2021年高考化学一轮复习讲练测 专题7.1 化学反应中能量变化(讲) Word版

第一讲化学反应中的能量变化
1、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。

2、了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学反应方程式。

3、了解焓变与反应热、中和热和燃烧热的含义。

把握中和热的测定方法（试验）。

4、把握反应热的简洁计算，能机敏运用盖斯定律进行有关反应焓变的简洁计算。

5、了解能源是人类生存和社会进展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。

一、化学反应的焓变
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。

任何一个化学反应中，反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量总不会相等的。

在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化。

【留意】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。

3．吸热反应和放热反应
任何一个化学反应中，反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量总不会相等的。

在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化。

（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。

【总结】放热反应和吸热反应比较
类型比较放热反应吸热反应
定义放出热量的化学反应吸取热量的化学反应
形成缘由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
与化学键的关系生成物分子成键时释放的总能量大于
反应物分子断键时吸取的总能量
生成物分子成键时释放的总能量小
于反应物分子断键时吸取的总能量表示方法ΔH＜0 ΔH＞0
联系ΔH＝ΔH(生成物)－ΔH(反应物)，键能越大，物质能量越低，越稳定；键能越
小，物质能量越高，越不稳定
【留意】
①化学反应表现为吸热或放热与反应开头是否需要加热无关，需要加热的反应不肯定是吸热
反应(如C＋O2=CO2)，不需要加热的反应也不肯定是放热反应。

②浓硫酸、NaOH固体溶于水放热；NH4NO3溶于水吸热。

因不是化学反应，其放出或吸取的
热量不是反应热。

③通过反应放热或吸热，可比较反应物和生成物的相对稳定性。

【典型例题1】【海南华侨2022届第一次】化学反应A2+B2=2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是（）
A．该反应是吸热反应
B．断裂2molA-B键需要吸取ykJ能量
C ．2molAB的总能量高于1molA2和1molB2的总能量
D．断裂1molA-A键和1molB-B键可放出xkJ能量
【点评】物质发生化学反应的过程就是各种元素的原子重新组合的过程，在这个过程中要断裂反应物的化学键，形成生成物的化学键，断键吸取能量，成键释放能量，因此任何反应，无论是放热反应还是吸热反应都需要有一个活化的过程，即都需要在肯定条件下进行。

反应热就是断键吸取的热量与成键释放的热量差。

争辩反应热可以为反应的发生及反应过程中的能量变化充分利用，达到物质及能源的充分利用，更符合当今的原子经济型和能源经济型的消费理念。

【迁移训练1】【百强校·2022届哈师大附中期中】下列变化过程，属于放热反应的是（）
①水蒸气变成液态水②酸碱中和反应③浓硫酸稀释
④固体氢氧化钠溶于水⑤氢气在氯气中燃烧⑥食物腐败
A．②③④⑤⑥ B．②③④ C．②⑤⑥ D．①③⑤
二、热化学方程式：
1．概念
表示参与反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。

2．意义
表明白化学反应中的物质变化和能量变化。

如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
表示：2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出571.6 kJ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 ℃、101 kPa 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，同素异形体要注明名称。

（3）留意符号单位：ΔH应包括“＋”或“－”、数字和单位(kJ·mol－1)。

（4）留意守恒关系：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）区分于一般方程式：一般不注“↑”、“↓”以及“点燃”、“加热”等。

（6）留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。

且化学计量数必需与ΔH相对应，假如化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。

例如：
2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)；△H＝－483.6kJ·mol－1
H2(g)＋
1
2O2(g)＝H2O(g)；△H＝－241.8kJ·mol
－1
上述相同物质的反应，前者的△H是后者的两倍。

【典型例题2】【百强校·2022届衡阳八中一模】下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的确定值均正确)（）
A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－1367.0kJ/mol(燃烧热)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝＋57.3kJ/mol(中和热)
C．S(s)＋O2(g)===2SO2(g) ΔH＝－296.8kJ/mol(反应热)
D．2NO2===O2＋2NOΔH＝＋116.2kJ/mol(反应热)
【点评】本题考查燃烧热以及热化学方程式的书写正误推断，重在搞清书写热化学方程式的留意事项。

书写热化学方程式时，需注明物质的聚集状态、△H的正负号、数值、单位，燃烧热抓住1mol可燃物燃烧生成稳定氧化物、中和热抓住生成1mol水。

【迁移训练2】
【百强校·2022届哈师大附中期中】在25℃、1.01×105Pa下，将22gCO2通入到750mL1.0mol·L-1的NaOH溶液中充分反应，放出x kJ热量。

在该条件下1molCO2通入到2L1.0mol·L-1的NaOH溶液中充分反应，放出y kJ热量，则CO2与NaOH反应生成NaHCO3的热化学反应方程式为
（）
A．CO2(g)+NaOH(aq)=NaHCO3(aq) △H= -(2y-x)kJ·mol－1
B．CO2(g) + NaOH(aq) = NaHCO3(aq) △H= -(4x-y)kJ·mol－1
C．CO2(g) + NaOH(aq) = NaHCO3(aq) △H= -(2x-y)kJ·mol－1
D．CO2(g) + NaOH(aq) = NaHCO3(aq) △H= -(8x-2y)kJ·mol－1
三、燃烧热与中和热
1．燃烧热
（1）概念：在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。

燃烧热的单位一般用kJ／mol表示。

留意：完全燃烧，是指物质中下列元素完全转变成对应的物质：C→CO2，H→H2O，S→SO2等。

（2）表示的意义：例如C的燃烧热为393.5kJ／mol，表示在101kPa时，1molC完全燃烧放出393.5kJ 的热量。

2．中和热
（1）概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成 1 molH2O，这时的反应热叫中和热。

（2）中和热的表示：H+(aq)+OH-(aq)=H2O （1）；△H=-57.3kJ／mol。

【留意】
①稀溶液是指溶于大量水的离子。

②中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。

③中和反应的实质是H+和OH-化合生成H2O，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热
内。

3．燃烧热和中和热反应方程式的书写
【典型例题3】【2021届山西省长治二中等五校高三上学期第一次联考】下列叙述正确的是（）A．甲烷的燃烧热为ΔH＝-890.3 kJ·mol-1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH＝-890.3 kJ·mol-1
B．已知H+(aq)+OH-(aq)== H2O(l) ΔH＝-57.3 kJ·mol-1，则稀H2SO4溶液和稀Ba(OH)2 溶液反应的反应热ΔH ==2×(-57.3) kJ·mol-1
C．Mg在CO2中燃烧生成MgO和C，该反应中化学能全部转化为热能
D．常温下，反应C(s)+CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH > 0
【点评】“三热”是指反应热、燃烧热与中和热，可以用对比法深化对这三个概念的理解，燃烧热要精确把握可燃物为1mol，生成稳定的产物，中和热应精确把握生成的H2O为1mol，明确它们的区分和联系，避开生疏错误。

【迁移训练3】以下几个热化学方程式，能表示燃烧热的热化学方程式是（）A
．C(s)＋1/2O2(g)===CO(g) ΔH＝110.5 kJ·mol－1
B．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
D．H2(g)＋1/2O2(g)== =H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
四、使用化石燃料的利弊及新能源的开发
（1）重要的化石燃料：煤、石油、自然气
（2）煤作燃料的利弊问题
①煤是重要的化工原料，把煤作燃料简洁烧掉太惋惜，应当综合利用。

②煤直接燃烧时产生S02等有毒气体和烟尘，对环境造成严峻污染。

③煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用效率低，且运输不便利。

④可以通过清洁煤技术，如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等，大大削减燃煤
对环境造成的污染，提高煤燃烧的热利用率。

（3）新能源的开发
①调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，节省油气资源，加强科技投入，
加快开发水电、核电和新能源等就显得尤为重要和迫切。

②最有期望的新能源是太阳能、燃料电池、风能和氢能等。

这些新能源的特点是资源丰
富，且有些可以再生，为再生性能源，对环境没有污染或污染少。

【典型例题4】下列能源组合中，均属于新能源的一组是（）
①自然气②煤③核能④石油⑤太阳能⑥生物质能⑦风能⑧氢能
A．①②③④B．①⑤⑥⑦⑧
C．③④⑤⑥⑦⑧D．③⑤⑥⑦⑧
【点评】新能源是相对于常规能源说的，一般具有资源丰富、可以再生，没有污染或很少污染等。

常见的新能源有太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能和潮汐能等很多种，留意相关基础学问的积累。

【迁移训练4】【2021届山西省重点协作体高三暑假第一次联考】能源可划分为一级能源和二级能源，直接来自自然界的能源称为一级能源；需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。

氢气是一种高效而没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取：2H2O(l)= 2H2(g)＋O2(g)，该反应需要吸取大量的热，下列叙述正确的是（）
A．水煤气是二级能源B．水力是二级能源
C．自然气是二级能源D．电能是一级能源
考点一：热化学方程式正误推断
热化学方程式正误的推断—“五看”法推断热化学方程式的正误
（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。

【典型例题5】【百强校·2022届哈师大附中期中】已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（）
A．2C2H2(g)＋5O2(g)＝4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝-2bkJ/mol
B．C2H2(g)＋5/2O2(g)＝2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝2bkJ/mol
C．2C2H2(g)＋5O2(g)＝4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝-4bkJ/mol
D．2C2H2(g)＋5O2(g)＝4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝bkJ/mol
【点评】推断热化学方程式正误的4个观看点：“一观看”：化学原理是否正确，如燃烧热和中和热的热化学方程式是否符合燃烧热和中和热的概念；“二观看”：状态是否标明；“三观看”：反应热ΔH的符号和单位是否正确；“四观看”：反应热的数值与物质的系数是否对应。

【迁移训练5】【辽宁抚顺一中2022届第一次月考】在25℃、1.01×105Pa下，将22gCO2通入到750mL1.0mol/L 的NaOH溶液中充分反应，放出xkJ热量。

已知该条件下，1mol CO2通入到2L1.0mol/LNaOH溶液中充分反应，放出y kJ的热量．则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式正确为
（）
A．CO2（g）+NaOH（aq）=NaHCO3（aq）△H=－（2y-x）kJ/mol
B．CO2（g）+NaOH（aq）=NaHCO3（aq）△H=－（4x-y）kJ/mol
C．CO2（g）+NaOH（aq）=NaHCO3（aq）△H=－（2x-y）kJ/mol
D．CO2（g）+NaOH（aq）=2NaHCO3（aq）△H=－（8x-2y）kJ/mol
考点二：反应热的相关计算盖斯定律
（一）盖斯定律：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓（热量）变是一样的。

在使用盖斯定律时，伴随着两个或多个方程式的加减处理时，△H的计算肯定要带上
（二）化学反应热的计算
1．计算的基本方法
（1）依据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式。

盖斯定律计算的模型：
（2）依据旧键断裂和新键形成过程中的能量差进行计算
反应物旧化学键断裂吸取能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的ΔH＝E1－E2。

如H2与Cl2燃烧生成HCl的反应，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，断裂旧键吸取的总能量为679 kJ·mol－1，新键形成过程中释放的总能量为862 kJ·mol－1，故该反应的反应热ΔH＝679 kJ·mol －1－862 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1。

2．留意事项
（1）反应热数值与各物质的化学计量数成正比，因此热化学方程式中各物质的化学计量数转变时，其反应热数值需同时作相同倍数的转变。

（2）热化学方程式中的反应热是指按所给形式完全进行时的反应热。

（3）正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。

【典型例题6】【宁夏六盘山高级2022届上期中】黑火药是中国古代的四大创造之一，其爆炸的热化学方程式为：（）
S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) ΔH＝x kJ·mol－1
已知：碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·mol－1S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2＝b kJ·mol－1
2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝c kJ·mol－1则x为( )
A．3a＋b－c B．c－3a－b C．a＋b－c D．c－a－b
【点评】像这种依据盖斯定律进行反应热计算的试题，关键是找出欲求的热化学方程式与已知几个热化学方程式的关系，通过必要的加减乘除除掉欲求热化学方程式中没有，而已知热化学方程式有的物质，如该题欲求的热化学方程式中没有Fe2O3和Fe3O4，所以只要想方法除掉这两种物质即可。

【迁移训练6】【浙江杭州高级2022届第三次月考】最近意大利罗马高校的Fulvio Cacace等人获得了极具理论争辩意义的N4分子，N4分子结构如图所示，已知断裂1molN—N键吸取167kJ热量，生成1molN≡N键放出942kJ热量。

依据以上信息和数据，则1molN4(g)生成N2(g)的ΔH为（）A．-882kJ/mol B．+441kJ/mol C．+882kJ/mol D．-441kJ/mol
考点三：中和热的测定
1．试验用品大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)、温度计、两个量筒(50 mL)、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。

2．测量方法与步骤：
①测量原理：ΔH×n＝－(m酸＋m碱)·c·(t终－t始)
②操作步骤
a．量取50 mL 0.50 mol/L的盐酸，倒入小烧杯中，测定其温度，记作tHCl，然后将温度计上的酸用水冲洗洁净(洗液不倒入小烧杯)。

b．用另一个量筒最取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，测定其温度，记作tNaOH，然后将温度计上的碱用水冲洗洁净。

c．先将温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中，然后把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯中(留意不要洒到外面)，用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液并精确读取混合溶液的最高温度，记作t终。

d．重复上述试验两次，取测量所得数据的平均值作为计算数据。

e．依据试验数据计算：t始＝
(若试验过程中保证盐酸与NaOH溶液温度相同，则无需用该公式计算)
ΔH＝－
(50g+50g)×4.18J/(g·℃)×(t终-t始)
nmol=－
0.418(t终-t始)
0.025KJ/mol
3．中和热测定试验中需留意的事项：
（1）留意温度相同。

必需确保酸、碱两种溶液的温度相同。

（2）留意酸、碱的浓度大小。

为使测得的中和热更精确，所用盐酸和NaOH溶液的浓度宜小不宜大。

（3）留意保温。

必需确保试验过程中酸、碱中和反应放出的热量不能集中到测定仪器以外。

（4）留意温度计的使用。

试验宜使用精确度为0.1℃的温度计，且测量时应尽可能读准。

温度计的水银球要完全浸没在溶液中，而且要稳定一段时间后再读数，以提高所测温度的精度。

（5）留意两个近似。

一个是体系的比热容近似等于水的比热容，二是酸、碱溶液的密度近似等于水的密度。

【典型例题7】利用如图所示装置测定中和热的试验步骤如下：
①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；②用另一量筒量取50 mL
0.55 mol·L－1 NaOH溶液，并用另一温度计测出其温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设
法使之混合均匀，测得混合液最高温度。

回答下列问题：
（1）为什么所用NaOH溶液要稍过量？__________________
________________________________________________________。

（2）倒入NaOH溶液的正确操作是__________(填序号)。

A．沿玻璃棒缓慢倒入
B．分三次少量倒入
C．一次快速倒入
（3）使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是________(填序号)。

A．用温度计当心搅拌
B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C．轻轻地振荡烧杯
D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
（4）现将肯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 mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为________________。

（5）假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝
4.18 J·g－1·℃－1。

为了计算中和热，某同学试验记录数据如下：
试验序号
起始温度t1/ ℃
终止温度
t2/ ℃盐酸氢氧化钠溶液混合溶液
1 20.0 20.1 23.2
2 20.2 20.4 23.4
3 20.5 20.6 23.6
依据该同学的试验数据计算，该试验测得的中和热ΔH＝__________(结果保留一位小数)。

（6）________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是____________________________________________________________。

【点评】理解测量中和热的原理，把握量热计的原理，理解记忆该试验的留意事项，能正确分析该试验的误差分析。

【迁移训练7】为了争辩化学反应A＋B===C＋D的能量变化状况，某同学设计了如图所示装置。

当向盛有A的试管中滴加试剂B时，看到U形管中甲处液面下降乙处液面上升。

试回答下列问题：
（1）该反应为____________反应(填“放热”或“吸热”)。

（2）A和B的总能量比C和D的总能量____________(填“高”或“低”)。

（3）物质中的化学能通过______转化成______释放出来。

（4）反应物化学键断裂吸取的能量________(填“高”或“低”)于生成物化学键形成放出的能量。

（5）若甲烷的燃烧热为890KJ/mol，请写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式__________.。