第17讲 化学反应的热效应-【名师大课堂】2025年高考化学艺术生总复习必备（word教师用书）

第17讲　化学反应的热效应 考点一　反应热焓变 1．反应热（焓变） (1)概念：在　恒压　条件下进行的反应的　热效应　，符号：　ΔH　，单位：　kJ·mol-1　或　kJ/mol　。 (2)表示方法：吸热反应：ΔH　>　0；放热反应：ΔH　<　0。 2．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 (2)从反应热的量化参数——键能的角度分析 (3)常见的放热反应与吸热反应 放热反应 ①可燃物的燃烧　②酸碱中和反应　③金属与酸的置换反应　④物质的缓慢氧化　⑤铝热反应　⑥大多数化合反应 吸热反应 ①弱电解质的电离　②盐类的水解反应　③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应　④C和H2O(g)、C和CO2的反应　⑤大多数的分解反应 1.图解反应热与活化能的关系 (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(E1)； ②从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能(E2)； ③ΔH＝E1－E2。 (2)催化剂只影响正、逆反应的活化能，而不影响反应的焓变。 (3)涉及反应热的有关计算时，要特别注意图示中反应物和生成物的物质的量。 2．利用键能计算ΔH的方法 (1)计算公式：ΔH＝反应物的总键能—生成物的总键能。 (2)常见1 mol物质中的化学键数目。 物质 CO2(C===O) CH4(C－H) P4(P－P) SiO2(Si－O) 键数 2 4 6 4 物质 石墨 金刚石 S8(S－S) Si 键数 1.5 2 8 2 “千畦细浪舞晴空”，氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱，设计如图所示的循环过程，可得ΔH4/(kJ·mol-1)为(　C　) A．＋533　　　　　　　 B．＋686 C．＋838 D．＋1143 解析：①NH4Cl(s)===NH(g)＋Cl－(g)　ΔH1＝＋698 kJ/mol-1； ②NH4Cl(s)===NH(aq)＋Cl－(aq)　ΔH2＝＋15 kJ/mol； ③Cl－(g)===Cl－(aq)　ΔH3＝－378 kJ/mol； ④(NH4)2SO4(s)===NH(g)＋SO(g)　ΔH4； ⑤(NH4)2SO4(s)===NH(aq)＋SO(aq)　ΔH5＝＋3 kJ/mol； ⑥SO(g)＝SO(aq)　ΔH6＝－530 kJ/mol；则⑤＋①－⑥－②＋③得④，得到ΔH4＝＋838 kJ·mol-1，所以A、B、D错误， C正确，故选C。 相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1 mol环己烷（）的能量变化如图所示： 下列推理不正确的是(　A　) A．2ΔH1≈ΔH2，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比 B．ΔH2＜ΔH3，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定 C．3ΔH1＜ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键 D．ΔH3－ΔH1＜0，ΔH4－ΔH3＞0，说明苯分子具有特殊稳定性 解析：虽然2ΔH1≈ΔH2，但ΔH2≠ΔH3，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目、双键的位置有关，不能简单的说碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比，A错误；ΔH2＜ΔH3，即单双键交替的物质能量低，更稳定，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定，B正确；由图示可知，反应Ⅰ为： (l)＋H2(g)→ (l)　ΔH1，反应Ⅳ为：＋3H2(g)→ (l)　ΔH4，故反应Ⅰ是1 mol碳碳双键加成，如果苯环上有三个完全独立的碳碳三键，则3ΔH1＝ΔH4，现3ΔH1＜ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键，C正确；由图示可知，反应Ⅰ为： (l)＋H2(g)→ (l)　ΔH1，反应Ⅲ为： (l)＋2H2(g)→ (l)　ΔH3，反应Ⅳ为：＋3H2(g)→ (l)　ΔH4，ΔH3－ΔH1＜0，即 (l)＋H2(g)→ (l)　ΔH＜0，ΔH4－ΔH3＞0，即＋H2(g)→ (l)　ΔH＞0，则说明具有的总能量小于，能量越低越稳定，则说明苯分子具有特殊稳定性，D正确；故答案为A。 考点二　热化学方程式 1．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该热化学方程式表示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。 2．书写热化学方程式的步骤 1.热化学方程式的正误判断 判断一个热化学方程式是否正确，主要从以下几个方面入手： [注意]　在热化学方程式中，不必注明“点燃”“△”“催化剂”等反应条件，不必标注气体符号“↑”、沉淀符号“↓”。 2．根据要求书写热化学方程式 三步书写热化学方程式： (1)判定反应是放热还是吸热，确定ΔH的符号。 (2)计算反应的焓变。 ①根据题给反应物或生成物的量，计算反应的焓变，或依据焓变的数值确定各物质的化学计量数，所给反应物的量往往是质量或浓度，需要换算成物质的量。 ②根据化学键键能计算焓变：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。 (3)正确标注物质的状态。反应物和生成物的聚集状态不同，会导致反应热数值不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。对于化学式形式相同的同素异形体，还必须注明物质名称，如C（金刚石，s）。 已知在1×105Pa、298 K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量，下列热化学方程式正确的是(　A　) A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋242 kJ·mol-1 B．2H2(g)＋O2(g)===2H20(l)　ΔH＝－484 kJ·mol-1 C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝＋242 kJ·mol-1 D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝＋484 kJ·mol-1 解析：氢气燃烧是放热反应，其ΔH应为负值，故C、D错误；2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量，而B是生成液态水，所以B也是错误的；反应逆向进行，ΔH符号相反，因此A是正确的。 已知：101 kPa时，1 mol辛烷完全燃烧生成液态水时放出热量为5 518 kJ；强酸和强碱在稀溶液中发生反应生成1 mol H2O时放出的热量为57.3 kJ，则下列热化学方程式书写正确的是(　C　) ①2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(g)　ΔH＝－5 518 kJ·mol-1 ②2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l) ΔH＝－11 036 kJ·mol-1 ③H＋＋OH－===H2OΔH＝－57.3 kJ·mol-1 ④2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ·mol-1 A．①③　　B．②③　　C．②④　　D．只有② 解析：判断热化学方程式的书写时，要注意状态、ΔH单位、符号以及数值是否与前面的化学计量数相对应。①中水的状态应为液态且焓变数值与方程式的化学计量数不对应，故错误；③错在没有标出是在水溶液中的反应，正确的热化学方程式为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol-1。 考点三　燃烧热、中和热　能源 1．燃烧热和中和热的比较 燃烧热 中和热 相同点 能量变化 放热 ΔH及其单位 ΔH　<　0，单位均为kJ·mol-1 不同点 反应物的量 　1 mol　 不一定为1 mol 生成物的量 不确定 生成物水为　1 mol　 反应热含义 101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成　稳定的氧化物　时所放出的热量 在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成　1 mol　水时所放出的热量 表示 方法 燃烧热为ΔH＝－a kJ·mol-1(a>0) 强酸与强碱在稀溶液中反应的中和热为57.3 kJ·mol-1或ΔH＝　－57.3 kJ·mol-1　 2.中和热的测定 (1)装置（请在横线上填写仪器名称） (2)计算公式：ΔH＝－kJ·mol-1（t1——起始温度，t2——终止温度） (3)注意事项。 ①泡沫塑料板（或硬纸板）和碎泡沫塑料（或纸条）的作用是　保温隔热，减少实验过程中的热量损失　。 ②为保证酸完全中和，采取的措施是　碱稍过量　。 ③因为弱酸或弱碱存在电离平衡，电离过程需要吸热，实验中若使用弱酸或弱碱则测得的反应热数值　偏小　。 3．能源 1.理解燃烧热时的注意事项 (1)燃烧热定义中的“完全燃烧”是指物质中元素完全转变成稳定的氧化物。 (2)燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝－5 518 kJ·mol-1，即C8H18的燃烧热ΔH＝－5 518 kJ·mol-1。 2．理解中和热时的注意事项 (1)有关中和热的判断，一看是否以生成1 mol H2O为标准，二看酸碱的强弱和浓度，应充分考虑弱酸、弱碱，电离吸热，浓的酸碱稀释放热等因素。 (2)强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液发生反应，中和热一般小于57.3 kJ·mol-1，因为弱电解质的电离是吸热的。 (3)中和反应的实质是H＋和OH－结合生成H2O。若反应过程中有其他物质生成（如生成不溶性物质、难电离物质等），这部分反应热不在中和热之内。 已知在25 ℃、1.01×105Pa下，1 mol氢气在氧气中燃烧生成气态水的能量变化如图所示，下列有关说法不正确的是(　B　) A．热化学方程式可表示为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－490 kJ·mol-1 B．乙→丙的过程中若生成液态水，释放的能量将小于930 kJ C．H2O分解为H2与O2时吸收热量 D．甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙>甲>丙 解析：根据能量变化关系可知，1 mol H2(g)和mol O2(g)反应生成1 mol水蒸气，共释放(930－436－249)kJ＝245 kJ的能量，则热化学方程式可表示为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH－490 kJ·mol-1，A正确；水由气态变为液态时，释放热量，故乙→丙的过程中若生成液态水，释放的能量将大于930 kJ，B错误；O2与H2化合生成H2O时释放热量，因此H2O分解为H2与O2时吸收热量，C正确；甲→乙吸收能量，乙→丙释放能量，甲→丙释放能量，因此甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙>甲>丙，D正确。 已知：①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝a kJ·mol-1；②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－220 kJ·mol-1；H—H键、O===O键和O—H键的键能分别为436 kJ·mol-1、496 kJ·mol-1和462 kJ·mol-1，则a的值为(　B　) A．－350　　　　　　 B．＋130 C．＋350 D．－130 解析：由①×2－②可得反应2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)，根据盖斯定律，该反应的ΔH＝2a kJ·mol-1－(－220 kJ·mol-1)＝＋(2a＋220)kJ·mol-1。根据反应热与键能的关系可知，反应2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)的ΔH＝4E(H—O)－2E(H—H)－E(O===O)＝4×462 kJ·mol-1－2×436 kJ·mol-1－496 kJ·mol-1＝＋480 kJ·mol-1，从而可得＋(2a＋220)kJ·mol-1＝＋480 kJ·mol-1，解得a＝＋130。 考点四　盖斯定律及反应热的计算 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　反应的途径　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，AB ΔH1＝　aΔH2　 AB ΔH1＝　－ΔH2　 AΔH1CΔH2BΔH1 ΔH＝　ΔH1＋ΔH2　 2.运用盖斯定律的技巧——“三调一加” 三调 一调：根据目标热化学方程式，调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置，改写已知的热化学方程式； 二调：根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号； 三调：调整中间物质的化学计量数 一加 一加：将调整好的热化学方程式及其ΔH相加 3.运用盖斯定律的三个注意事项 (1)热化学方程式乘以某一个数时，反应热的数值必须　乘上该数　。 (2)热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热必须　相应加减　。 (3)将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”、“－”　改变　，但数值　不变　。 4．根据不同条件计算反应热的五种方法 (1)根据热化学方程式计算：反应热与热化学方程式中各物质的物质的量成正比(Q＝n·ΔH) (2)根据反应物和生成物的总能量计算： ΔH＝　E生成物的总能量－E反应物的总能量　。 (3)根据键能计算：ΔH＝　E反应物键能之和－E生成物键能之和　 (4)根据物质燃烧热计算：Q＝　n（可燃物）×燃烧热　 (5)根据盖斯定律计算 ①合理设计反应途径，如： 甲ΔH1丙ΔH2乙ΔH，则ΔH＝　ΔH1＋ΔH2　 ②热化学方程式相加或相减，如： (Ⅰ)C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1 (Ⅱ)2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2 (Ⅰ)－(Ⅱ)×可得C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝　ΔH1－ΔH2　 1.“三步”确定热化学方程式或ΔH 2．比较反应热的常用方法 方法一：利用盖斯定律进行比较。 如①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2 由①－②可得2H2O(l)===2H2O(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2>0，则ΔH1>ΔH2。 方法二：利用能量变化图进行比较。 由图象可以看出放出或吸收热量的多少，若是放热反应，放出的热量越多，ΔH越小；若是吸热反应，吸收的热量越多，ΔH越大，故ΔH1>ΔH2。 标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表： 物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O 能量/kJ·mol-1 249 218 39 10 0 0 －136 －242 可根据HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1。下列说法不正确的是(　C　) A．H2的键能为436 kJ·mol-1 B．O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍 C．解离氧氧单键所需能量：HOO<H2O2 D．H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)　ΔH＝－143 kJ·mol-1 解析：根据表格中的数据可知，H2的键能为218×2＝436 kJ·mol-1，A正确；由表格中的数据可知O2的键能为：249×2＝498 kJ·mol-1，由题中信息可知H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1，则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍，B正确；由表格中的数据可知HOO===HO＋O，解离其中氧氧单键需要的能量为249＋39－10===278 kJ·mol-1，H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1，C错误；由表中的数据可知H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)的ΔH＝－136－249－(－242)＝－143 kJ·mol-1，D正确；故选C。 已知室温下，将CuSO·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高。则有关下列能量转化关系的判断不正确的是 (　C　) A．ΔH1>0　　　　 B．ΔH2>ΔH3 C．ΔH3>ΔH1 D．ΔH2＝ΔH1＋ΔH3 学科网（北京）股份有限公司 $$