第1节 化学反应的热效应 第2课时（同步讲义）化学鲁科版2019选择性必修1

第1章化学反应与能量转化 第1节 化学反应的热效应 第2课时 化学反应的内能变化与焓变 教学目标 1．理解内能和焓变的概念，知道内能是体系内物质所含各种微观粒子的能量总和，受温度、压强、物质聚集状态的影响。 重点和难点 重点：焓变的概念。 难点：焓变与图像。 ◆知识点一 化学反应的内能变化 1．内能 (1)概念：体系内物质所含各种 能量总和。内能表示符号为 。 (2)影响因素：物质的 、 及 状态、体系的 、 等。 2．化学反应中内能的变化 (1)内能变化：△U= 。△U＞0，表示反应 能量；△U＜0，表示反应 能量。 (2)化学反应中内能的变化△U与反应热Q的关系 ①化学反应体系与环境进行能量交换的两种形式是 ，根据能量守恒定律，△U= ； ②如反应前后体系体积不变且没有做电功等其他功，ΔU＝ 。 (3)内能变化与放热反应和吸热反应的关系 如果△U＞0(反应后体系的内能增加)，则Q 0，反应 热； 如果△U＜0(反应后体系的内能减少)，则Q 0，反应 热。【特别提醒】 (1)化学反应体系能量变化中的功是指除热能外，体系与环境之间交换的其他形式的能(如电能、光能、机械能等)。 (2)微观粒子的能量包括分子的平动、转动、振动以及电子和原子核的运动等。 即学即练 1．(双选)下列关于反应ΔU的说法中正确的是(　　) A．ΔU<0时，反应吸收能量 B．ΔU>0时，反应吸收能量 C．化学反应体系处于静止状态时，ΔU＝Q＋W D．ΔU＝ΔH 2．下列关于反应 ΔU 的说法中，正确的是 (　　) A、ΔU ＞ 0 时，反应释放能量 B．ΔU ＜ 0 时，反应释放能量 C．ΔU ＝ Q D．ΔU ＝ΔH ◆知识点二 化学反应的焓变 1．焓 (1)概念：焓是一种“物理量”，用它的变化来描述等压反应的 。 (2)单位： 或 。 (3)影响因素：取决于物质的 并受 等因素的影响。 2．反应焓变 (1)概念： 的焓与 的焓之差。 (2)表达式：ΔH＝ ，单位是 。 3.反应焓变与反应热的关系： 对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化只与热能发生转化，则反应热Qp与焓变ΔH的关系是ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)＝Qp。 4.反应焓变与吸热反应和放热反应的关系 图示 体系能 量变化 反应产物的焓 反应物的焓 反应产物的焓 反应物的焓 反应类型 反应 反应 【特别提醒】 1.焓是物质固有的属性，是不能测量的，但焓变是可测量的。 2.在恒压条件下，化学反应的焓变在数值上等于化学反应的反应热。 3.焓变是一个与内能变化量有关的物理量，决定了化学反应是吸热反应还是放热反应。 即学即练 1．下列变化为放热的化学反应的是(　　) A．H2O(g)===H2O(l) B．2HI(g)===H2(g)＋I2(g) C．形成化学键时共放出能量862 kJ的化学反应 D．能量变化如图所示的化学反应 2．焓是与物质内能有关的物理量。一定压强下，下列有关焓或焓变的说法错误的是（ ） A．物质状态发生变化时，物质的焓也发生变化 B．等量的硫单质的焓： C．吸热反应中产物的焓高于反应物的焓 D．化学键断裂时焓值一定增大，同时会伴随化学反应的发生 一、焓变与化学键的关系 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因(如图)。 　 吸收能量E1 　　 　↓ 反应物反应产物 　　 　↓ 　 放出能量E2 E1>E2 　反应吸收能量　ΔH>0 E1<E2　反应放出能量　ΔH<0 二、焓变与物质能量变化的关系 放热反应 吸热反应 关系 反应物具有的总能量大于反应产物具有的总能量 反应物具有的总能量小于反应产物具有的总能量 表示 方法 ΔH<0 ΔH>0 图示 实例 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－183.0 kJ·mol－1 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1　 三、焓变与化学键、物质能量之间的关系 1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl的能量转化关系如图所示： 【问题探究】 1．断裂1 mol H2分子和1 mol Cl2分子中的化学键吸收的能量是多少？ 2．由H原子形成1 mol H—H所放出的能量是多少？ 3．该反应是吸热反应还是放热反应？(通过计算回答) 实践应用 1．已知氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1 mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3 kJ，下列关系式中正确的是(　　) A．Q1＋Q2>Q3 B．Q1＋Q2>2Q3 C．Q1＋Q2<Q3 D．Q1＋Q2<2Q3 考点一 反应热与能量微观解释 【例1】(双选)如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化，下列说法中正确的是(　　) A．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应吸收的能量为180 kJ B．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量 C．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水 【变式1-1】根据如图所示的反应判断下列说法中错误的是(　　)解题要点 反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，表明为吸热反应。反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，表明为放热反应。 碳酸钙的热分解示意图 A．CO2和CaO的总能量大于CaCO3的总能量 B．该反应的焓变大于零 C．该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键形成放出能量 D．由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应 考点二 焓变与化学键的关系 【例2】N2和H2在催化剂表面合成氨的微观历程的示意图如图所示，用、、 分别表示N2、H2、NH3。已知该反应为放热反应，下列说法正确的是（ ） A．该催化剂为固体催化剂，其表面积对催化效果无影响 B．②→③过程，是吸热过程且只有H-H键的断裂 C．③→④过程，N和H形成了含有非极性键的NH3 D．合成氨反应中，反应物断键吸收能量小于生成物形成新键释放的能量 【变式2-1】化学反应A2＋B2＝＝＝2AB的能量变化如图所示，下列说法正确的是（　　）解题要点 1. 反应的反应热=反应物总键能-生成物总键能 2. 物质键能越大，越稳定。 A．该反应是吸热反应 B．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键能放出x kJ的能量 C．断裂2 mol A—B键时需要吸收y kJ的能量 D．2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量 考点三 焓变与能量关系图像分析 【例3】CO(g)与H2O(g)反应的能量变化如图所示，有关两者反应的说法正确的是(　　) A．该反应为吸热反应 B．1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)具有的总能量大于1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)具有的总能量 C．该反应不需要加热就能进行 D．1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)要放出41 kJ热量 【变式2-1】反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．12 g C(s)与一定量O2(g)反应生成14 g CO(g)，放出的热量为110.5 kJ B．2 mol C(s)与足量O2(g)反应生成CO2(g)，放出的热量大于221 kJ C．C(s)和O2(g)的总能量小于CO(g)的能量 D．该反应的反应热等于CO分子中化学键形成时所释放的总能量与O2分子中化学键断裂时所吸收的总能量的差 基础达标 1．下列有关化学反应与能量的说法错误的是（ ） A．在恒压条件下，化学反应的内能变化一定等于该反应的焓变 B．反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应为吸热反应 C．化学反应过程中伴随有能量变化，并以热能、电能或光能等形式表现出来 D．现正探索的新能源有太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等 2．下列关于反应热和焓变的理解正确的是（　　） A．任何条件下，化学反应的焓变都等于反应热 B．放热反应的ΔH＞0，吸热反应的ΔH＜0 C．所有化学反应的反应热都可以通过实验直接测量 D．反应产物的总焓大于反应物的总焓时，ΔH＞0 3．参照反应Br＋H2―→HBr＋H的能量对反应过程的示意图，下列叙述中正确的是（　　） A．为吸热反应 B．为放热反应 C．反应物的总能量高于反应产物的总能量 D．断裂反应物中化学键吸收能量小于形成反应产物中化学键放出能量 4．一定温度和压强下，2 mol氢气和1 mol氧气，分别以两种不同的方式发生化学反应生成2 mol液态水。方式一：点燃；方式二：制成氢氧燃料电池。关于两种方式下氢气与氧气反应的说法不正确的是（） A．反应的焓变相等 B．体系内能变化相等 C．放出的热量相等 D．均满足质量守恒与能量守恒 5．某学生用如图所示装置进行化学反应X＋2Y＝＝＝2Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时，看到试管中甲处液面下降，乙处液面上升。关于该反应的下列叙述正确的是（　　） ①该反应为放热反应 ②反应产物的总能量比反应物的总能量高 ③该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的能量转化为热量而释放出来 A．①②③ B．①③ C．①② D．③ 6．下列关于内能和焓变的说法正确的是（ ） A．化学反应过程中内能的变化等于焓变 B．气态水和液态水所具有的内能一定不相同 C．一个化学反应都有且只有一个相对应的焓变 D．可逆反应的正反应和逆反应的焓变：ΔH正＝－ΔH逆 7．下列说法正确的是（ ） A．反应焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化 B．1 mol液态水与18 g冰的内能是相等的 C．在加热条件下发生的反应均为吸热反应 D．一个化学反应中，当反应物能量大于反应产物能量时，反应放热，ΔH为“－” 8．下列关于内能和焓变的说法正确的是（ ） A．化学反应过程中内能的变化等于焓变 B．气态水和液态水所具有的内能一定不相同 C．同一反应利用键能计算的反应热可能不等于焓变 D．内能只与物质的种类、数量以及聚集状态有关 9．在相同温度和压强下，2mol氢气和1mol氧气，分别以点燃（反应①）和氢氧燃料电池（反应②）两种不同的方式反应生成2mol液态水。下列说法正确的是（ ） A．反应的焓变①＞② B．体系内能变化①＜② C．放出的热量①＞② D．无法比较 10．下列有关化学能与热能说法正确的是（ ） A．需要加热的化学反应都是吸热反应 B．同温同压下，反应H2（g）＋Cl2（g）＝2HCl（g），在光照和点燃条件下的△H相同 C．焓是与内能有关的物理量，任何条件下，反应的热效应等于焓变 D．等质量的硫蒸气和硫粉分别与足量氧气反应生成SO2气体，硫粉放出的热量多 综合应用 11．白磷在高压下隔绝空气加热后急速冷却，可得深灰色固体——黑磷，其转化过程中能量变化如图所示。下列叙述中正确的是(　　) A．黑磷比白磷稳定 B．黑磷与白磷互为同分异构体 C．白磷转化为黑磷是氧化还原反应 D．白磷转化为黑磷是吸热反应 12．物质变化与能量变化是化学反应的两大特征，下列有关化学反应中的能量变化说法不正确的是（ ） A．所有的化学反应都有能量变化，一个反应不是吸热就是放热 B．反应A＋B＝C的过程如图所示，可知该反应为放热反应 C．乙醇燃烧生成CO2（g）和H2O（l）是放热反应，说明乙醇断键吸收的能量比形成CO2（g）和H2O（l）放出的总能量少 D．吸热反应需要加热才能进行，放热反应都不需要加热 13．根据如图所示的反应判断，下列说法中错误的是（　　） A．CO2（g）和CaO（s）的总能量大于CaCO3（s）的总能量 B．该反应的焓变大于零 C．该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，旧化学键断裂需要吸收能量，新化学键形成需要放出的能量 D．由该反应可推出需要加热才能发生的反应均为吸热反应 14．根据下面的信息，判断下列叙述中正确的是（　　） A．氢气与氧气反应生成水的同时吸收能量 B．氢气与氧气反应生成水，该反应的反应物的总能量小于反应产物的总能量 C．1 mol H2（g）与0．5 mol O2（g）反应生成1 mol H2O（l），释放能量248 kJ D．2 mol H2 （g）与1 mol O2（g）反应生成2 mol H2O（g）放出能量496 kJ 15．已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表： 共价键 H－H H－O 键能/（kJ·mol－1） 436 463 热化学方程式 2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）△H＝－482kJ·mol－1 则2O（g）＝O2（g）的△H为（ ） A．＋428 kJ·mol－1 B．－428 kJ·mol－1 C．＋498 kJ·mol－1 D．－498 kJ·mol－1 拓展培优 16.在一定条件下，、、、的能量关系如图所示，下列说法正确的是 A．反应1和反应2均属于吸热反应 B．反应2中断开化学键吸收的总能量低于形成化学键放出的总能量 C．若足量，S可与经一步反应直接生成 D．反应1和反应2中能量变化的大小与反应物的质量多少无关 17．（1）已知单质硫在通常条件下以S8（斜方硫）的形式存在，而在蒸气状态时，含有S2、S4、S6及S8等多种同素异形体，其中S4、S6和S8具有相似的结构特点，其结构如图所示： 若已知硫氧键的键能为d kJ·mol－1，氧氧键的键能为e kJ·mol－1，S＋O2＝＝＝SO2的反应热为－a kJ·mol－1，则S8分子硫硫键的键能为 。 （2）下表是部分化学键的键能数据： 化学键 P—P P—O O＝＝＝O P＝＝＝O 键能/（kJ·mol－1） 198 360 498 x ①已知白磷的燃烧热为2 982 kJ·mol－1，白磷（P4）、P4O6、P4O10结构如图所示，则表中x＝ 。 ②0．5 mol白磷（P4）与O2完全反应生成固态P4O6，放出的热量为 kJ。 18．合成氨工业中，合成塔中每产生2 mol NH3，放出92.2 kJ热量。 (1)若起始时向容器内放入2 mol N2和6 mol H2，达平衡后放出的热量为Q，则Q________184.4 kJ(填“>”“<”或“＝”)。 (2)已知 1 mol N—H键断裂吸收的能量等于________kJ。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1章 化学反应与能量转化 第1节 化学反应的热效应 第2课时 化学反应的内能变化与焓变 教学目标 1．理解内能和焓变的概念，知道内能是体系内物质所含各种微观粒子的能量总和，受温度、压强、物质聚集状态的影响。 重点和难点 重点：焓变的概念。 难点：焓变与图像。 ◆知识点一 化学反应的内能变化 1．内能 (1)概念：体系内物质所含各种微观粒子能量总和。内能表示符号为U。 (2)影响因素：物质的种类、数量及聚集状态、体系的温度、压强等。 2．化学反应中内能的变化 (1)内能变化：△U=△U=U(反应产物)－U(反应物)。△U＞0，表示反应吸收能量；△U＜0，表示反应释放能量。 (2)化学反应中内能的变化△U与反应热Q的关系 ①化学反应体系与环境进行能量交换的两种形式是热和功，根据能量守恒定律，△U=Q＋W； ②如反应前后体系体积不变且没有做电功等其他功，ΔU＝Q。 (3)内能变化与放热反应和吸热反应的关系 如果△U＞0(反应后体系的内能增加)，则Q＞0，反应吸热； 如果△U＜0(反应后体系的内能减少)，则Q＜0，反应放热。【特别提醒】 (1)化学反应体系能量变化中的功是指除热能外，体系与环境之间交换的其他形式的能(如电能、光能、机械能等)。 (2)微观粒子的能量包括分子的平动、转动、振动以及电子和原子核的运动等。 即学即练 1．(双选)下列关于反应ΔU的说法中正确的是(　　) A．ΔU<0时，反应吸收能量 B．ΔU>0时，反应吸收能量 C．化学反应体系处于静止状态时，ΔU＝Q＋W D．ΔU＝ΔH 【答案】BC 【解析】ΔU＝U(反应产物)－U(反应物)>0时反应吸收能量，故A错误、B正确；体系处于静止状态时，体系整体的动能和势能没有变化，体系的能量变化可以以热和功的形式呈现，故ΔU＝Q＋W，C正确，在等压反应中若没有功的存在，则ΔU＝ΔH，故D错误。 2．下列关于反应 ΔU 的说法中，正确的是 (　　) A、ΔU ＞ 0 时，反应释放能量 B．ΔU ＜ 0 时，反应释放能量 C．ΔU ＝ Q D．ΔU ＝ΔH 【答案】B 【解析】ΔU是内能的变化，ΔU=U(反应产物)-U(反应物)，当ΔU<0时，反应释放能量，A错误；ΔU是内能的变化，ΔU=U(反应产物)-U(反应物)，当ΔU<0时，反应释放能量，B正确；ΔU=Q+W，只有体系没有做功(反应前后体系体积不变且没有做电功等其他功)时，ΔU=ΔQ，C错误；ΔH=ΔU+PΔV，D错误；故选B。 ◆知识点二 化学反应的焓变 1．焓 (1)概念：焓是一种“物理量”，用它的变化来描述等压反应的反应热。 (2)单位：kJ/mol或 J/mol。 (3)影响因素：取决于物质的物质的种类、数量、聚集状态并受温度、压强等因素的影响。 2．反应焓变 (1)概念：反应产物的焓与反应物的焓之差。 (2)表达式：ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)，单位是kJ·mol－1。 3.反应焓变与反应热的关系： 对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化只与热能发生转化，则反应热Qp与焓变ΔH的关系是ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)＝Qp。 4.反应焓变与吸热反应和放热反应的关系 图示 体系能 量变化 反应产物的焓小于反应物的焓 反应产物的焓大于反应物的焓 反应类型 放热反应 吸热反应 【特别提醒】 1.焓是物质固有的属性，是不能测量的，但焓变是可测量的。 2.在恒压条件下，化学反应的焓变在数值上等于化学反应的反应热。 3.焓变是一个与内能变化量有关的物理量，决定了化学反应是吸热反应还是放热反应。 即学即练 1．下列变化为放热的化学反应的是(　　) A．H2O(g)===H2O(l) B．2HI(g)===H2(g)＋I2(g) C．形成化学键时共放出能量862 kJ的化学反应 D．能量变化如图所示的化学反应 【答案】D　 【解析】A项不属于化学反应；B项为吸热反应；C项中化学反应是放热反应还是吸热反应取决于断开反应物中的化学键吸收的能量与形成反应产物的化学键放出能量的相对大小，该项说法无法确定该反应是放热反应还是吸热反应。 2．焓是与物质内能有关的物理量。一定压强下，下列有关焓或焓变的说法错误的是（ ） A．物质状态发生变化时，物质的焓也发生变化 B．等量的硫单质的焓： C．吸热反应中产物的焓高于反应物的焓 D．化学键断裂时焓值一定增大，同时会伴随化学反应的发生 【答案】D 【解析】焓为物质的总能量，与物质的状态有关，物质状态发生变化时，物质的焓也发生变化，故A正确；焓为物质的总能量，与物质的状态有关，等量的同种物质的能量按气、液、固的顺序依次减小，则等量的硫单质的焓：，故B正确；焓为物质的总能量，若反应物的总能量小于生成物的总能量时，该反应为吸热反应，则吸热反应中产物的焓高于反应物的焓，故C正确；化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，化学键断裂时，物质的总能量增大，焓值一定增大，但没有化学键的形成，不会伴随化学反应的发生，故D错误；故选D。 一、焓变与化学键的关系 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因(如图)。 　 吸收能量E1 　　 　↓ 反应物反应产物 　　 　↓ 　 放出能量E2 E1>E2 　反应吸收能量　ΔH>0 E1<E2　反应放出能量　ΔH<0 二、焓变与物质能量变化的关系 放热反应 吸热反应 关系 反应物具有的总能量大于反应产物具有的总能量 反应物具有的总能量小于反应产物具有的总能量 表示 方法 ΔH<0 ΔH>0 图示 实例 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－183.0 kJ·mol－1 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1　 三、焓变与化学键、物质能量之间的关系 1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl的能量转化关系如图所示： 【问题探究】 1．断裂1 mol H2分子和1 mol Cl2分子中的化学键吸收的能量是多少？ 【提示】436 kJ·mol－1×1 mol＋243 kJ·mol－1×1 mol＝679 kJ。 2．由H原子形成1 mol H—H所放出的能量是多少？ 【提示】由H原子形成1 mol H—H所放出的能量等于断裂1 mol H—H吸收的能量，即436 kJ。 3．该反应是吸热反应还是放热反应？(通过计算回答) 【提示】ΔH＝436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×431 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1<0，故该反应为放热反应。 实践应用 1．已知氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1 mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3 kJ，下列关系式中正确的是(　　) A．Q1＋Q2>Q3 B．Q1＋Q2>2Q3 C．Q1＋Q2<Q3 D．Q1＋Q2<2Q3 【答案】D　 【解析】由于氢气在氯气中燃烧是放热反应，则ΔH<0，ΔH＝Q1＋Q2－2Q3，则Q1＋Q2－2Q3<0，即Q1＋Q2<2Q3，D正确。 考点一 反应热与能量微观解释 【例1】(双选)如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化，下列说法中正确的是(　　) A．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应吸收的能量为180 kJ B．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量 C．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水 【答案】AB　 【解析】反应热就是断裂旧化学键吸收的总能量和形成新化学键所放出的总能量的差值，所以该反应的反应热ΔH＝946 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1－2×632 kJ·mol－1＝＋180 kJ·mol－1，故该反应是吸热反应，选项A、B正确；氮气和氧气反应需要在放电条件下，选项C不正确；NO不是酸性氧化物，和氢氧化钠溶液不反应，选项D不正确。 【变式1-1】根据如图所示的反应判断下列说法中错误的是(　　)解题要点 反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，表明为吸热反应。反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，表明为放热反应。 碳酸钙的热分解示意图 A．CO2和CaO的总能量大于CaCO3的总能量 B．该反应的焓变大于零 C．该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键形成放出能量 D．由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应 【答案】D　 【解析】因为碳酸钙受热分解是吸热反应，所以CO2和CaO的总能量大于CaCO3的总能量，焓变大于零，A、B正确；在CaCO3中Ca2＋和CO之间存在离子键，CO中C与O之间存在共价键，故反应中有离子键断裂也有共价键断裂，旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成放出能量，C正确；需要加热才发生的反应不一定为吸热反应，如木炭的燃烧需要加热，但该反应是放热反应，D错误。 考点二 焓变与化学键的关系 【例2】N2和H2在催化剂表面合成氨的微观历程的示意图如图所示，用、、 分别表示N2、H2、NH3。已知该反应为放热反应，下列说法正确的是（ ） A．该催化剂为固体催化剂，其表面积对催化效果无影响 B．②→③过程，是吸热过程且只有H-H键的断裂 C．③→④过程，N和H形成了含有非极性键的NH3 D．合成氨反应中，反应物断键吸收能量小于生成物形成新键释放的能量 【答案】D 【解析】催化剂的表面积增大，利于在其表面吸附反应物进行反应，对催化效果有影响，A错误； 在②→③过程，存在H-H、N≡N键的断裂吸收能量，形成 N 原子和 H 原子，B错误； 在③→④过程，生成了NH3，NH3含有N-H键，为极性键，C错误； 合成氨为放热反应，则反应物断键吸收能量小于生成物形成新键释放的能量，D正确；故选D。 【变式2-1】化学反应A2＋B2＝＝＝2AB的能量变化如图所示，下列说法正确的是（　　）解题要点 1. 反应的反应热=反应物总键能-生成物总键能 2. 物质键能越大，越稳定。 A．该反应是吸热反应 B．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键能放出x kJ的能量 C．断裂2 mol A—B键时需要吸收y kJ的能量 D．2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量 【答案】C 【解析】1 mol A2和1 mol B2具有的总能量高于2 mol AB的总能量，故反应为放热反应，A错误；断键时吸收能量，故B错误；2 mol AB的总能量低于1 mol A2和1 mol B2的总能量，D错误。 考点三 焓变与能量关系图像分析 【例3】CO(g)与H2O(g)反应的能量变化如图所示，有关两者反应的说法正确的是(　　) A．该反应为吸热反应 B．1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)具有的总能量大于1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)具有的总能量 C．该反应不需要加热就能进行 D．1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)要放出41 kJ热量 【答案】B　 【解析】由能量变化可知，反应产物的总能量比反应物的总能量低，反应为放热反应，放热反应也有可能需要加热后才能进行；当1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)时，要吸收41 kJ热量。 【变式2-1】反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．12 g C(s)与一定量O2(g)反应生成14 g CO(g)，放出的热量为110.5 kJ B．2 mol C(s)与足量O2(g)反应生成CO2(g)，放出的热量大于221 kJ C．C(s)和O2(g)的总能量小于CO(g)的能量 D．该反应的反应热等于CO分子中化学键形成时所释放的总能量与O2分子中化学键断裂时所吸收的总能量的差 【答案】B 【解析】本题考查化学反应中的能量变化。由图像知12 g C(s)燃烧生成28 g一氧化碳气体放出110.5 kJ的热量，A错误；2 mol C(s)燃烧生成CO(g)放出221 kJ的热量，则完全燃烧生成CO2(g)，放出的热量一定大于221 kJ，B正确；C(s)和O2(g)的总能量大于CO(g)的能量，C错误；该反应的反应热等于旧键断裂吸收的能量减去新键形成释放的能量，D错误。 基础达标 1．下列有关化学反应与能量的说法错误的是（ ） A．在恒压条件下，化学反应的内能变化一定等于该反应的焓变 B．反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应为吸热反应 C．化学反应过程中伴随有能量变化，并以热能、电能或光能等形式表现出来 D．现正探索的新能源有太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等 【答案】A 【解析】在恒压条件下，如果反应中物质的能量没有转化为电能、光能等其他形式的能量，则焓变ΔH等于恒压反应热，即化学反应中生成物的内能与反应物的内能之差一定等于该反应的焓变，A错误；反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应为吸热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量时，该反应为放热反应，B正确；化学反应过程一定伴随能量变化，化学反应中能量变化主要表现为热量的变化，还可以光能、电能等形式表现出来，C正确；太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等都是可再生、无污染的新能源，D正确；答案选A。 2．下列关于反应热和焓变的理解正确的是（　　） A．任何条件下，化学反应的焓变都等于反应热 B．放热反应的ΔH＞0，吸热反应的ΔH＜0 C．所有化学反应的反应热都可以通过实验直接测量 D．反应产物的总焓大于反应物的总焓时，ΔH＞0 【答案】D 【解析】只有在恒压条件下发生的化学反应，反应热才等于焓变，A项错误；放热反应的ΔH＜0，吸热反应的ΔH＞0，B项错误；有些化学反应的反应热与焓变不能通过实验直接测量，C项错误；反应产物的总焓大于反应物的总焓时，说明反应吸热，ΔH＞0，D项正确。 3．参照反应Br＋H2―→HBr＋H的能量对反应过程的示意图，下列叙述中正确的是（　　） A．为吸热反应 B．为放热反应 C．反应物的总能量高于反应产物的总能量 D．断裂反应物中化学键吸收能量小于形成反应产物中化学键放出能量 【答案】A 【解析】A项，反应中，反应物的总能量低于反应产物的总能量，为吸热反应，正确；B、C错误；D项，该反应为吸热反应，断裂化学键吸收能量大于形成化学键放出能量，错误。 4．一定温度和压强下，2 mol氢气和1 mol氧气，分别以两种不同的方式发生化学反应生成2 mol液态水。方式一：点燃；方式二：制成氢氧燃料电池。关于两种方式下氢气与氧气反应的说法不正确的是（） A．反应的焓变相等 B．体系内能变化相等 C．放出的热量相等 D．均满足质量守恒与能量守恒 【答案】C 【解析】A．反应的焓变只与反应物和生成物的能量差值有关，两种方式反应物和生成物相同，则焓变相等，A正确； B．两种方式中断键吸收能量相等，成键释放能量相等，则体系内能变化相等，B正确； C．方式一中化学能主要转化为热能，而方式二中大部分化学能转化为电能，只有部分转化为热能，所以放出的热量不相等，C错误； D．化学反应都满足质量守恒与能量守恒，D正确； 综上所述答案C。 5．某学生用如图所示装置进行化学反应X＋2Y＝＝＝2Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时，看到试管中甲处液面下降，乙处液面上升。关于该反应的下列叙述正确的是（　　） ①该反应为放热反应 ②反应产物的总能量比反应物的总能量高 ③该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的能量转化为热量而释放出来 A．①②③ B．①③ C．①② D．③ 【答案】B 【解析】甲处液面下降，乙处液面上升，说明反应放热，故①③正确。 6．下列关于内能和焓变的说法正确的是（ ） A．化学反应过程中内能的变化等于焓变 B．气态水和液态水所具有的内能一定不相同 C．一个化学反应都有且只有一个相对应的焓变 D．可逆反应的正反应和逆反应的焓变：ΔH正＝－ΔH逆 【答案】D 【解析】等压条件下，体系只做体积功时，化学反应的反应热等于反应的焓变，A项错误；等质量的气态水和液态水所具有的内能一定不相同，不限定水的质量则不能比较二者内能的大小，B项错误；同一化学反应，若反应的温度、压强不同或物质的聚集状态不同，则焓变不同，C项错误；可逆反应的正反应和逆反应的物质变化相反，所以能量变化相反，即焓变数值相等、符号相反，D项正确；故选D。 7．下列说法正确的是（ ） A．反应焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化 B．1 mol液态水与18 g冰的内能是相等的 C．在加热条件下发生的反应均为吸热反应 D．一个化学反应中，当反应物能量大于反应产物能量时，反应放热，ΔH为“－” 【答案】D 【解析】焓变是反应物和生成物焓的差值，不一定是1mol物质参加反应时的能量变化，A错误；等量的同一物质，液态时内能高于固态，B错误；有些放热反应也需要加热引发才能发生反应，加热条件下的反应不一定是吸热反应，C错误；焓变＝生成物总焓-反应物总焓，依据反应前后能量守恒，反应物能量高于生成物，反应放热，ΔH＜O，D正确；故选D。 8．下列关于内能和焓变的说法正确的是（ ） A．化学反应过程中内能的变化等于焓变 B．气态水和液态水所具有的内能一定不相同 C．同一反应利用键能计算的反应热可能不等于焓变 D．内能只与物质的种类、数量以及聚集状态有关 【答案】C 【解析】在恒压条件下的反应热在不做功的情况下才等于焓变，即在恒压条件下反应物的内能与生成物的内能差等于焓变，A错误；等质量的气态水和液态水所具有的内能一定不相同，但题干未说明水的质量是否相同，因此不能比较二者内能的大小，B错误；键能是断裂1mol理想气体分子AB中化学键变为气态中性A原子和B原子时所需吸收的能量，或由气态中性原子A、B合成1mol理想气体AB分子时所释放的能量；由于理想气体分子之间无作用力，实际分子之间存在作用力，且反应物、生成物的状态不一定是气态，因此利用键能计算的反应热可能不等于焓变，C正确；内能除了与物质的种类、数量以及聚集状态有关外，还与体系的温度、压强有关，D错误；故合理选项是C。 9．在相同温度和压强下，2mol氢气和1mol氧气，分别以点燃（反应①）和氢氧燃料电池（反应②）两种不同的方式反应生成2mol液态水。下列说法正确的是（ ） A．反应的焓变①＞② B．体系内能变化①＜② C．放出的热量①＞② D．无法比较 【答案】C 【解析】焓变的大小与反应物和生成物总能量的大小有关，反应①和反应②的反应物和生成物相同，反应物总能量和生成物总能量相同，则反应的焓变①＝②，故A错误；反应①和反应②的反应物和生成物相同，反应物总能量和生成物总能量相同，则反应的体系内能变化①＝②，故B错误；反应①的能量转化形式为化学能转化为热能，反应②的能量转化形式为化学能转化为电能，则反应放出的热量①＞②，故C正确；反应①和反应②的反应物和生成物相同，反应物总能量和生成物总能量相同，则反应的焓变和体系内能变化均为①＝②；反应①的能量转化形式为化学能转化为热能，反应②的能量转化形式为化学能转化为电能，则反应放出的热量①＞②，故D错误；故选C。 10．下列有关化学能与热能说法正确的是（ ） A．需要加热的化学反应都是吸热反应 B．同温同压下，反应H2（g）＋Cl2（g）＝2HCl（g），在光照和点燃条件下的△H相同 C．焓是与内能有关的物理量，任何条件下，反应的热效应等于焓变 D．等质量的硫蒸气和硫粉分别与足量氧气反应生成SO2气体，硫粉放出的热量多 【答案】B 【解析】放热反应也需要加热达到其活化能才能反应，A错误；化学反应的△H与反应条件无关，同温同压下，只与反应物总能量和生成物总能量差值有关，B正确；焓是与内能有关的物理量，反应前后体系温度相同时，在恒压条件下进行的化学反应的热效应等于焓变，C错误；硫蒸气生成硫粉放出热量，等质量的硫蒸气和硫粉分别与足量氧气反应生成SO2气体，硫蒸气放出的热量多，D错误；故选B。 综合应用 11．白磷在高压下隔绝空气加热后急速冷却，可得深灰色固体——黑磷，其转化过程中能量变化如图所示。下列叙述中正确的是(　　) A．黑磷比白磷稳定 B．黑磷与白磷互为同分异构体 C．白磷转化为黑磷是氧化还原反应 D．白磷转化为黑磷是吸热反应 【答案】A　 【解析】物质本身具有的能量越低越稳定，因白磷转化为黑磷是放热反应，故白磷不如黑磷稳定；两者互为同素异形体，两者之间的转化不是氧化还原反应。 12．物质变化与能量变化是化学反应的两大特征，下列有关化学反应中的能量变化说法不正确的是（ ） A．所有的化学反应都有能量变化，一个反应不是吸热就是放热 B．反应A＋B＝C的过程如图所示，可知该反应为放热反应 C．乙醇燃烧生成CO2（g）和H2O（l）是放热反应，说明乙醇断键吸收的能量比形成CO2（g）和H2O（l）放出的总能量少 D．吸热反应需要加热才能进行，放热反应都不需要加热 【答案】D 【解析】A．依据化学反应的实质分析，化学反应过程中一定有新物质生成，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，反应过程中一定伴随能量变化，反应不是吸热就是放热，故A正确； B．由图可知A＋B的总能量高于C，该反应为放热反应，故B正确； C．乙醇燃烧为放热反应，反应物断键所吸收的总能量低于生成物形成键所放出的总能量，故C正确； D．反应的吸放热与反应条件无关，吸热反应不一定需要加热，如氯化铵与氢氧化钡晶体常温下即可反应；放热反应有些也需要加热甚至高温，如铝热反应，故D错误； 故选：D。 13．根据如图所示的反应判断，下列说法中错误的是（　　） A．CO2（g）和CaO（s）的总能量大于CaCO3（s）的总能量 B．该反应的焓变大于零 C．该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，旧化学键断裂需要吸收能量，新化学键形成需要放出的能量 D．由该反应可推出需要加热才能发生的反应均为吸热反应 【答案】D 【解析】碳酸钙受热分解的反应是吸热反应，焓变大于零，故CO2（g）和CaO（s）的总能量大于CaCO3（s）的总能量，A、B正确；在CaCO3中，Ca2＋与CO之间存在离子键，CO中C与O之间存在共价键，故反应中有离子键断裂也有共价键断裂，旧化学键断裂需要吸收能量，新化学键形成需要放出能量，C正确；需要加热才能发生的反应不一定为吸热反应，如碳的燃烧需要加热，但该反应是放热反应，D错误。 14．根据下面的信息，判断下列叙述中正确的是（　　） A．氢气与氧气反应生成水的同时吸收能量 B．氢气与氧气反应生成水，该反应的反应物的总能量小于反应产物的总能量 C．1 mol H2（g）与0．5 mol O2（g）反应生成1 mol H2O（l），释放能量248 kJ D．2 mol H2 （g）与1 mol O2（g）反应生成2 mol H2O（g）放出能量496 kJ 【答案】D　 【解析】根据反应方程式：H2（g）＋O2（g）＝＝＝H2O（g）及题给信息知，断开1 mol H—H键和0．5 mol O＝＝＝O键吸收的能量为436 kJ＋246 kJ＝682 kJ，形成1 mol H2O（g）中化学键放出的能量为930 kJ，反应生成1 mol H2O（g）时放出能量为930 kJ－682 kJ＝248 kJ，生成2 mol H2O（g）时放出能量为2×248 kJ＝496 kJ，反应物总能量高于反应产物总能量，该反应为放热反应。 15．已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表： 共价键 H－H H－O 键能/（kJ·mol－1） 436 463 热化学方程式 2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）△H＝－482kJ·mol－1 则2O（g）＝O2（g）的△H为（ ） A．＋428 kJ·mol－1 B．－428 kJ·mol－1 C．＋498 kJ·mol－1 D．－498 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】根据△H＝反应物的键能总和－生成物的键能总和计算。反应的△H＝2（H－H）＋（O－O）－4（H－O）；－482kJ/mol＝2×436kJ/mol＋（O－O）－4×463kJ/mol，解得O－O键的键能为498kJ/mol，2个氧原子结合生成氧气的过程需要释放能量，因此2O（g）＝O2（g）的△H＝－498kJ/mol。 拓展培优 16.在一定条件下，、、、的能量关系如图所示，下列说法正确的是 A．反应1和反应2均属于吸热反应 B．反应2中断开化学键吸收的总能量低于形成化学键放出的总能量 C．若足量，S可与经一步反应直接生成 D．反应1和反应2中能量变化的大小与反应物的质量多少无关 【答案】B 【解析】根据图示，反应1和反应2均属于放热反应，A错误；反应2属于放热反应，断开化学键吸收的总能量低于形成化学键放出的总能量，B正确；硫粉在足量的O2中燃烧，一步反应只能生成SO2，C错误；化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少有关，D错误。，D正确；故选B。 17．（1）已知单质硫在通常条件下以S8（斜方硫）的形式存在，而在蒸气状态时，含有S2、S4、S6及S8等多种同素异形体，其中S4、S6和S8具有相似的结构特点，其结构如图所示： 若已知硫氧键的键能为d kJ·mol－1，氧氧键的键能为e kJ·mol－1，S＋O2＝＝＝SO2的反应热为－a kJ·mol－1，则S8分子硫硫键的键能为 。 （2）下表是部分化学键的键能数据： 化学键 P—P P—O O＝＝＝O P＝＝＝O 键能/（kJ·mol－1） 198 360 498 x ①已知白磷的燃烧热为2 982 kJ·mol－1，白磷（P4）、P4O6、P4O10结构如图所示，则表中x＝ 。 ②0．5 mol白磷（P4）与O2完全反应生成固态P4O6，放出的热量为 kJ。 【答案】（1）（2d－a－e） kJ·mol－1　（2）①585　②819 【解析】（1）设S8分子中硫硫键的键能为x kJ·mol－1，则：－a kJ·mol－1＝×8×x kJ·mol－1＋e kJ·mol－1－2d kJ·mol－1，x＝（2d－a－e） kJ·mol－1。（2）①由题意可知P4（s）＋5O2（g）＝＝＝P4O10（s）　ΔH＝－2 982 kJ·mol－1。根据图示知，1 mol P4含有6 mol P－P键，1 mol P4O10含12 mol P－O键和4 mol P＝＝＝O键，根据键能与反应热关系，反应热等于反应物总键能与反应产物总键能之差，断裂1 mol共价键吸收的能量与生成1 mol该共价键放出的能量数值相等。有198 kJ·mol－1×6＋498 kJ·mol－1×5－360 kJ·mol－1×12－4x＝－2 982 kJ·mol－1，x＝585 kJ·mol－1。②P4＋3O2＝＝＝P4O6，1 mol P4O6含有12 mol P－O键，反应热ΔH＝198 kJ·mol－1×6＋498 kJ·mol－1×3－360 kJ·mol－1×12＝－1 638 kJ·mol－1，0．5 mol白磷（P4）与O2完全反应生成固态P4O6放出的热量为1 638 kJ·mol－1×0．5 mol＝819 kJ。 18．合成氨工业中，合成塔中每产生2 mol NH3，放出92.2 kJ热量。 (1)若起始时向容器内放入2 mol N2和6 mol H2，达平衡后放出的热量为Q，则Q________184.4 kJ(填“>”“<”或“＝”)。 (2)已知 1 mol N—H键断裂吸收的能量等于________kJ。 【解析】(1)反应是可逆反应，不能进行彻底，该温度下合成塔中放入2 mol N2和6 mol H2，生成的氨气小于4 mol，故达到平衡后放出的热量小于184.4 kJ。 (2)3H2＋N22NH3，反应焓变＝反应物断裂化学键吸收的总能量－反应产物形成化学键放出的总能量，即3×436 kJ＋945.8 kJ－6×EN—H＝－92.2 kJ，EN—H＝391 kJ。 【答案】(1)＜　(2)391 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$