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第1课时 化学反应的反应热、内能变化与焓变
学业基础
核心素养
当堂评价
核心微网络
素养新目标
1.知道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的影响。
2．认识化学能与热能的相互转化，恒温恒压条件下化学反应的反应热可以用焓变表示。
3．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。
4．能用热化学方程式表示反应中的能量变化。
学业基础
一、化学反应的反应热
1．反应热
(1)当化学反应在一定的温度下进行时，反应所_____或_____的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热。
(2)符号：用Q表示，Q>0，表示反应____；Q<0，表示反应______。
2．热化学：用______方法和_____方法研究反应热的化学分支。
释放
吸收
吸热
放热
实验
理论
3．反应热的测定
(1)主要仪器：量热计。
测定反应前后溶液的温度
使反应充分进行，体系的温度均匀
保温作用
反应容器
(2)原理：
①公式：Q＝___________。
②各物理量的含义：C表示溶液及量热计的热容；T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。
(3)操作：将反应物加入内筒并搅拌使之迅速反应，测量反应前后溶液温度的变化值。
－C(T2－T1)
状元随笔 实验注意事项：
(1)要使用同一只温度计。测量酸、碱溶液及混合液的温度时，测量完一种溶液的温度后，温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。
(2)应当使用强酸、强碱的稀溶液，因为弱酸、弱碱在水溶液中不能完全电离，且弱酸、弱碱的电离是吸热过程，使所测得的反应热数值偏小。
(3)测量中和反应的反应热时不能使用浓的强酸、强碱，因为浓的强酸、强碱溶于水时一般放热，使测得的反应热数值偏大。
(4)实验时所用的强酸、强碱溶液配好后要充分冷却至室温后才能使用。
(5)为了减小误差，重复实验2～3次，取其平均值。
二、化学反应的内能变化与焓变
1．化学反应的内能变化
(1)含义：体系内物质所含各种微观粒子的能量______。
(2)符号：____。
(3)影响因素：
①物质的_____、______和________；
②体系的_____、压强。
(4)内能变化与能量变化的关系
化学反应中内能的变化可写作：ΔU＝______________________。
U(反应产物)_____U(反应物) 反应吸收能量
U(反应产物)___U(反应物) 反应释放能量
总和
U
种类
数量
聚集状态
温度
U(反应产物)－U(反应物)
>
<
(5)内能变化与反应热的关系
①化学反应体系与环境进行能量交换可以以____和_____的形式呈现。即化学反应中内能的变化等于________和_____的加和，即：ΔU＝________。
②若反应中体系没有做功，则ΔU＝_____，即反应热等于反应前后体系内能的变化。
③等压条件下：可能存在因体积改变而存在体积功，故反应热不一定等于反应体系内能的变化。
热
功
反应热
功
Q＋W
Q
2．化学反应的焓变
(1)焓：用它的变化来描述等压反应的反应热，符号为____，单位是______。
(2)反应热与焓变的关系
①焓变
H
J或kJ
ΔH
H(反应产物)－H(反应物)
②反应热和焓变的关系
等压条件下，反应不与外界进行电能、光能等其他形式能量的转化时的反应热______反应的焓变，即Qp_____ΔH。
③化学反应的焓变示意图
等于
＝
>
吸热
<
放热
3．热化学方程式
(1)定义：把一个化学反应中__________和__________同时表示出来的式子。
(2)意义：热化学方程式不仅表示_____的变化，还表明了______的变化。
(3)举例：H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l) ΔH(298 K)＝－285.8 kJ·mol－1，表示在_____ K时，______H2(g)和________O2(g)反应生成1 mol H2O(l)时______的热量为285.8 kJ。
物质的变化
反应的焓变
物质
能量
298
1 mol
0.5 mol
放出
状元随笔 熟记常见放热反应与吸热反应
(1)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金属跟水或酸的置换反应；⑤铝热反应。
(2)吸热反应
①大多数分解反应；②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应(大多数铵盐和碱的反应)；③碳和水蒸气、C和CO2的反应。
【即学即练】
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)H、ΔH的单位是kJ。( )
(2)焓变一定等于反应热。( )
(3)中和反应的反应热一定是正值。( )
×
×
×
2．下列有关化学反应的说法正确的是( )
A．化学反应中的能量变化都表现为热量变化
B．化学反应中能量的变化量与参加反应的物质的物质的量无关
C．能量变化必然伴随化学变化的发生
D．化学反应发生过程中一定有能量变化
答案：D
解析：化学反应中的能量变化形式有多种，如光能、声能、电能等，但通常表现为热量变化，故A项错误；化学反应中能量的变化量与参加反应的物质的物质的量有关，参加反应的物质的物质的量越大，其能量的变化量越大，故B项错误；能量变化过程中不一定发生化学变化，如氢氧化钠固体溶于水放出热量，故C项错误；化学反应的实质为旧键的断裂和新键的形成，旧键断裂和新键形成都伴有能量变化，化学反应发生过程中一定有能量变化，故D项正确。
3．已知化学反应2C(s)＋O2(g) 2CO(g)，2CO(g)＋O2(g)
2CO2(g)都是放热反应，据此判断，下列说法中正确的是(其他条件相同)( )
A．28 g CO所具有的内能一定高于44 g CO2所具有的内能
B．32 g O2所具有的内能大于44 g CO2所具有的内能
C．56 g CO和32 g O2所具有的总内能大于88 g CO2所具有的内能
D．将一定质量的C燃烧，生成CO2与生成CO时放出的热量一样多
答案：C
解析：2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)是放热反应，反应物的总内能高于生成物的总内能，即56 g CO和32 g O2所具有的总内能大于88 g CO2所具有的内能，但28 g CO所具有的内能不一定高于44 g CO2所具有的内能，32 g O2所具有的内能也不一定高于44 g CO2所具有的内能，故A、B项错误，C项正确；由于C→CO过程放热，CO→CO2过程放热，所以将一定质量的C燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多，故D项错误。
4．通过测定50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液反应过程中放出的热量可计算中和反应的反应热。某兴趣小组设计实验装置如图所示，请回答下列问题：
(1)从所学内容判断，图中尚缺少的一种
仪器是_____________；该装置还有不妥之处，
应如何改正？________________________
_____________________。
(2)大、小烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是
________________________。
环形玻璃搅拌棒
在大小烧杯间填满碎泡沫塑料，使小烧杯口与大烧杯口相平
减少实验过程中的热量损失
解析：(1)该装置中缺少的仪器是环形玻璃搅拌棒；为减少热量散失，应使小烧杯口与大烧杯口持平，其余空间用碎泡沫塑料填满。(2)大、小烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是减少实验过程中的热量损失。
(3)如果大烧杯上不盖硬纸板，则计算出的中和反应的反应热(ΔH)会________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)实验中改用60 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量________(填“相等”或“不相等”)，计算出的中和反应的反应热________(填“相同”或“不同”)。
偏大
不相等
相同
解析： (3)如果大烧杯上不盖硬纸板，会有一部分热量散失，求得的中和反应的反应热数值将会偏小，放热反应的ΔH为负值，所以计算出的中和反应的反应热(ΔH)偏大。(4)中和反应放出的热量与所用酸以及碱的量有关，如果用60 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液进行反应，与题述原实验相比，生成水的量增多，所放出的热量偏多，但是计算出的中和反应的反应热相同。
核心素养
目标一 焓变的计算
例1 根据如图能量关系示意图，下列说法正确的是( )
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)的热化学方程式为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的热量，则CO的热值为－10.1 kJ·mol－1
答案：C
解析：由图可知1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量比1 mol CO2(g)的能量高393.5 kJ，A项错误；由图可知反应2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)为放热反应，生成物的总能量小于反应物的总能量，B项错误；热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，则CO的热值为282.9 kJ÷28 g≈10.1 kJ·g－1，D项错误。
[提升1] 已知一定条件下断裂1 mol下列化学键需要吸收的能量分别为：H—H 436 kJ；Cl—Cl 243 kJ；H—Cl 431 kJ。对于反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH>0
B．氢气分子中的化学键比氯气分子中的化学键更稳定
C．其他条件相同时，该反应在光照和点燃条件下的ΔH不同
D．H2与Cl2反应的热化学方程式为
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－183 kJ
答案：B
解析：根据题给数据计算，ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和＝436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×431 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1，ΔH<0，A项错误；H—H键的键能比Cl—Cl键的键能大，H2分子比Cl2分子中的化学键更稳定，B项正确；反应的反应热与反应条件无关，其他条件相同时，在光照和点燃条件下的ΔH相同，C项错误；ΔH的单位为kJ·mol－1，D项错误。
状元随笔 利用键能计算焓变时，注意记清公式“ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和”，还要正确判断出每种物质中存在的化学键的种类和个数。
关键能力
1.ΔH的计算方法
(1)ΔH＝生成物所具有的总能量－反应物所具有的总能量。
(2)ΔH＝断键吸收的总能量－成键释放的总能量。
拓展：常见物质的分子中的化学键数目
物质 CO2(C===O) CH4(C—H) 白磷(P4)(P—P) H2O(H—O)
键数 2 4 6 2
2.图解化学键变化与反应热的关系
a——旧化学键断裂吸收的能量；
b——新化学键形成放出的能量；
c——反应热。
目标二 热化学方程式的书写及正误判断
例2 胶状液氢(主要成分是H2和CH4)有望用于未来的运载火箭和空间运输系统，实验测得101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式书写正确的是( )
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1
答案：B
解析：1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量，热化学方程式应写为H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，A项错误；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出890.3 kJ的热量，热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，B项正确；C、D错误。
[提升2] 下列关于热化学反应的描述中正确的是( )
A．HCl和NaOH反应的ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1
B．甲烷的标准燃烧热为－890.3 kJ·mol－1，则反应CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)的ΔH<－890.3 kJ·mol－1
C．已知500 ℃、30 MPa下，N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，将1.5 mol H2和过量的N2在此条件下充分反应，放出热量46.2 kJ
D．CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则反应2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋566.0 kJ·mol－1
答案：D
解析：HCl和NaOH反应的ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，但由于稀硫酸与氢氧化钙反应生成的硫酸钙微溶，则H2SO4和Ca(OH)2反应的ΔH≠2×(－57.3) kJ·mol－1，A项错误；由于气态水的能量高于液态水的能量，则甲烷完全燃烧生成液态水放热多，但放热越多，ΔH越小，因此反应CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)的ΔH>－890.3 kJ·mol－1，B项错误；合成氨反应是可逆反应，将1.5 mol H2和过量的N2在此条件下充分反应，放出热量小于46.2 kJ，C项错误；CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1，互为逆反应时，焓变的数值相同、符号相反，则反应2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋566.0 kJ·mol－1，D项正确。
状元随笔 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。
关键能力
普通化学方程式与热化学方程式的区别
项目 普通化学方程式 热化学方程式
化学计量数 只能是整数，表示微粒个数及该物质的物质的量 可为整数，可为分数，只表示该物质的物质的量
状态 不要求注明 要求注明
反应热 无 注明ΔH的数值，单位及正、负号
意义 表明了化学反应中的物质变化 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
实例 2H2＋O2点燃2H2O C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1
【提醒】 (1)同素异形体在反应中除标明状态外，还要注明名称，如C(s，石墨)。
(2)在热化学方程式中，物质化学式前面的系数只表示物质的量，可以用整数或简单分数表示。
当堂评价
1．下列过程伴随的能量变化中，属于反应热的是( )
A．形成1 mol H—Cl键放出的能量
B．石墨转化为金刚石吸收的能量
C．1 mol O2形成2 mol O吸收的能量
D．水蒸气变成液态水放出的能量
答案：B
解析：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为反应热，化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。形成1 mol H—Cl键，只有化学键的形成，故其能量的变化不属于反应热，A项错误；石墨转化为金刚石过程中，既有旧键的断裂，又有新键的形成，故其能量的变化属于反应热，B项正确；1 mol O2形成2 mol O，只有化学键的断裂，没有化学键的形成，故其能量的变化不属于反应热，C项错误；水蒸气变成液态水是物理变化，故其能量的变化不属于反应热，D项错误。
2．科学家用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程如图所示，下列说法正确的是( )
A．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
B．CO和O生成了具有极性共价键的CO2
C．在该过程中，CO断键形成C和O
D．CO和O生成CO2是吸热反应，ΔH>0
答案：B
解析：根据题给图示可知，状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程，A项错误；根据题给图示可知，CO与O反应生成CO2，CO2中含有极性共价键，B项正确；根据题给图示可知，反应过程中CO中的化学键没有断裂，C项错误；根据题给图示可知，状态Ⅰ的总能量高于状态Ⅲ的总能量，CO和O生成CO2的反应是放热反应，ΔH<0，D项错误。
3．下列说法中正确的是( )
A．质量相等而状态不同的同种物质，它们的焓相等
B．当反应放热时，ΔU>0；反应吸热时，ΔU<0(反应过程中体系没有做功)
C．在一个确定的化学反应中，反应物的总焓与反应产物的总焓一定不同
D．焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化
答案：C
解析：质量相等而状态不同的同种物质，它们所具有的能量不同，所以它们的焓不相等，A项错误；若反应过程中体系没有做功，当反应放热时ΔU<0，吸热时ΔU>0，B项错误；化学反应一定伴随能量变化，所以反应物总焓与产物总焓一定不同，C项正确；焓变是反应产物的总焓与反应物的总焓之差，不限制反应物或产物的量，D项错误。
4．下列变化过程，属于放热反应的是( )
①NH4Cl固体溶于水
②炸药爆炸
③食物因氧化而腐败
④铝热反应
⑤酸碱中和反应
⑥煅烧石灰石制生石灰
⑦溴蒸气液化
A．②③④⑤⑦ B．①②④⑤ C．②③④⑤ D．①②③⑥⑦
答案：C
解析：①NH4Cl固体溶于水是吸热过程，属于物理变化；②炸药爆炸是放热反应；③食物因氧化而腐败是放热反应；④铝热反应是剧烈的放热反应；⑤酸碱中和反应是放热反应；⑥煅烧石灰石制生石灰是吸热反应；⑦溴蒸气液化是放热过程，属于物理变化，不是放热反应。
5．下列图示变化为吸热反应的是( )
答案：A
解析：题图中反应物总能量小于反应产物总能量，为吸热反应，故A项符合题意；题图中反应物总能量大于反应产物总能量，为放热反应，故B项不符合题意；浓硫酸稀释放热，属于物理变化，故C项不符合题意；Zn与稀盐酸的反应为放热反应，故D项不符合题意。
6．化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷(P4)和P4O6的分子结构如图所示；现提供以下化学键的键能：P—P键键能为198 kJ·mol－1、P—O键键能为、氧气分子内氧原子间的键能为498 kJ·mol－1，则P4(s)＋3O2(g)===P4O6(s)的反应热ΔH为( )
A．＋1 638 kJ·mol－1
B．－1 638 kJ·mol－1
C．－126 kJ·mol－1
D．＋126 kJ·mol－1
答案：B
解析：反应热ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，所以反应P4(s)＋3O2(g)===P4O6(s)的反应热ΔH＝6×198 kJ·mol－1＋3×498 kJ·mol－1－12×360 kJ·mol－1＝－1 638 kJ·mol－1。
7．氢气是人类最理想的能源。已知在25 ℃，101 kPa下，1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量142.9 kJ，则下列热化学方程式书写正确的是( )
A．2H2＋O2===2H2O ΔH＝－142.9 kJ·mol－1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－142.9 kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－142.9 kJ
答案：C
解析：已知在25 ℃、101 kPa下，1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量142.9 kJ，所以4 g氢气完全燃烧生成液态水，放出571.6 kJ热量。物质聚集状态未标注，且4 g氢气完全燃烧生成液态水，放出571.6 kJ热量，故A错误；4 g氢气完全燃烧生成液态水，放出571.6 kJ热量，故B错误；4 g氢气完全燃烧生成液态水，放出571.6 kJ热量，且ΔH的单位为kJ·mol－1，不是kJ，故D错误。
练后反思
理解焓变的注意问题
(1)任何化学反应都是旧键断裂，新键形成的过程，都伴随着能量的变化。
(2)焓变取决于反应物能量和生成物能量的相对大小。
(3)物质发生物理变化的过程中，也会有能量的变化，但不属于吸热反应或放热反应。在进行反应热的有关计算时，必须要考虑到发生物理变化时的热效应，如物质的三态变化。
(4)化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。吸热反应在常温常压下也可进行，而很多放热反应需要在加热的条件下进行。第1节 化学反应的热效应
第1课时 化学反应的反应热、内能变化与焓变
核心微网络
素养新目标
1.知道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的影响。
2．认识化学能与热能的相互转化，恒温恒压条件下化学反应的反应热可以用焓变表示。
3．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。
4．能用热化学方程式表示反应中的能量变化。
学业基础——自学·思记·尝试
一、化学反应的反应热
1．反应热
(1)当化学反应在一定的温度下进行时，反应所________或________的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热。
(2)符号：用Q表示，Q>0，表示反应________；Q<0，表示反应________。
2．热化学：用________方法和________方法研究反应热的化学分支。
3．反应热的测定
(1)主要仪器：量热计。
(2)原理：
①公式：Q＝________。
②各物理量的含义：C表示溶液及量热计的热容；T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。
(3)操作：将反应物加入内筒并搅拌使之迅速反应，测量反应前后溶液温度的变化值。
状元随笔 实验注意事项：
(1)要使用同一只温度计。测量酸、碱溶液及混合液的温度时，测量完一种溶液的温度后，温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。
(2)应当使用强酸、强碱的稀溶液，因为弱酸、弱碱在水溶液中不能完全电离，且弱酸、弱碱的电离是吸热过程，使所测得的反应热数值偏小。
(3)测量中和反应的反应热时不能使用浓的强酸、强碱，因为浓的强酸、强碱溶于水时一般放热，使测得的反应热数值偏大。
(4)实验时所用的强酸、强碱溶液配好后要充分冷却至室温后才能使用。
(5)为了减小误差，重复实验2～3次，取其平均值。
二、化学反应的内能变化与焓变
1．化学反应的内能变化
(1)含义：体系内物质所含各种微观粒子的能量________。
(2)符号：________。
(3)影响因素：
①物质的________、________和________；
②体系的________、压强。
(4)内能变化与能量变化的关系
化学反应中内能的变化可写作：ΔU＝______________________________________________。
U(反应产物)________U(反应物) 反应吸收能量
U(反应产物)________U(反应物) 反应释放能量
(5)内能变化与反应热的关系
①化学反应体系与环境进行能量交换可以以________和________的形式呈现。即化学反应中内能的变化等于________和________的加和，即：ΔU＝__________________。
②若反应中体系没有做功，则ΔU＝__________________，即反应热等于反应前后体系内能的变化。
③等压条件下：可能存在因体积改变而存在体积功，故反应热不一定等于反应体系内能的变化。
2．化学反应的焓变
(1)焓：用它的变化来描述等压反应的反应热，符号为________，单位是________。
(2)反应热与焓变的关系
①焓变
②反应热和焓变的关系
等压条件下，反应不与外界进行电能、光能等其他形式能量的转化时的反应热________反应的焓变，即Qp________ΔH。
③化学反应的焓变示意图
3．热化学方程式
(1)定义：把一个化学反应中________和________同时表示出来的式子。
(2)意义：热化学方程式不仅表示________的变化，还表明了________的变化。
(3)举例：H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l) ΔH(298 K)＝－285.8 kJ·mol－1，表示在________ K时，________H2(g)和________O2(g)反应生成1 mol H2O(l)时________的热量为285.8 kJ。
状元随笔 熟记常见放热反应与吸热反应
(1)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金属跟水或酸的置换反应；⑤铝热反应。
(2)吸热反应
①大多数分解反应；②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应(大多数铵盐和碱的反应)；③碳和水蒸气、C和CO2的反应。
【即学即练】
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)H、ΔH的单位是kJ。( )
(2)焓变一定等于反应热。( )
(3)中和反应的反应热一定是正值。( )
2．下列有关化学反应的说法正确的是( )
A．化学反应中的能量变化都表现为热量变化
B．化学反应中能量的变化量与参加反应的物质的物质的量无关
C．能量变化必然伴随化学变化的发生
D．化学反应发生过程中一定有能量变化
3．已知化学反应2C(s)＋O2(g)2CO(g)，2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)都是放热反应，据此判断，下列说法中正确的是(其他条件相同)( )
A．28 g CO所具有的内能一定高于44 g CO2所具有的内能
B．32 g O2所具有的内能大于44 g CO2所具有的内能
C．56 g CO和32 g O2所具有的总内能大于88 g CO2所具有的内能
D．将一定质量的C燃烧，生成CO2与生成CO时放出的热量一样多
4．通过测定50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液反应过程中放出的热量可计算中和反应的反应热。某兴趣小组设计实验装置如图所示，请回答下列问题：
(1)从所学内容判断，图中尚缺少的一种仪器是________；该装置还有不妥之处，应如何改正？____________________________________。
(2)大、小烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是__________________________________。
(3)如果大烧杯上不盖硬纸板，则计算出的中和反应的反应热(ΔH)会________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)实验中改用60 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量________(填“相等”或“不相等”)，计算出的中和反应的反应热________(填“相同”或“不同”)。
核心素养——合作·探究·分享
目标一 焓变的计算
例1 根据如图能量关系示意图，下列说法正确的是( )
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)的热化学方程式为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的热量，则CO的热值为－10.1 kJ·mol－1
[提升1] 已知一定条件下断裂1 mol下列化学键需要吸收的能量分别为：H—H 436 kJ；Cl—Cl 243 kJ；H—Cl 431 kJ。对于反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH>0
B．氢气分子中的化学键比氯气分子中的化学键更稳定
C．其他条件相同时，该反应在光照和点燃条件下的ΔH不同
D．H2与Cl2反应的热化学方程式为
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－183 kJ
状元随笔 利用键能计算焓变时，注意记清公式“ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和”，还要正确判断出每种物质中存在的化学键的种类和个数。
关键能力
1.ΔH的计算方法
(1)ΔH＝生成物所具有的总能量－反应物所具有的总能量。
(2)ΔH＝断键吸收的总能量－成键释放的总能量。
拓展：常见物质的分子中的化学键数目
物质 CO2(C===O) CH4(C—H) 白磷(P4)(P—P) H2O(H—O)
键数 2 4 6 2
2.图解化学键变化与反应热的关系
a——旧化学键断裂吸收的能量；
b——新化学键形成放出的能量；
c——反应热。
目标二 热化学方程式的书写及正误判断
例2 胶状液氢(主要成分是H2和CH4)有望用于未来的运载火箭和空间运输系统，实验测得101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式书写正确的是( )
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1
[提升2] 下列关于热化学反应的描述中正确的是( )
A．HCl和NaOH反应的ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1
B．甲烷的标准燃烧热为－890.3 kJ·mol－1，则反应CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)的ΔH<－890.3 kJ·mol－1
C．已知500 ℃、30 MPa下，N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，将1.5 mol H2和过量的N2在此条件下充分反应，放出热量46.2 kJ
D．CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则反应2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋566.0 kJ·mol－1
状元随笔 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。
关键能力
普通化学方程式与热化学方程式的区别
项目 普通化学方程式 热化学方程式
化学计量数 只能是整数，表示微粒个数及该物质的物质的量 可为整数，可为分数，只表示该物质的物质的量
状态 不要求注明 要求注明
反应热 无 注明ΔH的数值，单位及正、负号
意义 表明了化学反应中的物质变化 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
实例 2H2＋O2点燃2H2O C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1
【提醒】 (1)同素异形体在反应中除标明状态外，还要注明名称，如C(s，石墨)。
(2)在热化学方程式中，物质化学式前面的系数只表示物质的量，可以用整数或简单分数表示。
当堂评价——夯实·测控·演练
1．下列过程伴随的能量变化中，属于反应热的是( )
A．形成1 mol H—Cl键放出的能量
B．石墨转化为金刚石吸收的能量
C．1 mol O2形成2 mol O吸收的能量
D．水蒸气变成液态水放出的能量
2．科学家用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程如图所示，下列说法正确的是( )
A．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
B．CO和O生成了具有极性共价键的CO2
C．在该过程中，CO断键形成C和O
D．CO和O生成CO2是吸热反应，ΔH>0
3．下列说法中正确的是( )
A．质量相等而状态不同的同种物质，它们的焓相等
B．当反应放热时，ΔU>0；反应吸热时，ΔU<0(反应过程中体系没有做功)
C．在一个确定的化学反应中，反应物的总焓与反应产物的总焓一定不同
D．焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化
4．下列变化过程，属于放热反应的是( )
①NH4Cl固体溶于水 ②炸药爆炸 ③食物因氧化而腐败 ④铝热反应 ⑤酸碱中和反应 ⑥煅烧石灰石制生石灰 ⑦溴蒸气液化
A．②③④⑤⑦ B．①②④⑤
C．②③④⑤D．①②③⑥⑦
5．下列图示变化为吸热反应的是( )
6．化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷(P4)和P4O6的分子结构如图所示；现提供以下化学键的键能：P—P键键能为198 kJ·mol－1、P—O键键能为、氧气分子内氧原子间的键能为498 kJ·mol－1，则P4(s)＋3O2(g)===P4O6(s)的反应热ΔH为( )
A．＋1 638 kJ·mol－1 B．－1 638 kJ·mol－1
C．－126 kJ·mol－1D．＋126 kJ·mol－1
7．氢气是人类最理想的能源。已知在25 ℃，101 kPa下，1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量142.9 kJ，则下列热化学方程式书写正确的是( )
A．2H2＋O2===2H2O ΔH＝－142.9 kJ·mol－1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－142.9 kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－142.9 kJ
练后反思
理解焓变的注意问题
(1)任何化学反应都是旧键断裂，新键形成的过程，都伴随着能量的变化。
(2)焓变取决于反应物能量和生成物能量的相对大小。
(3)物质发生物理变化的过程中，也会有能量的变化，但不属于吸热反应或放热反应。在进行反应热的有关计算时，必须要考虑到发生物理变化时的热效应，如物质的三态变化。
(4)化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。吸热反应在常温常压下也可进行，而很多放热反应需要在加热的条件下进行。
第1章 化学反应与能量变化
第1节 化学反应的热效应
第1课时 化学反应的反应热、内能变化与焓变
学 业 基 础
一、
1．(1)释放 吸收 (2)吸热 放热
2．实验 理论
3．(1)测定反应前后溶液的温度 使反应充分进行，体系的温度均匀 保温作用 反应容器
(2)－C(T2－T1)
二、
1．(1)总和 (2)U (3)种类 数量 聚集状态 温度
(4)U(反应产物)－U(反应物) > <
(5)热 功 反应热 功 Q＋W Q
2．(1)H J或kJ (2)ΔH H(反应产物)－H(反应物)
等于 ＝ > 吸热 < 放热
3．(1)物质的变化 反应的焓变 (2)物质 能量
(3)298 1 mol 0.5 mol 放出
【即学即练】
1．答案：(1)× (2)× (3)×
2．解析：化学反应中的能量变化形式有多种，如光能、声能、电能等，但通常表现为热量变化，故A项错误；化学反应中能量的变化量与参加反应的物质的物质的量有关，参加反应的物质的物质的量越大，其能量的变化量越大，故B项错误；能量变化过程中不一定发生化学变化，如氢氧化钠固体溶于水放出热量，故C项错误；化学反应的实质为旧键的断裂和新键的形成，旧键断裂和新键形成都伴有能量变化，化学反应发生过程中一定有能量变化，故D项正确。
答案：D
3．解析：2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)是放热反应，反应物的总内能高于生成物的总内能，即56 g CO和32 g O2所具有的总内能大于88 g CO2所具有的内能，但28 g CO所具有的内能不一定高于44 g CO2所具有的内能，32 g O2所具有的内能也不一定高于44 g CO2所具有的内能，故A、B项错误，C项正确；由于C→CO过程放热，CO→CO2过程放热，所以将一定质量的C燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多，故D项错误。
答案：C
4．解析：(1)该装置中缺少的仪器是环形玻璃搅拌棒；为减少热量散失，应使小烧杯口与大烧杯口持平，其余空间用碎泡沫塑料填满。(2)大、小烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是减少实验过程中的热量损失。(3)如果大烧杯上不盖硬纸板，会有一部分热量散失，求得的中和反应的反应热数值将会偏小，放热反应的ΔH为负值，所以计算出的中和反应的反应热(ΔH)偏大。(4)中和反应放出的热量与所用酸以及碱的量有关，如果用60 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液进行反应，与题述原实验相比，生成水的量增多，所放出的热量偏多，但是计算出的中和反应的反应热相同。
答案：(1)环形玻璃搅拌棒 在大小烧杯间填满碎泡沫塑料，使小烧杯口与大烧杯口相平 (2)减少实验过程中的热量损失 (3)偏大 (4)不相等 相同
核 心 素 养
[例1] 解析：由图可知1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量比1 mol CO2(g)的能量高393.5 kJ，A项错误；由图可知反应2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)为放热反应，生成物的总能量小于反应物的总能量，B项错误；热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，则CO的热值为282.9 kJ÷28 g≈10.1 kJ·g－1，D项错误。
答案：C
[提升1] 解析：根据题给数据计算，ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和＝436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×431 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1，ΔH<0，A项错误；H—H键的键能比Cl—Cl键的键能大，H2分子比Cl2分子中的化学键更稳定，B项正确；反应的反应热与反应条件无关，其他条件相同时，在光照和点燃条件下的ΔH相同，C项错误；ΔH的单位为kJ·mol－1，D项错误。
答案：B
[例2] 解析：1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量，热化学方程式应写为H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，A项错误；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出890.3 kJ的热量，热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，B项正确；C、D错误。
答案：B
[提升2] 解析：HCl和NaOH反应的ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，但由于稀硫酸与氢氧化钙反应生成的硫酸钙微溶，则H2SO4和Ca(OH)2反应的ΔH≠2×(－57.3) kJ·mol－1，A项错误；由于气态水的能量高于液态水的能量，则甲烷完全燃烧生成液态水放热多，但放热越多，ΔH越小，因此反应CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)的ΔH>－890.3 kJ·mol－1，B项错误；合成氨反应是可逆反应，将1.5 mol H2和过量的N2在此条件下充分反应，放出热量小于46.2 kJ，C项错误；CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1，互为逆反应时，焓变的数值相同、符号相反，则反应2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋566.0 kJ·mol－1，D项正确。
答案：D
当 堂 评 价
1．解析：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为反应热，化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。形成1 mol H—Cl键，只有化学键的形成，故其能量的变化不属于反应热，A项错误；石墨转化为金刚石过程中，既有旧键的断裂，又有新键的形成，故其能量的变化属于反应热，B项正确；1 mol O2形成2 mol O，只有化学键的断裂，没有化学键的形成，故其能量的变化不属于反应热，C项错误；水蒸气变成液态水是物理变化，故其能量的变化不属于反应热，D项错误。
答案：B
2．解析：根据题给图示可知，状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程，A项错误；根据题给图示可知，CO与O反应生成CO2，CO2中含有极性共价键，B项正确；根据题给图示可知，反应过程中CO中的化学键没有断裂，C项错误；根据题给图示可知，状态Ⅰ的总能量高于状态Ⅲ的总能量，CO和O生成CO2的反应是放热反应，ΔH<0，D项错误。
答案：B
3．解析：质量相等而状态不同的同种物质，它们所具有的能量不同，所以它们的焓不相等，A项错误；若反应过程中体系没有做功，当反应放热时ΔU<0，吸热时ΔU>0，B项错误；化学反应一定伴随能量变化，所以反应物总焓与产物总焓一定不同，C项正确；焓变是反应产物的总焓与反应物的总焓之差，不限制反应物或产物的量，D项错误。
答案：C
4．解析：①NH4Cl固体溶于水是吸热过程，属于物理变化；②炸药爆炸是放热反应；③食物因氧化而腐败是放热反应；④铝热反应是剧烈的放热反应；⑤酸碱中和反应是放热反应；⑥煅烧石灰石制生石灰是吸热反应；⑦溴蒸气液化是放热过程，属于物理变化，不是放热反应。
答案：C
5．解析：题图中反应物总能量小于反应产物总能量，为吸热反应，故A项符合题意；题图中反应物总能量大于反应产物总能量，为放热反应，故B项不符合题意；浓硫酸稀释放热，属于物理变化，故C项不符合题意；Zn与稀盐酸的反应为放热反应，故D项不符合题意。
答案：A
6．解析：反应热ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，所以反应P4(s)＋3O2(g)===P4O6(s)的反应热ΔH＝6×198 kJ·mol－1＋3×498 kJ·mol－1－12×360 kJ·mol－1＝－1 638 kJ·mol－1。
答案：B
7．解析：已知在25 ℃、101 kPa下，1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量142.9 kJ，所以4 g氢气完全燃烧生成液态水，放出571.6 kJ热量。物质聚集状态未标注，且4 g氢气完全燃烧生成液态水，放出571.6 kJ热量，故A错误；4 g氢气完全燃烧生成液态水，放出571.6 kJ热量，故B错误；4 g氢气完全燃烧生成液态水，放出571.6 kJ热量，且ΔH的单位为kJ·mol－1，不是kJ，故D错误。
答案：C(共46张PPT)
第2课时 反应焓变的计算
学业基础
核心素养
当堂评价
核心微网络
素养新目标
1. 理解盖斯定律的内容。
2．能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。
3．通过盖斯定律的应用，体会其在科学研究中的意义。
学业基础
一、盖斯定律及其应用
1．内容
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______的(填“一样”或“不一样”)。
2．特点
(1)反应的热效应只与始态、终态有关，与________无关。
(2)反应热总值一定，如下图的ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3之间的关系。
则ΔH＝_____________。
(3)能量守恒：能量既不会增加，也不会减少，只会从一种形式转化为另一种形式。
一样
反应途径
ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
3．应用
(1)意义
(2)方法
若一个化学反应的热化学方程式可由另外几个化学反应的热化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为另外几个化学反应焓变的代数和。
(3)实例——应用盖斯定律计算C燃烧生成CO的反应热：
已知：①C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1
若C(s，石墨)＋O2(g)===CO(g)的反应热为ΔH，求ΔH。
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
状元随笔 (1)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。
(2)盖斯定律中的两个关系
①总反应方程式＝分反应方程式之和
②总反应的焓变＝分反应的焓变之和
下图表示始态到终态的焓变，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。
(3)盖斯定律可以间接计算某些反应的反应热。
二、能源
1．定义：自然界中，能为人类提供_____的物质或物质运动统称为能源。
2．分类
分类依据 种类 举例
转换过程 一次能源 太阳能、风能、水能、化石燃料、地热能、潮汐能等
二次能源 电能、氢能、石油加工产品、煤的加工产品等
使用历史 常规能源 化石燃料
新能源 太阳能、风能、核能、氢能、生物质能等
性质 可再生能源 太阳能、风能、氢能、生物质能等
不可再生能源 化石燃料、核能
能量
3.我国能源现状
(1)我国目前使用最多的能源是_________，包括_____、______、______等，属于_________能源，并且能源利用率总体偏低。
(2)开源节流：即一方面开发核能、风能、太阳能等新能源，另一方面大力实施节能减排，提高能源利用效率。
化石燃料
煤
石油
天然气
不可再生
三、摩尔燃烧焓
状元随笔 (1)“完全燃烧”是指物质中下列元素完全转变成指定产物：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g), N→N2(g)等。
(2)摩尔燃烧焓是以1 mol纯物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝－5 517.6 kJ·mol－1，即C8H18的摩尔燃烧焓为5 517.6 kJ·mol－1。
【即学即练】
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)摩尔燃烧焓的生成物是做实验的人随便指定的。( )
(2)计算摩尔燃烧焓时生成物的状态一定是气态。( )
×
×
2．下列说法中正确的是( )
A．ΔH>0表示放热反应，ΔH<0表示吸热反应
B．热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，可以是分数
C．同一化学反应的热化学方程式中的化学计量数改变，反应的焓变不变
D．1 mol H2与0.5 mol O2反应放出的热量就是H2的燃烧热
答案：B
解析：放热反应的焓变小于0，吸热反应的焓变大于0，故ΔH>0表示吸热反应，ΔH<0表示放热反应，A项错误；热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，所以可用分数表示，B项正确；同一化学反应的焓变随热化学方程式中的化学计量数的改变而改变，C项错误；燃烧热是指在101 kPa下，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，此时生成的水必须为液态，而1 mol氢气和0.5 mol氧气反应生成的水的状态未知，故放出的热量不一定是燃烧热，D项错误。
3．强酸与强碱的稀溶液发生中和反应：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。分别向1 L 0.5 mol·L－1的NaOH溶液中加入：①稀醋酸，②浓硫酸，③稀硝酸，恰好完全反应的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，它们的关系正确的是( )
A．ΔH1>ΔH2>ΔH3 B．ΔH2<ΔH1<ΔH3
C．ΔH1＝ΔH2＝ΔH3 D．ΔH1>ΔH3>ΔH2
答案：D
解析：醋酸是弱电解质，电离时吸热，浓硫酸溶于水时放热，所以恰好完全反应时放出的热量Q(浓硫酸)>Q(稀硝酸)>Q(稀醋酸)，又因为放热反应中ΔH为负值，所以ΔH2<ΔH3<ΔH1。
4．将1 L 0.1 mol·L－1 BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出a kJ热量；将1 L 0.5 mol·L－1 HCl溶液与足量NaOH稀溶液充分反应放出b kJ热量；将500 mL 1 mol·L－1 H2SO4溶液与足量稀溶液反应放出的热量为( )
A．(5a－2b) kJ B．(2b－5a) kJ
C．(5a＋2b) kJ D．(10a＋4b) kJ
答案：C
解析：1 L 0.1 mol·L－1 BaCl2溶液中BaCl2的物质的量为0.1 mol，BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应的离子方程式为(aq)===BaSO4(s)，生成0.1 mol BaSO4，放出a kJ热量，则生成0.5 mol BaSO4，放出5a kJ热量，1 L 0.5 mol·L－1 HCl溶液中HCl的物质的量为0.5 mol，HCl溶液与足量NaOH稀溶液充分反应的离子方程式为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)，生成0.5 mol H2O，放出b kJ热量，生成1 mol H2O(l)，放出2b kJ热量，500 mL 1 mol·L－1 H2SO4溶液中H2SO4的物质的量为0.5 mol，H2SO4溶液与足量Ba(OH)2稀溶液反应的离子方程式为(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)，所以该反应放出的热量为(5a＋2b) kJ。
5．在298 K、100 kPa时，已知：
(1)C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
(2)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH2＝－571.6 kJ·mol－1
(3)2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH3＝－2 599 kJ·mol－1
则相同条件下，由C(s，石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的焓变ΔH4是( )
A．－226.7 kJ·mol－1 B．－326 kJ·mol－1
C．＋226.7 kJ·mol－1 D．＋326 kJ·mol－1
答案：C
解析：利用盖斯定律，(1)×2＋(2)×－(3)×可得：2C(s，石墨)＋H2(g)===C2H2(g) ΔH4＝(－393.5 kJ·mol－1)×2＋×(－571.6 kJ·mol－1)－×(－2 599 kJ·mol－1)＝＋226.7 kJ·mol－1。
核心素养
目标一 反应热大小的比较方法
例1 已知25 ℃、101 kPa下，石墨的燃烧热为，金刚石的燃烧热为395.0 kJ·mol－1，反应过程中的能量变化如图所示。下列说法或表达正确的是( )
A．金刚石比石墨稳定
B．C(s，石墨)===C(s，金刚石)
ΔH＝＋1.5 kJ·mol－1
C．ΔH1<ΔH2
D．如果使用催化剂，ΔH1和ΔH2
都变小
答案：B
解析：依据燃烧热数据结合图像分析，金刚石能量高于石墨，能量越高越活泼，故石墨比金刚石稳定，A项错误；结合图像可知，金刚石的能量比石墨的能量高，ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1－(－395.0 kJ·mol－1)＝＋1.5 kJ·mol－1，B项正确；由图像分析，金刚石燃烧放出热量高，焓变为负值，放出的热量越多，焓变越小，则ΔH1>ΔH2，C项错误；催化剂只改变化学反应速率，不改变反应焓变，故ΔH1和ΔH2都不变，D项错误。
[提升1] 室温下，将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。下列判断正确的是( )
A．ΔH2>ΔH3 B．ΔH1<ΔH3
C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3
答案：B
解析：根据题意知，CuSO4·5H2O(s)溶于水的热化学方程式为(aq)＋5H2O(l) ΔH1>0；CuSO4(s)溶于水的热化学方程式为(aq) ΔH2<0；根据盖斯定律知，CuSO4·5H2O受热分解的热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l) ΔH3＝ΔH1－ΔH2>0，ΔH1<ΔH3，B项正确。
状元随笔 (1)ΔH的符号、数值和单位属于一个整体，不能随意分割，要注意比较的是放出热量的多少(绝对值)，还是反应热的大小(包括正负号)，当为放热反应时，二者比较结果恰好相反。
(2)如果化学计量数加倍，ΔH的数值也要加倍。
例如，H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH 1＝－a kJ·mol－1；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－b kJ·mol－1，其中ΔH2<ΔH1<0，且b＝2a。
(3)当同素异形体的不同单质发生相似的反应且产物相同时，反应热不同，例如，C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－a kJ·mol－1；C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－b kJ·mol－1。已知石墨具有的能量低于金刚石具有的能量，所以b>a，ΔH2<ΔH1<0。
关键能力
反应热大小的比较方法
(1)比较ΔH的大小时，要注意ΔH的数值和符号，即要带符号(“＋”或“－”)进行比较。若为放热反应，放出热量越多，ΔH越小；若为吸热反应，吸收热量越多，ΔH越大。
(2)若没有给出ΔH的具体数值，则需注意反应物和产物的聚集状态(固态、液态、气态)及各反应间的联系，利用盖斯定律比较其大小。
①同一反应，产物状态不同，如：
A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1<0
A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2<0
因为C(g)===C(l) ΔH3<0，又ΔH3＝ΔH2－ΔH1，所以ΔH2<ΔH1。
②同一反应，反应物状态不同，如：
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1<0
S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2<0
因为S(s)===S(g) ΔH3>0，由盖斯定律有S(s)S(g)SΔH1O2(g)，可知ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，所以ΔH1>ΔH2。
③两个有联系的不同反应，如：
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1<0
C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2<0
因为CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3<0，由盖斯定律有C(s)CO(g)CΔH1O2(g)，可知ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，所以ΔH2>ΔH1。
目标二 盖斯定律及其应用
例2 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
则反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热为( )
A．ΔH＝＋396.36 kJ·mol－1
B．ΔH＝－198.55 kJ·mol－1
C．ΔH＝－154.54 kJ·mol－1
D．ΔH＝－110.53 kJ·mol－1
答案：D
解析：已知25 ℃、101 kPa下，1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ，则有：
H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.01 kJ·mol－1 Ⅰ
2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.66 kJ·mol－1 Ⅱ
C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.29 kJ·mol－1 Ⅲ
根据盖斯定律，Ⅲ－×Ⅱ＋Ⅰ得C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝＋131.29 kJ·mol－1－×571.66 kJ·mol－1＋44.01 kJ·mol－1＝－110.53 kJ·mol－1，则反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热ΔH＝－110.53 kJ·mol－1，故D项正确。
[提升2] (1)已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g) ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1
2NO2(g)===N2O4(g) ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1
则反应N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝______ kJ·mol－1。
(2)CH4－CO2催化重整反应为
CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。
已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－75 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－394 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－111 kJ·mol－1
该催化重整反应的ΔH＝______ kJ·mol－1。
＋53.1
＋247
解析：(1)令①2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g) ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1
②2NO2(g)===N2O4(g) ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1 根据盖斯定律，①×－②得：N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)
ΔH＝＋53.1 kJ·mol－1。
(2)令：①C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－75 kJ·mol－1
②C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－394 kJ·mol－1
③C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－111 kJ·mol－1
根据盖斯定律，③×2－②－①即得到该催化重整反应：
CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)
ΔH＝＋247 kJ·mol－1。
(3)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：
2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g) ΔH1＝＋48 kJ·mol－1
3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g) ΔH2＝－30 kJ·mol－1
则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH为________ kJ·mol－1。
(4)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1
Ⅱ.CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)
ΔH2＝－90.4 kJ·mol－1
Ⅲ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH3
ΔH3＝________kJ·mol－1。
＋114
＋40.9
解析： (3)令①2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)
ΔH1＝＋48 kJ·mol－1
②3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g)
ΔH2＝－30 kJ·mol－1
根据盖斯定律，①×3＋②得：4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g) ΔH＝＋114 kJ·mol－1。
(4)根据盖斯定律可得：Ⅲ＝Ⅰ－Ⅱ，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－49.5 kJ·mol－1－(－90.4 kJ·mol－1)＝＋40.9 kJ·mol－1。
状元随笔 应用盖斯定律计算反应焓变的方法
(1)热化学方程式中的各项同乘以某一个数时，反应焓变数值也必须乘以该数。
(2)热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应焓变也随之相加减。
(3)将一个热化学方程式左右颠倒时，ΔH的“＋”“－”号必须随之改变(“＋”可省略)。
关键能力
利用盖斯定律进行问题分析的方法
(1)热化学方程式加减法：根据需要将热化学方程式进行代数转换，然后相加减，得出所需要的热化学方程式。转换时应注意各物质的系数与ΔH的数值同等倍数的改变，ΔH的符号也作相应的改变。
(2)虚拟途径法：先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求的反应焓变。
(3)叠加各反应式时，有的反应要逆向写，ΔH的符号也相反。
(4)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。
(5)利用键能计算反应热时，要注意物质中化学键的个数。
当堂评价
1．[2022·石家庄高二检测]已知热化学方程式：
①C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH1＝－1 301.0 kJ·mol－1
②C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH3＝－285.8 kJ·mol－1
则反应④2C(s)＋H2(g)===C2H2(g)的ΔH为( )
A．＋228.2 kJ·mol－1
B．－228.2 kJ·mol－1
C．＋1 301.0 kJ·mol－1
D．＋621.7 kJ·mol－1
答案：A
2．(双选)下列说法正确的是( )
A．根据盖斯定律，可计算某些难以直接测得的反应焓变
B．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
C．如图中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
D.相同条件下，等质量的C按a、b两种途径完全转化，途径a与途径b放出
相等热能，
答案：AD
3．化学反应过程可视为旧化学键断裂和新化学键形成的过程，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。已知H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1，则Q等于( )
A．－183 B．183
C．－862 D．862
答案：B
4．(双选)已知：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.0 kJ·mol－1。以太阳能为热源分解Fe3O4，经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下：
过程Ⅰ：2Fe3O4(s)===6FeO(s)＋O2(g)
ΔH＝＋313.2 kJ·mol－1
过程Ⅱ：……
下列说法正确的是( )
A．过程Ⅰ中每消耗232 g Fe3O4转移4 mol电子
B．过程Ⅱ热化学方程式为3FeO(s)＋H2O(l)===H2(g)＋Fe3O4(s) ΔH＝＋128.9 kJ·mol－1
C．过程Ⅰ、Ⅱ中能量转化的形式依次是太阳能→化学能→热能
D．铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点
答案：BD
5．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1 mol N2(g)和H2(g)反应的热化学方程式：_______________________________________。
(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
N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1
390
解析：(1)由图像可知，该反应为放热反应，且生成1 mol NH3(g)时，放出的热量为(300－254) kJ＝46 kJ。故N2和H2反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1。(2)设N—H键的键能为x，故反应热ΔH＝－92 kJ·mol－1＝(3×435＋943) kJ·mol－1－6×x，解得x＝390 kJ·mol－1。
(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)。
解析：将②×3，反写，然后再与①相加，可得4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g)，故其反应热ΔH＝(3b－a)kJ·mol－1，故1 mol NH3还原NO至N2，反应热为 kJ·mol－1。
练后反思
能量变化图像题的解答方法
解答此类图像题，关键是抓住始、终状态，看变化过程，准确计算焓变，主要分为以下三步：
第一步：关注起点和终点，根据起点和终点的高低关系判断反应是吸热还是放热；
第二步：关注过程线，根据能量变化过程，判断反应条件(如是否有催化剂等)；
第三步：关注能量值，根据能量值计算反应的焓变。
常见溶于水吸热、放热物质的归纳
(1)在溶于水的过程中吸热的有绝大多数的硝酸盐和铵盐，如KNO3、NH4NO3等。
(2)在溶于水的过程中放热的有NaOH、生石灰、浓硫酸等。
(3)在溶于水的过程中几乎没有热量变化的有食盐、蔗糖等。第2课时 反应焓变的计算
核心微网络
素养新目标
1.理解盖斯定律的内容。
2．能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。
3．通过盖斯定律的应用，体会其在科学研究中的意义。
学业基础——自学·思记·尝试
一、盖斯定律及其应用
1．内容
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________的(填“一样”或“不一样”)。
2．特点
(1)反应的热效应只与始态、终态有关，与________无关。
(2)反应热总值一定，如下图的ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3之间的关系。
则ΔH＝________。
(3)能量守恒：能量既不会增加，也不会减少，只会从一种形式转化为另一种形式。
3．应用
(1)意义
(2)方法
若一个化学反应的热化学方程式可由另外几个化学反应的热化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为另外几个化学反应焓变的代数和。
(3)实例——应用盖斯定律计算C燃烧生成CO的反应热：
已知：①C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1
若C(s，石墨)＋O2(g)===CO(g)的反应热为ΔH，求ΔH。
a．虚拟路径：
b．应用盖斯定律求解：
ΔH1＝________
则：ΔH＝
________________________________________________________________________。
状元随笔 (1)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。(2)盖斯定律中的两个关系
①总反应方程式＝分反应方程式之和
②总反应的焓变＝分反应的焓变之和
下图表示始态到终态的焓变，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。
(3)盖斯定律可以间接计算某些反应的反应热。
二、能源
1．定义：自然界中，能为人类提供________的物质或物质运动统称为能源。
2．分类
分类依据 种类 举例
转换过程 一次能源 太阳能、风能、水能、化石燃料、地热能、潮汐能等
二次能源 电能、氢能、石油加工产品、煤的加工产品等
使用历史 常规能源 化石燃料
新能源 太阳能、风能、核能、氢能、生物质能等
性质 可再生能源 太阳能、风能、氢能、生物质能等
不可再生能源 化石燃料、核能
3.我国能源现状
(1)我国目前使用最多的能源是______________，包括________、________、________等，属于________能源，并且能源利用率总体偏低。
(2)开源节流：即一方面开发核能、风能、太阳能等新能源，另一方面大力实施节能减排，提高能源利用效率。
三、摩尔燃烧焓
状元随笔 (1)“完全燃烧”是指物质中下列元素完全转变成指定产物：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g), N→N2(g)等。
(2)摩尔燃烧焓是以1 mol纯物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝－5 517.6 kJ·mol－1，即C8H18的摩尔燃烧焓为5 517.6 kJ·mol－1。
【即学即练】
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)摩尔燃烧焓的生成物是做实验的人随便指定的。( )
(2)计算摩尔燃烧焓时生成物的状态一定是气态。( )
2．下列说法中正确的是( )
A．ΔH>0表示放热反应，ΔH<0表示吸热反应
B．热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，可以是分数
C．同一化学反应的热化学方程式中的化学计量数改变，反应的焓变不变
D．1 mol H2与0.5 mol O2反应放出的热量就是H2的燃烧热
3．强酸与强碱的稀溶液发生中和反应：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。分别向1 L 0.5 mol·L－1的NaOH溶液中加入：①稀醋酸，②浓硫酸，③稀硝酸，恰好完全反应的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，它们的关系正确的是( )
A．ΔH1>ΔH2>ΔH3B．ΔH2<ΔH1<ΔH3
C．ΔH1＝ΔH2＝ΔH3 D．ΔH1>ΔH3>ΔH2
4．将1 L 0.1 mol·L－1 BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出a kJ热量；将1 L 0.5 mol·L－1 HCl溶液与足量NaOH稀溶液充分反应放出b kJ热量；将500 mL 1 mol·L－1 H2SO4溶液与足量稀溶液反应放出的热量为( )
A．(5a－2b) kJ B．(2b－5a) kJ
C．(5a＋2b) kJ D．(10a＋4b) kJ
5．在298 K、100 kPa时，已知：
(1)C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
(2)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH2＝－571.6 kJ·mol－1
(3)2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH3＝－2 599 kJ·mol－1
则相同条件下，由C(s，石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的焓变ΔH4是( )
A．－226.7 kJ·mol－1 B．－326 kJ·mol－1
C．＋226.7 kJ·mol－1 D．＋326 kJ·mol－1
核心素养——合作·探究·分享
目标一 反应热大小的比较方法
例1 已知25 ℃、101 kPa下，石墨的燃烧热为，金刚石的燃烧热为395.0 kJ·mol－1，反应过程中的能量变化如图所示。下列说法或表达正确的是( )
A．金刚石比石墨稳定
B．C(s，石墨)===C(s，金刚石) ΔH＝＋1.5 kJ·mol－1
C．ΔH1<ΔH2
D．如果使用催化剂，ΔH1和ΔH2都变小
[提升1] 室温下，将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)△CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。下列判断正确的是( )
A．ΔH2>ΔH3B．ΔH1<ΔH3
C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3
状元随笔 (1)ΔH的符号、数值和单位属于一个整体，不能随意分割，要注意比较的是放出热量的多少(绝对值)，还是反应热的大小(包括正负号)，当为放热反应时，二者比较结果恰好相反。
(2)如果化学计量数加倍，ΔH的数值也要加倍。
例如，H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH1＝－a kJ·mol－1；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－b kJ·mol－1，其中ΔH2<ΔH1<0，且b＝2a。
(3)当同素异形体的不同单质发生相似的反应且产物相同时，反应热不同，例如，C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－a kJ·mol－1；C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－b kJ·mol－1。已知石墨具有的能量低于金刚石具有的能量，所以b>a，ΔH2<ΔH1<0。
关键能力
反应热大小的比较方法
(1)比较ΔH的大小时，要注意ΔH的数值和符号，即要带符号(“＋”或“－”)进行比较。若为放热反应，放出热量越多，ΔH越小；若为吸热反应，吸收热量越多，ΔH越大。
(2)若没有给出ΔH的具体数值，则需注意反应物和产物的聚集状态(固态、液态、气态)及各反应间的联系，利用盖斯定律比较其大小。
①同一反应，产物状态不同，如：
A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1<0
A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2<0
因为C(g)===C(l) ΔH3<0，又ΔH3＝ΔH2－ΔH1，所以ΔH2<ΔH1。
②同一反应，反应物状态不同，如：
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1<0
S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2<0
因为S(s)===S(g) ΔH3>0，由盖斯定律有S(s)S(g)SΔH1O2(g)，可知ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，所以ΔH1>ΔH2。
③两个有联系的不同反应，如：
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1<0
C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2<0
因为CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3<0，由盖斯定律有C(s)CO(g)CΔH1O2(g)，可知ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，所以ΔH2>ΔH1。
目标二 盖斯定律及其应用
例2 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
则反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热为( )
A．ΔH＝＋396.36 kJ·mol－1
B．ΔH＝－198.55 kJ·mol－1
C．ΔH＝－154.54 kJ·mol－1
D．ΔH＝－110.53 kJ·mol－1
[提升2] (1)已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g) ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1
2NO2(g)===N2O4(g) ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1
则反应N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝________ kJ·mol－1。
(2)CH4－CO2催化重整反应为
CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。
已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－75 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－394 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－111 kJ·mol－1
该催化重整反应的ΔH＝________ kJ·mol－1。
(3)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：
2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g) ΔH1＝＋48 kJ·mol－1
3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g) ΔH2＝－30 kJ·mol－1
则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH为________ kJ·mol－1。
(4)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1
Ⅱ.CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)
ΔH2＝－90.4 kJ·mol－1
Ⅲ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH3
ΔH3＝________kJ·mol－1。
状元随笔 应用盖斯定律计算反应焓变的方法
(1)热化学方程式中的各项同乘以某一个数时，反应焓变数值也必须乘以该数。
(2)热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应焓变也随之相加减。
(3)将一个热化学方程式左右颠倒时，ΔH的“＋”“－”号必须随之改变(“＋”可省略)。
关键能力
利用盖斯定律进行问题分析的方法
(1)热化学方程式加减法：根据需要将热化学方程式进行代数转换，然后相加减，得出所需要的热化学方程式。转换时应注意各物质的系数与ΔH的数值同等倍数的改变，ΔH的符号也作相应的改变。
(2)虚拟途径法：先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求的反应焓变。
(3)叠加各反应式时，有的反应要逆向写，ΔH的符号也相反。
(4)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。
(5)利用键能计算反应热时，要注意物质中化学键的个数。
当堂评价——夯实·测控·演练
1．[2022·石家庄高二检测]已知热化学方程式：
①C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)ΔH1＝－1 301.0 kJ·mol－1
②C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)ΔH3＝－285.8 kJ·mol－1
则反应④2C(s)＋H2(g)===C2H2(g)的ΔH为( )
A．＋228.2 kJ·mol－1
B．－228.2 kJ·mol－1
C．＋1 301.0 kJ·mol－1
D．＋621.7 kJ·mol－1
2．(双选)下列说法正确的是( )
A．根据盖斯定律，可计算某些难以直接测得的反应焓变
B．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
C．如图中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
D.相同条件下，等质量的C按a、b两种途径完全转化，途径a与途径b放出相等热能，途径a：CCO＋H2CO2＋H2O；途径b：CCO2
3．化学反应过程可视为旧化学键断裂和新化学键形成的过程，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。已知H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1，则Q等于( )
A．－183 B．183
C．－862 D．862
4．(双选)已知：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.0 kJ·mol－1。以太阳能为热源分解Fe3O4，经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下：
过程Ⅰ：2Fe3O4(s)===6FeO(s)＋O2(g)
ΔH＝＋313.2 kJ·mol－1
过程Ⅱ：……
下列说法正确的是( )
A．过程Ⅰ中每消耗232 g Fe3O4转移4 mol电子
B．过程Ⅱ热化学方程式为3FeO(s)＋H2O(l)===H2(g)＋Fe3O4(s) ΔH＝＋128.9 kJ·mol－1
C．过程Ⅰ、Ⅱ中能量转化的形式依次是太阳能→化学能→热能
D．铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点
5．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1 mol N2(g)和H2(g)反应的热化学方程式：______________________________。
(2)若已知下列数据：
化学键 H—H N≡N
键能/kJ·mol－1 435 943
根据表中及图中数据计算N—H键的键能是________ kJ·mol－1。
(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)。
练后反思
能量变化图像题的解答方法
解答此类图像题，关键是抓住始、终状态，看变化过程，准确计算焓变，主要分为以下三步：
第一步：关注起点和终点，根据起点和终点的高低关系判断反应是吸热还是放热；
第二步：关注过程线，根据能量变化过程，判断反应条件(如是否有催化剂等)；
第三步：关注能量值，根据能量值计算反应的焓变。
常见溶于水吸热、放热物质的归纳
(1)在溶于水的过程中吸热的有绝大多数的硝酸盐和铵盐，如KNO3、NH4NO3等。
(2)在溶于水的过程中放热的有NaOH、生石灰、浓硫酸等。
(3)在溶于水的过程中几乎没有热量变化的有食盐、蔗糖等。
第2课时 反应焓变的计算
学 业 基 础
一、
1．一样
2．(1)反应途径 (2)ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
3．(3)ΔH＋ΔH2 ΔH1－ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1－(－283.0 kJ·mol－1)＝－110.5 kJ·mol－1
二、
1．能量
3．(1)化石燃料 煤 石油 天然气 不可再生
【即学即练】
1．答案：(1)× (2)×
2．解析：放热反应的焓变小于0，吸热反应的焓变大于0，故ΔH>0表示吸热反应，ΔH<0表示放热反应，A项错误；热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，所以可用分数表示，B项正确；同一化学反应的焓变随热化学方程式中的化学计量数的改变而改变，C项错误；燃烧热是指在101 kPa下，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，此时生成的水必须为液态，而1 mol氢气和0.5 mol氧气反应生成的水的状态未知，故放出的热量不一定是燃烧热，D项错误。
答案：B
3．解析：醋酸是弱电解质，电离时吸热，浓硫酸溶于水时放热，所以恰好完全反应时放出的热量Q(浓硫酸)>Q(稀硝酸)>Q(稀醋酸)，又因为放热反应中ΔH为负值，所以ΔH2<ΔH3<ΔH1。
答案：D
4．解析：1 L 0.1 mol·L－1 BaCl2溶液中BaCl2的物质的量为0.1 mol，BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应的离子方程式为(aq)===BaSO4(s)，生成0.1 mol BaSO4，放出a kJ热量，则生成0.5 mol BaSO4，放出5a kJ热量，1 L 0.5 mol·L－1 HCl溶液中HCl的物质的量为0.5 mol，HCl溶液与足量NaOH稀溶液充分反应的离子方程式为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)，生成0.5 mol H2O，放出b kJ热量，生成1 mol H2O(l)，放出2b kJ热量，500 mL 1 mol·L－1 H2SO4溶液中H2SO4的物质的量为0.5 mol，H2SO4溶液与足量Ba(OH)2稀溶液反应的离子方程式为(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)，所以该反应放出的热量为(5a＋2b) kJ。
答案：C
5．解析：利用盖斯定律，(1)×2＋(2)×－(3)×可得：2C(s，石墨)＋H2(g)===C2H2(g) ΔH4＝(－393.5 kJ·mol－1)×2＋×(－571.6 kJ·mol－1)－×(－2 599 kJ·mol－1)＝＋226.7 kJ·mol－1。
答案：C
核 心 素 养
[例1] 解析：依据燃烧热数据结合图像分析，金刚石能量高于石墨，能量越高越活泼，故石墨比金刚石稳定，A项错误；结合图像可知，金刚石的能量比石墨的能量高，ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1－(－395.0 kJ·mol－1)＝＋1.5 kJ·mol－1，B项正确；由图像分析，金刚石燃烧放出热量高，焓变为负值，放出的热量越多，焓变越小，则ΔH1>ΔH2，C项错误；催化剂只改变化学反应速率，不改变反应焓变，故ΔH1和ΔH2都不变，D项错误。
答案：B
[提升1] 解析：根据题意知，CuSO4·5H2O(s)溶于水的热化学方程式为(aq)＋5H2O(l) ΔH1>0；CuSO4(s)溶于水的热化学方程式为(aq) ΔH2<0；根据盖斯定律知，CuSO4·5H2O受热分解的热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l) ΔH3＝ΔH1－ΔH2>0，ΔH1<ΔH3，B项正确。
答案：B
[例2] 解析：已知25 ℃、101 kPa下，1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ，则有：
H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.01 kJ·mol－1 Ⅰ
2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.66 kJ·mol－1 Ⅱ
C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.29 kJ·mol－1 Ⅲ
根据盖斯定律，Ⅲ－×Ⅱ＋Ⅰ得C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝＋131.29 kJ·mol－1－×571.66 kJ·mol－1＋44.01 kJ·mol－1＝－110.53 kJ·mol－1，则反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热ΔH＝－110.53 kJ·mol－1，故D项正确。
答案：D
[提升2] 解析：
(3)令①2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)
ΔH1＝＋48 kJ·mol－1
②3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g)
ΔH2＝－30 kJ·mol－1
根据盖斯定律，①×3＋②得：4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g) ΔH＝＋114 kJ·mol－1。
(4)根据盖斯定律可得：Ⅲ＝Ⅰ－Ⅱ，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－49.5 kJ·mol－1－(－90.4 kJ·mol－1)＝＋40.9 kJ·mol－1。
答案：(1)＋53.1 (2)＋247 (3)＋114 (4)＋40.9
当 堂 评 价
1．答案：A
2．答案：AD
3．答案：B
4．答案：BD
5．解析：(1)由图像可知，该反应为放热反应，且生成1 mol NH3(g)时，放出的热量为(300－254) kJ＝46 kJ。故N2和H2反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1。(2)设N—H键的键能为x，故反应热ΔH＝－92 kJ·mol－1＝(3×435＋943) kJ·mol－1－6×x，解得x＝390 kJ·mol－1。(3)将②×3，反写，然后再与①相加，可得4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g)，故其反应热ΔH＝(3b－a)kJ·mol－1，故1 mol NH3还原NO至N2，反应热为 kJ·mol－1。
答案：(1)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH＝－92 kJ·mol－1
(2)390 (3)
