6.2 化学反应中的热 （同步讲义）化学苏教版必修第二册

专题6 化学反应与能量变化 第二单元 化学反应中的热 教学目标 1、 能区分放热/吸热反应，列举典型实例（燃烧、中和、Ba(OH)₂·8H₂O与NH₄Cl、CaCO₃分解）。 2、 理解键断吸热、键成放热是能量变化本质；能用反应物/生成物总能量差解释热效应。 3、 掌握ΔH（+吸热、-放热，单位kJ/mol），能规范书写热化学方程式（状态、计量数、ΔH）。 4、 了解燃料充分燃烧条件与能源优化的意义。 重点和难点 重点：热化学方程式的规范书写（状态标注、计量数与ΔH比例、ΔH单位与符号）。 难点：热化学方程式的理解：状态对ΔH的影响、计量数的意义（非分子数）、ΔH的正负与吸热/放热的对应。 ◆知识点一 放热反应和吸热反应 1、放热反应和吸热反应 (1)概念：把放出热的化学反应称为放热反应，把吸收热的化学反应称为吸热反应。 (2)实验探究 【实验1】 实验现象：产生大量气泡，混合液的温度升高。 实验结论：反应过程中释放热量。 【实验2】 实验现象：有刺激性气味气体产生，烧杯温度降低，玻璃片粘在烧杯底部。 化学方程式：Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O 实验结论：反应过程中吸收热量。 2、常见的放热反应和吸热反应 (1)常见的放热反应 ①所有的燃烧反应：剧烈的发光、发热的化学反应。如：木炭、H2、CH4等在氧气中的燃烧，H2在Cl2中的燃烧。 ②酸碱中和反应：H＋＋OH－===H2O。 ③大多数的化合反应，例外：C＋CO22CO(吸热反应)。 ④铝热反应：如2Al+Fe2O32Fe+Al2O3。 ⑤活泼金属与酸或H2O放出氢气的反应：如Mg＋2H＋===Mg2++H2↑。 ⑥物质的缓慢氧化。 (2)常见的吸热反应 ①铵盐与碱的反应：如2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。 ②大多数的分解反应：如NH4ClNH3↑＋HCl↑。 ③CO2+C2CO、C+H2OCO+H2（制取水煤气）； ④以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应：如CO＋CuOCu＋CO2。 ⑤需要持续加热的反应。 特别提醒 吸、放热反应的三个“不一定” 1、放热反应不一定容易发生，如合成氨反应需要在高温、高压和催化剂作用下才能发生；吸热反应不一定难发生，如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应在常温下就能发生。 2、需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如硫与铁的反应；吸热反应不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 3、放热过程不一定是放热反应，如NaOH固体的溶解和浓硫酸的稀释是放热过程，但不是放热反应；吸热过程不一定是吸热反应，如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。 即学即练 1．下列属于吸热反应的是 A．盐酸与碳酸氢钠反应 B．木炭燃烧 C．铁与盐酸反应 D．浓硫酸溶于水 【答案】A 【详解】A．盐酸与碳酸氢钠反应生成二氧化碳、水和氯化钠，该反应属于吸热反应，故选A； B．木炭燃烧是碳与氧气反应生成二氧化碳，燃烧是放热反应，故不选B； C．铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，金属与酸反应放热，故不选C； D．浓硫酸溶于水虽然伴随放热现象，但该过程属于物理变化，不是化学反应，故不选D；选A。 2．某反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．反应物的总能量大于生成物的总能量 B．该反应为放热反应 C．该反应一定需要加热才能发生 D．该反应可表示灼热的炭与二氧化碳反应的能量变化图 【答案】D 【详解】A．从图中可以看出，反应物的总能量小于生成物的总能量，A不正确； B．该反应中，反应物的总能量小于生成物的总能量，则为吸热反应，B不正确； C．虽然该反应为吸热反应，但不一定需要加热才能发生，C不正确； D．炭与二氧化碳化合生成一氧化碳的反应为吸热反应，则该反应可表示灼热的炭与二氧化碳反应的能量变化图，D正确；故选D。 3．下列反应不属于氧化还原反应，但属于吸热反应的是 A．NaOH溶液与稀硫酸的反应 B．灼热的木炭与CO2的反应 C．盐酸与碳酸钠的反应 D．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应 【答案】D 【详解】A．NaOH溶液与稀硫酸的反应是中和反应，无元素化合价变化，不属于氧化还原反应，但该反应为放热反应，A不符合题意； B．灼热的木炭与CO2的反应中碳元素化合价升高，属于氧化还原反应，该反应为吸热反应，B不符合题意； C．盐酸与碳酸钠的反应是复分解反应，无元素化合价变化，不属于氧化还原反应，但该反应为放热反应，不符合题意； D．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应无元素化合价变化，不属于氧化还原反应，且该反应为吸热反应，D符合题意；故选D。 ◆知识点二 热化学方程式 1、热化学方程式的概念及意义 (1)概念：能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式，叫做热化学方程式 (2)意义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化，还说明了物质的“物质的量”与“能量”之间的数量关系 如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6kJ·mol－1表示的意义是：在25 ℃、101 kPa下，2mol气态H2与1 mol 气态O2反应生成1 mol液态水时，放出的热量是571.6kJ 2、热化学方程式的书写方法要求 (1)遵循一般化学方程式的书写规则，一般不写反应条件，不标气体和沉淀符号 (2)标注ΔH的正负。化学方程式后面空一格标注ΔH，若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋” (3)计算ΔH的数值。根据化学方程式中的化学计量数计算写出ΔH的数值。ΔH单位是kJ·mol－1 (3)标注各物质聚集状态。在物质后面用括号标注各物质的聚集状态：气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq” (4)标注反应的温度和压强。没有特殊说明是指25 ℃、101 kPa，该条件可以不标注，但其他条件必须标注 (5)热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数只表示其物质的量，可以是整数或分数 (6)热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，若化学计量数加倍，则ΔH的数值也要加倍 如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6kJ·mol－1 H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1 (7)逆反应的ΔH数值与正反应的相等、符号相反 3、热化学方程式与普通化学方程式的区别 普通化学方程式 热化学方程式 化学计量数 是整数，既表示微粒个数又表示该物质的物质的量 可以是整数也可以是分数，只表示物质的物质的量 状态 不要求注明 必须在分子式后注明 ΔH正负号及单位 无 必须注明 意义 表明了化学反应中的物质变化 不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化 遵循规律 原子守恒 原子守恒和能量守恒 特别提醒 1、热化学方程式中不用标明反应条件(如“加热”“高温”“催化剂”等) 2、热化学方程式中不再用“↑”、“↓”来标记气体生成物和难溶生成物 3、热化学方程式中一般用“===”、可逆反应中用“”，即便是有机反应的热化学方程式中也不用“―→” 4、由于同素异形体的结构不同，所以焓不同，故化学式相同的不同单质与相同的物质发生反应，反应的焓变ΔH也不相同。对于化学式相同的同素异形体，还必须在化学式后面注明其名称。如C(s，金刚石)、C(s，石墨)或C(金刚石，s)、C(石墨，s) 即学即练 1．N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。已知在25℃、101kPa下，8gN2H4(g)完全燃烧生成氮气和液态水时，放出133.5kJ热量。则下列热化学方程式中正确的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．由分析知，A中方程式状态标注正确，值正确，A正确； B．反应为放热反应，应为负值，B错误； C．方程式未标明物质的状态，热化学方程式需标明物质的状态，不符合规范，C错误； D．值错误，未换算为1 mol的量，D错误；故答案选A。 1．下，煤炭、氢气、天然气的热值(指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量)依次是，则下列热化学方程式正确的是 A．   B．   C．   D．   【答案】D 【详解】A．煤炭的热值为33 kJ⋅g−1、，1 mol碳(即12 g)完全燃烧生成CO2应放出热量12×33 kJ=396 kJ，则热化学方程式为：，A错误； B．氢气的热值为143 kJ⋅g−1，2 mol H2(即4 g)完全燃烧放出热量4×143 kJ=572 kJ，则热化学方程式为：，B错误； C．天然气的热值为56 kJ⋅g−1，1 mol CH4(即16 g)完全燃烧放出热量16×56 kJ=896 kJ，，则热化学方程式为：，C错误； D．1 mol CH4完全燃烧生成CO2和液态水，放出热量16×56 kJ=896 kJ，，D正确；故选D。 3．已知氢气的燃烧热为，下列热化学方程式正确的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．产物H2O的状态为气态，不符合燃烧热定义中产物H2O应为液态的要求，H2O的状态不同，ΔH数值也不同，ΔH数值错误，A错误； B．1mol H2完全燃烧生成液态水放出的热量为285.8 kJ，2mol H2燃烧生成液态水，应放出571.6 kJ热量，热化学方程式符合题意，B正确； C．热化学方程式需要注明物质状态，题中未标明物质状态（如H2、O2、H2O的状态），方程式不完整，C错误； D．热化学方程式中ΔH数值虽正确但产物H2O的状态为气态，不符合燃烧热定义，D错误；答案选B。 ◆知识点三 化学反应中的能量变化的原因 1、化学反应的能量变化与物质内部能量的关系 (1)从物质内部能量分析化学反应过程：化学反应的过程可看作“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等形式释放出来，或者是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来的过程。 (2)化学反应的能量变化与物质内部能量的关系 图Ⅰ中反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放出能量；图Ⅱ中反应物的总能量小于生成物的总能量，反应吸收能量。 2、化学反应中能量变化与化学键的关系 (1)化学反应过程 (2)化学反应中能量变化的原因：物质发生化学反应时，断开化学键时需要吸收能量，形成化学键时需要放出能量。 化学反应中的能量变化如图所示： ①若E1>E2，表示断开化学键所吸收的能量大于形成化学键所放出的能量，反应过程吸收能量。 ②若E1<E2，表示断开化学键所吸收的能量小于形成化学键所放出的能量，反应过程放出能量。 3、利用键能估算化学反应的反应热 (1)共价键的键能：共价键的键能是指断开气态物质中1mol某种共价键生成气态原子需要吸收的能量，共价键的键能越大，共价键越牢固。 (2)共价键键能的意义：如：H-H的键能为436.4kJ·mol-1，则H2(g)===2H(g)，ΔH＝436.4kJ·mol－1。 (3)利用键能估算化学反应的反应热：ΔH＝反应物断开化学键吸收的总能量—生成物形成化学键放出的总能量 特别提醒 1、键能：在标准状况下，将1 mol气体分子AB(g)解离为气体原子A(g)、B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为kJ·mol－1。 2、物质所含能量越低，物质越稳定，键能越大，断裂其化学键所需能量越高，而形成其化学键所释放的能量也越多，反之亦然。 3、ΔH＝E反应物的键能之和－E生成物的键能之和。 即学即练 1．以为原料生产尿素的反应历程与能量变化示意图如下： 下列说法正确的是 A．和含有的化学键类型完全相同 B．第二步反应属于放热反应 C．第一步反应吸收的热量为 D．生产尿素的化学方程式为 【答案】D 【详解】A．的结构为，其中只含有共价键，中除含共价键外，还含有离子键(和之间)，二者含有的化学键类型不完全相同，故A错误； B．第二步反应的反应物总能量小于生成物的总能量，属于吸热反应，故B错误； C．由图可知，第一步反应是放热反应，故C错误； D．结合分析知，第一步反应的，第二步反应的，由盖斯定律可知，总反应的，故D正确；故答案选D。 2．Ⅰ．研究化学能与热能、电能的转化具有重要价值。回答下列问题： (1)下列过程属于化学变化且能量变化符合图示的是 (填标号)。 ①金属钠与水的反应②水蒸气冷凝为液态水③灼热的碳与二氧化碳的反应④与的反应⑤过氧化氢的分解反应⑥与盐酸的反应 Ⅱ．恒温条件下，在容积为2L的恒容密闭容器中充入1mol和3mol，发生反应：  。 (2)已知反应中相关化学键的键能数据如下表，则 kJ·mol-1。 化学键 E/(kJ·mol-1) 436 343 803 465 413 (3)反应过程中测得和的物质的量随时间的变化情况如下表。 时间 0min 3min 6min 9min 12min /mol 0 0.50 a 0.75 0.75 /mol 1 0.50 0.35 0.25 0.25 ① 。 ②0~3min内， mol·L-1·min-1；第6min时的 (填“>”“<”或“=”)第9min时的。 ③的平衡转化率为 %；下列措施中能加快该反应反应速率的是 (填标号)。 A．其他条件保持不变，升高温度           B．恒温恒压条件下，充入He使容积增大 C．恒温恒容条件下，充入He使压强增大    D．恒温恒容条件下，充入一定量的 【答案】(1)③④⑥ (2)−63 (3) 0.65 0.25 > 75 AD 【详解】（1）图示表示吸热反应，①金属钠与水的反应为放热反应，不合题意；②水蒸气冷凝为液态水为放热过程，不合题意；③灼热的碳与二氧化碳的反应为吸热反应，符合题意；④与的反应为吸热反应，符合题意；⑤过氧化氢的分解为放热反应，不合题意；⑥与盐酸的反应为吸热反应，符合题意；所以符合的有③④⑥； （2）反应物总键能－生成物总键能＝(2×803 kJ·mol-1＋3×436 kJ·mol-1)－(3×413 kJ·mol-1＋343 kJ·mol-1＋3×465 kJ·mol-1)＝−63 kJ·mol-1； （3）①化学方程式中CH3OH和CO2的计量系数均为1，故二者反应过程中变化量之比为1:1，由表格知3min~6min CO2减少了0.50mol－0.35mol＝0.15mol，故CH3OH增加0.15mol，则a＝0.50＋0.15＝0.65； ②0~3min内，CO2变化量为0.5mol，故H2变化量为，mol·L-1·min-1； 第6min时反应正向进行，有>，第9min时反应已达平衡，故有=，而从第6min到第9min，反应物浓度减小，逐渐减小，所以第6min时的>第9min时的； ③起始到平衡，CO2的量从1mol到0.25mol，故CO2的平衡转化率为 ； A．其他条件保持不变，升高温度可以加快反应速率，A符合题意； B．恒温恒压条件下，充入He使容积增大，参与反应的各组分浓度减小，反应速率减慢，B不符合题意； C．恒温恒容条件下，充入He使压强增大，总压变大但各组分分压不变，即浓度不变，不能改变反应速率，C不符合题意； D．恒温恒容条件下，充入一定量的，反应物浓度变大，化学反应速率加快，D符合题意；故答案选AD。 3．在25℃，的条件下，甲烷的燃烧热为，部分化学键的键能如下表所示： 化学键 键能／ 414 498 x 464 已知：①键能是气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。 ②3.6g水蒸气液化放出8kJ热量。 通过计算，x的值为 A．803 B．843 C．1307 D．883 【答案】A 【详解】1mol甲烷燃烧生成液态水ΔH=-890kJ/mol，3.6g（0.2mol）水蒸气液化放8kJ，则1mol水蒸气液化放40kJ。1mol甲烷燃烧生成液态水比气态水多放2×40=80kJ，所以1mol甲烷燃烧生成气态水的ΔH为-890+80=-810kJ/mol；焓变=反应物总键能-生成物总键能；4×414+2×498-(2x+4×464)=-810，x=803，故选A。 ◆知识点四 燃料燃烧释放的能量 氢能源的应用前景 1、燃料燃烧释放的能量 (1)燃料的热值 ①热值是指一定条件下单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热。热值的单位是kJ·g-1。 ②常见的燃料中，热值最大的是氢气，其次是天然气，较小的是石油、煤炭。 (2)化石燃料燃烧对环境的影响 ①化石燃料燃烧对环境的影响 a、煤等化石燃料燃烧常伴随着大量烟尘、CO、SO2、氮氧化物(NOx)等有害物质的排放。 b、SO2、氮氧化物(NOx)能导致酸雨。 c、燃料燃烧过程中，一般只有1/3可以实现有效转化，其他部分则转化为废气排出或损耗掉，燃料使用效率不高。 ②解决化石燃料对环境影响的方法 a、减少作为燃料的煤和石油的开采。 b、利用化学方法将化石燃料转化为清洁燃料。 c、开发优质的新能源，氢能、水能、太阳能、风能等都是更清洁、更高效的能源。 2、氢燃料的应用前景 (1)氢气是未来理想的绿色燃料:氢气的热值在普通燃料中是最高的，且氢气燃烧的产物只有水，不会产生对环境有害的污染物，是一种清洁燃料。 (2)制氢和储氢已成为全球瞩目的课题 ①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的进展。 ②氢气密度小，熔点低，难液化，贮存液氢的容器要求高。 ③研制贮氢合金。 a、科学家正致力于研究具备良好吸收和释放氢气性能的合金(如镧镍合金等)，这将为解决氢气贮存问题开辟新的方向。 b、贮氢合金在一定条件下吸收氢气形成金属氢化物，加热时又可释放出氢气。 (3)氢燃料的应用前景 ①发射人造卫星和运载火箭常用液氢作燃料。 ②氢燃料混合动力有轨电车。 ③氢燃料电池。 3、太阳能及其利用 (1)太阳能的转化 ①植物体内的叶绿素等物质将水、二氧化碳转化为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素，其本质是发生了光—生物质能转化。 植物的光合作用：6H2O+6CO2C6H12O6+6O2 ②动物摄入体内的淀粉、纤维素能水解转化为葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，释放出热，供给生命活动的需要。 淀粉、纤维素水解：(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6 葡萄糖氧化：C6H12O6 (s)+6O2(g)===6H2O(l)+6CO2(g) ΔH＝-2806kJ·mol－1 (2)人类直接利用太阳能的方式 ①光—热转换 基本原理：利用太阳辐射能加热物体获得热能。 ②光—电转换 a、光—热—电转换：利用太阳能集热器发电，太阳能集热器吸收的热能使水转化为水蒸气，再驱动汽轮机发电。 b、光—电直接转换：利用光电效应，将太阳能直接转化为电能。光—电转换的基本装置是太阳能电池。 即学即练 1．下列关于能源利用的说法正确的是 A．贮氢合金在使用时，氢气分子被吸收在合金表面分解变成氢原子，同时放出热 B．使用化石燃料不会引起环境污染 C．将城市废弃物处理后封闭式焚烧，利用产生的热能供暖和发电 D．通过电解水产生的氢气作为燃料的优点之一是成本低 【答案】C 【详解】A．贮氢合金与氢气分子作用生成了金属氢化物，在这一过程中，氢气分子变成氢原子的过程是化学键断裂的过程，属于吸热过程，A项错误； B．化石燃料在使用过程中往往会产生大量粉尘和二氧化硫等污染物，会造成一定的环境污染，B项错误； C．可废物利用燃烧产生热能供暖和发电，C项正确； D．电解水制氢气，成本较高，D项错误。故选：C。 2．下列关于能源的叙述正确的是 A．生物质能是可再生能源 B．有能量变化的过程一定是化学变化 C．化石燃料既属于一次能源，也属于可再生能源 D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转化为热能的过程 【答案】A 【详解】A．生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量，是可再生能源，A正确； B．有能量变化的不一定是化学变化，也可能是物理变化，例如冰融化时吸热，B错误； C．一次能源是直接来自自然界而未经加工转换的能源，化石燃料属于一次能源，但属于不可再生能源，C错误； D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程，D错误；答案选A。 3．我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。下列做法不利于碳达峰、碳中和的是 A．发展CO2捕集技术 B．推广使用新能源汽车 C．推动风能、水能、光能等可再生能源发展 D．工厂大量生产脱硫燃煤 【答案】D 【详解】A．发展CO2捕集技术可减少大气中的CO2，有利于碳中和，A项不符合题意； B．推广新能源汽车减少化石燃料使用，降低CO2排放，B项不符合题意； C．发展可再生能源替代化石能源，减少CO2排放，C项不符合题意； D．脱硫燃煤仅减少硫污染，但燃烧仍释放大量CO2，加剧碳排放，D项符合题意；答案选D。 一、热化学方程式的书写 正确书写热化学方程式，除了遵循书写化学方程式的要求外，还要注意以下几点： 1、需注明ΔH的符号和单位 若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”(“＋”常省略)。ΔH的单位一般为kJ·mol－1。 2、需注明物质的聚集状态 反应物和生成物的状态不同，反应热ΔH不同，因此，必须注明物质的聚集状态。气、液、固、溶液分别注“g”、“l”、“s”、“aq”。热化学方程式中，可以不标明反应条件。 3、需注意ΔH的数值与化学计量数相对应 由于ΔH与反应已完成的各物质的物质的量有关，所以热化学方程式中的化学计量数与ΔH的值相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也加倍。例如： CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH ＝－890 kJ·mol－1 CH4(g)＋O2(g)=CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－445 kJ·mol－1 4、热化学方程式中各物质的化学计量数可以是整数，也可以是分数，但必须是最简整数或最简分数。 5、需注意可逆反应的ΔH含义 不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热ΔH表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。 例如：N2 (g) ＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1是指1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全转化为2 mol NH3(g)时放出的热量为92.4 kJ。 实践应用 1．下列热化学方程式及有关应用的叙述中，正确的是 A．的燃烧热为，则燃烧热的热化学方程式可表示为 B．某可逆反应的，则逆反应活化能比正反应活化能大 C．已知、条件下：     ，则比稳定 D．、下，将和置于密闭的容器中充分反应生成，放热19.3kJ，其热化学方程式可表示为：   【答案】C 【详解】A．燃烧热指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物的焓变， A方程式中为2mol燃烧，ΔH应为-571.6kJ·mol⁻¹，A错误； B．=正反应活化能−逆反应活化能，若ΔH=+100kJ·mol⁻¹，则逆反应活化能=正反应活化能−，即逆反应活化能比正反应小，B错误； C．已知、条件下，①，②，根据盖斯定律，由热化学方程式①-②得：3O2(g)=2O3(g)ΔH＝+284.2kJ·mol－1，等质量的O2比O3的能量低，说明能量更低，更稳定，C正确； D．可逆反应无法完全转化，实际放热量小于理论值。题目中生成放热19.3kJ，热化学方程式中生成2molNH3，ΔH=-77.2kJ·mol-1，D错误；故选C。 2．判断吸热反应与放热反应 (1)下列变化： ①铝片与稀盐酸的反应；②晶体与晶体混合反应；③浓硫酸溶于水；④氯酸钾分解制氧气：⑤生石灰与水反应生成熟石灰；⑥在中燃烧。 属于吸热反应的是 (填序号)，属于放热反应的是 (填序号)。 (2)反应A＋B→C(放热)分两步进行①A＋B→X(吸热)；②X→C(放热)。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． (3)写出298K时，下列反应的热化学方程式： ①1molHgO(s)分解为液态汞和氧气，吸热90.7kJ 。 ②16g固体硫完全燃烧时放出148.4kJ的热量 。 ③气体完全燃烧生成液态水和，放出99.6kJ的热量 。 【答案】(1)②④ ①⑤⑥ (2)D (3)HgO(s)= Hg (l)+ O2(g) S(s)+ O2(g)=SO2(g) 【详解】（1）①铝片与稀盐酸的反应为放热反应；②晶体与晶体混合反应为吸热反应；③浓硫酸溶于水是物理变化；④氯酸钾分解制氧气为吸热反应；⑤生石灰与水反应生成熟石灰为放热反应；⑥在中燃烧为放热反应。故属于吸热反应的是：②④，属于放热反应的是：①⑤⑥； （2）A．图中①为放热反应，②为吸热反应，A不符合； B．图中①为吸热反应，②为吸热反应，B不符合； C．图中①为放热反应，②为放热反应，C不符合； D．图中①为吸热反应，②为放热反应，D符合；故选D。 （3）①1molHgO(s)分解为液态汞和氧气，吸热90.7kJ，热化学方程式为：HgO(s)= Hg (l)+ O2(g) ； ②16g固体硫的物质的量为，根据题意，1mol固体硫完全燃烧时放出的热量，热化学方程式为：S(s)+ O2(g)=SO2(g) ； ③气体的物质的量为：，根据题意，1mol完全燃烧生成液态水和，放出的热量，热化学方程式为：。 3．一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入3 mol A和2 mol B，发生如下反应：3A(g)+B(g)=xC(g)+2D(s)，反应进行到1 min时测得剩余1.2 mol A，此时C的浓度为0.6 mol•L-1。 (1)x为 。 (2)反应在1 min内，B的平均反应速率为 。 (3)在四种不同的条件下测定得到以下反应速率，其中表示的反应速率最快的是_______。 A．v(A)=0.5 mol•L-1•min-1 B．v(B)=0.2 mol•L-1•min-1 C．v(C)=0.3 mol•L-1•min-1 D．v(D)=0.5 mol•L-1•min-1 (4)书写给定条件下的热化学方程式。 ①0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5 kJ热量 。 ②1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，吸收10.94 kJ热量 。 【答案】(1)2 (2)0.3 mol•L-1•min-1 (3)B (4) 【详解】（1）反应进行到1 min时测得剩余1.2 mol A，此时C的浓度为0.6 mol/L，说明消耗A的物质的量是△n(A)=3 mol-1.2 mol=1.8 mol，生成C的物质的量是△n(C)=0.6 mol/L×2 L=1.2 mol，物质反应时转化的物质的量的比等于化学方程式中相应物质的化学计量数的比，故实验中3∶x=1.8∶1.2=3∶2，所以x=2； （2）反应在1 min内，用C物质浓度变化表示的化学反应速率是v(C)==0.6 mol•L-1•min-1，根据物质反应时的速率关系：v(B)：v(C)=1：2，可知B的反应速率是v(B)=v(C)=×0.6 mol•L-1•min-1=0.3 mol•L-1•min-1； （3）因为D为固体，所以反应速率一般不用固体表示。比较A、B、C三种物质的反应速率将其全部转化为B表示时， A．v(A)=0.5 mol•L-1•min-1，则v(B)=v(A)=mol•L-1•min-1； B．v(B)=0.2 mol•L-1•min-1； C．v(C)=0.3 mol•L-1•min-1，则v(B)=v(C)=0.15 mol•L-1•min-1； D．D物质是固体，其浓度不变，不能使用D物质的浓度变化表示反应速率； 可见用C物质浓度变化表示的反应速率中，0.2 mol•L-1•min-1数值最大，故合理选项是B； （4）①0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5 kJ热量，则1 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出热量Q==534 kJ，故该反应的热化学方程式为：； ②1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，吸收10.94 kJ热量，则12 g碳(即1 mol C) 与适量水蒸气反应生成CO和H2，吸收热量为Q=10.94 kJ×12=131.28 kJ，该反应的热化学方程式为：。 考点一 放热反应和吸热反应 【例1】催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系如图甲所示。有氧条件下，催化还原NO的反应历程如图乙所示。下列说法正确的是 A．图甲反应中断裂和中化学键吸收的能量大于形成和中化学键放出的能量 B．都是该反应的催化剂 C．图乙所示反应③中氧化剂与还原剂物质的量之比为4:1 D．图乙中总反应 【答案】D 【详解】A．图甲表示的反应为放热反应，表示断裂和中化学键吸收的总能量小于形成和中化学键放出的总能量，A错误； B．从图乙看出，在反应①中是反应物，在反应③中是生成物，是催化还原NO的反应的催化剂，而在反应①中是生成物，在反应③中是反应物，是反应的中间产物，不是催化剂，B错误； C．图乙所示反应③为，其中被氧化生成，是还原剂，中O元素化合价由0降低为-2（），发生还原反应，为氧化剂，氧化剂与还原剂物质的量之比为1:4，C错误； D．图乙所示反应①为、反应②为、反应③为，反应①反应②反应③=总反应，总反应，D正确；故选D。 【变式1-1】在舞台上用干冰可以塑造出宛如仙境一般烟雾缭绕的奇妙效果。干冰升华吸热，使空气中的水蒸气冷凝形成白雾。在利用干冰制造烟雾效果的过程中，发生改变的是 A．水分子的质量 B．二氧化碳分子间的间隔 C．分子的体积 D．二氧化碳分子具有的能量 【答案】BD 【详解】A．在水蒸气冷凝过程中，水分子本身没有改变，水分子的质量不变，A不符合题意； B．干冰升华，二氧化碳由固态变为气态，分子间的间隔增大，B符合题意； C．干冰升华过程中，CO2分子本身未改变，改变的是分子间的间隔，CO2分子的体积不变，C不符合题意； D．干冰升华吸热，二氧化碳分子具有的能量增加，D符合题意； 故选BD。 【变式1-2】是重要的消毒剂、氧化剂，研究其分解反应有重要意义。KI能催化的分解。 ①不加KI： ②加入KI：； 分解反应过程中能量变化如图所示。下列判断不正确的是 A．加入KI后改变了反应的历程 B．加入KI后改变了反应的反应热 C．是吸热反应 D．KI降低了该反应的活化能 【答案】B 【详解】A．不加KI时反应一步完成，加入KI后反应分两步进行，KI是催化剂，即加入KI后改变了反应的历程，故A正确； B．KI是该反应的催化剂，但催化剂不能改变反应的始态和终态，即不能改变反应的反应热，故B错误； C．加入KI后反应分为：H2O2+I-═H2O+IO-，H2O2+IO-═H2O+O2↑+I-，由图可知，H2O2和I-具有的能量小于H2O和IO-具有的能量，则该步反应是吸热反应，故C正确； D．催化剂能降低反应的活化能，KI能催化H2O2的分解，则KI是该反应的催化剂、降低了反应的活化能，故D正确； 故选：B。 考点二 热化学方程式 【例2】反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是 A．生成物的总能量小于反应物的总能量 B．断键时放出的总能量大于形成化学键时吸收的总能量 C．与足量反应生成，放出的热量大于110.5kJ D．该反应的热化学方程式可表示为   【答案】B 【详解】A．由图可知反应物的总能量要比生成物总能量高，A项正确； B．断开化学键时吸收能量，形成化学键时放出能量，B项错误； C．不完全燃烧生成放出110.5kJ热量，则燃烧生成，放出的热量大于110.5kJ，C项正确； D．与氧气反应，热化学方程式为  ，D项正确； 本题选B。 解题要点 热化学方程式的书写方法 1、遵循一般化学方程式的书写规则(一般不写反应条件)。 2、要注明反应物和生成物的状态。 3、在右端注明ΔH的符号(正号常省略)、大小及单位。 4、化学计量数只表示物质的量，因此可以是整数，也可以是分数。化学计量数改变，ΔH的数值要相应改变。 【变式2-1】七铝十二钙是新型的超导材料和发光材料。 I．工业中的制备研究Deacon法制备原理为： (1)热化学机理研究 已知：反应中，每被氧化，放出的热量。 ①Deacon法制备的热化学方程式是 。 ②断开1molH—O键与断开1molH—Cl键所需能量相差为 kJ。 (2)催化氧化机理研究 Deacon法制备反应，催化历程如下： 反应①： (写出反应①的化学方程式) 反应②： II．用白云石(主要含和)和废片(主要含和)制备七铝十二钙的工艺如下图： (3)白云石的处理不能用稀H2SO4代替稀HNO3，原因是 。 (4)滤液1中通入CO2时，需同时通入NH3，理由是 。 (5)用NaOH溶液处理废Al片的目的是 。 【答案】(1) 32 (2) (3)加入稀硫酸会生成微溶物，在过滤时会被除去，从而造成生成的减少 (4)碱性环境下，与反应生成 (5)除去表面的氧化物 【详解】（1）①每被氧化，放出的热量，反应反应焓变为负值， Deacon法制备的热化学方程式是。 ②焓变=反应物总键能-生成物总键能，设1molH—O键的能量为a、断开1molH—Cl键的能量为b，4b+498-243×2-4a=-116，a-b=32，则断开1molH—O键与断开1molH—Cl键所需能量相差为32kJ。 （2）总反应-反应②得反应①的化学方程式为。 （3）加入稀硫酸会生成微溶物，在过滤时会被除去，从而造成生成的减少，所以白云石的处理不能用稀H2SO4代替稀HNO3。 （4）滤液1中通入CO2时，需同时通入NH3，理由是碱性环境下，与反应生成。 （5）除去表面的氧化物，所以用NaOH溶液处理废Al片。 【变式2-2】活性炭、尿素[]、氨气等能还原烟气中氮氧化物()。 (1)在2L密闭容器中，一定温度下，反应体系中，随时间的变化如下表所示： 时间/s 0 1 2 3 4 5 /mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 ①用表示从0-2s内该反应的平均速率v= 。2s时， (填“大于”、“小于”或“等于”)。 ②下列能说明该反应已经达到平衡状态的是 (填字母)。 a．单位时间内消耗2mol NO同时生成1mol      b．容器内压强保持不变 c．                         d．容器内的气体密度保持不变 (2)尿素吸收液与汽车尾气在高温下混合反应，尿素分解生成和HNCO，在催化剂作用下，HNCO与反应生成和，和NO反应生成。 ①已知8.5g 和NO完全反应生成和气态水，放出226kJ的热量，写出该反应的热化学方程式 。 ②NO的脱除率随尿素吸收液反应温度变化的影响如图所示。当温度大于80℃时，NO的脱除率随温度升高而降低的可能原因是 。 (3)作为催化剂能在和之间改变氧化状态，将烟气中的NO先转化为易于吸收的NO并引起氧空位的形成，得到新的铈氧化物。铈氧化物发生的可能变化如图所示。 ①NO能与反应生成中间体，该步反应的化学方程式为 。 ②当1mol 氧化标准状况下2.24L NO后，生成的中x= 。 【答案】(1) 大于 d (2) 当温度大于80℃时，尿素分解产生氨气速率加快，氨气逸出使NO的脱除率降低 (3) 0.1 【详解】（1）①内，根据速率之比等于系数之比，内该平均速率，从表中数据可知一氧化氮的量继续减少，反应继续向右进行，所以此时大于，答案为：，大于； ②a．单位时间内消耗同时生成 ，均表示正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，a错误； b．该反应反应物和生成物气体的系数之和相等，容器体积一定时压强始终保持不变，所以容器内压强保持不变时，不能说明反应达到平衡状态，b错误； c．反应中系数之比等于速率之比，当时正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，c错误； d．反应向右进行时，混合气体质量增大，容器恒容，则容器内的气体密度是个变量，当其保持不变时反应达到平衡状态，d正确；故选d。 （2）①由题意知与完全反应生成和气态水，放出的热量，即0.5摩尔氨气完全反应放出的热量，所以4摩尔氨气完全反应放出的热量，则该反应的热化学方程式为 ；故答案为：； ②当温度大于时，尿素分解产生氨气速率加快，不能完全和反应，使的脱除率降低，故答案为：当温度大于时，尿素分解产生氨气速率加快，氨气逸出使的脱除率降低； （3）①作为催化剂能在和之间改变氧化状态，所以能与反应生成中间体和，该步反应的化学方程式为：； ②由题意可知总反应为：，当氧化标准状况下后，可知两者的物质的量之比为1∶=1∶0.1，生成的中0.1，答案为：0.1。 考点三 化学反应中能量变化的原因 【例3】完成下列问题。 (1)下列变化属于吸热反应的是 (填序号)。 ①钠与冷水的反应 ②氢氧化钡晶体与氯化铵固体的反应 ③蓝矾失水变为白色粉末 ④干冰升华 ⑤固体溶于水 ⑥高温煅烧石灰石使其分解 (2)甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，甲烷和水蒸气反应的热化学方程式是：  ，已知反应器中存在如下反应过程(CO的结构为)： Ⅰ．   Ⅱ．   已知有关化学键键能数据如下： 化学键 键能 436 465 a 1076 根据上述信息计算： ， 。 (3)在钯基催化剂表面上，甲醇制氢的反应历程如图所示，其中吸附在钯催化剂表面上的物种用＊标注。 总的热化学方程式为 ； 钯催化剂对该反应的反应热 (填“有”或“无”)影响。 (4)室温下利用溶液和酸性溶液的反应探究外界条件对反应速率的影响，设计方案如下。 编号 所用试剂及用量/mL 溶液颜色褪至无色所需时间/min 溶液 溶液 稀溶液 1 3.0 2.0 3.0 2.0 4.0 2 2.0 a 3.0 2.0 5.2 3 1.0 4.0 3.0 2.0 6.4 ①写出上述反应的化学方程式 。 ②分析数据可得到的结论是 ；其中a的值为 。 【答案】(1)②③⑥ (2) (3) 无 (4) 其他条件相同时，反应物浓度越大，化学反应速率越快 3.0 【详解】（1）常见的吸热反应：大多数分解反应，氢气还原氧化铜，盐酸和碳酸氢钠反应，灼热的木炭与CO2的反应，Ba(OH)2•8H2O晶体与NH4Cl晶体反应，碳与水蒸气反应，据此解题： ①钠与冷水的反应是一个放热反应，①不合题意； ②氢氧化钡晶体与氯化铵固体的反应是一个吸热反应，②符合题意； ③蓝矾失水变为白色粉末是一个吸热反应，③符合题意； ④干冰升华是一个吸热过程，属于物理变化，④不合题意； ⑤NH4NO3固体溶于水是一个吸热过程，属于物理变化，⑤不合题意； ⑥石灰石高温分解是一个吸热反应，⑥符合题意；故答案为：②③⑥； （2）由题意可知反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ∆H=+165.0kJ·mol-1，设该反应为反应Ⅲ，反应Ⅰ为CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)∆H1=+206.4kJ·mol-1，根据盖斯定律可知反应Ⅱ=反应Ⅲ-反应Ⅰ，即∆H2=∆H-∆H1=+165.0kJ·mol-1-206.4kJ·mol-1=-41.4kJ·mol-1，又∆H1=反应物键能之和-生成物键能之和=4a+2×465-1076-3×436=+206.4，解得a=415.1。 （3）=生成物的总能量-反应物的总能量=(97.9-0)kJ/mol=+97.9kJ/mol，热化学方程式为CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) ΔH=＋97.9kJ·mol-1；催化剂通过降低活化能提高反应速率，对反应热无影响； （4）①MnO→Mn2+～5e-，H2C2O4→2CO2～2e-，根据电子守恒有2MnO→2Mn2+～2×5e-，5H2C2O4→10CO2～5×2e-，再配平电荷和其它原子即得到反应的化学方程式为：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O​； ②该方案是探究H2C2O4浓度对化学反应速率的影响，分析列表数据可知：H2C2O4浓度越大，反应完全所需时间越短，即反应速率越快，所以结论为其他条件不变时，反应物浓度越大，化学反应速率越快；几组对比实验要溶液的总体积一样，由实验1可知溶液的总体积为10mL，故a=3.0。 解题要点 正确理解反应热与物质能量和键能的关系 1、从物质能量的角度 确定的化学反应是吸热还是放热，取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小。 若反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应； 若反应物的总能量小于生成物的总能量，该反应为吸热反应。 如下图所示： 2、从化学键变化的角度 反应热取决于断开反应物中的化学键所吸收总能量和形成生成物中的化学键所放出总能量的相对大小，与反应的条件没有关系。 其中化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量。 ΔH＝断开反应物化学键所吸收的能量－形成生成物化学键所释放的能量。 若ΔH>0，则为吸热反应，若ΔH<0，则为放热反应。 【变式3-1】二十世纪初，工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。总反应方程式为CO2(l)+2NH3(l)CO(NH2)2(l)+H2O(l)该反应分两步进行，能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．该反应第1步为吸热反应，第2步为放热反应 B．NH2COONH4为该反应的催化剂 C．图示中总反应放热(E2-E1-E3+E4)kJ D．CO2和NH3的能量之和大于CO(NH2)2和H2O的能量之和 【答案】C 【详解】A．从图中可以看出，该反应第1步生成物能量低于反应物能量，为放热反应，第2步生成物能量高于反应物能量，为吸热反应，A不正确； B．从图中可以看出，反应物中不含有NH2COONH4，则NH2COONH4不是该反应的催化剂，而是该反应的中间产物，B不正确； C．图示中总反应放热为起始反应物的总能量与最终生成物总能量的差值，也就是(E2-E1-E3+E4)kJ，C正确； D．描述物质的能量时，需要标明物质的状态，则该反应中1molCO2(l)+2mol NH3(l)的能量总和大于1mol CO(NH2)2(l)+1mol H2O(l)的能量总和，D不正确； 故选C。 【变式3-2】已知化学反应的能量变化如图所示，下列叙述中正确的是 A．该反应需要在加热条件下才能进行 B．每生成吸收的能量为 C．的总能量一定低于的总能量 D．断裂键和键，放出能量 【答案】B 【详解】A．反应是吸热反应还是放热反应与反应条件无关，从图象可以看出反应是吸热反应，但不能确定该反应是否需要在加热条件下才能进行，A错误； B．依据图象分析，1molA2和1molB2反应生成2molAB，每生成2molAB(g)吸收(a-b)kJ热量，B正确； C．1molA2和1molB2的总能量低于2molAB的能量，但A2的总能量不一定低于AB的总能量，C错误； D． 依据图象分析，断裂键和键，吸收能量，D错误； E． 故选B。 考点四 燃料燃烧释放的能量 【例4】为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，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．过程1是放热反应 B．过程2可将化学能转化为电能 C．氢能源可从自然界直接获取 D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值 【答案】B 【详解】A.过程1是光催化下分解为、，该反应为吸热反应，故A错误； B.过程2可将化学能转化为电能，故B正确； C.氢能源不可从自然界直接获取，是以其他形式的能源转化产生的，故C错误； D.氢气不易贮存和运输，但氢气形成燃料电池的能量转化率高，且产物无污染，因此具有很高的开发利用价值，故D错误； 故选B。 【变式4-1】新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，下列属于新能源的是 A．天然气、煤油、汽油 B．太阳能、煤炭、核能 C．太阳能、风能、氢能 D．水煤气、液化气、沼气 【答案】C 【详解】A．天然气、煤油、汽油属于传统能源，故不选A；     B．太阳能、核能是新能源，煤炭是传统能源，故不选B； C．太阳能、风能、氢能都是新能源，故选C；     D．水煤气是水和煤反应生成的一氧化碳和氢气混合气体属于二次能源，液化气是石油分馏的产品，是化石能源，沼气成分为甲烷是可再生能源，故不选D； 选C。 【变式4-2】当前，多种因素叠加引发全球性能源供应紧张，能源安全面临复杂挑战。我国已建成世界规模最大的清洁能源体系，逐步完成能源结构的深度转型，最终必将实现“碳中和”目标。如图所示是一种生产和利用氢能的途径，下列说法错误的是 A．氢能是21世纪最具发展潜力的清洁能源 B．图中能量转化的方式至少有6种 C．太阳能、风能、氢能都属于新能源 D．太阳能电池的供电原理与燃料电池相同 【答案】D 【详解】A．氢能来源丰富、燃烧热值高、产物无污染，是21世纪最具发展潜力的清洁能源，A正确； B．图中有太阳能转化为电能、风能转化为电能、水能转化为电能、电能转化为化学能、化学能转化为电能、光能等，至少有6种能量转化形式，B正确； C．太阳能、风能、氢能都是人类开发利用的新能源，C正确； D．太阳能电池用半导体将光能转化为电能，燃料电池将化学能转化为电能，两者供电原理不同，D错误； 故答案选D。 考点五 氢能源的开发利用 【例5】据报道，氢氧燃料电池公交汽车已经驶上北京街头。下列说法正确的是（    ） A．电解水制取氢气是理想而经济的制氢方法 B．发展氢氧燃料电池汽车不需要安全高效的储氢技术 C．氢氧燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染 D．氢氧燃料电池把氢气和氧气燃烧放出的热能转化为电能 【答案】C 【详解】A．电解水制取氢气消耗大量的电能，因此通过电解水制取氢气不是理想而经济的制氢方法，A错误； B．氢气密度小，发展氢氧燃料电池汽车，安全高效的储氢技术是难题，B错误； C．氢氧燃料电池的生成物是水，环保无污染，所以氢氧燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染，C正确； D．氢氧燃料电池属于原电池，是将化学能转化为电能的装置，D错误； 故合理选项是C。 解题要点 1、氢气作为能源的优点 2、氢能的产生 (1)水煤气法 (2)电解水法 (3)光解法 3、开发和利用氢能需要克服的问题 (1)解决制氢的能耗问题：利用电能电解水时要消耗大量的电能。科学家正在研究利用其他方法由水制取氢气。 (2)要解决氢气的贮存和运输问题：氢气熔点低、难液化，液氢存储困难，也不安全。贮氢合金的发现和应用，开辟了解决氢气贮存、运输难题的新途径。 【变式5-1】科学家认为，氢气是一种高效而无污染的理想能源，近20年来，对氢能源的研究获得了迅速发展。 (1)已知1 mol H2完全燃烧时放出285.8 kJ的热量，试写出H2燃烧的热化学方程式： 。 (2)为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气，下列可供开发又较经济且资源可持续利用的制氢气的方法是 (填序号)。 A．电解水         B．锌和稀硫酸反应         C．光解海水 (3)某学生查阅大量资料，提出下列用水制取氢气的研究方向： ①研究在水不发生化学反应的情况下制取氢气，同时释放能量。 ②设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气。 ③寻找高效催化剂，提高水在一定条件下分解产生氢气的转化率。 ④寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，用以分解水制取氢气 请你从上述研究方向中，选择其中不合理的项，并简述理由：不合理的是 ，理由是 。 【答案】 H2(g)+O2(g)=H2O(l)  △H=-285.8 kJ/mol C ①③ ①：水分子中不含氢气分子，不可能在不发生化学反应的情况下得到氢气，且水分解是吸热反应(或③：催化剂能提高水分解产生氢气的反应速率，但不能提高水的转化率) 【详解】(1)1 mol H2完全燃烧产生1 mol液态H2O时放出285.8 kJ的热量，则其燃烧的热化学方程式为H2(g)+O2(g)=H2O(l)  △H=-285.8 kJ/mol； (2)A. 电解水需要大量的电能，不符合廉价的要求，A不符合题意； B. 锌与稀硫酸反应，需要消耗大量的锌和硫酸，不符合廉价的要求，B不符合题意； C. 光解海水，可充分利用光能，廉价而又低碳，符合要求，C符合题意； 故合理选项是C； (3)①水是纯净物，不是混合物，水是化合物，其中含有H、O两种元素，而H2是单质，因此由水制取氢气的变化是由化合物转化为单质，发生的是化学变化，且水分解反应是吸热反应，故①不可行； ②用水制取新能源氢气，水在高温下也可以发生分解反应，设法将太阳光聚焦，产生高温使水分解产生氢气，②可行； ③催化剂，能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变，故寻找高效催化剂，使水分解产生氢气的速率加快，但催化剂不能使化学平衡发生移动，因此不能改变水分解的转化率，③不可行； ④寻找特殊的化学物质，改变水分解的化学反应速率，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气，④可行； 综上所述可知：不可行的措施是①③。 【变式5-2】下列不属于开发利用氢能源的关键技术的是 A．贮存与运输 B．氢能是可再生清洁能源 C．开发氢氧燃料电池 D．廉价制取 【答案】B 【详解】A. H2在室温下呈气态，作为能源，储存与运输很不方便，所以贮存与运输属于开发利用氢能源的关键技术，A不符合题意； B. 氢气燃烧产物是水，对环境无污染，而且其燃烧产物可作为制取氢气的原料，所以氢能是可再生清洁能源，不属于开发利用氢能源的关键技术，B符合题意； C. 将氢气燃烧反应设计为原电池，开发为氢氧燃料电池，不仅能量利用率大大提高，而且燃料和生成物不在电池中，随着电池的使用而不断输入和排出，因此属于开发利用氢能源的关键技术，C不符合题意； D. 制取氢气的原料是水，水随处可取，来源丰富，但断裂H-O键需要消耗很高的能量，因此关键技术是如何获得廉价能源制取氢气，属于开发利用氢能源的关键技术，D不符合题意； 答案选B。 基础达标 1．酸碱中和反应是常见的放热反应。下列属于放热反应的是 A．盐酸与氢氧化钠的反应 B．氢氧化钡与氯化铵的反应 C．盐酸与碳酸氢钠的反应 D．灼热的炭与二氧化碳的反应 【答案】A 【详解】A．酸碱中和反应（如HCl与NaOH）是明确放热的反应，符合题意，A正确； B．氢氧化钡与氯化铵的反应（如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl）因吸热导致温度下降，属于吸热反应，B错误； C．盐酸与碳酸氢钠（NaHCO2）反应生成CO2，但该反应需要分解碳酸氢根，实验现象中温度变化不明显或吸热，故为吸热反应，C错误； D．碳与CO2在高温下生成CO的反应需持续吸热，属于吸热反应，D错误； 故选A。 2．如图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法错误的是 A．金属镁和卤素单质(X2)的反应均为放热反应 B．MgX2中热稳定性最弱的是MgI2 C．22.4 LF2(g)与足量的Mg充分反应，放热1124 kJ D．由图可知MgCl2(s)分解吸收的能量比MgBr2(s)大 【答案】C 【详解】A．金属与卤素单质的能量之和高于生成物的能量，所以金属镁和卤素单质(X2)的反应都是放热反应，A正确； B．物质的能量越低越稳定，热稳定性：MgI2＜MgBr2＜MgCl2＜MgF2，则热稳定性最弱的是MgI2，故B正确； C．22.4 L F2(g)未指明标准状况，无法确定其物质的量是否为1 mol，C错误； D．MgCl2分解吸热能量等于其生成放热的绝对值(641 kJ·mol⁻¹)，MgBr2为524 kJ·mol⁻¹，故MgCl2分解吸收能量更大，D正确； 答案选C。 3．下列氢能的获得方法不符合低碳化要求的是 A．利用煤和水蒸气高温反应制取氢气 B．利用水力发电，电解水制取氢气 C．利用高效催化剂分解水制取氢气 D．利用太阳光聚焦产生高温，使水分解制取氢气 【答案】A 【详解】A．煤和水蒸气高温反应制取氢气的反应为碳和水蒸气高温条件下反应生成一氧化碳和氢气，反应消耗化石能源，不符合低碳化要求，A符合题意； B．水力发电是清洁能源，利用水力发电，电解水制取氢气，制备过程中没有消耗化石能源，符合低碳化要求，B不符合题意； C．寻找高效催化剂，分解水制取氢气，制备过程中没有消耗化石能源，符合低碳化要求，C不符合题意； D．利用太阳光聚焦产生高温，不消耗化石能源，可使水分解产生氢气，制备过程中没有消耗化石能源，符合低碳化要求，D不符合题意； 故选A。 4．为了探究化学反应的能量变化情况，某同学设计了如图装置，向盛有A的试管中滴加B试剂时，看到U形管中，甲处液面上升，乙处液面下降，下列关于该反应的说法正确的是 A．该反应为放热反应 B．反应物的总能量比生成物的总能量高 C．此反应一定是氧化还原反应 D．试剂A和试剂B可能为碳酸氢钠和乙酸 【答案】D 【详解】A．根据分析可知，该反应为吸热反应，A错误； B．该反应为吸热反应，则反应物的总能量比生成物的总能量低，B错误； C．此反应未确定具体的反应物，不一定是氧化还原反应，C错误； D．碳酸氢钠和乙酸的反应为吸热反应，故试剂A和试剂B可能为碳酸氢钠和乙酸，D正确； 故答案为：D。 5．甲酸（HCOOH）被认为是一种有前途的储氢化合物。在催化剂作用下，甲酸分解制氢的过程如图。 下列说法不正确的是 A．过程Ⅰ需要吸收能量 B．过程Ⅱ只有化学键的断裂，没有化学键的形成 C．过程Ⅲ形成的化学键是非极性键 D．分解制氢的总反应方程式为： 【答案】B 【详解】A．过程Ⅰ有O-H化学键断裂，需要吸收热量，A正确； B．过程Ⅱ有C-H化学键断裂，同时生成C=O双键，有化学键生成，B错误； C．过程Ⅲ生成H2，化学键为非极性键，C正确； D．甲酸（HCOOH）分解生成CO2和H2，反应方程式正确，D正确； 故答案为：B。 6．两种制备硫酸的途径如下图(反应条件略)。下列说法错误的是 A．途径①与途径②相比，途径①的原子利用率更高 B．和的键能之和小于的键能 C．若，则的能量大于和的总能量 D．已知则 【答案】D 【详解】A．途径①与途径②相比，途径①中二氧化硫被过氧化氢完全氧化为硫酸，而②中二氧化硫和氧气反应为可逆反应，进行不完全，故①的原子利用率更高，A正确； B．△H2＜0，根据焓变=反应物键能之和-生成物键能之和，则1molSO2和0.5molO2的键能之和小于1molSO3的键能，B正确； C．①，②，①+②整理可得，若，说明H2O2 (aq)分解生成H2O(l)和O2 (g)是放热反应，则2molH2O2 (aq)的能量大于2 molH2O(l)和1molO2 (g)的总能量，C正确； D．气态二氧化硫的能量大于液态二氧化硫，生成液态二氧化硫放热更多，，D错误； 故选D。 7．下图是反应的能量变化图。下列说法错误的是 A．的能量为bkJ B．反应物总能量小于生成物总能量 C．是吸热反应 D．断开和的化学键需要吸收akJ的能量 【答案】A 【详解】A．题图中表明断裂2mol键吸收bkJ能量，而的总能量未知，A项错误； B．题图表明反应物的总能量低于生成物的总能量，B项正确； C．题图表明反应物的总能量低于生成物的总能量，则属于吸热反应，C项正确； D．题图表明断裂1mol键和1mol键吸收kJ能量，D项正确； 故选：A。 综合应用 1．已知反应 A＋B=C＋D 的能量变化如图所示，下列叙述正确的是 A．A 的能量一定低于C的能量，B的能量一定低于D的能量 B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热，反应才能进行 C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量一定小于形成生成物中化学键所放出的能量 D．A和B的总能量一定低于C和D的总能量 【答案】D 【详解】A．由图可知,A与B的总能量小于C与D的总能量，该反应为吸热反应，但无法确定A与C、B与D的能量高低，故A错误； B．由图可知该反应为吸热反应，与反应条件无关，该反应可能需要加热，也可能不需要加热，如氢氧化钡晶体和氯化铵反应瞬间完成，是吸热反应，不需加热，故B错误； C．由图可知该反应为吸热反应，则断裂化学键吸收的热量大于生成化学键释放的能量，故C错误； D．反应A+B=C+D为吸热反应，则A和B的总能量一定低于C和D的总能量，故D正确； 故答案为D。 2．水煤气变换反应是放热反应，在催化剂下的反应过程如图所示。下列说法中不正确的是 A．过程I中有共价键断裂 B．过程II和过程III均为放热过程 C．该反应的化学方程式为： D．该反应中反应物的总能量大于生成物总能量 【答案】B 【详解】A．过程I中是CO上的C吸附在催化剂上，同时中的H-O键断裂，A正确； B．过程II中H-O键断裂，断键吸热，B错误； C．根据信息，该过程方程式为，C正确； D．该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物总能量，D正确； 故选B。 3．如图所示为有关反应的反应过程与能量变化的关系。下列说法正确的是 A． B．S(g)比S(s)稳定 C． D．S(g)转化为S(s)是吸热过程 【答案】C 【详解】A．反应物的总能量大于生成物的总能量为放热反应，从图像可以看出，反应物 的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，所以，A错误； B．物质的能量越低越稳定，从图像可知，的能量低于的能量，所以比稳定，B错误； C．两个反应均为放热反应，烙变均小于0，根据纵坐标分析，绝对值大于的绝对值，，C正确； D ．能量低于，转化为是放热过程，D错误； 综上，答案是C。 4．以CO和为原料合成甲醇是工业上的成熟方法，直接以为原料生产甲醇是目前的研究热点。我国科学家用人工合成淀粉时，第一步就需要将转化为甲醇。 已知：①   ②   ③   下列说法不正确的是 A．若温度不变，反应①中生成时，放出的热量大于90.5kJ B．与合成甲醇热化学方程式为：   C．通过已知①②③可以计算出的燃烧热为 D．以和为原料合成甲醇，同时生成，该反应需要吸收能量 【答案】C 【详解】A．反应①生成的是气态甲醇，而液态甲醇能量更低，生成液态会释放更多热量，故放出的热量大于90.5kJ，A正确； B．根据盖斯定律，反应①−②可得，，B正确； C．燃烧热需生成液态水，但已知反应③生成气态水，无法直接计算液态水的焓变，因此无法确定甲醇的燃烧热，C错误； D．以和为原料合成甲醇，同时生成：，该反应=2①-2②-3③，，需吸收能量，D正确； 故选C。 5．标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表，运用该数据可计算键能或反应热 物质 O H HO HOO 能量 249 218 39 10 0 0 例如：可根据计算出中氧氧单键的键能为。 下列说法正确的是 A．的键能为 B．的键能等于中氧氧单键的键能的两倍 C．破坏氧氧单键所需能量： D．， 【答案】D 【详解】A．的键能为生成1mol释放的能量，相对能量为，相对能量为0，生成1mol释放的能量为，则的键能为，A错误； B．的键能为，中氧氧单键的键能为，两倍为，，B错误； C．解离O-O键变化为，则所需能量：生成物总能量-反应物总能量，破坏中氧氧单键所需能量为，故HOO解离所需能量更高，C错误； D．根据生成物总能量-反应物总能量，则的能量的能量=，D正确； 故选D。 6．转化为的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．比更稳定 B．转化为的 C．完全转化为释放的能量为 D．断开释放的能量为 【答案】C 【详解】A．比总能量高，无法单独比较和的稳定性，A不符合题意； B．由图可知，氧气转化为臭氧是吸热反应，，B不符合题意； C．由图可知，完全转化为2mol吸收的能量为，则完全转化为释放的能量为，C符合题意； D．断键时吸收能量，断开吸收的能量为，D不符合题意； 故选C。 7．已知1molC和1molCO燃烧时热量变化如下表所示： 反应 热量变化 放热393.5kJ 放热110.5kJ 放热283.0kJ 其中s、g分别代表物质的状态为固态和气态。下列说法错误的是 A．碳充分燃烧时可获得更多热量，同时还能减少环境污染 B．燃烧时断键吸收的能量比成键释放的能量少283.0kJ C．在中燃烧，生成等物质的量的和时放出504kJ热量 D．燃烧，经一步或两步反应最终全部生成时，放出的热量相同 【答案】C 【详解】A．碳充分燃烧生成CO2，放热更多且减少CO污染，A正确； B．1molCO(g)燃烧放热283.0kJ，说明成键释放的能量比断键吸收的能量多283kJ，B正确； C．12gC（1mol）生成0.5mol CO和0.5mol CO2，总放热为：(0.5×110.5 + 0.5×393.5)kJ = 252kJ，C错误； D．根据盖斯定律，燃烧，无论反应路径如何，最终产物相同时，放出的总热量相同，D正确； 故选C。 8．已知：、的燃烧热分别为286kJ/mol、890kJ/mol。现有与的混合气体22.4L（已折算为标准状况），使其完全燃烧生成了和液态水，测得反应放出热量739kJ。原混合气体中与的物质的量之比约等于 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据、的燃烧热分别为286kJ/mol、890kJ/mol，现有与的混合气体22.4L（已折算为标准状况），则混合气体的物质的量为：1mol；完全燃烧生成了和液态水，测得反应放出热量739kJ；设和的物质的量分别为xmol和ymol，可以列方程组：，解得x=0.25mol，y=0.75mol，物质的量之比为1:3；则所给的四个答案选项中，正确的答案为：A； 9．已知H2的燃烧热为285.8kJ/mol，CO的燃烧热为282.8kJ/mol。现有H2和CO组成的混合气体56.0L(标准状况)，经充分燃烧后，一共放出热量710.0kJ，并生成液态水，燃烧后的产物与足量的Na2O2反应。下列说法不正确的是 A．CO燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)= 2CO2(g)△H=-565.6kJ/mol B．H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=—285.8kJ/mol C．消耗Na2O2的质量为195g，该过程中转移电子2.5NA D．燃烧后的产物与足量的Na2O2反应后，固体增重31g 【答案】D 【详解】A．CO燃烧热对应的方程式应为2CO生成2CO2，焓变为-565.6kJ/mol，A正确； B．H₂燃烧热的热化学方程式正确，生成液态水且焓变为-285.8kJ/mol，B正确； C．Na2O2与水、二氧化碳的反应为歧化反应，1mol过氧化钠转移1mol电子，195gNa2O2物质的量为2.5mol ，则转移2.5mol电子（2.5NA），C正确； D．H2和CO组成的混合气体56.0L(标况)物质的量为2.5mol，经充分燃烧后，放出总热量为710kJ，并生成液态水，依据氢气和一氧化碳燃烧热的热化学方程式计算，设氢气物质的量为x，一氧化碳物质的量为y，则x+y=2.5，285.8x+282.8y=710，计算得到x=1，y=1.5，固体增重应为H2和CO的总质量（1×2+1.5×28=44g），而非31g，D错误； 故选D。 10．Ⅰ．已知下列热化学方程式：①H2(g)+O2(g)=H2O(l) ∆H=-285kJ·mol-1， ②H2(g)+O2(g)=H2O(g) ∆H=-241.8kJ·mol-1， ③C(s)+O2(g)=CO(g) ∆H=-110.5kJ·mol-1， ④2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)ΔH=-787kJ·mol-1，回答下列问题： (1)写出C燃烧热的热化学方程式 ； Ⅱ．中和热是一类重要的反应热，也是化学研究的重要课题。已知强酸稀溶液与强碱稀溶液发生反应的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ∆H1=-57.3kJ•mol-1。 (2)下列各组试剂混合发生反应的离子方程式为H++OH-=H2O的是 (填序号)。 A．盐酸与氢氧化钠溶液        B．稀硫酸与氢氧化钡溶液 C．醋酸与氢氧化钠固体        D．硫酸氢钠溶液与氢氧化钠溶液 E．氢氧化镁溶于稀盐酸 (3)若稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成1molH2O(l)，则反应放出的热量 (填“大于”“等于”或“小于”)57.3kJ，原因是 。 Ⅲ．如图所示，某反应在不同条件下的反应历程分别为a、b。 (4)据图可判断出反应物的总键能 (填“>”“<”或“=”，下同)生成物的总键能，则该反应的反应热∆H 0。 【答案】(1)C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH= -393.5kJ·mol-1， (2)AD (3)大于 氢氧化钠固体溶解放热 (4)＜ ＜ 【详解】（1）燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，故C燃烧热的热化学方程式为C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH= -393.5kJ·mol-1； （2）HCl和NaOH均为强电解质，反应生成强电解质NaCl和水，可以用H++OH-=H2O表示，A正确；稀硫酸和氢氧化钡反应时除了生成水还生成硫酸钡沉淀，B错误；醋酸为弱酸，不能写成离子，C错误；硫酸氢钠在水溶液中电离得到、H+和Na+，与氢氧化钠反应生成水和强电解质硫酸钠，可以用H++OH-=H2O表示，D正确；氢氧化镁难溶于水，不能写成离子，E错误；故答案选AD； （3）氢氧化钠固体溶于水时也会放热，所以稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成1molH2O(l)，反应放出的热量大于57.3kJ； （4）据图可知该反应为放热反应，即ΔH<0，又因△H=反应物的总键能-生成物的总键能，故反应物的总键能<生成物的总键能。 拓展培优 1．光解水制氢的关键步骤是水的氧化。我国科学家用仿生催化剂［用表示］实现在溶液中高效催化水的氧化，该过程物质转化及反应能量变化示意图如下： 下列说法不正确的是 A．步骤①可能为 B．水的氧化反应为： C． D．催化剂参与反应，降低活化能，加快反应速率 【答案】C 【详解】A．观察题干图示信息可知，步骤①可表示为， A正确； B．由题干图示信息可知，水的氧化反应(总反应)方程式为：，B正确； C．根据盖斯定律结合题干图示信息可知，，C错误； D．根据碰撞理论可知，催化剂参与反应，通过降低活化能，从而加快反应速率，D正确； 故选C。 2．已知转化为和分两步进行： ①  ； ②  。 上述反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．比稳定 B． C．生成吸收能量 D．断裂中化学键吸收的能量大于形成中化学键所放出的能量 【答案】D 【详解】A．根据图示，总能量大于，可知能量比大，能量越低越稳定，比稳定，A错误； B．根据图像，，则，B错误； C．方程式①+②可得：，生成吸收能量，C错误； D．根据图示，断裂可知中化学键吸收的能量大于形成和中化学键所放出的能量，D正确； 故选D。 3．氢气是未来理想的能源。 (1)实验室用铁与的硫酸反应生成的物质的量与反应时间的关系如图所示。按要求回答下列问题： ①产生的平均反应速率最大的时间段是 (填“0~2min”“2~4min”或“4~6min”)，该时间段内对反应速率起关键作用的影响因素是 。 ②若向体系中加入少量硫酸铜溶液，可以加快氢气的生成速率，其原因是 。 ③要加快上述实验中产生氢气的速率，还可采取的措施是 (填一种)。 (2)工业上用海水制氢气的新技术的原理为。回答下列问题： ①分解海水的反应属于 反应(填“放热”或“吸热”)。 ②分解产生的氢气储存比较困难，有一种储存方法的原理可表示为。下列说法正确的是 (填序号)。 A．储氢、释氢过程中均有能量变化 B．储氢时反应物中只有离子键的断裂 C．储氢过程中，被还原 D．释氢过程中，每消耗0.1mol放出2.24L (3)可与发生反应：。一定温度下，在恒容密闭容器中进行该反应，下列叙述能说明该反应达到平衡的是_______(填序号)。 A． B．断裂1mol H―H键的同时形成1mol I―I键 C．容器内气体的压强不变 D．容器内气体的颜色不变 【答案】(1)2~4min 温度 Fe置换出Cu，Fe、Cu形成原电池，从而加快了的生成速率 升高温度、适当增大硫酸的浓度或将Fe换成锌等 (2)吸热 AC (3)BD 【详解】（1）①反应速率指单位时间内物质浓度或者物质的量的变化量，提供选项中三个时间段长度相同，只需要看H2的变化量，变化量越大，平均反应速率越大，所以反应速率最大的时间段是2-4min；反应开始，反应物浓度最大，反应速率较快，随着反应的进行，反应物浓度逐渐降低会导致反应速率降低，同时反应放出热量导致体系温度升高，反应速率会随之升高，2-4min段内反应速率升高，所以对反应速率起关键作用的是温度； ②铁先与少量硫酸铜反应生成铜单质，铁、铜、硫酸形成原电池，加快反应速率； ③根据影响反应速率的因素知，还可采取的措施有升高温度、适当增大硫酸的浓度，将铁片换成铁粉或者锌等； （2）①该反应是分解反应，应为吸热反应； ②A．化学反应均有能量变化，即放出热量或者吸收热量，A项正确； B．储氢过程中碳酸氢钠中的O断裂下来与H2结合成H2O，碳酸氢钠中的O与C原子连接，是极性共价键的断裂，B项错误； C．储氢过程中H2中的H由0价升高到+1价，是还原剂，则碳酸氢钠是氧化剂，被还原，C项正确； D．气体的体积必须是再标准状况下，D项错误； 故选择AC； （3）判断平衡状态的方法是①变量不变时达到平衡态②速率一正一逆成比例，A项中没有知名反应方向，B项符合要求，C项反应前后气体系数之和不变，则气体压强是不变量，D项I2的颜色发生变化，是变量，故正确选项为BD。 4．二氧化碳催化加氢制甲醇的反应为，已知该反应为放热反应，在恒容密闭容器中充入和进行反应，下列说法正确的是 A．反应过程中， B．气体密度不变可说明反应已达到平衡状态 C．断键吸收的总能量大于形成化学键放出的总能量 D．反应达到平衡时的转化率可能为 【答案】A 【详解】A．由反应化学方程式可知，反应过程中生成等物质的量的和，则，故A正确； B．在恒容密闭容器中反应，反应物，生成物全部是气体，气体总质量不变，容器体积不变，则气体密度始终不变，故气体密度不变不能说明反应已达平衡状态，故B错误； C．该反应为放热反应，断键吸收的总能量小于形成化学键放出的总能量，故C错误； D．若的转化率为，则完全反应，该反应为可逆反应，反应物不可能完全转化，故D错误． 答案A。 5．在一定体积下，分解时相关物质的相对能量与反应历程关系如图所示[已知和的相对能量为0]。下列说法错误的是 A．根据图像可知： B．形成1molCl―Cl键时释放的能量为 C．的平衡转化率：历程Ⅰ＝历程Ⅱ D．历程Ⅱ中快反应的热化学方程式为， 【答案】B 【详解】A．由分析可知，总反应的△H=-(E3-E6)kJ/mol=-(E2-E5)kJ/mol，整理可得E2-E3= E5-E6，故A正确； B．由图可知，气态氯原子的相对能量为(E2-E3) kJ/mol =( E5-E6) kJ/mol，由氯气的相对能量为0可知，形成1mol氯氯键时释放的能量为2(E2-E3) kJ/mol =2(E5-E6) kJ/mol，故B错误； C．由分析可知，气态氯原子是历程Ⅱ的催化剂，催化剂改变反应的历程，但不改变平衡的移动方向，所以历程I和历程Ⅱ中臭氧的转化率相等，故C正确； D．由图可知，历程Ⅱ中第二步反应的活化能小于第一步反应的活化能，反应的活化能越小，反应速率越快，则在该历程中速率最快步骤的热化学方程式为O(g) +ClO(g) =O2(g) +Cl(g) △H=-(E4-E5)kJ/mol=(E5−E4)kJ⋅mol−1，故D正确； 故选B。 6．用催化还原，可以消除氮氧化物的污染。例如： ①   ②   下列说法正确的是 A．若用还原生成和水蒸气，放出的热量为173.4 kJ B．由反应①可推知：   C．等量甲烷参与反应时，①②转移的电子数相同 D．若反应②放出116 kJ热量，则转移电子的物质的量为1.60 mol 【答案】C 【详解】A．①   ②   根据盖斯定律，①+②可得，若用还原生成和水蒸气，放出的热量为86.7kJ，A错误； B．气态水水变成液态水是放热反应，所以，B错误； C．反应①和反应②中，都变成了，也就是说转移的电子数为8，所以等物质的量的甲烷分别参加反应①、②，反应转移的电子数相同，C正确； D．若反应②放出116 kJ热量，则0.4molNO参加反应，则转移电子的物质的量为0.8 mol，D错误； 故选C。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题6 化学反应与能量变化 第二单元 化学反应中的热 教学目标 1、 能区分放热/吸热反应，列举典型实例（燃烧、中和、Ba(OH)₂·8H₂O与NH₄Cl、CaCO₃分解）。 2、 理解键断吸热、键成放热是能量变化本质；能用反应物/生成物总能量差解释热效应。 3、 掌握ΔH（+吸热、-放热，单位kJ/mol），能规范书写热化学方程式（状态、计量数、ΔH）。 4、 了解燃料充分燃烧条件与能源优化的意义。 重点和难点 重点：热化学方程式的规范书写（状态标注、计量数与ΔH比例、ΔH单位与符号）。 难点：热化学方程式的理解：状态对ΔH的影响、计量数的意义（非分子数）、ΔH的正负与吸热/放热的对应。 ◆知识点一 放热反应和吸热反应 1、放热反应和吸热反应 (1)概念：把放出热的化学反应称为放热反应，把吸收热的化学反应称为吸热反应。 (2)实验探究 【实验1】 实验现象：产生大量气泡，混合液的温度升高。 实验结论：反应过程中释放热量。 【实验2】 实验现象：有刺激性气味气体产生，烧杯温度降低，玻璃片粘在烧杯底部。 化学方程式： 实验结论：反应过程中 热量。 2、常见的放热反应和吸热反应 (1)常见的放热反应 ①所有的 反应：剧烈的发光、发热的化学反应。如：木炭、H2、CH4等在氧气中的燃烧，H2在Cl2中的燃烧。 ② 反应：H＋＋OH－===H2O。 ③大多数的 反应，例外：C＋CO22CO(吸热反应)。 ④铝热反应：如 。 ⑤活泼金属与酸或H2O放出氢气的反应：如Mg＋2H＋===Mg2++H2↑。 ⑥物质的缓慢氧化。 (2)常见的吸热反应 ①铵盐与碱的反应：如2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。 ②大多数的分解反应：如NH4ClNH3↑＋HCl↑。 ③CO2+C2CO、C+H2OCO+H2（制取水煤气）； ④以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应：如CO＋CuOCu＋CO2。 ⑤需要持续加热的反应。 特别提醒 吸、放热反应的三个“不一定” 1、放热反应不一定容易发生，如合成氨反应需要在高温、高压和催化剂作用下才能发生；吸热反应不一定难发生，如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应在常温下就能发生。 2、需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如硫与铁的反应；吸热反应不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 3、放热过程不一定是放热反应，如NaOH固体的溶解和浓硫酸的稀释是放热过程，但不是放热反应；吸热过程不一定是吸热反应，如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。 即学即练 1．下列属于吸热反应的是 A．盐酸与碳酸氢钠反应 B．木炭燃烧 C．铁与盐酸反应 D．浓硫酸溶于水 2．某反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．反应物的总能量大于生成物的总能量 B．该反应为放热反应 C．该反应一定需要加热才能发生 D．该反应可表示灼热的炭与二氧化碳反应的能量变化图 3．下列反应不属于氧化还原反应，但属于吸热反应的是 A．NaOH溶液与稀硫酸的反应 B．灼热的木炭与CO2的反应 C．盐酸与碳酸钠的反应 D．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应 ◆知识点二 热化学方程式 1、热化学方程式的概念及意义 (1)概念：能表示参加反应 和 的关系的化学方程式，叫做热化学方程式 (2)意义：不仅表明了化学反应中的 变化，也表明了化学反应中的 变化，还说明了物质的“物质的量”与“能量”之间的数量关系 如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6kJ·mol－1表示的意义是：在25 ℃、101 kPa下，2mol气态H2与1 mol 气态O2反应生成1 mol液态水时，放出的热量是571.6kJ 2、热化学方程式的书写方法要求 (1)遵循一般化学方程式的书写规则，一般不写反应条件，不标气体和沉淀符号 (2)标注ΔH的正负。化学方程式后面空一格标注ΔH，若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋” (3)计算ΔH的数值。根据化学方程式中的化学计量数计算写出ΔH的数值。ΔH单位是kJ·mol－1 (3)标注各物质聚集状态。在物质后面用括号标注各物质的聚集状态：气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq” (4)标注反应的温度和压强。没有特殊说明是指25 ℃、101 kPa，该条件可以不标注，但其他条件必须标注 (5)热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数只表示其 ，可以是 或 (6)热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，若化学计量数加倍，则ΔH的数值也要加倍 如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6kJ·mol－1 H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1 (7)逆反应的ΔH数值与正反应的 、符号 3、热化学方程式与普通化学方程式的区别 普通化学方程式 热化学方程式 化学计量数 是整数，既表示微粒个数又表示该物质的物质的量 可以是整数也可以是分数，只表示物质的物质的量 状态 不要求注明 必须在分子式后注明 ΔH正负号及单位 无 必须注明 意义 表明了化学反应中的物质变化 不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化 遵循规律 原子守恒 原子守恒和能量守恒 特别提醒 1、热化学方程式中不用标明反应条件(如“加热”“高温”“催化剂”等) 2、热化学方程式中不再用“↑”、“↓”来标记气体生成物和难溶生成物 3、热化学方程式中一般用“===”、可逆反应中用“”，即便是有机反应的热化学方程式中也不用“―→” 4、由于同素异形体的结构不同，所以焓不同，故化学式相同的不同单质与相同的物质发生反应，反应的焓变ΔH也不相同。对于化学式相同的同素异形体，还必须在化学式后面注明其名称。如C(s，金刚石)、C(s，石墨)或C(金刚石，s)、C(石墨，s) 即学即练 1．N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。已知在25℃、101kPa下，8gN2H4(g)完全燃烧生成氮气和液态水时，放出133.5kJ热量。则下列热化学方程式中正确的是 A． B． C． D． 1．下，煤炭、氢气、天然气的热值(指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量)依次是，则下列热化学方程式正确的是 A．   B．   C．   D．   3．已知氢气的燃烧热为，下列热化学方程式正确的是 A． B． C． D． ◆知识点三 化学反应中的能量变化的原因 1、化学反应的能量变化与物质内部能量的关系 (1)从物质内部能量分析化学反应过程：化学反应的过程可看作“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等形式释放出来，或者是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来的过程。 (2)化学反应的能量变化与物质内部能量的关系 图Ⅰ中反应物的总能量 生成物的总能量，反应 能量；图Ⅱ中反应物的总能量 生成物的总能量，反应 能量。 2、化学反应中能量变化与化学键的关系 (1)化学反应过程 (2)化学反应中能量变化的原因：物质发生化学反应时，断开化学键时需要 能量，形成化学键时需要 能量。 化学反应中的能量变化如图所示： ①若E1>E2，表示断开化学键所吸收的能量大于形成化学键所放出的能量，反应过程 能量。 ②若E1<E2，表示断开化学键所吸收的能量小于形成化学键所放出的能量，反应过程 能量。 3、利用键能估算化学反应的反应热 (1)共价键的键能：共价键的键能是指断开气态物质中1mol某种共价键生成气态原子需要吸收的能量，共价键的键能越大，共价键越牢固。 (2)共价键键能的意义：如：H-H的键能为436.4kJ·mol-1，则H2(g)===2H(g)，ΔH＝436.4kJ·mol－1。 (3)利用键能估算化学反应的反应热：ΔH＝反应物断开化学键吸收的总能量—生成物形成化学键放出的总能量 特别提醒 1、键能：在标准状况下，将1 mol气体分子AB(g)解离为气体原子A(g)、B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为kJ·mol－1。 2、物质所含能量越低，物质越稳定，键能越大，断裂其化学键所需能量越高，而形成其化学键所释放的能量也越多，反之亦然。 3、ΔH＝E反应物的键能之和－E生成物的键能之和。 即学即练 1．以为原料生产尿素的反应历程与能量变化示意图如下： 下列说法正确的是 A．和含有的化学键类型完全相同 B．第二步反应属于放热反应 C．第一步反应吸收的热量为 D．生产尿素的化学方程式为 2．Ⅰ．研究化学能与热能、电能的转化具有重要价值。回答下列问题： (1)下列过程属于化学变化且能量变化符合图示的是 (填标号)。 ①金属钠与水的反应②水蒸气冷凝为液态水③灼热的碳与二氧化碳的反应④与的反应⑤过氧化氢的分解反应⑥与盐酸的反应 Ⅱ．恒温条件下，在容积为2L的恒容密闭容器中充入1mol和3mol，发生反应：  。 (2)已知反应中相关化学键的键能数据如下表，则 kJ·mol-1。 化学键 E/(kJ·mol-1) 436 343 803 465 413 (3)反应过程中测得和的物质的量随时间的变化情况如下表。 时间 0min 3min 6min 9min 12min /mol 0 0.50 a 0.75 0.75 /mol 1 0.50 0.35 0.25 0.25 ① 。 ②0~3min内， mol·L-1·min-1；第6min时的 (填“>”“<”或“=”)第9min时的。 ③的平衡转化率为 %；下列措施中能加快该反应反应速率的是 (填标号)。 A．其他条件保持不变，升高温度           B．恒温恒压条件下，充入He使容积增大 C．恒温恒容条件下，充入He使压强增大    D．恒温恒容条件下，充入一定量的 3．在25℃，的条件下，甲烷的燃烧热为，部分化学键的键能如下表所示： 化学键 键能／ 414 498 x 464 已知：①键能是气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。 ②3.6g水蒸气液化放出8kJ热量。 通过计算，x的值为 A．803 B．843 C．1307 D．883 ◆知识点四 燃料燃烧释放的能量 氢能源的应用前景 1、燃料燃烧释放的能量 (1)燃料的热值 ①热值是指一定条件下单位质量的可燃物 所放出的热。热值的单位是kJ·g-1。 ②常见的燃料中，热值最大的是 ，其次是 ，较小的是 。 (2)化石燃料燃烧对环境的影响 ①化石燃料燃烧对环境的影响 a、煤等化石燃料燃烧常伴随着大量烟尘、CO、SO2、氮氧化物(NOx)等有害物质的排放。 b、 能导致酸雨。 c、燃料燃烧过程中，一般只有1/3可以实现有效转化，其他部分则转化为废气排出或损耗掉，燃料使用效率不高。 ②解决化石燃料对环境影响的方法 a、减少作为燃料的煤和石油的开采。 b、利用化学方法将化石燃料转化为清洁燃料。 c、开发优质的新能源，氢能、水能、太阳能、风能等都是更清洁、更高效的能源。 2、氢燃料的应用前景 (1)氢气是未来理想的绿色燃料:氢气的热值在普通燃料中是最高的，且氢气燃烧的产物只有水，不会产生对环境有害的污染物，是一种清洁燃料。 (2)制氢和储氢已成为全球瞩目的课题 ①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的进展。 ②氢气密度小，熔点低，难液化，贮存液氢的容器要求高。 ③研制贮氢合金。 a、科学家正致力于研究具备良好吸收和释放氢气性能的合金(如镧镍合金等)，这将为解决氢气贮存问题开辟新的方向。 b、贮氢合金在一定条件下吸收氢气形成金属氢化物，加热时又可释放出氢气。 (3)氢燃料的应用前景 ①发射人造卫星和运载火箭常用液氢作燃料。 ②氢燃料混合动力有轨电车。 ③氢燃料电池。 3、太阳能及其利用 (1)太阳能的转化 ①植物体内的叶绿素等物质将水、二氧化碳转化为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素，其本质是发生了光—生物质能转化。 植物的光合作用： ②动物摄入体内的淀粉、纤维素能水解转化为葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，释放出热，供给生命活动的需要。 淀粉、纤维素水解： 葡萄糖氧化： ΔH＝-2806kJ·mol－1 (2)人类直接利用太阳能的方式 ①光—热转换 基本原理：利用太阳辐射能加热物体获得热能。 ②光—电转换 a、光—热—电转换：利用太阳能集热器发电，太阳能集热器吸收的热能使水转化为水蒸气，再驱动汽轮机发电。 b、光—电直接转换：利用光电效应，将太阳能直接转化为电能。光—电转换的基本装置是太阳能电池。 即学即练 1．下列关于能源利用的说法正确的是 A．贮氢合金在使用时，氢气分子被吸收在合金表面分解变成氢原子，同时放出热 B．使用化石燃料不会引起环境污染 C．将城市废弃物处理后封闭式焚烧，利用产生的热能供暖和发电 D．通过电解水产生的氢气作为燃料的优点之一是成本低 2．下列关于能源的叙述正确的是 A．生物质能是可再生能源 B．有能量变化的过程一定是化学变化 C．化石燃料既属于一次能源，也属于可再生能源 D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转化为热能的过程 3．我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。下列做法不利于碳达峰、碳中和的是 A．发展CO2捕集技术 B．推广使用新能源汽车 C．推动风能、水能、光能等可再生能源发展 D．工厂大量生产脱硫燃煤 一、热化学方程式的书写 正确书写热化学方程式，除了遵循书写化学方程式的要求外，还要注意以下几点： 1、需注明ΔH的符号和单位 若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”(“＋”常省略)。ΔH的单位一般为kJ·mol－1。 2、需注明物质的聚集状态 反应物和生成物的状态不同，反应热ΔH不同，因此，必须注明物质的聚集状态。气、液、固、溶液分别注“g”、“l”、“s”、“aq”。热化学方程式中，可以不标明反应条件。 3、需注意ΔH的数值与化学计量数相对应 由于ΔH与反应已完成的各物质的物质的量有关，所以热化学方程式中的化学计量数与ΔH的值相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也加倍。例如： CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH ＝－890 kJ·mol－1 CH4(g)＋O2(g)=CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－445 kJ·mol－1 4、热化学方程式中各物质的化学计量数可以是整数，也可以是分数，但必须是最简整数或最简分数。 5、需注意可逆反应的ΔH含义 不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热ΔH表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。 例如：N2 (g) ＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1是指1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全转化为2 mol NH3(g)时放出的热量为92.4 kJ。 实践应用 1．下列热化学方程式及有关应用的叙述中，正确的是 A．的燃烧热为，则燃烧热的热化学方程式可表示为 B．某可逆反应的，则逆反应活化能比正反应活化能大 C．已知、条件下：     ，则比稳定 D．、下，将和置于密闭的容器中充分反应生成，放热19.3kJ，其热化学方程式可表示为：   2．判断吸热反应与放热反应 (1)下列变化： ①铝片与稀盐酸的反应；②晶体与晶体混合反应；③浓硫酸溶于水；④氯酸钾分解制氧气：⑤生石灰与水反应生成熟石灰；⑥在中燃烧。 属于吸热反应的是 (填序号)，属于放热反应的是 (填序号)。 (2)反应A＋B→C(放热)分两步进行①A＋B→X(吸热)；②X→C(放热)。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． (3)写出298K时，下列反应的热化学方程式： ①1molHgO(s)分解为液态汞和氧气，吸热90.7kJ 。 ②16g固体硫完全燃烧时放出148.4kJ的热量 。 ③气体完全燃烧生成液态水和，放出99.6kJ的热量 。 3．一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入3 mol A和2 mol B，发生如下反应：3A(g)+B(g)=xC(g)+2D(s)，反应进行到1 min时测得剩余1.2 mol A，此时C的浓度为0.6 mol•L-1。 (1)x为 。 (2)反应在1 min内，B的平均反应速率为 。 (3)在四种不同的条件下测定得到以下反应速率，其中表示的反应速率最快的是_______。 A．v(A)=0.5 mol•L-1•min-1 B．v(B)=0.2 mol•L-1•min-1 C．v(C)=0.3 mol•L-1•min-1 D．v(D)=0.5 mol•L-1•min-1 (4)书写给定条件下的热化学方程式。 ①0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5 kJ热量 。 ②1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，吸收10.94 kJ热量 。 考点一 放热反应和吸热反应 【例1】催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系如图甲所示。有氧条件下，催化还原NO的反应历程如图乙所示。下列说法正确的是 A．图甲反应中断裂和中化学键吸收的能量大于形成和中化学键放出的能量 B．都是该反应的催化剂 C．图乙所示反应③中氧化剂与还原剂物质的量之比为4:1 D．图乙中总反应 【变式1-1】在舞台上用干冰可以塑造出宛如仙境一般烟雾缭绕的奇妙效果。干冰升华吸热，使空气中的水蒸气冷凝形成白雾。在利用干冰制造烟雾效果的过程中，发生改变的是 A．水分子的质量 B．二氧化碳分子间的间隔 C．分子的体积 D．二氧化碳分子具有的能量 【变式1-2】是重要的消毒剂、氧化剂，研究其分解反应有重要意义。KI能催化的分解。 ①不加KI： ②加入KI：； 分解反应过程中能量变化如图所示。下列判断不正确的是 A．加入KI后改变了反应的历程 B．加入KI后改变了反应的反应热 C．是吸热反应 D．KI降低了该反应的活化能 考点二 热化学方程式 【例2】反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是 A．生成物的总能量小于反应物的总能量 B．断键时放出的总能量大于形成化学键时吸收的总能量 C．与足量反应生成，放出的热量大于110.5kJ D．该反应的热化学方程式可表示为   解题要点 热化学方程式的书写方法 1、遵循一般化学方程式的书写规则(一般不写反应条件)。 2、要注明反应物和生成物的状态。 3、在右端注明ΔH的符号(正号常省略)、大小及单位。 4、化学计量数只表示物质的量，因此可以是整数，也可以是分数。化学计量数改变，ΔH的数值要相应改变。 【变式2-1】七铝十二钙是新型的超导材料和发光材料。 I．工业中的制备研究Deacon法制备原理为： (1)热化学机理研究 已知：反应中，每被氧化，放出的热量。 ①Deacon法制备的热化学方程式是 。 ②断开1molH—O键与断开1molH—Cl键所需能量相差为 kJ。 (2)催化氧化机理研究 Deacon法制备反应，催化历程如下： 反应①： (写出反应①的化学方程式) 反应②： II．用白云石(主要含和)和废片(主要含和)制备七铝十二钙的工艺如下图： (3)白云石的处理不能用稀H2SO4代替稀HNO3，原因是 。 (4)滤液1中通入CO2时，需同时通入NH3，理由是 。 (5)用NaOH溶液处理废Al片的目的是 。 【变式2-2】活性炭、尿素[]、氨气等能还原烟气中氮氧化物()。 (1)在2L密闭容器中，一定温度下，反应体系中，随时间的变化如下表所示： 时间/s 0 1 2 3 4 5 /mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 ①用表示从0-2s内该反应的平均速率v= 。2s时， (填“大于”、“小于”或“等于”)。 ②下列能说明该反应已经达到平衡状态的是 (填字母)。 a．单位时间内消耗2mol NO同时生成1mol      b．容器内压强保持不变 c．                         d．容器内的气体密度保持不变 (2)尿素吸收液与汽车尾气在高温下混合反应，尿素分解生成和HNCO，在催化剂作用下，HNCO与反应生成和，和NO反应生成。 ①已知8.5g 和NO完全反应生成和气态水，放出226kJ的热量，写出该反应的热化学方程式 。 ②NO的脱除率随尿素吸收液反应温度变化的影响如图所示。当温度大于80℃时，NO的脱除率随温度升高而降低的可能原因是 。 (3)作为催化剂能在和之间改变氧化状态，将烟气中的NO先转化为易于吸收的NO并引起氧空位的形成，得到新的铈氧化物。铈氧化物发生的可能变化如图所示。 ①NO能与反应生成中间体，该步反应的化学方程式为 。 ②当1mol 氧化标准状况下2.24L NO后，生成的中x= 。 考点三 化学反应中能量变化的原因 【例3】完成下列问题。 (1)下列变化属于吸热反应的是 (填序号)。 ①钠与冷水的反应 ②氢氧化钡晶体与氯化铵固体的反应 ③蓝矾失水变为白色粉末 ④干冰升华 ⑤固体溶于水 ⑥高温煅烧石灰石使其分解 (2)甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，甲烷和水蒸气反应的热化学方程式是：  ，已知反应器中存在如下反应过程(CO的结构为)： Ⅰ．   Ⅱ．   已知有关化学键键能数据如下： 化学键 键能 436 465 a 1076 根据上述信息计算： ， 。 (3)在钯基催化剂表面上，甲醇制氢的反应历程如图所示，其中吸附在钯催化剂表面上的物种用＊标注。 总的热化学方程式为 ； 钯催化剂对该反应的反应热 (填“有”或“无”)影响。 (4)室温下利用溶液和酸性溶液的反应探究外界条件对反应速率的影响，设计方案如下。 编号 所用试剂及用量/mL 溶液颜色褪至无色所需时间/min 溶液 溶液 稀溶液 1 3.0 2.0 3.0 2.0 4.0 2 2.0 a 3.0 2.0 5.2 3 1.0 4.0 3.0 2.0 6.4 ①写出上述反应的化学方程式 。 ②分析数据可得到的结论是 ；其中a的值为 。 解题要点 正确理解反应热与物质能量和键能的关系 1、从物质能量的角度 确定的化学反应是吸热还是放热，取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小。 若反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应； 若反应物的总能量小于生成物的总能量，该反应为吸热反应。 如下图所示： 2、从化学键变化的角度 反应热取决于断开反应物中的化学键所吸收总能量和形成生成物中的化学键所放出总能量的相对大小，与反应的条件没有关系。 其中化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量。 ΔH＝断开反应物化学键所吸收的能量－形成生成物化学键所释放的能量。 若ΔH>0，则为吸热反应，若ΔH<0，则为放热反应。 【变式3-1】二十世纪初，工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。总反应方程式为CO2(l)+2NH3(l)CO(NH2)2(l)+H2O(l)该反应分两步进行，能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．该反应第1步为吸热反应，第2步为放热反应 B．NH2COONH4为该反应的催化剂 C．图示中总反应放热(E2-E1-E3+E4)kJ D．CO2和NH3的能量之和大于CO(NH2)2和H2O的能量之和 【变式3-2】已知化学反应的能量变化如图所示，下列叙述中正确的是 A．该反应需要在加热条件下才能进行 B．每生成吸收的能量为 C．的总能量一定低于的总能量 D．断裂键和键，放出能量 考点四 燃料燃烧释放的能量 【例4】为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，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．过程1是放热反应 B．过程2可将化学能转化为电能 C．氢能源可从自然界直接获取 D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值 【变式4-1】新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，下列属于新能源的是 A．天然气、煤油、汽油 B．太阳能、煤炭、核能 C．太阳能、风能、氢能 D．水煤气、液化气、沼气 【变式4-2】当前，多种因素叠加引发全球性能源供应紧张，能源安全面临复杂挑战。我国已建成世界规模最大的清洁能源体系，逐步完成能源结构的深度转型，最终必将实现“碳中和”目标。如图所示是一种生产和利用氢能的途径，下列说法错误的是 A．氢能是21世纪最具发展潜力的清洁能源 B．图中能量转化的方式至少有6种 C．太阳能、风能、氢能都属于新能源 D．太阳能电池的供电原理与燃料电池相同 考点五 氢能源的开发利用 【例5】据报道，氢氧燃料电池公交汽车已经驶上北京街头。下列说法正确的是（    ） A．电解水制取氢气是理想而经济的制氢方法 B．发展氢氧燃料电池汽车不需要安全高效的储氢技术 C．氢氧燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染 D．氢氧燃料电池把氢气和氧气燃烧放出的热能转化为电能 解题要点 1、氢气作为能源的优点 2、氢能的产生 (1)水煤气法 (2)电解水法 (3)光解法 3、开发和利用氢能需要克服的问题 (1)解决制氢的能耗问题：利用电能电解水时要消耗大量的电能。科学家正在研究利用其他方法由水制取氢气。 (2)要解决氢气的贮存和运输问题：氢气熔点低、难液化，液氢存储困难，也不安全。贮氢合金的发现和应用，开辟了解决氢气贮存、运输难题的新途径。 【变式5-1】科学家认为，氢气是一种高效而无污染的理想能源，近20年来，对氢能源的研究获得了迅速发展。 (1)已知1 mol H2完全燃烧时放出285.8 kJ的热量，试写出H2燃烧的热化学方程式： 。 (2)为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气，下列可供开发又较经济且资源可持续利用的制氢气的方法是 (填序号)。 A．电解水         B．锌和稀硫酸反应         C．光解海水 (3)某学生查阅大量资料，提出下列用水制取氢气的研究方向： ①研究在水不发生化学反应的情况下制取氢气，同时释放能量。 ②设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气。 ③寻找高效催化剂，提高水在一定条件下分解产生氢气的转化率。 ④寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，用以分解水制取氢气 请你从上述研究方向中，选择其中不合理的项，并简述理由：不合理的是 ，理由是 。 【变式5-2】下列不属于开发利用氢能源的关键技术的是 A．贮存与运输 B．氢能是可再生清洁能源 C．开发氢氧燃料电池 D．廉价制取 基础达标 1．酸碱中和反应是常见的放热反应。下列属于放热反应的是 A．盐酸与氢氧化钠的反应 B．氢氧化钡与氯化铵的反应 C．盐酸与碳酸氢钠的反应 D．灼热的炭与二氧化碳的反应 2．如图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法错误的是 A．金属镁和卤素单质(X2)的反应均为放热反应 B．MgX2中热稳定性最弱的是MgI2 C．22.4 LF2(g)与足量的Mg充分反应，放热1124 kJ D．由图可知MgCl2(s)分解吸收的能量比MgBr2(s)大 3．下列氢能的获得方法不符合低碳化要求的是 A．利用煤和水蒸气高温反应制取氢气 B．利用水力发电，电解水制取氢气 C．利用高效催化剂分解水制取氢气 D．利用太阳光聚焦产生高温，使水分解制取氢气 4．为了探究化学反应的能量变化情况，某同学设计了如图装置，向盛有A的试管中滴加B试剂时，看到U形管中，甲处液面上升，乙处液面下降，下列关于该反应的说法正确的是 A．该反应为放热反应 B．反应物的总能量比生成物的总能量高 C．此反应一定是氧化还原反应 D．试剂A和试剂B可能为碳酸氢钠和乙酸 5．甲酸（HCOOH）被认为是一种有前途的储氢化合物。在催化剂作用下，甲酸分解制氢的过程如图。 下列说法不正确的是 A．过程Ⅰ需要吸收能量 B．过程Ⅱ只有化学键的断裂，没有化学键的形成 C．过程Ⅲ形成的化学键是非极性键 D．分解制氢的总反应方程式为： 6．两种制备硫酸的途径如下图(反应条件略)。下列说法错误的是 A．途径①与途径②相比，途径①的原子利用率更高 B．和的键能之和小于的键能 C．若，则的能量大于和的总能量 D．已知则 7．下图是反应的能量变化图。下列说法错误的是 A．的能量为bkJ B．反应物总能量小于生成物总能量 C．是吸热反应 D．断开和的化学键需要吸收akJ的能量 综合应用 1．已知反应 A＋B=C＋D 的能量变化如图所示，下列叙述正确的是 A．A 的能量一定低于C的能量，B的能量一定低于D的能量 B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热，反应才能进行 C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量一定小于形成生成物中化学键所放出的能量 D．A和B的总能量一定低于C和D的总能量 2．水煤气变换反应是放热反应，在催化剂下的反应过程如图所示。下列说法中不正确的是 A．过程I中有共价键断裂 B．过程II和过程III均为放热过程 C．该反应的化学方程式为： D．该反应中反应物的总能量大于生成物总能量 3．如图所示为有关反应的反应过程与能量变化的关系。下列说法正确的是 A． B．S(g)比S(s)稳定 C． D．S(g)转化为S(s)是吸热过程 4．以CO和为原料合成甲醇是工业上的成熟方法，直接以为原料生产甲醇是目前的研究热点。我国科学家用人工合成淀粉时，第一步就需要将转化为甲醇。 已知：①   ②   ③   下列说法不正确的是 A．若温度不变，反应①中生成时，放出的热量大于90.5kJ B．与合成甲醇热化学方程式为：   C．通过已知①②③可以计算出的燃烧热为 D．以和为原料合成甲醇，同时生成，该反应需要吸收能量 5．标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表，运用该数据可计算键能或反应热 物质 O H HO HOO 能量 249 218 39 10 0 0 例如：可根据计算出中氧氧单键的键能为。 下列说法正确的是 A．的键能为 B．的键能等于中氧氧单键的键能的两倍 C．破坏氧氧单键所需能量： D．， 6．转化为的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．比更稳定 B．转化为的 C．完全转化为释放的能量为 D．断开释放的能量为 7．已知1molC和1molCO燃烧时热量变化如下表所示： 反应 热量变化 放热393.5kJ 放热110.5kJ 放热283.0kJ 其中s、g分别代表物质的状态为固态和气态。下列说法错误的是 A．碳充分燃烧时可获得更多热量，同时还能减少环境污染 B．燃烧时断键吸收的能量比成键释放的能量少283.0kJ C．在中燃烧，生成等物质的量的和时放出504kJ热量 D．燃烧，经一步或两步反应最终全部生成时，放出的热量相同 8．已知：、的燃烧热分别为286kJ/mol、890kJ/mol。现有与的混合气体22.4L（已折算为标准状况），使其完全燃烧生成了和液态水，测得反应放出热量739kJ。原混合气体中与的物质的量之比约等于 A． B． C． D． 9．已知H2的燃烧热为285.8kJ/mol，CO的燃烧热为282.8kJ/mol。现有H2和CO组成的混合气体56.0L(标准状况)，经充分燃烧后，一共放出热量710.0kJ，并生成液态水，燃烧后的产物与足量的Na2O2反应。下列说法不正确的是 A．CO燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)= 2CO2(g)△H=-565.6kJ/mol B．H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=—285.8kJ/mol C．消耗Na2O2的质量为195g，该过程中转移电子2.5NA D．燃烧后的产物与足量的Na2O2反应后，固体增重31g 10．Ⅰ．已知下列热化学方程式：①H2(g)+O2(g)=H2O(l) ∆H=-285kJ·mol-1， ②H2(g)+O2(g)=H2O(g) ∆H=-241.8kJ·mol-1， ③C(s)+O2(g)=CO(g) ∆H=-110.5kJ·mol-1， ④2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)ΔH=-787kJ·mol-1，回答下列问题： (1)写出C燃烧热的热化学方程式 ； Ⅱ．中和热是一类重要的反应热，也是化学研究的重要课题。已知强酸稀溶液与强碱稀溶液发生反应的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ∆H1=-57.3kJ•mol-1。 (2)下列各组试剂混合发生反应的离子方程式为H++OH-=H2O的是 (填序号)。 A．盐酸与氢氧化钠溶液        B．稀硫酸与氢氧化钡溶液 C．醋酸与氢氧化钠固体        D．硫酸氢钠溶液与氢氧化钠溶液 E．氢氧化镁溶于稀盐酸 (3)若稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成1molH2O(l)，则反应放出的热量 (填“大于”“等于”或“小于”)57.3kJ，原因是 。 Ⅲ．如图所示，某反应在不同条件下的反应历程分别为a、b。 (4)据图可判断出反应物的总键能 (填“>”“<”或“=”，下同)生成物的总键能，则该反应的反应热∆H 0。 拓展培优 1．光解水制氢的关键步骤是水的氧化。我国科学家用仿生催化剂［用表示］实现在溶液中高效催化水的氧化，该过程物质转化及反应能量变化示意图如下： 下列说法不正确的是 A．步骤①可能为 B．水的氧化反应为： C． D．催化剂参与反应，降低活化能，加快反应速率 2．已知转化为和分两步进行： ①  ； ②  。 上述反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．比稳定 B． C．生成吸收能量 D．断裂中化学键吸收的能量大于形成中化学键所放出的能量 3．氢气是未来理想的能源。 (1)实验室用铁与的硫酸反应生成的物质的量与反应时间的关系如图所示。按要求回答下列问题： ①产生的平均反应速率最大的时间段是 (填“0~2min”“2~4min”或“4~6min”)，该时间段内对反应速率起关键作用的影响因素是 。 ②若向体系中加入少量硫酸铜溶液，可以加快氢气的生成速率，其原因是 。 ③要加快上述实验中产生氢气的速率，还可采取的措施是 (填一种)。 (2)工业上用海水制氢气的新技术的原理为。回答下列问题： ①分解海水的反应属于 反应(填“放热”或“吸热”)。 ②分解产生的氢气储存比较困难，有一种储存方法的原理可表示为。下列说法正确的是 (填序号)。 A．储氢、释氢过程中均有能量变化 B．储氢时反应物中只有离子键的断裂 C．储氢过程中，被还原 D．释氢过程中，每消耗0.1mol放出2.24L (3)可与发生反应：。一定温度下，在恒容密闭容器中进行该反应，下列叙述能说明该反应达到平衡的是_______(填序号)。 A． B．断裂1mol H―H键的同时形成1mol I―I键 C．容器内气体的压强不变 D．容器内气体的颜色不变 4．二氧化碳催化加氢制甲醇的反应为，已知该反应为放热反应，在恒容密闭容器中充入和进行反应，下列说法正确的是 A．反应过程中， B．气体密度不变可说明反应已达到平衡状态 C．断键吸收的总能量大于形成化学键放出的总能量 D．反应达到平衡时的转化率可能为 5．在一定体积下，分解时相关物质的相对能量与反应历程关系如图所示[已知和的相对能量为0]。下列说法错误的是 A．根据图像可知： B．形成1molCl―Cl键时释放的能量为 C．的平衡转化率：历程Ⅰ＝历程Ⅱ D．历程Ⅱ中快反应的热化学方程式为， 6．用催化还原，可以消除氮氧化物的污染。例如： ①   ②   下列说法正确的是 A．若用还原生成和水蒸气，放出的热量为173.4 kJ B．由反应①可推知：   C．等量甲烷参与反应时，①②转移的电子数相同 D．若反应②放出116 kJ热量，则转移电子的物质的量为1.60 mol 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $