考点01 化学反应与能量变化 -2022-2023学年上海市高二化学同步考点归纳与测试（沪科版2020选择性必修1）（原卷版）

考点01化学反应与能量变化【核心考点梳理】一、系统的内能1、系统在自然科学研究中，被研究的对象称为系统。系统以外的，与系统相关的其他部分称为环境。例如，研究水的蒸发，水和水蒸气就是系统，周边的其他部分是环境。研究盐酸与氢氧化钠溶液的反应，溶液就是系统，而盛溶液的烧杯和溶液周围的空气等便是环境。系统与环境可以根据需要来划分，有一定的人为性。2、内能与功内能是系统内物质各种能量的总和，用符号U表示。当系统处于一定状态时，系统就具有确定的内能，当温度、压强、物质的聚集状态等发生改变，内能也随之改变。热与功系统与环境之间由于温度差交换或传递的能量称为热，用符号Q表示。除热以外，其他各种形式传递的能量都称为功，用符号W表示。系统因体积变化所做的功称为体积功，除体积功以外，其他的功如电功、机械功、光能等都称为非体积功，或称其他功。一定压强下，0℃时1.0mol的水和0℃时1.0mol的冰，哪个系统的内能更大？一定压强下，25℃时1.0mol的水和25℃时10.0mol的水，哪个系统的内能更大？系统内能的变化用符号ΔU来表示。几乎所有化学反应的发生，都伴随着能量的变化，能量通过功和热这两种形式在系统与环境之间实现转化或传递。我们可以通过测定系统变化过程中的功和热得到系统内能的变化量。二、反应的焓变1、化学反应的热效应在一定温度下，化学反应过程中吸收或释放的热称为化学反应的热效应，也称反应热，用符号Q表示。系统从环境吸热，则Q>0；系统对环境放热，则Q<0。实验：碳酸氢钠与柠檬酸反应的热效应取一只100mL烧杯，加入10g碳酸氢钠固体和10g柠檬酸固体（为防止反应过快液体冲出烧杯，所加固体不宜太多），再向烧杯中注入少量蒸馏水后搅拌，观察现象。待反应稍平缓后，用手小心触摸烧杯壁，感受反应的热效应。现象记录：反应放出大量的气体，且烧杯壁出现水滴。实验结论：碳酸氢钠与柠檬酸该反应为吸热反应，水蒸气冷凝在烧杯壁。2、焓（1）焓的定义及焓变的计算焓（H）是一种与内能有关的物理量。系统状态发生变化，焓也随之改变。在科学研究与生产实践中，大多数化学反应是在等压或接近等压的条件下进行，此时的反应热称为等压反应热，用符号Qp表示。人们常用系统的焓的变化，即焓变（ΔH）来表示在等压、只做体积功条件下的反应热，单位常用kJ · mol—1，此时：ΔH=Qp在一定条件下，一个化学反应是吸热还是放热，是在等压条件下由生成物和反应物的焓的差值决定的，即：ΔH=∑H（生成物）—∑H（反应物）当ΔH<0时，为放热反应；当ΔH>0时，为吸热反应。如以下两个反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)2HgO(s)=2Hg(l)+O2(g)ΔH=—484kJ·mol—1ΔH=182kJ·mol—1氢气与氧气化合是放热反应，而氧化汞的分解则是吸热反应。两个化学反应中的焓变如图1.3所示。（2）化学反应与吸放热反应化学反应的本质是化学键的断裂和形成。化学反应的热效应主要与化学键重组时键能的变化有关。断裂原有的化学键需要吸收能量，生成新的化学键会释放能量。若反应物断键时吸收的能量小于生成物成键时放出的能量，该反应是放热反应，反之为吸热反应。在放热反应中，反应物所具有的化学能转化为热释放出来；在吸热反应中，吸收的热转化为化学能储存在生成物之中。一定条件下，1mol气态H2与1mol气态Br2断键时分别需要吸收436kJ和193kJ的热量，而1mol气态HBr成键时会放出366kJ的热量。据此推算，反应：H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)是吸热反应还是放热反应？相同条件下，发生下列两个化学反应：简述ΔH1与ΔH2的联系和差别。●上述两个反应的共同点在于：反应条件、反应物的聚集状态及物质的量是相同的，表明两者反应物的焓［∑H（反应物）］相等。差别在于：一个反应的生成物是液态水，另一个反应的生成物是气态水。由于液态水要吸收能量才能变为水蒸气，因此生成物液态水和水蒸气的焓不同，这就导致了ΔH1和ΔH2数值的差异。习指南【核心归纳】1、化学反应的热效应化学反应过程中发生物质变化的同时，常常伴有能量的变化。这种能量的变化常以热能的形式表现出来，叫做反应热。类型比较放热反应吸热反应定义有热量放出的化学反应吸收热量的化学反应形成原因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键强弱关系生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断裂旧键时吸收的总能量生成物分子成键时释放出的总能量小于反应物分子断裂旧键时吸收的总能量表示方法Q>0Q<0图示2.常见的放热反应和吸热反应（1）常见的放热反应：能自发进行的氧化还原反应（较活泼的金属与酸反应、燃烧反应、中和反应、金属的氧化反应）、铝热反应、由不稳定物质变为稳定物质的反应、多数化合反应、氯酸钾的分解、高压下石墨转化为金刚石。（2）常见的吸热反应：多数的分解反应，氯化铵和氢氧化钡晶体的反应，碳、一氧化碳和氢气作还原剂的反应，电离和水解，常压下石墨转化为金刚石。【必备知识基础练】下列说法正确的是(    )A.反应物总能量高于生成物总能量，此反应释放能量

B.需要加热的反应一定是吸收能量的反应

C.分解反应一定是吸收能量的反应

D.若化学键断裂吸收的能量大于化学键形成释放的能量，此反应释放能量形成1mol H−Cl键时放出431kJ的能量，断裂1molCl−Cl键时吸收243kJ的能量，断裂1mol H−H键时吸收436kJ的能量，则1mol H2(g)与1mol Cl2(g)A.放出248

kJ的热量 B.吸收248

kJ的热量

C.放出183

kJ的热量 D.吸收183

kJ的热量下列属于氧化还原反应同时能量的变化符合如图的是(    )Ba(OH)2⋅8H2O与NH4Cl反应

下列说法正确的是如不小心被同样温度的液态水和水蒸气烫伤，往往是被水蒸气烫伤更严重

B.所有有O2参与的反应都是放热反应

C.绝热密闭容器，中间活塞能自由移动，在两边各加入等量的反应物，发生如图的反应，反应达到平衡后，最终活塞仍处于正中间，则这两个反应放出或吸收的热量相同

D.已知CH3CH2CH2CH3(g) = (CH3)2CHCH3(g)

Δ H= −9.0 kJ·mol−1，则常温下CH3CH2CH2CH3(g)完全燃烧放出的热量比(CH3)2CHCH3(g)完全燃烧放出的热量多9kJ如图表示某一反应过程中的能量变化曲线．下列说法中不正确的是(    )该反应为放热反应

B.该反应的焓变为△H=−(E2−E1)

C.曲线b相对曲线下列有关化学反应能量的叙述正确的是(    )A.放热反应都不需要加热

B.化学反应的热效应数值与参加反应的物质多少有关

C.任何酸与碱发生中和反应生成1

mol

H2O的过程中，能量变化均相同

D.焓变是指1

【关键能力提升练】1.高温下，某反应达到平衡，平衡常数K=cCO⋅cH2A.该反应的焓变为正值

B.恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小

C.升高温度，逆反应速率减小

D.该反应的化学方程式为反应A(g)+B(g)⇌C(g)+D(g)

发生过程中的能量变化如图，△H

表示反应的焓变。下列说法正确的是(    )A.反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1减小，E2增大

B.反应体系中加入催化剂，反应速率增大，△H增大

C.△H<0，反应达到平衡时，升高温度，A的转化率减少

D.△H>0，反应达到平衡时，增大压强，A的转化率不变

已知：C2CO(g)+4Fe(s)+33CO(g)+F下列关于上述反应焓变的判断正确的是(    )A.△H1=△H2+△H3 B.△H2CH2=CH2与HA.该反应为吸热反应

B.催化剂Ⅱ比催化剂Ⅰ活性更好

C.催化剂可改变反应的活化能和焓变

D.正反应的活化能大于逆反应的活化能【学科素养拔高练】能源短缺是全球面临的问题，用CO2来生产燃料甲醇的反应原理为C化学键C—HH—HC—OC===OH—O键能/kJ·mo413.4436.0351.0745.0462.8则该反应的焓变ΔH为(    )A.−46.2

kJ/mol B.−181.6

kJ/mol

C.+46.2

kJ/mol D.+181.6

kJ/mol下列说法正确的是(    )化学反应中的能量变化只表现为热量变化

B.所有的吸热反应都不能自发进行，必须始终给体系加热

C.爆炸过程中涉及到化学键的断裂与形成，一定属于化学变化

D.化学反应中的焓变不会因为是否使用催化剂而发生改变近年科学家提出“绿色自由”构想。把含有CO2的空气吹入K2CO3溶被中，再把A.I、II两步目的是为了富集CO2

B.铬锌触媒催化剂可以改变合成甲醇的焓变

C.从合成塔中及时分离出甲醇可以提高CO2的转化率

D.2007年诺贝尔化学奖授予埃特尔以表彰其对于合成氨反应机理的研究，氮气和氢气分子在催化剂表面的部分变化过程如图所示，下列有关说法正确的是(    )

N2+3HA.高温下合成氨，能提高原料转化率

B.图中①～②过程放热，②～③过程吸热

C.合成氨各物质的转化过程中有非极性键的断裂与形成

D.催化剂能降低合成氨反应的焓变一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)，设起n(H2A.温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后中φ(CH4)增大

B.图中Z的大小为a>3>b

C.图中X点对应的平衡混合物中n(H2下列说法正确的是(    )A.放热反应一定是自发进行的反应

B.吸热反应一定是非自发进行的

C.自发进行的反应一定容易发生

D.体系混乱度增大有利于反应自发进行用酒精(乙醇)涂在皮肤上消毒时，感觉皮肤很凉爽，这是因为酒精

。酒精是否可再生资源：

。请写出车用乙醇汽油中乙醇(C2H5OH)燃烧的化学方程式：

。燃用乙醇汽油的汽车发动后，内燃机工作时能量转化是：化学能→内能(热能)→甲醇是一种基础化工原料，可以用多种方法合成。(1)用CO已知：CO22H2(g)+O2(g)=2则表示CH3OH(g)要使反应①在一定条件下建立的平衡逆向移动，可采取的措施有_______(填写字母序号)。a.缩小反应容器的容积

b.扩大反应容器的容积c.升高温度d.使用合适的催化剂

e.从平衡体系中及时分离出C(2)用CO生产甲醇。已知：CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)，下图是该反应在不同温度下CO①该反应的焓变ΔH__________0(填“>”、“<”或“=”)。②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1_______K2(填“>”、“③若容器容积不变，下列措施