新教材宁陕2024届高考化学一轮复习学案第6章化学反应与能量转化第34讲化学反应的热效应鲁科版

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考点一 反应热 焓变
1．体系与环境
(1)体系：人为划定的____________________________。
(2)环境：体系________________。
2．反应热与内能
(1)反应热(Q)：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所________或________的热量称为该反应在此温度下的热效应。
(2)内能
3．反应热与焓变
4．吸热反应、放热反应
(1)放热反应：释放热量的化学反应。反应物的总能量______反应产物的总能量。反应体系的能量________，故ΔH____0，即ΔH为____________________________________________。
(2)吸热反应：吸收热量的化学反应。反应物的总能量______反应产物的总能量。反应体系的能量______，故ΔH____0，即ΔH为______________________________________________。
(3)常见的吸热反应和放热反应
5.反应热产生的原因
(1)从能量图分析
(2)从化学键变化分析
1．浓H2SO4稀释是放热反应( )
2．放热反应不需要加热就能发生，吸热反应不加热就不能发生( )
3．石墨转变为金刚石是吸热反应，则金刚石比石墨更稳定( )
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．吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于反应产物形成化学键放出的总能量
( )
6．活化能越大，表明化学反应吸收的能量越多( )
一、对反应过程能量图的理解
1．科学家用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图。
回答下列问题：
(1)从状态Ⅰ到状态Ⅲ为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)从状态Ⅰ到状态Ⅱ需要________(填“吸收”或“释放”)能量，CO分子________(填“是”或“否”)需要断键形成C和O。
(3)从状态Ⅱ到状态Ⅲ形成的化学键是______________________________________________。
(4)将相同物质的量的CO转化为CO2，CO与O比CO与O2反应放出的热量________(填“多”或“少”)，可能的原因是_______________________________________________________。
(5)由该反应过程可知，在化学反应中，旧化学键________(填“一定”或“不一定”)完全断裂，但一定有新化学键的________。
2．臭氧层中O3分解过程如图所示，回答下列问题。
(1)ΔH________(填“>”或“<”)0。
(2)催化反应①是________(填“吸热”或“放热”，下同)反应，催化反应②是________反应。
(3)总反应的活化能是________，催化反应①的活化能是______，催化反应②对应的逆反应的活化能是________，总反应对应的逆反应活化能为________。
3．铋基催化剂对CO2电化学还原制取HCOOH具有高效的选择性。其反应历程与能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
CO2eq \(――→,\s\up7(＋e－))COeq \\al(－,2)eq \(――→,\s\up7(＋HCO\\al(－,3)),\s\d5(＋e－))HCOO－eq \(――→,\s\up7(＋H＋))HCOOH
(1)使用Bi、Bi2O3两种催化剂哪个更有利于CO2的吸附？________。简述判断依据：_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(2)CO2电化学还原制取HCOOH反应的ΔH________(填“>”或“<”)0。
(3)使用Bi催化剂时，最大能垒是____________，使用Bi2O3催化剂时，最大能垒是______________________________________________________________________________。
(4)由*COeq \\al(－,2)生成*HCOO－的反应为_________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
二、根据键能计算焓变
4．CH3—CH3(g)―→CH2==CH2(g)＋H2(g) ΔH，有关化学键的键能如下表：
则该反应的反应热为____________。
5．已知几种化学键的键能数据如下表所示(亚硝酰氯的结构式为Cl—N==O)：
则反应2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)的ΔH＝________kJ·ml－1(用含a的代数式表示)。
熟记常见1 ml下列物质中化学键数目：
考点二 热化学方程式 摩尔燃烧焓
1．热化学方程式的概念和意义
(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：既表明了化学反应中的__________变化，也表明了化学反应中的________变化。
如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1表示在25 ℃、101 kPa条件下，____________________________________________________________________________。
2．书写热化学方程式的注意事项
(1)热化学方程式中必须标明反应物和生成物的____________，固体(____)、液体(____)、气体(____)、水溶液(____)，若为同素异形体，还要注明名称。
(2)热化学方程式要注明反应时的温度和压强。如不注明，即表示在25 ℃和101 kPa下测定。
(3)热化学方程式中的化学计量数为____________。故化学计量数可以是________，也可以是________。当化学计量数改变时，其ΔH也____________的改变。
(4)要注明ΔH的符号：“＋”代表________、“－”代表________，以及单位：________。
3．摩尔燃烧焓
(1)概念：在一定反应温度和压强条件下，____ ml纯物质______氧化为同温下的指定产物时的焓变。
(2)注意以下几点：①研究条件：298 K、101 kPa。②反应程度：完全氧化，产物是稳定的指定产物。③研究对象：可燃物，物质的量为____ ml。
4.燃料的选择 能源
(1)燃料的选择原则
首先：____________；
其次：____________；
其他：稳定性、来源、价格、运输等。
(2)能源及利用
1．开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中PM2.5的含量( )
2．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ( )
3．根据2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1可知，氢气的摩尔燃烧焓为－571.6 kJ·ml－1( )
4．对于SO2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)SO3(g) ΔH＝－Q kJ·ml－1，增大压强平衡右移，放出的热量增大，ΔH减小( )
5．已知N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·ml－1，则NH3(g)===eq \f(1,2)N2(g)＋eq \f(3,2)H2(g) ΔH＝＋46 kJ·ml－1( )
一、能源 摩尔燃烧焓概念的理解
1．据某网报道，欧洲一集团公司拟在太空建立巨大的集光装置，把太阳光变成激光用于分解海水制氢，其反应可表示为2H2Oeq \(=====,\s\up7(TiO2),\s\d5(激光))2H2↑＋O2↑。有下列几种说法：①水分解反应是放热反应；②若用生成的氢气与空气中多余的二氧化碳反应生成甲醇储存起来，可改善生存条件；③使用氢气作燃料有助于控制温室效应；④氢气是一级能源。其中叙述正确的是( )
A．①②B．③④
C．②③D．①②③④
2．油酸甘油酯(相对分子质量为884)在体内代谢时可发生如下反应：C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)
已知燃烧1 kg该化合物释放出3.8×104 kJ热量，油酸甘油酯的摩尔燃烧焓为( )
A．3.8×104 kJ·ml－1
B．－3.8×104 kJ·ml－1
C．3.4×104 kJ·ml－1
D．－3.4×104 kJ·ml－1
二、热化学方程式的书写
3．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
(1)已知2.0 g燃料肼(N2H4)气体完全燃烧生成N2和水蒸气时，放出33.4 kJ的热量，则表示肼燃烧的热化学方程式为__________________________________________________________。
(2)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下，已知该反应每消耗1 ml CuCl(s)放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是______________________________。
4．分析图像书写热化学方程式。
(1)图甲表示的是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：_________________________________________________________。
(2)图乙表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲在生成1 ml气态氢化物时的焓变数据，根据焓变数据可确定a、b、c、d分别代表哪种元素，试写出硒化氢在热力学标准状态下，发生分解反应的热化学方程式：__________________________________________________________。
(3)图丙表示一定条件下，在水溶液中1 ml Cl－、ClOeq \\al(－,x)(x＝1,2,3,4)的能量相对大小，
①D是____________________(填离子符号)。
②反应B―→A＋C的热化学方程式为______________________________________(用离子符号表示)。
1．(2020·天津，10)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·ml－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
2．(2022·浙江6月选考，18)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：
可根据HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·ml－1。下列说法不正确的是( )
A．H2的键能为436 kJ·ml－1
B．O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C．解离氧氧单键所需能量：HOOD．H2O(g)＋O(g)===H2O2(g) ΔH＝－143 kJ·ml－1
3．[2020·全国卷Ⅱ，28(1)①]乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g) ΔH1，相关物质的摩尔燃烧焓数据如下表所示：
则ΔH1＝________ kJ·ml－1。
4．按要求书写热化学方程式。
(1)[2022·河北，16(1)]298 K时，1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ,1 ml H2O(l)蒸发吸热44 kJ，表示H2摩尔燃烧焓的热化学方程式为_____________________________________________。
(2)[2021·海南，16(1)]已知25 ℃，100 kPa时：1 ml葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出2 804 kJ热量。则25 ℃时，CO2(g)与H2O(l)经光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的热化学方程式为_______________________________________________________。
(3)[2021·天津，13(3)]合成氨反应常使用铁触媒提高反应速率。如图为有、无铁触媒时，反应的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式：_________________________________。
从能量角度分析，铁触媒的作用是_______________________________________________。
吸热反应(ΔH＞0)
放热反应(ΔH＜0)
①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
②大多数的分解反应
③弱电解质的电离
④盐类水解
⑤C和H2O(g)、C和CO2的反应
①中和反应
②燃烧反应
③金属与酸或与氧气的反应
④铝热反应
⑤酸性氧化物或碱性氧化物与水的反应
⑥大多数的化合反应
化学键
C—H
C==C
C—C
H—H
键能/ (kJ·ml－1)
414
615
347
435
化学键
N≡O
Cl—Cl
Cl—N
N==O
键能/ (kJ·ml－1)
630
243
a
607
物质
金刚石
SiO2
P4
CO2
CH4
化学键
C—C
Si—O
P—P
C==O
C—H
化学键数目
2NA
4NA
6NA
2NA
4NA
燃烧元素
C
H
S
N
稳定产物及状态
CO2(g)
H2O(l)
SO2(g)
N2(g)
物质(g)
O
H
HO
HOO
H2
O2
H2O2
H2O
能量/ (kJ·ml－1)
249
218
39
10
0
0
－136
－242
物质
C2H6(g)
C2H4(g)
H2(g)
摩尔燃烧焓ΔH/ ( kJ·ml－1)
－1 560
－1 411
－286