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第一章 化学反应的热效应
从物质结构的角度看，化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键生成，因此几乎所有的化学反应都伴随着能量的释放或吸收。从煤、石油、天然气燃烧时产生的热能到各种化学电源产生的电能，化学反应产生的各种形式的能量是人类社会所需能量的重要来源。反过来，通过各种化学反应将其他形式的能量转化为化学能，化学又为人类创造了一个五彩缤纷的物质世界。
本章内容探究化学反应中的能量变化和反应热的计算。本章知识在结构上分为二节：第一节主要学习反应热——反应热和焓变，热化学方程式和燃烧热；第二节主要学习反应热的计算。
1．重温旧知，巧应用。
回顾化学能与热能的已学知识，对于化学键与化学反应中能量变化的关系、化学能与热能的相互转化有了一定认识，为进一步学习化学反应与能量奠定基础。
2．理解本质，重联系。
通过生活中常见的吸、放热反应及在生活中的应用实例，从化学键断裂角度、物质本身具有的能量角度理解吸、放热反应的实质。
3．图示展示，印象增。
以1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl为例，结合实验数据从微观的角度定量地讨论该反应中的能量变化，进一步探讨“质”“能”关系，运用简明的图示说明抽象的内容，注重学习过程和知识形成过程，加深印象。
4．巧用网络，拓视野。
充分利用网络了解煤、石油、天然气三大化石燃料的减少造成的能源危机，通过图片与声情并茂的视频加深对能源危机的认识与理解，激发探究利用新能源的热情与决心。
5．火眼金睛，明辨析。
正确辨析“三热——反应热、燃烧热、中和热”，即利用概念从反应条件、反应物的用量、生成物的量、反应物和生成物的状态等方面正确辨析反应热、燃烧热、中和热，注意其区别与联系。
6．紧扣特征，找规律。
理解盖斯定律，可从语文角度“殊途同归”来理解，也可以从物理角度“位移和路程”来认识，也可以从化学角度与“铝三角、铁三角”等知识形成联系，既加深了对盖斯定律的认识，又增强对旧知识的理解和应用，又注重了学科之间的联系，知识得到了升华。
7．巧用数学，提分数。
盖斯定律还考查计算能力，能用数学知识巧妙计算，提高计算能力也是解决本部分内容的关键点。
第一节 反应热
第1课时 反应热 焓变
1．能辨识化学反应中的能量转化形式，能解释化学反应中能量变化的本质。
2．结合真实情境中的应用实例，能从多角度认识放热反应和吸热反应。认识化学反应中能量变化在生活、生产中的应用。
3．能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。
1．通过分析“化学反应中的能量变化”，培养宏观辨识与微观探析能力。
2．通过认识“化学变化的本质”，培养变化观念与平衡思想。
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我们知道在每届奥林匹克运动会上，都有一个庄严仪式——传递圣火，在这里火成为精神、文明的象征，并以此传递奥林匹克的伟大精神。事实上火在古代就是一种神圣的象征，火代表着创世、再生和光明，人们对火是又畏惧又崇拜。畏惧是因为她的威力，她能给人类带来巨大的灾难；崇拜是因为她能给人类带来温暖和光明，是她把人类从“茹毛饮血”带向文明。这里的“火”实际上就是化学反应中产生的能量。尽管随着科学发展，社会已逐步进入多能源时代，但是化学反应中的能量仍是目前主要的能量来源。
自动加热饭盒是在普通饭盒的基础上加制一个加热盒而成的。在需要加热时，取一包发热粉倒入加热盒内，把饭盒按入加热盒，从旁边的缝中注入少量清水，在几分钟内就可使食品达到80 ℃。你能解释其中的原理是什么吗？
课前素能奠基
新知预习
一、反应热及其测定
1．体系(系统)及环境：
以盐酸与NaOH溶液的反应为例
体系 在热学中体系是与周围其他部分区分开来的根据需要所研究的对象。如我们可将盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系，简称体系(又称系统) 环境 与体系相互影响的其他部分，如盛有溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境 关联 体系与环境之间存在_________交换或_________交换 物质
能量
2．反应热：
(1)定义：在等温条件下，化学反应体系向环境
__________或从环境__________的__________，称为化学反应的热效应，简称反应热。
(2)测定方法：用____________直接测定。
释放
吸收
热量
量热计
3．中和反应反应热的测定：
(1)中和热：
稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成_______________时所释放的热量称为中和热。
(2)实验原理：
通过一定量的强酸、强碱的稀溶液在反应前后温度的变化，计算反应放出的热量，由此求得中和热。
1 mol H2O
(3)实验仪器装置：
将下列实验装置中各仪器(或物品)的名称填在横线上。
(4)实验数据：
测定反应的初始温度和终止温度，重复三次，代入公式Q＝_______
计算，则中和热＝__________。
cmΔt
二、反应热与焓变
1．反应热产生的原因：化学反应前后体系的内能(符号为U)发生了变化。内能是体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强和物质的聚集状态等影响。
2．焓(H)：与__________有关的物理量。
内能
3．焓变和反应热：
概念 一定条件下，____________与____________焓值差，决定某一化学反应是放热反应还是吸热反应 在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的__________
符号及 单位 _____________________ 恒压条件下用________表示，单位：__________________
相互关系 在__________条件下进行的化学反应(严格地说，对反应体系做功还有限定，中学阶段一般不考虑)，其反应热等于反应的焓变 生成物
反应物
热量
ΔH，kJ·mol－1
ΔH
kJ·mol－1
等压
三、化学反应中能量变化的原因
1．微观上：
(1)化学反应的本质：
(2)化学键变化与反应热的关系：
若Q1>Q2，反应吸收能量，ΔH________0，为__________反应；
若Q1>
吸热
<
放热
2．宏观上：
(1)图示：
(2)结论：
反应物的总能量大于生成物的总能量为__________反应，体系能量__________；
反应物的总能量小于生成物的总能量为__________反应，体系能量__________。
放热
降低
吸热
升高
预习自测
1．下列有关能量转化的认识不正确的是( )
A．燃料燃烧，只是将化学能转化为了热能
B．人类使用照明设备，将电能转化为光能
C．生物体内的化学变化过程在能量转化上比在体外发生的一些能量转化更为合理有效
D．通过植物的光合作用，太阳能转化为化学能
A
解析：燃烧是剧烈的发光放热的氧化还原反应，过程中化学能可以变为光能、热能等，故A错误；照明需要光能，人类使用照明设备是将电能转化为光能，故B正确；人体内的能量变化是一个能量均衡的转化过程，生物体内的化学变化过程在能量转化上比体外发生的一些能量转化更为合理、有效，故C正确；植物的光合作用是绿色植物和藻类利用叶绿素等光合色素和某些细菌利用其细胞本身，在可见光的照射下，将二氧化碳和水(细菌为硫化氢和水)转化为有机物，并释放出氧气(细菌释放氢气)的生化过程，使得太阳能转化为了化学能，故D正确。
2．根据如图所示的反应判断下列说法中错误的是( )
A．CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量
B．该反应的焓变大于零
C．该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量
D．由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应
D
解析：反应吸热，生成物总能量高于反应物，A正确；反应吸热，焓变大于零，B正确；碳酸钙中既有离子键又有共价键，其分解时既有离子键断裂又有共价键断裂，C正确；某些放热反应也需加热，D错误。
3．关于中和反应反应热的测定实验，下列说法正确的是( )
A．在实验中，温度计只使用2次
B．为了使反应进行的更完全，可以使酸或碱适当过量
C．向盛装酸的烧杯中加碱时要小心缓慢以免洒出
D．用铜丝代替玻璃棒搅拌，会使测得的中和反应反应热数值偏大
B
解析：实验需要重复测定多次取平均值法，故温度计需要使用多次，A说法错误；为了使一种反应物反应完全，应该使另一种物质过量，所以为了使反应进行的更完全，可以使酸或碱适当过量，B说法正确；为减少热量损失，向盛装酸的烧杯中加碱时要迅速加入，且避免洒出，C说法错误；用铜丝代替玻璃棒搅拌，会导致能量损失高，测定的温度差减小，所以测定的中和反应反应热数值偏小，D说法错误。
课堂素能探究
中和反应反应热的测定
知识点 1
问题探究：1.实验中为何使用0.55 mol·L－1NaOH溶液与0.50 mol·L－1盐酸反应，而不是选用0.50 mol·L－1NaOH溶液？
2．能否用浓硫酸代替盐酸？对结果会产生什么影响？
3．能否用醋酸代替盐酸或用氨水代替NaOH溶液？对结果会产生什么影响？
探究提示：1.碱过量的目的是保证盐酸完全反应。
2．不能。浓硫酸溶解于水时放热，所以放出的热量偏多。
3．不能。弱酸、弱碱电离吸热，所以测得的反应热数值偏小。
知识归纳总结：
1．实验原理：根据中和热的概念，通过自制量热计，测量一定量的强酸、强碱的稀溶液在反应前后的温度变化，计算反应放出的热量，由此求得中和热。
2．实验装置：
3．实验步骤：
(1)反应物温度的测量。
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，测量并记录盐酸的温度。用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用。
②用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度。
(2)反应后体系温度的测量。
打开杯盖，将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒中，立即盖上杯盖，插入温度计，用玻璃搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化，将最高温度记为反应后体系的温度(t2)。
(3)重复上述步骤(1)至步骤(2)两次。
4．数据处理：
(1)取盐酸温度和NaOH溶液温度的平均值记为反应前体系的温度(t1)，计算温度差(t2－t1)。
(2)取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。
(3)根据温度差和比热容等计算反应热。
为了计算简便，可以近似地认为实验所用酸、碱稀溶液的密度、比热容与水的相同，并忽略量热计的比热容，则：
①50 mL 0.50 mol·L－1盐酸的质量m1＝50 g，50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液的质量m2＝50 g。
②反应后生成的溶液的比热容c＝4.18 J·(g·℃)－1，50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液发生中和反应时放出的热量为(m1＋m2)·c·(t2－t1)＝0.418(t2－t1)kJ。
③生成1 mol H2O时对应的反应热为
我们将稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O时所释放的热量称为中和热，已知在稀溶液中，强酸和强碱每生成1 mol水放出57.3 kJ的热量。如图是某化学小组组装的中和热简易测定装置。请回答有关中和反应的问题。
典例1
(1)用0.1 mol Ba(OH)2配成稀溶液与足量稀硝酸反应，能放出______ kJ热量。
(2)如图装置中仪器A的名称为________________，作用是_________ _________________。
(3)若通过实验测定中和热的ΔH,其结果常常大于－57.3 kJ·mol－1，其原因可能是____________________________________。
(4)用相同浓度和体积的氨水(NH3·H2O)代替NaOH溶液进行上述实验，测得中和热的数值会__________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)(提示：NH3·H2O电离吸热)。
11.46
玻璃搅拌器
搅拌，使
溶液充分混合
实验中不可避免地有少量热量损失
偏小
解析：(1)根据中和热的含义：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，所以0.1 mol Ba(OH)2稀溶液与足量稀硝酸反应时生成0.2mol H2O(l)，故放出的热量为11.46 kJ。
(2)由实验装置知，A为玻璃搅拌器，作用是搅拌，使溶液充分混合。
(3)在测定中和热的实验中，减少热量损失是实验的关键，而在实验中会不可避免地有少量热量损失，导致结果常常大于－57.3 kJ·mol－1。
(4)用氨水代替NaOH(aq)，会使测得的中和热数值偏小，因为氨水(NH3·H2O)是弱碱，电离时需吸收热量。
规律方法指导：
1．酸碱溶液应当用强酸、强碱的稀溶液(0.1 mol·L－1～0.5 mol·L－1)。
(1)测定中和反应反应热时不能用浓酸或浓碱，因浓酸或浓碱溶于水一般都要放热。
(2)测定中和反应反应热时不能用弱酸或弱碱，因弱酸或弱碱在水溶液中不能完全电离，若改用弱酸或弱碱，它们电离时要吸收一部分热量。
2．要使用同一支温度计：分别先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数。
3．实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。
4．操作时动作要快，尽量减少热量的散失。
5．实验时亦可选用浓度、体积都不相同的酸碱溶液进行中和反应反应热的测定，但在计算时，应取二者中量小的一种，因为过量的酸碱并不参与中和反应。
如图是某兴趣小组组装的中和热测定装置，分别取40 mL 0.50 mol·L－1盐酸与40 mL 0.55 mol·L－1氢氧化钠溶液进行中和热的测定，已知弱酸、弱碱电离需要吸热。
变式训练
下列说法错误的是( )
A．稍过量的氢氧化钠是为了确保盐酸完全反应
B．仪器A的名称是玻璃搅拌器
C．在测定中和热的每次实验中，至少需要测定并记录3次温度
D．用氨水代替氢氧化钠溶液，其结果也是相同的
解析：稍过量的氢氧化钠确保盐酸完全反应，A正确；仪器A的名称是玻璃搅拌器，用于搅拌，且不导热，B正确；在测定中和热的每次实验中，第一次测盐酸的起始温度，第二次测氢氧化钠溶液的起始温度，第三次测混合溶液的最高温度，C项正确；氨水电离时吸热，用氨水代替氢氧化钠溶液，测定结果偏小，D错误。
D
放热反应和吸热反应
知识点 2
问题探究：1.可燃物燃烧时，点燃后就不需要再加热，而有些反应必须持续加热，能否根据加热条件判断反应是吸热反应还是放热反应？放热反应加热的目的是什么？
2．化合反应一定是放热反应，分解反应一定是吸热反应吗？举例说明。
探究提示：1.持续用酒精灯加热，撤去酒精灯就停止的反应一般是吸热反应；开始用酒精灯加热，反应开始后，撤去酒精灯仍能继续反应的是放热反应。放热反应加热的目的一般是引发反应进行或加快反应速率。
知识归纳总结：
1．用E(反应物)、E(生成物)分别代表反应物、生成物的总能量；Q(吸)、Q(放)分别代表反应物断键吸收的热量、生成物成键放出的热量。
放热反应 吸热反应
定义 放出热量的化学反应 吸收热量的化学反应
宏观角度比较 E(反应物)>E(生成物) E(反应物) 放热反应 吸热反应
图示
微观角度 Q(吸)Q(放)
表示方法 ΔH<0 ΔH>0
2．常见的放热反应、吸热反应：
放热反应 吸热反应
①大多数化合反应 ②所有燃烧反应 ③酸碱中和反应 ④金属与水或酸的置换反应 ①大多数分解反应
②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
③C和CO2或H2O(g)的反应
已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(AB2的分子结构为B—A—B)的能量变化如图所示，下列有关叙述中正确的是( )
A．该反应的进行一定需要加热
B．该反应的ΔH＝－(E1－E2)kJ·mol－1
C．该反应为吸热反应
D．断裂1 mol A—A键和2 mol B—B键，放出E1 kJ能量
典例2
C
解析：A项，由反应前后能量守恒可知，反应物能量之和小于生成物能量之和，反应是吸热反应，吸热反应不一定都要加热，例如氢氧化钡晶体和氯化铵在常温下就能反应，故A项错误；B项，该反应的焓变＝断裂化学键吸收能量－形成化学键放出能量，所以焓变ΔH＝＋(E1－E2)kJ·mol－1，故B项错误；C项，反应是吸热反应，故C项正确；D项，断裂化学键吸收热量，所以断裂1 mol A—A键和2 mol B—B键吸收E1 kJ能量，故D项错误。
规律方法指导：
(1)反应是吸热反应还是放热反应，取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小。
(2)反应是吸热反应还是放热反应，与反应条件无必然关系。
(3)E1为正反应活化能，E2为逆反应活化能，ΔH＝E1－E2。
(4)催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。
下列图示变化为吸热反应的是( )
变式训练
A
A B C D
解析：常见的放热反应有：燃烧、金属与酸反应、金属与水反应、酸碱中和反应、铝热反应和绝大多数化合反应等；常见的吸热反应有：绝大数分解反应、某些化合反应(如碳与二氧化碳的反应)、碳与水蒸气的反应、氯化铵晶体与Ba(OH)2·8H2O的反应等。图中反应物的总能量小于生成物的总能量，为吸热反应，故A符合题意；图中反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，故B不符合题意；浓硫酸稀释放热，为物理过程，故C不符合题意；Zn与稀盐酸反应为放热反应，故D不符合题意。
化学反应中能量变化的原因
知识点 3
问题探究：根据下图你能表示出Ⅰ、Ⅱ的反应热吗？
探究提示：图ⅠΔH＝E1－E2
图ⅡΔH＝E2－E1
知识归纳总结：
1．化学反应的基本特征：
一是物质发生了变化，二是能量发生了变化。
2．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化(如图所示)：
化学键 反应中能量变化 1 mol A—B化学键 反应中能量变化
H—H 吸收436 kJ 共吸收679 kJ
Cl—Cl 吸收243 kJ H—Cl 放出431 kJ 共放出862 kJ
结论 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热ΔH＝－183 kJ·mol－1 3．图示：
化学反应过程中的能量变化如图所示：
其中，E1′表示活化能，E1′与E2′的差值表示反应热。上述反应过程表示该反应为放热反应。
4．焓变的两种计算方法：
(1)根据物质具有的能量来计算。
ΔH＝E(总生成物)－E(总反应物)
(2)根据化学键键能来计算。
ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝反应物断键吸收的总能量－生成物成键放出的总能量
[特别提醒](1)断裂化学键需要吸收能量(E1)，形成化学键能够放出能量(E2)，判断反应是放热还是吸热，关键看E1与E2的相对大小，其中二者的差值即为反应热。
如图所示N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中能量变化，判断下列说法错误的是( )
典例3
A．直观看，该反应中反应物断键吸收的总能量高于生成物形成键放出的总能量
B．2 mol气态氧原子结合生成O2(g)时，能放出498 kJ能量
C．断裂1 mol NO分子中的化学键，需要吸收632 kJ能量
D．1 mol N2和1 mol O2的反应热ΔH＝－180 kJ·mol－1
D
解析：焓变＝反应物断裂化学键吸收的能量－生成物形成化学键放出的能量，N2＋O2===2NO ΔH＝946 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1－2×632 kJ·mol－1＝＋180 kJ·mol－1，反应是吸热反应，该反应中反应物断键吸收的总能量高于生成物形成键放出的总能量，故A正确；1 mol O2(g)吸收498 kJ能量形成2 mol O原子，原子结合形成分子的过程是化学键形成过程，是放热过程，2 mol O原子结合生成1 mol O2(g)时需要放出498 kJ能量，故B正确；形成2 mol NO放热2×632 kJ能量，所以1 mol NO分子中的化学键断裂时需要吸收632 kJ能量，故C正确；由选项A的分析可知，1 mol N2和1 mol O2的反应热ΔH＝＋180 kJ·mol－1，故D错误。
规律方法指导：
(1)分析反应物与生成物能量相对大小，判断反应为吸热反应还是放热反应。
(2)明确ΔH的计算方法：ΔH＝H(生成物)－H(反应物)。
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，下列说法正确的是( )
变式训练
A
A．化学反应：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，是放热反应
B．生成l mol Cl2(g)中的Cl—Cl键需吸收243 kJ能量
C．断开l mol HCl(g)中的H—Cl键需释放432 kJ能量
D．2 mol HCl(g)的总能量大于1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)的总能量
解析：从图中得，反应物的总能量高于生成物的总能量，是放热反应，A项正确；生成Cl—Cl键需放出能量，B项错误；断开H—Cl键需吸收能量，C项错误；从图中得，反应物的总能量高于生成物的总能量，2 mol HCl(g)的总能量小于1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)的总能量，D项错误。
名师博客呈现
可逆反应的ΔH和实际吸收或放出热量的区别
不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的ΔH都表示反应按照化学计量数所表示的物质的量完全进行所放出或吸收的热量。
课堂达标验收
1．下列说法正确的是( )
A．需要加热才能进行的反应一定是吸热反应，放热反应不需要加热
B．化学反应只能将化学能转化成光能或热能
C．化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因
D．根据能量守恒定律，反应物的总能量等于生成物的总能量
C
解析：化学反应的热效应与反应条件无关，有的吸热反应在常温下也可进行，如NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O的反应；有的放热反应却需要加热，如铝热反应，A错误；化学能转化的能量形式是多样的，可以是光能、电能、热能等，B错误；化学反应中总是有化学键的断裂和形成，在断键时吸收能量，成键时释放能量，导致在化学反应中放热或吸热，C正确；由于任何化学反应都会伴随能量的变化，根据能量守恒定律可知反应物的总能量一定不等于生成物的总能量，D错误。
2．反应A＋B―→C(ΔH<0)分两步进行：①A＋B―→X(ΔH>0)，②X―→C(ΔH<0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( )
解析：A＋B―→X为吸热反应，A＋B的总能量小于X的总能量，排除选项A、C；X―→C为放热反应，则X的能量大于C的总能量，排除选项B，故选D。
D
3．利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：
①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸倒入内筒中，测出盐酸温度；
②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；
③将NaOH溶液倒入内筒中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题：
(1)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__________________。
ΔH1＝ΔH2<ΔH3
(2)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为4.18 kJ·kg－1·℃－1。为了计算中和热，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，该实验测得的中和热ΔH＝_________ __________(结果保留一位小数)。
－51.8
kJ·mol－1
(3)若计算生成1 mol H2O时的放出的热量小于57.3 kJ，产生偏差的原因可能是____________(填字母)。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取盐酸的体积时仰视读数
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的内筒中
d．用温度计测定盐酸起始温度后直接测定NaOH溶液的温度
e．使用玻璃搅拌器搅拌不均匀
f．实验中用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器
acdef
解析：(1)中和热是强酸强碱稀溶液完全反应生成1 mol水放出的热量，一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液和1 L 1 mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应放热57.3 kJ；一水合氨是弱电解质，存在电离平衡，电离过程是吸热程，稀氨水和1 L 1 mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应放热小于57.3 kJ，反应焓变是负值，所以ΔH1＝ΔH2<ΔH3。
(3)b.仰视读数时，实际量取的溶液体积多于应该量取的溶液体积，会导致放出的热量变多；d.实验中用温度计先后测量酸溶液、碱溶液及混合溶液的温度时，使用同一支温度计可减小实验误差，但测量完一种溶液后，温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。测完酸溶液的温度计表面附着酸，未冲洗就直接测定碱溶液的温度，导致测定的碱溶液温度偏高，从而使测定的温度差值偏小，测得的中和热数值偏小；f.铜容易导热，使热量损失，所以测量的中和反应反应热数值偏小；故选acdef。
4．铝热反应是以铝粉和氧化铁为主要反应物的放热反应。当温度超过1 250 ℃时，铝粉激烈氧化，燃烧而放出大量热。这种放热反应的温度可达3 000 ℃以上。铝热反应非常迅速，作用时间短。加入硅铁粉时，可使作用缓和，利于延长作用的时间。为用于浇注温度为1 000～1 100 ℃左右的铜合金铸件，可再加少量氧化剂，如硝酸钠、硝酸钾等；还可加入镁作为点火剂，使其在较低温度下发生化学反应。该反应经常用于焊接钢轨，冶炼金属。
(1)阅读材料思考，铝热反应是吸热反应还是放热反应？
放热反应是否不需要加热就能发生呢？
(2)写出铝与氧化铁反应的方程式，并用图示表示反应物与生成物能量相对大小。
答案：(1)铝热反应为放热反应，但是该反应需要在高温下引发，因此放热反应有时也需要加热才能发生。(共57张PPT)
第一章 化学反应的热效应
第一节 反应热
第2课时 热化学方程式 燃烧热
1．认识热化学方程式，了解热化学方程式表示的意义。
2．通过热化学方程式意义的学习，理解热化学方程式书写规则，能用热化学方程式表示反应中的能量变化。
3．认识燃烧热。结合不同物质的燃烧热数值，讨论选择燃料的依据。
1．通过学习“热化学方程式”，培养宏观辨识和微观探析的能力。
2．通过“用化学计量单位定量分析化学变化及其伴随发生的能量转化”，培养变化观念与平衡思想。
课前素能奠基
课堂素能探究
课堂达标验收
新课情景呈现
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新课情景呈现
阿基米德曾说过，给我一个足够长的杠杆，我可以撬动地球，而化学能量就是推动人类进步的“杠杆”！能量使人类脱离了“茹毛饮血”的野蛮，进入繁华多姿的文明。化学反应所释放的能量是现代能量的主要来源之一。
化学反应同时存在着物质变化和能量变化，化学反应中的物质变化可用化学方程式表示，那么用什么方法可以既表示物质变化也表示其能量变化呢？如何建立物质变化和能量变化的定量关系呢？
课前素能奠基
新知预习
一、热化学方程式
1．概念：
表明反应所________或________的热量的化学方程式。
2．特点(与化学方程式比较)。
(1)指明了反应时的________和________，若在__________________时进行的反应，可不注明。
(2)在化学方程式右边注明ΔH的“＋”“－”，数值和单位。
释放
吸收
温度
压强
25 ℃、101 kPa
(3)所有反应物和生成物都用括号注明它们在反应时的__________。常用________、________、________、__________分别表示固体、液体、气体和溶液。
(4)化学计量数只表示______________，不表示微粒个数。
(5)化学计量数和反应热数值可以同时增大或减小__________倍数。
3．意义：
热化学方程式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__________变化。
状态
s
l
g
aq
物质的量
相同
能量
二、燃烧热
预习自测
1．下列关于反应2C4H10(g)＋13O2(g)===8CO2(g)＋10H2O(l) ΔH＝－5 800 kJ·mol－1的叙述错误的是( )
A．该反应的反应热ΔH＝－5 800 kJ·mol－1，是放热反应
B．该反应的ΔH与各物质的状态有关，与化学计量数也有关
C．该热化学方程式表示在25 ℃、101 kPa下，2 mol C4H10气体完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出热量5 800 kJ
D．该反应表明2分子C4H10气体完全燃烧时放出5 800 kJ的热量
D
解析：由热化学方程式表示的意义可知，A、B两项正确；在热化学方程式没有标明温度、压强的情况下，对应的温度、压强为常温、常压，C项正确；热化学方程式中化学计量数不代表分子个数，仅代表物质的量，D项错误。
2．根据能量变化示意图，下列说法正确的是( )
A．反应物的总能量高于生成物的总能量
B．2 mol H和1 mol O结合生成1 mol H2O放出热量
B
C．1 mol C和1 mol H2O(g)反应生成1 mol CO和1 mol H2，需要吸收131.3 kJ的热量
D．反应的热化学方程式可表示为C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1
解析：由图可知，反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应，A错误；原子形成化学键要放热，所以2 mol H和1 mol O结合生成1 mol H2O放出热量，B正确；1 mol C(s)和1 mol H2O(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)吸收131.3 kJ的热量，物质的聚集状态不明确，C错误；由状态及焓变可知，热化学方程式可表示为C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋(b－a)kJ·mol－1，D错误。
3．下列说法正确的是( )
A．乙烯完全燃烧时，放出的热量就是乙烯的燃烧热
B．在25 ℃、101 kPa时，1 mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热
C．由2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·mol－1可知，CO的燃烧热为283 kJ·mol－1
D．乙炔的燃烧热为1 299.6 kJ·mol－1，则反应2C2H2(g)＋5O2(g)=== 4CO2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝－2 599.2 kJ·mol－1
C
解析：A项，没有指明乙烯的物质的量为1 mol，且没说明水的聚集状态；B项，没有指明1 mol碳完全燃烧生成CO2(g)；D项，热化学方程式中生成物水应为液态，反应热ΔH与其不对应。
课堂素能探究
热化学方程式的书写及注意事项
知识点 1
探究提示：1.放出的热量小于14.9 kJ，因为H2与I2反应是可逆反应，所以该温度和压强下反应，最终放出的热量小于14.9 kJ。
2．不相等；因为反应物和生成物的聚集状态不同，反应物和生成物的总能量不同，反应热的数值不同。
知识归纳总结：
1．书写热化学方程式的“五步骤”：
2．书写热化学方程式的“六注意”：
沼气是一种能源，它的主要成分是CH4。0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和液态H2O时，放出445 kJ热量，则下列热化学方程式书写正确的是( )
A．2CH4(g)＋4O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝＋890 kJ·mol－1
B．CH4＋2O2===CO2＋2H2O ΔH＝－890 kJ·mol－1
C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ·mol－1
典例1
C
规律方法指导：
热化学方程式的正误判断
①必须明确热化学方程式的意义，即热化学方程式不仅表明了物质的变化，还表明了能量的变化。
②应特别注意物质的状态，反应热的大小及ΔH的正负。
写出下列反应的热化学方程式：
(1)NH3(气态)在高温高压催化剂下分解生成1 mol N2(气态)与H2(气态),吸收92.2 kJ的热量_________________________________________。
(2)1 mol H2(气态)与适量O2(气态)起反应，生成H2O(液态)能放出
285.8 kJ的热量_______________________________________________。
(3)32 g Cu(固态)与适量O2(气态)起反应，生成CuO(固态)放出78.5
kJ的热量_________________________________________________。
变式训练
燃烧热
知识点 2
问题探究：1.如何理解“完全燃烧生成稳定的氧化物”的含义？指出S、C、H三种元素的稳定氧化物分别是什么？
2．书写可燃物燃烧热的热化学方程式时，可燃物的化学计量数有什么要求？
探究提示：1.完全燃烧生成稳定的氧化物是指单质或化合物燃烧后变为最稳定的化合物。所谓稳定，包含两层意思：①不能再燃烧；②状态稳定；如S→SO2(g)而不是SO3(g)，C→CO2(g)而不是CO(g)，H→H2O(l)而不是H2O(g)。
2．可燃物的化学计量数必须为1，因为燃烧热是指25 ℃、101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。
知识归纳总结：
1．燃烧热的三要素：
2．书写或判断表示燃烧热的热化学方程式要做到“四看”：
一看可燃物的化学计量数是否为1。
二看完全燃烧生成的氧化物是否为稳定氧化物。
三看ΔH的数值大小是否正确。
四看ΔH单位是否正确。
5．燃烧热与中和热的比较：
类别 项目 燃烧热 中和热
相同点 能量变化 放热反应 ΔH及其单位 ΔH<0，单位均为kJ·mol－1 类别 项目 燃烧热 中和热
不同点 反应物的量 1 mol 不一定为1 mol
生成物的量 不确定 生成水的量为1 mol
含义 25 ℃、101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 在稀溶液里，强酸与强碱发生中和反应生成1 mol水时所放出的热量
表示方法 燃烧热为a kJ·mol－1或ΔH＝－a kJ·mol－1 中和热为57.3 kJ·mol－1或ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
[特别提醒]燃烧热与中和热的判断误区
(1)燃烧热的热化学方程式以可燃物1 mol为标准。
(2)中和热的热化学方程式以生成1 mol水为标准。
下列热化学方程式中ΔH的数值表示可燃物燃烧热的是( )
B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802.3 kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
D．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184.6 kJ·mol－1
典例2
A
解析：符合燃烧热的概念，故A正确；生成产物中的水是气态，属于不稳定氧化物，故B错误；热化学方程式中是2 mol可燃物氢气燃烧放热，不符合燃烧热的概念，故C错误；HCl不是氧化物，不符合燃烧热的概念要求，故D错误。
规律方法指导：
燃烧热概念理解要点
[可燃物的用量：1 mol]→[产物状态：稳定氧化物]→[ΔH数值是否正确：＋、－]→[ΔH的单位：kJ·mol－1]
(1)在25 ℃、101 kPa时，H2在1.00 mol O2中完全燃烧生成2.00 mol H2O(l)放出571.6 kJ的热量，则H2的燃烧热为___________________。
(2)已知：CH4的燃烧热为890 kJ·mol－1，H2和CH4的混合气体112 L(标准状况下)完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为3 694.75 kJ，则混合气体中H2和CH4的体积比为____________。
变式训练
285.8 kJ·mol－1
1︰3
名师博客呈现
化学方程式与热化学方程式的比较
化学方程式 热化学方程式
化学计量数 是整数，既表示微粒个数，又表示物质的物质的量 既可以是整数也可以是分数，只表示物质的物质的量
物质状态 不要求注明 必须在化学式后注明
ΔH 无 有，且必须注明正负号及单位
意义 表示化学反应中的物质变化 不仅表示化学反应中的物质变化，还表示化学反应中的能量变化
课堂达标验收
1．肼(N2H4)是一种高效清洁的火箭燃料。25 ℃、101 kPa时，0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水，放出133.5 kJ热量。下列说法正确的是( )
A．该反应的热化学方程式为N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534 kJ·mol－1
B．N2H4的燃烧热534 kJ·mol－1
C．相同条件下，1 mol N2H4(g)所含能量高于1 mol N2(g)和2 mol H2O(g)所含能量之和
D．该反应是放热反应，反应的发生不需要克服化学键
A
解析：由已知25 ℃、101 kPa时，0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水，放出133.5 kJ热量，则1 mol肼燃烧放出的热量为534 kJ，故该反应的热化学方程式为N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534 kJ·mol－1，故A正确；燃烧热是指生成为稳定的氧化物所放出的热量，但水蒸气不是稳定的氧化物，故B错误；由N2H4(g)＋O2(g)=== N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534 kJ·mol－1，可知该反应是放热反应，所以1 mol N2H4(g)和1 mol O2(g)所含能量之和高于1 mol N2(g)和2 mol H2O(g)所含能量之和，故C错误；化学反应实质为旧键断裂新键生成，旧化学键断裂时需要消耗能量，且两个过程能量不相等，故D错误。
2．火箭推进器中装有还原剂肼(N2H4)和强氧化剂过氧化氢(H2O2)，当它们混合时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。已知0.5 mol液态肼与足量过氧化氢反应，生成氮气和水蒸气，放出250.0 kJ的热量。
(1)写出肼和过氧化氢的结构式：肼__________________，过氧化氢__________________。
(2)写出反应的热化学方程式:_________________________________ _______________________________。
H—O—O—H
N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－500 kJ·mol－1
(3)已知H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44 kJ·mol－1，则16 g液态肼与足量液态过氧化氢反应生成氮气和液态水时，放出的热量是_______ kJ。
(4)火箭升空时，由于与大气层的剧烈摩擦，产生高温。为了防止火箭温度过高，在火箭表面涂上一种特殊的涂料，该涂料的性质最可能的是________。
A．在高温下不融化
B．在高温下可分解气化
C．在常温下就分解气化
D．该涂料不可能发生分解
338
B
2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋
4H2O(g) ΔH＝－1 135.7 kJ·mol－1
(3)已知H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44 kJ·mol－1，其热反应方程式为N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－676 kJ·mol－1；则16 g液态肼即物质的量为0.5 mol，因此16 g液态肼与足量液态过氧化氢反应生成氮气和液态水时，放出的热量是676 kJ·mol－1×0.5 mol＝338 kJ。
(4)为了防止火箭温度过高，在火箭表面涂上一种特殊的涂料，该涂料的性质最有可能是在高温下可分解气化，因为物质气化时能够吸收热量，从而使火箭的温度降低，故选B。
(5)将第二个方程式的2倍减去第一个方程式，因此肼和NO2反应的热化学方程式2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 135.7 kJ·mol－1。
3．CCS技术是将工业和有关能源产业中所产生的CO2进行捕获与封存的技术，被认为是拯救地球、应对全球气候变化最重要的手段之一。其中一种以天然气为燃料的“燃烧前捕获系统”的简单流程图如图所示(部分条件及物质未标出)。
(1)CH4在催化剂作用下实现第一步，也叫CH4不完全燃烧，1 g CH4不完全燃烧反应放出2.21 kJ热量，写出该反应的热化学方程式。
(2)第二步中涉及的反应为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)，其反应过程中的能量变化如图所示，写出反应CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)的热化学方程式。
(3)100 ℃下，充分燃烧一定量的甲烷放出热量10.25 kJ，经测定完全吸收生成的CO2需消耗0.25 mol·L－1的KOH溶液100 mL，恰好生成正盐，写出此条件下甲烷燃烧的热化学方程式。
答案：(1)2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)
ΔH＝－70.72 kJ·mol－1
(2)CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41 kJ·mol－1
(3)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－820 kJ·mol－1
解析：(1)流程中第一步CH4不完全燃烧，化学方程式是2CH4＋O2 ===2CO＋4H2。1 g CH4不完全燃烧放热2.21 kJ，则2 mol CH4不完全燃烧放热70.72 kJ。故其热化学方程式为2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH＝－70.72 kJ·mol－1。
(2)CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41 kJ·mol－1。由图示可知当1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)时，要吸收41 kJ热量。
(3)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－820 kJ·mol－1。据题意，放出10.25 kJ热量时生成的CO2的物质的量为0.25 mol·L－1× 0.1 L÷2＝0.012 5 mol，根据碳元素守恒，因此甲烷的物质的量为0.012 5 mol，因此燃烧1 mol甲烷放出的热量为10.25÷0.012 5＝820(kJ)。由于反应在100 ℃下进行，水为气态，因此反应的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－820 kJ·mol－1。(共61张PPT)
第一章 化学反应的热效应
第二节 反应热的计算
1．通过盖斯定律的学习，理解盖斯定律，并能利用盖斯定律解决简单问题。
2．通过热化学方程式、中和热、燃烧热和盖斯定律的学习，能进行反应焓变的简单计算。
1．从宏观角度认识和掌握盖斯定律，培养宏观辨识和微观探析的能力。
2．认识化学变化的本质是既有新物质生成又伴有能量变化，并遵循盖斯定律，培养变化观念与平衡思想。
3．通过分析、推理等方法总结反应热与始态、终态的相互关系，建立认知模型，能运用模型解决有关反应热的计算。
课前素能奠基
课堂素能探究
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1840年，盖斯(G.H.Hess，瑞士化学家)从大量的实验事实中总结出一条规律：化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体反应进行的途径无关。如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的，这就是盖斯定律。
课前素能奠基
新知预习
一、盖斯定律
盖斯定律 内容 (1)表述一：不论化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热__________。
(2)表述二：化学反应的反应热只与反应体系的_______________有关，而与反应的__________无关。
理解
相同
始态和终态
途径
二、反应热的计算
1．计算依据：
根据热化学方程式、盖斯定律和燃烧热可以计算化学反应的反应热。
2．实例——应用盖斯定律计算C燃烧生成CO的反应热：
已知：(1)C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
a．虚拟路径：
b．应用盖斯定律求解：
ΔH1＝__________________
则：ΔH＝__________________________________________________ ______________________________。
ΔH＋ΔH2
ΔH1－ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1－(－283.0 kJ·mol－1)＝
－110.5 kJ·mol－1
预习自测
1．下列关于盖斯定律的说法不正确的是( )
A．不管反应是一步完成还是分几步完成，其反应热相同
B．反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关
C．有些反应的反应热不能直接测得，可通过盖斯定律间接计算得到
D．根据盖斯定律，热化学方程式中ΔH直接相加即可得总反应热
D
解析：盖斯定律指若一个反应可以分步进行，则各步反应吸收或放出的热量总和与这个反应一步发生时吸收或放出的热量相同，A项正确；反应物的总能量与产物的总能量决定反应热效应，所以反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关，B项正确；有些反应很慢，有的反应有副反应，其反应热通过实验测定有困难，可以用盖斯定律间接计算出来，C项正确；方程式按一定系数比加和时其反应热也按该系数比加和，D项错误。
2．石墨燃烧过程中的能量变化可用下图表示。下列说法正确的是( )
A．石墨的燃烧热为110.5 kg·mol－1
B．反应C(s，石墨)＋CO2(g)===2CO(g)在任何温度下均能自发进行
C．由图可知：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1
D．已知C(s，金刚石)===C(s，石墨)ΔH<0，则金刚石比石墨稳定
C
＝ΔH1－2ΔH3＝＋455.5 kJ·mol－1，该反应的ΔH>0，ΔS>0，常温下不能自发进行，在高温下能自发进行，B错误；结合选项C可知：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1，C正确；已知C(s，金刚石)===C(s，石墨) ΔH<0，则金刚石能量高于石墨，能量越低越稳定，则金刚石不如石墨稳定，D错误。
3．焦炭与水蒸气反应、甲烷与水蒸气反应均是工业上制取氢气的重要方法。这两个反应的热化学方程式分别为：
①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH1＝＋131.5 kJ·mol－1
②CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋205.9 kJ·mol－1
试计算CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH。
答案：＋74.4 kJ·mol－1
解析：分析各化学方程式的关系可以得出，将反应①的逆反应与反应②相加，得到反应：CH4(g)===C(s)＋2H2(g)即：
CO(g)＋H2(g)===C(s)＋H2O(g) ΔH3＝－ΔH1＝－131.5 kJ·mol－1
CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋205.96 kJ·mol－1
CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH＝？
根据盖斯定律：
ΔH＝ΔH3＋ΔH2＝ΔH2－ΔH1
＝＋205.9 kJ·mol－1－131.5 kJ·mol－1＝＋74.4 kJ·mol－1。
课堂素能探究
盖斯定律的应用
知识点 1
问题探究：1.一定量固态碳在炉膛内完全燃烧，放出热量为Q1 kJ；向炽热的炉膛内通入水蒸气会产生水煤气，水煤气完全燃烧，此过程共放出热量为Q2 kJ；若炉膛内按两种方法燃烧等质量固态碳，试讨论Q1、Q2的大小关系。
2．合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能,在配合氢能的开发中起着重要作用。贮氢合金ThNi，可催化由CO、H2合成CH4的反应。已知温度为T时：CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g) ΔH＝＋165 kJ·mol－1, CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·mol－1。温度为T时，试写出CO、H2合成CH4的热化学方程式。
探究提示：1.根据盖斯定律，两种情况下的始态与终态相同，故放出的热量是相同的，即Q1＝Q2。
2．CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g) ΔH＝－206 kJ·mol－1
知识归纳总结：
1．盖斯定律应用的常用方法：
(1)虚拟路径法：若反应物A变为生成物D，可以有两个途径：
①由A直接变成D，反应热为ΔH；
(2)加和法：
①确定待求反应的热化学方程式。
②找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式中的位置(是同侧还是异侧)。
③利用同侧相加、异侧相减进行处理。
④根据待求方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整已知反应的化学计量数，并消去中间产物。
⑤实施叠加并确定ΔH的变化。
2．应用盖斯定律计算反应热时的注意事项：
(1)热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。
(2)热化学方程式相加减时，同种物质之间相加减，反应热也随之相加减(带符号)。
(3)将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”号相反，但数值不变。
AlH3是一种储氢材料，可作为固体火箭推进剂。通过激光加热引发AlH3的燃烧反应，燃烧时温度随时间变化关系如图所示。燃烧不同阶段发生的主要变化如下：
典例1
下列分析正确的是( )
A．AlH3燃烧需要激光加热引发，所以AlH3燃烧是吸热反应
B．ΔH2可以表示H2的燃烧热
C．在反应过程中，a点时物质所具有的总能量最大
D．2AlH3(s)＋3O2(g)===Al2O3(s)＋3H2O(g) ΔH＝ΔH1＋3ΔH2＋2ΔH3＋2ΔH4
D
解析： 化学反应是放热反应还是吸热反应，与反应条件无关，同时AlH3燃烧是放热反应，A项错误；H2的燃烧热指的是1 mol H2完全燃烧生成1 mol H2O(l)释放的能量，B项错误；反应过程中，a点温度最高，反应放出了许多能量，物质所具有的总能量不是最高，C项错误；根据盖斯定律①＋3×②＋2×③＋2×④得2AlH3(s)＋3O2(g)===Al2O3(s)＋3H2O(g) ΔH＝ΔH1＋3ΔH2＋2ΔH3＋2ΔH4，D项正确。
下列关于如图所示转化关系(X代表卤素)的说法不正确的是( )
A．ΔH3<0
B．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0
C．按照Cl、Br、I的顺序，ΔH2依次减少
D．一定条件下，拆开1 mol气态HX需要吸收a kJ能量，则该条件下ΔH3＝－2a kJ·mol－1
变式训练
B
解析：形成化学键放出热量,即2H(g)＋2X(g)===2HX(g) ΔH3<0，A正确；由盖斯定律可知，反应一步完成与分步完成的热效应相同，则ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，所以ΔH1－ΔH2－ΔH3＝0，B错误；原子半径：ClBr—Br键>I—I键，由于断裂化学键吸热，则吸收的热量逐渐减小，所以途径Ⅱ吸收的热量依次减小，即ΔH2依次减小，C正确；一定条件下，拆开1 mol气态HX需要吸收a kJ能量，即形成1 mol HX放出热量是a kJ，因此形成2 mol HX放出热量为2a kJ，所以该条件下ΔH3＝－2a kJ·mol－1，D正确。
反应热的计算与比较
知识点 2
问题探究：1.化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。共价键的键能是两种原子间形成1 mol共价键(或其逆过程)时释放(或吸收)的能量。已知H—H键的键能为436 kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为243 kJ·mol－1，H—Cl键的键能为431 kJ·mol－1，则H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热(ΔH)等于多少？
2．等质量的红磷和白磷都完全燃烧，放出的热量是否相等？请解释原因。
探究提示：1.ΔH＝436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×431 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1。
2．不相等。因为等质量的红磷和白磷的能量不相同，即反应物的总能量不同而生成物的总能量相同，则放出的热量不同。
知识归纳总结：
1．反应热的计算：
计算依据 计算方法
热化学方程式 热化学方程式与数学上的方程式相似，可以左右颠倒同时改变正负号，各项的化学计量数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数
根据盖斯定律 根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式
计算依据 计算方法
根据燃烧热 可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热
根据化学键的变化 ΔH＝反应物的化学键断裂所吸收的能量总和－生成物的化学键形成所放出的能量总和
根据反应物和生成物的总能量 ΔH＝E总(生成物)－E总(反应物)
2．反应热的大小比较：
(1)同一反应生成物状态不同时。
A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1<0
A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2<0
因为C(g)===C(l) ΔH3<0，
ΔH3＝ΔH2－ΔH1，所以ΔH2<ΔH1。
(2)同一反应反应物状态不同时。
S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1<0
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2<0
ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2。
氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)如图是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)过程中能量的变化示意图，请写出N2(g)和H2(g)反应的热化学方程式：__________________ _________________________________。
典例2
2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1
(2)若已知下列数据：
根据表中及图中数据计算N—H键的键能是_________kJ·mol－1。
化学键 H—H N≡N
键能/kJ·mol－1 435 943
390
(3)用NH3催化还原NO，还可以消除氮氧化物的污染。已知：
4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g) ΔH1＝－a kJ·mol－1 ①
N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH2＝－b kJ·mol－1 ②
求：若1 mol NH3还原NO至N2，则该反应过程中的反应热ΔH3＝______________kJ·mol－1(用含a、b的式子表示)。
(3b－a)/4
规律方法指导：
利用键能计算ΔH的方法
ΔH＝反应物的化学键断裂所吸收的能量总和－生成物的化学键形成所放出的能量总和
根据能量变化示意图，下列说法不正确的是( )
A．相同质量的NO2(g)和N2O4(g)，前者具有较高的能量
B．ΔH5＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4
C．2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH6＝－ΔH5>0
变式训练
C
名师博客呈现
盖斯简介
盖斯，瑞士化学家，1802年8月8日生于瑞士日内瓦市一个画家家庭，三岁时随父亲定居俄国莫斯科，因而在俄国上学和工作。1825年毕业于多尔帕特大学医学系，并获得医学博士学位。1826年弃医专攻化学，并到瑞典斯德哥尔摩柏济力阿斯实验室专修化学，从此与柏济力阿斯结成了深厚的友谊。回国后到乌拉尔做地质调查和勘探工作，后又到伊尔库茨克研究矿物。1828年由于在化学上的卓越贡献被选为圣彼得堡科学院院士，旋即被聘为圣彼得堡工艺学院理论化学教授兼中央师范学院和矿业学院教授。
盖斯早年从事分析化学的研究，曾对巴库附近的矿物和天然气进行分析，作出了一定成绩，之后还曾发现蔗糖可氧化成糖二酸。1830年专门从事化学热效应测定方法的改进，曾改进拉瓦锡和拉普拉斯的冰量热计，从而较准确地测定了化学反应中的热量。1840年经过许多次实验，他总结出一条规律：在任何化学反应过程中的热量，不论该反应是一步完成的还是分步进行的，其总热量变化是相同的。这就是举世闻名的盖斯定律。
课堂达标验收
1．我国长征系列运载火箭使用的是以液氢为燃烧剂，液氧为氧化剂的高能低温推进剂，已知：
(1)H2(g)===H2(l) ΔH1＝－0.92 kJ·mol－1
(2)O2(g)===O2(l) ΔH2＝－6.84 kJ·mol－1
(3)如图：
下列说法正确的是( )
A．2 mol H2(g)与1 mol O2(g)所具有的总能量比2 mol H2O(g)所具有的总能量低
B．氢气的燃烧热为ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
C．液氢燃烧的热化学方程式2H2(l)＋O2(l)===2H2O(g) ΔH＝－474.92 kJ·mol－1
D．H2O(g)变成H2O(l)的过程中，断键吸收的能量小于成键放出的能量
C
2．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。
C
3．2020年1月7日23时20分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将通信技术试验卫星五号发射升空。
(1)长征三号乙运载火箭的一子级、助推器和二子级使用液态四氧化二氮和液态偏二甲肼(C2H8N2)作为推进剂。N2O4与偏二甲肼燃烧产物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g)，并放出大量热，已知10.0 g液态偏二甲肼与液态四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量，书写该反应的热化学方程式。
(2)长征三号乙运载火箭的三子级使用的是效能更高的液氢和液氧作为推进剂。已知：
①H2(g)===H2(l) ΔH＝－0.92 kJ·mol－1
②O2(g)===O2(l) ΔH＝－6.84 kJ·mol－1
③H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1
请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式。
(3)肼(N2H4)常用作火箭燃料。
肼(H2N—NH2)的有关化学反应的能量变化如图所示：
计算下表中的a值。
化学键 N—N O===O N≡N O—H N—H
键能(kJ·mol－1) 154 500 942 463 a(共29张PPT)
第一章 化学反应的热效应
章末素能提升
专题归纳
真题体验
知识网络
知识网络
专题归纳
专题1 能量变化中概念辨析的六大陷阱
1．反应类型与反应条件
热化学反应类型与条件无必然联系。吸热反应，不一定需要加热，如氢氧化钡晶体与氯化铵混合反应是吸热反应，但在常温下可以进行；燃烧反应一般需要点燃，但它们都是放热反应。
2．反应热与反应条件
反应热大小由反应物和生成物的总能量的相对大小决定，改变反应条件，不影响同一反应的反应热。
3．键能、总能量与反应热的关系
键能是指常温常压下，将1 mol AB分子断裂为气态原子A和B所需要的能量。键能越大，物质稳定性越强。而物质总能量是指物质处于一定状态下所具有的内能，能量越大，物质越不稳定；故二者不是同一概念。
从键能的角度看，ΔH＝反应物总键能－生成物总键能；
从总能量角度看，ΔH＝生成物总能量－反应物总能量。
4．反应热和放出的热量
对于放热反应，若比较反应热，既要考虑数值又要考虑负号，绝对值越大，负值越小，放热越多；若比较放出热量的大小，只考虑数值，不考虑负号，数值越大，放热越多。
5．热化学方程式中反应热的单位与数值
热化学方程式中反应热的数值与各物质的物质的量成正比，单位都是kJ·mol－1。在热化学方程式中，“kJ·mol－1”中mol不表示反应物的物质的量为1 mol。
6．中和热与中和反应
(1)中和热与中和反应：强酸、弱酸与强碱、弱碱发生中和反应都有中和热，但现在研究的中和热一般是强酸、强碱反应的中和热。
(2)测中和热时，中和热的数值大小与酸、碱的用量无关，与酸碱强弱、浓稀有关。
(3)中和热数值与57.3 kJ·mol－1：只有强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应的中和热数值为57.3 kJ·mol－1；氢氧化钠固体、浓硫酸参加反应，会额外放出热量；弱酸或弱碱发生中和反应时，因电离要吸收部分热量；稀硫酸和氢氧化钡溶液反应，因生成沉淀会放出热量。
专题2 ΔH大小比较面面观
1．根据反应物的本性比较
等物质的量的不同物质与同一物质反应时，性质不同，其反应热不同。如等物质的量的不同金属或非金属与同一种物质反应，金属或非金属越活泼，反应越容易发生，放出的热量就越多，ΔH就越小。
2．利用状态，迅速比较反应热的大小
物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系。
(1)若反应为放热反应，当反应物状态相同，生成物状态不同时，生成固体放热最多，生成气体放热最少。
(2)若反应为放热反应，当反应物状态不同，生成物状态相同时，固体反应物放热最少，气体反应物放热最多。
3．根据反应进行的程度进行比较
(1)对于多步进行的放热反应，当反应物和生成物的状态相同时，参加反应物质的量越多，ΔH就越小。对于可逆反应，若正反应是放热反应，反应程度越大，反应放出的热量越多；若正反应是吸热反应，反应程度越大，反应吸收的热量越多。
4．根据反应规律和影响ΔH大小的因素直接比较
依据规律、经验和常识可直接判断反应的ΔH的大小。
(1)吸热反应的ΔH肯定比放热反应的大(前者大于0，后者小于0);
(2)2 mol H2燃烧放出的热量肯定比1 mol H2燃烧放出的热量多；
(3)等量的碳完全燃烧生成CO2放出的热量肯定比不完全燃烧生成CO放出的热量多；
(4)生成等量的水时，强酸和强碱的稀溶液反应比强酸和弱碱(或弱酸和强碱)的稀溶液反应放出的热量多。
5．盖斯定律法
依据盖斯定律，化学反应的反应热只与始态和终态有关，而与化学反应进行的途径无关。热化学方程式像代数式一样，可进行移项、合并和加、减、乘、除等数学运算。依据进行数学运算后所得新反应的ΔH可以比较运算前各反应的ΔH的大小，这种方法称为盖斯定律。
专题3 反应热的计算方法
1．运用盖斯定律计算
计算反应热最基本的方法是应用盖斯定律。高考题中往往给出几个已知的热化学方程式，然后要求计算与之有关的目标热化学方程式的反应热，此时可应用盖斯定律进行计算。
3．根据化学方程式计算
计算依据：对于相同的反应，反应热与反应物参加反应的物质的量成正比。若题目给出了相应的热化学方程式，则按照化学计量数与ΔH的关系计算反应热。若没有给出热化学方程式，可先写出热化学方程式，再根据热化学方程式所体现的物质与物质间、物质与反应热间的关系直接或间接求算物质的质量或反应热。
4．根据反应物和生成物的能量计算
(1)根据公式：ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量。
(2)根据燃烧热计算：紧扣燃烧热的定义，反应物的量为“1 mol”,生成物为稳定的氧化物。Q放＝n(可燃物)×|ΔH|。
真题体验
1．(2022·浙江卷)标准状态下,下列物质气态时的相对能量如下表：
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
物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/(kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
C
解析：由气态时H、H2的相对能量可知，H2的键能为218 kJ·mol－1 ×2＝436 kJ·mol－1，A项正确；由表格中数据可知O2的键能为249 kJ·mol－1×2＝498 kJ·mol－1，而H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1,214 kJ·mol－1×2<498 kJ·mol－1，B项正确；HOO中解离O—O键所需能量为249 kJ·mol－1＋39 kJ·mol－1－10 kJ·mol－1＝278 kJ·mol－1，H2O2中解离O—O键所需能量为214 kJ·mol－1，C项错误；ΔH＝－136 kJ·mol－1＋242 kJ·mol－1－249 kJ·mol－1＝－143 kJ·mol－1，D项正确。
2．(2022·湖南卷改编)反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如下图所示：
下列有关四种不同反应进程的说法正确的是( )
A．进程Ⅰ是吸热反应 B．平衡时P的产率：Ⅱ>Ⅰ
C．生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D．进程Ⅳ中，Z没有催化作用
D
解析：由图中信息可知，进程Ⅰ中S的总能量大于产物P的总能量，因此进程Ⅰ是放热反应，A说法错误；进程Ⅱ中使用了催化剂X，但是催化剂不能改变平衡产率，因此在两个进程中平衡时P的产率相同，B说法不正确；进程Ⅲ中由S·Y转化为P·Y的活化能高于进程Ⅱ中由S·X转化为P·X的活化能，由于这两步反应分别是两个进程的决速步骤，因此生成P的速率为Ⅲ<Ⅱ，C说法不正确；由图中信息可知，进程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S·Z，然后S·Z转化为产物P·Z，由于P·Z没有转化为P＋Z，因此，Z没有表现出催化作用，D说法正确。
3．(2022·全国节选)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－1 036 kJ·mol－1
②4H2S(g)＋2SO2(g)===3S2(g)＋4H2O(g) ΔH2＝94 kJ·mol－1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH3＝－484 kJ·mol－1
计算H2S热分解反应④2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝_________ _______ kJ·mol－1。
＋170(或
170)
(2)较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺，即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是，利用反应④高温热分解H2S。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是__________________________________，缺点是______________。
得到燃料H2、不产生SO2污染物
耗能较大
4．(2022·山东节选)利用γ－丁内酯(BL)制备1,4－丁二醇(BD)，反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和1－丁醇(BuOH)的副反应，涉及反应如下：
已知：①反应Ⅰ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响；②因反应Ⅰ在高压H2氛围下进行，故H2压强近似等于总压。回答下列问题：
以5.0×10－3 mol BL或BD为初始原料，在493 K、3.0×103 kPa的高压H2氛围下，分别在恒压容器中进行反应。达平衡时，以BL为原料，体系向环境放热X kJ；以BD为原料，体系从环境吸热Y kJ。忽略副反应热效应，反应Ⅰ焓变ΔH(493K,3.0×103 kPa)＝____________________ kJ·mol－1。
－200(X＋Y)
解析：依题意，结合已知信息，可推定在同温同压下，以同物质的量的BL或BD为初始原料，达到平衡时的状态相同，两个平衡完全等效。则以5.0×10－3 mol的BL为原料，达到平衡时放出X kJ热量与同物质的量的BD为原料达到平衡时吸收Y kJ热量的能量二者能量差值为(X＋Y) kJ，则1 mol时二者能量和为200(X＋Y) kJ，反应Ⅰ为放热反应，因此焓变ΔH＝－200(X＋Y) kJ·mol－1。
