資源簡介

2025屆高三化學一輪專題復習講義（08）
專題三 基本理論
3-1 反應熱（1課時）
【復習目標】
1．通過生活中實例，辨識化學反應中的能量變化，解釋化學反應中能量變化的本質。
2．能進行反應焓變的簡單計算，能用熱化學方程式表示反應中的能量變化。
3．能運用反應焓變來選擇和利用化學反應。
【重點突破】
1．能辨識常見吸熱、放熱反應及產生能量變化的原因。
2．正確書寫熱化學方程式，掌握蓋斯定律的應用。
【真題再現】
例1．（2023·江蘇高考）合成尿素[CO(NH2)2]是利用CO2的途徑之一。尿素合成主要通過下列反應實現：
反應I：2NH3(g)+CO2(g)=== NH2COONH4(l)
反應Ⅱ：NH2COONH4(l)=== CO(NH2)2(l)+H2O(l)
密閉體系中反應I的平衡常數(K)與溫度的關系如圖甲所示，反應I的△H= （填“=0”或 “>0”或“<0”）。
解析：由圖知，隨著溫度的升高，K值在減小，說明溫度升高，該反應逆向移動，逆反應是吸熱反應，正反應為放熱反應，故△H <0
例2．（2022·江蘇高考題）周期表中ⅣA族元素及其化合物應用廣泛，甲烷具有較大的燃燒熱（890.3kJ·mol-1），是常見燃料；Si、Ge是重要的半導體材料，硅晶體表面SiO2能與氫氟酸（HF，弱酸）反應生成H2SiF6（H2SiF6在水中完全電離為H+和SiF）；1885年德國化學家將硫化鍺（GeS2）與H2共熱制得了門捷列夫預言的類硅—鍺；下列化學反應表示正確的是
A．SiO2與HF溶液反應：SiO2+6HF===2H++ SiF+2H2O
B．高溫下H2還原GeS2：GeS2+H2===Ge+2H2S
C．鉛蓄電池放電時的正極反應：Pb–2eˉ+SO===PbSO4
D．甲烷的燃燒：CH4(g)+2O2(g) ===CO2(g)+2H2O(g) △H=890.3kJ·mol-1
解析：A項，由題意可知，二氧化硅與氫氟酸溶液反應生成強酸H2SiF6和水，反應的離子方程式為SiO2+6HF===2H++ SiF+2H2O，正確；B項，硫化鍺與氫氣共熱反應時，氫氣與硫化鍺反應生成鍺和硫化氫，硫化氫高溫下分解生成硫和氫氣，則反應的總方程式為GeS2Ge+2S，錯誤；C項，鉛蓄電池放電時，二氧化鉛為正極，酸性條件下在硫酸根離子作用下二氧化鉛得到電子發生還原反應生成硫酸鉛和水，電極反應式為正極反應Pb+2eˉ+SO+4H+===PbSO4+2H2O，錯誤；D項，由題意可知，1mol甲烷完全燃燒生成二氧化碳和液態水放出熱量為890.3kJ，反應的熱化學方程式為CH4(g)+2O2(g) ===CO2(g)+2H2O(g) △H=-890.3kJ·mol-1，錯誤。
答案：A
例3．（2021·江蘇高考）N2是合成氨工業的重要原料，NH3不僅可制造化肥，還能通過催化氧化生產HNO3；HNO3能溶解Cu、Ag等金屬，也能與許多有機化合物發生反應；在高溫或放電條件下，N2與O2反應生成NO，NO進一步氧化生成NO2。2NO(g)+O2(g)===2NO2(g) ΔH=-116.4kJ·mol-1。大氣中過量的NOx和水體中過量的NH4+、NO3-均是污染物。通過催化還原的方法，可將煙氣和機動車尾氣中的NO轉化為N2，也可將水體中的NO3-轉化為N2。對于反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，下列說法正確的是
A．該反應的ΔH<0，ΔS<0
B．反應的平衡常數可表示為K=
C．使用高效催化劑能降低反應的焓變
D．其他條件相同，增大，NO的轉化率下降
解析：A項，2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH=-116.4kJ·mol-1，反應氣體物質的量減少，ΔS<0，正確；B項，2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)反應的平衡常數可表示為K=，錯誤；C項，使用高效催化劑，反應的焓變不變，錯誤；D項，其他條件相同，增大，NO的轉化率增大，錯誤。
答案：A
例4．（2020·江蘇卷）反應可用于純硅的制備。下列有關該反應的說法正確的是
A．該反應△H＞0、△S＞0
B．該反應的平衡常數K=
C．高溫下反應每生成1 mol Si需消耗
D．用E表示鍵能，該反應
解析：A項，SiCl4、H2、HCl為氣體，且反應前氣體系數之和小于反應后氣體系數之和，因此該反應為熵增，即△S>0，錯誤；B項，根據化學平衡常數的定義，該反應的平衡常數K=,正確；C項，題中說的是高溫，不是標準狀況下，因此不能直接用22.4L·mol－1計算，錯誤；D項，△H=反應物鍵能總和－生成物鍵能總和，即△H=4E(Si－Cl)＋2E(H－H)－4E(H－Cl)－2E(Si－Si)，錯誤。
答案：B
例5．（2019·江蘇卷）“硫碘循環法”是分解水制備氫氣的研究熱點，涉及下列兩個反應：
反應Ⅰ：SO2(g)+I2(aq)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq) △H1
反應Ⅱ：HI(aq)=1/2H2(g)+1/2I2(aq) △H2
①反應：SO2(g)+2H2O(l)=H2SO4(aq)+H2(g)的△H=_________（用△H1、△H2表示）。
解析：運用蓋斯定律進行計算，將反應Ⅰ和反應Ⅱ進行疊加即可。
答案：ΔH1+2ΔH2
小結：主要涉及反應熱的判斷、熱化學方程式的書寫和蓋斯定律的應用。
【知能整合】
1．熱化學方程式書寫
（1）步驟
（2）注意事項
2．有關反應熱的計算
（1）根據物質具有的能量來計算：ΔH＝E(總生成物)－E(總反應物)
（2）根據化學鍵的斷裂與形成計算：ΔH＝反應物的鍵能總和－生成物的鍵能總和
利用鍵能計算反應熱的關鍵，就是要算清物質中化學鍵的數目，清楚中學階段常見單質、化合物中所含共價鍵的種類和數目。
物質 (化學鍵) CO2 (C=O) CH4 (C—H) P4 (P—P) SiO2 (Si—O) 石墨 (C—C) 金剛石 (C—C) S8 (S—S) Si (Si—Si)
每個微粒所含 化學鍵數目 2 4 6 4 1.5 2 8 2
（3）根據化學反應過程中的能量變化來計算
圖示
意義 a表示正反應的活化能；b表示逆反應的活化能；c表示該反應的反應熱
ΔH 圖1：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示放熱反應 圖2：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝c kJ·mol－1，表示吸熱反應
3．蓋斯定律
（1）內容：對于一個化學反應，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的。即：化學反應的反應熱只與反應體系的始態和終態有關，而與反應的途徑無關。
（2）意義：間接計算某些反應的反應熱。
（3）應用：
轉化關系 反應熱間的關系
aAB、AB ΔH1＝aΔH2
AB ΔH1＝－ΔH2
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
【體系再構】
【隨堂反饋】
基礎訓練
1．碘在不同狀態下（固態或氣態）與氫氣反應的熱化學方程式如下所示：
①H2(g)＋I2(？)===2HI(g)　ΔH＝＋9.48 kJ·mol－1
②H2(g)＋I2(？)===2HI(g)　ΔH＝－26.48 kJ·mol－1
下列判斷正確的是
A．①中的I2為氣態，②中的I2為固態
B．①的反應物總能量比②的反應物總能量低
C．①的產物比②的產物熱穩定性好
D．1 mol 固態碘升華時將吸熱17 kJ
2．用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。如：
①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574 kJ·mol－1
②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1 160 kJ·mol－1
下列說法中錯誤的是
A．等物質的量的CH4在反應①、②中轉移電子數相同
B．由反應①可推知：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH>－574 kJ·mol－1
C．4NO2(g)＋2N2(g)===8NO(g)　ΔH＝＋586 kJ·mol－1
D．若用標準狀況下4.48 L CH4把NO2還原為N2，整個過程中轉移的電子總數為1.6NA
3．研究表明，化學反應中能量變化的本質是化學鍵的形成和斷裂過程中會釋放和吸收能量。下圖表示反應2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的能量變化，下列有關說法中錯誤的是
A．圖中的①是指吸收能量，②是指放出能量
B．圖示說明反應2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)是一個吸熱反應
C．圖示說明化學鍵的形成與斷裂是化學反應中發生能量變化的主要原因
D．③中a為484
4．下列有關熱化學方程式的敘述中，正確的是
A．含20.0gNaOH的稀溶液與足量的稀硫酸完全中和，放出28.7kJ的熱量，則表示中和熱的熱化學方程式為:2NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l) H=-114.6 kJ·mol-1
B．已知熱化學方程式： SO2(g)+O2(g) SO3(g) H=-98.32 kJ·mol-1，在容器中充入2mol SO2和1mol O2充分反應，最終放出的熱量為196.64kJ
C．已知2H2(g)+O2(g) =2H2O(g) H=-483.6 kJ·mol-1，則H2的燃燒熱為241.8 kJ·mol-1
D．用稀氨水與稀鹽酸進行中和熱的測定實驗，計算得到的中和熱的 H偏大
拓展訓練
5．多相催化反應是在催化劑表面通過吸附、解吸過程進行的。我國學者發現T℃時（各物質均為氣態），甲醇與水在鋼基催化劑上的反應機理相能量圖如下：
下列說法正確的是
A．反應II的熱化學方程式為：CO(g)+H2O(g)→H2(g)+CO2(g) H=-Q kJ·mol-1 (Q＞0)
B．1 mol CH3OH(g)和l mol H2O(g)的總能量大于l mol CO2(g)和3 mol H2(g)的總能量
C．選擇優良的催化劑降低反應I和II的活化能，有利于減少過程中的能耗
D．CO(g)在反應中生成又消耗，CO(g)可認為是催化劑
6．CO2與CH4經催化重整，制得合成氣：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
已知上述反應中相關的化學鍵鍵能數據如下：
化學鍵 C—H H—H C←O(CO)
鍵能/(kJ·mol-1) 413 745 436 1 075
則該反應的ΔH=　　　　。
分別在v L恒溫密閉容器A(恒容)、B(恒壓，容積可變)中，加入CH4和CO2各1 mol的混合氣體。兩容器中反應達平衡后放出或吸收的熱量較多的是　　　　（填“A”或“B”）。
【隨堂反饋】答案：
1．B 2．B 3．B 4．D 5．C 6．+120 kJ·mol-1　B
【課后作業】
1．炭黑是霧霾中的重要顆粒物，研究發現它可以活化氧分子，生成對環境有不良影響的活化氧。反應過程的能量變化如下圖。下列說法不正確的是
A．生成活化氧的總反應是吸熱反應
B．反應前后氧元素的化合價發生改變
C．生成活化氧的反應在有水條件下更容易發生
D．反應過程中存在氧氧鍵的斷裂和碳氧鍵的生成
2．H2與ICl的反應分①、②兩步進行，其能量曲線如圖所示，下列有關說法錯誤的是
A．反應①、反應②均為放熱反應
B．反應①、反應②均為氧化還原反應
C．反應①比反應②的速率慢，與相應正反應的活化能無關
D．反應①、反應②的焓變之和為ΔH=－218kJ·mol-1
3．苯乙烯的制備
已知下列反應的熱化學方程式：
①
②
③
計算反應④C6H5C2H5(g)=== C6H5CH=CH2(g)+H2(g)的ΔH4＝ 。
4．（1）近年來，研究人員提出利用含硫物質熱化學循環實現太陽能的轉化與存儲。過程如下：
反應Ⅰ：2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)　ΔH1=+551 kJ·mol-1
反應Ⅲ：S(s)+O2(g)=SO2(g)　ΔH3=-297 kJ·mol-1
反應Ⅱ的熱化學方程式： 。
（2）用O2將HCl轉化為Cl2，可提高效益，減少污染。
傳統上該轉化通過如下圖所示的催化循環過程實現。
其中，反應①為2HCl(g)+CuO(s)H2O(g)+CuCl2(s)　ΔH1；反應②生成1 mol Cl2(g)的反應熱為ΔH2，則總反應的熱化學方程式為　 　（反應熱用ΔH1和ΔH2表示）。
5． （1）硝酸廠的尾氣直接排放將污染空氣，目前科學家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮氧化物還原為氮氣和水，其反應機理為
CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝-574 kJ·mol－1
CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝-1160 kJ·mol－1
則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為 。
（2）由N2O和NO反應生成N2和NO2的能量變化如圖所示，若生成1 mol N2，該反應ΔH＝________kJ·mol－1。
（3）CO、H2可用于合成甲醇和甲醚，其反應為（m、n均大于0）：
反應①：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝－m kJ·mol-1
反應②：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－n kJ·mol-1
反應③：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH<0
則m與n的關系為________________。
【課后作業】答案
1．A
2．C
3．+118
4．（1）3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)　ΔH2=-254 kJ·mol-1　
（2）2HCl(g)+1/2 O2(g) Cl2(g)+H2O(g)　ΔH= ΔH1+ΔH2
5．（1）CH4(g)＋2NO2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) ΔH＝－867 kJ·mol-1
（2）-139
（3）n>2m
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