2022版高考化学一轮复习-第6章-化学反应与能量转化-第1节-化学反应的热效应学案-鲁科版.doc

2022版高考化学一轮复习 第6章 化学反应与能量转化 第1节 化学反应的热效应学案 鲁科版2022版高考化学一轮复习 第6章 化学反应与能量转化 第1节 化学反应的热效应学案 鲁科版年级：姓名：- 24 -第1节化学反应的热效应课标解读1.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。3.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。5.了解焓变(H)与反应热的含义。了解活化能的概念。6.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。焓变热化学方程式知识梳理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吸热反应：热能化学能。放热反应：化学能热能。光合作用：光能化学能。燃烧反应：化学能热能，化学能光能。原电池反应：化学能电能。电解池反应：电能化学能。(4)化学反应的实质与特征2焓变、反应热(1)焓(H)用于描述物质所具有能量的物理量。(2)焓变(H)HH(反应产物)H(反应物)。单位kJmol1或kJ/mol。(3)反应热指当化学反应在一定温度下进行时，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，简称为反应热。通常用符号Q表示，单位kJmol1。(4)焓变与反应热的关系对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有关系：HQp。3吸热反应和放热反应(1)从反应物和反应产物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。反应吸热反应放热(2)从反应热的量化参数键能的角度分析识记常见的放热反应与吸热反应放热反应：可燃物的燃烧；酸碱中和反应；大多数化合反应；金属跟水或酸的置换反应；物质的缓慢氧化；铝热反应。吸热反应：大多数分解反应；盐类的水解反应；Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应；碳和水蒸气、C和CO2的反应。注意：有能量变化的物理变化不属于放热或吸热反应。辨易错(1)任何化学反应都伴有能量变化，有能量变化的过程均为化学变化。()(2)物质的焓越小，能量越低，物质越稳定。()(3)需加热的反应一定为吸热反应，不需加热的反应一定为放热反应。()(4)反应热就是化学反应的焓变，放热反应为负值。()(5)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于反应产物形成化学键放出的总能量。()(6)同温同压下，反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)4热化学方程式(1)定义：表示参加化学反应物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。(2)意义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。如2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1表示在25 、101 kPa条件下，2_mol_H2和1_mol_O2反应生成2_mol液态水时放出571.6_kJ的热量。(3)书写热化学方程式时，要注意以下几点：要在反应物和生成物的化学式后面用括号注明各物质的聚集状态，因为反应的焓变与各反应物和生成物的聚集状态有关。一般用英文字母g、l和s分别表示气态、液态和固态，水溶液中的溶质则用aq表示。在H后要注明反应温度，因为同一反应在不同温度下进行时其焓变是不同的。对于298 K时进行的反应，可以不注明温度。H的单位是Jmol1或kJmol1。根据焓的性质，若化学方程式中各物质的系数加倍，则H数值的绝对值也加倍；若反应逆向进行，则H的数值改变符号，但绝对值不变。如2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1而H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8_kJmol1。5从活化能的角度认识焓变(1)E1为正反应活化能，E2为逆反应活化能，HE1E2；(2)催化剂能降低正、逆反应的活化能，使反应加快，但焓变不变。深思考1常温常压下，1 g H2完全燃烧，放出a kJ的热量，则H2燃烧的热化学方程式为_。答案H2(g)O2(g)=H2O(l)H2a kJmol12已知：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)Ha kJmol1，该反应的正反应活化能为b kJmol1，则该反应的逆反应活化能为_kJmol1。答案ab知识应用由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如下图所示。由图示回答下列问题：(1)该反应是_反应(填吸热或放热)。(2)写出该反应的热化学方程式_。(3)该反应的正反应活化能与逆反应活化能的差为_。(4)使用催化剂，该反应的焓变如何变化？_。答案(1)放热(2)N2O(g)NO(g)=N2(g)NO2(g)H139 kJmol1(3)139 kJmol1(4)不变命题点1反应热、焓变与能量变化1碘在不同状态下(固态或气态)与氢气反应的热化学方程式如下所示：H2(g)I2(？)2HI(g)H9.48 kJmol1H2(g)I2(？)2HI(g)H26.48 kJmol1下列判断正确的是 ()A中的I2为固态，中的I2为气态B中的反应物总能量比中的反应物总能量低C中的产物比中的产物热稳定性更好D1 mol固态碘升华时将吸热17 kJBA项，反应放热、反应吸热源于碘单质的状态不同，固态变为气态需要吸收能量，故中的I2为气态，中的I2为固态，错误；B项，生成物的能量相等，放热，故的反应物总能量比的反应物总能量低，正确；C项，产物的稳定性相同，错误；D项，1 mol固态碘升华时将吸热26.48 kJ9.48 kJ35.96 kJ，错误。2用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用如下反应，可实现氯的循环利用：4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)H115.6 kJmol1。下列说法正确的是()A该反应的活化能为115.6 kJmol1B使用催化剂能使该反应的焓变增大C该反应的正反应活化能比逆反应活化能大D断裂H2O(g)中1 mol HO键比断裂HCl(g)中1 mol HCl 键所需能量多DA项，活化能不等于反应热，错误；B项，催化剂对反应焓变的大小无影响，错误；C项，考生易因不清楚反应热与活化能的关系而出错，H正反应活化能逆反应活化能0，故正反应活化能比逆反应活化能小，错误；D项，考生利用键能计算时，易因忽视1 mol H2O中含有2 mol HO键而出错，4E(HCl)498 kJmol12243 kJmol14E(HO)115.6 kJmol1，整理得E(HO)E(HCl)31.9 kJmol1，故断开1 mol HO键比断开1 mol HCl键所需能量多，正确。3一定条件下，在水溶液中1 mol Cl、ClO(x1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。(1)D是_(填离子符号)。(2)BAC反应的热化学方程式为_(用离子符号表示)。解析(1)根据化合价可知，A为Cl，B为ClO，C为ClO，D为ClO。(2)BAC的热化学方程式为3ClO(aq)=2Cl(aq)ClO(aq)H(2063360) kJmol1117 kJmol1。答案(1)ClO(2)3ClO(aq)=2Cl(aq)ClO(aq)H117 kJmol1(1)焓变与反应发生的条件、反应进行是否彻底无关。(2)催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。(3)在化学反应中，反应物各原子之间的化学键不一定完全断裂。(4)物质的能量越低越稳定。(5)H的基本计算HH(生成物)H(反应物)H反应物断键吸收的能量生成物成键放出的能量H正反应活化能逆反应活化能。注意：常见物质(1 mol)中化学键数目物质CO2(C=O)CH4 (CH)P4(PP)SiO2 (SiO)石墨金刚石S8 (SS)Si化学键数目24641.5282命题点2热化学方程式的书写4根据信息书写热化学方程式(1)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：已知AX3的熔点和沸点分别为93.6 和76 ，AX5的熔点为167 。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为_。(2)在25 、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_。(3)在一定条件下，将1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中发生反应生成氨气，达到平衡时N2的转化率为25%，放出Q kJ的热量，写出N2与H2反应的热化学方程式为_。(4)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和氢气，在25 、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是_。(5)下图是1 mol NO2和1 mol 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：_。解析(1)室温时AX3为液态(l)，AX5为固态(s)。(2)根据碳原子守恒有：C2H5OH2CO22CaCO3。生成100 g CaCO3沉淀，则乙醇为0.5 mol，据此可写出反应的热化学方程式。(3)1 mol N2完全反应放出的热量为 kJ4Q kJ，故N2(g)3H2(g)2NH3(g)H4Q kJmol1。(4)消耗1 mol NaBH4(s)放热38 kJ216 kJ。(5)H(134368) kJmol1234 kJmol1。答案(1)AX3(l)X2(g)=AX5(s)H123.8 kJmol1(2)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H2Q kJmol1(3)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H4Q kJmol1(4)NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g)H216 kJmol1(5)NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)H234 kJmol1命题点3能量变化图像的分析5(2020泰安模拟)工业上常利用CO2和NH3合成尿素CO(NH2)2，该可逆反应分两步进行，整个过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是()ANH2COONH4为合成尿素反应的中间产物B反应逆反应的活化能反应正反应的活化能C反应在热力学上进行趋势很大D2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(l)H2O(l)的焓变HE2E1C从图像可知，合成尿素的过程中生成了NH2COONH4，其为合成尿素反应的中间产物，A正确；活化能是指化学反应中反应物分子到达活化分子所需的最小能量，由图像可知，反应逆反应的活化能反应正反应的活化能，B正确；反应为吸热反应，在热力学上进行趋势较小，C错误；2NH3(g)CO2(g) CO(NH2)2(l)H2O(l)为放热反应，H 生成物的总能量反应物的总能量0，即HE2E1，D正确。6(2020天津学业水平等级性考试，T10)理论研究表明，在101 kPa和298 K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()AHCN比HNC稳定B该异构化反应的H59.3 kJmol1C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DHNC的能量比HCN高，则稳定性较好的是HCN，A项正确；该异构化反应的H59.3 kJmol1，为吸热反应，则正反应的活化能大于逆反应的活化能，B、C项正确；使用催化剂只能改变反应的历程，但是不影响反应的反应热，D项错误。燃烧热中和热能源知识梳理1燃烧热和中和热燃烧热中和热相同点能量变化放热H及其单位H0)强酸与强碱反应的中和热H57.3_kJmol12.中和反应热的测定(1)实验装置(2)测定原理QC(T2T1)。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。(3)注意事项中和热测定实验关键是保温、隔热，减少实验过程中的热量损失。为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍微过量。中和热是强酸和强碱的稀溶液生成1 mol H2O放出的热量，为57.3 kJ，弱酸弱碱电离时吸热，生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ。若用浓硫酸发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量大于57.3 kJ。计算时应注意单位的统一，且要注意数据的取舍，无效数据要舍去。辨易错(1)已知H2(g)O2(g)=H2O(g)Ha kJ/mol，则H2的燃烧热为a kJ/mol。()(2)已知稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量。()(3)在中和热测定时，加酸液或碱液的动作缓慢，或用铁丝搅拌，所测中和热均减小。()(4)中和热测定过程中，若选用稀硫酸与稀Ba(OH)2溶液发生中和反应，实验测定的中和热H偏大。()答案(1)(2)(3)(4)3能源分类与开发利用(1)分类(2)科学开发利用能源的措施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；二是保证燃料与空气有足够大的接触面积，如将固体粉碎成粉末，使液体喷射成雾状等。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。辨易错(1)天然气和沼气的主要成分均为CH4，二者均为可再生能源。()(2)氢气作为绿色能源的理由是燃值高、来源丰富。()(3)煤的液化或气化可以提高能源利用率，减少污染气体的排放。()答案(1)(2)(3)知识应用1我们把直接从自然界取得的能源称为一次能源，一次能源经过加工、转换得到的能源称为二次能源，下列属于一次能源的是_；未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生，下列属于未来新能源的是_。天然气煤石油太阳能生物质能 风能氢能答案2已知热值是指1 g可燃物完全燃烧放出的热量，单位一般为kJ/g。H2、CH4的燃烧热分别为285.8 kJ/mol、890.3 kJ/mol，二者的热值_较大。答案H2命题点1燃烧热、中和热与能源1化学与人类生活、社会可持续发展密切相关，下列说法正确的是()A直接燃烧煤和将煤进行深加工后再燃烧的效率相同B天然气、风能属于一次能源，水煤气、电能属于二次能源C人们可以把放热反应释放的能量转化为其他可利用的能量，而吸热反应没有利用价值D地热能、风能、天然气和氢能都属于新能源答案B2已知反应：101 kPa时，2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1下列结论中正确的是()A碳的燃烧热等于110.5 kJmol1B的反应热为221 kJmol1C稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为114.6 kJmol1D含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.65 kJ的热量D反应没有生成稳定氧化物，因此碳的燃烧热大于110.5 kJmol1，故A项错误；的反应热为221 kJmol1，故B项错误；稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJmol1，故C项错误；20.0 g NaOH的物质的量n(NaOH)0.5 mol，则Q0.5 mol57.3 kJmol128.65 kJ，D项正确。3已知：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H157.3 kJmol1，2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2571.6 kJmol1，下列有关说法正确的是()A向含0.1 mol NaOH的溶液中加入一定体积的0.1 molL1乙二酸，反应中的能量变化如图所示BNH3H2O(aq)H(aq)=NH(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1C氢气的燃烧热为571.6 kJmol1D若反应中水为气态，则同样条件下的反应热：H57.3 kJmol1，B项错误；反应消耗1 mol H2(g)放出的热量为285.8 kJ，故H2的燃烧热为285.8 kJmol1，C项错误；D项，水为气态时，放出的热量少，但H大，即HH2，D项错误。命题点2中和热的实验测定4某实验小组用0.50 molL1 NaOH溶液和0.50 molL1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1 mol H2O(l)时的反应热为57.3 kJmol1： _。(3)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。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(t2t1)/H2SO4NaOH平均值126.226.026.130.1227.027.427.233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4近似认为0.50 molL1 NaOH溶液和0.50 molL1硫酸溶液的密度都是1.0 gmL1，中和后生成溶液的比热容c4.18 J(g)1。则生成1 mol H2O(l)时的反应热H_(取小数点后一位)。上述实验数值结果与57.3 kJmol1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(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 molL1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为H1、H2、H3，则H1、H2、H3的大小关系为_。解析(3)第2组数据偏差较大，应舍去，其他三组的温度差平均值约为4.0 。H(5030)mL1.0 gmL14.0 4.18103 kJg110.025 mol53.5 kJmol1。放出的热量少可能是散热、多次加入碱或起始温度读得较高等原因。(4)稀氢氧化钠溶液，稀氢氧化钙中溶质都完全电离，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中NH3H2O的电离要吸收热量，故中和热要小一些，H3要大一些。答案(1)隔热保温，减小热量的损失(2)H2SO4(aq)2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)2H2O(l)H114.6 kJmol1(3)4.053.5 kJmol1b(4)H1H2H3(1)反应热、焓变与H的比较要注意“”“”号，越负越小，越正越大。(2)燃烧热、中和热的大小比较只比较数值大小。盖斯定律在反应热计算中的应用知识梳理1盖斯定律(1)内容对于一个化学反应，无论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，而与反应途径无关。(2)意义间接计算某些反应的反应热。(3)应用转化关系反应热间的关系aAB、ABH1aH2ABH1H2HH1H22.反应热大小的比较(1)看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下： (2)看H的符号。比较反应热大小时不要只比较H数值的大小，还要考虑其符号。(3)看系数。当反应物与生成物的状态相同时，系数越大，放热反应的H越小，吸热反应的H越大。(4)看反应的程度。对于可逆反应，参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。深思考试比较下列各组H的大小。(1)同一反应，生成物状态不同时A(g)B(g)=C(g)H10A(g)B(g)=C(l)H2”“”或“”，下同)H2。(2)同一反应，反应物状态不同时S(g)O2(g)=SO2(g)H10S(s)O2(g)=SO2(g)H20则H1_H2。(3)两个有联系的不同反应相比C(s)O2(g)=CO2(g)H10C(s)O2(g)=CO(g)H2(2)(3)H3BH42H32H2H1C1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g)D联氨和N2O4作火箭推进剂的原因之一是反应放出大量的热AO2(g)2H2(g)=2H2O(g)H3；O2(g)2H2(g)=2H2O(l)H5；两个反应均为放热反应，H均为负值，放热越多，H越小，由于生成液态水放热更多，所以H5H3，A错误；根据盖斯定律，22得，2N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g)，所以H42H32H2H1，B正确；O2(g)2H2(g)=2H2O(g)H3，该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，C正确；由H41048.9 kJmol1知，反应放出大量的热，所以可以用联氨和N2O4作火箭推进剂，D正确。5(20207月浙江选考，T22)关于下列H的判断正确的是()CO(aq)H(aq)=HCO(aq)H1CO(aq)H2O(l)HCO(aq)OH(aq)H2OH(aq)H(aq)=H2O(l)H3OH(aq)CH3COOH(aq)=CH3COO(aq)H2O(l)H4AH10H20BH1H2CH30H40 DH3H4B形成化学键要放出热量，H10，A项错误；H1是负值，H2是正值，H1H2，B项正确；酸碱中和反应是放热反应，H30，H40，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H3和H4都是负值，则H3Ea2，故步反应为慢反应，决定整个反应的速率，步反应为快反应，总反应取决于步反应，总反应在催化剂条件下的活化能为Ea1。(3)总反应的活化能为Ea。注意：活化能又称能垒或能阈或能障。活化能与温度无关，与使用的催化剂有关。催化剂不改变焓变(H)。12010年Sheth等得出乙炔在Pd表面选择加氢的反应机理(如图所示)。其中吸附在Pd表面上的物种用*标注。上述吸附反应为_(填“放热”或“吸热”)反应，该历程中最大能垒(活化能)为_kJmol1，该步骤的化学方程式为_。解析由图可知，吸附时能量降低，解吸时能量升高，如C2HC2H4H82 kJmol1。基元反应中，C2HH*C2H的活化能最大，为85 kJmol1。答案放热85C2HH*C2H2我国科学家以MoS2为催化剂，在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨，其反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示。下列说法错误的是()ALi2SO4溶液利于MoS2对N2的活化B两种电解质溶液环境下，N2NH3的焓变相同CMoS2(Li2SO4溶液)将反应决速步(*N2*N2H)的能量升高DN2的活化是NN键的断裂与NH键形成的过程C由题图可知，在Li2SO4溶液中*N2的相对能量较低，因此Li2SO4溶液利于MoS2对N2的活化，A正确；反应物、生成物的能量不变，因此两种电解质溶液环境下，反应N2NH3的焓变相同，B正确；MoS2(Li2SO4溶液)体系中*N2*N2H吸收的能量比在MoS2(Na2SO4溶液)体系中的少，所以活化能降低，C错误；N2的活化是*N2转化为*N2H的过程，即NN键的断裂与NH键形成的过程，D正确。3炭黑是雾霾中的重要颗粒物，它可以活化氧分子，生成活化氧。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化SO2。下列说法错误的是 ()A每活化一个氧分子放出0.29 eV能量B水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eVC氧分子的活化是OO键的断裂与CO键的生成过程D炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂B由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放出能量，A正确；水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18 eV，B错误；氧分子的活化是OO键的断裂与CO键的生成过程，C正确；活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑颗粒可以活化氧分子，因此炭黑颗粒可以看作大气中SO2转化为SO3的催化剂，D正确。真题验收1(1)(2020全国卷，T28(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为_。(2)(2020全国卷，T28(1)乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)=C2H4(g)H2(g)H1，相关物质的燃烧热数据如表所示：物质C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃烧热H/(kJmol1)1 5601 411286H1_kJmol1。解析(1)根据题图知，V2O4(s)SO3(g)=V2O5(s)SO2(g)H224 kJmol1，V2O4