高考化学一轮复习第6章化学反应与能量转化第19讲化学反应的热效应试题鲁科版.docx

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高考化学一轮复习第6章化学反应与能量转化第19讲化学反应的热效应试题鲁科版

化学反应的热效应

考点一　焓变与反应热

1．化学反应中的能量变化

（1）化学反应中的两大变化：

物质变化和能量变化。

（2）化学反应中的两大守恒：

质量守恒和能量守恒。

（3）化学反应中的能量转化形式：

热能、光能、电能等。

通常主要表现为热量的变化。

2．焓变、反应热

（1）定义：

在恒压条件下进行的反应的热效应。

（2）符号：

ΔH。

（3）单位：

kJ·mol－1或kJ/mol。

3．吸热反应和放热反应

（1）从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。

（2）从反应热的量化参数——键能的角度分析

（3）记忆常见的放热反应和吸热反应

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。

吸热反应：

①大多数分解反应；②盐的水解和弱电解质的电离；③Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。

4．中和反应反应热的测定

（1）原理计算公式：

Q＝－C（T2－T1）。

其中C表示溶液及量热计的热容，T1、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

（3）注意事项

①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。

②为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。

③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。

深度思考

1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应（　　）

（2）物质发生化学变化都伴有能量的变化（　　）

（3）伴有能量变化的物质变化都是化学变化（　　）

（4）吸热反应在任何条件都不能发生（　　）

（5）Na转化为Na＋时，吸收的能量就是该过程的反应热（　　）

（6）水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热（　　）

（7）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（　　）

（8）可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×

（7）×　（8）√

解析　（5）（6）是物理变化过程，其能量变化不能称为反应热。

（7）焓变与反应条件无关。

2．已知稀盐酸与稀NaOH溶液发生中和反应生成1mol水时，其热效应为57.3kJ·mol－1，则用浓硫酸和稀NaOH溶液反应生成1mol水时，其放出的热量________（填“大于”、“小于”或“等于”，下同）57.3kJ·mol－1；若使用稀醋酸，其放出的热量________57.3kJ·mol－1。

答案　大于　小于

题组一　依据图形，理清活化能与焓变的关系

1．某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是（　　）

B．E1为反应物的总能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能

C．正反应的热效应ΔH＝E1－E2<0，所以正反应为放热反应

D．此图中逆反应的热效应ΔH＝E1－E2<0，所以逆反应为放热反应

答案　D

解析　该图表示的正反应放热，ΔH为负值，逆反应吸热，ΔH为正值，D错误。

2．某反应的ΔH＝100kJ·mol－1，下列有关该反应的叙述正确的是（　　）

A．正反应活化能小于100kJ·mol－1

B．逆反应活化能一定小于100kJ·mol－1

C．正反应活化能不小于100kJ·mol－1

D．正反应活化能比逆反应活化能小100kJ·mol－1

答案　C

解析　某反应的ΔH＝100kJ·mol－1，说明该反应的正反应为吸热反应，且正反应的活化能比逆反应的活化能大100kJ·mol－1，正反应的活化能应大于100kJ·mol－1，无法确定逆反应的活化能大小。

正确理解活化能与反应热的关系

（1）催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。

（2）在无催化剂的情况，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，即E1＝E2＋|ΔH|。

题组二　依据共价键数，利用键能计算反应热

3．已知1g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量143kJ，18g水蒸气变成液态水放出44kJ的热量。

其他相关数据如下表：

O===O（g）

H—H

H—O

1mol化学键断裂时

需要吸收的能量/kJ

496

x

463

则表中x为（　　）

A．920B．557

C．436D．188

答案　C

解析　根据题意，可得热化学方程式为2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－572kJ·mol－1；而18g水蒸气变成液态水时放出44kJ热量，则2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－484kJ·mol－1，即－484kJ＝2x＋496kJ－4×463kJ，解得x＝436kJ。

4．通常把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。

键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热（ΔH），化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。

下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用。

化学键

Si—O

Si—Cl

H—H

H—Cl

Si—Si

Si—C

键能/kJ·mol－1

460

360

436

431

176

347

工业上的高纯硅可通过下列反应制取：

SiCl4（g）＋2H2（g）===Si（s）＋4HCl（g），该反应的反应热ΔH为______。

答案　236kJ·mol－1

解析　SiCl4、H2和HCl分子中共价键的数目容易计算，而产物硅属于原子晶体，可根据原子晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。

1mol晶体硅中所含的Si—Si键为2mol，即制取高纯硅反应的反应热ΔH＝4×360kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1－（2×176kJ·mol－1＋4×431kJ·mol－1）＝236kJ·mol－1。

1．熟记反应热ΔH的基本计算公式

ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量

ΔH＝反应物的总键能之和－生成物的总键能之和

2．规避两个易失分点

（1）旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的，缺少任何一个过程都不是化学变化。

（2）常见物质中的化学键数目

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

2

4

6

4

1.5

2

8

2

考点二　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。

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

（1）注明反应条件：

反应热与测定条件（温度、压强等）有关。

绝大多数反应是在25℃、101kPa下进行的，可不注明。

（2）注明物质状态：

常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。

（3）注意符号单位：

ΔH应包括“＋”或“－”（“＋”号通常省略）、数字和单位（kJ·mol－1）。

（4）注意守恒关系：

①原子守恒和得失电子守恒；②能量守恒。

（ΔH与化学计量数相对应）

（5）区别于普通方程式：

一般不注“↑”、“↓”以及“点燃”、“加热”等。

（6）注意热化学方程式的化学计量数

热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，可以是整数，也可以是分数。

且化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。

深度思考

1．怎样理解可逆反应中的反应热？

答案　无论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热ΔH都表示反应进行到底（完全转化）时的能量变化。

如2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－196.64kJ·mol－1，ΔH是指2molSO2（g）和1molO2（g）完全转化为2molSO3（g）时放出的能量。

若在相同的温度和压强下，向某容器中加入2molSO2（g）和1molO2（g），反应达到平衡时放出的能量为Q，因反应不能完全转化为SO3（g），故Q<196.64kJ。

2．已知2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－196.64kJ·mol－1，在一定温度下，向一固定容积的密闭容器中通入2molSO2、1molO2，达到平衡时放出热量为Q1kJ，在同样条件下，向该容器中通入2molSO3，达到平衡时，吸收热量为Q2kJ，则Q1和Q2的关系为___________。

答案　Q1＋Q2＝196.64kJ

3．实验室用4molSO2与2molO2在一定条件下进行下列反应：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－196.64kJ·mol－1，当放出314.624kJ热量时，SO2的转化率为________。

答案　80%

解析　当放出热量为314.624kJ时，参加反应的SO2的物质的量为

×2＝3.2mol，故SO2的转化率为

×100%＝80%。

题组一　多角度书写热化学方程式

角度一　依据反应事实书写热化学方程式

1．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。

（1）SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。

已知室温下2gSiH4自燃放出热量89.2kJ。

SiH4自燃的热化学方程式为____________________________

__________________________________________。

（2）在25℃、101kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量QkJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为________________________________。

答案　

（1）SiH4（g）＋2O2（g）===SiO2（s）＋2H2O（l）

ΔH＝－1427.2kJ·mol－1

（2）C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）

ΔH＝－2QkJ·mol－1

解析　

（1）2gSiH4自燃放出热量89.2kJ,1molSiH4自燃放出热量1427.2kJ，故热化学方程式为SiH4（g）＋2O2（g）===SiO2（s）＋2H2O（l）　ΔH＝－1427.2kJ·mol－1。

（2）根据C原子守恒有：

C2H5OH～2CO2～2CaCO3。

生成100gCaCO3沉淀，则乙醇为0.5mol，据此可写出反应的热化学方程式。

角度二　依据能量图像书写热化学方程式

2．已知化学反应A2（g）＋B2（g）===2AB（g）的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　A2（g）＋B2（g）===2AB（g）

ΔH＝（a－b）kJ·mol－1

解析　由图可知，生成物总能量高于反应物总能量，故该反应为吸热反应，ΔH＝（a－b）kJ·mol－1。

3．化学反应N2＋3H2===2NH3的能量变化如图所示（假设该反应反应完全）

试写出N2（g）和H2（g）反应生成NH3（l）的热化学方程式。

答案　N2（g）＋3H2（g）===2NH3（l）　ΔH＝－2（c＋b－a）kJ·mol－1

题组二　“五”看，快速判断热化学方程式的正误

4．判断下列热化学方程式书写是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”（注：

焓变数据均正确）

（1）CaCO3（s）===CaO＋CO2（g）　ΔH＝177.7kJ（　　）

（2）C（s）＋H2O（s）===CO（g）＋H2（g）

ΔH＝－131.3kJ·mol－1（　　）

（3）C（s）＋

O2（g）===CO（g）

ΔH＝－110.5kJ·mol－1（　　）

（4）CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）

ΔH＝－283kJ·mol－1（　　）

（5）2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）

ΔH＝－571.6kJ·mol－1（　　）

（6）500℃、30MPa下，将0.5molN2（g）和1.5molH2（g）置于密闭容器中充分反应生成NH3（g），放热19.3kJ，其热化学方程式为N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH＝－38.6kJ·mol－1（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）√　（5）√　（6）×

5．实验测得：

101kPa时，1molH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ的热量；1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3kJ的热量。

下列热化学方程式的书写正确的是（　　）

①CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝890.3kJ·mol－1

②CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－890.3kJ·mol－1

③CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝－890.3kJ·mol－1

④2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）

ΔH＝－571.6kJ·mol－1

A．仅有②B．仅有②④

C．仅有②③④D．全部符合要求

答案　B

解析　书写热化学方程式时要重点注意其与普通化学方程式不同的几点：

（1）生成物的稳定状态，H2O为液态，C的稳定化合物为CO2；

（2）单位是kJ·mol－1，不是kJ；（3）数值，ΔH的数值要与方程式中计量系数保持一致；（4）符号，吸热不用“＋”标注，放热用“－”标注。

仅②④符合要求。

做到“五看”，快速判断

1．看方程式是否配平；

2．看各物质的聚集状态是否正确；

3．看ΔH的符号是否正确；

4．看反应热的单位是否为kJ·mol－1；

5．看反应热的数值与化学计量数是否对应。

考点三　有关反应热的比较、计算

1．ΔH的比较

比较ΔH的大小时需考虑正负号，对放热反应，放热越多，ΔH越小；对吸热反应，吸热越多，ΔH越大。

2．反应热的有关计算

（1）根据热化学方程式计算

根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。

如：

16g固体硫完全燃烧放出148.4kJ的热量，则1mol固体硫完全燃烧放出的热量为296.8kJ。

（2）根据物质燃烧放热的数值计算：

Q（放）＝n（可燃物）×|ΔH|。

如：

已知H2的燃烧热为ΔH＝－285.8kJ·mol－1，则1gH2完全燃烧生成液态水放出的热量为142.9kJ。

（3）根据盖斯定律计算、比较。

根据下列反应过程，试判断ΔH的关系：

①aAΔH1,B，AΔH2,

B，则ΔH1＝aΔH2;

②AΔH1,B，aBΔH2,aA，则ΔH2＝－aΔH1;

③

，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2.

注　在反应过程设计中，会遇到同一物质的三态（固、液、气）的相互变化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。

深度思考

1．试比较下列各组ΔH的大小。

（1）同一反应，生成物状态不同时

A（g）＋B（g）===C（g）　ΔH1<0

A（g）＋B（g）===C（l）　ΔH2<0

则ΔH1____ΔH2（填“>”、“<”或“＝”，下同）。

答案　>

解析　因为C（g）===C（l）　ΔH3<0

则ΔH3＝ΔH2－ΔH1，ΔH2<ΔH1。

（2）同一反应，反应物状态不同时

S（g）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH1<0

S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH2<0

则ΔH1____ΔH2。

答案　<

解析　

ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2。

（3）两个有联系的不同反应相比

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1<0

C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH2<0

则ΔH1____ΔH2。

答案　<

解析　根据常识可知，CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH3<0，又因为ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，所以ΔH2>ΔH1。

2．已知Al2O3（s）＋AlCl3（g）＋3C（s）===3AlCl（g）＋3CO（g）　ΔH＝akJ·mol－1。

判断下列变化过程是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）3AlCl（g）＋3CO（g）===Al2O3（s）＋AlCl3（g）＋3C（s）

ΔH＝akJ·mol－1（　　）

（2）AlCl（g）＋CO（g）===

Al2O3（s）＋

AlCl3（g）＋3C（s）

ΔH＝－

akJ·mol－1（　　）

（3）2Al2O3（s）＋2AlCl3（g）＋6C（s）===6AlCl（g）＋6CO（g）

ΔH＝－2akJ·mol－1（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×

利用状态，迅速比较反应热的大小

若反应为放热反应

（1）当反应物状态相同，生成物状态不同时，生成固体放热最多，生成气体放热最少。

（2）当反应物状态不同，生成物状态相同时，固体反应放热最少，气体反应放热最多。

（3）在比较反应热（ΔH）的大小时，应带符号比较。

对于放热反应，放出的热量越多，ΔH反而越小。

题组一　利用盖斯定律书写热化学方程式

1．LiH可作飞船的燃料，已知下列反应：

①2Li（s）＋H2（g）===2LiH（s）　ΔH＝－182kJ·mol－1

②2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－572kJ·mol－1

③4Li（s）＋O2（g）===2Li2O（s）　ΔH＝－1196kJ·mol－1

试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式。

答案　2LiH（s）＋O2（g）===Li2O（s）＋H2O（l）

ΔH＝－702kJ·mol－1

解析　2LiH（s）===2Li（s）＋H2（g）　ΔH＝182kJ·mol－1

2Li（s）＋

O2（g）===Li2O（s）　ΔH＝－598kJ·mol－1

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－286kJ·mol－1

上述三式相加得：

2LiH（s）＋O2（g）===Li2O（s）＋H2O（l）

ΔH＝－702kJ·mol－1。

题组二　利用盖斯定律计算反应热

2．已知：

HCN（aq）＋NaOH（aq）===NaCN（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－12.1kJ·mol－1；

HCl（aq）＋NaOH（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）　ΔH＝　－57.3kJ·mol－1；

则HCN在水溶液中电离的ΔH等于（　　）

A．－69.4kJ·mol－1B．－45.2kJ·mol－1

C．45.2kJ·mol－1D．69.4kJ·mol－1

答案　C

解析　HCN（aq）＋OH－（aq）===CN－（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－12.1kJ·mol－1

H2O（l）===OH－（aq）＋H＋（aq）　ΔH＝57.3kJ·mol－1

上述两式相加：

HCN（aq）===H＋（aq）＋CN－（aq）　ΔH＝45.2kJ·mol－1。

3．“长征三号甲”三子级使用的燃料是液氢和液氧，下面是298K时，氢气（H2）、氧气（O2）有关变化的反应热：

①H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ·mol－1

②H2（g）===H2（l）　ΔH＝－0.92kJ·mol－1

③O2（g）===O2（l）　ΔH＝－6.84kJ·mol－1

④H2O（g）===H2O（l）　ΔH＝－44.0kJ·mol－1

（1）请写出液氢和液氧反应生成气态水的热化学方程式：

___________________________________。

（2）如果此次“长征三号甲”三子级所携带的燃料为45吨，液氢、液氧恰好完全反应生成气态水，总共释放能量为__________kJ（保留3位有效数字）。

答案　

（1）H2（l）＋

O2（l）===H2O（g）

ΔH＝－237.46kJ·mol－1

（2）5.94×108

解析　

（1）①－②－③×

－④即可得总方程式。

（2）45吨液氢、液氧恰好完全反应，则生成45吨气态水。

所以n（H2O）＝

＝2.5×106mol

Q＝237.46kJ·mol－1×2.5×106mol≈5.94×108kJ

题组三　焓变（ΔH）的比较

4．已知1mol白磷（s）转化为4mol红磷，放出18.39kJ热量，又知：

P4（白，s）＋5O2（g）===2P2O5（s）　ΔH1

4P（红，s）＋5O2（g）===2P2O5（s）　ΔH2

则ΔH1和ΔH2的关系正确的是（　　）

A.ΔH1＝ΔH2B．ΔH1>ΔH2

C．ΔH1<ΔH2D．无法确定

答案　C

解析　P4（白，s）===4P（红，s）　ΔH＝－18.96kJ·mol－1；上式减下式可得总方程式，ΔH1－ΔH2＝－18.96kJ·mol－1<0，故ΔH1<ΔH2。

5．（2014·新课标全国卷Ⅱ，13）室温下，将1mol的CuSO4·5H2O（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（s）·5H2O（s）受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O（s）

CuSO4（s）＋5H2O（l），热效应为ΔH3。

则下列判断正确的是（　　）

A．ΔH2＞ΔH3

B．ΔH1＜ΔH3

C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2

D．ΔH1＋ΔH2＞ΔH3

答案　B

解析　方法一：

“虚拟”路径法。

根据盖斯定律：

ΔH1＝ΔH3＋ΔH2

由于ΔH1>0，ΔH3>0，ΔH2<0

所以ΔH1<ΔH3。

方法二：

方程式叠加法。

CuSO4·5H2O（s）===Cu2＋（aq）＋SO

（aq）＋5H2O（l）

ΔH1>0①

CuSO4（s）===Cu2＋（aq）＋SO

（aq）　ΔH2<0②

CuSO4·5H2O（s）

CuSO4（s）＋5H2O（l）

ΔH3>0③

②＋③：

CuSO4·5H2O（l）===Cu2＋（aq）＋SO

（aq）＋5H2O（l）

ΔH1＝ΔH2＋ΔH3

由于ΔH1>0，ΔH2<0，ΔH3>0，所以ΔH1<ΔH3。

考点四　能源

1．能源分类

2．解决能源问题的措施

（1）提高能源的利用效率：

①改善开采、运输、加工等各个环节；②科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。

（2）开发新能源：

开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。

深度思考

正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”。