1.1 化学反应与能量变化（题型专练）化学沪科版选择性必修1

**基本信息** 以“概念-原理-应用”为逻辑链条，通过6大题型系统构建化学反应能量变化的认知框架，融合上海期中真题强化方法迁移。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |系统内能含义|1典例+5变式|3点核心性质+ΔU计算规则|从内能影响因素到变化判断的概念生成| |比热容计算|1典例|Q=mcΔT实验计算模型|能量定量测量的应用拓展| |焓变与反应热|1典例+3变式|表格对比反应热与焓变关系|从定义辨析到恒压条件的原理推导| |能量变化示意图|1典例+4变式|图像分析ΔH正负判断法|宏观能量变化的可视化模型建构| |键能计算|1典例+4变式|3步键能计算步骤（写方程-析键数-代公式）|微观键能与宏观能量的关联推导| |吸放热判断|1典例+3变式|能量/键能双角度判断依据+反应类型归纳|综合概念与原理的应用深化|

第一节 化学反应与能量变化（题型突破·举一反三） 题型01 系统内能的含义 题型02 利用比热容进行计算 题型03 反应焓变与反应热的关系 题型04 反应中的能量变化示意图 题型05 化学反应中能量变化的原因及有关键能的计算 题型06 吸热反应与放热反应的判断 ▌题型01 系统内能的含义 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】内能是指系统内物质能量的总和，下列说法正确的是 A．系统的内能可以通过实验测得 B．当系统内物质的聚集状态发生改变时，内能也随之改变 C．系统内发生化学反应时，若温度不变，内能的变化就是焓变 D．内能与系统内物质的数量无关 【答案】BC 【解析】A．内能是指系统内物质能量的总和，系统的内能不能通过实验测得，A错误； B．当系统内物质的聚集状态发生改变时，分子间的距离发生改变，分子间的作用力也随之改变，内能也随之改变，B正确； C．系统内发生化学反应时，若温度不变，内能的变化就是含变，C正确； D．内能与系统内物质的数量有关，D错误； 故答案为：BC。 【变式1-1】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1-2】若将水作为研究的系统，相同压强下，下列选项中内能最大的是 A．273K时1.0克冰 B．273K时10.0克水 C．373K时1.0mol水蒸气 D．373K时10.0克水蒸气 【答案】C 【解析】质量相同的情况下，水的温度越高，内能越大，同时相同温度和质量的情况下，物质的内能气态>液态>固态，1mol水的质量为18g大于10g，因此373K时1mol水蒸气的内能最大，故答案选C。 【变式1-3】下列关于化学反应中△U的说法不正确的是 A．化学反应中内能变化：△U=Q+W B．如果化学反应过程中体系没有做功，则△U=Q C．化学反应中内能变化：△U=△H D．△U<0时，反应释放能量 【答案】C 【解析】A．化学反应中内能的变化等于反应热和功的和，即△U=Q+W，A正确； B．如果化学反应过程中体系没有做功，则△U=Q，B正确； C．△U为体系内能的变化，而△H表示反应热，两者不一定相等，只有在等压的条件下两者才相等，C错误； D．△U = U(反应产物)-U(反应物)，△U<0时，反应放出能量，D正确； 故选C。 【变式1-4】已知25℃，101时，  ，请结合水的聚集状态变化时的焓变示意图分析，下列说法不正确的是 A．A过程为熔化，B过程焓增大 B．的燃烧热为571.6 C．1g冰经过A和B两个过程后化学键数目不变 D．的单位中“”指每摩尔反应 【答案】B 【解析】A．由图可知，A过程为冰熔化为液态水的过程、B过程为液态水气化为水蒸气的过程，都是吸热、焓增大的过程，A正确； B．氢气的燃烧热为1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量，由热化学方程式可知，氢气的燃烧热△H=—571.6kJ/mol×=—285.8kJ/mol，即285.8kJ/mol，B错误； C．由图可知，A过程和B过程都没有破坏化学键，化学键数目不变，C正确； D．焓变△H的单位中“”是指每摩尔反应，即把反应方程式看成一个整体，D正确； 故选B。 【变式1-5】如果一个静止的化学反应体系从环境吸收了60J的热量，而体系的内能却增加了240J，那么体系从环境得到了多少功 ？如果该反应体系体积发生膨胀，膨胀过程中对环境做了8kJ的功，同时吸收了30kJ的热量，求体系的内能变化值 。 【答案】 180kJ 22kJ 【解析】按照热力学第一定律△U=Q+W，所以W=△U-Q=240kJ-60kJ=180kJ，同理可知△U=Q+W=30kJ-8kJ=22kJ ▌题型02 利用比热容进行的计算 【典例2】(24-25高二·上海市奉贤中学·期中)某研究性小组用如图装置测量上述醋酸与氢氧化钠反应的中和热。 将100mL 的溶液与100mL 的NaOH溶液在保温瓶中迅速混合， 旋紧瓶盖，温度从298.0K升高到300.0K。已知溶液密度均为，生成溶液的比热容。醋酸与氢氧化钠反应的中和热是 。 【答案】33.6 【解析】根据Q=cmΔT可得，反应放出的热量Q=cmΔT=4.2J/(g·K)×200g×(300K-298K)=1.68kJ，则该反应的中和热为=33.6kJ/mol； ▌题型03 反应焓变与反应热的关系 一、反应热与焓变的关系 1．反应热是某一反应过程中吸收或者放出的热量。 2．在等压条件下进行的化学反应的反应热等于反应的焓变，因此常用ΔH表示反应热。 3．焓变与吸热反应和放热反应的关系 （1）放热反应：反应体系向环境释放能量，反应体系的焓减小，ΔH为负值，即ΔH<0。 （2）吸热反应：反应体系从环境中吸收能量，反应体系的焓增大，ΔH为正值，即ΔH>0。 二、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 【典例3】下列关于反应热和焓变的说法正确的是 A．放热反应的ΔH＜0，吸热反应的ΔH＞0 B．任何条件下，焓变完全等于反应热 C．所有化学反应的反应热都可以通过实验直接测得 D．生成物的总焓大于反应物的总焓时，ΔH＜0 【答案】A 【解析】A．生成物的总能量小于反应物时，反应向外释放能量，反应为放热反应，ΔH<0；生成物的总能量高于反应物时，反应需外界提供能量，反应为吸热反应，ΔH>0， A正确；B．在恒压条件下，化学反应的焓变(ΔH)数值上等于恒压反应热，B错误；C．有些反应的反应热不能通过实验直接测定，如碳不完全燃烧生成CO，C错误；D．当生成物的总焓高于反应物总焓时，反应需外界提供能量，反应为吸热反应，ΔH>0，D错误；故答案为：A。 【变式3-1】下列有关能量的转化或利用说法错误的是 A．属于吸热过程 B．放热反应体系的焓减小，其反应热 C．需要加热或点燃才能发生的反应一定是吸热反应 D．使用天然气燃气灶时，化学能主要转化为热能和光能 【答案】C 【解析】A．H2→2H的过程，氢分子中共价键发生了断裂，断键吸热，故A正确；B．体系对外放出热量，焓减小，反应热ΔH<0，B正确；C．反应条件与吸热、放热无关，加热或点燃发生的反应可能为放热反应，如铝热反应是放热反应，但需要加热，故C错误；D．化学反应中能量变化主要表现为热量的变化，除了热能外，还可以是光能、电能等，故D正确；本题选C。 【变式3-2】(24-25高二·上海师范大学附属中学·期中)在相同温度和压强下，2氢气和1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2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 【答案】C 【解析】A．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； B．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； C．反应①的能量转化形式为化学能转化为热能、化学能，反应②的能量转化形式为化学能转化为电能、化学能，二者生成物的化学能相同，则反应放出的热量①>②，故C正确； 故答案为C。 【变式3-3】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 【解析】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；故答案为C。 ▌题型04 反应中的能量变化示意图 【典例4】如图所示，下列叙述正确的是 A．生成物能量总和大于反应物能量总和 B．生成要吸收 C． D． 【答案】D 【分析】由图可知，2mol氢气、1mol氧气反应生成2mol气态水的反应为反应物能量总和大于生成物能量总和的放热反应，反应的焓变为△H=—571.6kJ/mol，反应的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g) △H=—571.6kJ/mol。 【解析】A．由分析可知，该反应为反应物能量总和大于生成物能量总和的放热反应，故A错误； B．液态水的能量低于气态水，由分析可知，2mol氢气、1mol氧气反应生成2mol气态水放出的热量为571.6kJ，则2mol氢气、1mol氧气反应生成2mol液态水放出的热量大于571.6kJ，故B错误； C．由分析可知，2mol氢气、1mol氧气反应生成2mol气态水的反应为放热反应，则气态水分解的反应为吸热反应，反应的热化学方程式为2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)△H=+571.6kJ/mol，故C错误； D．液态水的能量低于气态水，由分析可知，2mol氢气、1mol氧气反应生成2mol气态水放出的热量为571.6kJ，则2mol氢气、1mol氧气反应生成2mol液态水放出的热量大于571.6kJ，故D正确； 故选D。 【变式4-1】甲醛是一种重要的化工产品，可利用甲醇催化脱氢制备。甲醛与气态甲醇转化的能量关系如图所示。 （1）甲醇催化脱氢转化为甲醛的反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。 （2）过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热是否相同？ ，原因是 。 （3）该反应的焓变ΔH= kJ·mol-1。 【答案】（1）吸热 （2）相同 化学反应的热效应仅与初始状态有关，与反应路径无关 （3）E2－E1 【解析】（1）由图可知，反应物总能量小于生成物总能量，则甲醇催化脱氢转化为甲醛的反应是吸热反应； （2）反应热取决于反应物和生成物的总能量的大小，与起始状态和反应的最终状态有关，而与反应的途径无关，则过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热相同； （3）该反应的焓变ΔH=生成物总能量-反应物总能量= E2－E1。 【变式4-2】(24-25高二·上海市上海华东师范大学附属进华中学·期中)反应 A + B→C + Q(Q>0)分两步进行 ①A + B→X - Q(Q>0)；②X→C + Q(Q>0)。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】D 【解析】反应 A + B→C + Q(Q>0)放出热量，说明A+B能量总和大于C能量，①A+B→X- Q(Q>0)为吸热反应，则A+B能量总和小于X能量；②X→C+Q（Q＞0）为放热反应，则X能量大于C能量，符合条件的只有D，故选：D。 【变式4-3】图表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。下列说法错误的是 A． B．比稳定 C． D．转化为是吸热过程 【答案】C 【解析】A．反应物总能量大于生成物的总能量为放热反应，，A正确；B．物质的能量越低越稳定，比稳定，B正确；C．两个反应均为放热反应，焓变均小于0，根据纵坐标分析，绝对值大于的绝对值，，C错误；D．能量低于，转化为是吸热过程，D正确；故选C。 【变式4-4】已知化学反应A2(g)+B2(g)2AB(l)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是 A．每生成2mol气态AB放出bkJ热量 B．向密闭容器中充入1molA2和1molB2充分反应，吸收的热量为(a-b)kJ C．向密闭容器中充入一定量的A2和B2，、生成2molAB(g)吸收的热量小于(a-b)kJ D．AB(l)分解为A2(g)和B2(g)的反应为放热反应 【答案】D 【解析】A．根据图象可知，每生成2mol液态AB吸收(a-b)kJ热量，A选项错误； B．向密闭容器中充入1mol A2和1mol B2充分反应，由于生成物状态未知，因此吸收的热量也未知，B选项错误； C．由于2molAB(g)再转化为2molAB(l)会放出热量，则向密闭容器中充入一定量的A2和B2，生成2molAB(g)时吸收的热量大于(a-b)kJ，C选项错误； D．A2(g)和B2(g)化合生成AB(l)的反应为吸热反应，则逆反应AB(l)分解为A2(g)和B2(g)的反应为放热反应，D选项正确； 答案选D。 ▌题型05 化学反应中能量变化的原因及有关键能的计算 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。 3．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5】(24-25高二·上海市育才中学·期中)已知各共价键的键能如下表所示，下列说法正确的是 共价键 H-H F-F H-F H-Cl H-I 键能E (kJ/mol) 436 157 568 432 298 A．HF熔沸点高，是因为H−F键能较大 B．432kJ/mol＞E(H-Br)＞298kJ/mol C．表中看出F2能量最低 D．H2(g) +F2(g)=2HF(g) △H=+525 kJ/mol 【答案】B 【解析】A．HF熔沸点高，是因为HF分子间含氢键，与键能大小无关，故A错误； B．同主族从上往下半径逐渐增大，即Br的半径介于Cl和I之间，因此，H-Br的键能介于H-Cl和H-I之间，即432kJ/mol＞E(H-Br)＞298kJ/mol，故B正确； C．键能越大，共价键越稳定，根据数据，HF能量最低，故C错误； D．根据△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和=(436+157-2×568)kJ/mol=-543 kJ/mol，H2(g) +F2(g)=2HF(g) △H=-543 kJ/mol，故D错误； 故选：B。 【变式5-1】下列是一些化学键的键能。 化学键 C—H C—F H—F F—F 键能/(kJ·mol-1) 414 489 565 155 根据键能数据估算反应CH4(g)+4F2(g)=CF4(g)+4HF(g)的反应热ΔH为 A．1940 kJ·mol-1 B．-1940 kJ·mol-1 C．485 kJ·mol-1 D．-485 kJ·mol-1 【答案】B 【解析】△H=反应物键能之和-生成物键能之和，结合图表中 键能数据和反应中化学键的判断进行计算，△H=414kJ/mol×4+4×155kJ/mol-(489kJ/mol×4+4×565kJ/mol)=-1940kJ/mol，故B正确； 故选：B。 【变式5-2】我们知道，任何化学反应过程中一定有物质变化，同时伴随道着能量变化。下图横坐标表示反应过程，纵坐标表示能量，关于下图的说法不正确的是 A．1 mol固态碘与1 mol氢气化合生成2 mol HI气体时，需要吸收5 kJ的能量 B．2 mol HI气体分解生成1 mol碘蒸气与1 mol氢气时需要吸收12 kJ的能量 C．1 mol固态碘变为1 mol碘蒸气时需要吸收17 kJ的能量 D．碘蒸气与氢气生成HI气体的反应是吸热反应 【答案】D 【解析】A．由图像可知1 mol固态碘与1 mol氢气的能量比2 mol HI气体能量低5kJ，则1 mol固态碘与1 mol氢气化合生成2 mol HI气体时，需要吸收5 kJ的能量，故A正确； B．2 mol HI气体的能量比1 mol碘蒸气与1 mol氢气低12kJ，2 mol HI气体分解生成1 mol碘蒸气与1 mol氢气时需要吸收12 kJ的能量，故B正确；C．1 mol固态碘能量比1 mol碘蒸气低17kJ，则1 mol固态碘变为1 mol碘蒸气时需要吸收17 kJ的能量，故C正确；D．由图像可知，碘蒸气与氢气生成HI气体的反应是放热反应，故D错误；故答案为：D。 【变式5-3】肼(H2N-NH2)燃烧涉及的共价键的键能与热化学方程式信息见下表： 共价键 N-H N-N O=O O-H 键能/(kJ·mol-1) 391 161 498 463 热化学方程式 N2H4(g)＋O2(g)→N2(g)＋2H2O(g)＋570kJ 则2N(g)→N2(g)＋Q，Q为 A．1882kJ B．941kJ C．483kJ D．241.5kJ 【答案】B 【解析】N2的结构式为N≡N，设N≡N的键能为x，由可知，4×391kJ/mol+161kJ/mol+498kJ/mol-x-4×463kJ/mol=-570kJ/mol，解得x=941kJ/mol，形成化学键需要释放能量，所以Q=941kJ。根据以上分析可知，Q=941kJ/mol，所以答案选B。 【变式5-4】根据如图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况判断，下列说法正确的是 A．NO(g)分解为N2(g)和O2(g)的反应是放热反应 B．2 mol O原子结合生成O2(g)时需要吸收498 kJ能量 C．1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收1264 kJ能量 D．2 mol N(g)和2 mol O(g)的总能量为1444 kJ 【答案】A 【解析】A．N2(g)+O2(g)=2NO(g)的焓变为，该反应为吸热反应，则NO(g)分解为N2(g)和O2(g)的反应是放热反应，A正确；B．成键放出能量，2 mol O原子结合生成O2(g)时需要放出498 kJ能量，B错误；C．1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632 kJ能量，C错误；D．946 kJ和498 kJ分别是1 mol N2(g)和1 mol O2(g)分子中化学键断裂吸收的能量，2 mol N(g)和2 mol O(g)的总能量不能确定，D错误；答案选A。 ▌题型06 吸热反应与放热反应的判断 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6】下列反应中，生成物的总焓大于反应物总焓的是 A．硫在氧气中燃烧 B．氢氧化钡晶体与氯化铵混合 C．NaOH溶液与H2SO4溶液混合 D．Al在高温条件下与Fe2O3反应 【答案】B 【分析】生成物的总焓大于反应物总焓，说明反应为吸热反应，据此分析。 【解析】A．硫在氧气中燃烧为放热反应，故A错误； B．氢氧化钡晶体与氯化铵混合为吸热反应，故B正确； C．NaOH溶液与H2SO4溶液混合为放热反应，故C错误； D．Al在高温条件下与Fe2O3反应为放热反应，故D错误。 故选B。 【变式6-1】下列反应属于吸热反应的是 A．酸碱中和反应 B．钠在空气中氧化 C．过氧化钠与水反应 D．石灰石分解 【答案】D 【解析】A．酸碱中和反应属于放热反应，故A错误； B．钠在空气中氧化，属于放热反应，故B错误； C．过氧化钠与水反应放出大量的热，属于放热反应，故C错误； D．石灰石在高温下的分解反应是吸热反应，在反应中吸收热量，故D正确； 故选D。 【变式6-2】列变化过程中 ΔH＜0的是 A．电解Al2O3得到Al和O2 B．HCl分解为H2和Cl2 C．镁与稀盐酸反应 D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体混合反应 【答案】C 【解析】A．电解Al2O3得到Al和O2是吸热反应，ΔH>0，故A不选；B．HCl分解为H2和Cl2是吸热反应，ΔH>0，故B不选；C．镁与稀盐酸反应是放热反应，ΔH<0，故C选；D． Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体混合反应是吸热反应，ΔH>0，故D不选；故选C。 【变式6-3】中华传统文化蕴含着丰富的化学知识，下列诗句中主要涉及吸热反应的是 A．白居易《赋得古原草送别》：“野火烧不尽，春风吹又生。” B．苏轼《石炭》：“投泥泼水愈光明，烁玉流金见精悍。” C．于谦《咏煤炭》：“爝火燃回春浩浩，烘炉照破夜沉沉。” D．李商隐《相见时难别亦难》：“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干。” 【答案】B 【解析】A．“野火烧不尽，春风吹又生。”体现了植物中的有机物燃烧产生CO2、H2O，反应过程放出热量，反应为放热反应，A不符合题意； B．以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应为吸热反应，高温时碳与水蒸气的反应为吸热反应，B符合题意； C．体现了煤燃烧产生CO2，同时放出大量热量，使周围温度升高，同时明亮，C不符合题意； D．该诗句体现了蜡烛燃烧放出大量的热量，反应是放热反应，D不符合题意； 故合理选项是B。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 化学反应与能量变化（题型突破·举一反三） 题型01 系统内能的含义 题型02 利用比热容进行计算 题型03 反应焓变与反应热的关系 题型04 反应中的能量变化示意图 题型05 化学反应中能量变化的原因及有关键能的计算 题型06 吸热反应与放热反应的判断 ▌题型01 系统内能的含义 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】内能是指系统内物质能量的总和，下列说法正确的是 A．系统的内能可以通过实验测得 B．当系统内物质的聚集状态发生改变时，内能也随之改变 C．系统内发生化学反应时，若温度不变，内能的变化就是焓变 D．内能与系统内物质的数量无关 【变式1-1】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1-2】若将水作为研究的系统，相同压强下，下列选项中内能最大的是 A．273K时1.0克冰 B．273K时10.0克水 C．373K时1.0mol水蒸气 D．373K时10.0克水蒸气 【变式1-3】下列关于化学反应中△U的说法不正确的是 A．化学反应中内能变化：△U=Q+W B．如果化学反应过程中体系没有做功，则△U=Q C．化学反应中内能变化：△U=△H D．△U<0时，反应释放能量 【变式1-4】已知25℃，101时，  ，请结合水的聚集状态变化时的焓变示意图分析，下列说法不正确的是 A．A过程为熔化，B过程焓增大 B．的燃烧热为571.6 C．1g冰经过A和B两个过程后化学键数目不变 D．的单位中“”指每摩尔反应 【变式1-5】如果一个静止的化学反应体系从环境吸收了60J的热量，而体系的内能却增加了240J，那么体系从环境得到了多少功 ？如果该反应体系体积发生膨胀，膨胀过程中对环境做了8kJ的功，同时吸收了30kJ的热量，求体系的内能变化值 。 ▌题型02 利用比热容进行的计算 【典例2】(24-25高二·上海市奉贤中学·期中)某研究性小组用如图装置测量上述醋酸与氢氧化钠反应的中和热。 将100mL 的溶液与100mL 的NaOH溶液在保温瓶中迅速混合， 旋紧瓶盖，温度从298.0K升高到300.0K。已知溶液密度均为，生成溶液的比热容。醋酸与氢氧化钠反应的中和热是 。 ▌题型03 反应焓变与反应热的关系 一、反应热与焓变的关系 1．反应热是某一反应过程中吸收或者放出的热量。 2．在等压条件下进行的化学反应的反应热等于反应的焓变，因此常用ΔH表示反应热。 3．焓变与吸热反应和放热反应的关系 （1）放热反应：反应体系向环境释放能量，反应体系的焓减小，ΔH为负值，即ΔH<0。 （2）吸热反应：反应体系从环境中吸收能量，反应体系的焓增大，ΔH为正值，即ΔH>0。 二、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 Q0，反应放出热量 Q0，反应吸收热量 ΔH0，反应吸收热量 ΔH0，反应放出热量 相互关系 在恒压条件下的反应热即是焓变 【典例3】下列关于反应热和焓变的说法正确的是 A．放热反应的ΔH＜0，吸热反应的ΔH＞0 B．任何条件下，焓变完全等于反应热 C．所有化学反应的反应热都可以通过实验直接测得 D．生成物的总焓大于反应物的总焓时，ΔH＜0 【变式3-1】下列有关能量的转化或利用说法错误的是 A．属于吸热过程 B．放热反应体系的焓减小，其反应热 C．需要加热或点燃才能发生的反应一定是吸热反应 D．使用天然气燃气灶时，化学能主要转化为热能和光能 【变式3-2】(24-25高二·上海师范大学附属中学·期中)在相同温度和压强下，2氢气和1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2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 【变式3-3】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 ▌题型04 反应中的能量变化示意图 【典例4】如图所示，下列叙述正确的是 A．生成物能量总和大于反应物能量总和 B．生成要吸收 C． D． 【变式4-1】甲醛是一种重要的化工产品，可利用甲醇催化脱氢制备。甲醛与气态甲醇转化的能量关系如图所示。 （1）甲醇催化脱氢转化为甲醛的反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。 （2）过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热是否相同？ ，原因是 。 （3）该反应的焓变ΔH= kJ·mol-1。 【变式4-2】(24-25高二·上海市上海华东师范大学附属进华中学·期中)反应 A + B→C + Q(Q>0)分两步进行 ①A + B→X - Q(Q>0)；②X→C + Q(Q>0)。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4-3】图表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。下列说法错误的是 A． B．比稳定 C． D．转化为是吸热过程 【变式4-4】已知化学反应A2(g)+B2(g)2AB(l)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是 A．每生成2mol气态AB放出bkJ热量 B．向密闭容器中充入1molA2和1molB2充分反应，吸收的热量为(a-b)kJ C．向密闭容器中充入一定量的A2和B2，、生成2molAB(g)吸收的热量小于(a-b)kJ D．AB(l)分解为A2(g)和B2(g)的反应为放热反应 ▌题型05 化学反应中能量变化的原因及有关键能的计算 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。 3．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5】(24-25高二·上海市育才中学·期中)已知各共价键的键能如下表所示，下列说法正确的是 共价键 H-H F-F H-F H-Cl H-I 键能E (kJ/mol) 436 157 568 432 298 A．HF熔沸点高，是因为H−F键能较大 B．432kJ/mol＞E(H-Br)＞298kJ/mol C．表中看出F2能量最低 D．H2(g) +F2(g)=2HF(g) △H=+525 kJ/mol 【变式5-1】下列是一些化学键的键能。 化学键 C—H C—F H—F F—F 键能/(kJ·mol-1) 414 489 565 155 根据键能数据估算反应CH4(g)+4F2(g)=CF4(g)+4HF(g)的反应热ΔH为 A．1940 kJ·mol-1 B．-1940 kJ·mol-1 C．485 kJ·mol-1 D．-485 kJ·mol-1 【变式5-2】我们知道，任何化学反应过程中一定有物质变化，同时伴随道着能量变化。下图横坐标表示反应过程，纵坐标表示能量，关于下图的说法不正确的是 A．1 mol固态碘与1 mol氢气化合生成2 mol HI气体时，需要吸收5 kJ的能量 B．2 mol HI气体分解生成1 mol碘蒸气与1 mol氢气时需要吸收12 kJ的能量 C．1 mol固态碘变为1 mol碘蒸气时需要吸收17 kJ的能量 D．碘蒸气与氢气生成HI气体的反应是吸热反应 【变式5-3】肼(H2N-NH2)燃烧涉及的共价键的键能与热化学方程式信息见下表： 共价键 N-H N-N O=O O-H 键能/(kJ·mol-1) 391 161 498 463 热化学方程式 N2H4(g)＋O2(g)→N2(g)＋2H2O(g)＋570kJ 则2N(g)→N2(g)＋Q，Q为 A．1882kJ B．941kJ C．483kJ D．241.5kJ 【变式5-4】根据如图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况判断，下列说法正确的是 A．NO(g)分解为N2(g)和O2(g)的反应是放热反应 B．2 mol O原子结合生成O2(g)时需要吸收498 kJ能量 C．1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收1264 kJ能量 D．2 mol N(g)和2 mol O(g)的总能量为1444 kJ ▌题型06 吸热反应与放热反应的判断 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6】下列反应中，生成物的总焓大于反应物总焓的是 A．硫在氧气中燃烧 B．氢氧化钡晶体与氯化铵混合 C．NaOH溶液与H2SO4溶液混合 D．Al在高温条件下与Fe2O3反应 【变式6-1】下列反应属于吸热反应的是 A．酸碱中和反应 B．钠在空气中氧化 C．过氧化钠与水反应 D．石灰石分解 【变式6-2】列变化过程中 ΔH＜0的是 A．电解Al2O3得到Al和O2 B．HCl分解为H2和Cl2 C．镁与稀盐酸反应 D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体混合反应 【变式6-3】中华传统文化蕴含着丰富的化学知识，下列诗句中主要涉及吸热反应的是 A．白居易《赋得古原草送别》：“野火烧不尽，春风吹又生。” B．苏轼《石炭》：“投泥泼水愈光明，烁玉流金见精悍。” C．于谦《咏煤炭》：“爝火燃回春浩浩，烘炉照破夜沉沉。” D．李商隐《相见时难别亦难》：“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干。” / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 化学反应与能量变化（题型突破·举一反三） ▌题型01 系统内能的含义 【典例1】BC 【变式1-1】B 【变式1-2】C 【变式1-3】C 【变式1-4】B 【变式1-5】180kJ 22kJ ▌题型02 利用比热容进行的计算 【典例2】33.6 ▌题型03 反应焓变与反应热的关系 【典例3】A 【变式3-1】C 【变式3-2】C 【变式3-3】C ▌题型04 反应中的能量变化示意图 【典例4】D 【变式4-1】（1）吸热 （2）相同 化学反应的热效应仅与初始状态有关，与反应路径无关 （3）E2－E1 【变式4-2】D 【变式4-3】C 【变式4-4】D ▌题型05 化学反应中能量变化的原因及有关键能的计算 【典例5】B 【变式5-1】B 【变式5-2】D 【变式5-3】B 【变式5-4】A ▌题型06 吸热反应与放热反应的判断 【典例6】B 【变式6-1】D 【变式6-2】C 【变式6-3】B / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $