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专题08 化学反应与能量-备战2022届高考化学二轮复习题型专练
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一、反应中能量的变化
1．基本概念：
（1）反应热：在化学反应过程中放出或吸收的热量。反应热用符号“ΔH”表示。单位“kJ/mol”。
（2）吸热反应和放热反应：
在化学反应过程中，通常用E反表示反应物所具有的总能量，E生表示生成物所具有的总能量。
①若E反>E生，为放热反应；当ΔH为“－”或ΔH<0。
②若E反
2．吸热反应和放热反应的判断方法
（1）根据反应类型判断：通常情况下燃烧反应、中和反应、金属和酸反应制氢气的反应为放热反应；电解质的电离、盐类水解、大多数的分解反应等为吸热反应。若正反应为吸热反应，则逆反应为放热反应。
（2）由物质的聚集状态判断：同种物质的聚集状态不同，其本身具有的能量也不相同。一般情况下：气态物质所具有的能量大于液态，液态具有的能量大于固态；物质处与稳定状态的能量小于不稳定状态的能量。如：硫蒸气在氧气中完全燃烧放出的能量大于固态硫完全燃烧放出的能量。石墨比金刚石稳定，所以由石墨转化为金刚石的反应为吸热反应。
（3）由盖斯定律判断：如一个反应可分步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同，通过化学反应的能量变化值来进行计算，若ΔH>0，则反应为吸热反应，反之则为放热反应。
二、热化学方程式的书写
热化学方程式书写或者判断的注意事项
（1）注意ΔH的符号和单位：ΔH的单位为kJ/mol。
（2）ΔH与测定的条件有关，书写时应注明条件。若条件为25℃，103kPa，则可不注明。
（3）注意物质的聚集状态：气体用“g”、液体用“l”、固体用“s”、溶液用“aq”。热化学方程式中不用“↑”或“↓”符号。
（4）热化学方程式中的计量数只表示物质的量，不表示分子个数，因此热化学方程式中的计量数可以是小数或分数。
（5）注意ΔH的数值与符号：如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等，但符号相反。
（6）对于同素异形体的物质，除了要注明聚集状态外，还要注明物质的名称。
三、燃烧热、中和热
1．燃烧热
（1）定义：在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。
（2）注意事项
①燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写燃烧热的化学方程式时，一般以燃烧物前系数为1的标准来配平其余物质的化学计量数。
②燃烧产物必须是稳定的氧化物，例如C→CO2，H→H2O(l)等。
（3）化石燃料提供能量的弊端以及预防措施：
①弊端：化石燃料为不可再生能源、燃烧产物中含有SO2造成环境污染、CO2引起温室效应。
②预防措施：开发新能源、对燃料进行脱硫或固硫处理。
2．中和热
（1）定义：在稀溶液中，酸和碱发生中和反应而生成1mol H2O，这时的反应热叫做中和热。
（2）注意事项
中和反应的实质是H+和OH−反应生成H2O。若反应过程中有其他物质生成（如生成沉淀或弱电解质），则其反应热不等于中和热。
另注：
燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热反应
ΔH
ΔH＜0，单位：kJ/mol
不同点
反应物的量
1mol（O2的量不限）
可能是1mol，也可能是0.5mol
生成物的量
不限量
H2O是1mol
反应热的含义
1mol反应物完全燃烧时放出的热量；不同反应物，燃烧热不同
生成1mol H2O时放出的热量，不同反应物的中和热大致相同，均为57.3kJ/mol
四、盖斯定律的应用
1．理论依据：反应热只与反应始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体反应的途径无关。
2．计算模式：
3．主要应用：计算某些难以直接测量的反应热。
4．注意事项：应用盖斯定律进行简单计算，关键在于设计反应途径。
（1）当反应式乘以或除以某数时，ΔH也应乘以或除以某数。
（2）热化学方程式加减运算以及比较反应热的大小时，ΔH都要带“＋”、“－”号进行计算、比较，即把ΔH看作一个整体进行分析判断。
（3）在设计的反应途径中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。
（4）当设计的反应逆向进行时，其ΔH与正反应的ΔH数值相等，符号相反。
考向一 反应过程与能量变化图象分析
典例1 H2与ICl的反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示，下列有关说法错误的是
A．反应①、反应②均为放热反应
B．反应①、反应②均为氧化还原反应
C．反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关
D．反应①、反应②的焓变之和为ΔH=－218kJ·mol-1
活化能与焓变的关系图解
（1）在无催化剂的情况下：
E1为正反应的活化能；E2为逆反应的活化能；ΔH=E1−E2为此反应的焓变。
（2）催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH，反应放热还是吸热取决于起点(反应物)和终点(生成物)能量的高低。
考向二 利用键能计算反应热
典例2 根据键能数据估算CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)的反应热ΔH为
化学键
C—H
C—F
H—F
F—F
键能/(kJ·mol－1)
414
489
565
155
A．－485 kJ·mol－1 B．＋485 kJ·mol－1
C．＋1 940 kJ·mol－1 D．－1 940 kJ·mol－1
利用键能计算反应热的方法
（1）熟记反应热ΔH的计算公式
ΔH=E(反应物的总键能之和)−E(生成物的总键能之和)
（2）注意特殊物质中键数的判断
物质(1 mol)
P4
C(金刚石)
Si
SiO2
键数(NA)
6
2
2
4
考向三 热化学方程式的正误判断
典例3 铁系氧化物材料在光催化、电致变色、气敏传感器以及光电化学器件中有着广泛的应用和诱人的前景。实验室中可利用FeCO3和O2为原料制备少量铁红，每生成160g固体铁红放出130kJ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) △H＝-130 kJ/mol
B．4 FeCO3(s)＋O2 (g) =2Fe2O3(s)+4CO2(g) △H＝+260 kJ/mol
C．4 FeCO3(s)＋O2 (g) =2Fe2O3(s)+4CO2(g) △H＝-260 kJ/mol
D．4 FeCO3(s)＋O2 (g) =2Fe2O3(s)+4CO2(g) △H＝+130 kJ/mol
判断热化学方程式正误的“五审”
考向四 书写热化学方程式
典例4 根据信息书写热化学方程式
（1）化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：
已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6 ℃和76 ℃，AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为________________________。
（2）在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为______________________。
（3）在一定条件下，将1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中发生反应生成氨气，达到平衡时N2的转化率为25%，放出Q kJ的热量，写出N2与H2反应的热化学方程式为_______________________。
（4）化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如图所示
试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式：__________。
（5）NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和氢气，在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是_________________________________。
书写热化学方程式的常见失误点
（1）忽视ΔH的正负。
（2）忽视ΔH的数值与化学计量数有关。化学计量数发生变化时，ΔH的数值要相应变化。
（3）漏写或错写物质的状态。
考向五 燃烧热、中和热的概念及表示
典例5 下列关于热化学反应的描述中正确的是
A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应：H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)的反应热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1
B．燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1, 则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJ·mol－1
C．H2(g)的燃烧热是285.8 kJ·mol－1，则2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1
D．葡萄糖的燃烧热是2 800 kJ·mol－1，则 C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝
－1 400 kJ·mol－1
过关秘籍
（1）中和反应的实质是H+和OH−化合生成H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质、难电离物质等)，这部分反应热不在中和热之内。
（2）用文字表述燃烧热和中和热时，不用带“−”，而用ΔH表示时，必须带“−”。 如甲烷的燃烧热为890.3 kJ· mol−1或甲烷燃烧时ΔH=−890.3 kJ· mol−1。
（3）中和反应的对象为稀溶液，且中学阶段一般指稀的强酸与稀的强碱。
考向六 中和热的实验测定
典例6 某实验小组用0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。
（1）装置中碎泡沫塑料的作用是_____________________________。
（2）写出该反应的热化学方程式[生成1 mol H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ·mol－1]：_______________。
（3）取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。
①请填写表格中的空白：
温度
次数
起始温度t1/℃
终止温
度t2/℃
温度差平均
值(t2－t1)/℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
②近似认为0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液的密度都是1.0 g·mL－1，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J·(g·℃)－1。则生成1 mol H2O(l)时的反应热ΔH＝________(取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与－57.3 kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因不可能是________(填字母)。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
（4）若将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液和稀氨水分别和1 L 1 mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为_________________________。
考向七 能源的开发和利用
典例7 下列表述正确的是
①开发使用新型清洁能源，减少化石燃料的燃烧，可从根本上防止酸雨的产生
②我国从2 000年起逐渐用二氧化氯取代氯气对饮用水进行消毒，因为二氧化氯杀菌、消毒能力强，持效长
③氧化镁可用来制造耐火砖和坩埚等
④明矾能使水中的悬浮物凝聚，可做为净水剂
⑤建设三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料
⑥给机动车安装尾气净化器，可减少光化学烟雾的发生
①④⑤ B．①②④⑤ C．②③④⑥ D．全部
1．已知：(1)；
(2)；
则的等于( )。
A． B．+379.3kJ/mol C．-317.3 kJ/mol D．+317.3 kJ/mol
2．下列有关能量变化的说法错误的是( )
A．反应H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)，在光照和点燃条件下的ΔH相同
B．C(s，金刚石)=C(s，石墨) ΔH＜0，说明石墨比金刚石稳定
C．大理石分解为吸热反应，双氧水分解也为吸热反应
D．反应物的键能总和小于生成物的键能总和，该反应是放热反应
3．下列说法正确的是( )
A．键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂
B．键能越大，构成的物质能量越高，分子越稳定
C．破坏化学键时吸收能量，而形成化学键时放出能量
D．键能键长只能定性地分析化学键的强弱
4．氨气还原法可用于消除NO对环境的污染。
已知：①N2(g)+O2(g)2NO(g) △H1=+180.50 kJ·mol-1
②4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H2=−905.48 kJ·mol-1
下列说法不正确的是( )
A．反应①将电能转化成化学能
B．反应②使用催化剂时的△H2不变
C．反应①、②均属于氮的固定
D．4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=−1807.98 kJ·mol-1
5．设NA为阿伏加德罗常数的数值，下列有关叙述正确的是( )
A．1mol的CO2和H2O(g)的混合气体与过量Na2O2充分反应转移的电子数为2NA
B．0.10mol Fe粉与足量水蒸气反应生成的H2分子数为0.10NA
C．已知反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=−a kJ/mol，当生成NA个SO3分子时，反应放出的热量大于0.5a kJ
D．常温下，2.7g铝与足量氢氧化钠溶液反应，失去的电子数为0.3NA
6．25℃，101kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol液态水时所放出的热量约为57.3kJ/mol；辛烷的燃烧热为5518kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是( )
A．
B．
C．
D．
一、单选题
1．在 25℃、101kPa 下，1g 甲醇燃烧生成 CO2和液态水时放热 22.68kJ，下列热化学方程式正确的是( )
A．CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)；ΔH=+725.8kJ/mol
B．2CH3OH(l)+3 O2(g)=2CO 2(g)+4 H2O(l)；ΔH=-1452 kJ/mol
C．2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4 H2O(l)；ΔH=-725.8 kJ/mol
D．2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO 2(g)+4 H2O(l)；ΔH=+1452 kJ/mol
2．碘与氢气反应的热化学方程式是
①I2(g) + H2(g) 2HI(g) △H=－9.48 kJ·mol-1
②I2 (s) + H2 (g) 2HI(g) △H= +26.48 kJ·mol-1 下列说法正确的是( )
A．①的产物比②的产物稳定
B．I2(s) = I2(g) △H = +17.00 kJ·mol-1
C．②的反应物总能量比①的反应物总能量低
D．1mol I2(g)中通入 1 molH2 (g)，发生反应时放热 9.48 kJ
3．某反应过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．反应过程a有催化剂参与
B．该反应为吸热反应，热效应等于ΔH
C．反应过程b可能分两步进行
D．有催化剂条件下，反应的活化能等于E1—E2
4．碘与氢气反应的热化学方程式是
①I2(g)+H2(g)2HI(g) ΔH=-9.48kJ·mol-1
②I2(s)+H2(g)2HI(g) ΔH=26.48kJ·mol-1
下列说法正确的是( )
A．①的产物比②的产物稳定
B．1molI2(s)转化为1molI2(g)需要放出热量
C．②的反应物总能量比①的反应物总能量低
D．1molI2(g)中通入1molH2(g)，发生反应时放热9.48kJ
5．已知：
①2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221.0 kJ/mol
②C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.3 kJ/mol
则反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的△H为
A．+262.6 kJ/mol B．-483.6 kJ/mol C．-131.3 kJ/mol D．-352.3 kJ/mol
6．下列叙述正确的是
A．已知石墨比金刚石稳定，则C(石墨，s)=C(金刚石，s) ΔH<0
B．2H2(g)+O2(g)⇌2H2O(l) ΔH1；2H2(g)+O2(g)⇌2H2O(g) ΔH2，则ΔH1<ΔH2
C．C(S)+H2O(g)=H2(g)+CO(g)反应过程中，旧键断裂吸收的能量小于新键形成释放的能量
D．N2(g)+ O2(g)=2NO(g) ΔH>0，反应在一定条件下可自发进行，可知ΔS<0
7．下列化学用语的有关表达不正确的是( )
①甲烷的球棍模型
②苯乙烯(C8H8)的比例模型可以表示为
③-CH3与-OH、NH 具有相同质子数
④因氢气的燃烧热为c kJ·mol-1，故水电解的热化学方程式为2H2O (l)=2H2(g)+O2(g) △H=+c kJ·mol-1
⑤因CuSO4·5H2O(s)=CuSO4(s)+5H2O(1) △H= +b kJ·mol-1，故1 mol CuSO4(s)溶于水时，放出的热量为b kJ
A．②③④⑤ B．①④⑤ C．①③⑤ D．②④⑤
8．下列说法正确的是( )
A．500℃、30MPa下，将和置于密闭容器中充分反应生成，放热，其热化学方程式为
B．和反应的中和热为，则和反应的中和热也为
C．在101kPa时，完全燃烧生成液态水，放出热量，表示标准燃烧热的热化学方程式为
D． ，相同条件下，白磷比红磷稳定
二、填空题
9．某些化学键的键能如下表(单位：)
化学键
键能
436
194
153
243
432
366
568
根据表中数据回答下列问题：
(1)下列物质本身具有的能量最低的是___________。
A． B． C． D．
(2)下列氢化物中最稳定的是___________。
A． B． C． D．
(3)反应(代表、、、，下同)是___________(填“吸热”或“放热”)反应。
(4)在一定条件下与等物质的量的反应，放出的热量是___________。相同条件下，分别与反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出的热量最多的是___________。
(5)已知反应 ，分子中的化学键断裂时需要吸收的能量，分子中的化学键断裂时需要吸收的能量为___________。
10．Ⅰ.已知下列热化学方程式：
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-570kJ/mol
②2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H=+483.6kJ/mol
回答下列问题：
(1)上述反应中属于放热反应的是_______(填写序号)。
(2)燃烧10gH2生成液态水，放出的热量为_______。
(3)已知：1L1mol/LH2SO4溶液与2L1mol/LNaOH溶液完全反应，放出114.6kJ的热量，由此推知H2SO4与NaOH发生中和反应，写出该中和热的热化学方程式为_______。
Ⅱ.已知：工业上制二甲醚是在一定温度(230~280℃)、压强(2.0~10.0MPa)和催化剂作用下进行的，反应器中发生了下列反应：
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1=-90.7kJ·mol-1 ①
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.5kJ·mol-1 ②
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.2kJ·mol-1 ③
(4)反应器中的总反应可表示为3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)，计算该反应的ΔH=_______。
三、实验题
11．某实验小组用0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1 H2SO4溶液进行中和热的测定。测定稀硫酸和稀氢氧化钠反应的中和热的实验装置如图所示：
(1)写出表示该反应中和热的热化学方程式(中和热为57.3 kJ·mol-1)：_______。
(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL H2SO4溶液进行实验，实验数据如表。
实验
次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温度差(t2-t1)/℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.6
26.6
26.6
29.1
2
27.0
27.4
27.2
31.2
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
①温度差的平均值为_______℃。
②近似认为0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1 H2SO4溶液的密度都是1 g·cm-3，中和后生成溶液的比热容c=4.18 J·(g·℃)-1。则测得的中和热ΔH=_______(取小数点后一位)。
③上述结果与57.3 kJ·mol-1有偏差，产生此偏差的原因可能是_______(填字母)。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c．一次性把NaOH溶液倒入盛有H2SO4溶液的小烧杯中
d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
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