(□,\s\up1(8))物質eq\o(□,\s\up1(9))能量eq\o(□,\s\up1(10))2mol氣態(tài)H2與1mol氣態(tài)O2反應生成2mol液態(tài)H2O時，放出571.6kJ的熱量eq\o(□,\s\up1(11))聚集狀態(tài)eq\o(□,\s\up1(12))整數eq\o(□,\s\up1(13))分數eq\o(□,\s\up1(14))同等倍數eq\o(□,\s\up1(15))吸熱eq\o(□,\s\up1(16))放熱eq\o(□,\s\up1(17))kJ·mol－1[易錯秒判](1)氫氧化鈉固體溶于水放出大量的熱，故該過程是放熱反應()(2)放熱反應不需要加熱就能進行，吸熱反應不加熱就不能進行()(3)可逆反應的ΔH表示完全反應時的熱量變化，與反應是否可逆無關()(4)吸熱反應中，反應物化學鍵斷裂吸收的總能量高于生成物化學鍵形成放出的總能量()(5)活化能越大，表明化學反應吸收的能量越多()(6)同溫同壓下，反應H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH相同()答案：(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×(6)√一、能量—反應歷程圖示分析1.科學家用X射線激光技術觀察到CO與O在催化劑表面形成化學鍵的過程。反應過程的示意圖如下?；卮鹣铝袉栴}：(1)從狀態(tài)Ⅰ到狀態(tài)Ⅲ為____________(填“吸熱”或“放熱”)反應。(2)從狀態(tài)Ⅰ到狀態(tài)Ⅱ需要______________(填“吸收”或“釋放”)能量，CO分子__________(填“需要”或“不需要”)斷鍵形成C和O。(3)從狀態(tài)Ⅱ到狀態(tài)Ⅲ形成的化學鍵是_______________________________。(4)將相同物質的量的CO轉化為CO2，CO與O反應比CO與O2反應放出的熱量________(填“多”或“少”)，可能的原因是__________________________。(5)由該反應過程可知，在化學反應中，舊化學鍵__________(填“一定”或“不一定”)完全斷裂，但一定有新化學鍵的__________。答案：(1)放熱(2)吸收不需要(3)碳氧雙鍵(或C=O)(4)多CO與O2反應生成CO2需要先吸收能量斷裂O2分子中的共價鍵(5)不一定形成2.(1)我國學者結合實驗與計算機模擬結果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應歷程，如下圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標注。水煤氣變換的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。該歷程中最大能壘(活化能)E正＝________eV，寫出該步驟的化學方程式：___________________。(2)(2022·新高考廣東卷)鉻及其化合物在催化、金屬防腐等方面具有重要應用。Cr2O3催化丙烷脫氫過程中，部分反應歷程如下圖，X(g)→Y(g)過程的焓變?yōu)開_______________________________________________________(列式表示)。解析：(1)觀察始態(tài)物質與終態(tài)物質的相對能量可知，終態(tài)物質的相對能量低于始態(tài)物質的相對能量，說明該反應是放熱反應，ΔH小于0。過渡態(tài)物質的相對能量與其對應始態(tài)物質的相對能量相差越大，活化能越大，由題圖可知，最大活化能E正＝1.86eV－(－0.16eV)＝2.02eV，該步始態(tài)物質為COOH*＋H*＋H2O*，產物為COOH*＋2H*＋OH*。(2)由題圖可知，Y(g)的能量比X(g)的高，X(g)轉化為Y(g)的反應為吸熱反應，焓變?yōu)檎?，反應共經歷三個過程，均為吸熱過程，第一個過程的焓變?yōu)?E1－E2)，第二個過程的焓變?yōu)棣，第三個過程的焓變?yōu)?E3－E4)，根據蓋斯定律，將三個過程的焓變相加即為X(g)轉化為Y(g)過程的焓變。答案：(1)小于2.02COOH*＋H*＋H2O*=COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*=H*＋OH*)(2)(E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4)二、反應熱與鍵能的相關計算3.幾種化學鍵的鍵能數據見下表(亞硝酰氯的結構式為Cl—N=O)：化學鍵N≡OCl—ClCl—NN=O鍵能/(kJ·mol－1)630243a607則反應2NO(g)＋Cl2(g)=2ClNO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1(用含a的代數式表示)。答案：289－2a4.(1)已知：CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283kJ·mol－1。25℃、101kPa時，氣態(tài)分子斷開1mol化學鍵的焓變稱為鍵焓。已知O=O、C≡O的鍵焓分別為495kJ·mol－1、799kJ·mol－1，CO2(g)分子中碳氧鍵的鍵焓為__________kJ·mol－1。(2)根據下圖中的能量關系，可求得C—H的鍵能為__________。解析：(2)C(s)=C(g)ΔH1＝＋717kJ·mol－1，2H2(g)=4H(g)ΔH2＝＋864kJ·mol－1，C(s)＋2H2(g)=CH4(g)ΔH3＝－75kJ·mol－1。根據ΔH＝反應物總鍵能－生成物總鍵能可得，－75kJ·mol－1＝(＋717kJ·mol－1)＋(＋864kJ·mol－1)－4E(C—H)，解得E(C—H)＝414kJ·mol－1。答案：(1)664.75(2)414kJ·mol－1[歸納總結]熟記常見1mol物質中的化學鍵數目1mol物質CO2(C=O)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)化學鍵數目2NA4NA6NA4NA1mol物質石墨(C—C)金剛石(C—C)S8(S—S)Si(Si—Si)化學鍵數目1.5NA2NA8NA2NA三、熱化學方程式的書寫5.依據事實，寫出下列反應的熱化學方程式。(1)合成氨反應常使用鐵觸媒提高反應速率。下圖為有、無鐵觸媒時，反應的能量變化示意圖。寫出該反應的熱化學方程式：______。從能量角度分析，鐵觸媒的作用是____________________________。(2)已知25℃、101kPa時，1mol葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)，放出2804kJ熱量，寫出25℃、101kPa時，CO2(g)與H2O(l)經光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的熱化學方程式：___________。(3)SiH4是一種無色氣體，遇到空氣能發(fā)生爆炸性自燃，生成SiO2和液態(tài)H2O。已知室溫下2gSiH4自燃放出熱量89.2kJ。SiH4自燃的熱化學方程式為_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)NaBH4(s)與H2O(l)反應生成NaBO2(s)和H2(g)，在25℃、101kPa下，已知每消耗3.8gNaBH4(s)放熱21.6kJ，該反應的熱化學方程式為_______________________________________________