2025屆高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)學(xué)生用書第7章化學(xué)反應(yīng)與能量第33講化學(xué)能與熱能考點(diǎn)一反應(yīng)熱焓變

第33講化學(xué)能與熱能1.知道常見的吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)，了解反應(yīng)熱、焓變的概念以及反應(yīng)熱產(chǎn)生的原因。2.了解熱化學(xué)方程式的含義，能正確書寫熱化學(xué)方程式。3.了解燃燒熱的含義和中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定原理。4.了解蓋斯定律及其簡(jiǎn)單應(yīng)用，能進(jìn)行反應(yīng)焓變的簡(jiǎn)單計(jì)算?？键c(diǎn)一反應(yīng)熱焓變1.反應(yīng)熱與焓變(1)反應(yīng)熱：在等溫條件下，化學(xué)反應(yīng)體系eq\o(□,\s\up1(1))____________或eq\o(□,\s\up1(2))____________的熱量。(2)焓變①焓(H)：與內(nèi)能有關(guān)的物理量。②焓變(ΔH)：ΔH＝H(生成物)－H(反應(yīng)物)，單位為eq\o(□,\s\up1(3))_________________。③焓變與反應(yīng)熱的關(guān)系：等壓條件下的反應(yīng)熱等于反應(yīng)的焓變，常用eq\o(□,\s\up1(4))________表示反應(yīng)熱，常用單位是eq\o(□,\s\up1(5))__________________。2.吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)(1)從焓(或能量)的高低角度理解。物質(zhì)能量變化與焓變的關(guān)系：ΔH＝E(生成物的總能量)－E(反應(yīng)物的總能量)。(2)從化學(xué)鍵角度理解。利用鍵能計(jì)算焓變(ΔH)：ΔH＝反應(yīng)物鍵能之和－生成物鍵能之和。(3)從常見反應(yīng)類型的角度。3.熱化學(xué)方程式(1)意義：表明了化學(xué)反應(yīng)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(xué)方程式中必須注明反應(yīng)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(xué)方程式要注明反應(yīng)時(shí)的溫度和壓強(qiáng)。如不注明，即表示在25℃和101kPa下測(cè)定。③熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是eq\o(□,\s\up1(12))________，也可以是eq\o(□,\s\up1(13))________。當(dāng)化學(xué)計(jì)量數(shù)改變時(shí)，其ΔH也eq\o(□,\s\up1(14))________________的改變。④要注明ΔH的符號(hào)(“＋”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(zhì)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(yīng)生成2mol液態(tài)H2O時(shí)，放出571.6kJ的熱量eq\o(□,\s\up1(11))聚集狀態(tài)eq\o(□,\s\up1(12))整數(shù)eq\o(□,\s\up1(13))分?jǐn)?shù)eq\o(□,\s\up1(14))同等倍數(shù)eq\o(□,\s\up1(15))吸熱eq\o(□,\s\up1(16))放熱eq\o(□,\s\up1(17))kJ·mol－1[易錯(cuò)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(yīng)()(2)放熱反應(yīng)不需要加熱就能進(jìn)行，吸熱反應(yīng)不加熱就不能進(jìn)行()(3)可逆反應(yīng)的ΔH表示完全反應(yīng)時(shí)的熱量變化，與反應(yīng)是否可逆無關(guān)()(4)吸熱反應(yīng)中，反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂吸收的總能量高于生成物化學(xué)鍵形成放出的總能量()(5)活化能越大，表明化學(xué)反應(yīng)吸收的能量越多()(6)同溫同壓下，反應(yīng)H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)在光照和點(diǎn)燃條件下的ΔH相同()答案：(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×(6)√一、能量—反應(yīng)歷程圖示分析1.科學(xué)家用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催化劑表面形成化學(xué)鍵的過程。反應(yīng)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(yīng)。(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(xué)鍵是_______________________________。(4)將相同物質(zhì)的量的CO轉(zhuǎn)化為CO2，CO與O反應(yīng)比CO與O2反應(yīng)放出的熱量________(填“多”或“少”)，可能的原因是__________________________。(5)由該反應(yīng)過程可知，在化學(xué)反應(yīng)中，舊化學(xué)鍵__________(填“一定”或“不一定”)完全斷裂，但一定有新化學(xué)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(yīng)生成CO2需要先吸收能量斷裂O2分子中的共價(jià)鍵(5)不一定形成2.(1)我國學(xué)者結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應(yīng)歷程，如下圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標(biāo)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(xué)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(yīng)用。Cr2O3催化丙烷脫氫過程中，部分反應(yīng)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(zhì)與終態(tài)物質(zhì)的相對(duì)能量可知，終態(tài)物質(zhì)的相對(duì)能量低于始態(tài)物質(zhì)的相對(duì)能量，說明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH小于0。過渡態(tài)物質(zhì)的相對(duì)能量與其對(duì)應(yīng)始態(tài)物質(zhì)的相對(duì)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(zhì)為COOH*＋H*＋H2O*，產(chǎn)物為COOH*＋2H*＋OH*。(2)由題圖可知，Y(g)的能量比X(g)的高，X(g)轉(zhuǎn)化為Y(g)的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，焓變?yōu)檎?，反?yīng)共經(jīng)歷三個(gè)過程，均為吸熱過程，第一個(gè)過程的焓變?yōu)?E1－E2)，第二個(gè)過程的焓變?yōu)棣，第三個(gè)過程的焓變?yōu)?E3－E4)，根據(jù)蓋斯定律，將三個(gè)過程的焓變相加即為X(g)轉(zhuǎn)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(yīng)熱與鍵能的相關(guān)計(jì)算3.幾種化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)見下表(亞硝酰氯的結(jié)構(gòu)式為Cl—N=O)：化學(xué)鍵N≡O(shè)Cl—ClCl—NN=O鍵能/(kJ·mol－1)630243a607則反應(yīng)2NO(g)＋Cl2(g)=2ClNO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1(用含a的代數(shù)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(shí)，氣態(tài)分子斷開1mol化學(xué)鍵的焓變稱為鍵焓。已知O=O、C≡O(shè)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(jù)下圖中的能量關(guān)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(jù)ΔH＝反應(yīng)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(jié)]熟記常見1mol物質(zhì)中的化學(xué)鍵數(shù)目1mol物質(zhì)CO2(C=O)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)化學(xué)鍵數(shù)目2NA4NA6NA4NA1mol物質(zhì)石墨(C—C)金剛石(C—C)S8(S—S)Si(Si—Si)化學(xué)鍵數(shù)目1.5NA2NA8NA2NA三、熱化學(xué)方程式的書寫5.依據(jù)事實(shí)，寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(1)合成氨反應(yīng)常使用鐵觸媒提高反應(yīng)速率。下圖為有、無鐵觸媒時(shí)，反應(yīng)的能量變化示意圖。寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：______。從能量角度分析，鐵觸媒的作用是____________________________。(2)已知25℃、101kPa時(shí)，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(shí)，CO2(g)與H2O(l)經(jīng)光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的熱化學(xué)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(xué)方程式為_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)NaBH4(s)與H2O(l)反應(yīng)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(yīng)的熱化學(xué)方程式為_______________________________________________