2024版高考化学一轮总复习题库：第一章认识化学科学题库第1讲 化学反应的热效应

鬟氏化学反应与能量转化

第1讲化学反应的热效应

【课标要求】1.认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间相互转化，

能量的转化遵循能量守恒定律。知道内能是体系内物质的各种能量的总和，受温

度、压强、物质的聚集状态的影响。

2.能辨识化学反应中的能量转化形式，能解释化学反应中能量变化的本质。

3.能进行反应焰变的简单计算，能用热化学方程式表示反应中的能量变化，能运

用反应焙变合理选择和利用化学反应。

夯-必备知识

一、化学反应的反应热与焰变

1.化学反应的实质与特征

二实质土反应物中化学键断裂和生成物中

化学键形成

学+，~一

反日”既有物质变化，又伴有能量变化；

应I能量转化主要表现为峭的变化

2.化学反应的反应热

⑴定义

当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温

度下的热效应，简称反应热。

(2)表示

通常用符号Q表示，并且约定反应吸热时Q取正值、反应放热时Q取负值。

(3)中和反应反应热的测定

①原理计算公式

Q=-C(T2-Ti)0其中C表示溶液及量热计的热容，口、T2分别表示反应前和反

应后体系的温度。

②简易量热计的构造及作用

温度计作用：测定反应前后溶液的温度

隹学搅拌器作用：使反应充分、体系的温度均匀

日手外筒作用：保温作用

图9内筒作用：反应容器

待测样品

③注意事项

a.实验过程保温且操作要快的目的：减少实验过程中的热量损失。

b.为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。

c.因为弱酸或弱碱存在电离平衡，电离过程需要吸热，实验中若使用弱酸、弱碱

则测得的反应热偏小。

3.化学反应的内能变化与燃变

(1)化学反应内能变化

①内能是体系内物质所含各种微观粒子的能量总和，符号为Uo

②内能的变化AU=Q+W

。表示反应热，W表示功。

(2)烙和噂变

事卜与内能有关的物理量，用符号表示

「里红生成物与反应物的培值差

次含变--——~~••用AH表示

----单位---

-----a常用kJmoL或J•mo尸表示

4.放热反应和吸热反应

(1)放热反应和吸热反应的判断

①从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。

反应过程反应过程

放热反应吸热反应

②从反应热的量化参数——键能的角度分析

一1

键能越大，物质稳定性越强，不易断裂

⑵常见的放热反应

与反应条件无关，常温下能进行的反应不一定是放热反应

①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应;

⑤物质的缓慢氧化等。

⑶常见的吸热反应：①大多数分解反应；②盐类的水解反应；③Ba(OH)2-8H2O

与NH4cl反应；④碳和水蒸气、C和CO?的反应等。

5.热化学方程式

(1)概念：表示参加反应的物质的量和反应热的关系的化学方程式。

(2)意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。

如H2(g)+|o2(g)=H2O(l)

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

表示在298K时1mol氢气和/mol氧气反应生成1mol液态水时放出285&kJ

的热量。

(3)热化学方程式的书写要求及步骤

【诊断1】判断下列叙述的正误(正确的划“，错误的划“X”)。

(1)任何反应都有能量变化,吸热反应一定需要加热(X)

(2)同温同压下反应H2(g)+C12(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的不同(X)

(3)活化能越大，表明反应断裂的化学键需要克服的能量越高(。)

(4)1molH2完全燃烧生成玲0(1)时放出243kJ的热量，则反应的热化学方程式为

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

二、摩尔燃烧始、中和热

1.摩尔燃烧燃

在一定反应温度和压强条件下,Lq或纯物质完全氧化为同温下的

定义指定产物时的焰变。这里的指定产物是指可燃物中碳变为CO2(g),

氢变为H2。⑴,硫变为SO2(g),氮变为N2(g)等

单位kJ/mol或kJ-mol_1

C的摩尔燃烧熔为AH=-393.5kJ-mol-1,表示在25℃、101kPa

意义

条件下,1molC(s)完全燃烧生成C02(g)放出393.5kJ的热量

表小表示摩尔燃烧烂的热化学方程式：如CH4的摩尔燃烧熔为890.3

1

kJ-mol-,则表示CH4摩尔燃烧帽的热化学方程式为CH〃g）+

2O2（g）===CO2（g）+2H2O⑴-890.3kJ-mol-1

2.中和热(又称中和反应的反应热)

数值为57.3kJ-moF1

生碉的概念及表示方法

%mJ在稀溶液中，酸和碱发生中和反应生

概，泪成1mol凡0⑴时所放出的热量

中

和

-单位-ikJ-moL或kJ/mol

反

应

：强酸和强碱反应的中和热基本上相等,

的

■|表示R热化学方程式可表示为H+(aq)+OH-(aq)

反

^HO(1)AH=-57.3kJmor'

应2

-由弱酸(弱碱)参与反应生成1mol液态

注意H水放出的热量比57.3kJ少

【诊断2】判断下列叙述的正误(正确的划“J”，错误的划“X”)。

⑴已知H2(g)+1o2(g)=H2O(g)AH=-241.85kJmol-，故H2的燃烧热AH为

-241.85kJ-mol-^x)

1

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

与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量(X)

⑶用稀醋酸和稀NaOH溶液测定中和热,所测中和热AH>-57.3kJ-mol-'CV)

(4)表示乙醇燃烧热的热化学方程式为：C2H50H⑴+3O2(g)=2CO2(g)+3H20(g)

AH=-1367.0kJ-mol-^X)

三、反应熔变的计算

1.盖斯定律

(1)内容：一个化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的，即

化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。

（2）意义：可间接计算某些难以直接测定的反应的反应热。

⑶应用

①计算反应热。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判断反应热之间的关系

婚变之间的关

反应婚变

系

〃A=BNHi

AHi=aAH2

A=-aBNHz

aA==BAHi

AHi=-AH2

B=aAkHz

AAH>B

AH\C/H2AH=AHI+AH2

|提醒

❶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。

❷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。

❸将一个热化学方程式颠倒时，AH的“十”“一”随之改变，但数值不变。

2.反应热大小的判断

有以下三个反应

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>bo

⑵由的符号判断

比较反应热大小时不能只比较数值，还要考虑其符号。

如上述反应中AHI<AH2O

(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A4越小，吸热

反应的越大。

如上述反应中：c=2a,AHI>AH30

(4)由反应进行的程度判断

对于可逆反应，参加反应的物质的物质的量和状态相同时，反应进行的程度越大,

热量变化越大。

【诊断3】判断下列叙述的正误(正确的划“J”，错误的划“X”)。

(D一个反应一步完成或分几步完成，二者相比，经过的步骤越多，放出的热量越

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；

贝!]AHi=AH2+AH3+AH4(V)

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

AH1<AH2(V)

(4)已知甲烷的摩尔燃烧熔为890kJ-mol-1,则标准状况下11.2L甲烷完全燃烧生

成CO2和水蒸气时,放出的热量为445kJ(X)

考点一热化学方程式的书写与能量变化图

题组一热化学方程式的书写

L依据事实，写出下列反应的热化学方程式。

⑴在25℃、101kPa下,0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生

成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，其热化学方程式为

(2)NaBH4(s)与泾0⑴反应生成NaBC)2(s)和氢气，在25℃、101kPa下，已知每消

耗3.8gNaBH4(s)放热21.6kJ,该反应的热化学方程式为

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)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程

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,则甲醇蒸气燃烧生成液态水的热

化学方程式为»

(2)在微生物的作用下,NH/经过两步反应被氧化成NO3O两步反应的能量变化

示意图如下图所示：

反应过程反应过程

(第一步反应)(第二步反应)

第二步反应是_______(填“放热”或“吸热”)反应。

1molNH中全部被氧化成NO3(aq)的热化学方程式为

1

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

+1

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

I易错提醒

书写热化学方程式时的注意事项

符号H放热反应AH为吸热反应AH为“+”

单位一定为*'kJ-moE1,易错写成“kJ”

或漏写

0

(於太J物质的状态必须正确，特别是溶液中的

反应易写错

0

反应热的数值必须与热化学方程式中的

数值化学计量数相对应，即化学计量数与AH

对应性成正比；当反应逆向进行时，其反应热

与正反应的反应热数值相等，符号相反

题组二化学反应中的能量变化图像

3.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.AH=AH2-AHi

C.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AH=—(—AH2—AHi),B不正确。

4.叔丁基氯与碱溶液经两步反应得到叔丁基醇,反应(CH3)3CC1+OH

--(CH3)3COH+Cl-的能量变化与反应过程的关系如下图所示。下列说法正确

的是()

A.该反应为吸热反应

B.(CH3)3C+比(CH3)3CC1稳定

C.第一步反应一定比第二步反应快

D.增大碱的浓度和升高温度均可加快反应速率

答案D

解析由图像可知，反应物的总能量大于生成物的总能量。该反应为放热反应，

A项错误；由图像可知，（CH3）3C+、cr的能量之和比（CH3）3CCI的高，B项错误;

该反应第一步活化能大于第二步活化能，故第一步反应比第二步反应慢，C项错

误；增大碱的浓度和升高温度均可加快反应速率，D项正确。

I规律方法

活化能与反应热的关系

由反应物A转化为生成物C,需经过两步反应，其反应历程与能量变化如下图所

Ei和石2分别表不第一步反应正反应和逆反应的活化能，氏和£4分别表不第二步

反应正反应和逆反应的活化能。

其中，E3>El,即第二步决定化学反应速率。

使用催化剂可降低反应的活化能，反应速率加快，但AH不变。AH=（E1-E2+

Ei）-E4。

考点二反应热的计算与比较

(一)利用键能计算

【典例1】氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运,

可通过下面方法—氨热分解法制氢气。

相关化学键的键能数据

化学键N^NH—HN—H

键能

946436.0390.8

E/(kJ-mol-1)

在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2O回答下列问题：

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

答案+90.8kJ-mol-i

解析由A"=反应物总键能一生成物总键能可知，该反应的AH=2X(390.8

111

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

]规律方法*---------

利用键能计算反应热的方法

❶计算公式

△8=反应物的总键能一生成物的总键能。

❷计算关键

利用键能计算反应热的关键，就是要算清物质中化学键的数目，清楚中学阶段常

见单质、化合物中所含共价键的种类和数目。

物质

CO2石墨

CH4P4S1O2金刚石S8Si

(化学(C=O(C—c

(C—H)(P-P)(Si-O)(C—C)(S-S)(Si—Si)

键)))

每个微

粒所含24641.5282

键数

【对点训练1】能源短缺是全球面临的问题，用C02来生产燃料甲醇的反应原

理为C02（g）+3H2（g）===CH30H（g）+H2O（g）o已知某些化学键的键能数据如下表

所示。则该反应的AH为（）

化学键C—HH—HC—Oc=oH—O

键能/（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”=反应物总键能一生成物总键能=2X745.0+3X436.0—3X413.4—

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

（二）利用盖斯定律计算AH

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

反应n：2NO2（g）=N2O4（g）

AH?=-55.3kJ-mol-1

则反应N2O5（g）=2NC）2（g）+Tc）2（g）的AH=_______kJ-mol-

答案+53.1

解析目标热化学方程式为N2O5（g）=2NO2（g）+|o2（g）ikAH=|AHI-AH2=|

X（-4.4）-（-55.3）=+53.1（kJ-mol^）o

【解题模板】

只与

物质

中某

程式

学方

热化

目标

①若

择此

，则选

共有

程式

学方

热化

已知

一个

热化

目标

物在

参照

，以此

照物

为参

物质

确定

量数

及计

位置

中的

程式

应方

学反

第查

的必

、

量数

的计

程式

学方

热化

已知

一变量

步一

个

在多

物质

中某

程式

学方

热化

目标

②若

确

计算

，则在

出现

式中

方程

化学

的热

已知

照物

作为参

不考虑

质暂时

，该物

时

定

—

第消

目

现与

然出

后仍

处理

步骤

三个

上述

四无经过

-

的

剩余

调用

通过

质，再

的物

无关

程式

步关标方

物质

关的

除无

式，消

方程

已知

第

做

应

的反

程式

标方

定目