1.1 化学反应与能量变化（7大题型专项训练）化学沪科版2020选择性必修1

1.1 化学反应与能量变化 题型01 内能及内能的变化 题型02 键能与热效应关系 题型03 焓与焓变的判断和识别 题型04 反应热和焓变的关系 题型05 化学反应中的能量变化关系 题型06 反应热大小比较 题型07 反应热与键能的关系 题型01 内能及内能的变化 1.系统与环境 在自然科学研究中，被研究的对象称为 。系统以外的，与系统相关的其他部分称为 。例如，研究盐酸与氢氧化钠溶液的反应，溶液就是系统，而盛溶液的烧杯和溶液周围的空气等便是环境。 体系分类 敞开体系 （又叫开放体系） 封闭体系 隔离体系 （又叫孤立体系） 示例 与环境的交换 既有能量交换， 又有物质交换。 只有能量交换， 没有物质交换。 没有能量交换， 没有物质交换。 2．内能及内能的变化 （1）内能：是体系内物质的各种能量的总和，用符号 表示， （2）内能的变化：系统内能的变化用符号 来表示。 （3）化学反应的内能变化 热（因温度不同而传递的能量，用Q表示） 化学反应体系与环境间能量交换的形式 功（除热以外的其他能量形式，用W表示） 根据能量守恒定律， 。 特别提醒 1．内能受物质的种类、数量、温度、压强和物质的聚集状态等影响。 2．系统内能的绝对值无法直接获得，但内能的变化可以在状态变化的过程中体现出来， 3. 内能变化：ΔU=U(生成物)-U(反应物) 内能变化与能量变化的关系：U(反应产物)＞U(反应物) 反应吸收能量 U(反应产物)＜U（反应物） 反应释放能量 【典例1】下列关于内能和内能变化的叙述正确的是 A．内能是体系内物质所含的能量总和 B．内能只与物质的种类、数量以及聚集状态有关 C．系统的内能可以通过实验测得 D．内能变化就是反应热 【变式1-1】回答下列问题： (1)一定压强下，0℃时 1.0 mol 的水和 0℃时 1.0 mol 的冰， 哪个系统的内能更大 。 (2)一定压强下，25℃时 1.0 mol 的水和 25℃时 10.0 mol 的水，哪个系统的内能更大 。 【变式1-2】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 【变式1-3】热力学温度，又称开尔文温标，简称开氏温标，是国际单位制七个基本物理量之一。开尔文(LordKelvin)被称为热力学之父，他将第一和第二热力学定律公式化。下列关于反应ΔU的说法中，正确的是 A．ΔU>0时，反应放出能量 B．ΔU<0时，反应放出能量 C．ΔU=Q D．ΔU=ΔH 题型02 键能与热效应关系 1．反应热的概念 在一定温度下，化学反应过程中吸收或释放的热称为 ，也称 ，用符号Q 表示。系统从环境 ，则 ；系统对环境 ，则 。 2．从微观角度理解反应热产生的原因 （1）化学键与能量的关系 化学反应的本质是化学键的断裂和形成。断裂原有的化学键需要 ，生成新的化学键会 ，化学键的变化是化学反应中能量变化的主要原因。 （2） 键能：标准状况下，将1 mol气态分子AB断裂成理想气态原子所吸收的能量，单位（kJ·mol-1）。 特别提醒 根据键能计算反应热的方法 （1）正确书写化学方程式； （2）分析断裂或形成的化学键的数目； （3）代入公式计算：Q＝E1(断裂反应物化学键吸收总能量)－E2形成(反应产物化学键释放总能量)。 【典例2】通常人们把断裂1mol化学键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，也可以估算化学反应的反应热，一些化学键的键能如下表所示。 化学键 键能 414 489 565 155 根据键能数据估算反应CH4+4F2=CF4+4HF每消耗1molCH4的热效应 A．放热1940kJ B．吸热1940kJ C．放热485kJ D．吸热485kJ 【变式2-1】实为探究与一元酸发生化学反应的热效应，进行了如下四组实验。 已知。 实验序号 试剂I 试剂Ⅱ 反应前温度 反应后温度 ① ② ③ 溶液 ④ 与形成的溶液 下列说法错误的是 A．溶于水吸热 B．与反应吸热 C．测得，说明与反应放热 D．预测实验数据： 【变式2-2】下列过程的热效应与另外三个不同的是 A． B． C． D． 【变式2-3】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________（填“>”“<”或“＝”）184.4 kJ。 （2）已知 1 mol N—H键断裂吸收的能量等于________kJ。 题型03 焓与焓变的判断和识别 1．焓：是一种与 有关的物理量，常用符号 表示。 2．焓变：一个化学反应在等压条件下由生成物和反应物的焓的差值叫焓变，常用符号 表示，单位： 。 3．计算表达式 （1）ΔH =生成物的总能量-反应物的总能量 （2）ΔH =反应物的键能总和-生成物的键能总和 易错提醒 焓是物质固有的属性，是不能测量的，但焓变是可测量的。 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。 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。 【典例3】有关反应热、焓变的说法，错误的是 A．任何条件下的反应热均等于焓变 B．焓变是一个与内能变化量有关的物理量 C．吸热反应，，放热反应， D．反应热数值与反应物的量有关 【变式3-1】下列说法错误的是 A．在同一反应中，焓变和反应热的数值相等 B．有化学键破坏的一定是化学反应，且一定伴随着能量的变化 C．一个化学反应中，反应物的焓小于生成物的焓时， D．反应体系向环境中释放能量，反应体系的焓会减小 【变式3-2】已知反应X＋Y=M＋N为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是 A．X的焓一定高于M B．Y的焓一定高于N C．X和Y的总焓一定高于M和N的总焓 D．因为该反应为放热反应，故不必加热就可发生 【变式3-3】下图表示等物质的量的硫与氧气反应的能量变化图。下列说法错误的是 A．S(s)在绝热容器中燃烧后体系温度会升高 B．S(s)比S(g)稳定 C． D．  H>0 题型04 反应热和焓变的关系 1. 反应热与焓变的比较 反应热 焓变 概念 在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，所吸收或放出的热量 在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量 符号 Q ΔH 单位 kJ kJ·mol－1 与能量变化的关系 Q 0，反应放出热量 Q 0，反应吸收热量 ΔH 0，反应吸收热量 ΔH 0，反应放出热量 相互关系 在恒压条件下的反应热即是焓变 2.吸热反应和放热反应 放热反应 吸热反应 定义 放出热量的化学反应 吸收热量的化学反应 表示方法 ΔH 0 ΔH 0 形成 原因 能量变化 反应物的总能量 生成物的总能量 反应物的总能量 生成物的总能量 键能变化 反应物的总键能 生成物的总键能 反应物的总键能 生成物的总键能 反应类型 ①所有的燃烧反应 ②大多数化合反应 ③所有的金属与酸、盐置换的反应 ④酸碱中和反应 ⑤铝热反应 ①大多数分解反应 ②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 ③C和CO2的反应 ④C和H2O(g)的反应 ⑤NaHCO3与盐酸的反应 反应过程图示 与化学键的关系 联系 ①ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和 ②键能越大，物质能量越 ，越 ；反之键能越小，物质能量越 ，越 【典例4】下列说法正确的是 A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B．化学反应过程中，断键放热成键吸热是能量变化的主要原因 C．已知C(s，金刚石)=C(s，石墨)为放热反应，说明金刚石比石墨更稳定 D．反应放出或吸收执量的多少与反应物和生成物所具有总能量的相对大小有关 【变式4-1】已知反应吸热分两步进行；①放热；②吸热。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是 A B C D 【变式4-2】如图所示是生产水煤气的反应的能量变化，可判断下列说法正确的是 A．容器内充入、后充分反应，放出的热量 B． C．该反应过程中既有能量的吸收又有能量的释放 D．加入催化剂可以减小的值，从而提高反应的焓变 【变式4-3】中国所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表所示。 化学键 键 键 键 键 键能 463 496 436 138 若反应过程中分解了，则下列说法不正确的是 A．总反应为 B．过程Ⅲ属于放热反应 C．总反应是吸热反应 D．过程I吸收了能量 题型05 化学反应中的能量变化关系 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： 当反应物的总能量大于生成物的总能量，该化学反应就会放出能量；当生成物的总能量大于反应物的总能量，该化学反应就会吸收能量。 2． 从反应热的量化参数——键能的角度分析 当反应物中化学键的断裂所吸收的能量大于形成生成物中的化学键所释放的能量时，该反应就要吸收能量；反之，该化学反应就会释放能量。 特别提醒 1. 化学反应的实质：旧的化学键断裂和新的化学键形成过程。 2. 催化剂只能改变反应速率，不能改变反应的反应热. 3. 反应的活化能越低，反应速率越快。 1. 【典例5】已知、、键的键能(单位：)依次为436、568、157。估算：的反应热等于 A． B． C． D． 【变式5-1】一定条件下，气态反应物和生成物的相对能量与反应进程如图所示，下列说法正确的是 A． B．为进程Ⅱ的催化剂，可以减少反应热 C．相同条件下，进程Ⅰ、Ⅱ中的平衡转化率不同 D．两个进程中速率最快的一步反应的 【变式5-2】如下图所示，下列有关化学反应能量变化的说法错误的是 A．铁与盐酸反应的能量变化可用图1表示 B．图1表示反应物的总键能小于生成物的总键能 C．图1、图2中化学反应的焓变 D．图2可以表示反应  的能量变化 【变式5-3】在人体内，O2与葡萄糖反应生成H2O和CO2的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．该属于吸热反应 B．断开氧气中的化学键会放出能量 C．形成H－O键吸收能量 D．反应物的总能量大于生成物的总能量 题型06 反应热的大小比较 1．看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如图所示。 2. 看ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小,还要考虑其符号。 3. 看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时,化学计量数越大,放热反应的ΔH越小,吸热反应的ΔH越大。 4. 看反应的程度。对于可逆反应,参加反应的物质的量和状态相同时,反应的程度越大,热量变化越大。 【典例6】回答下列关于焓变的问题： （1）已知S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH1<0； S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH2<0。则ΔH1 ΔH2 。 （2）已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1<0；2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2<0。则ΔH1 ΔH2 。 （3）已知H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH1<0；2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2<0。则ΔH1和ΔH2的定量关系为 。 （4）等物质的量的金属钾和金属钠与水的反应为： 2K(s)+2H2O(l)=2KOH(aq)+H2(g) ΔH1<0；2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) ΔH2<0。则ΔH1 ΔH2 。 （5）等物质的量碳分别发生如下反应：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1<0；C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH2<0； 则ΔH1 ΔH2 。 【变式6-1】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.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 【变式6-2】如下列说法正确的是 A．在同一反应中，焓变和反应热的数值是相等的 B．有化学键破坏的一定是化学反应，且一定伴随着能量的变化 C．一个化学反应中，反应物总能量大于生成物的总能量时，反应放热，ΔH<0 D．反应体系从环境中吸收能量，反应体系的焓会减小 【变式6-3】2022年12月31日，2023年北京圆明园欢乐冰雪季正式开启。下列关于雪水冰的转化中能量变化的叙述正确的是 A．ΔH1 >0、ΔH2 >0 B．ΔH1 <0、ΔH2 <0 C．ΔH1>0、ΔH2 <0 D．ΔH1<0、ΔH2 >0 题型07 反应热与键能的关系 1．微观：化学键的断裂与形成 Q=∑生成的键能 － ∑反应物的键能 反应物断键吸收能量 > 生成物成键释放能量→吸收能量→吸热反应→焓变为正值，ΔH>0 反应物断键吸收能量 < 生成物成键释放能量→释放能量→放热反应→焓变为负值，ΔH<0 2. 宏观：反应物与生成物的总能量 反应物的总能量>生成物的总能量→放热反应→焓变为负值，ΔH<0 反应物的总能量<生成物的总能量→吸热反应→焓变为正值，ΔH>0 【典例7】一定条件下，1 mol气态H2与1 mol气态Br2断键时分别需要吸收436 kJ和193 kJ 的热量，而1mol气态HBr 成键时会放出366 kJ 的热量。据此推算反应：H2(g) + Br2(g)=2HBr(g) 是吸热反应还是放热反应？ 【变式7-1】羰基硫(O=C=S)是一种粮食熏蒸剂，能防止某此害虫和真菌的危害。羰基硫的氢解反应为，涉及键能如表所示。下列说法不正确的是。 化学键 H—H C=O(COS) C=S H—S 436 745 580 339 1076 A．反应过程中有极性键的断裂与形成 B．COS比稳定 C．断裂放出的能量 D．该反应的焓变 【变式7-2】已知：H2(g)+F2(g)=2HF(g)的能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是 A．氟化氢气体分解生成氢气和氟气的反应是吸热反应 B．1molH2与1molF2反应生成2mol液态HF放出的热量小于270kJ C．在相同条件下，1molH2与1molF2的能量总和小于2molHF气体的能量 D．断裂1molH－H键和1molF－F键吸收的能量大于形成2molH－F键放出的能量 【变式7-3】碳(C)与氧气反应的焓变如图所示，已知键能为akJ/mol，键能为bkJ/mol，则中碳氧键键能(单位：kJ/mol)为 A． B． C． D． 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 1.1 化学反应与能量变化 题型01 内能及内能的变化 题型02 键能与热效应关系 题型03 焓与焓变的判断和识别 题型04 反应热和焓变的关系 题型05 化学反应中的能量变化关系 题型06 反应热大小比较 题型07 反应热与键能的关系 题型01 内能及内能的变化 1.系统与环境 在自然科学研究中，被研究的对象称为 系统 。系统以外的，与系统相关的其他部分称为 环境 。例如，研究盐酸与氢氧化钠溶液的反应，溶液就是系统，而盛溶液的烧杯和溶液周围的空气等便是环境。 体系分类 敞开体系 （又叫开放体系） 封闭体系 隔离体系 （又叫孤立体系） 示例 与环境的交换 既有能量交换， 又有物质交换。 只有能量交换， 没有物质交换。 没有能量交换， 没有物质交换。 2．内能及内能的变化 （1）内能：是体系内物质的各种能量的总和，用符号 U 表示， （2）内能的变化：系统内能的变化用符号 ΔU 来表示。 （3）化学反应的内能变化 热（因温度不同而传递的能量，用Q表示） 化学反应体系与环境间能量交换的形式 功（除热以外的其他能量形式，用W表示） 根据能量守恒定律， ΔU = Q + W 。 特别提醒 1．内能受物质的种类、数量、温度、压强和物质的聚集状态等影响。 2．系统内能的绝对值无法直接获得，但内能的变化可以在状态变化的过程中体现出来， 3. 内能变化：ΔU=U(生成物)-U(反应物) 内能变化与能量变化的关系：U(反应产物)＞U(反应物) 反应吸收能量 U(反应产物)＜U（反应物） 反应释放能量 【典例1】下列关于内能和内能变化的叙述正确的是 A．内能是体系内物质所含的能量总和 B．内能只与物质的种类、数量以及聚集状态有关 C．系统的内能可以通过实验测得 D．内能变化就是反应热 【答案】A 【详解】A．内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和，一切物体都有内能，故A正确； B．内能大小除了与物质的种类、数量以及聚集状态有关外，还与体系的温度和压强有关，故B错误； C．系统内能的绝对值无法直接获得，实验的方法可以测出内能的变化，故C错误； D．反应过程中体系没有做功时，反应热才能等于内能的变化，故D错误； 故选A。 【变式1-1】回答下列问题： (1)一定压强下，0℃时 1.0 mol 的水和 0℃时 1.0 mol 的冰， 哪个系统的内能更大 。 (2)一定压强下，25℃时 1.0 mol 的水和 25℃时 10.0 mol 的水，哪个系统的内能更大 。 【答案】(1)1.0 mol 的水 (2)10.0 mol 的水 (3)A 【分析】状态条件相同的同一物质，物质的量越多，内能越大。 【详解】（1）相同量的同一物质，内能的大小为：气态>液态>固态，故1.0 mol 的水内能更大； （2）条件相同的同一物质，物质的量越多，内能越大，故10.0 mol 的水内能更大； 【变式1-2】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】根据ΔU=U(生成物)-U(反应物)，对于选项B，若ΔU < 0，则U(生成物) <U(反应物)，所以反应释放能量。内能的变化ΔU = Q + W，所以选项C、D都错。答案选B。 【变式1-3】热力学温度，又称开尔文温标，简称开氏温标，是国际单位制七个基本物理量之一。开尔文(LordKelvin)被称为热力学之父，他将第一和第二热力学定律公式化。下列关于反应ΔU的说法中，正确的是 A．ΔU>0时，反应放出能量 B．ΔU<0时，反应放出能量 C．ΔU=Q D．ΔU=ΔH 【答案】B 【详解】ΔU是物质的内能变化，ΔU>0时，反应吸收能量；ΔU<0时，反应放出能量；ΔU=Q+W，只有体系没有做功时，ΔU=Q；焓变与其关系为ΔU+PΔV =ΔH； 故选B。 题型02 键能与热效应关系 1．反应热的概念 在一定温度下，化学反应过程中吸收或释放的热称为 化学反应的热效应 ，也称 反应热 ，用符号Q 表示。系统从环境 吸热 ，则 Q>0 ；系统对环境 放热 ，则 Q<0 。 2．从微观角度理解反应热产生的原因 （1）化学键与能量的关系 化学反应的本质是化学键的断裂和形成。断裂原有的化学键需要 吸收能量 ，生成新的化学键会释放能量 ，化学键的变化是化学反应中能量变化的主要原因。 （2） 键能：标准状况下，将1 mol气态分子AB断裂成理想气态原子所吸收的能量，单位（kJ·mol-1）。 特别提醒 根据键能计算反应热的方法 （1）正确书写化学方程式； （2）分析断裂或形成的化学键的数目； （3）代入公式计算：Q＝E1(断裂反应物化学键吸收总能量)－E2形成(反应产物化学键释放总能量)。 【典例2】通常人们把断裂1mol化学键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，也可以估算化学反应的反应热，一些化学键的键能如下表所示。 化学键 键能 414 489 565 155 根据键能数据估算反应CH4+4F2=CF4+4HF每消耗1molCH4的热效应 A．放热1940kJ B．吸热1940kJ C．放热485kJ D．吸热485kJ 【答案】A 【详解】由表格中数据及CH4+4F2═CF4+4HF可知，Q = (414)×4+(155)×4-(489)×4-(565)×4 = -1940，则每消耗1mol CH4的热效应为放热1940kJ，故选A。 【变式2-1】实为探究与一元酸发生化学反应的热效应，进行了如下四组实验。 已知。 实验序号 试剂I 试剂Ⅱ 反应前温度 反应后温度 ① ② ③ 溶液 ④ 与形成的溶液 下列说法错误的是 A．溶于水吸热 B．与反应吸热 C．测得，说明与反应放热 D．预测实验数据： 【答案】D 【详解】A．由题给信息25℃>T1>T2分析，NaHCO3溶于水吸热，A项正确； B．由实验①②对比可知NaHCO3与HA反应吸热，B项正确； C．测得25℃>T3>T1，说明NaHCO3与NaOH反应放热，C项正确； D．对比实验②，实验④缺少NaHCO3溶于水的吸热过程，因此温度降低的较少，即T4>T2，D项错误； 故选D。 【变式2-2】下列过程的热效应与另外三个不同的是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】在中燃烧、稀盐酸和镁条的反应、稀释浓硫酸的过程均放热，和的反应属于吸热反应, 与另外三个不同，故C符合题意。 【变式2-3】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________（填“>”“<”或“＝”）184.4 kJ。 （2）已知 1 mol N—H键断裂吸收的能量等于________kJ。 【答案】< 391 【解析】（1）2 mol N2和6 mol H2若完全反应，则放出的热量为184.4 kJ，但合成氨反应是可逆反应，所以放热小于184.4 kJ。 （2）在反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)中，断开反应物的化学键吸收能量为945.8 kJ+436 kJ×3 = 2253.8 kJ， 形成生成物的化学键放出能量为6EN-H，所以有：6EN-H-2253.8 kJ=92.2 kJ，求得EN-H=391 kJ。 题型03 焓与焓变的判断和识别 1．焓：是一种与内能有关的物理量，常用符号H表示。 2．焓变：一个化学反应在等压条件下由生成物和反应物的焓的差值叫焓变，常用符号 ΔH 表示，单位：kJ·mol-1。 3．计算表达式 （1）ΔH =生成物的总能量-反应物的总能量 （2）ΔH =反应物的键能总和-生成物的键能总和 易错提醒 焓是物质固有的属性，是不能测量的，但焓变是可测量的。 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。 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。 【典例3】有关反应热、焓变的说法，错误的是 A．任何条件下的反应热均等于焓变 B．焓变是一个与内能变化量有关的物理量 C．吸热反应，，放热反应， D．反应热数值与反应物的量有关 【答案】A 【解析】A．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，故A错误； B．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，故B正确； C．反应放热时，反应的焓变ΔH<0，反应吸热时，反应的焓变ΔH>0，故C正确； D．反应热数值的大小与反应物的聚集状态和量有关，故D正确； 故选A。 【变式3-1】下列说法错误的是 A．在同一反应中，焓变和反应热的数值相等 B．有化学键破坏的一定是化学反应，且一定伴随着能量的变化 C．一个化学反应中，反应物的焓小于生成物的焓时， D．反应体系向环境中释放能量，反应体系的焓会减小 【答案】B 【详解】A．在同一反应中在恒压条件下，焓变与反应热数值是相等的，A正确； B．许多物质的溶解都伴随着化学键的破坏，但不属于化学变化，如氯化钠的溶解，有离子键的破坏但不属于化学变化，B错误； C．一个化学反应中，反应物的焓大于生成物的焓时，反应放热，ΔH<0，反应物的焓小于生成物的焓时，反应吸热，ΔH>0，C正确； D．反应体系从环境吸收能量，反应体系的焓会增大，反应体系向环境中释放能量，反应体系的焓会减小，D正确； 故选B。 【变式3-2】已知反应X＋Y=M＋N为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是 A．X的焓一定高于M B．Y的焓一定高于N C．X和Y的总焓一定高于M和N的总焓 D．因为该反应为放热反应，故不必加热就可发生 【答案】C 【详解】A．焓变是反应物焓之和与生成物焓之和的差值，X和Y的焓之和一定高于M和N的焓之和，故A错误； B．焓变是反应物焓之和与生成物焓之和的差值，不能确定Y的焓是否高于N，故B错误； C．该反应为放热反应，X和Y的总焓一定高于M和N的总焓，故C正确； D．放热反应有的也需要条件，入燃烧，故D错误； 故选C。 【变式3-3】下图表示等物质的量的硫与氧气反应的能量变化图。下列说法错误的是 A．S(s)在绝热容器中燃烧后体系温度会升高 B．S(s)比S(g)稳定 C． D．  H>0 【答案】C 【解析】A．S(s)在绝热容器中燃烧会放出热量使体系温度升高，A正确； B．物质的能量越低越稳定，S(s)比S(g)稳定，B正确； C．两个反应均为放热反应，焓变均小于0，等物质的量的S(s)与氧气反应放出的热量小于S(g)与氧气反应放出的热量，故，C错误； D．等物质的量的S(s)能量低于S(g)，S(s)转化为S(g)是吸热过程，，D正确； 答案选C。 题型04 反应热和焓变的关系 1. 反应热与焓变的比较 反应热 焓变 概念 在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，所吸收或放出的热量 在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量 符号 Q ΔH 单位 kJ kJ·mol－1 与能量变化的关系 Q＞0，反应放出热量 Q＜0，反应吸收热量 ΔH＞0，反应吸收热量 ΔH＜0，反应放出热量 相互关系 在恒压条件下的反应热即是焓变 2.吸热反应和放热反应 放热反应 吸热反应 定义 放出热量的化学反应 吸收热量的化学反应 表示方法 ΔH＜0 ΔH＞0 形成 原因 能量变化 反应物的总能量＞生成物的总能量 反应物的总能量＜生成物的总能量 键能变化 反应物的总键能＜生成物的总键能 反应物的总键能＞生成物的总键能 反应类型 ①所有的燃烧反应 ②大多数化合反应 ③所有的金属与酸、盐置换的反应 ④酸碱中和反应 ⑤铝热反应 ①大多数分解反应 ②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 ③C和CO2的反应 ④C和H2O(g)的反应 ⑤NaHCO3与盐酸的反应 反应过程图示 与化学键的关系 联系 ①ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和 ②键能越大，物质能量越低，越稳定；反之键能越小，物质能量越高，越不稳定 【典例4】下列说法正确的是 A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B．化学反应过程中，断键放热成键吸热是能量变化的主要原因 C．已知C(s，金刚石)=C(s，石墨)为放热反应，说明金刚石比石墨更稳定 D．反应放出或吸收执量的多少与反应物和生成物所具有总能量的相对大小有关 【答案】D 【解析】A．需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，例如碳的燃烧等，故A错误； B．化学反应过程中，断键吸热，成键放热，故B错误； C．从金刚石转化为石墨，反应放热，说明石墨能量低于金刚石，因此石墨更稳定，故C错误； D．从宏观来看反应放出或吸收热量的多少与反应物和生成物所具有总能量的相对大小有关，故D正确； 故选D。 【变式4-1】已知反应吸热分两步进行；①放热；②吸热。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是 A B C D 【答案】A 【解析】反应①为放热反应，则的总能量高于X的总能量，反应②为吸热反应，则X的总能量低于C的总能量，故A正确， 故选A。 【变式4-2】如图所示是生产水煤气的反应的能量变化，可判断下列说法正确的是 A．容器内充入、后充分反应，放出的热量 B． C．该反应过程中既有能量的吸收又有能量的释放 D．加入催化剂可以减小的值，从而提高反应的焓变 【答案】C 【解析】A．该反应是可逆反应，容器内充入1mol CO、1mol H2后充分反应，放出的热量小于(b-a)kJ，A错误； B．化学反应中，ΔH=反应物总键能-生成物总键能，故该反应的热化学方程式为：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH= (b-a) kJ·mol -1，B错误； C．该反应中，反应物中先发生化学键的断裂形成各个原子，该过程是吸收能量的过程；各个原子再结合为新的物质，该过程释放能量；C正确； D．加入催化剂，只会降低反应的活化能，即改变a、b值，不会影响反应的热效应，D错误； 故选C。 【变式4-3】中国所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表所示。 化学键 键 键 键 键 键能 463 496 436 138 若反应过程中分解了，则下列说法不正确的是 A．总反应为 B．过程Ⅲ属于放热反应 C．总反应是吸热反应 D．过程I吸收了能量 【答案】B 【解析】A．反应过程中分解了2 molH2O，由图可知，生成了2molH2和1molO2，总反应为：，故A正确； B．过程Ⅲ断裂2molH2O2中H-O键，吸收463×2=926 kJ能量，生成1molH2中H-H键，释放436kJ能量，即总体上吸收了490kJ能量，为吸热反应，故B不正确； C．总反应为，吸收热量463kJ4=1852kJ能量，放出(496+4362)kJ=1368kJ能量，则吸收的能量大于放出的热量，反应为吸热反应，故C正确； D．过程Ⅰ中断裂了2molH2O中H-O键，吸收能量(463×2)kJ=926kJ，故D正确； 故选B。 题型05 化学反应中的能量变化关系 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： 当反应物的总能量大于生成物的总能量，该化学反应就会放出能量；当生成物的总能量大于反应物的总能量，该化学反应就会吸收能量。 2． 从反应热的量化参数——键能的角度分析 当反应物中化学键的断裂所吸收的能量大于形成生成物中的化学键所释放的能量时，该反应就要吸收能量；反之，该化学反应就会释放能量。 特别提醒 1. 化学反应的实质：旧的化学键断裂和新的化学键形成过程。 2. 催化剂只能改变反应速率，不能改变反应的反应热. 3. 反应的活化能越低，反应速率越快。 1. 【典例5】已知、、键的键能(单位：)依次为436、568、157。估算：的反应热等于 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】 =反应物键能之和减生成物键能之和，即=（436+157-2568）=，故选D。 【变式5-1】一定条件下，气态反应物和生成物的相对能量与反应进程如图所示，下列说法正确的是 A． B．为进程Ⅱ的催化剂，可以减少反应热 C．相同条件下，进程Ⅰ、Ⅱ中的平衡转化率不同 D．两个进程中速率最快的一步反应的 【答案】A 【解析】A．由图可知，Cl原子是历程Ⅱ的催化剂，催化剂不能改变反应的反应热，则历程Ⅰ、Ⅱ的反应热相等，即为E1-E4=E2-E5，故A正确； B．催化剂只能改变反应速率，不能改变反应热，故B错误； C．催化剂不能改变反应的始态和终态，不能改变反应物的平衡转化率，即相同条件下O3的平衡转化率：历程Ⅰ=历程Ⅱ，故C错误； D．由图可知，历程Ⅱ中的第二步反应活化能小于第一步反应的活化能，反应的活化能越低，反应速率越快，则历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的焓变为E2-E3，故D错误； 故选A。 【变式5-2】如下图所示，下列有关化学反应能量变化的说法错误的是 A．铁与盐酸反应的能量变化可用图1表示 B．图1表示反应物的总键能小于生成物的总键能 C．图1、图2中化学反应的焓变 D．图2可以表示反应  的能量变化 【答案】C 【详解】A．铁与盐酸反应放出热量，反应物总能量大于生成物总能量，能量变化可用图1表示，A正确； B．图1中反应物总能量大于生成物总能量，反应为放热反应，，反应物的总键能小于生成物的总键能，B正确； C．反应的焓变反应物的总能量－生成物的总能量=正反应活化能－逆反应活化能，图1中，图2中，C错误； D．图2中反应物总能量小于生成物总能量，反应为吸热反应，可以表示 的能量变化，D正确； 故选C。 【变式5-3】在人体内，O2与葡萄糖反应生成H2O和CO2的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．该属于吸热反应 B．断开氧气中的化学键会放出能量 C．形成H－O键吸收能量 D．反应物的总能量大于生成物的总能量 【答案】D 【详解】A．反应物总能量高于生成物总能量，属于放热反应，A错误； B．断开化学键需要吸收能量，B错误； C．形成化学键需要放出能量，C错误； D．反应物总能量在上，生成物总能量在下，故反应物的总能量大于生成物的总能量，D正确； 故选D。 题型06 反应热的大小比较 1．看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如图所示。 2. 看ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小,还要考虑其符号。 3. 看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时,化学计量数越大,放热反应的ΔH越小,吸热反应的ΔH越大。 4. 看反应的程度。对于可逆反应,参加反应的物质的量和状态相同时,反应的程度越大,热量变化越大。 【典例6】回答下列关于焓变的问题： （1）已知S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH1<0； S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH2<0。则ΔH1 ΔH2 。 （2）已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1<0；2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2<0。则ΔH1 ΔH2 。 （3）已知H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH1<0；2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2<0。则ΔH1和ΔH2的定量关系为 。 （4）等物质的量的金属钾和金属钠与水的反应为： 2K(s)+2H2O(l)=2KOH(aq)+H2(g) ΔH1<0；2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) ΔH2<0。则ΔH1 ΔH2 。 （5）等物质的量碳分别发生如下反应：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1<0；C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH2<0； 则ΔH1 ΔH2 。 【答案】（1）ΔH1<ΔH2 （2）ΔH1>ΔH2 （3）2ΔH1=ΔH2 （4）ΔH1<ΔH2 （5）ΔH1<ΔH2 【解析】（1）因为反应物的内能S(g)比S(s)的大，反应前者放出热量较多，所以ΔH1<ΔH2 （2）因为生成物的内能H2O(g)比H2O(l)的大，反应前者放出热量较少，所以ΔH1>ΔH2 （3）2ΔH1=ΔH2 （4）由于K比Na活泼，发出的热量多，所以ΔH1<ΔH2 （5）两个反应都是放热反应，第一个反应程度大，放热多，所以ΔH1<ΔH2 【变式6-1】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.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 【答案】A 【解析】分析可知，2ΔH1≈ΔH2，只能说明双键之间的能量差，无法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，A错误；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，B正确；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；ΔH3-ΔH1<0，说明多一个双键变得不稳定，但ΔH4-ΔH3>0，说明苯分子具有特殊稳定性，D正确。 故选A。 【变式6-2】如下列说法正确的是 A．在同一反应中，焓变和反应热的数值是相等的 B．有化学键破坏的一定是化学反应，且一定伴随着能量的变化 C．一个化学反应中，反应物总能量大于生成物的总能量时，反应放热，ΔH<0 D．反应体系从环境中吸收能量，反应体系的焓会减小 【答案】C 【解析】选项A，只有在恒压时，焓变才与反应热相等，A错。选项B，许多物质的溶解都伴随着化学键的破坏，但不属于化学变化，B错。选项C正确。选项D，反应体系从环境吸收能量，反应体系的焓会增大，D错。 故选C。 【变式6-3】2022年12月31日，2023年北京圆明园欢乐冰雪季正式开启。下列关于雪水冰的转化中能量变化的叙述正确的是 A．ΔH1 >0、ΔH2 >0 B．ΔH1 <0、ΔH2 <0 C．ΔH1>0、ΔH2 <0 D．ΔH1<0、ΔH2 >0 【答案】C 【解析】雪→水的过程需吸收热量，故△H1＞0，水→冰的过程需放出热量，故△H2＜0，故选C。 题型07 反应热与键能的关系 1．微观：化学键的断裂与形成 Q=∑生成的键能 － ∑反应物的键能 反应物断键吸收能量 > 生成物成键释放能量→吸收能量→吸热反应→焓变为正值，ΔH>0 反应物断键吸收能量 < 生成物成键释放能量→释放能量→放热反应→焓变为负值，ΔH<0 2. 宏观：反应物与生成物的总能量 反应物的总能量>生成物的总能量→放热反应→焓变为负值，ΔH<0 反应物的总能量<生成物的总能量→吸热反应→焓变为正值，ΔH>0 【典例7】一定条件下，1 mol气态H2与1 mol气态Br2断键时分别需要吸收436 kJ和193 kJ 的热量，而1mol气态HBr 成键时会放出366 kJ 的热量。据此推算反应：H2(g) + Br2(g)=2HBr(g) 是吸热反应还是放热反应？ 【答案】是放热反应。 【解析】ΔH＝E1(断裂反应物化学键吸收总能量)－E2形成(反应产物化学键释放总能量)=（436 kJ+193 kJ）- 2×366 kJ = -103 kJ < 0，所以是放热反应。 【变式7-1】羰基硫(O=C=S)是一种粮食熏蒸剂，能防止某此害虫和真菌的危害。羰基硫的氢解反应为，涉及键能如表所示。下列说法不正确的是。 化学键 H—H C=O(COS) C=S H—S 436 745 580 339 1076 A．反应过程中有极性键的断裂与形成 B．COS比稳定 C．断裂放出的能量 D．该反应的焓变 【答案】C 【解析】A．反应过程中C=O、C=S键断裂，S-H、形成，有极性键的断裂与形成，A正确； B．COS键能之和为745+580=1325，的键能之和为339×2=678，故COS比稳定，B正确； C．断裂需要吸收能量，C错误； D． ，该反应的焓变，D正确； 故选C。 【变式7-2】已知：H2(g)+F2(g)=2HF(g)的能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是 A．氟化氢气体分解生成氢气和氟气的反应是吸热反应 B．1molH2与1molF2反应生成2mol液态HF放出的热量小于270kJ C．在相同条件下，1molH2与1molF2的能量总和小于2molHF气体的能量 D．断裂1molH－H键和1molF－F键吸收的能量大于形成2molH－F键放出的能量 【答案】A 【分析】由图可知，该反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应，反应的热化学方程式为H2(g)+F2(g)=2HF(g) ΔH=—270kJ/mol。 【详解】A．由分析可知，氢气与氟气化合生成氟化氢的反应为放热反应，则氟化氢分解生成氢气和氟气的反应为吸热反应，故A正确； B．液态氟化氢的能量小于气态氟化氢，则1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量大于270kJ，故B错误； C．由分析可知，该反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应，则在相同条件下，1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量，故C错误； D．由分析可知，该反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应，则断裂1mol H—H键和1mol F—F键吸收的能量小于形成2mol H—F键放出的能量，故D错误； 故选A。 【变式7-3】碳(C)与氧气反应的焓变如图所示，已知键能为akJ/mol，键能为bkJ/mol，则中碳氧键键能(单位：kJ/mol)为 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】由图可知，反应的焓变为，反应的焓变等于反应物键能总和减去生成物键能总和，设中碳氧键键能为x kJ/mol，则，x=； 故选 B。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$