高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一章 化学反应的热效应第一节 反应热学案

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02
预习导学
自主梳理
1.热化学方程式的定义： 。
2.书写热化学方程式的注意事项：需注明反应时的 ；注明反应物的 ；
热化学方程式各物质前的化学计量数可以是 。
3.热化学方程式的含义：描述在一定条件下，一定量某状态下的物质，充分反应后 。
4.热化学方程式的△H的单位中ml-1的含义 ，如2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H＝-571.6kJ・ml-1表示2ml氢气和1ml氧气反应生成2ml液态水时放出571.6kJ的热量。
5.燃烧热的定义： 。
6.燃烧热的单位： 。
【答案】
1.表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式
2.温度和压强聚集状态整数或分数
3.吸收或放出热量的多少
4.每摩尔反应
5.1 ml纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量
6.kJ/ml
预习检测
1．已知：N2(g)＋3H2(g ) 2NH3(g) ΔH = -92 kJ·ml-1，下列说法正确的是
A．2 L氨气体分解成1 L氮气与3 L氢气吸收92 kJ热量
B．1 ml氮气与3 ml氢气反应生成2 ml液态氨放出的热量小于92 kJ
C．25℃和101kPa时，2 mlNH3(g)完全分解为1 ml N2(g)和3 ml H2(g )吸热92kJ
D．3个氢气分子与1个氮气分子反应生成2个氨气分子放出92 kJ热量
【答案】C
【解析】A．由热化学方程式可知2ml氨气分解成3ml的氢气和1ml的氮气吸收92kJ热量，化学计量数表示物质的量，不是体积，选项A错误；
B．液态氨气的能量比气态氨气的能量低，根据能量守恒，1 ml氮气与3 ml氢气反应生成2 ml液态氨放出的热量大于92kJ，选项B错误；
C．N2(g)＋3H2(g ) 2NH3(g)△H=-92kJ•ml-1，表示1 ml N2(g)和3 ml H2(g)反应生成2 mlNH3(g)放热92 kJ，逆反应25℃和101kPa时，2 mlNH3(g)完全分解为1 ml N2(g)和3 ml H2(g)吸热92 kJ，选项C正确；
D．热化学方程式中化学计量数表示物质的量，不表示分子个数，选项D错误；
答案选C。
2．已知1 ml燃料完全燃烧的数据如下表所示：
使用上述燃料，最能体现“低碳经济”理念的是
A．一氧化碳B．甲烷C．异辛烷D．乙醇
【答案】B
【解析】由题表分析可知，释放相同的热量，甲烷排放的量最少，最能体现“低碳经济”理念，故选B。
3．氨气分解成氮气和氢气要吸收的热量，下列热化学方程式中正确的是
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解析】A．热化学方程式需要标注反应物和生成物的状态，A错误；
B．1ml氨气分解成氮气和氢气吸收46.19kJ的热量，2ml氨气分解成氮气和氢气吸收92.38kJ的热量，B正确；
C．1ml氨气分解成氮气和氢气吸收46.19kJ的热量，说明产物的能量高于反应物的能量，所以46.19kJ前应该为减号不是加号，C错误；
D．1ml氨气分解成氮气和氢气吸收46.19kJ的热量，23.095kJ为0.5ml氨气分解成氮气和氢气吸收的热量，D错误；
故答案选B。
4．下列热化学方程式正确的是
A．已知1 g甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为55.625 kJ： kJ⋅ml-1
B．12g碳与适量水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，需吸收120 kJ的热量： kJ⋅ml-1
C．通常状况下，将1g氢气在氯气中完全燃烧，放出92.4 kJ热量： kJ⋅ml-1
D．已知充分燃烧a g乙炔气体生成1 ml二氧化碳气体和液态水，放出b kJ热量： kJ⋅ml-1
【答案】D
【解析】A．1 g甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为55.625 kJ，则反应的焓变ΔH=—=—890kJ/ml，故A错误；
B．没有注明反应物和生成物的聚集状态，所以热化学方程式书写错误，故B错误；
C．由题意可知，氢气在氯气中完全燃烧的反应为放热反应，反应的焓变ΔH小于0，故C错误；
D．充分燃烧ag乙炔气体生成1 ml二氧化碳气体和液态水，放出b kJ热量，则反应的焓变ΔH=—4bkJ/ml，反应的热化学方程式为 kJ⋅ml-1，故D正确；
故选D。
5．下列表示燃烧热的热化学方程式书写正确的是
A．2SO2+O2=2SO3 ΔH= - 196.6 kJ·ml-1
B．2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH =-571.6 kJ·ml-1
C．C(s)+O2(g)= CO2(g) ΔH = 一393.5 kJ·ml-1
D．C(s)+O2(g)= CO2(g) ΔH = + 393.5 kJ·ml-1
【答案】C
【解析】A．原热化学方程式未标明各物质的状态，且SO2的系数不为1，A不合题意；
B．氢元素指定的物质为液态水，且H2的系数不为1，B不合题意；
C．C(s)+O2(g)= CO2(g) ΔH =-393.5 kJ·ml-1完全符合燃烧热的定义，故可表示C的燃烧热的热化学方程式，C符合题意；
D．碳燃烧是一个放热反应，故ΔH ＜0，D不合题意；
故答案为：C。
6．下列说法正确的是
A．完全燃烧生成放出的热量叫的燃烧热
B．25℃、时，已知碳的燃烧热为，则碳的热值也为
C．已知 ，则硫生成SO3的反应热为
D．25℃、时，和的燃烧热相等
【答案】D
【解析】A．燃烧热强调产物必须“稳定”，对水来说，必须呈液态，所以完全燃烧生成放出的热量不叫的燃烧热，A不正确；
B．热值是单位质量燃料完全燃烧放出的热量，25℃、时，已知碳的燃烧热为，则碳的热值应为≈32.8kJ/g，B不正确；
C．描述反应热时，应指明反应中所有物质的状态，而“硫生成SO3的反应热为”，既没有指明各物质的状态、物质的量，也丢掉了前面的“—”号，C不正确；
D．燃烧热是指一定条件下，1ml燃烧物完全燃烧生成稳定的产物时放出的热量，所以25℃、时，和的燃烧热相等，D正确；
故选D。
探究提升
03
►环节一 热化学方程式
【情境材料】
CCS技术是将工业和有关能源产业中所产生的CO2进行捕捉与封存的技术，被认为是拯救地球、应对全球气候变化最重要的手段之一。其中一种以天然气为燃料的“燃烧前捕获系统”的简单流程图如图所示(部分条件及物质未标出)。
【问题探究】
1．CH4在催化剂作用下实现的第一步反应，也称为甲烷的不完全燃烧，1 g CH4不完全燃烧时放出2.21 kJ的热量，你能写出该反应的热化学方程式吗？
2．第二步中涉及的化学反应为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)，其反应过程的能量变化如图所示：
你能写出该反应的热化学方程式吗？
3．已知H2燃烧的热化学方程式如下：
①H2(g)＋ eq \f(1,2) O2(g)===H2O(l) ΔH1＝－285.8 kJ·ml－1
②H2(g)＋ eq \f(1,2) O2(g)===H2O(g) ΔH2＝－241.8 kJ·ml－1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH3＝－571.6 kJ·ml－1
仔细分析以上三个热化学方程式，解决以下两个问题：
(1)为什么热化学方程式中必须注明各物质的状态？
(2)同一反应不同的热化学方程式中的焓变(ΔH)与化学计量数之间有何关系？
【答案】1．甲烷不完全燃烧的化学方程式为2CH4＋O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2CO＋4H2，1 g CH4的物质的量为 eq \f(1 g,16 g·ml－1) ＝ eq \f(1,16) ml，则2 ml CH4不完全燃烧放出的热量为2.21 kJ×16×2＝70.72 kJ。因此，第一步反应的热化学方程式为2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH＝－70.72 kJ·ml－1。
2．由图可知，1 ml CO(g)与1 ml H2O(g)完全反应生成1 ml CO2(g)和1 ml H2(g)，放出41 kJ的热量，故该反应的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·ml－1。
3．(1)由热化学方程式①、②可知，均是1 ml H2与0.5 ml O2反应生成1 ml H2O，但生成H2O的状态不同，反应放出的热量不同，由此可知，反应放出(或吸收)热量的多少与物质的状态密切相关。因此，书写热化学方程式时要注明物质的状态。
(2)对比热化学方程式①、③可知，同一反应不同的热化学方程式中的ΔH与物质的化学计量数成正比，即ΔH3＝2ΔH1＝2×(－285.8)kJ·ml－1＝－571.6 kJ·ml－1。
要点归纳
1．热化学方程式
(1)概念：表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。
(2)意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。
如热化学方程式H2(g)＋ eq \f(1,2) O2(g)===H2O(l) ΔH(25 ℃，101 kPa)＝－285.8 kJ·ml－1的意义：在25 ℃和101 kPa下，1 ml H2(g)和 eq \f(1,2) ml O2(g)完全反应生成1 ml H2O(l)时放出的热量为285.8 kJ。
2．热化学方程式的书写步骤及要求
(1)写化学方程式
写出符合质量守恒定律的化学方程式，因为热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数不表示分子个数，只表示物质的量，因此，可以用整数或分数表示。
(2)标状态
因为物质发生状态的变化时也伴随着能量的变化，所以书写热化学方程式时必须标明物质的状态。通常用g、l、s、aq分别表示气态、液态、固态、在水溶液中。
(3)判正负
根据吸热反应或放热反应判断ΔH的正、负：放热反应的ΔH的符号为“－”，吸热反应的ΔH的符号为“＋”；ΔH的常用单位是kJ·ml－1(或 kJ/ml)。
(4)算数值
根据化学计量数计算写出ΔH的值，同一反应的ΔH的值与化学计量数成正比。
3．书写热化学方程式时需注意的问题
(1)热化学方程式书写的常见误区：
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由于已经标明了物质的状态，所以在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“”)，即使是有机反应的热化学方程式中也不用“―→”。
(2)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。
(3)当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热的数值相等，符号相反。
(1)ΔH的单位为kJ·ml－1(或kJ/ml)，它并不是指每摩尔具体物质反应时伴随的能量变化是多少千焦，而是指给定形式的具体反应以各物质的化学计量数来计量其物质的量时伴随的能量变化是多少千焦。
(2)可逆反应的ΔH和实际吸收或放出热量的区别：不论化学反应是否可逆，热化学方程式中ΔH都表示反应按照化学计量数所表示的物质的量完全反应所放出或吸收的热量。
如2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·ml－1是指2 ml SO2(g)和1 ml O2(g)完全转化为2 ml SO3(g)时放出的热量为197 kJ。若在相同的温度和压强下，向某容器中加入2 ml SO2(g)和1 ml O2(g)，反应达到平衡时放出的热量为Q，因反应不能进行彻底，故Q571.6kJ
B．该反应的热化学方程式可写为
C．2mlH2(g)与足量的1ml(g)所具有的总能量低于2mlH2O(l)具有的能量
D．的燃烧热为571.6kJ/ml
【答案】B
【解析】A．生成2ml H2O(l)要放出571.6kJ，生成2ml H2O(g)时放出热量少些，Q0.下列说法正确的是
A．表示丁烯燃烧热的热化学方程式为C4H8(g) + 6O2(g)=4CO2(g) + 4H2O(g) ΔH=Q kJ·ml-1(Q顺-2-丁烯
【答案】D
【解析】(g) ⇌ (g) ΔH>0，该反应吸热，反-2-丁烯的能量低于顺-2-丁烯的能量，反-2-丁烯的稳定性大于顺-2-丁烯。
A．燃烧热是101kPa时，1ml可燃物完全燃烧生成稳定产物时的反应热，常见元素的稳定产物：C→CO2(g)、H→H2O(l)，的热化学方程式为C4H8(g) + 6O2(g)=4CO2(g) + 4H2O(g) ΔH=Q kJ·ml-1(Q0，该反应吸热，则该反应正反应的活化能大于逆反应的活化能，B错误；
C．(g)的能量低于 (g)，(g)完全燃烧释放的热量少于 (g)的，则反-2-丁烯燃烧热的数值更小，C错误；
D．能量越低越稳定，(g)的能量低于 (g)，则稳定性：反-2-丁烯>顺-2-丁烯，D正确；
答案选D。
12．（2022秋·重庆九龙坡·高二统考阶段练习）已知反应：①；②稀溶液中，。下列结论正确的是
A．碳的燃烧热大于
B．如图可表示①的反应过程和能量关系
C．稀硫酸与稀Ba(OH)2溶液反应的反应热为
D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1ml水，放出热量
【答案】A
【解析】A．CO燃烧放热，由反应可知，2mlC完全燃烧生成CO2气体时，放出热量大于221kJ，则碳的燃烧热大于110.5kJ/ml，A正确；
B．C燃烧生成CO时放热，则CO分解生成C和O2时吸热，所以该图不能表示①的反应过程和能量关系，B不正确；
C．因为Ba2+与反应生成BaSO4时放出热量，所以稀硫酸与稀Ba(OH)2溶液反应放出的热量大于57.3kJ的二倍，C不正确；
D．醋酸为弱酸，电离时需要吸收热量，所以稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1ml水，放出的热量小于，D不正确；
故选A。
13．（2022秋·新疆阿克苏）依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
(1)16gCH4(g)与适量O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(l)，放出890.3kJ热量，写出CH4燃烧的热化学方程式：_______。
(2)实验测得25℃、101kPa时1mlH2完全燃烧放出285.8kJ的热量，写出H2燃烧的热化学方程式：_______。
(3)溶液与溶液完全反应，放出114.6kJ的热量，表示其中和热的热化学方程式。_______
(4)若适量的N2和O2完全反应，每生成23gNO2需要吸收16.95kJ热量，则表示该反应的热化学方程式为_______
(5)在1.01×105Pa时，16gS在足量的氧气中充分燃烧生成二氧化硫，放出148.5KJ的热量，则S的燃烧热为_______，S燃烧的热化学方程式为_______。
【答案】(1)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3kJ/ml
(2)H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/ml
(3)H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=-57.3kJ/ml
(4)N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.8kJ/ml
(5) 297kJ/ml S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-297kJ/ml
【解析】（1）16gCH4(g)的物质的量为1ml，1mlCH4(g)与适量O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(l)，放出890.3kJ热量，则CH4燃烧的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3kJ/ml；
（2）25℃、101kPa时1mlH2完全燃烧放出285.8kJ的热量，则H2燃烧的热化学方程式为H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/ml；
（3）中和热应以生成1ml液态水为标准，故表示其中和热的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=-57.3kJ/ml；
（4）适量的N2和O2完全反应，每生成23gNO2即0.5mlNO2需要吸收16.95kJ热量，则表示该反应的热化学方程式为N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.8kJ/ml；
（5）燃烧热指的是1ml纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的能量，16gS物质的量为0.5ml，即0.5mlS燃烧放出148.5kJ的热量，那么1mlS放出的热量为297kJ，因此S的燃烧热为297kJ/ml，S燃烧的热化学方程式为：S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-297kJ/ml。
14．（2022秋·陕西咸阳）已知红磷和Cl2发生反应生成PCl3或PCl5，反应过程中的能量变化如图所示(图中△H表示生成1ml产物的数据)。
(1)P和Cl2反应生成PCl3(g)的热化学方程式为______。
(2)PCl5(g)分解生成PCl3(g)和Cl2的热化学方程式为______。
(3)白磷能自燃，红磷不能自燃。白磷转变成红磷是______(“放”或“吸”)热反应，如果用白磷代替红磷和Cl2反应生成1mlPCl5的反应热为△H3，则△H3______△H1(填“>”、“