2024版高考化學一輪總復習題庫：第一章認識化學科學題庫第1講 化學反應的熱效應

鬟氏化學反應與能量轉(zhuǎn)化

第1講化學反應的熱效應

【課標要求】1.認識化學能可以與熱能、電能等其他形式能量之間相互轉(zhuǎn)化，

能量的轉(zhuǎn)化遵循能量守恒定律。知道內(nèi)能是體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和，受溫

度、壓強、物質(zhì)的聚集狀態(tài)的影響。

2.能辨識化學反應中的能量轉(zhuǎn)化形式，能解釋化學反應中能量變化的本質(zhì)。

3.能進行反應焰變的簡單計算，能用熱化學方程式表示反應中的能量變化，能運

用反應焙變合理選擇和利用化學反應。

夯-必備知識

一、化學反應的反應熱與焰變

1.化學反應的實質(zhì)與特征

二實質(zhì)土反應物中化學鍵斷裂和生成物中

化學鍵形成

學+，~一

反日”既有物質(zhì)變化，又伴有能量變化；

應I能量轉(zhuǎn)化主要表現(xiàn)為峭的變化

2.化學反應的反應熱

⑴定義

當化學反應在一定的溫度下進行時，反應所釋放或吸收的熱量稱為該反應在此溫

度下的熱效應，簡稱反應熱。

(2)表示

通常用符號Q表示，并且約定反應吸熱時Q取正值、反應放熱時Q取負值。

(3)中和反應反應熱的測定

①原理計算公式

Q=-C(T2-Ti)0其中C表示溶液及量熱計的熱容，口、T2分別表示反應前和反

應后體系的溫度。

②簡易量熱計的構(gòu)造及作用

溫度計作用：測定反應前后溶液的溫度

隹學攪拌器作用：使反應充分、體系的溫度均勻

日手外筒作用：保溫作用

圖9內(nèi)筒作用：反應容器

待測樣品

③注意事項

a.實驗過程保溫且操作要快的目的：減少實驗過程中的熱量損失。

b.為保證酸完全中和，采取的措施是堿稍過量。

c.因為弱酸或弱堿存在電離平衡，電離過程需要吸熱，實驗中若使用弱酸、弱堿

則測得的反應熱偏小。

3.化學反應的內(nèi)能變化與燃變

(1)化學反應內(nèi)能變化

①內(nèi)能是體系內(nèi)物質(zhì)所含各種微觀粒子的能量總和，符號為Uo

②內(nèi)能的變化AU=Q+W

。表示反應熱，W表示功。

(2)烙和噂變

事卜與內(nèi)能有關的物理量，用符號表示

「里紅生成物與反應物的培值差

次含變--——~~??用AH表示

----單位---

-----a常用kJmoL或J?mo尸表示

4.放熱反應和吸熱反應

(1)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。

反應過程反應過程

放熱反應吸熱反應

②從反應熱的量化參數(shù)——鍵能的角度分析

一1

鍵能越大，物質(zhì)穩(wěn)定性越強，不易斷裂

⑵常見的放熱反應

與反應條件無關，常溫下能進行的反應不一定是放熱反應

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(zhì)的緩慢氧化等。

⑶常見的吸熱反應：①大多數(shù)分解反應；②鹽類的水解反應；③Ba(OH)2-8H2O

與NH4cl反應；④碳和水蒸氣、C和CO?的反應等。

5.熱化學方程式

(1)概念：表示參加反應的物質(zhì)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(zhì)變化和能量變化。

如H2(g)+|o2(g)=H2O(l)

AH(298K)=-285.8kJ-mol-1

表示在298K時1mol氫氣和/mol氧氣反應生成1mol液態(tài)水時放出285&kJ

的熱量。

(3)熱化學方程式的書寫要求及步驟

【診斷1】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“，錯誤的劃“X”)。

(1)任何反應都有能量變化,吸熱反應一定需要加熱(X)

(2)同溫同壓下反應H2(g)+C12(g)=2HCl(g)在光照和點燃條件下的不同(X)

(3)活化能越大，表明反應斷裂的化學鍵需要克服的能量越高(。)

(4)1molH2完全燃燒生成玲0(1)時放出243kJ的熱量，則反應的熱化學方程式為

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)AH=-243kJ/mol(X)

二、摩爾燃燒始、中和熱

1.摩爾燃燒燃

在一定反應溫度和壓強條件下,Lq或純物質(zhì)完全氧化為同溫下的

定義指定產(chǎn)物時的焰變。這里的指定產(chǎn)物是指可燃物中碳變?yōu)镃O2(g),

氫變?yōu)镠2。⑴,硫變?yōu)镾O2(g),氮變?yōu)镹2(g)等

單位kJ/mol或kJ-mol_1

C的摩爾燃燒熔為AH=-393.5kJ-mol-1,表示在25℃、101kPa

意義

條件下,1molC(s)完全燃燒生成C02(g)放出393.5kJ的熱量

表小表示摩爾燃燒爛的熱化學方程式：如CH4的摩爾燃燒熔為890.3

1

kJ-mol-,則表示CH4摩爾燃燒帽的熱化學方程式為CH〃g）+

2O2（g）===CO2（g）+2H2O⑴-890.3kJ-mol-1

2.中和熱(又稱中和反應的反應熱)

數(shù)值為57.3kJ-moF1

生碉的概念及表示方法

%mJ在稀溶液中，酸和堿發(fā)生中和反應生

概，淚成1mol凡0⑴時所放出的熱量

中

和

-單位-ikJ-moL或kJ/mol

反

應

：強酸和強堿反應的中和熱基本上相等,

的

■|表示R熱化學方程式可表示為H+(aq)+OH-(aq)

反

^HO(1)AH=-57.3kJmor'

應2

-由弱酸(弱堿)參與反應生成1mol液態(tài)

注意H水放出的熱量比57.3kJ少

【診斷2】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“J”，錯誤的劃“X”)。

⑴已知H2(g)+1o2(g)=H2O(g)AH=-241.85kJmol-，故H2的燃燒熱AH為

-241.85kJ-mol-^x)

1

(2)已知稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)AH=-57.3kJ-mol-,則稀醋酸

與稀氫氧化鈉溶液反應生成1mol水時放出57.3kJ的熱量(X)

⑶用稀醋酸和稀NaOH溶液測定中和熱,所測中和熱AH>-57.3kJ-mol-'CV)

(4)表示乙醇燃燒熱的熱化學方程式為：C2H50H⑴+3O2(g)=2CO2(g)+3H20(g)

AH=-1367.0kJ-mol-^X)

三、反應熔變的計算

1.蓋斯定律

(1)內(nèi)容：一個化學反應不管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：可間接計算某些難以直接測定的反應的反應熱。

⑶應用

①計算反應熱。如

a.C(s)+O2(g)===CO2(g)AHi

b.C(s)+1o2(g)===CO(g)

由a-b可得：CO(g)+jo2(g)=CO2(g)AH=AHi-AH2o

②判斷反應熱之間的關系

婚變之間的關

反應婚變

系

〃A=BNHi

AHi=aAH2

A=-aBNHz

aA==BAHi

AHi=-AH2

B=aAkHz

AAH>B

AH\C/H2AH=AHI+AH2

|提醒

?熱化學方程式乘（或除）以某一個數(shù)值時，反應熱的數(shù)值也乘（或除）以該數(shù)值。

?熱化學方程式相加減時，物質(zhì)之間相加減，反應熱也作相應加減。

?將一個熱化學方程式顛倒時，AH的“十”“一”隨之改變，但數(shù)值不變。

2.反應熱大小的判斷

有以下三個反應

①H2(g)+102(g)=H2(Xl)

AHi=-akJ-mol_1

②H2(g)+|o2(g)=H2O(g)

△Hz=-bkJ-mol-1

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)

AH3--ckJ-mol-1

⑴由物質(zhì)的狀態(tài)判斷

物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)變化時的能量變化如下：

如上述反應中:a>bo

⑵由的符號判斷

比較反應熱大小時不能只比較數(shù)值，還要考慮其符號。

如上述反應中AHI<AH2O

(3)由化學計量數(shù)判斷

當反應物、生成物的狀態(tài)相同時，化學計量數(shù)越大，放熱反應的A4越小，吸熱

反應的越大。

如上述反應中：c=2a,AHI>AH30

(4)由反應進行的程度判斷

對于可逆反應，參加反應的物質(zhì)的物質(zhì)的量和狀態(tài)相同時，反應進行的程度越大,

熱量變化越大。

【診斷3】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“J”，錯誤的劃“X”)。

(D一個反應一步完成或分幾步完成，二者相比，經(jīng)過的步驟越多，放出的熱量越

多(X)

(2)已知：C(s)+O2(g)===CO2(g)AHi；C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO(g)Aft；

H2(g)+|o2(g)=H2O(g)AH3；CO(g)+|o2(g)===CO2(g)AH4；

貝!]AHi=AH2+AH3+AH4(V)

⑶已知S(g)+O2(g)=SO2(g)AH1<O,S(s)+O2(g)=SO2(g)AH2<0,則

AH1<AH2(V)

(4)已知甲烷的摩爾燃燒熔為890kJ-mol-1,則標準狀況下11.2L甲烷完全燃燒生

成CO2和水蒸氣時,放出的熱量為445kJ(X)

考點一熱化學方程式的書寫與能量變化圖

題組一熱化學方程式的書寫

L依據(jù)事實，寫出下列反應的熱化學方程式。

⑴在25℃、101kPa下,0.3mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧氣中燃燒,生

成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出649.5kJ熱量，其熱化學方程式為

(2)NaBH4(s)與涇0⑴反應生成NaBC)2(s)和氫氣，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

1

答案⑴B2H6(g)+3O2(g)==B2O3(s)+3H2O(1)AH=-2165kJ-mol-

1

(2)NaBH4(s)+2H2O(l)=NaBO2(s)+4H2(g)AH=-216kJ-mol-

2.(1)甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應的熱化學方程

式如下:

①CH30H(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)

AH=+49.0kJ-mol_1

②CH30H(g)+T02(g)===C02(g)+2H2(g)

AH=-192.9kJ-mol-1

又知③H2O(g)==H2O⑴AH=-44kJ-mol1,則甲醇蒸氣燃燒生成液態(tài)水的熱

化學方程式為?

(2)在微生物的作用下,NH/經(jīng)過兩步反應被氧化成NO3O兩步反應的能量變化

示意圖如下圖所示：

反應過程反應過程

(第一步反應)(第二步反應)

第二步反應是_______(填“放熱”或“吸熱”)反應。

1molNH中全部被氧化成NO3(aq)的熱化學方程式為

1

答案(1)CH30H(g)+|o2(g)=CO2(g)+2H20(1)AH=-764.7kJ-mol-

+1

(2)放熱NH中(aq)+2O2(g)==NO3(aq)+H20(l)+2H(aq)AH=-346kJ-mol-

I易錯提醒

書寫熱化學方程式時的注意事項

符號H放熱反應AH為吸熱反應AH為“+”

單位一定為*'kJ-moE1,易錯寫成“kJ”

或漏寫

0

(於太J物質(zhì)的狀態(tài)必須正確，特別是溶液中的

反應易寫錯

0

反應熱的數(shù)值必須與熱化學方程式中的

數(shù)值化學計量數(shù)相對應，即化學計量數(shù)與AH

對應性成正比；當反應逆向進行時，其反應熱

與正反應的反應熱數(shù)值相等，符號相反

題組二化學反應中的能量變化圖像

3.某反應使用催化劑后，其反應過程中能量變化如圖。下列說法不正確的是()

A.反應②為放熱反應

B.AH=AH2-AHi

C.反應①舊鍵斷裂吸收的能量大于新鍵形成釋放的能量

D,使用催化劑后，活化能降低

答案B

解析AH=—(—AH2—AHi),B不正確。

4.叔丁基氯與堿溶液經(jīng)兩步反應得到叔丁基醇,反應(CH3)3CC1+OH

--(CH3)3COH+Cl-的能量變化與反應過程的關系如下圖所示。下列說法正確

的是()

A.該反應為吸熱反應

B.(CH3)3C+比(CH3)3CC1穩(wěn)定

C.第一步反應一定比第二步反應快

D.增大堿的濃度和升高溫度均可加快反應速率

答案D

解析由圖像可知，反應物的總能量大于生成物的總能量。該反應為放熱反應，

A項錯誤；由圖像可知，（CH3）3C+、cr的能量之和比（CH3）3CCI的高，B項錯誤;

該反應第一步活化能大于第二步活化能，故第一步反應比第二步反應慢，C項錯

誤；增大堿的濃度和升高溫度均可加快反應速率，D項正確。

I規(guī)律方法

活化能與反應熱的關系

由反應物A轉(zhuǎn)化為生成物C,需經(jīng)過兩步反應，其反應歷程與能量變化如下圖所

Ei和石2分別表不第一步反應正反應和逆反應的活化能，氏和￡4分別表不第二步

反應正反應和逆反應的活化能。

其中，E3>El,即第二步?jīng)Q定化學反應速率。

使用催化劑可降低反應的活化能，反應速率加快，但AH不變。AH=（E1-E2+

Ei）-E4。

考點二反應熱的計算與比較

(一)利用鍵能計算

【典例1】氨氣中氫含量高，是一種優(yōu)良的小分子儲氫載體，且安全、易儲運,

可通過下面方法—氨熱分解法制氫氣。

相關化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)

化學鍵N^NH—HN—H

鍵能

946436.0390.8

E/(kJ-mol-1)

在一定溫度下，利用催化劑將NH3分解為N2和H2O回答下列問題：

反應2NH3(g)N2(g)+3H2(g)AH=_______kJ-mol-1

答案+90.8kJ-mol-i

解析由A"=反應物總鍵能一生成物總鍵能可知，該反應的AH=2X(390.8

111

kJ-molX3)-[(946kJ-mo「)+(436.0kJ-molX3)]=+90.8kJ-molo

]規(guī)律方法*---------

利用鍵能計算反應熱的方法

?計算公式

△8=反應物的總鍵能一生成物的總鍵能。

?計算關鍵

利用鍵能計算反應熱的關鍵，就是要算清物質(zhì)中化學鍵的數(shù)目，清楚中學階段常

見單質(zhì)、化合物中所含共價鍵的種類和數(shù)目。

物質(zhì)

CO2石墨

CH4P4S1O2金剛石S8Si

(化學(C=O(C—c

(C—H)(P-P)(Si-O)(C—C)(S-S)(Si—Si)

鍵)))

每個微

粒所含24641.5282

鍵數(shù)

【對點訓練1】能源短缺是全球面臨的問題，用C02來生產(chǎn)燃料甲醇的反應原

理為C02（g）+3H2（g）===CH30H（g）+H2O（g）o已知某些化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表

所示。則該反應的AH為（）

化學鍵C—HH—HC—Oc=oH—O

鍵能/（kJ-mol-1）413.4436.0351.0745.0462.8

A.-46.2kJ-mol-1B.+46.2kJ-mol-1

C.-181.6kJ-mol-1D.+181.6kJmol-1

答案C

解析八”=反應物總鍵能一生成物總鍵能=2X745.0+3X436.0—3X413.4—

351.0-462.8-2X462.8（kJ-mor'）=-181.6kJ-moF^

（二）利用蓋斯定律計算AH

【典例2】已知：反應I：2N2C）5（g）=2N2C）4（g）+C）2（g）AHi=-4.4kJ-mol-1

反應n：2NO2（g）=N2O4（g）

AH?=-55.3kJ-mol-1

則反應N2O5（g）=2NC）2（g）+Tc）2（g）的AH=_______kJ-mol-

答案+53.1

解析目標熱化學方程式為N2O5（g）=2NO2（g）+|o2（g）ikAH=|AHI-AH2=|

X（-4.4）-（-55.3）=+53.1（kJ-mol^）o

【解題模板】

只與

物質(zhì)

中某

程式

學方

熱化

目標

①若

擇此

，則選

共有

程式

學方

熱化

已知

一個

熱化

目標

物在

參照

，以此

照物

為參

物質(zhì)

確定

量數(shù)

及計

位置

中的

程式

應方

學反

第查

的必

、

量數(shù)

的計

程式

學方

熱化

已知

一變量

步一

個

在多

物質(zhì)

中某

程式

學方

熱化

目標

②若

確

計算

，則在

出現(xiàn)

式中

方程

化學

的熱

已知

照物

作為參

不考慮

質(zhì)暫時

，該物

時

定

—

第消

目

現(xiàn)與

然出

后仍

處理

步驟

三個

上述

四無經(jīng)過

-

的

剩余

調(diào)用

通過

質(zhì)，再

的物

無關

程式

步關標方

物質(zhì)

關的

除無

式，消

方程

已知

第

做

應

的反

程式

標方

定目