2021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学案

第19讲化学反应的热效应目标要求 1.认识化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。

2.认识物质具有能量，认识吸热反应与放热反应，知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化。

3.能量的转化遵循能量守恒定律，知道内能是体系内物质各种能量的总和，受温度、压强、物质聚集状态的影响。

4.认识化学能与热能的相互转化，恒温恒压条件下化学反应的反应热可以用焓变表示，能进行反应焓变的简单计算，能用热化学方程式表示反应中的能量变化，能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。

5.了解盖斯定律及其简单应用。

1．焓变、反应热(1)焓与焓变(2)反应热和焓变的关系反应热是一定条件下化学反应释放或吸收的热量。

恒压条件下进行的化学反应的焓变等于反应热，因此常用ΔH表示反应热。

2．焓变计算公式(1)根据物质具有的能量来计算ΔH＝E(总生成物)－E(总反应物)(2)根据化学键的断裂与形成计算ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和(3)根据化学反应过程中的能量变化来计算图示意义a表示正反应的活化能；b表示逆反应的活化能；c表示该反应的反应热ΔH 图1：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示放热反应图2：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝c kJ·mol－1，表示吸热反应3.放热反应和吸热反应的判断(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；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。

4．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＝－571.6 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)热化学方程式的书写要求及步骤理解应用(1)已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，若向一定体积密闭容器中加入1 mol N2和3 mol H2，充分反应后，放出热量________(填“＞”“＜”或“＝”)92.4 kJ，说明判断的理由。

答案＜上述反应为可逆反应，1 mol N2和3 mol H2不可能完全反应，因而放出的热量小于92.4 kJ。

(2)若向相同体积的密闭容器中充入2 mol NH3，在相同条件下，充分反应后，________(填“放出”或“吸收”)热量，数值与(1)的________(填“相同”或“不同”)。

写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________。

答案吸收相同2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) ΔH＝92.4 kJ·mol－1(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)浓H2SO4稀释是放热反应(×)(4)活化能越大，表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越高(√)(5)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成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ΔH不同(×)解析焓变与反应条件无关。

(7)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(√)(8)800 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，热化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－38.6 kJ·mol－1(×)解析该反应可逆，19.3 kJ的热量不是0.5 mol N2完全反应放出的，其次该反应热的数值也不是101 kPa、25 ℃条件下的反应热。

(9)石墨转变为金刚石是吸热反应，则金刚石比石墨更稳定(×)(1)化学反应一定伴随着能量的变化。

化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热，但这并不是唯一的表现形式，其他的还有发光、放电等。

(2)化学反应表现为吸热或放热，与反应开始时是否需要加热无关。

(3)吸热反应、放热反应均指化学反应。

(4)物质能量越高，越不稳定。

题组一化学反应过程中能量变化原因的分析(不定项选择题)1．CO2和CH4催化重整可制备合成气，对减缓燃料危机具有重要的意义，其反应历程示意图如下：下列说法不正确的是( )A．合成气的主要成分为CO和H2B．①→②既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成C．①→②吸收能量D．Ni在该反应中作催化剂答案 C解析由图示可知CO2和CH4在Ni催化作用下，最终生成CO和H2，故A项正确；化学反应的过程中存在构成反应物的键的断裂和生成物中键的形成，由图示可知①→②过程中既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成，故B项正确；①的能量总和大于②的能量总和，则①→②的过程放出能量，故C项错误；由图示可知CO2和CH4催化重整生成CO和H2的过程中Ni的质量和化学性质没有发生变化，则Ni为催化剂，故D项正确。

2．(2020·焦作联考)已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g) ΔH＝100 kJ·mol－1的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是( )A．加入催化剂，该反应的反应热ΔH不变B．每形成2 mol A—B键，将吸收b kJ能量C．每生成2分子AB吸收(a－b) kJ热量D．该反应正反应的活化能大于100 kJ·mol－1答案AD解析催化剂不能改变反应热的大小，A正确；形成化学键，释放能量，B错误；热化学方程式中，化学计量数代表物质的量，C错误。

3．化学反应①A B和②B C的能量反应过程图如图所示。

下列有关该反应的叙述错误的是( )A．反应①的ΔH1＞0B．反应②在升高温度时，平衡向正反应方向移动C．反应②的活化能小于反应①的活化能D．总反应③A C的ΔH3＜0答案BD解析A项，A B的反应，反应物总能量(A点)小于生成物总能量(B点)，A B的反应为吸热反应，吸热反应ΔH1＞0，正确；B项，B C的反应，反应物总能量(B点)大于生成物总能量(C点)，反应为放热反应，升高温度时，平衡向逆反应方向移动，错误；D项，总反应③A C反应的反应物总能量(A点)小于生成物总能量(C点)，反应为吸热反应，ΔH3＞0，错误。

(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。

题组二依据键能或能量变化图计算焓变4．CO(g)与H2O(g)反应的能量变化如图所示：回答下列问题：(1)该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。

(2)该反应的焓变ΔH＝________。

答案(1)放热(2)－41 kJ·mol－15．通常把拆开1 mol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－1460 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236 kJ·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。

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

熟记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题组三热化学方程式的判断与书写6．实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ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＝890.3 kJ·mol－1②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1A．仅有②④ B．仅有④C．仅有②③④ D．全部符合要求答案 B解析①ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，②焓变的单位不正确，③水的状态不正确。

7．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2g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。

SiH4自燃的热化学方程式为___________________________。

(2)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。

在25 ℃、101 kPa下，已知该反应每消耗1 mol CuCl(s)，放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是____________________________。

(3)如图是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：______________________________________________________。