化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)（原卷版）

化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)基礎(chǔ)知識(shí)清單基礎(chǔ)知識(shí)清單一、反應(yīng)熱焓變1．體系與環(huán)境被研究的物質(zhì)系統(tǒng)稱為，體系以外的其他部分稱為或。2．內(nèi)能內(nèi)能是體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和，受溫度、壓強(qiáng)、物質(zhì)的和組成的影響。3．反應(yīng)熱在化學(xué)反應(yīng)過程中，當(dāng)反應(yīng)物和生成物具有相同時(shí)，吸收或釋放的熱稱為化學(xué)反應(yīng)的，也稱。4．焓、焓變(1)焓焓是與有關(guān)的物理量，用符號(hào)H表示。(2)焓變?cè)诤銐旱臈l件下，化學(xué)反應(yīng)過程中的熱即為反應(yīng)的，用表示，單位常采用。注意：(1)焓變?yōu)楹銐簵l件下的反應(yīng)熱。(2)反應(yīng)熱、焓變的單位均為kJ·mol－1，熱量的單位為kJ。5．焓變(ΔH)與吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的關(guān)系(1)化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化。一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是吸收能量還是釋放能量，取決于和之間的相對(duì)大小。若反應(yīng)物的總能量生成物的總能量，則反應(yīng)過程中；若反應(yīng)物的總能量生成物的總能量，則反應(yīng)過程中。(2)焓變(ΔH)與吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的關(guān)系。ΔH＝總能量－總能量。①吸收熱的反應(yīng)稱為吸熱反應(yīng)，ΔH0；②放出熱的反應(yīng)稱為放熱反應(yīng)，ΔH0。用圖示理解如下：熱反應(yīng)熱反應(yīng)二、熱化學(xué)方程式1．概念能夠表示的化學(xué)方程式叫做。2．意義不僅表示化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。實(shí)例：已知25℃、101kPa下，熱化學(xué)方程式為2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，其表示在25℃、101kPa下，與完全反應(yīng)生成時(shí)的熱量是。3．熱化學(xué)方程式的書寫方法(1)寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式。熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的化學(xué)計(jì)量數(shù)只表示其，可以是整數(shù)或分?jǐn)?shù)。(2)標(biāo)注反應(yīng)的和。沒有特殊說明是在25℃、101kPa條件下的反應(yīng)熱。不用標(biāo)明反應(yīng)條件(如“加熱”“高溫”“催化劑”等)。(3)標(biāo)注各物質(zhì)。在物質(zhì)后面用括號(hào)標(biāo)注各物質(zhì)的聚集狀態(tài)：氣體用“g”，液體用“”，固體用“”，水溶液用“”。(4)標(biāo)注ΔH的正負(fù)。熱化學(xué)方程式后面空一格標(biāo)注ΔH，若為放熱反應(yīng)，ΔH為“”；若為吸熱反應(yīng)，ΔH為“”。(5)計(jì)算ΔH的數(shù)值。根據(jù)化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)計(jì)算寫出ΔH的數(shù)值。ΔH單位是。注意：ΔH的單位中“mol－1”的含義對(duì)一個(gè)熱化學(xué)反應(yīng)，ΔH的單位中“mol－1”不是指每摩爾具體物質(zhì)，而是指“每摩爾反應(yīng)”。因此ΔH必須與熱化學(xué)方程式一一對(duì)應(yīng)。(6)下面是25℃、101kPa下的四個(gè)熱化學(xué)方程式：①H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－241.8kJ?mol－1②H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ?mol－1③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ?mol－1④H2O(g)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝241.8kJ?mol－1①②相比，反應(yīng)熱(焓變)數(shù)值不同的原因是。②③相比，若化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)擴(kuò)大一倍，則反應(yīng)熱數(shù)值。①④相比，可得出的結(jié)論是正向、逆向反應(yīng)的焓變數(shù)值，符號(hào)。熱化學(xué)方程式書寫的注意事項(xiàng)(1)注意標(biāo)明物質(zhì)的聚集狀態(tài)：方程式中每種物質(zhì)的化學(xué)式后面用括號(hào)注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)(g、l、s)，不用標(biāo)“↑”或“↓”，水溶液用aq表示。(2)注意注明必要的反應(yīng)條件：焓變與溫度和壓強(qiáng)等測(cè)定條件有關(guān)，所以書寫時(shí)必須在ΔH后指明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)(298K、101kPa時(shí)，可不注明)。(3)注意明確化學(xué)計(jì)量數(shù)的含義：化學(xué)計(jì)量數(shù)只表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，不表示分子個(gè)數(shù)或原子個(gè)數(shù)，因此熱化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)。(4)注意ΔH的單位及符號(hào)：ΔH的單位常采用kJ·mol－1，ΔH只能寫在化學(xué)方程式的右邊，表示正向反應(yīng)的焓變。ΔH＜0表示為放熱反應(yīng)；ΔH＞0表示為吸熱反應(yīng)。(5)注意同一反應(yīng)中化學(xué)計(jì)量數(shù)與ΔH數(shù)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系：化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，則ΔH的數(shù)值也加倍；若反應(yīng)逆向進(jìn)行，則ΔH的符號(hào)改變，但數(shù)值不變。(6)可逆反應(yīng)的ΔH表示的是當(dāng)反應(yīng)物按化學(xué)計(jì)量數(shù)完全反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的熱效應(yīng)，實(shí)際反應(yīng)中，若按化學(xué)計(jì)量數(shù)放入反應(yīng)物，產(chǎn)生的熱量偏小，如2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ·mol－1，若2molSO2與1molO2反應(yīng)，放出的熱量小于196.6kJ。三、化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化的原因(1)實(shí)例以N2(g)＋O2(g)=2NO(g)反應(yīng)的能量變化為例說明，如圖所示：由圖可知：1molN2分子中的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量是，1molO2分子中的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量是，2molNO分子中的化學(xué)鍵形成釋放的能量是，則N2(g)＋O2(g)=2NO(g)的反應(yīng)吸收的熱量為。(2)結(jié)論化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)：化學(xué)鍵的和是化學(xué)反應(yīng)過程中伴隨能量變化的根本原因。化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是舊化學(xué)鍵和新化學(xué)鍵的，舊化學(xué)鍵斷裂需要能量，新化學(xué)鍵形成需要能量，在化學(xué)鍵斷裂和形成過程中能量變化不相等，則產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)的焓變。（3）放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)分析比較放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)宏觀角度ΔH＜0體系的能量降低反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量(E反＞E生)ΔH＞0體系的能量升高反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量(E反＜E生)微觀角度吸收能量E1反應(yīng)物eq\o(→,\s\up11(舊化學(xué)鍵斷裂),\s\do4(新化學(xué)鍵形成))生成物放出能量E2反應(yīng)物的鍵能總和＞生成物的鍵能總和，E1＞E2，吸收熱量反應(yīng)物的鍵能總和＜生成物的鍵能總和，E1＜E2，放出熱量常見反應(yīng)類型①可燃物的燃燒；②酸堿中和反應(yīng)；③大多數(shù)化合反應(yīng)；④金屬與(水)酸的置換反應(yīng)；⑤鋁熱反應(yīng)；⑥酸性氧化物或堿性氧化物與水的反應(yīng)①大多數(shù)分解反應(yīng)；②Ba(OH)2?8H2O與NH4Cl的反應(yīng)；③碳和水、C和CO2的反應(yīng)2.任何化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生物質(zhì)變化的同時(shí)都伴隨著能量變化，化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，與反應(yīng)條件和反應(yīng)類型沒有直接的因果關(guān)系。吸熱反應(yīng)可以不需加熱常溫下就能進(jìn)行，如氫氧化鋇晶體與氯化銨反應(yīng)，放熱反應(yīng)有的需要加熱才能發(fā)生如燃燒反應(yīng)、鋁熱反應(yīng)等。反應(yīng)，放熱反應(yīng)有的需要加熱才能發(fā)生如燃燒反應(yīng)、鋁熱反應(yīng)等。課后培優(yōu)練課后培優(yōu)練1．下列說法正確的是()A．吸熱反應(yīng)使環(huán)境的溫度升高B．當(dāng)反應(yīng)放熱時(shí)ΔH＞0，反應(yīng)吸熱時(shí)ΔH＜0C．化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量時(shí)，反應(yīng)放熱，ΔH為“－”D．需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)2．下列說法錯(cuò)誤的是()A．熱化學(xué)方程式各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)不表示分子個(gè)數(shù)只代表物質(zhì)的量B．化學(xué)反應(yīng)過程所吸收或放出的熱量與參加反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量成正比C．同溫同壓下，H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)在光照和點(diǎn)燃條件下的ΔH不同D．同一化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，ΔH不同，化學(xué)計(jì)量數(shù)相同而狀態(tài)不同，ΔH也不相同3．已知熱化學(xué)方程式2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH，下列有關(guān)ΔH的說法正確的是()A．與化學(xué)方程式的書寫形式無(wú)關(guān)B．與H—H鍵、OO鍵、H—O鍵的鍵能有關(guān)C．與是否使用催化劑有關(guān)D．與物質(zhì)的狀態(tài)無(wú)關(guān)4.的敘述錯(cuò)誤的是()A．該反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH＝－5800kJ·mol－1，是放熱反應(yīng)B．該反應(yīng)的ΔH與各物質(zhì)的狀態(tài)有關(guān)，與化學(xué)計(jì)量數(shù)也有關(guān)C．該熱化學(xué)方程式表示在25℃、101kPa下，2molC4H10氣體完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)水時(shí)放出熱量5800kJD．該反應(yīng)表明2mol丁烷燃燒時(shí)一定會(huì)放出5800kJ的熱量5.已知化學(xué)反應(yīng)A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量變化如圖所示，下列敘述中判斷正確的是()A．該反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量B．該反應(yīng)可看作是環(huán)境中的熱能轉(zhuǎn)化為物質(zhì)內(nèi)部的化學(xué)能的過程C．1molA2(g)和1molB2(g)的總鍵能小于2molAB(g)的總鍵能D．該反應(yīng)一定需要加熱到很高的溫度才可以發(fā)生6.如圖是H2與Cl2發(fā)生反應(yīng)生成HCl的途徑和三個(gè)狀態(tài)的能量，有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A．步驟2是放熱過程B．三個(gè)狀態(tài)的能量E2最大C．要實(shí)現(xiàn)步驟1的轉(zhuǎn)化，必須加熱D．該反應(yīng)的ΔH＜07．已知1molH2(g)與1molBr2(g)完全反應(yīng)生成2molHBr(g)時(shí)放出72kJ的熱量，各物質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)如表，則表中a為()化學(xué)鍵H—HBr—BrH—Br斷裂1mol化學(xué)鍵需要吸收的熱量/kJ436a369A．404 B．260C．230 D．2008．已知斷裂1mol化學(xué)鍵所需的能量：NN鍵為942kJ、O=O鍵為500kJ、N—N鍵為154kJ，O—H鍵為452.5kJ，則斷裂1molN—H鍵所需的能量是()A．194kJ B．316kJC．391kJ D．658kJ9．依據(jù)事實(shí)，寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(1)1molN2(g)與適量H2(g)反應(yīng)，生成2molNH3(g)，放出92.4kJ熱量。(2)1molCu(s)與適量O2(g)反應(yīng)，生成CuO(s)，放出157kJ熱量。(3)的熱量。10.(1)圖1是1molNO2(g)和1molCO(g)反應(yīng)生成CO2(g)和NO(g)過程中的能量變化示意圖，該反應(yīng)的焓變?chǔ)＝kJ?mol－1。圖1圖2(2)下表是部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)：化學(xué)鍵P—PP—OO=OP=O鍵能/(kJ?mol－1)abcx已知1molP4(g)完全燃燒生成P4O10(g)放出的熱量為dkJ，P4和P4O10的結(jié)構(gòu)如圖2所示，則上表中x＝(用含有a、b、c、d的代數(shù)式表示)。1．下列有關(guān)焓變與反應(yīng)熱的說法，正確的是()A．反應(yīng)熱和焓變的單位都是kJB．如果反應(yīng)是在恒溫恒壓條件下進(jìn)行的，可認(rèn)為此時(shí)的反應(yīng)熱和焓變相等C．如果反應(yīng)是在恒溫恒容條件下進(jìn)行的，可認(rèn)為此時(shí)的反應(yīng)熱與焓變相等D．有些化學(xué)反應(yīng)不存在反應(yīng)熱，即焓變可以為“0”2．下列說法正確的是()A．反應(yīng)熱就是反應(yīng)中放出的熱量B．當(dāng)反應(yīng)放熱時(shí)ΔH>0，反應(yīng)吸熱時(shí)ΔH<0C．一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量時(shí)，反應(yīng)放熱，ΔH為“－”D．一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，生成物總鍵能大于反應(yīng)物的總鍵能時(shí)，反應(yīng)吸熱，ΔH為“＋”3．下列圖示變化為吸熱反應(yīng)的是()ABCD4．CO(g)與H2O(g)反應(yīng)的能量變化如圖所示，下列有關(guān)兩者反應(yīng)的說法正確的是()A．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．1molCO(g)和1molH2O(g)具有的總能量大于1molCO2(g)和1molH2(g)具有的總能量C．該反應(yīng)不需要加熱就能進(jìn)行D．1molCO2(g)和1molH2(g)反應(yīng)生成1molCO(g)和1molH2O(g)要放出41kJ熱量5．2020年11月24日4時(shí)30分，我國(guó)在文昌航天發(fā)射場(chǎng)，用長(zhǎng)征五號(hào)遙五運(yùn)載火箭成功發(fā)射探月工程嫦娥五號(hào)探測(cè)器，12月2日4時(shí)53分，嫦娥五號(hào)著陸器和上升器組合體完成了月球鉆取采樣及封裝。長(zhǎng)征五號(hào)遙五運(yùn)載火箭推進(jìn)劑采用的是液氫與液氧，已知在101kPa、298K條件下，2mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484kJ熱量，下列熱化學(xué)方程式正確的是()A．H2O(g)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝－242kJ·mol－1B．H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝＋484kJ·mol－1C．2H2O(g)=2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋484kJ·mol－1D．H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－484kJ·mol－16．Na2CO3(aq)與鹽酸反應(yīng)過程中的能量變化示意圖如圖所示，下列選項(xiàng)不正確的是()A．H2CO3(aq)=CO2(g)＋H2O(l)為吸熱反應(yīng)B．COeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))(aq)＋H＋(aq)=HCOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))(aq)ΔH＝－akJ·mol－1C．HCOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))(aq)＋H＋(aq)=CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝(c－b)kJ·mol－1D．COeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))(aq)＋2H＋(aq)=CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝(a＋b－c)kJ·mol－17．溴與氫氣在一定條件下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下。①Br2(g)＋H2(g)2HBr(g)ΔH＝－Q1kJ·mol－1②Br2(l)＋H2(g)2HBr(g)ΔH＝－Q2kJ·mol－1下列說法正確的是()A．Q1＜Q2B．1molHBr(g)具有的能量大于1molHBr(l)具有的能量C．相同條件下，Cl2(g)＋H2(g)2HCl(g)ΔH＞－Q1kJ·mol－1D．向1molBr2(g)中加入1molH2(g)，在該條件下充分反應(yīng)，放出Q1kJ熱量8．我國(guó)科研人員提出了由CO2和CH4轉(zhuǎn)化