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化学专题6化学反应与能量变化第一单元化学反应中的热效应01学习任务102学习任务206课后达标检测03学习任务304学习任务405真题体验学习任务1反应热与焓变1．反应热和焓变(1)反应热是化学反应中________________的热量。(2)焓变是化学反应在______________条件下放出或吸收的热量。(3)化学反应的反应热用一定条件下的焓变表示，符号为ΔH，单位为___________。放出或吸收恒温、恒压kJ·mol－1干冰、冰、液氨等的汽化过程为物理变化，它们的热效应不是反应热。2．吸热反应与放热反应(1)从能量高低角度理解(2)从化学键角度理解吸热放热(3)常见放热反应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。(4)常见吸热反应①大多数分解反应；②盐的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应。1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(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)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热。()(4)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。()(5)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。()×√××√解析：(1)反应的吸、放热与是否加热无关，如燃烧反应是放热反应，一般需要点燃，而NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O晶体反应是吸热反应，不需要加热，错误；(3)水由气态变为液态，是物理变化，其能量变化不能称为反应热，错误；(4)ΔH与反应的条件和途径无关，只与反应物和生成物的能量有关，错误。2．下列说法中正确的是()A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化B．破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应C．生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，ΔH0D．ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关解析：选C。化学反应中一定有能量变化，A错误；B项中，由ΔH＝断开旧化学键吸收的能量－形成新化学键放出的能量，得ΔH0，故为放热反应，B错误；ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数成正比，D错误。3.(2020·保定高三检测)某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是()A．反应过程a有催化剂参与B．该反应为吸热反应，热效应等于ΔHC．改变催化剂，可改变该反应的活化能D．有催化剂的条件下，反应的活化能等于E1＋E2解析：选C。A.由题图可知，反应过程a需要的活化能较高，这是没有催化剂参与的过程，错误；B.由于反应物的总能量高于生成物的总能量，多余的能量就以热能的形式释放出来，所以该反应为放热反应，热效应等于反应物与生成物能量的差值ΔH，错误；C.加入催化剂，改变了反应途径，降低了反应的活化能，正确；D.在有催化剂条件下整个反应的活化能为E1，错误。(1)并不是所有的化合反应均为放热反应，如C和CO2、N2和O2的反应是化合反应，但为吸热反应。(2)反应热ΔH大小只跟所有反应物的总能量、所有生成物的总能量有关，跟反应条件无关。(3)需要加热的反应不一定是吸热反应，如C＋O2=====点燃CO2ΔH0；不需要加热的反应也不一定是放热反应，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应。提升一化学反应的能量判断1．下列设备工作时，将化学能转化为热能的是()ABCD硅太阳能电池锂离子电池太阳能集热器燃气灶解析：选D。硅太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，A项错误；锂离子电池是将化学能转化为电能的装置，B项错误；太阳能集热器是将太阳能转化为热能的装置，C项错误；燃气通过燃气灶发生燃烧反应，如CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O，实现了化学能到热能的转化，D项正确。2．下列既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是()A．铝片与稀盐酸的反应B．生石灰与水的反应C．灼热的炭与水蒸气的反应D．甲烷(CH4)在O2中的燃烧反应解析：选C。铝片与稀盐酸的置换反应、甲烷(CH4)在O2中的燃烧反应既是氧化还原反应，又是放热反应；灼热的炭与水蒸气发生的氧化还原反应是吸热反应；生石灰与水发生的非氧化还原反应是放热反应。提升二化学反应能量变化中的图像分析3．(双选)科学家用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：下列说法正确的是()A．CO和O生成CO2是吸热反应B．在该过程中，CO断键形成C和OC．CO和O生成了具有极性共价键的CO2D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程解析：选CD。由题图可知，状态Ⅲ的能量低于状态Ⅰ的能量，因此该过程放热，A项错误；由题图可知，该过程中CO的化学键没有断开，B项错误；CO与O生成的CO2具有极性共价键，C项正确；状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成CO2的过程，D项正确。4．(2020·泰州模拟)煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)ΔH1＝218.4kJ·mol－1(反应Ⅰ)CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g)ΔH2＝－175.6kJ·mol－1(反应Ⅱ)假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是()解析：选C。相同温度下，因两个反应的反应物完全相同，反应速率越大，则反应的活化能越小，因此反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ的活化能；反应Ⅰ的ΔH0，生成物的总能量高于反应物的总能量，反应Ⅱ的ΔH0，生成物的总能量低于反应物的总能量，故C项正确。提升三依据键能或能量变化图计算焓变5．已知1g氢气完全燃烧生成液态水时放出143kJ热量，18g水蒸气变成液态水时放出44kJ热量。其他相关数据如下表：化学键O===O(g)H—H(g)H—O(g)1mol化学键断裂时需要吸收的能量/kJ496436x则表中x为()A．920B．557C．463D．188解析：选C。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·mol－1＝2×436kJ·mol－1＋496kJ·mol－1－4xkJ·mol－1，解得x＝463。6．(双选)根据如下能量关系示意图，判断下列说法正确的是()A．1molC(s)与1molO2(g)的能量之和为393.5kJB．反应2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)中，生成物的总能量小于反应物的总能量C．由C(s)→CO(g)的热化学方程式为2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－221.2kJ·mol－1D．热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，则CO的热值为10.1kJ·mol－1解析：选BC。A项，由题图可知，1molC(s)与1molO2(g)的能量比1molCO2(g)能量高393.5kJ，错误；B项，2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)为放热反应，生成物的总能量小于反应物的总能量，正确；C项，由题图可知，1molC(s)与0.5molO2(g)反应生成1molCO(g)放出的热量为393.5kJ－282.9kJ＝110.6kJ，且物质的量与热量成正比，焓变为负值，则热化学方程式为2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－221.2kJ·mol－1，正确；D项，热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，则CO的热值为282.9kJ28g≈10.1kJ·g－1，错误。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－生成物的总键能2．常见1mol物质中的化学键数目1mol物质CO2(C===O)CH4(C—H)N2H4(N—N、N—H)P4SiO2(Si—O)石墨金刚石S8Si化学键数目2NA4NAN—N：NAN—H：4NA6NA4NA1.5NA2NA8NA2NA学习任务2热化学方程式1．概念表示参加反应物质的量和_________的关系的化学方程式。反应热2．意义表明了化学反应中的______变化和______变化。例如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1表示在25℃、101kPa条件下，2molH2(g)和1molO2(g)完全反应生成2molH2O(l)，放出571.6kJ的热量。物质能量3．书写规则1．甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种反应原理为CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝49.0kJ·mol－1。对下列说法做出正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)1LCH3OH蒸气与1L水蒸气反应生成1LCO2气体与3L氢气吸收热量49.0kJ。()(2)1个CH3OH分子与1个水分子反应生成1个CO2分子与3个H2分子吸收热量49.0kJ。()××(3)相同条件下，1molCH3OH(g)与1molH2O(g)的能量总和小于1molCO2(g)与3molH2(g)的能量总和。()(4)1molCH3OH蒸气与1mol液态水反应生成1molCO2气体与3mol氢气吸收的热量小于49.0kJ。()√×解析：(1)～(2)热化学方程式前的化学计量数表示的是物质的量，而不是表示体积或分子数，错误；(3)该反应是吸热反应，正确；(4)液态水变为气态水，需要吸收热量，所以吸收的热量大于49.0kJ，错误。2．化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。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1molAX5，放出热量123.8kJ。该反应的热化学方程式为______________________。解析：根据AX3的熔点和沸点可知，室温时AX3为液体，由AX5的熔点可知，AX5室温时为固体。由此可写出室温时AX3与气体X2生成AX5的热化学方程式：AX3(l)＋X2(g)===AX5(s)ΔH＝－123.8kJ·mol－1。答案：AX3(l)＋X2(g)===AX5(s)ΔH＝－123.8kJ·mol－13．(1)已知1mol单质Na在足量O2中燃烧，恢复至室温，放出255.5kJ热量，写出该反应的热化学方程式：_______________________________________。(2)NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g)，在25℃、101kPa下，已知每消耗3.8gNaBH4(s)放热21.6kJ，该反应的热化学方程式是______________________。解析：(1)1molNa在O2中完全燃烧生成Na2O2放出热量为255.5kJ，则该反应的热化学方程式为2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s)ΔH＝－511kJ·mol－1。(2)NaBH4与水反应的化学方程式为NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑，3.8gNaBH4的物质的量为0.1mol，故1molNaBH4与水反应时放出216.0kJ热量，由此可写出热化学方程式。答案：(1)2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s)ΔH＝－511kJ·mol－1(2)NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g)ΔH＝－216.0kJ·mol－1提升一热化学方程式的正误判断1．铁系氧化物材料在光催化、电致变色、气敏传感器以及光电化学器件中有着广泛的应用和诱人的前景。实验室中可利用FeCO3和O2为原