练案[17] 第六章 化学反应与能量
第17讲 化学反应的热效应
一、选择题：本题共10小题，每小题只有一个选项符合题目要求。
1．(2023·河北邯郸模拟)已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N为942、O===O为500、N—N为154、O—H为452.5，则断裂1 mol N—H所需的能量(kJ)是( C )
A．194 B．316
C．391 D．658
[解析] 依据图像分析，反应为N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)，反应的焓变ΔH＝－534 kJ·mol－1，反应的焓变＝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，断裂化学键吸收的能量为2 752 kJ·mol－1－534 kJ·mol－1＝2 218 kJ·mol－1，设断裂1 mol N—H吸收的能量为x kJ，则4x＋154＋500＝2 218，解得：x＝391。故选C。
2．(2023·山东济南模拟)锂(Li)在能源、航天等工业上应用广泛。已知1 g Li完全燃烧生成固态Li2O时放出热量为42.9 kJ。下列可表示Li燃烧的热化学方程式的是( D )
A．2Li＋O2===Li2O ΔH＝－85.8 kJ·mol－1
B．2Li＋O2===Li2O ΔH＝＋85.8 kJ·mol－1
C．2Li＋O2===Li2O ΔH＝－600.6 kJ·mol－1
D．Li(s)＋O2(g)===Li2O(s) ΔH＝－300.3 kJ·mol－1
[解析] 锂燃烧生成氧化锂的化学方程式为4Li(s)＋O2(g)===2Li2O(s)，已知1 g Li的物质的量＝＝ mol，完全燃烧生成固态Li2O时放出热量为42.9 kJ，ΔH<0，计算1 mol Li燃烧放出的热量＝42.9 kJ×7＝300.3 kJ，标注物质聚集状态和对应反应的焓变写出热化学方程式为Li(s)＋O2(g)===Li2O(s) ΔH＝－300.3 kJ·mol－1或2Li(s)＋O2(g)===Li2O(s) ΔH＝－600.6 kJ·mol－1，A中状态未标，焓变错误，B中状态未标、焓变为正值错误，C中物质聚集状态未标注。
3．已知C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH＝a kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－220 kJ·mol－1
H—H、O===O和O—H键的键能分别为436 kJ·mol－1、496 kJ·mol－1和462 kJ·mol－1，则a为( D )
A．－332 B．－118
C．＋350 D．＋130
[解析] 已知①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝a kJ·mol－1，②2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－220 kJ·mol－1
①×2－②得：2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g) ΔH＝(2a＋220)kJ·mol－1,4×462－496－2×436＝2a＋220，解得a＝＋130。
4．(2023·山东威海模拟)已知Cl2(g)＋NH3(g)===NH2Cl(g)＋HCl(g) ΔH＝＋12 kJ·mol－1，相关的化学键键能数据如下表：
化学键 N—H N—Cl H—Cl H—H
键能/(kJ·mol－1) 391 191 431 436
则H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的ΔH为( A )
A．－183 kJ·mol－1 B．248 kJ·mol－1
C．－431 kJ·mol－1 D．－207 kJ·mol－1
[解析] 根据ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和；由反应Cl2(g)＋NH3(g)===NH2Cl(g)＋HCl(g) ΔH＝＋12 kJ·mol－1知，[E(Cl—Cl)＋3×E(N—H)]－[2×E(N—H)＋E(N—Cl)＋E(H—Cl)]＝ΔH；E(Cl—Cl)＋3×391 kJ·mol－1－2×391 kJ·mol－1－191 kJ·mol－1－431 kJ·mol－1＝＋12 kJ·mol－1；E(Cl—Cl)＝243 kJ·mol－1，则反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的ΔH＝E(H—H)＋E(Cl—Cl)－2×E(H—Cl)＝436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×431 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1；故选A。
5．下列关于热化学反应的描述中正确的是( B )
A．1 mol HCl和1 mol NaOH反应放出热量57.3 kJ，则1 mol H2SO4和1 mol Ca(OH)2反应放出的热量为2×(－57.3)kJ
B．CO(g)的燃烧热ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋(2×283.0)kJ·mol－1
C．1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量
[解析] 1 mol H2SO4和1 mol Ca(OH)2反应除了生成2 mol水，还生成CaSO4沉淀，也要放热，因此A错误；正逆反应的ΔH数值相等，符号相反，1 mol CO的燃烧热ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋(2×283.0)kJ·mol－1，因此B正确；有水生成的燃烧反应，必须按液态水计算燃烧热，因此C错误；稀醋酸是弱酸，电离过程需要吸热，放出的热量要小于57.3 kJ，因此D错误。
6.取50 mL 0.5 mol·L－1的盐酸溶液与50 mL 0.55 mol·L－1的氢氧化钠溶液进行中和反应反应热测定实验。下列操作和说法不正确的是( B )
A．氢氧化钠稍过量是为了确保盐酸完全反应
B．向盛装盐酸的烧杯中小心缓慢地加入氢氧化钠溶液
C．仪器A的名称是环形玻璃搅拌棒
D．在实验过程中，把温度计上的酸用水冲洗干净后再测量氢氧化钠溶液的温度
[解析] 实验时为了使氢离子或氢氧根离子完全反应，需要使其中一种反应物稍过量，A正确；为减少热量损失，迅速向盛装盐酸的烧杯中加入氢氧化钠溶液，B错误；仪器A是环形玻璃搅拌棒，C正确；在实验过程中，为使测量准确，应把温度计上的酸用水冲洗干净后再测量NaOH溶液的温度，D正确。
7．下列热化学方程式正确的是( D )
A．H2的燃烧热为a kJ·mol－1：
H2＋Cl22HCl ΔH＝－a kJ·mol－1
B．1 mol SO2、0.5 mol O2完全反应，放出热量98.3 kJ
2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)
ΔH＝－98.3 kJ·mol－1
C．若H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，
则：H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH＝－114.6 kJ·mol－1
D．31 g白磷比31 g红磷能量多b kJ
P4(白磷，s)===4P(红磷，s)
ΔH＝－4b kJ·mol－1
[解析] 选项A中符合已知条件的应是H2和O2反应，A错误；ΔH应为－196.6 kJ·mol－1，B错误；选项C中由于生成BaSO4沉淀，放出的热量大于114.6 kJ，C错误。
8．已知：①CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)
ΔH＝－192.9 kJ·mol－1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
则CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)的ΔH为( B )
A．＋478.7 kJ·mol－1 B．－764.5 kJ·mol－1
C．－478.7 kJ·mol－1 D．＋764.5 kJ·mol－1
[解析] 分析题给热化学方程式可知，要得到目标热化学方程式，应将①和②中的H2(g)消去，而①和②中的H2(g)分别在方程式的两边，因此通过②×2＋①即可得到目标热化学方程式，则CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝(－285.8 kJ·mol－1×2)＋(－192.9 kJ·mol－1)＝－764.5 kJ·mol－1。
9．(2022·山东省实验中学期中)下列说法正确的是( B )
A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，在测定中和热时实际加入的酸碱的量的多少会影响该反应的ΔH
B．密闭容器中，9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成硫化亚铁17.6 g时，放出19.12 kJ热量，则Fe(s)＋S(s)===FeS(s) ΔH＝－95.6 kJ·mol－1
C．500 ℃、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，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH＝－38.6 kJ·mol－1
D．相同条件下，在两个相同的恒容密闭容器中，2 mol N2和6 mol H2反应放出的热量是1 mol N2和3 mol H2反应放出的热量的2倍
[解析] 在测定中和热时实际加入的酸碱的量的多少会影响反应放出的热量，但不会影响该反应的ΔH，A错误；计算可知，硫粉过量，密闭容器中，9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成硫化亚铁17.6 g(即0.2 mol)时，放出19.12 kJ热量，则热化学方程式为Fe(s)＋S(s)===FeS(s) ΔH＝－95.6 kJ·mol－1，B正确；N2和H2反应生成NH3的反应是可逆反应，氮气和氢气没有完全反应，因此不能根据题给数据得出合成氨反应的热化学方程式，C错误；两个反应在容积相同的容器中进行，则压强不同，反应的程度不同，该反应正方向是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，则2 mol N2和6 mol H2反应程度大，放出的热量多于1 mol N2和3 mol H2反应放出的热量的2倍，D错误。
10．(2023·湖南衡阳模拟)乙二醛(OHCCHO)与O2的反应历程中所涉及的反应物(OHCCHO、O2)、过渡态、中间体及产物(OHCCOOH、HCOOH、HOOCCOOH)相对能量如图。下列说法错误的是( C )
A．乙二醛氧化历程中涉及极性键和非极性键的断裂
B．乙二醛氧化生成甲酸、乙醛酸或乙二酸的反应均为放热反应
C．乙二醛氧化历程中，若加入催化剂，能提高乙二醛的平衡转化率
D．乙二醛与氧气反应生成乙二酸的控速步骤为反应物→TS1
[解析] 乙二醛氧化历程中，涉及反应物O2中的O===O非极性键及乙二醛中C—H极性键的断裂，A正确；乙二醛氧化生成甲酸、乙醛酸或乙二酸时，生成物的总能量都小于反应物的总能量，发生反应放出热量，因此这些反应均为放热反应，B正确；催化剂只能改变反应途径，降低反应的活化能，但不改变化学平衡状态，因此催化剂不能提高乙二醛的平衡转化率，C错误；乙二醛与氧气反应生成乙二酸的控速步骤为活化能最大的步骤，反应物→TS1的活化能最高，速率最慢，所以乙二醛与氧气反应生成乙二酸的控速步骤为反应物→TS1，D正确。
二、非选择题：本题共3小题。
11．(2023·浙江温州模拟)金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳，充分燃烧时生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。
(1)在通常状况下，金刚石和石墨中 石墨 (填“金刚石”或“石墨”)更稳定，石墨的标准燃烧热ΔH为 －393.5 kJ·mol－1 。
(2)12 g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36 g，该过程放出的热量为 252.0 kJ 。
(3)已知：N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJ·mol－1、497 kJ·mol－1，N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180.0 kJ·mol－1，则NO分子中化学键的键能为 631.5 kJ·mol－1。
(4)综合上述有关信息，请写出CO与NO反应的热化学方程式： 2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.0 kJ·mol－1 。
12．(2023·山东济南模拟)甲烷和二氧化碳都是温室气体。随着石油资源日益枯竭，储量丰富的甲烷(天然气、页岩气、可燃冰的主要成分)及二氧化碳的高效利用已成为科学研究的热点。回答下列问题：
(1)在催化剂作用下，将甲烷部分氧化制备合成气(CO和H2)的反应为CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2(g)。
已知：25 ℃，101 kPa，由稳定单质生成1 mol化合物的焓变称为该化合物的标准摩尔生成焓。化学反应的反应热ΔH＝生成物的标准摩尔生成焓总和－反应物的标准摩尔生成焓总和。相关数据如下表：
物质 CH4 O2 CO H2
标准摩尔生成焓/kJ·mol－1 －74.8 0 －110.5 0
由此计算CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝ －35.7 kJ·mol－1。
(2)利用H2S代替H2O通过热化学循环可高效制取H2，原理如图所示：
①“Bunsen反应”的离子方程式为 SO2＋I2＋2H2O===4H＋＋2I－＋SO 。
②已知键能E(I—I)＝152.7 kJ·mol－1，E(H—H)＝436.0 kJ·mol－1，E(H—I)＝298.7 kJ·mol－1，HI气体分解为碘蒸气和氢气的热化学方程式为 2HI(g)??H2(g)＋I2(g) ΔH＝＋8.7 kJ·mol－1 。
③上述循环过程总反应方程式为 8H2S8H2＋S8 。
[解析] (1)化学反应的反应热ΔH＝生成物的标准摩尔生成焓总和－反应物的标准摩尔生成焓总和，所以CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝－110.5 kJ·mol－1－(－74.8 kJ·mol－1)＝－35.7 kJ·mol－1。(2)①“Bunsen反应”是SO2、I2、H2O反应生成H2SO4和HI，故离子方程式为SO2＋I2＋2H2O===4H＋＋2I－＋SO；②反应热ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和，故2HI(g)??H2(g)＋I2(g)的反应热为298.7×2－436.0－152.7＝8.7(kJ·mol－1)；③上述流程图中，进入的是H2S和CO2，出来的是H2和S8以及CO2，故为H2S分解成了H2和S8，总反应方程式为8H2S8H2＋S8。
13．(1)已知拆开1 mol H—H、1 mol N—H、1 mol N≡N需要的能量分别是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学程式为 N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1 。
(2)已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，回答下列问题：
①该反应的ΔH > (填“>”“<”或“＝”)0。
②反应物的总键能为 a kJ·mol－1 。
③写出该反应的热化学方程式： A2(g)＋B2(g)===2AB(g) ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1 。
(3)联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料，回答下列问题：
①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l) ΔH1
②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l) ΔH2
③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g) ΔH3
④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH4＝－1 048.9 kJ·mol－1
上述反应热之间的关系式为ΔH4＝ 2ΔH3－2ΔH2－ΔH1 ，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为 反应放热量大、产生大量气体、无污染 。
[解析] (1)N2与H2反应生成NH3的化学方程式为N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，该反应的ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝E(N≡N)＋3E(H—H)－6E(N—H)＝946 kJ·mol－1＋3×436 kJ·mol－1－6×391 kJ·mol－1＝－92 kJ·mol－1；N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1。(2)①1 mol A2(g)和1 mol B2(g)具有的总能量小于2 mol AB(g)具有的总能量，反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)为吸热反应，ΔH>0。②根据题图可知反应物的总键能为a kJ·mol－1。③根据题图可知该反应的ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1，该反应的热化学方程式为A2(g)＋B2(g)===2AB(g) ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1。(3)根据盖斯定律可知，③×2－②×2－①得④，则ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1。根据反应④知，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为反应放热量大、产生大量气体、无污染。(共177张PPT)
第六章
化学反应与能量
第17讲 化学反应的热效应
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．能进行反应焓变的简单计算，能用热化学方程式表示反应中的能量变化，能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。
3．能举例说明化学在解决能源危机中的重要作用，能分析能源的利用对自然环境和社会发展的影响。
4．能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题，如煤炭的综合利用等。
必备知识·梳理夯实
1.化学反应的实质与特征
断裂
形成
物质
能量
热量
2.焓与焓变
3.反应热
(1)概念：在________条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的________，称为化学反应的__________，简称反应热。通常用符号Q表示，单位kJ·mol－1。
(2)反应热和焓变的关系：等压条件下进行的化学反应的________等于反应热，因此常用________表示反应热。
等温
热量
热效应
焓变
ΔH
4.焓变的计算
(1)根据物质具有的能量计算
ΔH＝__________________________________。
(2)根据化学键的断裂与形成计算
ΔH＝______________________________________。
E(总生成物)－E(总反应物)
反应物的键能总和－生成物的键能总和
(3)根据化学反应过程的能量变化计算
活化
活化
反应
ΔH 图1：ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示________反应
图2：ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝c kJ·mol－1，表示________反应
放热
吸热
[微点拨] (1)利用键能计算反应热的关键，是确定物质中化学键的数目。掌握中学阶段常见单质、化合物中所含共价键的种类和数目，如：
1 mol 物质 CO2 (C===O) CH4 (C—H) P4 (P—P) S8
(S—S)
化学键数目 2NA 4NA 6NA 8NA
1 mol物质 石墨 (C—C) 金刚石 (C—C) Si (Si—Si) SiO2
(Si—O)
化学键数目 1.5NA 2NA 2NA 4NA
(2)使用催化剂降低活化能，不影响反应的焓变。
5.放热反应和吸热反应
(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析
放热
吸热
(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析
(3)识记：常见的吸热反应、放热反应
常见的放热反应：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸(或水)的置换反应；⑤物质的缓慢氧化；⑥铝热反应；⑦原电池反应；⑧少数分解反应(如H2O2分解)；⑨Na2O2与CO2、H2O的反应。
常见的吸热反应：①大多数分解反应；②盐类的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。
[微点拨] 过程(包括物理过程、化学过程)与化学反应的区别，有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应。如水结成冰放热，但不属于放热反应。
6.热化学方程式
[微点拨] (1)热化学方程式与化学(离子)方程式的3个不同点
①热化学方程式一般不注明反应条件；
②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；
③热化学方程式的化学计量数只表示物质的量，其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。
7.“五审”判断热化学方程式的正误
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)任何反应都有能量变化，吸热反应一定需要加热。( )
(2)同一反应的物质状态不同，对应的ΔH不同。( )
(3)物质的焓越小，能量越低，物质越稳定。( )
(4)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于反应产物形成化学键放出的总能量。( )
×
√
√
√
(5)物质发生化学变化都伴随着能量变化。( )
[提示] 任何化学反应均有化学键的断裂和形成，断键吸热，成键放热，所以一定伴随着能量变化。
(6)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。( )
[提示] 化学反应是吸热还是放热与反应条件没有必然联系。
(7)NH4NO3固体溶于水时吸热，属于吸热反应。( )
[提示] NH4NO3固体溶于水是物理变化，不属于吸热反应。
√
×
×
(8)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。( )
[提示] 焓变与反应条件无关，此反应在光照和点燃条件下的ΔH相同。
(9)活化能越大，表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越大。( )
[提示] 断裂旧化学键所需要克服的能量总和就等于该反应的活化能，故说法正确。
×
√
(10)催化剂能加快H2O2的分解，同时改变了该反应的反应热。( )
(11)同一物质的聚集状态不同，所具有的能量也不同，“焓”也不同，一般来说气态>液态>固态。( )
(12)物质的物理变化过程中，也会有能量变化，但不属于吸热反应和放热反应。( )
×
√
√
√
[提示] 依据ΔH的数值与系数成正比，故ΔH2＝2ΔH1。
[提示] 由于固体转化为气体需要吸收能量，故第二个反应放出的热量小于第一个反应放出的热量，但因为ΔH<0，故ΔH1<ΔH2。
×
×
×
2．(1)101 kPa时，1 mol CH4(g)完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出890.3 kJ的热量，反应的热化学方程式为_________________________________________________________。
(2)0.3 mol的气态乙硼烷(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____________________________________________________________。
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l) ΔH＝－2 165 kJ·mol－1
(3)H2O2分解反应过程能量变化如图所示：
①该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g) ΔH＝_______________________。
②使用MnO2催化剂，E3将________(填“升高”“降低”或“不变”)。
[提示] 根据图示可知，该反应是放热反应；根据图中数据，2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g) ΔH＝2(E1－E2)kJ·mol－1；使用催化剂，能降低反应的活化能。
放热
2(E1－E2)kJ·mol－1
降低
考点突破·训练提升
典例 1
微考点1 焓变和反应热概念的理解及应用
(1) (2023·山东泰安模拟)环氧乙烷是口罩制作过程中的消毒剂。通过氧气与乙烯在石墨烯界面反应可制得环氧乙烷，其原理为石墨烯活化氧分子生成活化氧，活化氧再与乙烯反应生成环氧乙烷。氧气与乙烯在石墨烯界面反应的能量变化如图所示。下列说法错误的是( )
B
A．石墨烯不能改变氧气与乙烯反应的焓变
B．反应历程的各步能量变化中的最小值为0.51 eV
C．活化氧分子的过程中生成了C—O键
D．氧气与乙烯在石墨烯界面的反应需要释放能量
[解析] 石墨烯是该反应的催化剂，催化剂不影响反应物和生成物的总能量大小，不改变反应的焓变，故A正确；由能量变化图可知各步能量变化值分别为0.75 eV,0.51 eV,0.49 eV,1.02 eV,0.73 eV,1.04 eV，能量变化的最小值为0.49 eV，故B错误；由图可知，活化氧分子过程中氧气中的双键断开与石墨烯中的碳原子形成C—O键，故C正确；氧气与乙烯在石墨烯界面的反应中相对能量降低，反应释放了能量，故D正确。
(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( )
D
[解析] 由A＋B―→X ΔH>0可知，X的能量比A和B的能量和大。由X―→C ΔH<0可知，C的能量比X的能量低，分析图像可知，D正确。
〔对点集训1〕 (1) (2022·安徽定远重点中学高三月考)已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述正确的是( )
A．每生成2分子AB吸收b kJ热量
B．该反应热ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1
C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
D．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键，放出a kJ能量
B
[解析] 1 mol A2(g)和1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)，每生成2 mol AB(g)吸收(a－b)kJ热量，A项错误；反应热ΔH＝断开旧键吸收的能量－形成新键放出的能量，故反应热ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1，B项正确；依据能量图像分析可知反应物总能量低于生成物总能量，C项错误；断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键共吸收a kJ能量，D项错误。
(2) (2023·山东潍坊模拟)二氟卡宾(?CF2)作为一种活性中间体，一直受到有机氟化学研究工作者的高度关注。硫单质与二氟卡宾可以形成S===CF2，反应历程如图所示：
B
典例 2
微考点2 从宏观和微观角度计算及应用反应热
(2023·湖南汨罗检测)如图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法正确的是( )
D
A．热稳定性：MgF2B．22.4 L F2(g)与足量的Mg充分反应，放热1 124 kJ
C．工业上可由电解MgCl2溶液冶炼金属Mg，该过程需要吸收热量
D．由图可知：MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(l) ΔH<－117 kJ·mol－1
[解析] 物质的能量越低，其稳定性越强，根据图示可知，物质的稳定性MgF2>MgCl2>MgBr2>MgI2，A错误；未指明气体所处的状况，无法计算F2的物质的量，因此不能计算反应放出的热量，B错误；工业上可由电解熔融MgCl2冶炼金属Mg，该过程需要吸收热量，C错误；根据图示可知①MgCl2(s)===Mg(s)＋Cl2(g) ΔH＝＋641 kJ/mol，②MgBr2(s)===Mg(s)＋Br2(g) ΔH＝＋524 kJ/mol，②－①，整理可得MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(g) ΔH＝－117 kJ/mol，物质由气态变为液态，会放出热量，所以MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(l) ΔH<－117 kJ/mol，D正确。
1 熟记反应热ΔH的基本计算公式。
ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量
ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和
2 规避两个易失分点
①旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的，缺少任何一个过程都不是化学变化。
归纳拓展
1
2
②熟练掌握常见物质中的化学键数目：
1 mol 物质 CO2 (C===O) CH4 (C—H) P4 (P—P) SiO2 (Si—O) 石墨 (C—C) 金刚石 (C—C) Si (Si—Si) S8
(S—S)
化学 键数 2NA 4NA 6NA 4NA 1.5NA 2NA 2NA 8NA
3 根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时，需注意断键和成键的总数，必须是断键时吸收的总能量和成键时放出的总能量。
3
〔对点集训2〕 (1) (2022·河北保定模拟)根据如图能量关系示意图，下列说法正确的是( )
C
A．1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和为393.5 kJ
B．反应2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)中，生成物的总能量大于反应物的总能量
C．由C(s)→CO(g)的热化学方程式：2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.2 kJ·mol－1
D．热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量，则CO的热值为10.1 kJ·mol－1
(2) (2023·福建厦门模拟)如图表示甲、乙、丙三个过程的能量变化(其中H2、Br2、HBr均为气态)。下列有关说法正确的是( )
D
A．H原子形成1 mol H2吸收436 kJ的能量
B．Br2分子的化学性质比Br原子的活泼
C．反应H2(g)＋Br2(g)===2HBr(l) ΔH＝－103 kJ·mol－1
D．已知条件不充分，无法计算乙过程的能量变化
[解析] 1 mol H2分解生成H原子吸收436 kJ的能量，则H原子形成1 mol H2放出436 kJ的能量，故A错误；断裂化学键吸收能量，则Br2分子的化学性质比Br原子的稳定，故B错误；H2、Br2、HBr均为气态，则由图可得，H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g) ΔH＝－103 kJ·mol－1，故C错误；HBr的键能未知，无法由焓变等于断裂化学键吸收的能量减去成键释放的能量计算乙过程的能量变化，故D正确。
(3)①键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于计算化学反应的反应热(ΔH)，化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用。
化学键 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C
键能/ (kJ·mol－1) 460 360 436 431 176 347
工业上的高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)，该反应的反应热ΔH为__________________。
＋236 kJ·mol－1
[解析] SiCl4、H2和HCl分子中共价键的数目容易计算，而产物硅共价原子晶体，可根据原子晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。1 mol晶体硅中所含的Si—Si键为2 mol，即制取高纯硅反应的反应热ΔH＝4×360 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1－(2×176 kJ·mol－1＋4×431 kJ·mol－1)＝＋236 kJ·mol－1。
②SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol F—F、S—F键需要吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ，则S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为________________________。
－1 220 kJ·mol－1
[解析] 断裂1 mol S—S键吸收能量280 kJ，断裂3 mol F—F键吸收能量3×160 kJ，则吸收的总能量为Q吸＝280 kJ＋3×160 kJ＝760 kJ，释放的总能量为Q放＝330 kJ×6＝1 980 kJ，由反应方程式：S(s)＋3F2(g)===SF6(g)可知，ΔH＝760 kJ·mol－1－1 980 kJ·mol－1＝－1 220 kJ·mol－1。
微考点3 热化学方程式的书写与判断
(1) (2023·浙江杭州检测)下列有关热化学方程式的评价不合理的是( )
典例 3
选项 实验事实 热化学方程式 评价
A 160 g SO3(g)与足量水完全反应生成H2SO4，放出热量260.6 kJ SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(aq) ΔH＝－130.3 kJ·mol－1 正确
B H2热值为143 kJ·g－1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－572 kJ·mol－1 正确
B
选项 实验事实 热化学方程式 评价
C 已知H＋(aq)＋OH－(aq)＝H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1将稀硫酸与稀氢氧化钡溶液混合 H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH＝－114.6 kJ·mol－1 不正确；因为同时还生成了硫酸钡沉淀
选项 实验事实 热化学方程式 评价
D 已知25 ℃、101 kPa下，120 g石墨完全燃烧放出热量3 935.1 kJ C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝ －393.51 kJ·mol－1 不正确；明确的同素异形体要注名称：C(s，石墨)
H2O放出的热量为143 kJ×4＝572 kJ，题中生成的是气态H2O，故B不合理；因Ba2＋和SO反应生成硫酸钡沉淀要放出热量，所以反应热小于－114.6 kJ·mol－1，故C合理；因碳有同素异形体，而同素异形体的能量是不同的，明确的同素异形体要注名称：C(s，石墨)，故D合理。
(2)①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。
A．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：____________________________________________________。
B．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：_____________________________________________________。
O2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1
H2Se(g)===Se(s)＋H2(g) ΔH＝－81 kJ·mol－1
②CuCl(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____________________________________________________
_______________________________________。
4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ·mol－1
[解析] ①A.根据图甲可知，此反应是放热反应，热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝(134－368)kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1。
B．同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，其气态氢气物的稳定性降低、能量增大，则可确定a、b、c、d分别代表碲、硒、硫、氧元素。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。
②首先配平化学方程式4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s)，根据能量关系计算出反应热。
〔对点集训3〕 (1) (2023·广东模拟)铁系氧化物材料在光催化、电致变色、气敏传感器以及光电化学器件中有着广泛的应用和诱人的前景。实验室中可利用FeCO3和O2为原料制备少量铁红，每生成160 g固体铁红放出130 kJ热量，则下列有关该反应的热化学方程式书写正确的是( )
A．4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)ΔH＝－130 kJ·mol－1
B．4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)ΔH＝＋260 kJ·mol－1
C．4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)ΔH＝－260 kJ·mol－1
D．4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)ΔH＝＋130 kJ·mol－1
C
[解析] 160 g铁红的物质的量为1 mol，每生成160 g固体铁红放出130 kJ热量，生成2 mol Fe2O3放出260 kJ热量，所以热化学方程式为4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g) ΔH＝－260 kJ·mol－1，C正确。
(2) (2023·河北衡水高三检测)根据能量变化示意图，下列热化学方程式正确的是( )
D
[解析] 根据图像可知，合成氨反应的反应物的能量和大于生成物的能量和，所以该反应为放热反应，ΔH<0，则生成1 mol NH3(g)的ΔH＝－(b－a)kJ·mol－1，生成1 mol NH3(l)的ΔH＝－(b＋c－a)kJ·mol－1，只有D项正确。
(3)写出下列反应的热化学方程式。
①0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，该反应的热化学方程式为________________________________________________________
___________________________________________________________。
2Cl2(g)＋TiO2(s)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g) ΔH＝－85.6 kJ·mol－1
②Si与Cl两元素的单质反应生成1 mol Si的最高价化合物，恢复至室温，放热687 kJ，已知该化合物的熔、沸点分别为－69 ℃和58 ℃。写出该反应的热化学方程式：________________________________________
____________。
Si(s)＋2Cl2(g)===SiCl4(l) ΔH＝－687 kJ·mol－1
③在一定条件下，S8(s)和O2(g)发生反应依次转化为SO2(g)和SO3(g)。反应过程和能量关系可用如图简单表示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。
A．写出表示S8燃烧热的热化学方程式：__________________________________________________。
B．写出SO3分解生成SO2和O2的热化学方程式：_____________________________________________。
S8(s)＋8O2(g)===8SO2(g) ΔH＝－8a kJ·mol－1
必备知识·梳理夯实
1.燃烧热——可燃物为1 mol，产物化学性质稳定、物理状态稳定
稳定的氧化物
2.中和反应反应热
[微点拨] 理解燃烧热和中和反应反应热的注意事项
(1)中和热是强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol液态H2O放出的热量，为57.3 kJ。浓硫酸稀释时放热，与碱反应生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ。当中和反应有沉淀生成时，生成1 mol H2O(l)放出的热量大于57.3 kJ。
(2)对于中和热、燃烧热，由于它们反应放热是确定的，所以文字描述时可不带“－”，但其焓变(ΔH)为负值。
(3)当用热化学方程式表示中和热时，生成H2O(l)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。
(4)燃烧热概念中的“完全燃烧生成稳定氧化物”是指单质或化合物燃烧后变为最稳定的物质。完全燃烧时，下列元素要生成对应的物质：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)，N→N2(g)等。
3.中和反应反应热的测定
(1)测定原理：通过简易量热计(具有保温性，减少热量的散失)测定体系在反应前后的_____变化，再利用有关物质的比热容来计算反应热。
温度
(2)实验装置如图所示。
(3)实验步骤
①测量并记录反应前体系的________温度T1 ℃，②测量并记录反应后体系的________温度T2 ℃，重复上述步骤①②两次。
平均
最高
(5)注意事项：
①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是___________________。
②为保证酸完全中和，采取的措施是____________。
③因为弱酸或弱碱存在电离平衡，电离过程需要吸热，实验中若使用弱酸、弱碱，则测得的数值会有误差(反应热数值偏小)。
保温隔热防止热量散失
碱稍过量
4.能源
(1)能源分类
(2)解决能源问题的措施
①提高能源利用效率：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。
(2)在中和反应反应热测定时，加酸、碱液时动作缓慢，测定的反应热可能偏小。( )
(3)中和热测定过程中，若选用稀硫酸与稀Ba(OH)2溶液发生中和反应，实验测定的中和热ΔH偏大。( )
×
√
×
(4)为了使燃料燃烧更充分，空气的量越多越好。( )
(5)天然气和沼气的主要成分均为CH4，二者均为可再生能源。( )
(6)氢气作为绿色能源的理由是热值高、来源丰富。( )
(7)煤的液化或气化可以提高能源利用率，减少污染气体的排放。( )
(8)向汽油中添加甲醇后，该混合燃料的热值不变。( )
[提示] 反应热不同，等质量时放出的热量不同，热值不同。
×
×
×
√
×
(9)1 mol H2燃烧放出的热量为H2的燃烧热。( )
[提示] 1 mol H2完全燃烧即生成1 mol液态H2O时放出的热量为H2的燃烧热。
(10)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(g) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1。( )
[提示] 应生成液态水。
×
×
(11)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则Ca(OH)2和HCl反应的反应热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1。( )
[提示] Ca(OH)2和HCl的状态及物质的量未确定。
×
×
(13)1 mol硫完全燃烧生成SO3所放出的热量为硫的燃烧热。( )
(14)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。( )
(15)表示乙醇燃烧热的热化学方程式为C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－1 367.0 kJ·mol－1。( )
×
×
×
2．(1)已知甲烷的燃烧热ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)。则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为____________________________________________
________________________________________________。
(2)16 g固体硫完全燃烧生成二氧化硫气体时放出b kJ的热量，则表示硫燃烧热的热化学方程式为__________________________________
__________。
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－a kJ·mol－1
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－2b kJ·mol－1
(3)11.2 L(标准状况)氢气燃烧生成液态水时放出142.9 kJ的热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为________________________________
______________________________________________。
ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
考点突破·训练提升
典例 1
微考点1 燃烧热和中和反应反应热含义的理解
(2023·山东潍坊模拟)已知反应：①101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1；②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。下列结论正确的是( )
A．碳的燃烧热ΔH<－110.5 kJ·mol－1
B．①的反应热为221 kJ·mol－1
C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的反应热ΔH＝－2×57.3 kJ·mol－1
D．稀醋酸和稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O，放出57.3 kJ的热量
A
强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O(l)的ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，但反应的稀硫酸和稀NaOH的物质的量未知，不能计算ΔH，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。
〔对点集训1〕 (1)油酸甘油酯(相对分子质量为884)在体内代谢时可发生如下反应：C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)，已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ，油酸甘油酯的燃烧热为( )
A．3.8×104 kJ·mol－1
B．－3.8×104 kJ·mol－1
C．3.4×104 kJ·mol－1
D．－3.4×104 kJ·mol－1
C
(2) (2023·山东济南模拟)已知25 ℃、101 kPa下，1 mol液态水蒸发为水蒸气需要吸热44.0 kJ；
①H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH1＝－57.3 kJ·mol－1；
②2CH3OH(l)＋3O2(g)===4H2O(g)＋2CO2(g) ΔH2＝－1 277.0 kJ·mol－1。
下列有关说法错误的是( )
A．若反应②中CH3OH变为气态，则该反应的反应热ΔH>ΔH2
B．CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－726.5 kJ·mol－1
C．CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l) ΔH>－57.3 kJ·mol－1
D．液态水变为水蒸气过程中需要克服分子间作用力
A
[解析] 液态转化为气态的过程吸热，焓变为正，若反应②中CH3OH变为气态，则同样条件下燃烧，气态CH3OH放出热量多，即反应热ΔH<ΔH2，故A错误；1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.0 kJ，可得③H2O(l)===H2O(g) ΔH＝44 kJ·mol－1，由盖斯定律，②－4×③可得2CH3OH(l)＋3O2(g)===4H2O(l)＋2CO2(g) ΔH2＝－1 453.0 kJ·mol－1，则甲醇燃烧热ΔH＝－726.5 kJ·mol－1，故B正确；醋酸是弱电解质，电离吸热，故1 mol NaOH与1 mol醋酸反应放热小于57.3 kJ，故CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l) ΔH>－57.3 kJ·mol－1，故C正确；液态水变为水蒸气过程中分子间距发生变化，需要克服分子间作用力，故D正确。
(3) (2022·江西九江模拟)25 ℃，101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，辛烷的燃烧热ΔH＝－5 518 kJ·mol－1。下列热化学方程式书写正确的是( )
B
[解析] A项所列热化学方程式中有两个错误，一是中和热是指反应生成1 mol H2O(l)时的反应热，二是当有BaSO4沉淀生成时，反应放出的热量会增加，生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ；C项，燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的物质时所产生的热量，产物中的水应为液态水，错误；D项，当2 mol辛烷完全燃烧时，放出的热量为11 036 kJ，且题给条件下辛烷应为液态，错误。
燃烧热和中和热应用中的注意事项
1 有关燃烧热的判断，一看是否以1 mol纯物质为标准，二看是否生成稳定的产物。
2 有关中和反应反应热的判断，一看是否以生成1 mol H2O(l)为标准，二看酸碱的强弱和浓度，应充分考虑弱酸、弱碱电离吸热，浓的酸碱稀释放热等因素。
归纳拓展
1
2
微考点2 中和反应反应热的测量
(1)为了测量某酸碱反应的中和反应反应热，计算时至少需要的数据有( )
①酸的浓度和体积 ②碱的浓度和体积 ③比热容 ④反应后溶液的质量 ⑤生成水的物质的量 ⑥反应前后温度变化 ⑦操作所需的时间
A．仅需①②③④ B．仅需①③④⑤
C．仅需③④⑤⑥ D．全部
典例 2
C
[解析] 在测量并计算反应放出的热量时用到的公式为Q＝mcΔT，理解各符号表示的物理意义即可：m表示④反应后溶液的质量，c表示③比热容，ΔT表示⑥反应前后温度变化，C正确。
(2) (2023·山东滨州检测)①中和反应反应热测定的实验中，用到的玻璃仪器有烧杯、温度计、______________、________。
②量取反应物时，取50 mL 0.50 mol·L－1的盐酸，还需加入的试剂是______(填选项字母)。
A．50 mL 0.50 mo－1 NaOH溶液
B．50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液
C．1.0 g NaOH固体
③实验时大烧杯上若不盖硬纸板，求得中和反应反应热的数值________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
玻璃搅拌器
量筒
B
偏小
[解析] ①中和反应的反应热测定的实验中，用到的玻璃仪器有烧杯、温度计、玻璃搅拌器、量筒。②量取反应物时，取50 mL 0.50 mol·L－1的盐酸，还需加入等体积但浓度略大的NaOH溶液，使酸被完全中和，并且根据酸的浓度和体积计算生成水的物质的量。③实验时大烧杯上若不盖硬纸板，则中和放出的热量散失较多，温度计测得的温度偏小，中和反应放出的热量偏小。
〔对点集训2〕 (1) (2023·湖南邵阳二中月考)测定中和反应的反应热的简易装置如图所示，下列有关该实验的说法不正确的是( )
A．测定中和反应的反应热时，不能选用NaOH溶液和浓硫酸
B．相同条件下，NaOH溶液与盐酸、硝酸反应的中和热不相同
C．实验需要记录反应前初始温度及反应后溶液达到的最高温度
D．玻璃搅拌器上下搅拌有助于反应充分，隔热层起保温作用
B
[解析] 浓硫酸稀释时放出大量的热，选用NaOH溶液和浓硫酸进行实验，反应放出的热量偏高，A正确；盐酸、硝酸都是强酸，与NaOH溶液反应的实质都是OH－＋H＋===H2O，故中和热相同，B错误；实验需要记录反应前初始温度及反应后溶液达到的最高温度，根据热量计算公式计算反应热，C正确；玻璃搅拌器上下搅拌，使溶液充分混合，有助于反应充分，隔热层起保温、隔热作用，防止热量散失，D正确。
(2) (2023·广东模拟)某实验小组用0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液进行反应热的测定。实验装置如图所示。
①仪器a的名称是______________。
玻璃搅拌器
②取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，测得起止温度差的平均值为4.0 ℃。近似认为0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液的密度都是1 g·cm－3，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。则计算得反应热ΔH＝___________________(取小数点后一位)。
－53.5 kJ·mol－1
③上述实验结果与－57.3 kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因可能是__________(填字母)。
A．实验时搅拌速度慢
B．用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视刻度线读数
C．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
D．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定硫酸溶液的温度
ACD
③53.5<57.3，则测定的温度差偏小。A项，实验时搅拌速度慢，导致热量散失，测定的温度差偏小；B项，用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视刻度线读数，NaOH所取体积偏大，释放的热量偏多，测定的温度差偏大；C项，分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中，在加入过程中导致热量损失，测定的温度差偏小；D项，用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定硫酸溶液的温度，因温度计上附着的NaOH与硫酸反应放热，导致硫酸的起始温度偏高，测定的温度差偏小。
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当用稀溶液，否则会造成较大误差。
2 量取酸和碱时，应当分别使用不同的量筒量取。
3 使用同一温度计分别先后测量酸、碱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再测另一种溶液的温度。
4 取多次实验起始温度(t1)、终止温度(t2)的平均值代入公式计算，计算时应注意单位的统一。
归纳拓展
1
2
3
4
必备知识·梳理夯实
1.盖斯定律
(1)内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。即：化学反应的反应热只与反应体系的______________有关，而与______________无关。如：由反应物A生成产物B可以设计如下两条途径，则ΔH、ΔH1、ΔH2的关系可以表示为________________________。
始态和终态
反应的途径
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
根据盖斯定律有__________________________。
ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
(2)应用：
①根据盖斯定律书写热化学方程式：根据已知热化学方程式，运用数学计算转化为目标热化学方程式。
②盖斯定律的理解
aΔH2
－ΔH2
ΔH1＋ΔH2
即：若一个化学方程式可由n个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这n个化学反应焓变的代数和。
(2)根据反应进行的程度比较反应焓变的大小
(3)根据反应物或生成物的状态比较反应焓变的大小
物质的气、液、固三态变化时的能量变化如下：
⑤S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH5
⑥S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH6
由⑤－⑥可得S(g)===S(s) ΔH＝ΔH5－ΔH6<0，故ΔH5<ΔH6。
3.利用盖斯定律计算反应热
(1)运用盖斯定律的技巧——“三调一加”。
一调：根据目标热化学方程式，调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置，改写已知的热化学方程式。
二调：根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。
三调：调整中间物质的化学计量数。
一加：将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。
(2)运用盖斯定律的三个注意事项。
①热化学方程式乘以某一个数时，焓变ΔH也必须乘上该数。
②热化学方程式相加减时，物质之间相加减，焓变ΔH也必须相加减。
③将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但绝对值不变。
4.利用盖斯定律书写热化学方程式的一般步骤
[微点拨] 应用盖斯定律时要注意的问题
(1)叠加各反应式时，有的反应要逆向写，ΔH符号也相反，有的反应式要扩大或缩小，ΔH也要相应扩大或缩小。
(2)比较反应热大小时，反应热所带“＋”“－”均具有数学意义，参与大小比较。
(3)利用键能计算反应热时，要注意物质中化学键的个数。如1 mol NH3中含有3 mol N—H键，1 mol P4中含有6 mol P—P键等。
(4)同一物质的三态变化(固、液、气)，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关。( )
[提示] 化学反应的反应热与反应的途径无关。
(2)盖斯定律遵守能量守恒定律。( )
[提示] 反应物和生成物能量一定，变化过程中能量变化是依据能量守恒的分析体现。盖斯定律是能量守恒定律的具体体现。
×
√
(3)已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2
则ΔH1>ΔH2( )
[提示] 比较ΔH时，应包括符号，CH4燃烧为放热反应，热值越大，ΔH越小。
(4)已知：O3(g)＋Cl(g)===ClO(g)＋O2(g) ΔH1
ClO(g)＋O(g)===Cl(g)＋O2(g) ΔH2
则反应O3(g)＋O(g)===2O2(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2。( )
[提示] 根据盖斯定律可得：ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
×
√
√
√
×
×
×
×
×
√
(13)已知相同条件下2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g) ΔH1，反应2SO2(s)＋O2(g)===2SO3(g) ΔH2，则ΔH1>ΔH2。( )
(14)对一可逆反应加入催化剂，改变了反应途径，反应的ΔH也随之改变。( )
(15)利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热。( )
×
×
√
2．近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如图：
反应Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g) ΔH1＝＋551 kJ·mol－1
反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3＝－297 kJ·mol－1
反应Ⅱ的热化学方程式：__________________________________
___________________________。
3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s) ΔH2＝－254 kJ·mol－1
3．(1)物质A在一定条件下可发生一系列转化，完成下列填空。
①A→F，ΔH＝____________；
②ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝______；
③C→F，|ΔH|____|ΔH1＋ΔH2＋ΔH6|(填“>”“<”或“＝”，下同)；
④|ΔH1＋ΔH2＋ΔH3|______|ΔH4＋ΔH5＋ΔH6|。
－ΔH6
0
＝
＝
(2) (2022·河北唐县第一中学高三月考)真空碳热还原—氧化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：
Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)===3AlCl(g)＋3CO(g) ΔH＝a kJ·mol－1
3AlCl(g)===2Al(l)＋AlCl3(g) ΔH＝b kJ·mol－1
反应Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g)的ΔH＝______________kJ·mol－1(用含a、b的代数式表示)。
(a＋b)
考点突破·训练提升
典例 1
微考点1 利用盖斯定律书写热化学方程式、计算反应热
(1) (2023·河北模拟)已知25 ℃、101 kPa下，1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ，
2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.66 kJ·mol－1，
C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.29 kJ·mol－1，
D
(2)① (2021·河北卷，16节选)当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时，相关物质的燃烧热数据如表：
则25 ℃时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为________________________________________________________。
6C(石墨，s)＋3H2(g)===C6H6(l) ΔH＝＋49.1 kJ·mol－1
根据盖斯定律，反应a的ΔH1＝_____________________________(写出一个代数式即可)。
ΔH2＋ΔH3－ΔH5(或ΔH3－ΔH4)
＋89.3
②根据题目所给出的反应方程式关系可知，a＝b＋c－e＝c－d，根据盖斯定律则有ΔH1＝ΔH2＋ΔH3－H5＝ΔH3－ΔH4。
③根据盖斯定律，由反应①＋反应②得反应③，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(＋100.3－11.0)kJ·mol－1＝＋89.3 kJ·mol－1。
〔对点集训1〕 (1) (2023·重庆适应性测试)已知△(g)＋H2(g)―→CH3CH2CH3(g) ΔH1＝－157 kJ·mol－1，环丙烷(g)的燃烧热ΔH2＝－2 092 kJ·mol－1，丙烷(g)的燃烧热ΔH3＝－2 220 kJ·mol－1,1 mol液态水蒸发为气态水的焓变ΔH＝＋44 kJ·mol－1。则2 mol氢气完全燃烧生成气态水的ΔH(kJ·mol－1)为( )
A．－658 B．－482
C．－329 D．－285
B
(2) (2023·湖南衡阳师院祁东附属中学月考)在常温常压下，已知：
①4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH1
②4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH2
③2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s) ΔH3
则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系正确的是( )
D
CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝－867 kJ·mol－1
② (2022·山东青岛模拟)已知：1)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH1＝＋a kJ·mol－1
2)2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)
ΔH2＝－b kJ·mol－1
3)CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)
ΔH3＝＋c kJ·mol－1(a、b、c均为正值)
则CO2(g)＋2H2O(g)===CH4(g)＋2O2(g)的ΔH4＝________________________kJ·mol－1(用a、b、c表示)。
＋(2a＋2b－c)
③ (2023·陕西宝鸡模拟)研究含氮元素物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要的意义。
发射神舟十三号的火箭推进剂为液态四氧化二氮和液态偏二甲肼(C2H8N2)，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：①C2H8N2(l)＋4O2(g)===2CO2(g)＋N2(g)＋4H2O(l) ΔH1
②2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l) ΔH2
③H2O(g)===H2O(l) ΔH3
请写出上述反应的热化学方程式的ΔH：___________________。
ΔH1－2ΔH2－4ΔH3
[解析] ①目标反应为CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g)＋CO2(g)，根据盖斯定律可知ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝(－1 160 kJ·mol－1)＋(＋293 kJ·mol－1)＝－867 kJ·mol－1。②根据盖斯定律，由2×①－2×②－③得反应CO2(g)＋2H2O(g)===CH4(g)＋2O2(g) ΔH4＝＋(2a＋2b－c)kJ·mol－1。③根据盖斯定律有①－②×2－③×4得热化学方程式为2N2O4(l)＋C2H8N2(l)===2CO2(g)＋4H2O(g)＋3N2(g) ΔH＝ΔH1－2ΔH2－4ΔH3。
1 反应热的计算方法
归纳拓展
1
2 利用盖斯定律书写热化学方程式
2
微考点2 反应热的大小比较
(1) (2021·浙江卷，21)相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是( )
A．ΔH1>0，ΔH2>0
B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH1>ΔH2，ΔH3>ΔH2
D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4
典例 2
C
[解析] 根据盖斯定律反应存在如下关系：
一般的烯烃与氢气发生的加成反应为放热反应，但是，由于苯环结构的特殊性决定了苯环结构的稳定性，苯与氢气发生加成反应生成1,3-环己二烯时，破坏了苯环结构的稳定性，因此该反应为吸热反应。
环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，则ΔH1<0，ΔH2<0，A错误；反应热为ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的四个反应依次编号为反应①、②、③、④，反应①＋反应②≠反应③，即ΔH3≠ΔH1＋ΔH2，B错误；环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，ΔH1<0，ΔH2<0，由于1 mol 1,3-环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯完全加成后消耗的氢气的2倍，故其放出的热量更多，ΔH1>ΔH2，苯与氢气发生加成反应生成1,3-环己二烯的反应为吸热反应(ΔH4>0)，根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，因此ΔH2＝ΔH3－ΔH4、ΔH3>ΔH2，C正确、D错误。
(2)电解饱和食盐水的能量关系如图所示(所有数据均在室温下测得)：
下列说法不正确的是( )
A．ΔH2<ΔH6
B．ΔH3>0，ΔH4<0
C．2H＋(aq)＋2Cl－(aq)===H2(g)＋Cl2(g)的ΔH＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH6＋ΔH7
D．中和热可表示为－0.5ΔH5
A
[解析] 由题给示意图可知，过程2为溶液中氯离子失去电子转化为氯原子的吸热过程，ΔH2>0，过程6为溶液中氢离子得到电子生成氢原子的放热过程，ΔH6<0，则ΔH2>ΔH6，故A错误；由题给示意图可知，过程3为溶液中氯原子转化为气态氯原子的吸热过程，ΔH3>0，过程4为氯原子形成氯气分子的放热过程，ΔH4<0，故B正确；由盖斯定律可知，过程2＋过程3＋过程4＋过程6＋过程7得反应2H＋(aq)＋2Cl－(aq)===H2(g)＋Cl2(g)，则反应的焓变ΔH＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH6＋
ΔH7，故C正确；中和热为稀酸和稀碱发生中和反应生成1 mol水释放的能量，由题给示意图可知，过程5为2 mol液态水转化为氢离子和氢氧根离子吸收热量的过程，则酸与碱发生中和反应的中和热可表示为－0.5ΔH5，故D正确。
(3) (2023·湖南娄底春元中学月考)下列各组热化学方程式中，ΔH1>ΔH2的是( )
C
[解析] 等质量的C完全燃烧产生CO2放出的热量比不完全燃烧产生CO放出的热量多，所以ΔH1<ΔH2，①不符合题意；物质S(g)具有的能量比S(s)具有的能量多，则等质量的S(g)燃烧放出的热量比S(s)燃烧放出的热量要多，所以ΔH1>ΔH2，②符合题意；所有物质的聚集状态相同，发生反应的H2越多，反应放出的热量就越多，则ΔH1>ΔH2，③符合题意；固态CaCO3分解反应是吸热反应，ΔH1>0；CaO与H2O反应产生Ca(OH)2的反应是放热反应，ΔH2<0，则ΔH1>ΔH2，④符合题意。
〔对点集训2〕 (1) (2023·湖北武汉联考)根据以下热化学方程式，ΔH1和ΔH2的大小比较错误的是( )
A．2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l) ΔH1
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l) ΔH2
则ΔH1>ΔH2
B．Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g) ΔH1
Br2(l)＋H2(g)===2HBr(g) ΔH2
则ΔH1<ΔH2
A
C．4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH1
4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH2
则ΔH1<ΔH2
D．Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g) ΔH1
Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g) ΔH2
则ΔH1<ΔH2
[解析] 将A中的热化学方程式依次编号为①、②，由①－②可得2S(s)＋2O2(g)===2SO2(g) ΔH3＝ΔH1－ΔH2<0，即ΔH1<ΔH2，A项错误；Br2(g)具有的能量高于等量的Br2(l)具有的能量，故1 mol Br2(g)与H2(g)反应生成HBr(g)放出的热量比1 mol Br2(l)与H2(g)反应生成HBr(g)放出的热量多，则有ΔH1<ΔH2，B项正确；将C中的两个热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①－②得4Al(s)＋2Fe2O3(s)===2Al2O3(s)＋4Fe(s)，则有ΔH3＝ΔH1－ΔH2<0，则ΔH1<ΔH2，C项正确；Cl2比Br2活泼，与H2反应时越容易，放出的热量越多，ΔH越小，故ΔH1<ΔH2，D项正确。
D
[解析] 由②、③可知，ΔH3＝2ΔH2，即c＝2b，生成1 mol液态水放出的热量高于生成1 mol气态水放出的热量，即|a|<|b|，由于反应为放热反应，则a、b、c均小于0，D项符合题意。
(3)已知：CH4在一定条件下可发生一系列反应，如图所示：
下列说法不正确的是( )
A．ΔH3＝ΔH2－ΔH5
B．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4
C．ΔH1>ΔH5
D．ΔH4>0
A
[解析] 由盖斯定律可知，CH4(g)＋2O2(g)―→CO2(g)＋2H2O(l) ΔH5＝ΔH2＋ΔH3，即ΔH3＝ΔH5－ΔH2，A项错误；由盖斯定律可知，CH4(g)＋2O2(g)―→CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4，B项正确；由盖斯定律可知，CH4(g)＋2O2(g)―→CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝ΔH5＋ΔH4，但H2O(l)―→H2O(g) ΔH4>0，所以ΔH1>ΔH5，C项正确；H2O(l)―→H2O(g)吸热，所以CO2(g)＋2H2O(l)―→CO2(g)＋2H2O(g)吸热，即ΔH4>0，D项正确。
归纳拓展：
比较反应热的常用方法
方法一：利用盖斯定律进行比较。
如①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2
由①－②可得2H2O(l)===2H2O(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2>0，则ΔH1>ΔH2。
方法二：利用能量变化图进行比较。
由图像可以看出放出或吸收热量的多少，若是放热反应，放出的热量越多，ΔH越小；若是吸热反应，吸收的热量越多，ΔH越大，故ΔH1>ΔH2。
方法三：利用物质状态，迅速比较反应热的大小的方法
①若反应为放热反应，当反应物(物质的量相同)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(物质的量相同)状态不同、生成物状态相同时，固体反应放热最少，气体反应放热最多。
③在比较反应热(ΔH)的大小时，应带符号比较。对于放热反应，放出的热量越多，ΔH反而越小。
⑤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能量要小于热化学方程式中反应热的绝对值。
本讲要点速记：
1.物质能量与反应吸、放热之间的两个关系：
(1)E反应物>E生成物，放热反应，ΔH<0。
(2)E反应物0。
2.热化学方程式书写与判断的注意事项：
(1)注意标明物质的聚集状态。
(2)注意ΔH的符号与单位。
(3)注意ΔH的数值与计量数是否对应。
(4)燃烧热、中和热等条件的限制。
3.了解燃烧热和中和热的两点联系
(1)对于中和热、燃烧热，由于它们的反应放热是确定的，所以描述中不带“－”，但其焓变小于零。
(2)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。
4.盖斯定律的两个关键：
(1)化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关。
(2)利用盖斯定律可间接计算某些反应的反应热。
5.盖斯定律中的两个关系
(1)总反应方程式＝各步反应方程式之和
(2)总反应的焓变＝各步反应的焓变之和
