化学课件（通用版）第18讲化学反应的热效应

第18讲化学反应的热效应复

习

目

标1．了解反应热、焓变的概念，知道化学反应热效应与反应的焓变之间的关系。2.知道常见的吸热反应和放热反应，能从多角度分析化学反应中能量变化的原因。3.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。考点一焓变反应热必备知识整理1.焓变、反应热(1)焓与焓变(2)反应热和焓变的关系反应热是一定条件下化学反应释放或吸收的热量。恒压条件下进行的化学反应的________等于反应热，因此常用________表示反应热。HΔHkJ·mol－1kJ/mol焓变ΔH2．放热反应与吸热反应(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析吸热放热(2)从化学键变化的角度分析吸收吸热><放出放热(3)常见的放热与吸热反应

放热反应吸热反应常见反应①可燃物的燃烧②酸碱中和反应③金属与酸的置换反应④物质的缓慢氧化⑤铝热反应⑥大多数化合反应①弱电解质的电离②盐类的水解反应③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应④C和H2O(g)、C和CO2的反应⑤大多数的分解反应微点拨

(1)焓变与反应发生的条件、反应是否进行彻底无关。(2)化学反应一定伴随着能量的变化，其能量变化主要表现为热量的变化，但这并不是唯一的表现形式，如发光、发电等。有能量变化的过程并不一定是化学变化过程，如物质的三态变化时伴随着能量的变化。(3)物质具有的能量越低，物质的稳定性越强。(4)正确理解活化能与反应热的关系。①注意活化能在图示中的意义。从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能(E1)；从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能(E2)；ΔH＝E1－E2。②催化剂只影响正、逆反应的活化能，而不影响反应的焓变。③涉及反应热的有关计算时，要特别注意图示中反应物和生成物的物质的量。3．热化学方程式(1)概念：表示参加反应物质的量和________关系的化学方程式。(2)意义：表明了化学反应中的________变化和________变化。如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6kJ·mol－1，表示25℃、101kPa条件下，2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时____________的热量。反应热物质能量放出571.6kJ(3)热化学方程式的书写步骤微点拨

(1)热化学方程式区别于普通方程式，一般不注“↑”“↓”以及“点燃”“加热”等。(2)热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示物质的“物质的量”，可以是整数，也可以是分数。(3)同素异形体转化的热化学方程式除注明状态外，还要注明名称。(4)ΔH表示反应完全进行时的热量变化，与反应是否可逆无关。如N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)

ΔH＝－92.4kJ·mol－1，表示25℃、101kPa条件下1molN2和3molH2完全反应生成2molNH3可释放92.4kJ热量。[正误判断]

(1)放热反应中，生成物的总能量高于反应物的总能量(

)(2)放热反应在任何条件下都可以发生，吸热反应不加热就不能发生(

)(3)正反应活化能越大的反应，反应速率一般越慢(

)(4)同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同(

)(5)可逆反应的ΔH表示完全反应时的能量变化，与反应是否可逆无关(

)××√×√(6)反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：ΔH＝反应中形成新共价键的键能之和－反应中断裂旧共价键的键能之和(

)(7)物质的物理变化过程中，也会有能量变化，但不属于吸热反应和放热反应(

)(8)物质发生化学变化都伴有能量变化，伴有能量变化的物质变化都是化学变化(

)×√×对点题组训练题组一一般能量与反应过程的图像分析1.某化学反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是(

)A．图中曲线Ⅰ和曲线Ⅱ表示两种不同的化学反应的能量变化B．曲线Ⅱ说明使用催化剂可降低反应的焓变，使反应更容易发生C．该反应的反应物总能量大于生成物总能量，故反应不需要加热D．该反应的反应热ΔH＝E2－E1答案：D解析：题图中曲线Ⅰ和曲线Ⅱ对应的化学反应的反应物和生成物相同，表示同一个化学反应的能量变化，故A错误；使用催化剂可降低反应的活化能，但不会改变反应的焓变，故B错误；根据题图中能量变化可知该反应是放热反应，ΔH<0，但反应放热与反应条件没有必然的联系，有些放热反应在开始时要加热，故C错误；该反应的反应热ΔH＝E2－E1，故D正确。2．某反应使用催化剂后，其反应过程中能量变化如图。下列说法不正确的是(

)A．反应②为放热反应B．ΔH＝ΔH2－ΔH1C．反应①旧键断裂吸收的能量大于新键形成释放的能量D．使用催化剂后，活化能降低答案：B解析：ΔH＝－(－ΔH2－ΔH1)，B不正确。题组二焓变的有关计算3．已知2H2(g)＋CO(g)===CH3OH(g)为放热反应，对该反应的下列说法正确的是(

)A．因该反应为放热反应，故不加热就可发生B．相同条件下，2molH2(g)的能量或1molCO(g)的能量一定高于1molCH3OH(g)的能量C．相同条件下，2molH2(g)和1molCO(g)的总能量一定高于1molCH3OH(g)的总能量D．达到平衡时，CO的浓度与CH3OH的浓度一定相等答案：C解析：放热反应与反应条件无关，可能需要加热才发生，A错误；物质的能量与状态有关，由放热反应可知，相同条件下，2molH2(g)与1molCO(g)的能量和一定高于1molCH3OH(g)的能量，B错误、C正确；平衡时，各物质的浓度不变，浓度是否相等与起始量、转化率有关，D错误。4．已知几种化学键的键能数据如下表所示(亚硝酰氯的结构式为Cl—N===O)：则反应2NO(g)＋Cl2(g)===2ClNO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1(用含a的代数式表示)。化学键N≡OCl—ClCl—NN===O键能/(kJ·mol－1)630243a607(289－2a)解析：根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，知ΔH＝2×630kJ·mol－1＋243kJ·mol－1－2×(akJ·mol－1＋607kJ·mol－1)＝(289－2a)kJ·mol－1。微点拨

焓变计算方法(1)根据物质具有的能量来计算ΔH＝E(总生成物)－E(总反应物)(2)根据化学键的断裂与形成计算ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和(3)常见物质(1mol)中化学键数目物质CO2(C===O)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)石墨金刚石S8(S—S)Si键数24641.5282

答案：D解析：表示氢气燃烧热时产物中的水应该为液态，故A错误；已知C(石墨，s)===C(金刚石，s)的ΔH>0，则石墨能量较低，更稳定，故B错误；含20.0g(即0.5mol)NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7kJ的热量，则中和热的热化学方程式为NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)

ΔH＝－57.4kJ·mol－1，故C错误；C(s)与O2(g)完全燃烧时放出的热量多，ΔH1<ΔH2，故D正确。6．热化学方程式中的ΔH实际上是热力学中的一个物理量，叫做焓变，其数值和符号与反应物和生成物的总能量有关，也与反应物和生成物的键能有关。(1)图甲表示的是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：___________________________________________________________。(2)图乙表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲在生成1mol气态氢化物时的焓变数据，根据焓变数据可确定a、b、c、d分别代表哪种元素，试写出硒化氢在热力学标准态下，发生分解反应的热化学方程式：___________________________________________________________。NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)

ΔH＝－234kJ·mol－1H2Se(g)===Se(s)＋H2(g)

ΔH＝－81kJ·mol－1解析：(1)根据图甲可知，此反应是放热反应，热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)

ΔH＝(134－368)kJ·mol－1＝－234kJ·mol－1。(2)同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，其气态氢化物的稳定性降低、能量增大，则可确定a、b、c、d分别代表碲、硒、硫、氧元素。b代表硒元素，生成1molH2Se(g)的ΔH＝＋81kJ·mol－1，则分解反应的热化学方程式为H2Se(g)===Se(s)＋H2(g)

ΔH＝－81kJ·mol－1。[思维建模]热化学方程式正误判断“五审”

[问题探究](1)请写出肼和NO2反应的热化学方程式。(2)有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，则反应释放的能量更大，写出肼和氟气反应的热化学方程式，并判断这种观点是否正确。提示：2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1153.7kJ·mol－1提示：N2H4(g)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g)

ΔH＝－1135kJ·mol－1，所以放出的热量不如肼和NO2反应放出的热量多，这种说法不正确。考点二燃烧热能源中和热的测定必备知识整理1.燃烧热1mol指定产物CO2(g)2．中和热(1)中和热的概念及表示方法1molH2O(l)H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)

ΔH＝－57.3kJ·mol－1(2)中和热的测定〈1〉实验装置

〈4〉注意事项①碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是保温、隔热，减少热量损失。②为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量(0.5mol·L－1HCl、0.55mol·L－1NaOH溶液等体积混合)。③实验时不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是铜丝导热性好，比用环形玻璃搅拌棒误差大。〈5〉稀盐酸与稀NaOH溶液反应生成1molH2O(l)放出57.3kJ热量时的热化学方程式为_________________________________________________。HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)

ΔH＝－57.3kJ·mol－1特别提醒(1)燃烧热中的“指定产物”是C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)、N→N2(g)。(2)中和反应的实质是H＋和OH－反应生成H2O，若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质，难电离物质等)，这部分反应热不在中和热之内，如H2SO4与Ba(OH)2反应生成1molH2O(l)，同时还生成BaSO4沉淀，故放出的热量大于57.3kJ。(3)由于中和反应和燃烧都是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不带“－”号，如甲烷的燃烧热为890kJ·mol－1或ΔH＝－890kJ·mol－1。(4)有关中和热的判断，一看是否以生成1molH2O为标准，二看酸碱的强弱和浓度，应充分考虑弱酸、弱碱，电离吸热，浓的酸碱稀释放热等因素。3.能源(1)分类不可再生可再生(2)科学开发利用能源的措施①提高能源的利用率科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧：一是保证燃烧时有适当过量的空气，如鼓入空气、增大O2浓度等；二是保证________________，如将固体粉碎成粉末，使液体喷射成雾状等。②开发新的能源开发资源丰富、可以再生、对环境无污染的新能源等。燃料与空气的接触面

×燃烧热是以1mol可燃物为标准×硫的稳定氧化物是SO2√

×该反应生成BaSO4沉淀也有热效应×醋酸电离要吸收热量，此时放出的热量小于57.3kJ√

答案：B2．(1)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)，已知燃烧1kg该化合物释放出热量×104kJ。油酸甘油酯的燃烧热ΔH为_________________。(2)已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2215kJ·mol－1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水，则放出的热量约为__________。－×104kJ·mol－155.375kJ

题组二中和热及其测定实验3．强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)

ΔH＝－57.3kJ·mol－1，向1L0.5mol·L－1NaOH溶液中加入下列物质：①稀醋酸、②浓硫酸、③稀硝酸，恰好完全反应的热效应ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系正确的是(

)A．ΔH1＞ΔH2＞ΔH3

B．ΔH1＜ΔH3＜ΔH2C．ΔH1＝ΔH3＞ΔH2

D．ΔH1＞ΔH3＞ΔH2答案：D解析：浓硫酸溶于水放热，稀醋酸电离吸热，因此稀醋酸、硝酸和浓硫酸的ΔH依次减小。4．某实验小组用0.50mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。(1)装置中碎泡沫塑料的作用是__________。(2)写出该反应的热化学方程式[生成1molH2O(l)时的反应热为－57.3kJ·mol－1]：_______________________________________________________。隔热保温

(3)取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。①请填写表格中的空白：温度次数起始温度t1/℃终止温度t2/℃温度差平均值(t2－t1)/℃H2SO4NaOH平均值126.226.026.130.1——227.027.427.233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4②近似认为0.50mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1硫酸溶液的密度都是1.0g·mL－1，中和后生成溶液的比热容c＝4.18J·(g·℃)－1。则生成1molH2O(l)时的反应热ΔH＝_____________(取小数点后一位)。③上述实验数值结果与－57.3kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因不可能是______(填字母)。a.实验装置保温、隔热效果差b.量取NaOH溶液的体积时仰视读数c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度－53.5kJ·mol－1b

题组三能源的开发与利用5．下列说法不正确的是(

)A.天然气是不可再生能源B.用水煤气可合成液态碳氢化合物和含氧有机物C.煤的液化属于物理变化D.火棉是含氮量高的硝化纤维答案：C6．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是(

)2O的分解反应是放热反应B.氢能源已被普遍使用C.2mol液态H2O具有的能量低于2molH2和1molO2的总能量D.氢气不易储存和运输，无开发利用价值答案：C

相同始态终态ΔH1－ΔH2②判断反应热之间的关系反应焓变焓变之间的关系aA===B

ΔH1ΔH1＝________aA===B

ΔH1B===aA

ΔH2ΔH1＝________ΔH＝__________aΔH2－ΔH2ΔH1＋ΔH2微点拨

(1)热化学方程式乘(或除)以某一个数值时，反应热的数值也乘(或除)以该数值。(2)热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也作相应加减。(3)将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但数值不变。

(1)由物质的状态判断物质的气、液、固三态变化时的能量变化如下：如上述反应中：a>b。(2)由ΔH的符号判断比较反应热大小时不能只比较ΔH数值，还要考虑其符号。如上述反应中ΔH1<ΔH2。(3)由化学计量数判断当反应物、生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。如上述反应中：c＝2a，ΔH1>ΔH3。(4)由反应进行的程度判断对于可逆反应，参加反应的物质的量相同和状态相同时，反应进行的程度越大，热量变化越大。

答案：D2．Li/Li2O体系的能量循环如图所示。下列说法正确的是(

)A．ΔH3<0B．ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6C．ΔH6>ΔH5D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0答案：C解析：由O2的气态分子变为气态原子，需要断裂分子中的化学键，因此要吸收能量，ΔH3>0，A项错误；物质含有的能量只与物质的始态与终态有关，与反应途径无关，根据物质转化关系可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6，B、D两项错误；ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6，ΔH1>0，ΔH2>0，ΔH3>0，ΔH4>0，所以ΔH6>ΔH5，C项正确。题组二应用盖斯定律书写热化学方程式3．近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：反应

Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g)ΔH1＝＋551kJ·mol－1反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g)

ΔH3＝－297kJ·mol－1反应Ⅱ的热化学方程式：_______________________________________________。3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)

ΔH2＝－254kJ·mol－1

4．CH4超干重整CO2的催化转化如图1所示：(1)已知相关反应的能量变化如图2所示，过程Ⅰ的热化学方程式为_______________________________________________。(2)关于上述过程

Ⅱ

的说法不正确的是____(填字母)。a．实现了含碳物质与含氢物质的分离b．可表示为CO2＋H2===H2O(g)＋COc．CO未参与反应d．Fe3O4、CaO为催化剂，降低了反应的ΔHCH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)

ΔH＝＋247.4kJ·mol－1cd解析：(1)据CH4超干重整CO2的催化转化图，过程Ⅰ的化学反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。由能量—反应过程曲线得热化学方程式：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋206.2kJ·mol－1(ⅰ)CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－165kJ·mol－1(ⅱ)(ⅰ)×2＋(ⅱ)得过程Ⅰ的热化学方程式：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)

ΔH＝＋247.4kJ·mol－1。(2)过程Ⅱ物质变化为：左上(CO、H2、CO2)＋右下(惰性气体)→左下(H2O)＋右上(CO、惰性气体)，总反应为H2＋CO2===H2O(g)＋CO。Fe3O4、CaO为总反应的催化剂，能降低反应的活化能，但不能改变反应的ΔH。故a、b正确，c、d错误。题组三反应热的比较5．室温下，将1molCuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为：CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。下列判断正确的是(

)A．ΔH2＞ΔH3B．ΔH1＜ΔH3C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2D．ΔH1＋ΔH2＞ΔH3答案：B

答案：B解析：形成化学键要放出热量，ΔH1＜0，第二个反应是盐类的水解反应，是吸热反应，ΔH2＞0，A项错误；ΔH1是负值，ΔH2是正值，ΔH1＜ΔH2，B项正确；酸碱中和反应是放热反应，ΔH3＜0，ΔH4＜0，C项错误；第四个反应(醋酸是弱酸，电离吸热)放出的热量小于第三个反应，但ΔH3和ΔH4都是负值，则ΔH3＜ΔH4，D项错误。微点拨

利用盖斯定律计算反应热的两种方法(1)虚拟途径法：先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求反应的反应热。(2)加和法：将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式，反应热也作相应的加减运算。

流程如下：本讲真题研练1．[2022·浙江6月]标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：可根据HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol－1。下列说法不正确的是(

)A．H2的键能为436kJ·mol－1B．O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍C．解离氧氧单键所需能量：HOO<H2O2D．H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)ΔH＝－143kJ·mol－1物质(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/(kJ·mol－1)249218391000－136－242答案：C解析：由气态时H、H2的相对能量可知，H2的键能为218kJ·mol－1×2＝436kJ·mol－1，A项正确；由表格中数据可知O2的键能为249kJ·mol－1×2＝498kJ·mol－1，而H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol－1，214kJ·mol－1×2<498kJ·mol－1，B项正确；HOO中解离O—O键所需能量为249kJ·mol－1＋39kJ·mol－1－10kJ·mol－1＝278kJ·mol－1，H2O2中解离O—O键所需能量为214kJ·mol－1，C项错误；ΔH＝－136kJ·mol－1＋242kJ·mol－1－249kJ·mol－1＝－143kJ·mol－1，D项正确。2．[2021·全国甲卷(节选)]二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)该反应一般认为通过如下步骤来实现：①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)ΔH1＝＋41kJ·mol－1②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)ΔH2＝－90kJ·mol－1总反应的ΔH＝________kJ·mol－1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是________(填标号)，判断的理由是_______________________________________________。－49AΔH1为正值，ΔH2和ΔH为负值，反应①活化能大于反应②的解析：根据盖斯定律可知总反应＝反应①＋反应②，则总反应的ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋41