第04讲 化学反应的热效应(复习讲义)(上海专用)2027年高考化学一轮复习讲练测
2026-07-09
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精品
摘要:
该高中化学高考复习讲义围绕化学反应热效应专题,覆盖焓变、反应热测量与计算(含热化学方程式、盖斯定律)、燃烧热等核心考点,按命题透视-思维建模-考点精讲-真题溯源逻辑架构知识,通过考点梳理、方法指导、真题训练环节,帮助学生构建系统思维,突破高考难点。
讲义以考向精准破译和解题妙招为亮点,如盖斯定律“三调一加”计算技巧,培养学生科学思维与证据推理能力,设置分层变式题强化训练,助力学生高效掌握反应热计算等关键技能,为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。
内容正文:
第04讲 化学反应的热效应
内容导航
命题透视·考情前瞻
对标素养,研判高考命题趋势
02
思维建模·脉络梳理
搭建知识框架,构建系统思维
03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 化学反应的焓变
知识解构 知识点1 化学反应与能量变化
考向破译 考向1 化学反应的焓变 ∣ 考向2 化学反应能量变化的原因
考向3 化学键的键能与反应热的关系
解题妙招1 化学反应中能量变化关系
解题妙招2 键能与反应热的关系
考点二 反应热的测量与计算
知识解构 知识点1 反应热的测量 ∣ 知识点2 热化学方程式
知识点3 盖斯定律及应用
考向破译 考向1 反应热的测量 ∣ 考向2 热化学方程式的书写和判断
考向3 反应热的比较 ∣ 考向4 盖斯定律及应用
解题妙招1 热化学方程式的书写和正误判断
解题妙招2 反应热(ΔH)的大小比较方法
解题妙招3 运用盖斯定律计算反应热的技巧
考点三 燃料的合理利用
知识解构 知识点1 燃烧热
考向破译 考向1 燃烧热和中和热
解题妙招1 理解燃烧热和中和反应反应热的注意事项
0401
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑,感知高考考向
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
考情梳理--三年真题 考向梳理
核心考点
2026年
2025年
2024年
盖斯定律及应用
四(3)
一(3)
三(3)
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码:
近几年高考,有关化学反应热效应的考查主要是结合物质结构与性质综合题,考查反应热的计算,重点考查盖斯定律的应用。
►复习目标:
1.了解内能、焓变和反应热概念,知道化学反应热效应与反应的焓变之间的关系。
2.知道常见的吸热反应和放热反应,能从多角度分析化学反应中能量变化的原因。
3.了解热化学方程式的含义,能正确书写热化学方程式。
4.了解燃烧热的概念及中和反应反应热的测定方法。
5.掌握盖斯定律的内容及意义,并能进行有关反应热的计算。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 化学反应与能量变化
知●识●解●构
知识点1 化学反应与能量变化
1.系统的内能
(1)内能
内能是系统内物质各种______的总和,用符号______表示。内能受_____、_____和________等影响。
(2)内能的变化
系统内能的变化用符号____来表示。可以通过测定系统变化过程中的功和热得到系统内能的变化量。
2.化学反应的反应热和焓变
(1)反应热(Q):在一定温度下,化学反应过程中_____或_____的热称为化学反应的热效应,也称反应热。
(2)焓变(∆H):在______、____________条件下的反应热,即:ΔH=Qp。
在一定条件下,一个化学反应是吸热还是放热,是在_____条件下由生成物和反应物的焓的____决定的。
即:ΔH=∑H(生成物)-∑H(反应物)。
得分速记
(1)系统和环境之间的能量交换——热和功,遵循热力学第一定律——能量守恒定律,即ΔU = Q + W。
(2)焓变和反应热的关系:在等压、只做体积功条件下的反应热,即:ΔH=Qp。
(3)焓是与内能有关的物理量,无法直接测得,焓变是在一定条件下,一个化学反应是吸热还是放热,是在等压条件下由生成物和反应物的焓的差值决定的。
(4)物质的焓越小,具有的能量越低,稳定性越强。
3.化学反应中能量变化的原因
(1)化学反应中能量变化与反应物和生成物焓(H)的关系
反应物总焓大于生成物总焓,反应______
反应物总焓小于生成物总焓,反应______
(2)化学反应中能量变化的本质原因
①化学键的断裂和形成时吸收和放出的能量差别是化学反应伴随能量变化的______原因。
②化学键与化学反应能量变化的关系
新键生成释放的能量大于旧键断裂吸收的能量,则反应______。
新键生成释放的能量小于旧键断裂吸收的能量,则反应______。
③用化学键的键能变化计算ΔH
用键能计算ΔH时,ΔH=______的总键能—______的总键能,其中:
各物质的键能=该物质的物质的量×化学键数目之和。
得分速记
(1)吸热反应和放热反应均为化学变化。
(2)吸热反应和放热反应与反应条件没有必然联系,需要加热的反应也可能是放热反应。
(3)一般来说,物质具有的能量越低,物质越稳定;物质内的总键能越大,物质越稳定。
(4)物质的物理变化过程中,也会有能量的变化,不属于吸热反应或放热反应。
常见的放热过程有:①浓硫酸稀释、NaOH溶于水;②物态变化:气态→液态→固态。
常见的吸热过程有:①NH4NO3溶于水;②弱电解质的电离;③物态变化:固态→液态→气体。
考●向●破●译
考向1 化学反应的焓变
例1下列说法中正确的是( )
A.化学反应中的能量变化都表现为热量变化
B.焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化
C.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总焓与生成物的总焓一定不同
D.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总焓总是高于生成物的总焓
【变式1·变考法】如图所示,有关叙述正确的是( )
A.A→B+C和B+C→A两个反应吸收或放出的能量不等
B.A→B+C是放热反应
C.A具有的能量高于B和C具有的能量总和
D.A→B+C是吸热反应,则B+C→A是放热反应
考向2 化学反应能量变化的原因
例2化学反应A2(g)+B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.每生成2 mol AB(g)吸收b kJ热量
B.反应热ΔH=+(a-b) kJ·mol-1
C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
D.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键,放出a kJ能量
解题妙招
化学反应中的能量变化关系
(1)焓变与反应中物质能量变化的关系
①焓变与能量变化的关系:ΔH=E(生成物的总能量)-E(反应物的总能量);
②焓变与活化能(Ea)的关系:ΔH=Ea(正反应)-Ea(逆反应)。
(2)焓变与物质总键能的关系
焓变:ΔH=∑E(反应物的总键能)-∑E(生成物的总键能)
【变式1·变考法】异丁烯与氯化氢发生加成反应过程的体系能量变化如图所示,下列叙述正确的是( )
A.产物②比产物①更稳定
B.此过程中只发生了非极性键的断裂
C.异丁烯与氯化氢的加成反应为吸热反应
D.1 mol产物①或②中均含有7 mol共价键
【变式2·变载体】【结合化学反应过程考查化学反应的能量变化】CO2的转化一直是世界范围内的研究热点。利用两种金属催化剂,在水溶液体系中将CO2分别转化为CO和HCOOH的反应过程示意图如图所示,下列说法正确的是( )
A.在转化为CO的路径中,只涉及碳氧键的断裂和氧氢键的形成
B.在转化为HCOOH的路径中,CO2被氧化为HCOOH
C.两个转化路径均有非极性键的形成
D.上述反应过程说明催化剂具有选择性
考向3 化学键的键能与反应热的关系
例3已知一些化学键的键能数据如表所示:
化学键
C—H
C—F
H—F
F—F
键能/(kJ·mol-1)
414
489
565
155
则反应CH4(g)+4F2(g)===CF4(g)+4HF(g)的反应热(焓变ΔH)等于( )
A.485 kJ·mol-1 B.-485 kJ·mol-1
C.-1 940 kJ·mol-1 D.1 940 kJ·mol-1
解题妙招
键能与反应热的关系
(1)化学反应过程中形成化学键、断裂化学键能量变化可用如图表示:
其中,E1可看作反应物断裂化学键吸收的总能量,E2可看作生成物形成化学键放出的总能量,E1与E2的差值表示反应热。上述反应过程表示该反应为放热反应。故焓变计算公式:ΔH=E(反应物的总键能)-E(生成物的总键能)。
(2)化学键断裂和形成是化学反应过程中伴随能量变化的根本原因。
【变式1·变考法】根据能量变化示意图,下列热化学方程式正确的是( )
A.N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH=-(b-a) kJ·mol-1
B.N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH=-(a-b) kJ·mol-1
C.2NH3(l)===N2(g)+3H2(g) ΔH=2(a+b-c) kJ·mol-1
D.2NH3(l)===N2(g)+3H2(g) ΔH=2(b+c-a) kJ·mol-1
【变式2·变载体】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) ΔH=-482 kJ·mol-1
则2O(g)===O2(g)的ΔH为( )
A.428 kJ·mol-1 B.-428 kJ·mol-1
C.498 kJ·mol-1 D.-498 kJ·mol-1
考点二 反应热的测量与计算
知●识●解●构
知识点1 反应热的测量
1.实验原理
通过实验测量一定量的酸、碱稀溶液在反应前后的温度变化,依据Q=______计算放出的热量,再依据ΔH= ____________,计算反应热。
2.实验步骤
(1)用量筒量取 50 mL 0.50 mol · L-1盐酸,倒入简易热量计中,用温度传感器测量盐酸的温度,记录数据。
(2)用量筒量取 50 mL 0.55 mol · L-1 NaOH 溶液,倒入烧杯中,调节其温度,使之与热量计中盐酸的温度______。
(3)把搅拌磁子放入热量计中,盖好杯盖。启动应用程序,打开磁力搅拌器,开始采集数据。
(4)打开杯盖上的橡皮塞,将 NaOH 溶液沿漏斗______全部倒入热量计中,塞紧橡皮塞。待温度平稳后,停止采集,将______温度和______温度的数据记录在表格中。
(5)再重复实验步骤①~④两次。
3.数据处理
为计算简便,近似认为混合液的比热容等于水的比热容,并忽略热量计的比热容,根据反应过程中溶液温度的变化值,计算该中和反应的反应热。
c:比热容,近似认为4.18J/(g·℃);
m:盐酸和氢氧化钠的总质量(密度近似为1g/cm3);
Q=cmΔt =4.18J/(g·℃)×(50mL×1g/mL+50mL×1g/mL)×(t2-t1) × 10-3kJ·J-1=0.418(t2-t1) kJ
本实验中,n(H2O)=0.025 mol
反应热ΔH=-kJ·mol-1。
4.为了提高测定的准确度,应该采取的措施
(1)调节温度,使酸、碱溶液的温度______。
(2)在量热的过程中,操作时动作______,尽量______热量的散失。
(3)要一次性、______将NaOH溶液倒进装有盐酸的容器里(注意不要洒到外面),并立即用杯盖盖好。
得分速记
(1)中和反应反应热是指在稀溶液中酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热,其数值与反应物的量的多少无关。
(2)若用NaOH固体或NaOH浓溶液代替NaOH溶液,NaOH固体溶于水(NaOH溶液稀释)时放热,使测得的反应热的数值偏大。
(3)用浓硫酸代替盐酸,浓硫酸溶于水时放热,使所测反应热的数值偏大;用醋酸代替盐酸,弱酸、弱碱电离时吸热,使所测反应热的数值偏小;若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定反应热,生成BaSO4沉淀时还会放出一部分热量,使所测反应热的数值偏大。
知识点2 热化学方程式
1.热化学方程式
(1)定义:表示一个化学反应中的____________和____________的方程式叫做热化学方程式。
(2)意义:表明了化学反应中的______变化和______变化。
2.热化学方程式的书写
(1)写出相应的化学方程式。在热化学方程式中,各物质化学式前面的化学计量数只表示其____________,可以是整数或简单分数。
(2)标明反应物及生成物的______、_________和______。若不标明温度和压强,则表示是在25 ℃(即298 K)、101 kPa条件下的焓变。
(3)标注各物质的聚集状态。在物质化学式后面用括号标注各物质的聚集状态:气体用“____”,液体用“____”,固体用“____”,水溶液用“____”。
(4)标注ΔH的正负。化学方程式后面空格标注ΔH,若为放热反应,ΔH为“____”;若为吸热反应,ΔH为“____”(“+”可省略不写)。
(5)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的单位是__________。
得分速记
(1)可逆反应中的“ΔH”表示的是完全反应时对应的焓变值。若按该反应的化学计量数投料进行反应,由于可逆反应不能进行彻底,那么吸收或放出的热量一定比该值小。
(2)热化学方程式中的物质必须注明聚集状态,不用标“↑”“↓”,也不用标明反应条件(如加热、高温、催化剂等),而写发生反应时的温度和压强。
(3)ΔH的单位为kJ·mol-1,注意“+”“-”且与化学方程式一一对应。
(4)ΔH的数值与化学方程式的书写形式有关。
(5)ΔH单位中的“mol—1”指反应进度为1 mol,此时各种反应物消耗掉的物质的量,各种生成物的物质的量,在数值均等于热化学方程式中各自的化学计量数。
知识点3 化学反应焓变的计算
1.盖斯定律的内容
化学反应的热效应仅与反应物的______状态及生成物的______状态有关,而与其______步骤无关。换言之,一个反应若能分解成两步或更多步实现,则总反应的ΔH等于各分步反应的__________。
2.盖斯定律的应用
利用已知反应焓变求未知反应焓变。
一个化学反应的焓变可以由几个化学反应焓变的______而得到。
恒压条件下,化学反应的反应热仅与反应的____________和____________有关,而与反应的______无关。如图所示:
ΔH=____________ =____________。
3.应用盖斯定律计算ΔH的方法
根据如下两个反应:
Ⅰ.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
选用两种方法,计算出C(s)+O2(g)===CO(g)的反应热ΔH3。
(1)虚拟路径法
反应C(s)+O2(g)===CO2(g)的途径可设计如图:
ΔH1=____________,则ΔH3=______kJ·mol-1。
(2)加合法
依据目标方程式中各物质的位置和化学计量数,调整已知方程式,最终加合成目标方程式,ΔH同时作出相应的调整和运算。
①写出目标反应的热化学方程式,确定各物质在各反应中的位置:C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH3;
②将已知热化学方程式Ⅰ-Ⅱ,可得目标热化学方程式:C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH3=____________,则ΔH3=______ kJ·mol-1。
考●向●破●译
考向1 反应热的测量
例1在实验室进行中和反应反应热测定实验,下列有关叙述不正确的是( )
A.大小烧杯之间塞满碎泡沫,目的是减少热量损失
B.测量终止温度时,应当记录混合溶液的最高温度
C.为了使酸碱充分反应,应当缓慢分次倒入NaOH溶液并搅拌
D.可用塑料材质的环形搅拌棒代替玻璃搅拌器
【变式1】在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是( )
A.使用环形玻璃搅拌棒是为了使酸碱充分反应,减小实验误差
B.为了准确测定反应混合溶液的温度,实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触
C.用0.5 mol·L-1 NaOH溶液分别与0.5 mol·L-1的盐酸、醋酸溶液反应,如所取的溶液体积相等,则测得的中和热数值相同
D.测定中和反应反应热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计、环形玻璃搅拌棒
【变式2·变考法】将a mL 0.1 mol·L-1 HCl溶液和b mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后,测量并记录溶液温度,实验结果如图(实验中始终保持a+b=50 mL)。下列叙述正确的是( )
A.做该实验时,环境温度为22 ℃
B.该实验表明化学能可能转化为热能
C.NaOH溶液的浓度约为0.1 mol·L-1
D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
考向2 热化学方程式的书写和判断
例2实验室中可利用FeCO3和O2为原料制备少量铁红,每生成160 g固体铁红放出130 kJ热量,则下列有关该反应的热化学方程式书写正确的是( )
A.2FeCO3(s)+O2(g)===Fe2O3(s)+2CO2(g) ΔH=-130 kJ·mol-1
B.4FeCO3(s)+O2(g)===2Fe2O3(s)+4CO2(g) ΔH=+260 kJ·mol-1
C.4FeCO3(s)+O2(g)===2Fe2O3(s)+4CO2(g) ΔH=-260 kJ·mol-1
D.4FeCO3(s)+O2(g)===2Fe2O3(s)+4CO2(g) ΔH=+130 kJ·mol-1
解题妙招
热化学方程式的书写和正误判断
【变式1·变载体】硫酸工业中的钒催化剂参与反应的相对能量变化如图所示,下列热化学方程式错误的是( )
A.V2O4(s)+SO3(g)V2O5(s)+SO2(g) ΔH=-24 kJ·mol-1
B.2VOSO4(s) V2O4(s)+2SO3(g) ΔH=+200 kJ·mol-1
C.2V2O5(s)+2SO2(g) 2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=-352 kJ·mol-1
D.V2O5(s)+SO2(g)+SO3(g) 2VOSO4(s) ΔH=-376 kJ·mol-1
【变式2·变考法】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.该反应的热化学方程式为2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1
C.由图可得,C(s)的燃烧热为110.5 kJ·mol-1
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
考向3 反应热的比较
例3通过反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-74 kJ·mol-1制取甲醇,已知:298 K时,部分物质的相对能量如表所示:
物质
CO2(g)
H2(g)
H2O(g)
CO(g)
相对能量/(kJ·mol-1)
-393
0
-242
-110
则CH3OH(g)的相对能量为________kJ·mol-1,由此可推算出反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的ΔH2 ________ΔH1(填“大于”“小于”或“等于”)。
解题妙招
反应热(ΔH)的大小比较方法
(1)比较反应热(ΔH)时,要带上“+”、“—”号比较,不能只比较数值。对于放热反应(ΔH<0),ΔH的数值越大,放出的热量越少;对于吸热反应(ΔH>0), ΔH的数值越大,吸收的热量越多。
(2)同一反应,生成物的状态不同时:
A(g)+B(g)===C(g) ΔH1<0 A(g)+B(g)===C(l) ΔH2<0 存在ΔH2<ΔH1。
(3)同一反应,反应物的状态不同时:
A(s)+B(g)===C(l) ΔH1<0 A(g)+B(g)=C(l) ΔH2<0 存在ΔH2<ΔH1。
(4)同种燃料燃烧时,燃烧产物越稳定,放出的热量越多,ΔH越小。
【变式1·变题型】下列各组热化学方程式中,化学反应的ΔH前者大于后者的是( )
①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1 C(s)+ O2 (g)===CO(g) ΔH2
②H2(g)+O2 (g)===H2O(l) ΔH3 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH4
③CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) ΔH5 CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(aq) ΔH6
A.① B.③ C.②③ D.①②③
【变式2·变考法】下列图像分别表示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.石墨转变为金刚石是吸热反应
B.白磷比红磷稳定
C.S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1 S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
D.CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH>0
考向4 盖斯定律及其应用
例4在298 K、100 kPa时,已知:
2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH1
H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH2
2Cl2(g)+2H2O(g)===4HCl(g)+O2(g) ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是( )
A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2 B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2 D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
解题妙招
运用盖斯定律计算反应热的技巧
(1)运用盖斯定律的技巧——“三调一加”。
一调:根据目标热化学方程式,调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置,改写已知的热化学方程式。
二调:根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。
三调:调整中间物质的化学计量数。
一加:将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。
(2)运用盖斯定律的三个注意事项。
①热化学方程式乘以某一个数时,焓变ΔH也必须乘上该数。
②热化学方程式相加减时,物质之间相加减,焓变ΔH也必须相加减。
③将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”随之改变,但绝对值不变。
【变式1·变题型】(1)火箭的第一、二级发动机中,所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮,偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料,四氧化二氮作氧化剂,二者反应生成氮气和气态水。已知:
①N2(g)+2O2(g)===N2O4(g) ΔH=+10.7 kJ·mol-1
②N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-543 kJ·mol-1
写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式:________________________________________。
(2)已知(g)===(g)+H2(g) ΔH1=+100.3 kJ·mol-1①
H2(g)+I2(g)===2HI(g) ΔH2=-11.0 kJ·mol-1②
对于反应:(g)+I2(g)===(g)+2HI(g) ΔH3=________kJ·mol-1。
【变式2·变载体】(1)我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应:
a.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1
b.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2
c.CH4(g) C(s)+2H2(g) ΔH3
d.2CO(g) CO2(g)+C(s) ΔH4
e.CO(g)+H2(g) H2O(g)+C(s) ΔH5
根据盖斯定律,反应a的ΔH1=_______________________________(写出一个代数式即可)。
(2)黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为
S(s)+2KNO3(s)+3C(s)===K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH
已知:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
S(s)+2K(s)===K2S(s) ΔH2
2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3
则ΔH= 。
考点三 燃料的合理利用
知●识●解●构
知识点1 燃烧热
1.燃烧热
(1)概念:
在指定温度和100 kPa时,_____ mol 物质__________生成______产物时所放出的热量叫做该物质的燃烧焓,习惯上又称为该物质的燃烧热,单位是__________。
(2)表示燃烧热的热化学方程式的书写
由于燃烧热是以1 mol纯物质完全燃烧放出的热量来定义的,因此在书写热化学方程式时,可燃物的化学计量数为_____,以此来配平热化学方程式,其余物质的化学计量数常出现分数。
如表示乙炔燃烧热的热化学方程式为C2H2(g)+O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 299.6 kJ·mol-1,即C2H2的燃烧热为______kJ·mol-1。
2.正确理解“燃烧热”
(1)物质的燃烧热用焓变表示时都为_____值,通常可以通过实验测得。
(2)反应条件:100 kPa(书中给出的燃烧热数据均在此条件下测得)。
(3)可燃物的用量:______纯物质。
(4)反应程度及产物:完全燃烧时,不同元素对应的指定产物:C → ______;H →______;S → ______;N → ______。
得分速记
(1)物质的燃烧热用焓变表示时都为负值,通常可以通过实验测得。
(2)反应条件:100 kPa(书中给出的燃烧热数据均在此条件下测得)。
(3)可燃物的用量:1mol纯物质。
(4)反应程度及产物:完全燃烧时,不同元素对应的指定产物:C → CO2(g);H →H2O(l);S → SO2(g);N → N2(g)。
3.热值
100 kPa时,单位______或单位______的燃料完全燃烧所放出的热量叫做该燃料的热值。热值是燃料质量优劣的重要参数。
考●向●破●译
考向1 燃烧热和中和热
例1下列说法正确的是( )
A.已知2C(s) + O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol−1,则C(碳)的燃烧热为110.5 kJ·mol−1
B.已知氢气燃烧热△H=-285.5 kJ·mol−1,则2H2O(l)===2H2(g)+ O2(g) △H=+285.5 kJ·mol-1
C.已知中和热ΔH=-57.3 kJ·mol−1,若将含0.5 mol H2SO4的稀溶液与1 mol NaOH固体混合,放出的热量小于57.3 kJ
D.含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出热量28.7 kJ,则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为:NaOH(aq) + CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq) + H2O(l) ΔH>-57.4 kJ·mol-1
解题妙招
理解燃烧热和中和反应反应热的注意事项
(1)中和热是酸、碱的稀溶液反应生成1 mol液态H2O放出的热量,稀强酸溶液与稀的强碱反应的中和热为为57.3 kJ·mol-1。浓硫酸稀释时放热,与碱反应生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ。当中和反应有沉淀生成时,生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ。
(2)对于中和热、燃烧热,由于它们反应放热是确定的,其焓变(ΔH)为负值。
(3)当用热化学方程式表示中和热时,生成H2O(l)的物质的量必须是1 mol,当用热化学方程式表示燃烧热时,可燃物的物质的量必须为1 mol。
(4)燃烧热概念中的“完全燃烧生成稳定氧化物”是指单质或化合物燃烧后变为最稳定的物质。完全燃烧时,下列元素要生成对应的物质:C→CO2(g),H→H2O(l),S→SO2(g),N→N2(g)等。
(5)根据燃烧热计算物质完全燃烧放出的热量:Q=n(可燃物)×|ΔH|,其中ΔH代表燃烧热。
【变式1·变题型】(1)已知:电解液态水制备1 mol O2(g),电解反应的ΔH=+572 kJ·mol-1。由此计算H2(g)的燃烧热(焓)ΔH=____________kJ·mol-1。
(2)氢能是极具发展潜力的清洁能源,以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。298 K时,1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ,1 mol H2O(l)蒸发吸热44 kJ,表示H2燃烧热的热化学方程式为___________ ______________________________________。
【变式2·变载体】乙烷、乙烯、乙炔和均为常见的气体燃料,四种物质各完全燃烧的焓变如图所示。已知:单位体积气态可燃物完全燃烧时放出的热量叫作该可燃物的热值。下列叙述正确的是( )
A.上述四种物质完全燃烧生成等质量液态水时放出热量最多的是
B.表示燃烧热的热化学方程式为
C.上述四种气态可燃物中,热值最大的是
D.由图示可知,
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(上海卷·2024,三)反应Al2Br6(g)=2Al(g)+6Br(g)的ΔH可用于估算Al2Br6(g)的总键能。已知下列过程:
①2Al(s)+3Br2(l)=Al2Br6(s) ΔH1
②Al(s)=Al(g) ΔH2
③Br2(l)=Br2(g) ΔH3
④Br2(g)=2Br(g) ΔH4
⑤Al2Br6(s)=Al2Br6(g) ΔH5
(3)则反应Al2Br6(g)=2Al(g)+6Br(g)的ΔH=___________。(用ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4、ΔH5表示)。
2.(上海卷·2025,一)环氧丙烷与二氧化碳催化合成法是目前最常用的生产方法。
已知:
反应①:(g)+CO2(g) (l)
反应②:C(s)+O2(g)=CO2(g)
反应③:
反应④:
(3)反应④的=_______
A. -613.2 B. 613.2 C. 395.2 D. -395.2
3.(上海卷·2026,四)(3)已知:的歧化反应
①根据上述信息,计算反应热___________。
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第04讲 化学反应的热效应
内容导航
命题透视·考情前瞻
对标素养,研判高考命题趋势
02
思维建模·脉络梳理
搭建知识框架,构建系统思维
03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 化学反应的焓变
知识解构 知识点1 化学反应与能量变化
考向破译 考向1 化学反应的焓变 ∣ 考向2 化学反应能量变化的原因
考向3 化学键的键能与反应热的关系
解题妙招1 化学反应中能量变化关系
解题妙招2 键能与反应热的关系
考点二 反应热的测量与计算
知识解构 知识点1 反应热的测量 ∣ 知识点2 热化学方程式
知识点3 盖斯定律及应用
考向破译 考向1 反应热的测量 ∣ 考向2 热化学方程式的书写和判断
考向3 反应热的比较 ∣ 考向4 盖斯定律及应用
解题妙招1 热化学方程式的书写和正误判断
解题妙招2 反应热(ΔH)的大小比较方法
解题妙招3 运用盖斯定律计算反应热的技巧
考点三 燃料的合理利用
知识解构 知识点1 燃烧热
考向破译 考向1 燃烧热和中和热
解题妙招1 理解燃烧热和中和反应反应热的注意事项
0401
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑,感知高考考向
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
考情梳理--三年真题 考向梳理
核心考点
2026年
2025年
2024年
化学反应的能量变化
盖斯定律及应用
四(3)
一(3)
三(3)
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码:
近几年高考,有关化学反应热效应的考查主要是结合物质结构与性质综合题,考查反应热的计算,重点考查盖斯定律的应用。
►复习目标:
1.了解内能、焓变和反应热概念,知道化学反应热效应与反应的焓变之间的关系。
2.知道常见的吸热反应和放热反应,能从多角度分析化学反应中能量变化的原因。
3.了解热化学方程式的含义,能正确书写热化学方程式。
4.了解燃烧热的概念及中和反应反应热的测定方法。
5.掌握盖斯定律的内容及意义,并能进行有关反应热的计算。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 化学反应与能量变化
知●识●解●构
知识点1 化学反应与能量变化
1.系统的内能
(1)内能
内能是系统内物质各种能量的总和,用符号U表示。内能受温度、压强和物质的聚集状态等影响。
(2)内能的变化
系统内能的变化用符号ΔU来表示。可以通过测定系统变化过程中的功和热得到系统内能的变化量。
2.化学反应的反应热和焓变
(1)反应热(Q):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。
(2)焓变(∆H):在等压、只做体积功条件下的反应热,即:ΔH=Qp。
在一定条件下,一个化学反应是吸热还是放热,是在等压条件下由生成物和反应物的焓的差值决定的。
即:ΔH=∑H(生成物)-∑H(反应物)。
得分速记
(1)系统和环境之间的能量交换——热和功,遵循热力学第一定律——能量守恒定律,即ΔU = Q + W。
(2)焓变和反应热的关系:在等压、只做体积功条件下的反应热,即:ΔH=Qp。
(3)焓是与内能有关的物理量,无法直接测得,焓变是在一定条件下,一个化学反应是吸热还是放热,是在等压条件下由生成物和反应物的焓的差值决定的。
(4)物质的焓越小,具有的能量越低,稳定性越强。
3.化学反应中能量变化的原因
(1)化学反应中能量变化与反应物和生成物焓(H)的关系
反应物总焓大于生成物总焓,反应放热
反应物总焓小于生成物总焓,反应吸热
(2)化学反应中能量变化的本质原因
①化学键的断裂和形成时吸收和放出的能量差别是化学反应伴随能量变化的本质原因。
②化学键与化学反应能量变化的关系
新键生成释放的能量大于旧键断裂吸收的能量,则反应放热。
新键生成释放的能量小于旧键断裂吸收的能量,则反应吸热。
③用化学键的键能变化计算ΔH
用键能计算ΔH时,ΔH=反应物的总键能—生成物的总键能,其中:
各物质的键能=该物质的物质的量×化学键数目之和。
得分速记
(1)吸热反应和放热反应均为化学变化。
(2)吸热反应和放热反应与反应条件没有必然联系,需要加热的反应也可能是放热反应。
(3)一般来说,物质具有的能量越低,物质越稳定;物质内的总键能越大,物质越稳定。
(4)物质的物理变化过程中,也会有能量的变化,不属于吸热反应或放热反应。
常见的放热过程有:①浓硫酸稀释、NaOH溶于水;②物态变化:气态→液态→固态。
常见的吸热过程有:①NH4NO3溶于水;②弱电解质的电离;③物态变化:固态→液态→气体。
考●向●破●译
考向1 化学反应的焓变
例1下列说法中正确的是( )
A.化学反应中的能量变化都表现为热量变化
B.焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化
C.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总焓与生成物的总焓一定不同
D.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总焓总是高于生成物的总焓
【答案】C
【解析】化学反应的能量变化可以表现为很多方面,如转化为热能、电能、光能等;在一个确定的化学反应关系中,反应物的总焓不一定高于生成物的总焓,但总是不同;焓变是指在一定条件下化学反应的反应热,不仅是指 1 mol 物质参加反应时的能量变化。
【变式1·变考法】如图所示,有关叙述正确的是( )
A.A→B+C和B+C→A两个反应吸收或放出的能量不等
B.A→B+C是放热反应
C.A具有的能量高于B和C具有的能量总和
D.A→B+C是吸热反应,则B+C→A是放热反应
【答案】D
【解析】A.两个反应的反应物和生成物的能量差值相等,所以吸收或放出的能量相等,错误;B.由于A的能量比B和C的总能量低,因此A→B+C是吸热反应,错误;C.B和C具有的能量总和高于A的能量,错误;D. A→B+C,反应物的能量低于生成物的能量,是吸热反应,B+C→A是A→B+C的逆反应,所以一定是放热反应,正确。故选D。
考向2 化学反应能量变化的原因
例2化学反应A2(g)+B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.每生成2 mol AB(g)吸收b kJ热量
B.反应热ΔH=+(a-b) kJ·mol-1
C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
D.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键,放出a kJ能量
【答案】B
【解析】根据图像可知,反应物的总能量低于生成物的总能量,该反应是吸热反应,每生成2 mol AB(g)吸收(a-b) kJ热量,A、C项错误;根据反应热等于生成物总能量与反应物总能量的差值可知,该反应热ΔH=+(a-b) kJ·mol-1,B项正确;化学键断裂吸收能量,D项错误。
解题妙招
化学反应中的能量变化关系
(1)焓变与反应中物质能量变化的关系
①焓变与能量变化的关系:ΔH=E(生成物的总能量)-E(反应物的总能量);
②焓变与活化能(Ea)的关系:ΔH=Ea(正反应)-Ea(逆反应)。
(2)焓变与物质总键能的关系
焓变:ΔH=∑E(反应物的总键能)-∑E(生成物的总键能)
【变式1·变考法】异丁烯与氯化氢发生加成反应过程的体系能量变化如图所示,下列叙述正确的是( )
A.产物②比产物①更稳定
B.此过程中只发生了非极性键的断裂
C.异丁烯与氯化氢的加成反应为吸热反应
D.1 mol产物①或②中均含有7 mol共价键
【答案】A
【解析】能量越低,物质越稳定,根据图示可知,产物②比产物①的能量更低,故产物②比产物①更稳定,A正确;根据反应原理可知,反应过程中有碳碳键的断裂和氢氯键的断裂,B错误;根据图示可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应,C错误;根据产物的结构简式可知,1 mol产物①或②中均含有13 mol共价键,D错误。
【变式2·变载体】【结合化学反应过程考查化学反应的能量变化】CO2的转化一直是世界范围内的研究热点。利用两种金属催化剂,在水溶液体系中将CO2分别转化为CO和HCOOH的反应过程示意图如图所示,下列说法正确的是( )
A.在转化为CO的路径中,只涉及碳氧键的断裂和氧氢键的形成
B.在转化为HCOOH的路径中,CO2被氧化为HCOOH
C.两个转化路径均有非极性键的形成
D.上述反应过程说明催化剂具有选择性
【答案】D
【解析】由图看出路径中有碳氧键的断裂、氧氢键的形成和碳氧三键的形成,A错误;HCOOH的C元素化合价为+2,CO2为+4,化合价降低,CO2被还原为HCOOH,B错误;根据转化示意图可知,两个转化路径中,不存在非极性键的形成,C错误;由该示意图可知CO2在两种金属催化剂作用下生成两种不同产物,即催化剂具有选择性,D正确。
考向3 化学键的键能与反应热的关系
例3已知一些化学键的键能数据如表所示:
化学键
C—H
C—F
H—F
F—F
键能/(kJ·mol-1)
414
489
565
155
则反应CH4(g)+4F2(g)===CF4(g)+4HF(g)的反应热(焓变ΔH)等于( )
A.485 kJ·mol-1 B.-485 kJ·mol-1
C.-1 940 kJ·mol-1 D.1 940 kJ·mol-1
【答案】C
【解析】ΔH=E(反应物的总键能)-E(生成物的总键能),所求反应的反应热ΔH=414 kJ·mol-1×4+155 kJ·mol-1×4-489 kJ·mol-1×4-565 kJ·mol-1×4=-1 940 kJ·mol-1。
解题妙招
键能与反应热的关系
(1)化学反应过程中形成化学键、断裂化学键能量变化可用如图表示:
其中,E1可看作反应物断裂化学键吸收的总能量,E2可看作生成物形成化学键放出的总能量,E1与E2的差值表示反应热。上述反应过程表示该反应为放热反应。故焓变计算公式:ΔH=E(反应物的总键能)-E(生成物的总键能)。
(2)化学键断裂和形成是化学反应过程中伴随能量变化的根本原因。
【变式1·变考法】根据能量变化示意图,下列热化学方程式正确的是( )
A.N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH=-(b-a) kJ·mol-1
B.N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH=-(a-b) kJ·mol-1
C.2NH3(l)===N2(g)+3H2(g) ΔH=2(a+b-c) kJ·mol-1
D.2NH3(l)===N2(g)+3H2(g) ΔH=2(b+c-a) kJ·mol-1
【答案】D
【解析】由图知:N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH=-2(b-a) kJ·mol-1,N2(g)+3H2(g)===2NH3(l) ΔH=-2(b+c-a) kJ·mol-1,则2NH3(l)===N2(g)+3H2(g) ΔH=2(b+c-a) kJ·mol-1,故A、B、C不正确,D正确。
【变式2·变载体】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) ΔH=-482 kJ·mol-1
则2O(g)===O2(g)的ΔH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】反应2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)的ΔH=2E(H—H)+E(O===O)-4E(H—O)=-482 kJ·mol-1,又知E(H—H)=436 kJ·mol-1,E(H—O)=463 kJ·mol-1,则有2×436 kJ·mol-1+E(O===O)-4×463 kJ·mol-1=-482 kJ·mol-1,解得E(O===O)=498 kJ·mol-1。结合键能的含义,2O(g)===O2(g)过程形成O===O,放出热量,则2O(g)===O2(g)的ΔH=-498 kJ·mol-1。
考点二 反应热的测量与计算
知●识●解●构
知识点1 反应热的测量
1.实验原理
通过实验测量一定量的酸、碱稀溶液在反应前后的温度变化,依据Q=cmΔt计算放出的热量,再依据ΔH= -,计算反应热。
2.实验步骤
(1)用量筒量取 50 mL 0.50 mol · L-1盐酸,倒入简易热量计中,用温度传感器测量盐酸的温度,记录数据。
(2)用量筒量取 50 mL 0.55 mol · L-1 NaOH 溶液,倒入烧杯中,调节其温度,使之与热量计中盐酸的温度相同。
(3)把搅拌磁子放入热量计中,盖好杯盖。启动应用程序,打开磁力搅拌器,开始采集数据。
(4)打开杯盖上的橡皮塞,将 NaOH 溶液沿漏斗迅速全部倒入热量计中,塞紧橡皮塞。待温度平稳后,停止采集,将起始温度和最高温度的数据记录在表格中。
(5)再重复实验步骤①~④两次。
3.数据处理
为计算简便,近似认为混合液的比热容等于水的比热容,并忽略热量计的比热容,根据反应过程中溶液温度的变化值,计算该中和反应的反应热。
c:比热容,近似认为4.18J/(g·℃);
m:盐酸和氢氧化钠的总质量(密度近似为1g/cm3);
Q=cmΔt =4.18J/(g·℃)×(50mL×1g/mL+50mL×1g/mL)×(t2-t1) × 10-3kJ·J-1=0.418(t2-t1) kJ
本实验中,n(H2O)=0.025 mol
反应热ΔH=-kJ·mol-1。
4.为了提高测定的准确度,应该采取的措施
(1)调节温度,使酸、碱溶液的温度相同。
(2)在量热的过程中,操作时动作要快,尽量减少热量的散失。
(3)要一次性、迅速地将NaOH溶液倒进装有盐酸的容器里(注意不要洒到外面),并立即用杯盖盖好。
得分速记
(1)中和反应反应热是指在稀溶液中酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热,其数值与反应物的量的多少无关。
(2)若用NaOH固体或NaOH浓溶液代替NaOH溶液,NaOH固体溶于水(NaOH溶液稀释)时放热,使测得的反应热的数值偏大。
(3)用浓硫酸代替盐酸,浓硫酸溶于水时放热,使所测反应热的数值偏大;用醋酸代替盐酸,弱酸、弱碱电离时吸热,使所测反应热的数值偏小;若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定反应热,生成BaSO4沉淀时还会放出一部分热量,使所测反应热的数值偏大。
知识点2 热化学方程式
1.热化学方程式
(1)定义:表示一个化学反应中的反应焓变和物质变化的方程式叫做热化学方程式。
(2)意义:表明了化学反应中的物质变化和能量变化。
2.热化学方程式的书写
(1)写出相应的化学方程式。在热化学方程式中,各物质化学式前面的化学计量数只表示其物质的量,可以是整数或简单分数。
(2)标明反应物及生成物的状态、反应温度和压强。若不标明温度和压强,则表示是在25 ℃(即298 K)、101 kPa条件下的焓变。
(3)标注各物质的聚集状态。在物质化学式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”,水溶液用“aq”。
(4)标注ΔH的正负。化学方程式后面空格标注ΔH,若为放热反应,ΔH为“-”;若为吸热反应,ΔH为“+”(“+”可省略不写)。
(5)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的单位是kJ·mol-1。
得分速记
(1)可逆反应中的“ΔH”表示的是完全反应时对应的焓变值。若按该反应的化学计量数投料进行反应,由于可逆反应不能进行彻底,那么吸收或放出的热量一定比该值小。
(2)热化学方程式中的物质必须注明聚集状态,不用标“↑”“↓”,也不用标明反应条件(如加热、高温、催化剂等),而写发生反应时的温度和压强。
(3)ΔH的单位为kJ·mol-1,注意“+”“-”且与化学方程式一一对应。
(4)ΔH的数值与化学方程式的书写形式有关。
(5)ΔH单位中的“mol—1”指反应进度为1 mol,此时各种反应物消耗掉的物质的量,各种生成物的物质的量,在数值均等于热化学方程式中各自的化学计量数。
知识点3 化学反应焓变的计算
1.盖斯定律的内容
化学反应的热效应仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关,而与其中间步骤无关。换言之,一个反应若能分解成两步或更多步实现,则总反应的ΔH等于各分步反应的ΔH之和。
2.盖斯定律的应用
利用已知反应焓变求未知反应焓变。
一个化学反应的焓变可以由几个化学反应焓变的相加减而得到。
恒压条件下,化学反应的反应热仅与反应的起始状态和最终状态有关,而与反应的途径无关。如图所示:
ΔH=ΔH1+ΔH2 = ΔH3+ΔH4+ΔH5。
3.应用盖斯定律计算ΔH的方法
根据如下两个反应:
Ⅰ.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
选用两种方法,计算出C(s)+O2(g)===CO(g)的反应热ΔH3。
(1)虚拟路径法
反应C(s)+O2(g)===CO2(g)的途径可设计如图:
ΔH1=ΔH3+ΔH2,则ΔH3=-110.5 kJ·mol-1。
(2)加合法
依据目标方程式中各物质的位置和化学计量数,调整已知方程式,最终加合成目标方程式,ΔH同时作出相应的调整和运算。
①写出目标反应的热化学方程式,确定各物质在各反应中的位置:C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH3;
②将已知热化学方程式Ⅰ-Ⅱ,可得目标热化学方程式:C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH3=ΔH1-ΔH2,则ΔH3=-110.5 kJ·mol-1。
考●向●破●译
考向1 反应热的测量
例1在实验室进行中和反应反应热测定实验,下列有关叙述不正确的是( )
A.大小烧杯之间塞满碎泡沫,目的是减少热量损失
B.测量终止温度时,应当记录混合溶液的最高温度
C.为了使酸碱充分反应,应当缓慢分次倒入NaOH溶液并搅拌
D.可用塑料材质的环形搅拌棒代替玻璃搅拌器
【答案】C
【解析】A.大小烧杯之间塞满碎泡沫,目的是减少热量损失,减小测量误差,A正确;B.充分反应,放出热量最多时,温度最高,测量终止温度时,应当记录混合溶液的最高温度,B正确;C.为了使酸碱充分反应,应当快速一次倒入溶液并搅拌,防止热量散失,C错误;D.塑料材质是热的不良导体,可用塑料材质的环形搅拌棒代替玻璃搅拌器,D正确;故选C。
【变式1】在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是( )
A.使用环形玻璃搅拌棒是为了使酸碱充分反应,减小实验误差
B.为了准确测定反应混合溶液的温度,实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触
C.用0.5 mol·L-1 NaOH溶液分别与0.5 mol·L-1的盐酸、醋酸溶液反应,如所取的溶液体积相等,则测得的中和热数值相同
D.测定中和反应反应热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计、环形玻璃搅拌棒
【答案】A
【解析】使用环形玻璃搅拌棒是为了使酸碱充分反应,能加快反应速率,减小实验误差,故A正确;温度计测烧杯内混合溶液的温度,水银球不能接触烧杯底部,故B错误;用0.5 mol·L-1 NaOH溶液分别与0.5 mol·L-1的盐酸、醋酸溶液反应,如所取的溶液体积相等,醋酸是弱酸,电离吸热,测出的中和热数值偏小,故C错误;中和热测定用不到天平,故D错误。
【变式2·变考法】将a mL 0.1 mol·L-1 HCl溶液和b mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后,测量并记录溶液温度,实验结果如图(实验中始终保持a+b=50 mL)。下列叙述正确的是( )
A.做该实验时,环境温度为22 ℃
B.该实验表明化学能可能转化为热能
C.NaOH溶液的浓度约为0.1 mol·L-1
D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
【答案】B
【解析】从图示观察22 ℃为加入盐酸体积为5 mL时的温度,不是起始温度,A项错误;由图示可以看出该反应过程放出热量,表明化学能可能转化为热能,B项正确;恰好反应时参加反应的盐酸体积为30 mL,则碱的体积为20 mL,c(NaOH)==0.15 mol·L-1,C项错误;此实验只能表明该反应为放热反应,其他有水生成的反应不一定为放热反应,D项错误。
考向2 热化学方程式的书写和判断
例2实验室中可利用FeCO3和O2为原料制备少量铁红,每生成160 g固体铁红放出130 kJ热量,则下列有关该反应的热化学方程式书写正确的是( )
A.2FeCO3(s)+O2(g)===Fe2O3(s)+2CO2(g) ΔH=-130 kJ·mol-1
B.4FeCO3(s)+O2(g)===2Fe2O3(s)+4CO2(g) ΔH=+260 kJ·mol-1
C.4FeCO3(s)+O2(g)===2Fe2O3(s)+4CO2(g) ΔH=-260 kJ·mol-1
D.4FeCO3(s)+O2(g)===2Fe2O3(s)+4CO2(g) ΔH=+130 kJ·mol-1
【答案】C
【解析】160 g铁红的物质的量为1 mol,每生成160 g固体铁红放出130 kJ热量,生成2 mol Fe2O3放出260 kJ热量,所以热化学方程式为4FeCO3(s)+O2(g)===2Fe2O3(s)+4CO2(g) ΔH=-260 kJ·mol-1,故C正确。
解题妙招
热化学方程式的书写和正误判断
【变式1·变载体】硫酸工业中的钒催化剂参与反应的相对能量变化如图所示,下列热化学方程式错误的是( )
A.V2O4(s)+SO3(g)V2O5(s)+SO2(g) ΔH=-24 kJ·mol-1
B.2VOSO4(s) V2O4(s)+2SO3(g) ΔH=+200 kJ·mol-1
C.2V2O5(s)+2SO2(g) 2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=-352 kJ·mol-1
D.V2O5(s)+SO2(g)+SO3(g) 2VOSO4(s) ΔH=-376 kJ·mol-1
【答案】B
【解析】由反应物总能量高于生成物总能量可知,为放热反应,则V2O4(s)+SO3(g) V2O5(s)+SO2(g) ΔH=-24 kJ·mol-1,A项正确;途径②的ΔH=+[24-(-176)]kJ·mol-1=+200 kJ·mol-1,2VOSO4(s) V2O4(s)+2SO3(g) ΔH=+400 kJ·mol-1,B项错误;途径①的反应物总能量大于生成物总能量,为放热反应,2 mol V2O5反应放出能量为2×176=352 kJ,则2V2O5(s)+2SO2(g) 2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=-352 kJ·mol-1,C项正确;根据盖斯定律,由反应V2O4(s)+SO3(g) V2O5(s)+SO2(g) ΔH=-24 kJ·mol-1加上2VOSO4(s) V2O4(s)+2SO3(g) ΔH=+400 kJ·mol-1可得2VOSO4(s) V2O5(s)+SO2(g)+SO3(g) ΔH=+376 kJ·mol-1,则V2O5(s)+SO2(g)+SO3(g) 2VOSO4(s) ΔH=-376 kJ·mol-1,D项正确。
【变式2·变考法】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.该反应的热化学方程式为2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1
C.由图可得,C(s)的燃烧热为110.5 kJ·mol-1
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】由题图可知,生成1 mol CO(g)放出热量为110.5 kJ,则生成14 g CO(g)(即0.5 mol)放出的热量为110.5 kJ·mol-1×0.5 mol=55.25 kJ,A错误;生成1 mol CO(g)放出热量为110.5 kJ,则反应2C(s)+O2(g)===2CO(g)的ΔH=-110.5 kJ·mol-1×2=-221 kJ·mol-1,B正确;题图中是C(s)燃烧生成CO(g),不能据此确定C(s)的燃烧热,C错误;根据反应热与键能的关系,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分子和C(s)中化学键断裂时所吸收的总能量的差,D错误。
考向3 反应热的比较
例3通过反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-74 kJ·mol-1制取甲醇,已知:298 K时,部分物质的相对能量如表所示:
物质
CO2(g)
H2(g)
H2O(g)
CO(g)
相对能量/(kJ·mol-1)
-393
0
-242
-110
则CH3OH(g)的相对能量为________kJ·mol-1,由此可推算出反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的ΔH2 ________ΔH1(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】-225 小于
【解析】设甲醇的相对能量为x,由反应热与生成物的相对能量之和与反应物相对能量之和的差值相等可得ΔH1=(-242 kJ·mol-1)+x-(-393 kJ·mol-1)-0=-74 kJ·mol-1,解得x=-225 kJ·mol-1,则反应ΔH2=(-225 kJ·mol-1)-(-110 kJ·mol-1)-0=-115 kJ·mol-1,所以ΔH2小于ΔH1。
解题妙招
反应热(ΔH)的大小比较方法
(1)比较反应热(ΔH)时,要带上“+”、“—”号比较,不能只比较数值。对于放热反应(ΔH<0),ΔH的数值越大,放出的热量越少;对于吸热反应(ΔH>0), ΔH的数值越大,吸收的热量越多。
(2)同一反应,生成物的状态不同时:
A(g)+B(g)===C(g) ΔH1<0 A(g)+B(g)===C(l) ΔH2<0 存在ΔH2<ΔH1。
(3)同一反应,反应物的状态不同时:
A(s)+B(g)===C(l) ΔH1<0 A(g)+B(g)=C(l) ΔH2<0 存在ΔH2<ΔH1。
(4)同种燃料燃烧时,燃烧产物越稳定,放出的热量越多,ΔH越小。
【变式1·变题型】下列各组热化学方程式中,化学反应的ΔH前者大于后者的是( )
①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1 C(s)+ O2 (g)===CO(g) ΔH2
②H2(g)+O2 (g)===H2O(l) ΔH3 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH4
③CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) ΔH5 CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(aq) ΔH6
A.① B.③ C.②③ D.①②③
【答案】C
【解析】①前者1molC完全燃烧,放出热量多,由于都是放热反应(ΔH <0),故ΔH1<ΔH2;②后者化学计量数为前者的两倍,前者放出的热量少,由于都是放热反应(ΔH <0),故ΔH3>ΔH4;③前者是分解反应,为吸热反应,ΔH >0;后者是放热反应,ΔH <0,故ΔH5>ΔH6。
【变式2·变考法】下列图像分别表示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.石墨转变为金刚石是吸热反应
B.白磷比红磷稳定
C.S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1 S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
D.CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH>0
【答案】A
【解析】由图像可知石墨的能量比金刚石的低,因此由石墨转变为金刚石是吸热反应,A正确;白磷具有的能量比红磷的高,根据能量越低越稳定的原理可知,红磷比白磷稳定,B错误;|ΔH1|>|ΔH2|,由于ΔH1、ΔH2均小于零,故ΔH1<ΔH2,C错误;CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)为放热反应,ΔH<0,D错误。
考向4 盖斯定律及其应用
例4在298 K、100 kPa时,已知:
2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH1
H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH2
2Cl2(g)+2H2O(g)===4HCl(g)+O2(g) ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是( )
A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2 B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2 D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
【答案】A
【解析】①2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH1
②H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH2
③2Cl2(g)+2H2O(g)===4HCl(g)+O2(g) ΔH3
则由盖斯定律可知,反应③=①+2×②,ΔH3=ΔH1+2ΔH2,故选A。
解题妙招
运用盖斯定律计算反应热的技巧
(1)运用盖斯定律的技巧——“三调一加”。
一调:根据目标热化学方程式,调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置,改写已知的热化学方程式。
二调:根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。
三调:调整中间物质的化学计量数。
一加:将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。
(2)运用盖斯定律的三个注意事项。
①热化学方程式乘以某一个数时,焓变ΔH也必须乘上该数。
②热化学方程式相加减时,物质之间相加减,焓变ΔH也必须相加减。
③将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”随之改变,但绝对值不变。
【变式1·变题型】(1)火箭的第一、二级发动机中,所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮,偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料,四氧化二氮作氧化剂,二者反应生成氮气和气态水。已知:
①N2(g)+2O2(g)===N2O4(g) ΔH=+10.7 kJ·mol-1
②N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-543 kJ·mol-1
写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式:________________________________________。
(2)已知(g)===(g)+H2(g) ΔH1=+100.3 kJ·mol-1①
H2(g)+I2(g)===2HI(g) ΔH2=-11.0 kJ·mol-1②
对于反应:(g)+I2(g)===(g)+2HI(g) ΔH3=________kJ·mol-1。
【答案】(1)2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 096.7 kJ·mol-1
(2)+89.3
【解析】(1)根据盖斯定律,由2×②-①得:2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=2×(-543 kJ·mol-1)-(+10.7 kJ·mol-1)=-1 096.7 kJ·mol-1。
(2)根据盖斯定律,将反应①+反应②得到目标反应,则ΔH3=ΔH1+ΔH2=[+100.3+(-11.0)] kJ·mol-1=+89.3 kJ·mol-1。
【变式2·变载体】(1)我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应:
a.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1
b.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2
c.CH4(g) C(s)+2H2(g) ΔH3
d.2CO(g) CO2(g)+C(s) ΔH4
e.CO(g)+H2(g) H2O(g)+C(s) ΔH5
根据盖斯定律,反应a的ΔH1=_______________________________(写出一个代数式即可)。
(2)黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为
S(s)+2KNO3(s)+3C(s)===K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH
已知:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
S(s)+2K(s)===K2S(s) ΔH2
2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3
则ΔH= 。
【答案】(1)ΔH2+ΔH3-ΔH5或ΔH3-ΔH
(2)3ΔH1+ΔH2-ΔH3
【解析】(1)根据题目所给出的反应方程式关系可知,a=b+c-e=c-d,根据盖斯定律则有ΔH1=ΔH2+ΔH3-ΔH5=ΔH3-ΔH4。
(2)根据已知热化学方程式:
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1①
S(s)+2K(s)===K2S(s) ΔH2②
2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3③
将方程式3×①+②-③得S(s)+2KNO3(s)+3C(s)===K2S(s)+N2(g)+3CO2(g),则ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3。
考点三 燃料的合理利用
知●识●解●构
知识点1 燃烧热
1.燃烧热
(1)概念:
在指定温度和100 kPa时,1 mol 物质完全燃烧生成稳定产物时所放出的热量叫做该物质的燃烧焓,习惯上又称为该物质的燃烧热,单位是 kJ · mol—1。
(2)表示燃烧热的热化学方程式的书写
由于燃烧热是以1 mol纯物质完全燃烧放出的热量来定义的,因此在书写热化学方程式时,可燃物的化学计量数为1,以此来配平热化学方程式,其余物质的化学计量数常出现分数。
如表示乙炔燃烧热的热化学方程式为C2H2(g)+O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 299.6 kJ·mol-1,即C2H2的燃烧热为1 299.6 kJ·mol-1。
2.正确理解“燃烧热”
(1)物质的燃烧热用焓变表示时都为负值,通常可以通过实验测得。
(2)反应条件:100 kPa(书中给出的燃烧热数据均在此条件下测得)。
(3)可燃物的用量:1mol纯物质。
(4)反应程度及产物:完全燃烧时,不同元素对应的指定产物:C → CO2(g);H →H2O(l);S → SO2(g);N → N2(g)。
得分速记
(1)物质的燃烧热用焓变表示时都为负值,通常可以通过实验测得。
(2)反应条件:100 kPa(书中给出的燃烧热数据均在此条件下测得)。
(3)可燃物的用量:1mol纯物质。
(4)反应程度及产物:完全燃烧时,不同元素对应的指定产物:C → CO2(g);H →H2O(l);S → SO2(g);N → N2(g)。
3.热值
100 kPa时,单位质量或单位体积的燃料完全燃烧所放出的热量叫做该燃料的热值。热值是燃料质量优劣的重要参数。
考●向●破●译
考向1 燃烧热和中和热
例1下列说法正确的是( )
A.已知2C(s) + O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol−1,则C(碳)的燃烧热为110.5 kJ·mol−1
B.已知氢气燃烧热△H=-285.5 kJ·mol−1,则2H2O(l)===2H2(g)+ O2(g) △H=+285.5 kJ·mol-1
C.已知中和热ΔH=-57.3 kJ·mol−1,若将含0.5 mol H2SO4的稀溶液与1 mol NaOH固体混合,放出的热量小于57.3 kJ
D.含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出热量28.7 kJ,则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为:NaOH(aq) + CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq) + H2O(l) ΔH>-57.4 kJ·mol-1
【答案】D
【解析】本题考查了化学反应与能量的变化。燃烧热是在一定条件下,1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,碳完全燃烧的生成物是CO2,故A错。已知氢气燃烧热△H=-285.5 kJ·mol−1,则H2O(l)===H2(g)+ O2(g) △H=+285.5 kJ·mol-1,故B错。NaOH固体溶于水放热,则已知中和热ΔH=-57.3 kJ·mol−1,若将含0.5 mol H2SO4的稀溶液与1 mol NaOH固体混合,放出的热量大于57.3 kJ,故C错。含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出热量28.7 kJ,则1mol NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出热量57.4kJ,醋酸是弱酸,电离吸热,所以稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为:NaOH(aq) + CH3COOH(aq)==CH3COONa(aq) + H2O(l) ΔH>-57.4 kJ·mol-1,故D正确。
解题妙招
理解燃烧热和中和反应反应热的注意事项
(1)中和热是酸、碱的稀溶液反应生成1 mol液态H2O放出的热量,稀强酸溶液与稀的强碱反应的中和热为为57.3 kJ·mol-1。浓硫酸稀释时放热,与碱反应生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ。当中和反应有沉淀生成时,生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ。
(2)对于中和热、燃烧热,由于它们反应放热是确定的,其焓变(ΔH)为负值。
(3)当用热化学方程式表示中和热时,生成H2O(l)的物质的量必须是1 mol,当用热化学方程式表示燃烧热时,可燃物的物质的量必须为1 mol。
(4)燃烧热概念中的“完全燃烧生成稳定氧化物”是指单质或化合物燃烧后变为最稳定的物质。完全燃烧时,下列元素要生成对应的物质:C→CO2(g),H→H2O(l),S→SO2(g),N→N2(g)等。
(5)根据燃烧热计算物质完全燃烧放出的热量:Q=n(可燃物)×|ΔH|,其中ΔH代表燃烧热。
【变式1·变题型】(1)已知:电解液态水制备1 mol O2(g),电解反应的ΔH=+572 kJ·mol-1。由此计算H2(g)的燃烧热(焓)ΔH=____________kJ·mol-1。
(2)氢能是极具发展潜力的清洁能源,以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。298 K时,1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ,1 mol H2O(l)蒸发吸热44 kJ,表示H2燃烧热的热化学方程式为___________ ______________________________________。
【答案】(1)-286 (2) H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-286 kJ·mol-1
【解析】(1)电解液态水制备1 mol O2(g)电解反应的ΔH=+572 kJ·mol-1,由此可以判断2 mol H2完全燃烧消耗1 mol O2(g)生成液态水的同时放出的热量为572 kJ,故1 mol H2(g)完全燃烧生成液态水放出的热量为286 kJ,因此,H2(g)的燃烧热ΔH=-286 kJ·mol-1。
(2)298 K时,1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ,1 mol H2O(l)蒸发吸热44 kJ,则1 mol H2燃烧生成1 mol H2O(l)放热286 kJ,所以表示H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-286 kJ·mol-1。
【变式2·变载体】乙烷、乙烯、乙炔和均为常见的气体燃料,四种物质各完全燃烧的焓变如图所示。已知:单位体积气态可燃物完全燃烧时放出的热量叫作该可燃物的热值。下列叙述正确的是( )
A.上述四种物质完全燃烧生成等质量液态水时放出热量最多的是
B.表示燃烧热的热化学方程式为
C.上述四种气态可燃物中,热值最大的是
D.由图示可知,
【答案】C
【分析】由图可知,氢气、乙烷、乙烯、乙炔燃烧热的热化学方程式分别为
,
,
,
;
【解析】A.由分析,根据氢元素守恒可知,生成液态水放出热量最多的是乙炔,A错误;B.燃烧热强调可燃物,表示乙烷燃烧热的热化学方程式为,B错误; C.结合阿伏伽德罗定律,由分析可知,相同体积的四种气态可燃物完全燃烧时放出热量最多的是,C正确;D.表示氢气、乙烯和乙烷燃烧热的热化学方程式分别为①、②、③,根据盖斯定律,将得:,D错误;故选C。
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(上海卷·2024,三)反应Al2Br6(g)=2Al(g)+6Br(g)的ΔH可用于估算Al2Br6(g)的总键能。已知下列过程:
①2Al(s)+3Br2(l)=Al2Br6(s) ΔH1
②Al(s)=Al(g) ΔH2
③Br2(l)=Br2(g) ΔH3
④Br2(g)=2Br(g) ΔH4
⑤Al2Br6(s)=Al2Br6(g) ΔH5
(3)则反应Al2Br6(g)=2Al(g)+6Br(g)的ΔH=___________。(用ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4、ΔH5表示)。
【答案】(3)ΔH=-ΔH1+2ΔH2+3ΔH3+3ΔH4-ΔH5
【解析】由盖斯定律,反应-①+2×②+3×③+3×④-⑤得到反应Al2Br6(g)=2Al(g)+6Br(g),则其焓变ΔH=-ΔH1+2ΔH2+3ΔH3+3ΔH4-ΔH5。
2.(上海卷·2025,一)环氧丙烷与二氧化碳催化合成法是目前最常用的生产方法。
已知:
反应①:(g)+CO2(g) (l)
反应②:C(s)+O2(g)=CO2(g)
反应③:
反应④:
(3)反应④的=_______
A. -613.2 B. 613.2 C. 395.2 D. -395.2
【答案】(3)A
【解析】根据盖斯定律,反应Ⅰ+反应II+反应III=反应IV,则,故选A。
3.(上海卷·2026,四)(3)已知:的歧化反应
①根据上述信息,计算反应热___________。
【答案】875
【解析】根据盖斯定律,目标反应可由已知第一个反应与第四个反应相加得到,故。
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