江苏专版2020版高考化学一轮复习专题四第十五讲化学反应中的热效应学案含解析.doc

化学反应中的热效应江苏考纲要求1能根据事实正确书写化学方程式，并能根据质量守恒定律进行有关计算。2知道化学变化中常见的能量转化形式，能说明化学反应中能量转化的主要原因。3了解化学能与热能的相互转化及其应用。了解吸热反应、放热反应、反应热(焓变)等概念。4能正确书写热化学方程式，能根据盖斯定律进行有关反应热的简单计算。5了解提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性。认识化学在解决能源危机中的重要作用。化学反应的焓变教材基础自热身1反应热、焓变(1)反应热 在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，所释放或吸收的能量叫做反应热。(2)焓变在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量称为反应的焓变。HH(生成物)H(反应物)，单位：kJmol1。(3)反应热与焓变的关系恒压条件下，化学反应的反应热等于焓变。2吸热反应和放热反应(1)两角度理解从宏观角度理解H0，放热反应H0，吸热反应从微观角度理解化学反应的实质：旧化学键的断裂和新化学键的形成。H反应物键能之和生成物键能之和。(2)常见的放热反应和吸热反应放热反应：大多数化合反应、中和反应、金属与的反应、所有的燃烧反应、铝热反应、物质的缓慢氧化等。吸热反应：大多数分解反应、盐类的水解反应、Ba(OH)28H2O 和NH4Cl反应、C与H2O(g)反应、C与CO2反应。3反应热、活化能图示(1)在无催化剂的情况，为正反应的活化能，为逆反应的活化能，HE1E2。(2)催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。题点全练过高考题点一基本概念辨析1下列说法正确的是()A放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应B水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热C同温同压下，反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同D可逆反应的H表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关解析：选DA项，反应FeS,FeS为放热反应但需要加热，反应2NH4ClBa(OH)2=BaCl22NH32H2O为吸热反应，在常温下就可以进行，错误；B项，水蒸气变为液态水不属于化学反应，错误；C项，H与反应条件无关，错误。2下列说法中正确的是()A在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化B破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应C生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，H0DH的大小与热化学方程式的化学计量数无关解析：选C化学反应中一定有能量变化，A项错误；B项中，由H断开旧化学键吸收的能量形成新化学键放出的能量，得H0，C正确；H的大小与热化学方程式的化学计量数成正比关系，D错误。题点二焓变、活化能的图像分析3(2019南京外国语学校模拟)已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应过程的变化如图所示。下列说法正确的是()A加入催化剂，减小了反应的热效应B加入催化剂，可提高H2O2的平衡转化率CH2O2分解的热效应H0D反应物的总能量高于生成物的总能量解析：选D催化剂只通过改变活化能来改变反应速率，不改变反应的热效应，A错误；加入催化剂不影响反应平衡，不改变H2O2的平衡转化率，B错误；由图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，H0)强酸与强碱反应的中和热为57.3 kJmol1或H57.3_kJmol12中和热的测定(1)装置(2)计算公式Ht1起始温度，t2终止温度。(3)注意事项泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量损失。为保证酸完全中和，采取的措施是使碱稍过量。酸和碱混合过程中，要一次性倒入烧杯。酸和碱混合之后，记录的温度必须是最高温度。3能源知能深化扫盲点表示燃烧热、中和热的热化学方程式(1)当用热化学方程式表示中和热时，生成H2O的物质的量必须是1 mol，当用热化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必须为1 mol。(2)描述反应热时，不论是用“反应热”“焓变”表示还是用H表示，其后所跟数值都需要带“”“”符号，如某反应的反应热(或焓变)为HQ kJmol1或HQ kJmol1，H0表示吸热，H0表示放热。(3)由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不带“”号，但用H表示时，必须带“”号，如某物质的燃烧热为HQ kJmol1或Q kJmol1。对点练1判断下列说法的正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)已知CH3OH(l)的燃烧热H238.6 kJmol1，则CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H238.6 kJmol1()(2)CO(g)的燃烧热H283.0 kJmol1，则表示CO(g)燃烧热的热化学方程式为2CO(g)O2(g) =2CO2(g)H566.0 kJmol1()(3)甲烷的燃烧热H890 kJmol1，则甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890 kJmol1()(4)用稀硫酸和NaOH溶液反应表示中和热的热化学方程式为H2SO4(aq)2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)2H2O(l)H257.3 kJmol1 ()(5)已知稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量()(6)已知HCl和NaOH反应的中和热H57.3 kJmol1，则98% 的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol 水的中和热为57.3 kJmol1()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2填空。(1)2CO2(g)=2CO(g)O2(g)反应的H2283.0 kJmol1, 则CO(g)的燃烧热是_。(2)葡萄糖的燃烧热是2 800 kJmol1，则表示葡萄糖燃烧热的热化学方程式为_。(3)氢气的燃烧热为285.5 kJmol1，则电解水的热化学方程式为_。(4)已知中和反应的中和热为57.3 kJmol1。则Ba(OH)2和盐酸反应表示中和热的热化学方程式为_。(5)0.3 mol乙硼烷(分子式B2H6)在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ的热量，则其热化学方程式为_。答案：(1)283.0 kJmol1(2)C6H12O6(s)6O2(g)=6CO2(g)6H2O(l)H2 800 kJmol1(3)2H2O(l)2H2(g)O2(g)H571 kJmol1(4)Ba(OH)2(aq)HCl(aq)=BaCl2(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1(5)B2H6(g)3O2(g)=B2O3(s)3H2O(l)H2 165 kJmol1题点全练过高考题点一燃烧热、中和热的含义1已知反应：101 kPa时，2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1；稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。下列结论正确的是()A碳的燃烧热H110.5 kJmol1B的反应热为221 kJmol1C稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热H257.3 kJmol1D稀醋酸和稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O，放出 57.3 kJ 的热量解析：选A由于2C(s)O2(g)=2CO(g)生成的CO不是稳定的氧化物，因此110.5 kJmol1不是碳的燃烧热，由于CO转化为CO2放出热量，故碳的燃烧热H110.5 kJmol1，A正确；反应热的表示包含三部分：“符号”、“数值”和“单位”，而B项中没有表示出符号，B错误；强酸、强碱在稀溶液中发生中和反应的中和热H57.3 kJmol1，C错误；由于醋酸是弱电解质，电离时吸收热量，故稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ，D错误。2下列说法正确的是()A葡萄糖的燃烧热是2 800 kJmol1，则C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H1 400 kJmol1B在一定条件下将1 mol SO2和0.5 mol O2置于密闭容器中充分反应，放出热量79.2 kJ，则反应的热化学方程式为2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H158.4 kJmol1C已知稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则稀氨水与稀盐酸溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量D已知HCl和NaOH反应的中和热H57.3 kJmol1，则稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成1 mol水的中和热为57.3 kJmol1解析：选A燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧放出的热量，故 mol葡萄糖燃烧放出热量1 400 kJ，A正确；B项中反应为可逆反应，1 mol SO2和0.5 mol O2反应生成的SO3小于1 mol，故2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H158.4 kJmol1；一水合氨为弱电解质，不完全电离，电离时吸热，故稀氨水与稀盐酸反应生成1 mol 水放出的热量小于57.3 kJ；氢氧化钠固体溶于水时放热，其与稀硫酸反应生成1 mol水放出的热量大于57.3 kJ，B、C、D错误。题点二中和热的测定3利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：用量筒量取50 mL 0.50 molL1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；用另一量筒量取50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题：(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量？_。(2)倒入NaOH溶液的正确操作是_(填序号)。A沿玻璃棒缓慢倒入B分三次少量倒入C一次迅速倒入(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是_(填序号)。A用温度计小心搅拌B揭开硬纸片用玻璃棒搅拌C轻轻地振荡烧杯D用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 molL1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为H1、H2、H3，则H1、H2、H3的大小关系为_。(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 gcm3，又知中和反应后生成溶液的比热容c4.18 Jg11。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：序号实验起始温度t1/ 终止温度t2/ 盐酸氢氧化钠溶液混合溶液120.020.123.2220.220.423.4320.520.623.6依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热H_(结果保留一位小数)。(6)_(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是_。解析：(1)在中和热的测定实验中为了确保反应物被完全中和，常常使加入的一种反应物稍微过量一些。(2)为了减小热量损失，倒入NaOH溶液时应该一次迅速倒入。(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作：用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒上下轻轻地搅动。(4)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故放出热量的数值要小一些，H大一些。(5)取三次实验的平均值代入公式计算即可。(6)硫酸与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。答案：(1)确保盐酸被完全中和(2)C(3)D(4)H1H20，后者0)。(2)产物相同时，同种气态物质燃烧放出的热量比等量的固态物质燃烧放出的热量多；反应物相同时，生成同种液态物质放出的热量比生成等量的气态物质放出的热量多。(3)生成等量的水时，强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱(或弱碱和强酸，或弱酸和弱碱)的稀溶液反应放出的热量多。(4)对于可逆反应，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值。对点练4下列各组热化学方程式的H前者大于后者的是()C(s)O2(g)=CO2(g)H1C(s)O2(g)=CO(g)H2S(s)O2(g)=SO2(g)H3S(g)O2(g)=SO2(g)H4H2(g)O2(g)=H2O(l)H52H2(g)O2(g)=2H2O(l)H6CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H7CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(aq)H8A B C D解析：选CH有正、负之分，比较时要连同“”“”在内一起比较，类似数学中的正、负数大小的比较。中第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式可得：CO(g)O2(g)=CO2(g)HH1H2，该反应为放热反应，即H1H20，所以H1H4；发生同样的燃烧反应，物质的量越多，放出的热量越多，故H5H6；碳酸钙分解吸收热量，H70，CaO与H2O反应放出热量，H8H8。题点全练过高考题点一反应热的计算11.5 g 火箭燃料二甲基肼(CH3NHNHCH3)完全燃烧，放出50 kJ热量，则二甲基肼的燃烧热H为()A1 000 kJmol1B1 500 kJC2 000 kJmol1 D2 000 kJ解析：选C1.5 g二甲基肼的物质的量是0.025 mol，根据燃烧热的定义可知，1 mol二甲基肼完全燃烧放出的热量应该为50kJmol12 000 kJmol1 ，即二甲基肼的燃烧热H为2 000 kJmol1。2(2019江苏海门中学模拟)能源短缺是全球面临的问题，用CO2来生产燃料甲醇的反应原理为CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)。已知某些化学键的键能数据如表所示。化学键CHHHCOC=OHO键能/(kJmol1)413.4436.0351.0745.0462.8则该反应的H为()A46.2 kJmol1 B46.2 kJmol1C181.6 kJmol1 D181.6 kJmol1解析：选CH反应物总键能生成物总键能2745.0 kJmol13436.0 kJmol13413.4 kJmol1351.0 kJmol1462.8 kJmol12462.8 kJmol1181.6 kJmol1。3由金红石TiO2制取单质Ti，涉及的步骤为TiO2TiCl4Ti。已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(s)O2(g)H3则反应TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)的H为()AH32H12H2 BH3H1H2CH32H1H2 DH3H12H2解析：选C根据盖斯定律，由2，可得TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)H2H1H2H3，故C项正确。4工业上制取硝酸铵的流程图如下所示：请回答下列问题：已知：4NO(g)4NH3(g)O2(g)4N2(g)6H2O(g)H1 745.2 kJmol1；6NO(g)4NH3(g)5N2(g)6H2O(g)H1 925.2 kJmol1；则反应的热化学方程式可表示为_。解析：将已知的两个热化学方程式从上到下依次标记为和，根据盖斯定律由54得：4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H1 025.2 kJmol1。答案：4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H1 025.2 kJmol1题点二反应热大小的比较5(2019徐州一中模拟)已知：2H2(g)O2(g)=2H2O (g)H13H2(g)Fe2O3(s)=2Fe(s)3H2O (g)H22Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)H32Al(s)O2(g)=Al2O3(s)H42Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()AH10BH50，H4H3CH1H2H3DH3H4H5解析：选B把题给反应依次编号为、，燃烧反应都是放热反应，H30，A错误；反应是铝热反应，为放热反应，H50，由可得反应，即H5H4H3a；中各物质的物质的量均为中的一半，所以da；与相比，相当于2 mol C3H8有1 mol完全燃烧，1 mol不完全燃烧，故放出的热量c大于b，所以c最大。课堂真题集训明考向1(2017江苏高考)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是()C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H1a kJmol1CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H2b kJmol1CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)H3c kJmol12CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H4d kJmol1A反应、为反应提供原料气B反应也是CO2资源化利用的方法之一C反应CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(l)的H kJmol1D反应2CO(g)4H2(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)的H(2b2cd)kJmol1解析：选C反应的产物为CO和H2，反应的产物为CO2和H2，反应的原料为CO2和H2，A项正确；反应将温室气体CO2转化为燃料CH3OH，B项正确；反应中生成物H2O为气体，C项中生成物H2O为液体，故C项中反应的焓变不等于 kJmol1，C项错误；依据盖斯定律，由22，可得所求反应的焓变，D项正确。2(2016江苏高考)通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是()太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H1571.6 kJmol1焦炭与水反应制氢：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H2131.3 kJmol1甲烷与水反应制氢：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H3206.1 kJmol1A反应中电能转化为化学能B反应为放热反应C反应使用催化剂，H3减小D反应CH4(g)=C(s)2H2(g)的H74.8 kJmol1解析：选D反应是太阳能转化为化学能，A不正确；反应中H20，是吸热反应，B不正确；反应使用催化剂不能改变反应的焓变，H不变，C不正确；D项中，由盖斯定律，反应可得CH4(g)=C(s)2H2(g)H74.8 kJmol1，正确。3(2014江苏高考)已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H1CO2(g)C(s)=2CO(g)H22CO(g)O2(g)=2CO2(g)H34Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H43CO(g)Fe2O3(s)=3CO2(g)2Fe(s)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()AH10，H30BH20，H40CH1H2H3 DH3H4H5解析：选CC与O2生成CO2的反应是放热反应，H10，CO与O2生成CO2的反应是放热反应，H30，铁与氧气的反应是放热反应，H40，A、B项错误；前两个方程式相减得：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H3H1H2，即H1H2H3，C项正确；由4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H4和6CO(g)2Fe2O3(s)=6CO2(g)4Fe(s)2H5相加，得2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H3(H42H5)/3，D项错误。4(2013江苏高考节选)磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下：2Ca3(PO4)2(s)10C(s)=6CaO(s)P4(s)10CO(g)H13 359.26 kJmol1CaO(s)SiO2(s)=CaSiO3(s)H289.61 kJmol12Ca3(PO4)2(s)6SiO2(s)10C(s)=6CaSiO3(s)P4(s)10CO(g)H3则H3_kJmol1。解析：根据盖斯定律，第二个热化学方程式6第一个热化学方程式，即得第三个热化学方程式，则H3H1H263 359.26 kJmol16(89.61 kJmol1)2 821.6 kJmol1。答案：2 821.652017高考组合题(1)(2017全国卷节选)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通过计算，可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为_、_，制得等量H2所需能量较少的是_。(2)(2017全国卷节选)正丁烷(C4H10)脱氢制1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：C4H10(g)=C4H8(g)H2(g)H1已知：C4H10(g)O2(g)=C4H8(g)H2O(g)H2119 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H3242 kJmol1反应的H1为_kJmol1。(3)(2017全国卷节选)已知：As(s)H2(g)2O2(g)=H3AsO4(s)H1H2(g)O2(g)=H2O(l)H22As(s)O2(g)=As2O5(s)H3则反应As2O5(s)3H2O(l)=2H3AsO4(s)的H_。解析：(1)系统()和系统()都是吸热反应，从热化学方程式可以看出，系统()制备1 mol H2需要消耗20 kJ能量，而系统()制备1 mol H2需要消耗286 kJ能量，故系统()消耗的能量较少。(2)根据盖斯定律，可得，则H1H2H3119 kJmol1242 kJmol1123 kJmol1。(3)将已知热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，由23可得：As2O5(s)3H2O(l)=2H3AsO4(s)H2H13H2H3。答案：(1)H2O(l)=H2(g)O2(g)H286 kJmol1H2S(g)=H2(g)S(s)H20 kJmol1系统()(2)123(3)2H13H2H362016高考组合题(1)(2016全国卷节选)已知2O2(g)N2(g)=N2O4(l)H1N2(g)2H2(g)=N2H4(l)H2O2(g)2H2(g)=2H2O(g)H32N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g)H41 048.9 kJmol1上述反应热效应之间的关系式为H4_，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_。(2)(2016全国卷节选)已知下列反应：SO2(g)2OH(aq)=SO(aq)H2O(l)H1ClO(aq)SO(aq)=SO(aq)Cl(aq)H2CaSO4(s)=Ca2(aq)SO(aq)H3则反应SO2(g)Ca2(aq)ClO(aq)2OH(aq)=CaSO4(s)H2O(l)Cl(aq)的H_。解析：(1)由已知热化学方程式可得：N2O4(l)=2O2(g)N2(g)H12N2H4(l)=2N2(g)4H2(g)2H22O2(g)4H2(g)=4H2O(g)2H3根据盖斯定律，将上述三个热化学方程式相加，可得2N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g)H42H32H2H1。由热化学方程式可知，N2H4和N2O4反应时放出大量的热，且产生大量气体。(2)将已知三个热化学方程式分别标号为、，根据盖斯定律，由可得：SO2(g)Ca2(aq)ClO(aq)2OH(aq)=CaSO4(s)H2O(l)Cl(aq)，则有HH1H2H3。答案：(1)2H32H2H1反应放出大量热，产生大量气体(2)H1H2H3