苏教版高考化学一轮复习专题6化学反应与能量变化第17讲化学反应中的热效应学案

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第17讲　化学反应中的热效应
【课标要求】　1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。3.了解焓变与反应热的含义。4.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。5.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。

考点1　焓变、热化学方程式

授课提示：对应学生用书第115页


1．焓变、反应热
(1)焓(H)
用于描述物质所具有能量的物理量。
(2)焓变(ΔH)
ΔH＝H (生成物)－H(反应物)，单位kJ·mol－1。
(3)反应热
指当化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号Q表示，单位kJ·mol－1。
(4)焓变与反应热的关系
对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量全部转化为热能，则有如下关系：ΔH＝Qp。
2．吸热反应和放热反应
(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度理解。

(2)从化学键变化的角度理解
(3)记忆常见的吸热反应和放热反应
①吸热反应：大多数分解反应、盐的水解反应、Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应、C与H2O(g)反应、C与CO2反应。
②放热反应：大多数化合反应、中和反应、金属与酸的反应、所有的燃烧反应。
3．热化学方程式
(1)概念：表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。
(2)意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。
如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1表示在25 ℃、101 kPa条件下，2_mol_H2(g)和1_mol_O2(g)完全反应生成2_mol_H2O(l)，放出571.6_kJ的热量。
4．热化学方程式的书写

[提醒]　①区别于普通方程式：一般不注“↑”“↓”以及“点燃”“加热”等。
②热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量。
③同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外，还要注明名称。

　(1)所有的燃烧反应都是放热反应，所以不需要加热就能进行。(　　)
(2)反应物的总能量低于生成物的总能量时，一定不能发生反应。(　　)
(3)一个反应的焓变因反应物的用量和反应条件的改变而发生改变。(　　)
(4)可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。(　　)
(5)可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。(　　)
(6)活化能越大，表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越高。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√

　如图表示某反应的能量变化，按要求回答下列问题：

(1)该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)该反应的ΔH＝__________。
(3)使用催化剂________(填“能”或“不能”)影响该反应的反应热。
(4)逆反应的活化能可表示为________。
答案：(1)放热　(2)E2－E1　(3)不能　(4)E3－E2


题组一　依据“反应过程——能量”图像，理清活化能与焓变的关系
1．反应A＋B―→C(ΔH＜0)分两步进行：①A＋B―→X(ΔH＞0)，②X―→C(ΔH＜0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是(　　)


解析：由A＋B―→X　ΔH＞0可知，X的能量比A和B的能量和大。由X―→C　ΔH＜0可知，C的能量比X的能量低，分析图像可知，D正确。
答案：D
2．NH3经一系列反应可以得到HNO3，如图所示。

Ⅲ中，降低温度，将NO2(g)转化为N2O4(l)，再制备浓硝酸。
已知：2NO2(g)⇌N2O4(g)　ΔH1
2NO2(g)⇌N2O4(l)　ΔH2
下列能量变化示意图中，正确的是________(填字母)。


解析：题目提到“降低温度，将NO2(g)转化为N2O4(l)，再制备浓硝酸”说明降温有利于NO2转化为N2O4，则该反应是放热反应，ΔH10，a>c，A错误；比较①②两个热化学方程式得b＝2a，C正确。
答案：C
5．(双选)室温下，将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。则下列判断正确的是(　　)
A．ΔH20，②CuSO4(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)　ΔH20，ΔH2ΔH1，B项正确，C、D项错误；ΔH3>0，ΔH2ΔH2，A项正确。
答案：AB



比较反应热大小的两个注意要点
注意点1 物质的气、液、固三态的变化与反应热关系：
注意点2. 比较反应热（ΔH）的大小时，应带符号比较。对于放热反应，放出的热量越多，ΔH反而越小。








1．(2020·新高考天津卷)理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN (g)⇌HNC (g)异构化反应过程的能量变化如图所示。
下列说法错误的是(　　)
A．HCN比HNC稳定
B．该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1
C．正反应的活化能大于逆反应的活化能
D．使用催化剂，可以改变反应的反应热
解析：A对，HCN的能量低于HNC的能量，能量越低越稳定；B对，根据题图可知反应为吸热反应，能量差为59.3 kJ·mol－1；C对，正反应的活化能为186.5 kJ·mol－1，逆反应的活化能为186.5 kJ·mol－1－59.3 kJ·mol－1＝127.2 kJ·mol－1，故正反应活化能大于逆反应活化能；D错，催化剂只能改变反应速率，不影响反应热。
答案：D
2．(2018·高考北京卷)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程表示意图如下。

下列说法不正确的是(　　)
A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B．CH4→CH3COOH过程中，有C—H键发生断裂
C．①→②放出能量并形成了C—C键
D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
解析：催化剂只影响化学反应速率，不会使化学平衡发生移动，故不会提高反应物的平衡转化率，D不正确。
答案：D
3．(2019·高考全国卷Ⅰ)水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)]是重要的化工过程。
我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。

可知水煤气变换的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝________eV，写出该步骤的化学方程式_______________
____________________________________________________________________。
解析：根据图像，初始时反应物的总能量为0，反应后生成物的总能量为－0.72 eV，则ΔH＝－0.72 eV，即ΔH小于0。由图像可看出，反应的最大能垒在过渡态2，则此能垒E正＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV。由过渡态2初始反应物COOH*＋H*＋H2O*和结束时生成物COOH*＋2H*＋OH*，可得反应的方程式为COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)。
答案：小于　2.02　COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)
4．(2019·高考北京卷)氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。
甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。
(1)反应器中初始反应的生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4∶1，甲烷和水蒸气反应的方程式是______________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)已知反应器中还存在如下反应：
ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　　　ΔH1
ⅱ.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　　　ΔH2
ⅲ.CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　　　ΔH3
……
ⅲ为积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用_________________反应的ΔH。
解析：(1)已知反应物为CH4和H2O(g)，生成物为H2和CO2，且物质的量之比为4∶1，据此结合质量守恒定律即可写出化学方程式。
(2)根据盖斯定律，ⅰ式＋ⅱ式可得：CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)　ΔH1＋ΔH2，则(ⅰ式＋ⅱ式)－ⅲ式可得：C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH；ⅰ式－ⅱ式可得：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1－ΔH2，则(ⅰ式－ⅱ式)－ⅲ式可得：C(s)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH。因此，要求反应ⅲ式的ΔH3，还必须利用反应C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)或C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的ΔH。
答案：(1)CH4＋2H2O4H2＋CO2
(2)C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)或C(s)＋CO2(g)===2CO(g)