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第1讲化学反应的热效应【2020·备考】最新考纲：1.能说明化学反应中能量转化的主要原因，知道化学变化中常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化及其应用。了解吸热反应、放热反应、反应热(焓变)等概念。3.能正确书写热化学方程式，能根据盖斯定律进行有关反应热的简单计算。新课标要求：能说明化学变化中的能量转化，能分析化学变化中能量吸收或释放的原因。能定量分析化学变化的热效应。能依据化学变化中能量转化的原理，提出利用化学变化实现能量储存和释放的有实用价值的建议。最新考情：化学反应的热效应的考查，一是在选择题中单独设题，考查反应中的能量变化、反应热的比较及盖斯定律的计算，如2017年、2016年、2014年高考；二是在选择题中某一选项出现，多与图像分析相结合，如2016年T10A，2015年T3B，2011年T10A；三是在填空题中考查，考查盖斯定律的计算或结合盖斯定律的热化学方程式的书写，如2015年、2013年高考。预测2020年高考延续这一命题特点，一是在选择题某一选项中出现，二是考查有关盖斯定律的热化学方程式的书写。考点一焓变与反应热[知识梳理]1.反应热和焓变(1)反应热：化学反应中吸收或放出的热量。(2)焓变：在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为ΔH，单位是kJ·mol－1或kJ/mol。2.吸热反应与放热反应类型比较吸热反应放热反应定义吸收热量的化学反应放出热量的化学反应表示方法ΔH0ΔH0形成原因∑E(反应物)∑E(生成物)∑E(反应物)∑E(生成物)形成实质图示图示E1——活化能(反应物分子变成活化分子所需的能量)E2——活化能(生成物分子变成活化分子所需的能量)①ΔH＝E1－E2②使用催化剂，E1减小，E2减小，ΔH不变①ΔH＝E1－E2②使用催化剂，E1减小，E2减小，ΔH不变反应类型或实例①所有的水解反应②大多数的分解反应③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应④C＋H2O(g)=====高温CO＋H2⑤C＋CO2=====高温2CO①所有的中和反应②所有的燃烧反应③大多数的化合反应④活泼金属与水、较活泼金属与酸的反应⑤铝热反应名师助学：①有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应，如水结成冰放热但不属于放热反应。②化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O在常温常压下即可进行。[题组诊断]反应过程中能量变化图像1.(2012·江苏化学，4)某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是()A.该反应为放热反应B.催化剂能改变该反应的焓变C.催化剂能降低该反应的活化能D.逆反应的活化能大于正反应的活化能解析从图中看，反应物的总能量低于生成物的总能量，故为吸热反应，A错误；焓变是指反应物与生成物之间的能量差值，与反应过程无关，B错误；加入催化剂之后，E1、E2都变小，即活化能减小，C正确；从图知，逆反应的活化能小于正反应的活化能，D错误。答案C2.(2018·南京、盐城一模)H2与ICl的反应分①②两步进行，其能量曲线如下图所示，下列有关说法错误的是()A.反应①、反应②均为放热反应B.反应①、反应②均为氧化还原反应C.反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关D.反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218kJ·mol－1解析A项，由图示知，两步反应的反应物的能量均比产物的能量大，所以均为放热反应，正确；B项，第一步有单质H2参加，第二步有单质I2生成，故均为氧化还原反应，正确；C项，反应的活化能越小，反应越容易进行，且反应速率也快，错误；D项，由盖斯定律知，两步反应的总焓变与一步总反应的反应物和生成物的能量有关，由图知，反应物的能量比生成物的能量大，故为放热反应，ΔH＝－218kJ·mol－1，正确。答案C【归纳总结】解答能量变化图像题的“三”关键1.注意活化能在图示中的意义。(1)从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能；(2)从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能。2.催化剂只影响正、逆反应的活化能，而不影响反应的ΔH。3.设计反应热的有关计算时，要切实注意图示中反应物和生成物的物质的量。反应热与键能关系3.已知：①1mol晶体硅中含有2molSi—Si键。②Si(s)＋O2(g)===SiO2(s)ΔH，其反应过程与能量变化如图所示。③化学键Si—OO===OSi—Si断开1mol共价键所需能量/kJ460500176下列说法正确的是()A.晶体硅光伏发电是将化学能转化为电能的B.二氧化硅稳定性小于硅的稳定性C.ΔH＝－988kJ/molD.ΔH＝a－c解析晶体硅光伏发电是将太阳能转化为电能，A项错误；根据化学键的键能判断，断裂1mol二氧化硅需要的能量为4×460kJ＝1840kJ，断裂1mol晶体硅需要的能量为2×176kJ＝354kJ，故二氧化硅稳定性大于硅的稳定性，B项错误；Si(s)＋O2(g)===SiO2(s)ΔH＝(＋176×2＋500－460×4)kJ/mol＝－988kJ/mol，C项正确；根据图中信息可知，ΔH＝－c，D项错误。答案C4.SF6分子结构中只存在S—F键。已知：1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1molF—F、S—F键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。则S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为()A.－1780kJ/molB.＋430kJ/molC.－450kJ/molD.－1220kJ/mol解析ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和，所以该反应的ΔH＝280kJ/mol＋3×160kJ/mol－6×330kJ/mol＝－1220kJ/mol，D项正确。答案D【归纳总结】(1)ΔH＝断裂化学键吸收的总能量－形成化学键所释放的总能量；ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。(2)键能、稳定性和物质能量的关系：某物质的键能越大，破坏其化学键吸收的能量就越大，其物质就越稳定，但是其自身含有的能量就越低。即物质越稳定，则自身含有的能量越低。(3)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(S—S)Si键数24641.5282考点二热化学方程式[知识梳理]1.概念表示参加反应的物质的物质的量和反应热关系的化学方程式。2.意义表明了化学反应中的物质变化和能量变化。如：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1表示在25℃，101kPa时，1__mol固体碳和1__mol氧气反应生成1__mol__二氧化碳，同时放出393.5__kJ的热量。3.热化学方程式的书写提醒：①ΔH与反应的“可逆性”可逆反应的ΔH表示反应物完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。表示在298K时，1molN2(g)和3molH2(g)完全反应生成2molNH3(g)时放出92.4kJ的热量。但实际上1molN2(g)和3molH2(g)充分反应，不可能生成2molNH3(g)，故实际反应放出的热量小于92.4kJ。②ΔH单位“kJ·mol－1”的含义，并不是指每摩尔反应物可以放热多少千焦，而是对整个反应而言，是指按照所给的化学方程式的化学计量数完成反应时，每摩尔反应所产生的热效应。4.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，而与反应的途径无关。(2)意义：间接计算某些反应的反应热。已知在25℃、101kPa时：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1，②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－221kJ·mol－1，则CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)的ΔH为－283kJ·mol－1。[题组诊断]热化学方程式的正误判断1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)热化学方程式中，化学计量数只代表物质的量，不代表分子数(√)(2)对于可逆反应，热化学方程式后的ΔH代表前面的化学计量数对应物质的量的物质完全反应时的热效应(√)(3)正逆反应的ΔH相等(×)(4)反应条件(点燃或加热)对热效应有影响，所以热化学方程式必须注明反应条件(×)(5)比较ΔH大小，只需比较数值，不用考虑正负号(×)(6)热化学方程式中的化学计量数与ΔH成正比(√)(7)物质的状态不同ΔH的数值也不同(√)(8)当反应逆向进行时，其反应热与正反应热的反应热数值相等，符号相反(√)2.下列热化学方程式或叙述正确的是()A.1mol液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气，放出642kJ的热量：N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝＋642kJ·mol－1B.12g石墨转化为CO时，放出110.5kJ的热量：2C(石墨，s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－110.5kJ·mol－1C.已知：H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－286kJ·mol－1,则：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)的ΔH＝＋572kJ·mol－1D.已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，则在一定条件下向密闭容器中充入0.5molN2(g)和1.5molH2(g)充分反应放出46.2kJ的热量解析反应放热，ΔH＜0，A项错误；2mol石墨即24g石墨放出的热量是221kJ，B项错误；氢气燃烧放热，则水分解吸热，C项正确；反应是可逆反应，不能计算放出的热量，D项错误。答案C3.下列热化学方程式正确的是()选项已知条件热化学方程式AH2的燃烧热为akJ·mol－1H2＋Cl2=====点燃2HClΔH＝－akJ·mol－1B1molSO2、0.5molO2完全反应后，放出热量98.3kJ2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－98.3kJ·mol－1CH＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1ΔH＝－114.6kJ·mol－1D31g白磷比31g红磷能量多bkJP4(白磷，s)===4P(红磷，s)ΔH＝－4bkJ·mol－1解析选项A中符合已知条件的应是H2和O2反应，A错；ΔH应为－196.6kJ·mol－1，B错；选项C中由于生成BaSO4沉淀，放出的热量大于114.6kJ，C错。答案D【归纳总结】“五审”判断热化学方程式的正误热化学方程式的书写4.依据信息书写热化学方程式(1)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_________________________________________________。(2)已知25℃、101kPa时，Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s)ΔH＝－520kJ·mol－1S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－297kJ·mol－1Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s)ΔH＝－1065kJ·mol－1SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。传统上该转化通过如下图所示的催化循环实现。其中，反应①为2HCl(g)＋CuO(s)===H2O(g)＋CuCl2(s)ΔH1反应②生成1molCl2