專題05 化學(xué)反應(yīng)中熱量的變化情況判斷與計(jì)算（原卷版）

2021-2022學(xué)年高一化學(xué)期末復(fù)習(xí)重點(diǎn)專題突破專題05化學(xué)反應(yīng)中熱量的變化情況判斷與計(jì)算方法探究一、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因在化學(xué)反應(yīng)中，從反應(yīng)物分子轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锓肿樱髟觾?nèi)部并沒有多少變化，但原子間的結(jié)合方式發(fā)生了改變。在這個(gè)過程中，反應(yīng)物分子中的化學(xué)鍵部分或全部遭到破壞，生成物分子中的新化學(xué)鍵形成。物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生能量變化的主要原因是化學(xué)鍵的斷裂和形成。利用化學(xué)鍵的能量變化計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中的能量變化如下：既可以利用所有化學(xué)鍵的鍵能計(jì)算具體反應(yīng)中的能量變化，又可以根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化計(jì)算某一個(gè)具體的化學(xué)鍵的鍵能。計(jì)算公式：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化值=反應(yīng)物的總鍵能?生成物的總鍵能。計(jì)算出的數(shù)值如果為正值，意味著是吸熱反應(yīng)；計(jì)算出的數(shù)值如果是負(fù)值，意味著是放熱反應(yīng)。歸納總結(jié)化學(xué)鍵的斷裂與形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的根本原因。(1)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成。(2)化學(xué)鍵的斷裂吸收能量，化學(xué)鍵的形成要放出能量，吸收能量和放出能量的數(shù)值不相等就造成了化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化。(3)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是吸熱還是放熱，在宏觀上取決于反應(yīng)物總能量和生成物總能量的相對(duì)大小，在微觀上取決于舊化學(xué)鍵斷裂所吸收的總能量和新化學(xué)鍵形成所放出的總能量的相對(duì)大小。二、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的判斷1.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的比較2.常見的吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)3.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的判斷方法E1>E2反應(yīng)吸收能量(吸熱反應(yīng))E1<E2反應(yīng)放出能量(放熱反應(yīng))(1)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量的相對(duì)大小判斷——決定因素。若反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，屬于放熱反應(yīng)，反之是吸熱反應(yīng)。(2)根據(jù)化學(xué)鍵斷裂或形成時(shí)的能量變化判斷——用于計(jì)算。若斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵所吸收的總能量小于形成生成物中化學(xué)鍵所放出的總能量，屬于放熱反應(yīng)，反之是吸熱反應(yīng)。(3)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的相對(duì)穩(wěn)定性判斷。由不穩(wěn)定的物質(zhì)(能量高)生成穩(wěn)定的物質(zhì)(能量低)的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反之為吸熱反應(yīng)。(4)根據(jù)反應(yīng)條件判斷。凡是持續(xù)加熱才能進(jìn)行的反應(yīng)一般是吸熱反應(yīng)。三、利用圖像進(jìn)行反應(yīng)能量變化的計(jì)算例如化學(xué)反應(yīng)A2+B22AB的能量變化如圖所示：分析圖中信息，可進(jìn)行如下計(jì)算：斷裂1molA—A鍵和1molB—B鍵吸收xkJ能量；斷裂2molA—B鍵需要吸收ykJ的能量；1molA2和1molB2反應(yīng)生成2molAB放出的能量為y?xkJ。典例剖析例12C+O2=2CO，2CO+O2=2CO2都是放熱反應(yīng)。下列說法不正確的是（）A．12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量B．56gCO和32gO2所具有的總能量大于88gCO2所具有的總能量C．12gC和32gO2所具有的總能量大于44gCO2所具有的總能量D．將一定質(zhì)量的碳燃燒，生成CO2比生成CO時(shí)放出的熱量多【答案】A【詳解】A.2C+O2=2CO是放熱反應(yīng)，則12gC和16gO2所具有的總能量一定高于28gCO所具有的總能量，A錯(cuò)誤；B.2CO+O2

=2CO2

是放熱反應(yīng)，則56gCO和32gO2所具有的總能量大于88gCO2所具有的總能量，B正確；C.根據(jù)C+O2=CO2是放熱反應(yīng)，則12gC和32gO2所具有的總能量大于44gCO2所具有的總能量，C正確；D.將一定質(zhì)量的碳燃燒，完全燃燒生成CO2放出熱量較多，不完全燃燒生成CO放出的熱量較少，D正確；答案選A。例2反應(yīng)2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)能量變化如圖所示，下列說法正確的是A．因?yàn)槭欠纸夥磻?yīng)，所以該反應(yīng)吸熱B．由途徑a變成b改變了反應(yīng)的熱量變化C．1molH2O2(l)的能量高于1molH2O(l)的能量D．該反應(yīng)說明H2O2(l)比H2O(l)穩(wěn)定【答案】C【詳解】A．由能量變化圖可知，2H2O2(l)具有的能量大于2H2O(l)和O2(g)具有的總能量，故該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B．途徑a、b的始態(tài)與終態(tài)相同，則反應(yīng)的熱效應(yīng)相同，故途徑改變，反應(yīng)熱不變，故B錯(cuò)誤；C．由能量變化圖可知，2molH2O2(l)具有的總能量高于2molH2O(l)和1molO2(g)具有的總能量，故1molH2O2(l)的能量高于1molH2O(l)和0.5molO2(g)具有的總能量，故1molH2O2(l)的能量高于1molH2O(l)的能量，故C正確；D．經(jīng)以上分析，1molH2O2(l)的能量高于1molH2O(l)的能量，能量越高，越不穩(wěn)定，故H2O2(l)沒有H2O(l)穩(wěn)定，故D錯(cuò)誤；本題答案C。例3化學(xué)反應(yīng)中不僅有物質(zhì)變化而且伴隨著能量變化。(1)以下實(shí)驗(yàn)中屬于吸熱反應(yīng)的是________(填序號(hào))。(2)下圖中，表示放熱反應(yīng)能量變化的是_______(填字母)。(3)從微觀角度分析化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因：圖中①和②分別為_____________、_____________(填“吸收”或“釋放”)。氫氣與氧氣反應(yīng)生成1mol水蒸氣時(shí)，釋放_(tái)_______kJ能量。(4)當(dāng)前，很多地區(qū)倡導(dǎo)用天然氣替代煤作為家用燃料，根據(jù)下表從盡可能多的角度分析其原因是______________________________________。燃料燃燒釋放的能量(每1千克)天然氣55812kJ煤20908kJ【答案】②A吸收放出245相同質(zhì)量的甲烷和煤相比，甲烷燃燒放出熱量更高；甲烷燃燒充分，燃料利用率高，且污染?。患淄橹胁缓虻入s質(zhì)，不會(huì)造成酸雨等環(huán)境問題，因此甲烷是國(guó)家大力推廣的清潔能源【分析】吸熱反應(yīng)是反應(yīng)物總能量小于生成物的總能量，放熱反應(yīng)是反應(yīng)物總能量大于生成物的總能量，斷鍵需要吸收能量，形成鍵放出熱量，據(jù)此分析；【詳解】(1)①鋅與硫酸反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)；②檸檬酸和碳酸氫鈉反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)；③所有的燃燒都是放熱反應(yīng)；故②符合題意；(2)放熱反應(yīng)：反應(yīng)物總能量高于生成物的總能量，因此表示放熱反應(yīng)能量變化的是A；(3)①為斷鍵，斷鍵吸收能量，②為形成化學(xué)鍵，形成化學(xué)鍵放出能量；斷裂1molH2和molO2中的化學(xué)鍵吸收的總能量為(436＋249)kJ=685kJ，形成1molH2O中的化學(xué)鍵釋放的能量為930kJ，因此生成1molH2O時(shí)放出熱量為930kJ－685kJ=245kJ；(4)天然氣主要成分是甲烷，由表中數(shù)據(jù)可以知道，相同質(zhì)量的甲烷和煤相比，甲烷燃燒放出熱量更高；而且甲烷中含氫量最高的烴，燃燒充分，燃料利用率高，且污染??；甲烷中不含硫等雜質(zhì)，不會(huì)造成酸雨等環(huán)境問題，因此甲烷是國(guó)家大力推廣的清潔能源?！军c(diǎn)睛】反應(yīng)式放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)取決于反應(yīng)物總能量和生成物總能量的相對(duì)大小，如果反應(yīng)物總能量大于生成物總能量則為放熱反應(yīng)，反之則為吸熱反應(yīng)。精選習(xí)題1．（2021·湖南長(zhǎng)沙市·雅禮中學(xué)高一月考）下列說法不正確的是A．化學(xué)反應(yīng)除了生成新物質(zhì)外，通常還伴隨著能量的變化B．破壞生成物全部化學(xué)鍵所需要的能量大于破壞反應(yīng)物全部化學(xué)鍵所需要的能量時(shí)，則該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)C．反應(yīng)條件是加熱的反應(yīng)不一定都是吸熱反應(yīng)D．化學(xué)反應(yīng)放熱還是吸熱，取決于生成物具有的總能量和反應(yīng)物具有的總能量的相對(duì)大小2．已知反應(yīng)X＋Y=M＋N為吸熱反應(yīng)，對(duì)這個(gè)反應(yīng)的下列說法中正確的是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?yàn)樵摲磻?yīng)為吸熱反應(yīng)，故一定要加熱反應(yīng)才能進(jìn)行C．破壞反應(yīng)物中的化學(xué)鍵所吸收的能量小于形成生成物中化學(xué)鍵所放出的能量D．X和Y的總能量一定低于M和N的總能量3．將盛有NH4HCO3粉末的小燒杯放入盛有少量醋酸的大燒杯中。然后向小燒杯中加入鹽酸，反應(yīng)劇烈，醋酸逐漸凝固。由此可知()A．NH4HCO3和鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)B．該反應(yīng)中，熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．醋酸與NH4HCO3發(fā)生了復(fù)分解反應(yīng)，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)D．該反應(yīng)的離子方程式為：CO＋2H＋=CO2↑＋H2O4．2C+O2=2CO，2CO+O2=2CO2都是放熱反應(yīng)。下列說法不正確的是（）A．12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量B．56gCO和32gO2所具有的總能量大于88gCO2所具有的總能量C．12gC和32gO2所具有的總能量大于44gCO2所具有的總能量D．將一定質(zhì)量的碳燃燒，生成CO2比生成CO時(shí)放出的熱量多5．下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或圖象信息不能充分說明對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)放熱的是（）選項(xiàng)ABCD反應(yīng)裝置或圖象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或圖象信息反應(yīng)開始后，針筒活塞向右移動(dòng)反應(yīng)物總能量大于生成物總能量反應(yīng)開始后，甲處液面低于乙處液面溫度計(jì)的水銀柱不斷上升6．（2021·泉州科技中學(xué)高一月考）已知放熱反應(yīng)：Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑，則下列敘述不正確的是A．該反應(yīng)中舊鍵斷裂所吸收的能量大于新鍵形成所放出的能量B．該反應(yīng)放出熱量的多少與反應(yīng)物的用量有關(guān)C．該反應(yīng)的化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能D．反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量7．NH3催化還原NO是重要的煙氣脫硝技術(shù)，其反應(yīng)過程與能量關(guān)系如圖;研究發(fā)現(xiàn)在以Fe2O3為主的催化劑上可能發(fā)生的反應(yīng)過程如下圖，下列說法正確的是()A．脫硝的總反應(yīng)為：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)B．NH3催化還原NO為吸熱反應(yīng)C．過程1中NH3斷裂非極性鍵D．過程中NO為氧化劑，F(xiàn)e2+為還原劑8．（2021·浙江高一月考）如圖所示，E1=393.5kJ/mol，E2=395.4kJ/mol。下列說法正確的是A．石墨與金剛石之間的轉(zhuǎn)化是物理變化B．石墨轉(zhuǎn)化為金剛石為放熱反應(yīng)C．石墨的穩(wěn)定性強(qiáng)于金剛石D．?dāng)嗔?mol石墨的化學(xué)鍵吸收的能量比斷裂1mol金剛石的化學(xué)健吸收的能量少9．如圖為反應(yīng)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的能量變化示意圖。下列說法正確的是A．拆開2molH2(g)和1molO2(g)中的化學(xué)鍵成為H、O原子，共放出1368kJ能量B．由H、O原子形成2molH2O(g)，共吸收1852kJ能量C．2molH2(g)和1molO2(g)反應(yīng)生成2molH2O(l)，共放出484kJ能量D．2molH2(g)和1molO2(g)反應(yīng)生成2molH2O(g)，共放出484kJ能量10．生產(chǎn)液晶顯示器的過程中使用的化學(xué)清洗劑NF3是一種溫室氣體，其儲(chǔ)存能量的能力是CO2的12000～20000倍，在大氣中的壽命可長(zhǎng)達(dá)740年之久，已知鍵能是指斷開1mol化學(xué)鍵變?yōu)闅鈶B(tài)原子時(shí)所需要的能量，或形成1mol化學(xué)鍵時(shí)所釋放的能量。以下是幾種化學(xué)鍵的鍵能：化學(xué)鍵N≡NF—FN—F鍵能/kJ?mol-1941.7154.8283.0下列說法中正確的是（）A．過程N(yùn)2(g)→2N(g)放出能量B．過程N(yùn)(g)+3F(g)→NF3(g)放出能量C．反應(yīng)N2(g)+3F2(g)=2NF3(g)是吸熱反應(yīng)D．NF3吸收能量后如果沒有化學(xué)鍵的斷裂與形成，仍可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)11．已知H2(g)+O2(g)=H2O(g)，如圖是1molH2燃燒的反應(yīng)過程中能量變化示意圖。請(qǐng)回答下列問題：（1）該反應(yīng)是______(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。（2）氫氣在氧氣中燃燒，破壞1molH—H鍵吸收Q1kJ的能量，破壞1molO=O鍵吸收Q2kJ的能量，形成1molH—O鍵釋放Q3kJ的能量，則下列關(guān)系式正確的是_______。A．2Q1+Q2>4Q3B．2Q1+Q2<4Q3C．Q1+Q2<Q3D．2Q1+Q2=4Q3（3）已知1gH2(g)完全燃燒生成水蒸氣時(shí)放出熱量121kJ，且O2(g)中1molO=O鍵完全斷裂時(shí)吸收熱量496kJ，H2O(g)中1molH—O鍵形成時(shí)放出熱量463kJ，則H2(g)中1molH—H鍵斷裂時(shí)吸收熱量為_______kJ。12．（2021·泰安市·山東寧陽縣一中高一月考）(1)從能量的變化和反應(yīng)的快慢等角度研究反應(yīng)：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)。已知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，下圖能正確表示該反應(yīng)中能量變化的是_______。從斷鍵和成鍵的角度分析上述反應(yīng)中能量的變化，化學(xué)鍵的鍵能如下表所示：化學(xué)鍵H—HO=OH—O鍵能(kJ·mol-1)436496463則生成1molH2O(g)可以放出熱量_______kJ。(2)下列反應(yīng)中，屬于放熱反