专题02 化学反应中的热（七大题型）-【举一反三】2024-2025学年高一化学同步讲与练（苏教版2019必修第二册）

专题02 化学反应中的热 ◆题型01 放热反应和吸热反应的判断 ◆题型02 热化学方程式的书写 ◆题型03 利用热化学方程式进行能量变化的计算 ◆题型04 反应过程能量变化曲线图的分析 ◆题型05 利用键能估算化学反应中的能量变化 ◆题型06 燃料的热值问题 ◆题型07 燃料与环境保护 ◆题型01 放热反应和吸热反应的判断 知识积累 1．放热反应与吸热反应的比较： 放热反应 吸热反应 定义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应 形成 原因 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 强弱的关系　 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收的总能量 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收的总能量 反应 过程 图示 2．常见的放热反应和吸热反应 3．放热反应和吸热反应的判断方法 （1）根据反应物和生成物的总能量大小判断。反应物的总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应。 （2）根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断。 破坏反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量的反应为吸热反应，反之为放热反应。 （3）根据经验规律判断。用常见吸热和放热的反应类型来判断。 【典例1】将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可知( ) A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应 B．该反应中，热能转化为化学能 C．醋酸与NH4HCO3发生了复分解反应，该反应为吸热反应 D．该反应的离子方程式为：CO＋2H＋=CO2↑＋H2O 【答案】B 【解析】 A．醋酸逐渐凝固，温度下降，可知NH4HCO3与盐酸的反应为吸热反应，故A错误； B．热能转化为化学能储存在新物质中，故B正确； C．醋酸与NH4HCO3未接触，未发生反应，故C错误； D．HCO不能拆，故D错误； 故答案为B。 【典例2】下列民俗、诗句、谚语等包含吸热反应的是(　　) A．民间焰火之最——确山打铁花 B．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲 C．只要功夫深，铁杵磨成针 D．冰，水为之，而寒于水 【答案】B 【解析】A.民间焰火之最——确山打铁花，是高能状态转变为低能状态，是放热过程，故A不符合题意；B.“千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲”，是吸热反应，故B符合题意；C.“只要功夫深，铁杵磨成针”，是物理变化，故C不符合题意；D.“冰，水为之，而寒于水”，水到冰是放热过程，故D不符合题意。 【变式1-1】下列反应中热量变化与图一致的是 A．天然气的燃烧能量生成物 B．锌与稀硫酸反应 C．NaOH溶液和溶液反应反应物 D．晶体和晶体反应 【答案】D 【解析】由图可知，反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应，结合常见的吸热反应有：绝大数分解反应、个别的化合反应(如C和CO2)、碳或氢气作还原剂的氧化还原反应、某些复分解（如铵盐和强碱）等来解答。 由图可知，反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应， A．天然气的燃烧，属于放热反应，故A错误； B．锌与稀硫酸反应，为放热反应，故B错误； C．NaOH溶液和HNO3溶液反应，为中和反应，属于放热反应，故C错误； D．NH4Cl晶体和晶体反应，为吸热反应，故D正确； 故选：D。 【变式1-2】A + B = C + D是化学反应，已知该反应为放热反应，对该反应的说法正确的是 A．A的能量一定高于C 的能量 B．B的能量一定高于D的能量 C．反应物A与B的总能量一定低于生成物C与D的总能量 D．反应物A与B的总能量一定高于生成物C与D的总能量 【答案】D 【解析】反应物的总能量大于生成物的总能量的反应是放热反应。已知该反应是放热反应，则反应物A和B的总能量大于产物C和D的总能量。 答案选D。 【变式1-3】已知反应为放热反应，对于该反应，下列说法中正确的是 A．1molA和1molB的总能量高于1molC和1molD的总能量 B．B的能量一定高于D C．因为该反应为放热反应，故不加热反应就可以发生 D．A的能量一定高于C 【答案】A 【解析】A．放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，故A正确； B．放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，B和D只是反应物和产物中的一部分 ，故B错误； C．放热反应与反应条件无关，有的放热反应需要加热，故C错误； D．放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，A和C只是反应物和产物中的一部分，故D错误。 故选A。 【变式1-4】小茗同学所在的化学兴趣小组为了探究化学反应的热效应，进行了如下实验： （1）将纯固体物质X分别装入有水的锥形瓶里(发生化学反应)，立即塞紧带U形管的塞子，发现U形管内红墨水的液面高度如图所示。 ①若如图1所示，发生的反应(假设没有气体生成)是_______(填“放热”或“吸热”)反应，X可以是_______(填化学式，只填一种即可)。 ②若如图2所示，发生的反应(假设没有气体生成)是_______(填“放热”或“吸热”)反应，以下选项中与其能量变化相同的是_______(填字母)。 A．CO还原CuO的反应 B．CaCO3的分解反应 C．Al和Fe2O3的反应 （2）如图3所示，把试管放入盛有25℃饱和澄清石灰水的烧杯中，试管中开始放几小块铝片，再滴入5 mL NaOH溶液。试回答下列问题： 图3 实验中观察到的现象是：大试管中铝片逐渐溶解、有大量气泡产生、烧杯中澄清的石灰水变浑浊，其中“石灰水变浑浊”的主要原因是_________________________________________。 【答案】（1）①放热 CaO ②吸热 AB （2）铝片与NaOH溶液反应放热，烧杯内溶液温度升高，Ca(OH)2溶解度降低，析出晶体 【解析】（1）①将纯固体物质X装入有水的锥形瓶里(假设没有气体生成)，立即塞紧带U形管的塞子，发现U形管内红墨水的液面高度若如图1所示，U形管左侧液面降低，右侧液面升高，说明锥形瓶内气体膨胀，温度升高，发生的反应是放热反应，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，反应放热，所以X可以是CaO；②将纯固体物质X装入有水的锥形瓶里(假设没有气体生成)，立即塞紧带U形管的塞子，发现U形管内红墨水的液面高度若如图2所示，U形管左侧液面升高，右侧液面下降，说明锥形瓶内气体收缩，温度降低，发生的反应是吸热反应；A项，CO还原CuO生成二氧化碳和铜，该反应是吸热反应，符合题意；B项，CaCO3的分解生成氧化钙和二氧化碳，分解反应吸热，符合题意；C项，Al和Fe2O3的反应生成氧化铝和铁，铝热反应放热，不符合题意；选AB；（2）氢氧化钙的溶解度随温度升高而降低，铝片和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，反应放热，烧杯内溶液温度升高，氢氧化钙溶解度减小，有氢氧化钙析出，所以烧杯中澄清的石灰水变浑浊。 ◆题型02 热化学方程式的书写 知识积累 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。 例如：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．书写要求 （1）注明反应的温度和压强(25 ℃、101 kPa下进行的反应可不注明)。 （2）注明反应物和生成物的状态：固态(s)、液态(l)、水溶液(aq)、气态(g)。 （3）各物质的化学计量数只表示物质的物质的量，而不表示分子个数(或原子个数)，因此可以写成整数，也可以写成分数。 （4）不用标注“↑”“↓”。 （5）热化学方程式能反映该反应已完成的量。由于ΔH与反应物质的量有关，所以热化学方程式中物质的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。当反应向逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热的数值相等，符号相反。 4．“五看”法判断热化学方程式的正误 一看方程式是否配平； 二看各物质的聚集状态是否正确；三看ΔH的“＋”“－”符号是否正确；四看反应热的单位是否为“kJ·mol－1”；五看反应热的数值与化学计量数是否对应。 【典例3】用与适量反应，生成，放出78.5kJ的热量，该反应的热化学方程式表达正确的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A．没有标出反应物和生成物的聚集状态，A错误； B．该反应为放热反应，ΔH＜0，B错误； C．反应热与反应物、生成物的物质的量成正比，2molCu(s)参加反应，ΔH=－(78.5×4)kJ/mol=－314.0kJ/mol，C错误； D．反应物、生成物的状态都已标出，2molCu(s)参加反应，ΔH=－(78.5×4)kJ/mol=－314.0kJ/mol，D正确；故选D。 【点睛】书写热化学方程式要注意：物质的聚集状态必须标出；“加热”“点燃”等反应条件不写；ΔH与反应物、生成物的物质的量成正比，“+”“－”要标对，单位为“kJ/mol”或“kJ·mol-1”。 【典例4】依据事实，写出下列反应的热化学方程式。 （1）1 mol N2 (g)与适量H2(g)起反应，生成NH3(g)，放出92.2 kJ热量 。 （2）卫星发射时可用肼(N2H4)作燃料，1 mol N2H4(l)在O2(g)中燃烧，生成N2(g)和H2O(l)，放出622 kJ热量 。 （3）1 mol Cu(s)与适量O2(g)起反应，生成CuO(s)，放出157 kJ热量 。 （4）1 mol C(s)与适量H2O(g)起反应，生成CO(g)和H2 (g)，吸收131.3 kJ热量 。 （5）汽油的重要成分是辛烷(C8H18)，1 mol C8H18 (l)在O2(g)中燃烧，生成CO2(g)和H2O(l)，放出5 518 kJ热量 。 【答案】（1）N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-92.2kJ/mol （2）N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-622kJ/mol （3）Cu(s)+O2(g)=CuO(s) ΔH=-157kJ/mol （4）C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ/mol （5）C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ/mol 【解析】（1）1molN2(g)与适量H2(g)反应，生成NH3(g)，放出92.2kJ热量，放热为负值，所以该反应热化学方程式为N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-92.2kJ/mol，故答案为：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-92.2kJ/mol； （2）1molN2H4(l)在O2(g)中燃烧，生成N2(g)和H2O(l)，放出622kJ热量，放热为负值，所以该反应热化学方程式为N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-622kJ/mol，故答案为：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-622kJ/mol； （3）1molCu(s)与适量O2(g)反应，生成CuO(s)，放出157kJ热量，放热为负值，所以该反应热化学方程式为Cu(s)+O2(g)=CuO(s) ΔH=-157kJ/mol，故答案为：Cu(s)+ O2(g)=CuO(s) ΔH=-157kJ/mol； （4）1molC(s)与适量H2O(g)起反应，生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3kJ热量，吸热为正值，所以该反应热化学方程式为C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ/mol，故答案为：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ/mol； （5）1molC8H18(l)在O2(g)中燃烧，生成CO2(g)和H2O(l)，放出5518kJ热量，放热为负值，所以该反应热化学方程式为C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ/mol，故答案为：C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ/mol。 【变式2-1】完全燃烧生成和液态时，放出热量，则下列热化学方程式正确的是 A．   B．   C．   D．   【答案】A 【解析】完全燃烧生成和液态时，放出热量，则1molCH4在氧气中燃烧生成和液态水，放出890kJ热量；2molCH4在氧气中燃烧生成和液态水，放出1780kJ热量；放热反应的△H为负值，则热化学方程式为  ；故选A。 【变式2-2】汽车发动机工作时，会引发和反应生成NO，其能量变化如图所示。下列表示图中对应反应的热化学方程式书写正确的是 A．    B．    C．    D．    【答案】D 【解析】根据能量变化图计算反应热，反应热=吸收的总能量-放出的总能量，再根据热化学方程式的书写规则书写。 根据题意写出对应的方程式：N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=吸收的总能量-放出的总能量=96KJ/mol+498KJ/mol-2×632KJ/mol=180KJ/mol，   ，A项的反应热计算错误；B项的反应热计算错误，且物质的状态没有标；C项中△H应为正值；故选D。 【变式2-3】研究化学反应中的能量变化有重要意义，请回答下列问题。 （1）Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：___________。 （2）火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧，所得物质可作耐高温材料：4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)=2Al2O3(s)+3TiC(s)     △H = - 1176 kJ·mol-1，则反应过程中，每转移1 mol电子放出的热量为___________kJ。 （3）已知25℃、101 kPa时，1 g甲烷不完全燃烧生成CO和液态水时放出37.96 kJ热量，则该条件下反应2CH4(g) +3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l)的△H =___________ kJ·mol-1。 【答案】（1）2Cl2(g)+ 2H2O(g) +C(s)=4HCl(g) +CO2(g)   ΔH= 一290 kJ·mol -1或其他合理形式 （2）98 （3）- 1214. 72 【解析】（1）Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量，若有2 mol Cl2参与反应时释放出290 kJ热量，则反应的热化学方程式为：2Cl2(g)+ 2H2O(g) +C(s)=4HCl(g) +CO2(g)   ΔH= 一290 kJ·mol -1； （2）反应4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)=2Al2O3(s)+3TiC(s)中转移电子数为12电子：4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)=2Al2O3(s)+3TiC(s)     △H = - 1176 kJ·mol-1，则反应过程中，每转移1 mol电子放出的热量为； （3）已知25℃、101 kPa时，1 g甲烷不完全燃烧生成CO和液态水时放出37.96 kJ热量，则2molCH4不完全燃烧生成CO和液态水时放出1214. 72kJ热量，故该条件下反应2CH4(g) +3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l)的△H =- 1214. 72kJ·mol-1。 ◆题型03 利用热化学方程式进行能量变化的计算 【典例5】火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧，所得物质可作耐高温材料，       ，则反应过程中，每转移1mol电子时放出的热量为___________。 【答案】98kJ 【解析】由方程式可知，反应中铝化合价升高为还原剂，碳化合价降低为氧化剂，每4molAl反应转移电子12mol放热1176kJ，则转移1mol电子放热。 【变式3-1】1gH2燃烧生成液态水，放出142.9kJ的热量，下列热化学方程式正确的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】1gH2燃烧生成液态水，放出142.9kJ的热量，则1mol氢气放出285.8KJ热量，2mol氢气放出571.6KJ热量，由此可知选D。 【变式3-2】已知：2H2(g)＋O2(g)= 2H2O(l)　ΔH=-571.6kJ·mol-1，2CO(g)＋O2(g)= 2CO2(g)　ΔH=-565.8kJ·mol-1。某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74kJ热量，同时生成8.8gCO2，则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为 A．2﹕1 B．1﹕2 C．1﹕1 D．2﹕3 【答案】C 【解析】由8.8gCO2，可得原CO为0.2mol，反应中放热为56.58kJ，其余的热量113.74kJ-56.58kJ=57.16kJ是H2燃烧放出的，由此可根据反应2H2(g)＋O2(g)= 2H2O(l)　ΔH=-571.6kJ·mol-1求出H2也是0.2mol； 答案选C。 【变式3-3】已知： ①写出煤气化(碳和水蒸气反应生成一氧化碳和氨气)的热化学方程式 。 ②计算(标准状况下)水煤气完全燃烧放出的热量为 (结果保留小数点后一位)。 【答案】 【解析】①煤气化(碳和水蒸气反应生成一氧化碳和氢气气) 。 ②(标准状况下)水煤气中有的一氧化碳和的氢气，它们的物质的量都为，根据燃烧热化学方程式可知，混合物完全燃烧放出的热量为。 【变式3-4】依据事实书写热化学方程式。 （1）1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，需要吸收10.94 kJ热量，此反应的热化学方程式为 。 （2）已知2.0 g燃料肼(N2H4)气体完全燃烧生成N2和水蒸气时，放出33.4 kJ的热量，则表示肼燃烧的热化学方程式为 。 （3）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 。 【答案】（1）C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.28 kJ·mol－1 （2）N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534.4 kJ·mol－1 （3）4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s)　ΔH＝－177.6 kJ·mol－1 ◆题型04 反应过程能量变化曲线图的分析 【典例6】反应H2＋Cl22HCl的总能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．过程1释放能量 B．过程2吸收能量 C．该反应是放热反应 D．过程1的能量变化大于过程2 【答案】C 【解析】A项，根据图示，过程1断键，吸收能量，错误；B项，根据图示，过程2成键，释放能量，错误；C项，根据图示，反应物总能量大于生成物总能量，该反应是放热反应，正确；D项，根据图示，过程1吸收的能量小于过程2释放的能量，过程1的能量变化小于过程2，错误。 【典例7】习近平总书记在2023年新年贺词中点赞中国航天新成就—神舟十三号、十四号、十五号接力腾飞，中国空间站全面建成。长征运载火箭采用液氢、液氧等无毒无污推进剂。分解水获得氢气的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．断开 H-O 键放出能量 B．形成 H-H 键吸收能量 C．该反应为吸热反应 D．反应物总能量大于生成物总能量 【答案】C 【解析】A．断开化学键需要吸收能量，A错误； B．形成 H-H 键放出能量，B错误； C．由图可知，分解水的过程中反应物的能量低于生成物，说明该过程是吸热反应，C正确； D．反应物总能量小于生成物总能量，D错误； 故选C。 【变式4-1】自然界中臭氧形成反应3O2(g)＝2O3(g)的能量变化如如图所示。下列说法中错误的是 A．2O3＝3O2为放热反应 B．氧气比臭氧稳定 C．反应物的能量低于生成物 D．反应热为E3－E1 【答案】D 【解析】A项，根据图示，生成物总能量大于反应物总能量，3O2＝2O3为吸热反应，2O3＝3O2为放热反应，正确；B项，氧气的能量比臭氧低，所以氧气比臭氧稳定，正确；C项，根据图示，反应物的能量低于生成物，正确；D项，由图像可知反应热为E2－E1，错误。 【变式4-2】航天飞船可用肼(N2H4)做动力源，已知液态肼与液态 H2O2 反应时放出大量的热量， 下列说法错误的是 A．1mol肼(N2H4)分子中含有4molN-H键 B．该反应中的热量变化如图所示 C．该反应的反应物总键能小于生成物总键能 D．该反应的化学方程式为：N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)，其产物对环境无污染 【答案】B 【解析】A．肼结构式为，1个肼分子中含有4个N-H键，则1mol肼中含有4molN-H键，故A正确； B．如果反应物总能量大于生成物总能量，则该反应为放热反应，否则为吸热反应，液态肼和液态过氧化氢反应时放出大量热量，则该反应为放热反应，图中为吸热反应，不符合，故B错误； C．液态肼和液态过氧化氢反应时放出大量热量，则该反应为放热反应，断键吸收能量、成键放出能量，该反应为放热反应，则反应的反应物总键能小于生成物总键能，故C正确； D．氮气和水都无毒，所以其产物无污染，故D正确； 故答案为B。 【变式4-3】已知反应NO2(g)＋CO(g)NO(g)＋CO2(g)的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．图中A→B为放热过程 B．该反应为吸热反应 C．断裂1 mol NO2和1 mol CO的化学键吸收的能量总和小于形成1 mol NO和1 mol CO2的化学键所释放的能量的总和 D．1 mol NO2(g)和l mol CO(g)的总能量低于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量 【答案】C 【解析】A项，图中A→B的过程，能量升高，为吸热过程，错误；B项，生成物总能量小于反应物总能量，该反应为放热反应，错误；C项，该反应为放热反应，则断裂1 mol NO2和1 mol CO的化学键吸收的能量总和小于形成1 mol NO和1 mol CO2的化学键所释放的能量的总和，正确；D项，该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，则1 mol NO2(g)和 lmol CO(g)的总能量高于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量，错误。 ◆题型05 利用键能估算化学反应中的能量变化 知识积累 1．化学键与能量变化的关系 化学键的形成蕴涵着能量变化，在进行反应时化学键要断裂，吸收能量，反应后形成新化学键要放出能量，反应前反应物能量与反应后生成物能量不相等。 2．计算公式 用Q(吸)表示反应物分子化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子化学键形成时放出的总能量。 公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放) 利用化学键形成和断裂时的能量变化计算化学反应中的能量变化： ΔQ＝Q(吸)－Q(放) 3．实例(以H2＋Cl2===2HCl为例)： （1）图示分析： H—H H　＋　H 　 Cl—ClCl　 ＋Cl 　　　　　 ↓　↓放出436 kJ·mol－1 　　　 H—Cl　H—Cl （2）计算分析： 化学键 反应中能量变化 1 mol A—B化学键 反应中能量变化 H—H 吸收436 kJ 共吸收679 kJ Cl—Cl 吸收243 kJ H—Cl 放出431 kJ 共放出862 kJ 结论 679 kJ－862 kJ＝－183 kJ，即反应放出183 kJ热量 【点拨】反应热与化学键键能的关系 （1）键能： 标准状况下，将1 mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)、B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为 kJ·mol－1。 （2）反应热与化学键键能的关系： 反应热Q＝反应物的键能之和－生成物的键能之和，Q<0，反应放热，Q>0，反应吸热。以反应H2＋Cl2===2HCl为例：H—H键、Cl—Cl键和H—Cl键的键能分别为436 kJ·mol－1、243 kJ·mol－1、431 kJ·mol－1，则反应热Q＝(436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1)－2×431 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1<0，反应放热。 【典例8】在 25℃和 101 kPa 条件下，断开 1 mol H2(g)中的化学键要吸收 436 kJ 的能量，断开 1 mol Cl2(g)中的化学键要吸收 243 kJ 的能量，形成 2 mol HCl(g)中的化学键要释放 862 kJ 的能量。下列说法不正确的是 A．Cl(g)形成 Cl2(g)的过程会释放能量 B．等质量的 HCl（1）具有的能量高于 HCl(g)具有的能量 C．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)的能量关系可用如图表示 D．在 H2和 Cl2的反应过程中，断开化学键吸收的总能量小于形成化学键释放的总能量 【答案】B 【解析】A．Cl(g)形成 Cl2(g)的过程是成键过程，会释放能量，A项正确； B． HCl（1）转化成 HCl(g)，由液态变成气态，需要吸热，因此等质量的 HCl（1）具有的能量要低于 HCl(g)具有的能量，B项错误； C．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)，△H=(436+243-862) kJ/mol=-183kJ/mol，是放热反应，能量关系可用如图表示，C项正确； D．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)，△H=(436+243-862) kJ/mol=-183kJ/mol，是放热反应，断开化学键吸收的总能量小于形成化学键释放的总能量，D项正确； 答案选B。 【典例9】已知：   ，   ；、和键的键能()分别为436、496和462，则为 A．+130 B．-220 C．+350 D．-332 【答案】B 【解析】①   ；②   ，根据盖斯定律①×2-②得，   ，断裂旧键需要吸热，形成新键需要放热，根据吸热为正，放热为负，可得，，故B正确； 故选B。 【变式5-1】中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示。 已知：几种物质中化学键的键能如下表所示： 化学键 H2O中H—O O2中O==O H2中H—H H2O2中O—O H2O2中O—H 键能/(kJ·mol－1) 463 496 436 138 463 若反应过程中分解了2 mol水，则下列说法不正确的是(　　) A．总反应为2H2O2H2↑＋O2↑ B．过程Ⅰ吸收了926 kJ能量 C．过程Ⅱ放出了574 kJ能量 D．过程Ⅲ属于放热反应 【答案】D 【解析】由图可知，总反应为水分解生成氢气和氧气，实现了光能向化学能的转化，反应的化学方程式为2H2O2H2↑＋O2↑，故A正确；过程Ⅰ为2 mol H2O分子变成2 mol氢原子和2 mol羟基的过程，吸收的能量为463 kJ·mol－1×2 mol＝926 kJ，故B正确；过程Ⅱ为 2 mol氢原子和2 mol羟基生成1 mol氢气和1 mol过氧化氢，放出的能量为436 kJ＋138 kJ＝574 kJ，故C正确；过程Ⅲ为1 mol过氧化氢生成1 mol氧气和1 mol氢气，吸收的能量为463 kJ×2＋138 kJ＝1 064 kJ，放出的能量为496 kJ＋436 kJ＝932 kJ，吸收的能量大于放出的能量，该过程为吸热反应，故D错误。 【变式5-2】化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的，如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。则下列说法正确的是 A．形成1个NO分子会放出632kJ的热量 B．常温下，N2(g)和O2(g)混合就能直接生成NO(g) C．1mol N2(g)和1mol O2(g)反应吸收的能量为180kJ D．1mol N2(g)和1mol O2(g)具有的总能量大于2molNO(g)具有的总能量 【答案】C 【解析】A．没有说清是由氮原子和氧原子形成一氧化氮分子，A错误； B．常温下，氮气和氧气混合不反应，B错误； C．1mol N2(g)和1mol O2(g)反应吸收的能量为946+498-2×632=180kJ，C正确； D．该反应为吸热反应，故1mol N2(g)和1mol O2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量，D错误； 故选C。 【变式5-3】研究表明，在一定条件下，气态HCN与CNH两种分子的互变反应过程能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．CNH(g)比HCN(g)更稳定 B．HCN(g)转化为CNH(g)一定要加热 C．断开1 mol HCN(g)中所有的化学键需要放出127.2 kJ的热量 D．1 mol HCN(g)转化为1mol CNH(g)需要吸收59.3 kJ的热量 【答案】D 【解析】A项，物质含有的能量越低，物质的稳定性就越强。根据图示可知等物质的量的HCN比CNH含有的能量更低，因此HCN比CNH更稳定，错误；B项，由图示可知HCN比CNH能量低，则HCN(g)→CNH(g)时会吸收能量，反应为吸热反应，但反应条件不一定需要在加热条件下进行，错误；C项，根据图示可知1 mol HCN(g)转化为中间状态的物质时需吸收186.5 kJ的热量，但由于该中间物质中仍然存在化学键，断裂化学键需吸收能量，因此1 mol HCN(g)中的所有化学键全部断开需要吸收的热量大于186.5 kJ，错误；D项，根据图示可知1 mol HCN(g)转化为1 mol CNH(g)需要吸收的能量为186.5 kJ－127.2 kJ＝59.3 kJ，正确。 【变式5-4】肼又称联氨，在航空航天方面应用广泛，可用作火箭燃料。已知键、键键能分别为，与反应的能量变化如图所示： （1）中键的键能为 。 （2）一定条件下，与反应的热化学方程式为： 。 【答案】（1）157 （2） 【解析】（1）从键能角度，反应物断键吸收能量，则假设键能为x，，解得x=157； （2）如图，联氨与氧气反应热化学方程式：。 ◆题型06 燃料的热值问题 知识积累 燃料的热值：在一定条件下单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热，单位是kJ·g－1。 【典例10】在101kPa下，1g物质完全燃烧所放出的热量叫做该物质的热值。已知101kPa及25℃时，四种烷烃的燃烧热如表： 化合物 甲烷(CH4) 乙烷(C2H6) 丙烷(C3H8) 丁烷(C4H10) △H/kJ•mol-1 -890.3 -1559.8 -2219.9 -2878.0 则甲烷、乙烷、丙烷、丁烷四种烷烃中热值最高的是 A．甲烷 B．乙烷 C．丙烷 D．丁烷 【答案】A 【变式6-1】热值指单位质量的燃料在氧气中完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，燃烧热是指1mol的可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量。已知： 可燃物 H2(g) CH4(g) C2H5OH(l) CO(g) 燃烧热() -285.8 -890.3 -1366.8 -283.0 下列判断正确的是 A．C2H5OH(l)的热值最高 B．上表的四种可燃物中，最环保的是甲烷 C．氢气燃烧的热化学方程式：  ，此处代表H2的燃烧热 D．燃烧热的绝对值越大，热值不一定越大 【答案】D 【分析】热值指某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比；燃烧热指1mol纯净物完全燃烧生成特定产物所放出的热量。 【解析】A．CO(g)的燃烧热△H= -283.0 kJ∙mol-1，热值为10.1kJ/g；CH4(g) 的燃烧热△H= -890.3kJ∙mol-1，热值为55.6kJ/g；H2(g)的燃烧热△H= -285.8 kJ∙mol-1，热值为142.9kJ/g； C2H5OH(l)的燃烧热△H= -1366.8kJ∙mol-1，热值为29.7kJ/g；因此H2(g)的热值最高，A错误；B．氢气的燃烧产物为水，而甲烷燃烧会产生二氧化碳产生温室效应，因此最环保的是氢气，B错误；C．燃烧热指1mol纯净物完全燃烧生成特定产物所放出的热量，C错误；D．由A可知，燃烧热的绝对值越大，热值不一定越大，D正确；故选D。 【变式6-2】已知碳酸钙分解的热化学方程式为：   ，欲使1t完全分解，需要提供多少热_______？若通过煤炭燃烧来提供热，则至少需要燃烧____千克煤炭？(已知煤炭的热值为) 【答案】1.785×106kJ 54.1 ◆题型07 燃料与环境保护 知识积累 1．燃料使用的现状与问题 （1）当前我国使用最多的能源：化石燃料，即煤、石油、天然气。 （2）化石燃料需亟待解决的问题： （3）解决燃料燃烧存在问题的研究方向 ①研究化石燃料完全燃烧的条件和减少燃料燃烧产生的热量损耗的技术，研究提高燃料利用率的措施； ②防止燃料燃烧造成的环境污染；③通过化学方法把石油、煤等化石燃料转化为清洁燃料； ④开发氢能、核能、太阳能等清洁、高效的新能源。 2．氢燃料的应用前景 （1）氢能的优点 （2）氢能利用存在的问题：廉价的制氢技术——首要难点 ①原因：制氢需要消耗大量的能量且效率低。 ②解决途径：将太阳能转化为电能，再将水催化电解获得氢气，其中最关键的高效、廉价、绿色的催化技术已有突破性进展。 （3）安全可靠的贮氢和输氢方法——关键 ①原因：H2密度小、熔点低、难液化，贮存液氢的容器要求高。 ②解决途径：研究具备良好吸收和释放氢气性能的合金(如镧镍合金等)。 【典例11】2022年，全国两会提案议案中，绿色低碳话题热度不减。有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是(　　) A.H2O的分解反应是放热反应 B.氢能源已被普遍使用 C.氢气不易贮存和运输，无开发利用价值 D.2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量 【答案】D 【解析】水的分解是吸热反应，A错误;氢能源由于受贮存和运输等因素的限制，还未普遍使用，但有巨大的开发利用价值，B、C错误;2 mol H2可以在1 mol O2中完全燃烧生成2 mol H2O，并放出大量的热，D正确。 【变式7-1】一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法错误的是 A．氢能属于二次能源 B．图中能量转化的方式至少有6种 C．太阳能电池的供电原理与燃料电池相同 D．太阳能、风能、氢能都属于新能源 【答案】C 【分析】二次能源是经过转换后利用的能量。燃料电池是将化学能转化为电能，太阳能电池是将太阳能转化为电能。 【解析】A．氢能属于二次能源，A项正确； B．图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、水能转化为电能，电能与化学能的相互转化，电能向光能的转化，B项正确； C．太阳能电池的供电原理与燃料电池不同，C项错误； D．太阳能、风能、氢能都属于新能源，D项正确。 故选C。 【变式7-2】下表是几种常用燃料（1mol）完全燃烧时放出的热量： 物质 炭粉（C） 一氧化碳（CO） 氢气（H2） 甲烷（CH4） 乙醇（C2H5OH） 状态 固体 气体 气体 气体 液体 热量（kJ） 392.8 282.6 285.8 890.3 1367 （1）从热量角度分析，目前最适合家庭使用的优质气体燃料是 。 （2）写出管道煤气中的一氧化碳燃烧的热化学方程式 。 （3）充分燃烧1mol表中各种燃料，排放出二氧化碳的量最多的是 。 （4）矿物燃料储量有限，而且在燃烧过程中会产生污染。根据能源多样化的发展战略，我国开发利用的绿色能源有氢能、 等。 【答案】 甲烷 CO（g）+O2（g）=CO2（g）△H=-282.6kJ/mol 乙醇 风能、太阳能、地热能 【分析】（1）最适合家庭使用的优质气体燃料，应为等物质的量时放出的热量最多； （2）根据燃烧热的数据写热化学方程式； （3）排放出二氧化碳的量最多的物质，等物质的量时含有的碳的物质的量最多； （4）根据能源多样化的发展战略，应尽量开发可再生、清洁能源。 【解析】（1）从热量角度分析可知，燃烧lmol甲烷放出的热量最多，所以目前最适合家庭使用的优质气体燃料是甲烷，故答案为：甲烷； （2）1mol一氧化碳燃烧生成二氧化碳，放热282.6kJ，热化学方程式为：CO(g)+O2 (g)=CO2(g)△H=-282.6kJ/mol，故答案为：CO(g)+O2 (g)=CO2(g)△H=-282.6kJ/mol； （3）充分燃烧lmol表中各种燃料，生成二氧化碳的物质的量：碳、CO、甲烷是lmol，而氢气燃烧不产生二氧化碳，乙醇燃烧产生2mol二氧化碳，所以充分燃烧lmol表中各种燃料，排放出二氧化碳的量最多的是乙醇，故答案为：乙醇； （4）根据绿色能源的含义，绿色能源指的是无污染的能源，故绿色能源有氢能、风能、太阳能、地热能等，故答案为：风能、太阳能、地热能等。 【点睛】本题的易错点为（1），要注意题中要求是气体燃料，而乙醇为液体燃料。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 化学反应中的热 ◆题型01 放热反应和吸热反应的判断 ◆题型02 热化学方程式的书写 ◆题型03 利用热化学方程式进行能量变化的计算 ◆题型04 反应过程能量变化曲线图的分析 ◆题型05 利用键能估算化学反应中的能量变化 ◆题型06 燃料的热值问题 ◆题型07 燃料与环境保护 ◆题型01 放热反应和吸热反应的判断 知识积累 1．放热反应与吸热反应的比较： 放热反应 吸热反应 定义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应 形成 原因 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 强弱的关系　 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收的总能量 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收的总能量 反应 过程 图示 2．常见的放热反应和吸热反应 3．放热反应和吸热反应的判断方法 （1）根据反应物和生成物的总能量大小判断。反应物的总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应。 （2）根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断。 破坏反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量的反应为吸热反应，反之为放热反应。 （3）根据经验规律判断。用常见吸热和放热的反应类型来判断。 【典例1】将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可知( ) A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应 B．该反应中，热能转化为化学能 C．醋酸与NH4HCO3发生了复分解反应，该反应为吸热反应 D．该反应的离子方程式为：CO＋2H＋=CO2↑＋H2O 【典例2】下列民俗、诗句、谚语等包含吸热反应的是(　　) A．民间焰火之最——确山打铁花 B．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲 C．只要功夫深，铁杵磨成针 D．冰，水为之，而寒于水 【变式1-1】下列反应中热量变化与图一致的是 A．天然气的燃烧能量生成物 B．锌与稀硫酸反应 C．NaOH溶液和溶液反应反应物 D．晶体和晶体反应 【变式1-2】A + B = C + D是化学反应，已知该反应为放热反应，对该反应的说法正确的是 A．A的能量一定高于C 的能量 B．B的能量一定高于D的能量 C．反应物A与B的总能量一定低于生成物C与D的总能量 D．反应物A与B的总能量一定高于生成物C与D的总能量 【变式1-3】已知反应为放热反应，对于该反应，下列说法中正确的是 A．1molA和1molB的总能量高于1molC和1molD的总能量 B．B的能量一定高于D C．因为该反应为放热反应，故不加热反应就可以发生 D．A的能量一定高于C 【变式1-4】小茗同学所在的化学兴趣小组为了探究化学反应的热效应，进行了如下实验： （1）将纯固体物质X分别装入有水的锥形瓶里(发生化学反应)，立即塞紧带U形管的塞子，发现U形管内红墨水的液面高度如图所示。 ①若如图1所示，发生的反应(假设没有气体生成)是_______(填“放热”或“吸热”)反应，X可以是_______(填化学式，只填一种即可)。 ②若如图2所示，发生的反应(假设没有气体生成)是_______(填“放热”或“吸热”)反应，以下选项中与其能量变化相同的是_______(填字母)。 A．CO还原CuO的反应 B．CaCO3的分解反应 C．Al和Fe2O3的反应 （2）如图3所示，把试管放入盛有25℃饱和澄清石灰水的烧杯中，试管中开始放几小块铝片，再滴入5 mL NaOH溶液。试回答下列问题： 图3 实验中观察到的现象是：大试管中铝片逐渐溶解、有大量气泡产生、烧杯中澄清的石灰水变浑浊，其中“石灰水变浑浊”的主要原因是_________________________________________。 ◆题型02 热化学方程式的书写 知识积累 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。 例如：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．书写要求 （1）注明反应的温度和压强(25 ℃、101 kPa下进行的反应可不注明)。 （2）注明反应物和生成物的状态：固态(s)、液态(l)、水溶液(aq)、气态(g)。 （3）各物质的化学计量数只表示物质的物质的量，而不表示分子个数(或原子个数)，因此可以写成整数，也可以写成分数。 （4）不用标注“↑”“↓”。 （5）热化学方程式能反映该反应已完成的量。由于ΔH与反应物质的量有关，所以热化学方程式中物质的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。当反应向逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热的数值相等，符号相反。 4．“五看”法判断热化学方程式的正误 一看方程式是否配平； 二看各物质的聚集状态是否正确；三看ΔH的“＋”“－”符号是否正确；四看反应热的单位是否为“kJ·mol－1”；五看反应热的数值与化学计量数是否对应。 【典例3】用与适量反应，生成，放出78.5kJ的热量，该反应的热化学方程式表达正确的是 A． B． C． D． 【典例4】依据事实，写出下列反应的热化学方程式。 （1）1 mol N2 (g)与适量H2(g)起反应，生成NH3(g)，放出92.2 kJ热量 。 （2）卫星发射时可用肼(N2H4)作燃料，1 mol N2H4(l)在O2(g)中燃烧，生成N2(g)和H2O(l)，放出622 kJ热量 。 （3）1 mol Cu(s)与适量O2(g)起反应，生成CuO(s)，放出157 kJ热量 。 （4）1 mol C(s)与适量H2O(g)起反应，生成CO(g)和H2 (g)，吸收131.3 kJ热量 。 （5）汽油的重要成分是辛烷(C8H18)，1 mol C8H18 (l)在O2(g)中燃烧，生成CO2(g)和H2O(l)，放出5 518 kJ热量 。 【变式2-1】完全燃烧生成和液态时，放出热量，则下列热化学方程式正确的是 A．   B．   C．   D．   【变式2-2】汽车发动机工作时，会引发和反应生成NO，其能量变化如图所示。下列表示图中对应反应的热化学方程式书写正确的是 A．    B．    C．    D．    【变式2-3】研究化学反应中的能量变化有重要意义，请回答下列问题。 （1）Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：___________。 （2）火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧，所得物质可作耐高温材料：4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)=2Al2O3(s)+3TiC(s)     △H = - 1176 kJ·mol-1，则反应过程中，每转移1 mol电子放出的热量为___________kJ。 （3）已知25℃、101 kPa时，1 g甲烷不完全燃烧生成CO和液态水时放出37.96 kJ热量，则该条件下反应2CH4(g) +3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l)的△H =___________ kJ·mol-1。 ◆题型03 利用热化学方程式进行能量变化的计算 【典例5】火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧，所得物质可作耐高温材料，       ，则反应过程中，每转移1mol电子时放出的热量为___________。 【变式3-1】1gH2燃烧生成液态水，放出142.9kJ的热量，下列热化学方程式正确的是 A． B． C． D． 【变式3-2】已知：2H2(g)＋O2(g)= 2H2O(l)　ΔH=-571.6kJ·mol-1，2CO(g)＋O2(g)= 2CO2(g)　ΔH=-565.8kJ·mol-1。某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74kJ热量，同时生成8.8gCO2，则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为 A．2﹕1 B．1﹕2 C．1﹕1 D．2﹕3 【变式3-3】已知： ①写出煤气化(碳和水蒸气反应生成一氧化碳和氨气)的热化学方程式 。 ②计算(标准状况下)水煤气完全燃烧放出的热量为 (结果保留小数点后一位)。 【变式3-4】依据事实书写热化学方程式。 （1）1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，需要吸收10.94 kJ热量，此反应的热化学方程式为 。 （2）已知2.0 g燃料肼(N2H4)气体完全燃烧生成N2和水蒸气时，放出33.4 kJ的热量，则表示肼燃烧的热化学方程式为 。 （3）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 。 ◆题型04 反应过程能量变化曲线图的分析 【典例6】反应H2＋Cl22HCl的总能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．过程1释放能量 B．过程2吸收能量 C．该反应是放热反应 D．过程1的能量变化大于过程2 【典例7】习近平总书记在2023年新年贺词中点赞中国航天新成就—神舟十三号、十四号、十五号接力腾飞，中国空间站全面建成。长征运载火箭采用液氢、液氧等无毒无污推进剂。分解水获得氢气的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．断开 H-O 键放出能量 B．形成 H-H 键吸收能量 C．该反应为吸热反应 D．反应物总能量大于生成物总能量 【变式4-1】自然界中臭氧形成反应3O2(g)＝2O3(g)的能量变化如如图所示。下列说法中错误的是 A．2O3＝3O2为放热反应 B．氧气比臭氧稳定 C．反应物的能量低于生成物 D．反应热为E3－E1 【变式4-2】航天飞船可用肼(N2H4)做动力源，已知液态肼与液态 H2O2 反应时放出大量的热量， 下列说法错误的是 A．1mol肼(N2H4)分子中含有4molN-H键 B．该反应中的热量变化如图所示 C．该反应的反应物总键能小于生成物总键能 D．该反应的化学方程式为：N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)，其产物对环境无污染 【变式4-3】已知反应NO2(g)＋CO(g)NO(g)＋CO2(g)的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．图中A→B为放热过程 B．该反应为吸热反应 C．断裂1 mol NO2和1 mol CO的化学键吸收的能量总和小于形成1 mol NO和1 mol CO2的化学键所释放的能量的总和 D．1 mol NO2(g)和l mol CO(g)的总能量低于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量 ◆题型05 利用键能估算化学反应中的能量变化 知识积累 1．化学键与能量变化的关系 化学键的形成蕴涵着能量变化，在进行反应时化学键要断裂，吸收能量，反应后形成新化学键要放出能量，反应前反应物能量与反应后生成物能量不相等。 2．计算公式 用Q(吸)表示反应物分子化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子化学键形成时放出的总能量。 公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放) 利用化学键形成和断裂时的能量变化计算化学反应中的能量变化： ΔQ＝Q(吸)－Q(放) 3．实例(以H2＋Cl2===2HCl为例)： （1）图示分析： H—H H　＋　H 　 Cl—ClCl　 ＋Cl 　　　　　 ↓　↓放出436 kJ·mol－1 　　　 H—Cl　H—Cl （2）计算分析： 化学键 反应中能量变化 1 mol A—B化学键 反应中能量变化 H—H 吸收436 kJ 共吸收679 kJ Cl—Cl 吸收243 kJ H—Cl 放出431 kJ 共放出862 kJ 结论 679 kJ－862 kJ＝－183 kJ，即反应放出183 kJ热量 【点拨】反应热与化学键键能的关系 （1）键能： 标准状况下，将1 mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)、B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为 kJ·mol－1。 （2）反应热与化学键键能的关系： 反应热Q＝反应物的键能之和－生成物的键能之和，Q<0，反应放热，Q>0，反应吸热。以反应H2＋Cl2===2HCl为例：H—H键、Cl—Cl键和H—Cl键的键能分别为436 kJ·mol－1、243 kJ·mol－1、431 kJ·mol－1，则反应热Q＝(436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1)－2×431 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1<0，反应放热。 【典例8】在 25℃和 101 kPa 条件下，断开 1 mol H2(g)中的化学键要吸收 436 kJ 的能量，断开 1 mol Cl2(g)中的化学键要吸收 243 kJ 的能量，形成 2 mol HCl(g)中的化学键要释放 862 kJ 的能量。下列说法不正确的是 A．Cl(g)形成 Cl2(g)的过程会释放能量 B．等质量的 HCl（1）具有的能量高于 HCl(g)具有的能量 C．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)的能量关系可用如图表示 D．在 H2和 Cl2的反应过程中，断开化学键吸收的总能量小于形成化学键释放的总能量 【典例9】已知：   ，   ；、和键的键能()分别为436、496和462，则为 A．+130 B．-220 C．+350 D．-332 【变式5-1】中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示。 已知：几种物质中化学键的键能如下表所示： 化学键 H2O中H—O O2中O==O H2中H—H H2O2中O—O H2O2中O—H 键能/(kJ·mol－1) 463 496 436 138 463 若反应过程中分解了2 mol水，则下列说法不正确的是(　　) A．总反应为2H2O2H2↑＋O2↑ B．过程Ⅰ吸收了926 kJ能量 C．过程Ⅱ放出了574 kJ能量 D．过程Ⅲ属于放热反应 【变式5-2】化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的，如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。则下列说法正确的是 A．形成1个NO分子会放出632kJ的热量 B．常温下，N2(g)和O2(g)混合就能直接生成NO(g) C．1mol N2(g)和1mol O2(g)反应吸收的能量为180kJ D．1mol N2(g)和1mol O2(g)具有的总能量大于2molNO(g)具有的总能量 【变式5-3】研究表明，在一定条件下，气态HCN与CNH两种分子的互变反应过程能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．CNH(g)比HCN(g)更稳定 B．HCN(g)转化为CNH(g)一定要加热 C．断开1 mol HCN(g)中所有的化学键需要放出127.2 kJ的热量 D．1 mol HCN(g)转化为1mol CNH(g)需要吸收59.3 kJ的热量 【变式5-4】肼又称联氨，在航空航天方面应用广泛，可用作火箭燃料。已知键、键键能分别为，与反应的能量变化如图所示： （1）中键的键能为 。 （2）一定条件下，与反应的热化学方程式为： 。 ◆题型06 燃料的热值问题 知识积累 燃料的热值：在一定条件下单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热，单位是kJ·g－1。 【典例10】在101kPa下，1g物质完全燃烧所放出的热量叫做该物质的热值。已知101kPa及25℃时，四种烷烃的燃烧热如表： 化合物 甲烷(CH4) 乙烷(C2H6) 丙烷(C3H8) 丁烷(C4H10) △H/kJ•mol-1 -890.3 -1559.8 -2219.9 -2878.0 则甲烷、乙烷、丙烷、丁烷四种烷烃中热值最高的是 A．甲烷 B．乙烷 C．丙烷 D．丁烷 【变式6-1】热值指单位质量的燃料在氧气中完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，燃烧热是指1mol的可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量。已知： 可燃物 H2(g) CH4(g) C2H5OH(l) CO(g) 燃烧热() -285.8 -890.3 -1366.8 -283.0 下列判断正确的是 A．C2H5OH(l)的热值最高 B．上表的四种可燃物中，最环保的是甲烷 C．氢气燃烧的热化学方程式：  ，此处代表H2的燃烧热 D．燃烧热的绝对值越大，热值不一定越大 【变式6-2】已知碳酸钙分解的热化学方程式为：   ，欲使1t完全分解，需要提供多少热_______？若通过煤炭燃烧来提供热，则至少需要燃烧____千克煤炭？(已知煤炭的热值为) ◆题型07 燃料与环境保护 知识积累 1．燃料使用的现状与问题 （1）当前我国使用最多的能源：化石燃料，即煤、石油、天然气。 （2）化石燃料需亟待解决的问题： （3）解决燃料燃烧存在问题的研究方向 ①研究化石燃料完全燃烧的条件和减少燃料燃烧产生的热量损耗的技术，研究提高燃料利用率的措施； ②防止燃料燃烧造成的环境污染；③通过化学方法把石油、煤等化石燃料转化为清洁燃料； ④开发氢能、核能、太阳能等清洁、高效的新能源。 2．氢燃料的应用前景 （1）氢能的优点 （2）氢能利用存在的问题：廉价的制氢技术——首要难点 ①原因：制氢需要消耗大量的能量且效率低。 ②解决途径：将太阳能转化为电能，再将水催化电解获得氢气，其中最关键的高效、廉价、绿色的催化技术已有突破性进展。 （3）安全可靠的贮氢和输氢方法——关键 ①原因：H2密度小、熔点低、难液化，贮存液氢的容器要求高。 ②解决途径：研究具备良好吸收和释放氢气性能的合金(如镧镍合金等)。 【典例11】2022年，全国两会提案议案中，绿色低碳话题热度不减。有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是(　　) A.H2O的分解反应是放热反应 B.氢能源已被普遍使用 C.氢气不易贮存和运输，无开发利用价值 D.2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量 【变式7-1】一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法错误的是 A．氢能属于二次能源 B．图中能量转化的方式至少有6种 C．太阳能电池的供电原理与燃料电池相同 D．太阳能、风能、氢能都属于新能源 【变式7-2】下表是几种常用燃料（1mol）完全燃烧时放出的热量： 物质 炭粉（C） 一氧化碳（CO） 氢气（H2） 甲烷（CH4） 乙醇（C2H5OH） 状态 固体 气体 气体 气体 液体 热量（kJ） 392.8 282.6 285.8 890.3 1367 （1）从热量角度分析，目前最适合家庭使用的优质气体燃料是 。 （2）写出管道煤气中的一氧化碳燃烧的热化学方程式 。 （3）充分燃烧1mol表中各种燃料，排放出二氧化碳的量最多的是 。 （4）矿物燃料储量有限，而且在燃烧过程中会产生污染。根据能源多样化的发展战略，我国开发利用的绿色能源有氢能、 等。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$