专题01-反应热、焓变与热化学方程式(知识串讲+专题过关)(原卷版)

专题01反应热、焓变与热化学方程式【知识梳理】【归纳总结】一．反应热及其测定1．反应热(1)体系与环境——以盐酸与NaOH溶液之间为例环境：与体系相互影响的其他部分，如试管、空气等。体系：包括盐酸、NaOH溶液、发生的反应。(2)体系与环境的热量交换——反应热热量：因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。反应热：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。【点拨】反应热概念中的“等温条件”是指化学反应发生后，使反应后体系的温度恢复到反应前体系的温度，即反应前后体系的温度相等。2．中和反应热的测定【实验原理】通过测定一定量的酸、碱溶液在反应前后温度的变化，计算反应放出的热量，由此求得反应热。【实验装置】【实验步骤】=1\*GB3①往小烧杯中加入50mL0.50mol/L的盐酸，并用温度计测量盐酸的温度，用水把温度计上的酸冲洗干净。=2\*GB3②用量筒量取50mL0.55mol/L的NaOH溶液，并用温度计测量其温度。=3\*GB3③将NaOH溶液迅速倒入小烧杯中，盖好盖板，并用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，准确读取混合溶液的最高温度记为终止温度。=4\*GB3④重复实验2～3次。【实验数据处理】=1\*GB3①取三次测量所得数据的平均值作为计算依据。=2\*GB3②计算反应热ΔH50mL0.5mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液发生中和反应生成1molH2O时放出的热量为：其中(m1＋m2)表示溶液质量(单位：g)；c为比热容，c＝4.18J·(g·℃)－1；t1、t2分别为反应前、后的温度(单位：℃)；n(H2O)为反应生成的水的物质的量(单位：mol)。【注意事项】=1\*GB3①隔热层（碎泡沫塑料(或纸条)）及杯盖的作用是隔热保温，减少热量散失。=2\*GB3②为保证酸、碱完全中和，常使碱稍稍过量。=3\*GB3③实验中若使用弱酸或弱碱，会使测得数值偏小。（弱酸、弱碱的电离吸热）二．焓变1．内能：体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强和物质的聚集状态等影响。符号为U。2．焓：与物质内能有关的物理量，单位为KJ，符号为H。3．焓变(ΔH)：生成物与反应物的焓值差，单位为KJ/mol。恒压条件下反应的热效应等于焓变。4．焓变与吸热反应、放热反应的关系当ΔH为“负值”或ΔH<0时,为放热反应；当ΔH为“正值”或ΔH>0时,为吸热反应。5．化学反应过程中能量变化的原因a.微观角度（1）化学键与能量的关系化学反应的本质是反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。化学键是物质内部微粒之间强烈的相互作用，断开反应物中的化学键需要吸收能量，形成生成物中的化学键要释放能量。键能：标况下，将1mol气态分子AB断裂成理想气态原子所吸收的能量，单位（KJ·mol-1）氢气和氯气反应的本质是在一定的条件下，氢气分子和氯气分子中的H-H键和Cl-Cl键断开，氢原子和氯原子通过形成H-Cl键而结合成HCl分子。H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)反应的能量变化如图所示：则：吸收总能量为：436+243=679KJ释放总能量为：431×2=862KJ反应中放出的热量：862-679=183KJ这样，由于破坏旧键吸收的能量少于形成新键放出的能量，根据“能量守恒定律”，多余的能量就会以热量的形式释放出来。常见1mol物质中化学键数目：物质金刚石SiO2P4CO2CH4化学键C—CSi—OP—PC=OC—H化学键数目2NA4NA6NA2NA4NA（3）化学键与化学反应中能量变化的关系断开化学键要吸收能量，形成化学键要释放能量；化学键的变化是化学反应中能量变化的主要原因。b.宏观角度（1）一个确定的化学反应完成后的结果是吸收能量还是放出能量，决定于反应物总能量和生成物总能量相对大小。（2）化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化，吸热或者放热。吸热反应和放热反应与反应物和生成物总能量的关系如下：放热反应：反应物的总能量大于生成物的总能量；吸热反应：反应物的总能量小于生成物的总能量（3）以能量为纵坐标，画出放热反应和吸热反应的简单示意图反应物的总能量小于生成物的总能量反应物的总能量大于生成物的总能量反应物的总能量小于生成物的总能量反应物的总能量大于生成物的总能量ΔH<0时,为放热反应；ΔH>0时,为吸热反应。三．热化学方程式1．概念：表示参加反应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。例如：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，表示2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时放出571.6kJ的热量。3．书写要求(1)注明反应的温度和压强(25℃、101kPa下进行的反应可不注明)。(2)注明反应物和生成物的状态：固态(s)、液态(l)、水溶液(aq)、气态(g)。(3)各物质的化学计量数只表示物质的物质的量，而不表示分子个数(或原子个数)，因此可以写成整数，也可以写成分数。(4)不用标注“↑”“↓”。(5)热化学方程式能反映该反应已完成的量。由于ΔH与反应物质的量有关，所以热化学方程式中物质的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。当反应向逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热的数值相等，符号相反。四、燃烧热和中和热的比较燃烧热中和热相同点能量变化放热ΔH及其单位ΔH＜0，单位均为kJ·mol－1不同点反应物的量1mol可燃物不一定为1mol生成物的量不确定生成水的物质的量为1mol反应热的含义101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量表示方法燃烧热ΔH＝－akJ·mol－1(a＞0)强酸与强碱反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1【专题过关】1．下列说法不正确的是A．需要加热才能发生的反应可能是放热反应B．任何吸热反应在常温条件下都不能发生C．反应物和生成物所具有的总能量的相对大小决定了反应是放热还是吸热D．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O(l)时的反应热叫做中和热2．下列物质间的反应，其能量变化符合下图的是()A．合成氨反应B．碳与水蒸气高温制水煤气C．Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体混合D．碳酸钙的分解3．下列实验现象或图象信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是ABCD反应装置图或图象实验现象或图象信息温度计的水银柱上升反应物总能量大于生成物总能量反应开始后，针筒活塞向右移动反应开始后，甲处液面低于乙处液面4．2A(g)B(g)∆H1(∆H1>0)；2A(g)B（1）∆H2，下列能量变化示意图正确的是A． B．C． D．5．强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=-57.3KJ·mol-1。分别向1L0.5mol·L-1的Ba(OH)2的溶液中加入①浓硫酸；②稀硫酸；③稀硝酸；④稀醋酸，恰好完全反应的热效应分别为△H1、△H2、△H3、△H4，下列关系正确的是A．△H1>△H2>△H3>△H4 B．△H1＜△H2＜△H3＜△H4C．△H1>△H2=△H3>△H4 D．△H4＜△H1=△H2＜△H36．下列说法中正确的是A．H2SO4与Ba(OH)2溶液反应放出的热量是5.12kJ，那么该反应的中和热为5.12kJ·mol-1B．表示中和热的热化学方程式：H+(l)+OH-(l)=H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1C．在稀溶液中，强酸与强碱反应的中和热为ΔH=-57.3kJ·mol-1，若将含有0.5molH2SO4的浓硫酸和含有1molNaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3kJD．中和热的数值57.3kJ·mol-1表示所有酸碱反应生成1molH2O的反应热7．（2021·江苏省东台中学高二期中）下列说法或表示方法正确的是A．吸热反应一定需要加热才能发生B．氢气与氧气反应生成等量的液态水和水蒸气，后者放出的热量多C．硫完全燃烧放热，其热化学方程式为：D．在稀溶液中：，，若将含的稀硫酸与含的稀溶液混合，放出的热量等于8．（2021·汕头市第一中学高二期末）下列热化学方程式正确的是A．通常状况下，将1g氢气在氯气中完全燃烧，放出92.4kJ热量：H2(g)＋Cl2(g)＝HCl(g)；ΔH＝+92.4kJ·mol-1B．已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出bkJ热量：2C2H2(g)+5O2(g)＝4CO2(g)+2H2O(l)；ΔH=－4bkJ·mol-1C．1g炭与适量水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，需吸收10.94kJ的热量：C+H2O＝CO+H2ΔH=+10.94kJ·mol-1D．已知甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为55.625kJ∙g－1：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH=－55.625kJ·mol-19．分析表中的四个热化学方程式，判断氢气和丙烷的标准燃烧热分别是“嫦娥一号”发射火箭燃料液氢(H2)①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-571.6kJ∙mol-1②2H2(l)+O2(l)=2H2O(g)ΔH=-482.6kJ∙mol-1北京奥运会“祥云”火炬燃料丙烷(C3H8)③C3H8(l)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g)ΔH=-2013.8kJ∙mol-1④C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2221.5kJ∙mol-1A．-571.6kJ∙mol-1，-2221.5kJ∙mol-1 B．-285.5kJ∙mol-1，-2013.8kJ∙mol-1C．-285.8kJ∙mol-1，-2221.5kJ∙mol-1 D．-241.3kJ∙mol-1，-2013.8kJ∙mol-110．（2021·河南驻马店市·高二期中）已知：的。其中相关的键能数据如下表所示，则x的值为化学键F—FN—F键能/kJ·mol-1946x283A．471 B．157 C．138 D．75611．已知4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)△H=-qkJ·mol-1，相关数据如下表，则下表中z的大小是物质NH3(g)O2(g)N2(g)H2O(g)1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJabzdA．(q+4a+3b-6d) B．(q+12a+3b-12d)C．(q-4a-3b+6d) D．(q+12a+6b-12d)12．根据如图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中能量变化情况，判断下列说法错误的是()A．2mol气态氧原子结合生成O2(g)时，能放出498kJ能量B．断裂1molNO分子中的化学键，需要吸收632kJ能量C．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量D．1molN2和1molO2反应的焓变ΔH＝－180kJ·mol－113．中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示。已知：几种物质中化学键的键能如下表所示：化学键H2O中H—OO2中O=OH2中H—HH2O2中O—OH2O2中O—H键能/(kJ·mol－1)463496436138463若反应过程中分解了2mol水，则下列说法不正确的是()A．总反应为2H2Oeq\o(=,\s\up7(光照),\s\do5(催化剂))2H2↑＋O2↑B．过程Ⅰ吸收了926kJ能量C．过程Ⅱ放出了574kJ能量D．过程Ⅲ属于放热反应14．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是()A．已知：正丁烷(g)=异丁烷(g)ΔH<0，则正丁烷比异丁烷稳定B．已知：C2H4(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－1478.8kJ·mol－1，则C2H4(g)的燃烧热ΔH＝－1478.8kJ·mol－1C．已知：H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则稀Ba(OH)2(aq)和稀H2SO4(aq)完全反应生成1molH2O(l)时，放出57.3kJ热量D．已知：S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1；S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2，则ΔH1>ΔH215．理论研究表明，在101kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是()A．HCN比HNC稳定B．该异构化反应的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1C．正反应的活化能大于逆反应的活化能D．使用催化剂，可以改变反应的反应热16．实验室测定中和热的步骤如下(如图)第一步：量取40.0mL0.25mol/LH2SO4溶液倒入小烧杯中，测量温度；第二步：量取40.0mL0.55mol/LNaOH溶液，测量温度；第三步：将NaOH溶液倒入小烧杯中，混合均匀后测量混合液温度。请回答：(1)图中仪器A的名称是_________________________________．(2)NaOH溶液稍过量的原因________________________________．(3)加入NaOH溶液的正确操作是______________(填字母)．A．沿玻璃棒缓慢加入B．分三次均匀加入C．一次迅速加入D．用滴定管小心滴加(4)上述实验测得的结果与理论上的57.3kJ/mol有偏差，其原因可能是_______．a．NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中后未及时将盖板盖好．b．实验装置保温、隔热效果不好c．用温度计测定NaOH溶液起始温度后又直接测定H2SO4溶液的温度d．使用温度计搅拌混合液体(5)若实验中若改用60mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L的氢氧化钠溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量______(填“相等”“不相等”)，若实验操作均正确，则所求中和热_______(填“相等”“不相等”)。17．CH3—CH3(g)→CH2=CH2(g)＋H2(g)ΔH，有关化学键的键能如下表：化学键C—HCCC—CH—H键能/(kJ·mol－1)414615347435则该反应的反应热为。18．依据事实书写热化学方程式。(1)1g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，需要吸收10.94kJ热量，此反应的热化学方程式为