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第五单元　化学反应的热效应
第1讲　化学反应与能量变化
复习目标
1．了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。
2．了解化学能与热能的相互转化，了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。
3．了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。
4．了解焓变(ΔH)与反应热的含义，掌握ΔH的计算。
5．了解燃烧热的定义，了解中和反应反应热的测定方法。
6．了解有关燃烧热、中和反应反应热的计算。
考点一　焓变与与反应热
INCLUDEPICTURE"基础自主夯实.TIF"
1．化学反应的实质与特征
(1)实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。
(2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为化学能与热能的转化，也有光能和电能等。
2．焓变和反应热
(1)反应热：等温条件下化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。
(2)焓变：生成物与反应物的焓值差。在恒压条件下化学反应的热效应等于焓变，其符号为ΔH，单位是kJ·mol－1或kJ/mol。
(3)产生原因
注意：稀释浓硫酸、氢氧化钠溶于水等过程虽然放热，但不是化学变化，因此属于放热过程而不是放热反应。同理，铵盐溶于水属于吸热过程。
3．吸热反应和放热反应
判断依据 放热反应 吸热反应
反应物总能量与生成物总能量的相对大小　　 E反应物>E生成物 E反应物与键能的关系 生成物的总键能大于反应物的总键能 生成物的总键能小于反应物的总键能
ΔH的符号 ΔH≤0(ΔH为“－”) ΔH≥0(ΔH为“＋”)
常见反应 ①大多数化合反应；②所有的燃烧反应；③酸碱中和反应；④金属与水或酸的反应；⑤物质的缓慢氧化；⑥铝热反应 ①大多数分解反应；②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应；③C和CO2、C和H2O(g)的反应；④盐类的水解
INCLUDEPICTURE"误点查正.TIF"　请指出下列各说法的错因
(1)化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化。
错因：化学反应中能量变化的形式主要是热量变化，还有光能、电能等。
(2)伴有能量变化的物质变化都是化学变化。
错因：物质的三态变化也伴有能量变化，但属于物理变化。
(3)浓H2SO4稀释是放热反应。
错因：浓H2SO4稀释是放热过程，不是放热反应。
(4)放热反应在任何条件下都可以发生，吸热反应不加热就不能发生。
错因：燃烧都是放热反应，但也需要加热或点燃以引发反应，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，但在常温下就能发生。
(5)800 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，则其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－38.6 kJ·mol－1。
错因：该反应可逆，19.3__kJ的热量不是0.5__mol__N2完全反应放出的，其次该反应热的数值也不是101__kPa、25__℃条件下的反应热。
INCLUDEPICTURE"课堂精讲答疑.TIF"
1．反应热的计算
(1)计算方法
ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量
ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能
ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能
(2)常见物质中的化学键数目
物质(化学键) 每个微粒所含键数
CO2(C===O) 2
CH4(C—H) 4
P4(P—P) 6
SiO2(Si—O) 4
石墨(C—C) 1.5
金刚石(C—C) 2
S8(S—S) 8
Si(Si—Si) 2
2.活化能与焓变的关系
(1)催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小及平衡转化率。
(2)在无催化剂的情况，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2，活化能大小影响反应速率。
(3)起点、终点能量高低决定反应的ΔH，并且物质的能量越低，物质越稳定。
INCLUDEPICTURE"题组巩固提升.TIF"
角度一　焓变与反应热的概念
1．已知反应X＋Y===M＋N为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是(　　)
A．X的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量
B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行
C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量
D．X和Y的总能量一定低于M和N的总能量
答案　D
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，ΔH>0
D．ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关
答案　C
角度二　能量图像分析
3．某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．反应过程可表示为A＋BC―→[A…B…C]―→AB＋C
B．E1为反应物的平均能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能
C．正反应的热效应ΔH＝E1－E2<0，所以正反应为放热反应
D．此图中逆反应的热效应ΔH＝E1－E2<0，所以逆反应为放热反应
答案　D
4．叔丁基氯与碱溶液经两步反应得到叔丁基醇，反应(CH3)3CCl＋OH－―→(CH3)3COH＋Cl－的能量变化与反应过程的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．该反应为吸热反应
B．(CH3)3C＋比(CH3)3CCl稳定
C．第一步反应一定比第二步反应快
D．增大碱的浓度和升高温度均可加快反应速率
答案　D
INCLUDEPICTURE"方法规律.TIF"
由反应物A转化为生成物C，需经过两步反应，其反应过程与能量变化如图所示：
(1)E3>E1，即第二步决定化学反应速率。
(2)能量越低越稳定，稳定性：C>A>B。
(3)该反应的反应热为E1－E2＋E3－E4。
角度三　焓变的计算
5．反应CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)的能量变化如图所示：
回答下列问题：
(1)该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)该反应的ΔH＝________。
答案　(1)放热　(2)－41 kJ·mol－1
6．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)：
化学键 N≡O Cl—Cl Cl—N N===O
键能/(kJ·mol－1) 630 243 a 607
则反应2NO(g)＋Cl2(g)??2ClNO(g)的ΔH＝______ kJ·mol－1(用含a的代数式表示)。
答案　(289－2a)
考点二　热化学方程式
INCLUDEPICTURE"基础自主夯实.TIF"
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：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。例如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，表示在25 ℃和1.01×105 Pa下，1 mol H2(g)和 mol O2(g)反应生成1__mol液态水时放出285.8__kJ的热量。
3．热化学方程式的书写方法
INCLUDEPICTURE"误点查正.TIF"　请指出下列各说法的错因
(1)对于SO2(g)＋O2(g)??SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1，增大压强，平衡右移，放出的热量增大，ΔH减小。
错因：可逆反应的ΔH表示物质完全反应时的热效应，与化学平衡的移动无关。
(2)热化学方程式前面的化学计量数不仅表示分子数也表示物质的量。
错因：热化学方程式前面的化学计量数只表示物质的量不表示分子数。
(3)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ。
错因：反应热的单位应该是kJ·mol－1。
(4)同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同。
错因：焓变只与反应的始态，终态有关，与反应条件无关。
INCLUDEPICTURE"课堂精讲答疑.TIF"
书写热化学方程式的注意事项
(1)热化学方程式不标“↑”“↓”，但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态。
(2)热化学方程式的化学计量数表示物质的量，可以是整数，也可以是分数，其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。
(3)ΔH应包括“＋”或“－”、数值和单位(kJ·mol－1)。
(4)正、逆反应ΔH的数值相等、符号相反。
(5)可逆反应的ΔH表示反应物完全反应的热量变化。如N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。表示在101 kPa、25 ℃时，1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全反应生成2 mol NH3(g)时放出92.4 kJ的热量。但实际上1 mol N2(g)和3 mol H2(g)充分反应，不可能生成 2 mol NH3(g)，故实际反应放出的热量肯定小于92.4 kJ。
(6)同素异形体之间转化的热化学方程式除了注明物质的聚集状态外，还要注明名称。
(7)ΔH是一定温度和压强下的反应热，在25 ℃、101 kPa下测定的ΔH可不注明温度和压强。
INCLUDEPICTURE"题组巩固提升.TIF"
角度一　热化学方程式的正误判断
1．下列热化学方程式或叙述正确的是(　　)
A．1 mol液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气，放出642 kJ的热量：N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝＋642 kJ·mol－1
B．12 g石墨转化为CO时，放出110.5 kJ的热量：2C(石墨，s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
C．已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－286 kJ·mol－1，则：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)的ΔH＝＋572 kJ·mol－1
D．已知N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，则在一定条件下向密闭容器中充入0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反应放出46.2 kJ的热量
答案　C
2．已知断开1 mol H2(g)中H—H键需要吸收436 kJ能量，根据能量变化示意图，下列说法或热化学方程式不正确的是(　　)
A．断开1 mol HCl(g)中H—Cl键要吸收432 kJ能量
B．生成1 mol Cl2(g)中的Cl—Cl键放出243 kJ能量
C．HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)　ΔH＝＋92.5 kJ/mol
D．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝＋864 kJ/mol
答案　D
INCLUDEPICTURE"思维建模.TIF"“五审”突破热化学方程式的正误判断
角度二　热化学方程式的书写
3．(1)1.6 g液态化合物N2H4与液态H2O2恰好完全反应生成两种对环境友好的气体，此时放出75 kJ的热量，请写出该反应的热化学方程式：_____________。
(2)已知：①中和反应反应热为57.3 kJ·mol－1；
②Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)　ΔH＝－a kJ·mol－1(视a为已知数)。请写出稀硫酸与稀Ba(OH)2溶液反应的热化学方程式：
______________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1500 kJ·mol－1
(2)H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－(a＋114.6) kJ·mol－1
4．热化学方程式中的ΔH实际上是热力学中的一个物理量，叫做焓变，其数值和符号与反应物和生成物的总能量有关，也与反应物和生成物的键能有关。
(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 mol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态下，发生分解反应的热化学方程式：______________________________。
答案　(1)NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1
(2)H2Se(g)===Se(s)＋H2(g)　ΔH＝－81 kJ·mol－1
解析　(2)同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，其气态氢化物的稳定性降低、能量增大，则可确定a、b、c、d分别代表碲、硒、硫、氧在生成1 mol气态氢化物时的焓变。b代表硒元素，生成1 mol H2Se(g)的ΔH＝＋81 kJ·mol－1，则分解反应的热化学方程式为H2Se(g)===Se(s)＋H2(g)　ΔH＝－81 kJ·mol－1。
5．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 mol CuCl(s)，放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是______________________________________________________。
答案　4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s)　ΔH＝－177.6 kJ·mol－1
考点三　燃烧热与中和反应的反应热　能源
INCLUDEPICTURE"基础自主夯实.TIF"
1．燃烧热
(1)101 kPa时，1__mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，单位：kJ·mol－1。
(2)C的燃烧热为393.5 kJ·mol－1，表示在25 ℃、101 kPa条件下，1__mol C完全燃烧生成CO2放出393.5 kJ的热量，用热化学方程式表示为C(s)＋O2(g)===CO2(g)__ΔH＝－393.5__kJ·mol－1。
(3)物质燃烧一定放热，故物质燃烧的ΔH一定为负值。
2．中和反应的反应热及测定
(1)测定原理
ΔH＝－
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。稀溶液的密度用1 g·mL－1进行计算。
(2)实验装置
(3)注意事项
①为保证酸、碱完全中和，常使碱稍稍过量(0.5 mol·L－1 HCl、0.55 mol·L－1 NaOH溶液等体积混合)。
②实验时不能用铜丝搅拌棒代替玻璃搅拌器，因为铜丝导热性好，比用玻璃搅拌器误差大。
③隔热层及杯盖的作用是保温、隔热，减少热量损失。
(4)结论：25 ℃、101 kPa下，在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成可溶性盐和1__mol__H2O(l)时，放出57.3 kJ的热量，热化学方程式可表示为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)__ΔH＝－57.3__kJ·mol－1。
3．能源
(1)能源分类
INCLUDEPICTURE"320HX225教.TIF"
(2)解决能源问题的措施
①提高能源的利用效率：a.改善开采、运输、加工等各个环节；b.科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。
②开发新能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。
INCLUDEPICTURE"误点查正.TIF"　请指出下列各说法的错因
(1)根据2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571 kJ·mol－1可知氢气的燃烧热为571 kJ·mol－1。
错因：燃烧热是以1__mol可燃物为标准。
(2)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，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。
错因：醋酸电离要吸收热量，放出的热量小于57.3__kJ。
(3)S(s)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH＝－315 kJ·mol－1(燃烧热)(ΔH的数值正确)。
错因：硫的指定产物是SO2。
(4)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH＝2×(－57.3 kJ·mol－1)。
错因：该反应生成BaSO4沉淀也有热效应。
(5)天然气和沼气的主要成分均为CH4，二者均为可再生能源。
错因：天然气不是可再生能源。
INCLUDEPICTURE"课堂精讲答疑.TIF"
理解燃烧热和中和反应的反应热
(1)有关燃烧热的判断，一看是否以1 mol可燃物为标准，二看是否生成指定产物。物质完全燃烧生成的指定产物示例：H―→H2O(l)，C―→CO2(g)，S―→SO2(g)，N―→N2(g)。
(2)中和反应的实质是H＋和OH－反应生成H2O。
①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反应反应热之内。
②若用浓溶液或固体，还有溶解热，放出热量增多。
③若用弱酸代替强酸(或弱碱代替强碱)，由于弱酸或弱碱电离要吸热，则放出热量减小。
(3)当用热化学方程式表示中和反应反应热时，生成H2O(l)的物质的量必须是1 mol。
INCLUDEPICTURE"题组巩固提升.TIF"
角度一　燃烧热、能源
1．未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列符合未来新能源标准的是(　　)
①天然气　②煤　③核能　④石油　⑤太阳能 ⑥生物质能　⑦风能　⑧氢能
A．①②③④ B．⑤⑥⑦⑧
C．③⑤⑥⑦⑧ D．③④⑤⑥⑦⑧
答案　B
2．金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们燃烧时，若氧气不足生成一氧化碳，若充分燃烧生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。
(1)等质量的金刚石和石墨完全燃烧，________(填“金刚石”或“石墨”)放出的热量更多，写出表示石墨燃烧热的热化学方程式：__________________________。
(2)在通常状况下，________(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，写出石墨转化为金刚石的热化学方程式：____________________。
(3)12 g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36 g，该过程中放出的热量为________。
答案　(1)金刚石　C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
(2)石墨　C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1
(3)252.0 kJ
解析　(3)石墨的质量是12 g，根据C、O守恒可求出CO、CO2的物质的量均为0.5 mol。则反应放出的热量为0.5 mol×110.5 kJ·mol－1＋0.5 mol×393.5 kJ·mol－1＝252.0 kJ。
角度二　中和反应反应热的测定
3．在测定中和反应反应热的实验中，下列说法正确的是(　　)
A．使用玻璃搅拌器是为了加快反应速率，减小实验误差
B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计的水银球应与小烧杯底部接触
C．用0.5 mol·L－1 NaOH溶液分别与0.5 mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，若所取的溶液体积相等，则测得的反应热数值相同
D．在测定中和反应反应热实验中需要使用的仪器有容量瓶、量筒、温度计、玻璃搅拌器
答案　A
4.
利用如图所示装置测定中和反应反应热的实验步骤如下：
①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸，打开杯盖，倒入量热计的内筒中，盖上杯盖，插入温度计，测出盐酸温度；②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，并用同一温度计(已洗净擦干)测出其温度；③打开杯盖，将NaOH溶液倒入量热计的内筒中，立即盖上杯盖，设法使之混合均匀，测得混合液的最高温度。
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________(填字母)。
A．沿玻璃棒缓慢倒入
B．分三次倒入
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________(填字母)。
A．用温度计小心搅拌
B．揭开杯盖用玻璃棒搅拌
C．轻轻地振荡烧杯
D．用套在温度计上的玻璃搅拌器轻轻地搅动
(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 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________________。
(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和反应反应热，某学生实验记录数据如下：
实验序号 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃
盐酸 氢氧化钠溶液 混合溶液
1 20.0 20.1 23.2
2 20.2 20.4 23.4
3 20.5 20.6 23.6
依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和反应反应热ΔH＝________________(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________________________________。
答案　(1)确保盐酸被完全中和　(2)C　(3)D
(4)ΔH1＝ΔH2＜ΔH3　(5)－51.8 kJ·mol－1
(6)不能　H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀，沉淀的生成热会影响中和反应反应热的测定结果
INCLUDEPICTURE"易错警示.TIF" 中和反应反应热的测定实验中的注意事项
(1)实验所用的酸和碱溶液应为稀溶液，否则会造成较大误差。
(2)量取酸溶液和碱溶液时，应当分别使用两个量筒量取。
(3)使用同一支温度计分别先后测量酸、碱溶液及混合液的最高温度，测完一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干后再测另一种溶液的温度。
(4)取多次实验终止温度(t2)和起始温度(t1)温度差的平均值代入公式计算，计算时应注意单位的统一。
高考真题演练
1．(高考集萃)判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)(2021·广东高考)H2燃烧过程中热能转化为化学能。(　　)
(2)(2020·江苏高考)用E表示键能，反应SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)的ΔH＝4E(Si—Cl)＋2E(H—H)－4E(H—Cl)。(　　)
(3)(2019·江苏高考)反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：ΔH＝反应中形成新共价键的键能之和－反应中断裂旧共价键的键能之和。(　　)
(4)(2018·天津高考)反应活化能越高，该反应越易进行。(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×
2．(2022·浙江1月选考)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1 mol环己烷()的能量变化如图所示：
下列推理不正确的是(　　)
A．2ΔH1≈ΔH2，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比
B．ΔH2<ΔH3，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定
C．3ΔH1<ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
D．ΔH3－ΔH1<0，ΔH4－ΔH3>0，说明苯分子具有特殊稳定性
答案　A
解析　也含有两个碳碳双键，而2ΔH1<ΔH3，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目不一定成正比，A错误。
3．(2022·浙江6月选考)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：
物质(g) O H HO HOO
能量/kJ·mol－1 249 218 39 10
物质(g) H2 O2 H2O2 H2O
能量/kJ·mol－1 0 0 －136 －242
可根据HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1。下列说法不正确的是(　　)
A．H2的键能为436 kJ·mol－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·mol－1
答案　C
解析　根据表格中的数据可知，H2的键能为218 kJ·mol－1×2＝436 kJ·mol－1，A正确；由表格中的数据可知O2的键能为249 kJ·mol－1×2＝498 kJ·mol－1，由题中信息可知H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1，则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍，B正确；因为HOO(g)===HO(g)＋O(g)，由表格中的数据可知解离其中氧氧单键需要的能量为(249＋39－10) kJ·mol－1＝278 kJ·mol－1，C错误；由表格中的数据可知H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)的ΔH＝－136 kJ·mol－1－249 kJ·mol－1－(－242 kJ·mol－1)＝－143 kJ·mol－1，D正确。
4．(2021·浙江1月选考)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：
共价键 H—H H—O
键能/(kJ·mol－1) 436 463
热化学方程式 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－482 kJ·mol－1
则2O(g)===O2(g)的ΔH为(　　)
A．428 kJ·mol－1 B．－428 kJ·mol－1
C．498 kJ·mol－1 D．－498 kJ·mol－1
答案　D
解析　反应的ΔH＝2E(H—H)＋E(O===O)－4E(H—O)，则－482 kJ·mol－1＝2×436 kJ·mol－1＋E(O===O)－4×463 kJ·mol－1，解得O===O键的键能为498 kJ·mol－1，2个氧原子结合生成氧气的过程需要释放能量，因此2O(g)===O2(g)的ΔH＝－498 kJ·mol－1。
5．(2020·天津高考)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·mol－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
答案　D
6．(2022·海南高考节选)某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环。
回答问题：
(1)已知：电解液态水制备1 mol O2(g)，电解反应的ΔH＝＋572 kJ·mol－1。由此计算H2(g)的燃烧热(焓)ΔH＝________ kJ·mol－1。
(2)已知：CO2(g)＋4H2(g) 2H2O(g)＋CH4(g)的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。
若反应为基元反应，且反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|＞Ea。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)。
答案　(1)－286
(2)
解析　(2)由CO2(g)＋4H2(g) 2H2O(g)＋CH4(g)的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系图可知，K随着温度升高而减小，故该反应为放热反应。若反应为基元反应，则反应能一步完成，由于反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|＞Ea，由图2信息可知Ea＝a kJ·mol－1，则|ΔH|＞a kJ·mol－1，该反应为放热反应，生成物的总能量小于反应物的，因此该反应过程的能量变化示意图为
。
课时作业
建议用时：40分钟
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．下列既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是(　　)
A．铝片与稀盐酸反应
B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
C．灼热的炭与水蒸气的反应
D．甲烷(CH4)在O2中的燃烧反应
答案　C
2．十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体，经历“十氢萘(C10H18)→四氢萘(C10H12)→萘(C10H8)”的脱氢过程释放氢气。已知：
Ⅰ.C10H18(l)===C10H12(l)＋3H2(g)　ΔH1
Ⅱ.C10H12(l)===C10H8(l)＋2H2(g)　ΔH2
假设某温度下，ΔH1＞ΔH2＞0。下列“C10H18→C10H12→C10H8”的“能量－反应过程”示意图正确的是(　　)
答案　B
3．已知298 K、1.01×105 Pa条件下，2 g 氢气燃烧生成水蒸气放出242 kJ热量。下列热化学方程式书写正确的是(　　)
A．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝＋242 kJ
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝＋484 kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－484 kJ·mol－1
D．H2O(g)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋242 kJ·mol－1
答案　D
4．已知断裂1 mol H2(g)中的H—H键需要吸收436.4 kJ的能量，断裂1 mol O2(g)中的共价键需要吸收498 kJ的能量，生成H2O(g)中的1 mol H—O键能放出462.8 kJ的能量。下列说法正确的是(　　)
A．断裂1 mol H2O中的化学键需要吸收925.6 kJ的能量
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH＝－480.4 kJ·mol－1
C．2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)
ΔH＝＋471.6 kJ·mol－1
D．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－240.2 kJ·mol－1
答案　B
5．(2022·天津南开区高三期末考试)碘在不同状态下(固态或气态)与氢气反应的热化学方程式如下所示。
①H2(g)＋I2(？) ?? 2HI(g)　ΔH＝－9.48 kJ/mol
②H2(g)＋I2(？) ??2HI(g)　ΔH＝＋26.48 kJ/mol
下列判断正确的是(　　)
A．HI(g)比HI(s)热稳定性更好
B．1 mol固态碘升华时将吸热17 kJ
C．①中的I2为固态，②中的I2为气态
D．①的反应物总能量比②的反应物总能量高
答案　D
6．分别向1 L 0.5 mol·L－1的Ba(OH)2溶液中加入①浓硫酸；②稀硫酸；③稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，下列关系中正确的是(　　)
A．ΔH1＞ΔH2＞ΔH3 B．ΔH1＜ΔH2＜ΔH3
C．ΔH1＞ΔH2＝ΔH3 D．ΔH1＝ΔH2＜ΔH3
答案　B
解析　混合时浓硫酸在被稀释的过程中放热；浓、稀硫酸在与Ba(OH)2反应时还会形成BaSO4沉淀，Ba2＋、SO之间形成化学键的过程中也会放出热量。因放热反应的ΔH取负值，故ΔH1＜ΔH2＜ΔH3。
7．已知H—H键键能为436 kJ·mol－1，N—H键键能为391 kJ·mol－1，根据热化学方程式：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。则N≡N键的键能是(　　)
A．431 kJ·mol－1 B．945.6 kJ·mol－1
C．649 kJ·mol－1 D．896 kJ·mol－1
答案　B
8．(2022·太原市高三期末考试)已知反应S2O(aq)＋2I－(aq)??2SO(aq)＋I2(aq)，若向该溶液中加入含Fe3＋的某溶液，反应机理如图所示。下列有关说法错误的是(　　)
①2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)??I2(aq)＋2Fe2＋(aq)
②2Fe2＋(aq)＋S2O(aq)===2Fe3＋(aq)＋2SO(aq)
A．反应①和反应②相比，反应②更易发生
B．Fe3＋是该反应的催化剂
C．增大Fe3＋的浓度，能够加快反应速率
D．若不加Fe3＋，正反应的活化能比逆反应的活化能大
答案　D
解析　催化剂不能改变焓变，即正逆反应的活化能大小关系与催化剂Fe3＋无关，D错误。
9．下列关于反应能量的说法不正确的是(　　)
A．一定条件下：①2SO2(g)＋O2(g) ?? 2SO3(g)　ΔH1；②2SO3(g)??2SO2(g)＋O2(g)　ΔH2，则ΔH1＜ΔH2
B．相同条件下，若1 mol H(g)具有的能量为E1，1 mol H2(g)具有的能量为E2，则有2E1>E2
C．甲烷的燃烧热ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
D．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则含1 mol NaOH的氢氧化钠溶液与含0.5 mol H2SO4的浓硫酸混合放出57.3 kJ的热量
答案　D
解析　浓硫酸与NaOH溶液发生中和反应放出热量，另外浓硫酸稀释放热，故含1 mol NaOH的氢氧化钠溶液与含0.5 mol H2SO4的浓硫酸混合放出的热量大于57.3 kJ，D错误。
10．(2022·皖南八校高三摸底联考)丙烯与HCl在催化剂作用下发生加成反应：第一步H＋进攻丙烯生成碳正离子，第二步Cl－进攻碳正离子。第一步得到两种产物的反应进程与能量关系如图。
下列说法正确的是(　　)
A．催化剂可以改变反应的焓变
B．过渡态(Ⅰ)比过渡态(Ⅱ)稳定
C．生成①的过程所需的活化能较低，速率快
D．丙烯与HCl加成反应主要生成CH3CHClCH3
答案　D
解析　催化剂可降低反应的活化能，但不能改变反应的焓变，故A错误；能量越低越稳定，根据图示知过渡态(Ⅰ)没有过渡态(Ⅱ)稳定，故B错误；根据图示知，生成①的过程所需的活化能高于生成②的过程所需的活化能，则过程①反应速率较慢，故C错误。
11．(2022·湖南邵阳一中高三模拟)甲醇通过催化氧化制取甲醛时，在无催化剂(图中实线)和加入特定催化剂(图中虚线)时均会产生甲醛，其反应中相关物质的相对能量如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．无催化剂时，温度升高，生成甲醛的正反应速率增大的程度比逆反应速率增大的程度大
B．无催化剂时，生成CO比生成甲醛的活化能小
C．该条件下CO2比CO的稳定性强
D．加入该催化剂可提高甲醇生成甲醛的反应速率，但不能改变反应的焓变
答案　A
解析　由图可知，甲醇催化氧化制取甲醛是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，即生成甲醛的正反应速率增大的程度比逆反应速率增大的程度小，故A错误。
二、非选择题
12．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
(1)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为___________________________。
(3)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______________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________。
(4)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________________________________________。
答案　(1)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－1427.2 kJ·mol－1
(2)N2(g)＋3H2(g) ?? 2NH3(g)ΔH＝－92 kJ·mol－1
(3)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－2Q kJ·mol－1
(4)AX3(l)＋X2(g)===AX5(s)ΔH＝－123.8 kJ·mol－1
INCLUDEPICTURE"素养提升题.TIF"
(1)丙烯是重要的工业品，可用于制取卤代烃、丙醇及塑料等。工业中以丙烷催化脱氢来制取丙烯。
主反应：C3H8(g)??C3H6(g)＋H2(g)　ΔH1
副反应：C3H8(g)??CH4(g)＋C2H4(g)　ΔH2＝＋81.30 kJ·mol－1
已知部分化学键的键能如表：
共价键 C—C C===C C—H H—H
键能/(kJ·mol－1) 348 615 413 436
ΔH1＝________________。
(2)乙烯是制造塑料、橡胶和纤维的基本原料，一定条件下利用CO2和H2合成乙烯：2CO2(g)＋6H2(g)??CH2===CH2(g)＋4H2O(g)　ΔH。
上述反应的Arrhenius经验公式实验数据如图中曲线a所示，已知Arrhenius经验公式Rln k＝－＋C(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。反应的活化能Ea＝________ kJ·mol－1。当改变外界条件时，实验数据如图中曲线b所示，则实验可能改变的外界条件是______________________________。
答案　(1)＋123 kJ·mol－1
(2)30　使用更高效的催化剂或增大催化剂比表面积
解析　(2)将(3.2，9.0)、(3.4，3.0)分别代入Rln k＝－＋C中得到
解得Ea＝3×104 J·mol－1＝30 kJ·mol－1；将(3.6，1.0)、(3.2，9.0)分别代入Rln k＝－＋C中得到解得Ea＝2×104 J·mol－1＝20 kJ·mol－1，与a相比，b的活化能降低，则实验可能改变的外界条件是使用更高效的催化剂或增大催化剂比表面积。
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