第一章 化学反应的热效应教案 章末归纳整理 化学人教版（2019）选择性必修1第一章
文档属性
| 名称 | 第一章 化学反应的热效应教案 章末归纳整理 化学人教版（2019）选择性必修1第一章 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 362.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-06-10 12:21:13 | ||
图片预览
文档简介
第一章 化学反应的热效应
共1课时 章末归纳与整理
教学目标
1.了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式
2.认识能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，能量的多少取决于反应物和生成物的质量；
3.理解反应热和焓变的含义，认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
教学重难点
反应热的含义，热化学方程式的书写方法和盖斯定律及应用。
教学过程
【新课导入】
化学反应中，由于反应物转变为生成物的过程中，经历了旧化学键的断裂和新化学键的形成过程，而断键要吸收能量，成键要释放能量，本节课我们将进一步强化化学反应中与能量有关的一些问题。
【视频】如需使用此资源，请插入资源 “化学反应过程”。
【新知讲解】
【阅读理解】阅读教材P18的内容，回忆本章知识结构，并完成课本中表格。
化学反应中能量的变化的主要原因和表现形式
【讲解】化学反应过程中同时存在着物质和能量的变化。能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，二者密不可分，但以物质为主。能量的多少则以反应物和产物的质量为基础。
【讲解】化学反应中有新物质生成，反应到底是吸收能量还是放出能量取决于反应物和生成物能量的相对大小。能量的表现形式有很多种，光能，热能，电能等，在发生化学反应时主要表现为热量的变化，吸收热量的化学反应为吸热反应，放出热量的化学反应为放热反应。
【交流讨论】用图示表示化学反应过程及能量变化的原因。
【讲解】
化学反应中能量变化的原因：
(1)当反应物中化学键的断裂所吸收的能量大于形成生成物中的化学键所释放的能量时，该反应就要吸收能量；反之，该化学反应就会释放能量。
(2)当反应物的总能量大于生成物的总能量，该化学反应就会放出能量；当生成物的总能量大于反应物的总能量，该化学反应就会吸收能量。
因此，一个化学反应是吸收能量还是放出能量，取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小，它与物质结构中的化学键的关系密切。
2．化学反应热与反应条件无必然关系：
(1)放热反应往往也需要加热。
一个化学反应往往需要达到它要求的最低条件才可能发生。例如，氢气和氧气的混合气体，常温下储存很久也不反应，但是在点燃条件下，瞬间就能完成。点燃并没有提供太多的能量，但为反应的发生提供了必要条件，反应的发生释放出大量的热量，维持反应所需要的条件。
(2)吸热反应常温下也能自发进行。
例如，固体Ba(OH)2·8H2O和固体NH4Cl之间的反应，两固体混合后加少量的水溶解，用玻璃棒搅拌，反应即可发生。
一个反应能否自发进行，主要看在通常环境下是否能达到该反应发生的条件。因此，不能根据反应条件判断一个反应是放热反应还是吸热反应。
3．化学反应热与物质的稳定性关系：
化学反应热与物质的稳定性：物质的能量越低，该物质越稳定；物质的能量越高，该物质越不稳定。即A→B，ΔH<0，A具有的能量高于B，B的稳定性强于A。
图像在化学反应能量变化中的应用
【交流讨论】
根据下图(能量变化关系图)判断吸、放热反应
①A→B：ΔH＞0；属于吸热反应。
②B→C：ΔH＜0；属于放热反应。
【例题分析】
1.利用含碳化合物合成燃料是解决能源危机的重要方法，已知CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)反应过程中的能量变化情况如图所示，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是( C )
A．该反应物ΔH＝＋91 kJ·mol－1
B．加入催化剂，该反应的ΔH变小
C．反应物的总能量大于生成物的总能量
D．如果该反应生成液态CH3OH，则ΔH增大
解析：根据图示，该反应反应物的总能量大于生成物的总能量，是放热反应，故选项A错误，C正确；加入催化剂只能降低反应所需的活化能，而对反应热无影响，选项B错误；生成液态CH3OH时释放出的热量更多，ΔH更小，选项D错误。
化学反应的热效应
【交流讨论】焓变、反应热、燃烧热、中和热基本概念如何理解？有哪些区别？
焓变 反应热 燃烧热 中和热
含义 生成物与反应物的焓值差 化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量 在101 kPa时，l mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量 在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1mol 水所放出的热量。
联系 在等压条件下进，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则该反应的反应热就为焓变 都是反应热，都是放热反应，△H<0
区别 不同含义两个的概念 1mol燃烧物 生成1mol水，是固定值
热化学方程式及书写
【交流讨论】书写或进行热化学方程式正误的判断要注意哪些问题？
【讲解】
热化学方程式及正误判断是高考考查的重点之一，此类试题一般是选择题的一个选项或综合题的一问，判断热化学方程式时应注意以下问题：
1．检查ΔH符号的正误。
放热反应的ΔH为“－”，吸热反应的ΔH为“＋”，单位是kJ·mol－1，逆反应的ΔH与正反应的ΔH数值相同，符号相反。
2．检查是否注明物质的聚集状态。
必须注明每种反应物和生成物的聚集状态，同一个化学反应，物质的聚集状态不同，ΔH数值不同。
3．检查ΔH的数值与化学计量数是否对应。
ΔH的大小与反应物的物质的量的多少有关，相同的反应，化学计量数不同时，ΔH不同。
4．特殊反应热。
书写表示燃烧热的热化学方程式时，可燃物的化学计量数为1，产物应为完全燃烧生成稳定的化合物，如C燃烧生成CO2而不是CO，H2燃烧生成的是H2O(l)而不是H2O(g)。
【例题分析】
2.下列热化学方程式或叙述正确的是( C )
A.1 mol液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气，放出642 kJ的热量：N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋642 kJ·mol－1
B.12 g石墨转化为CO时，放出110.5 kJ的热量：2C(石墨，s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
C.已知：H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) ΔH＝－286 kJ·mol－1，则：2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)的ΔH＝＋572 kJ·mol－1
D.已知N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，则在一定条件下向密闭容器中充入0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反应放出46.2 kJ的热量
【解析】 液态肼燃烧是放热反应，ΔH＜0，A项错误；2 mol石墨转化为CO放出的热量是221 kJ，B项错误；氢气燃烧放热，则水分解吸热，C项正确；合成氨的反应是可逆反应，反应不能进行到底，D项错误。
【交流讨论】书写热化学方程式的方法及应注意的问题。
【讲解】
书写热化学方程式基本方法
一写方程式—写出配平的化学方程式。
二标状态—用s、l、g、aq标明物质的聚集状态。
三标条件—标明反应的温度和压强(101 kPa、25 ℃时可不标注)。
四标ΔH—在方程式后写出ΔH，并根据信息注明ΔH的“＋”或“－”。
五标数值—根据化学计量数计算并写出ΔH的值。
【例题分析】
3.写出下列反应的热化学方程式。
(1)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下
2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为_______________________。
(2)CuCl(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_______________________。
(3)已知断开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键需要的能量分别是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_________________________。
(4)已知化学反应A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：_______________________________________________________________________。
【答案】 (1)SiH4(g)＋2O2(g)=SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1427.2 kJ·mol－1
(2)4CuCl(s)＋O2(g)=2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ·mol－1
(3)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1
(4)A2(g)＋B2(g)=2AB(g) ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1
【解析】(1)2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ，1 mol SiH4自燃放出热量为1427.2 kJ，故热化学方程式为SiH4(g)＋2O2(g)=SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1427.2 kJ·mol－1。
(2)由题意知，生成的黑色固体是氧化铜，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式。再根据反应每消耗1 mol CuCl(s)放热44.4 kJ可写出该反应的热化学方程式：4CuCl(s)＋O2(g)=2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ·mol－1。
(3)N2(g)＋3H2(g) =2NH3(g) ΔH＝(946＋436×3－391×6) kJ·mol－1＝－92 kJ·mol－1。
(4)由图可知，生成物总能量高于反应物总能量，故该反应为吸热反应，热化学方程式为A2(g)＋B2(g)=2AB(g)ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1。
四、反应热的计算
【交流讨论】反应热可以分为多种，如燃烧热、中和热，在计算反应热时用到的方法都有哪些呢？
【讲解】反应的计算可根据热化学方程式、盖斯定律、燃烧热和中和热的概念、化学键键能等。
【思考】根据键能计算反应热的方法？
【回答】△H=反应物键能和－生成物键能和
【交流讨论】如何比较反应热大小？
【回答1】比较“反应热”或ΔH的大小时，必须带“＋”“－”符号；比较“燃烧热”“中和热”时，只需比较数值大小即可。
【回答2】参加反应的物质的量不同，则反应热的数值也会发生相应的变化，如1 mol H2完全燃烧生成液态水时放出285.8 kJ的热量，2 mol H2完全燃烧生成液态水时则放出571.6 kJ的热量。
【回答3】对于可逆反应，如3H2(g)＋N2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，是指生成2 mol NH3时放出92.4 kJ的热量，而不是3 mol H2和1 mol N2混合，在一定条件下反应就可放出92.4 kJ的热量，实际3 mol H2和1 mol N2混合，在一定条件下反应放出的热量小于92.4 kJ，因为该反应的反应物不能完全转化为生成物。
【回答4】同一反应中物质的聚集状态不同，反应热数值大小也不同。例如，S(g)＋O2(g)=O2(g) ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1；S(s)＋O2(g)=SO2(g) ΔH2＝－Q2 kJ·mol－1可以理解成固态硫变成气态硫后再发生变化，而由固态到气态是需要吸收能量的，所以Q1＞Q2、ΔH1＜ΔH2，故当同一反应中只由于聚集状态不同比较反应热的大小时，反应物为固态时放出的热量少，当生成物为固态时放出的热量多。
【回答5】中和热为稀溶液中强酸和强碱生成1 mol H2O时的反应热。若酸为浓硫酸时，由于浓硫酸溶解放热，此时生成1 mol H2O放出热量大于57.3 kJ。若为弱酸或弱碱时，因为电离过程吸热，此时生成1 mol H2O放出的热量小于57.3 kJ。
【例题分析】
4.已知：CO2(g)＋C(s)=2CO(g) ΔH1
C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g) ΔH2
CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g) ΔH3
CuO(s)＋CO(g)=Cu(s)＋CO2(g) ΔH4
2CuO(s)＋C(s)=2Cu(s)＋CO2(g) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断中不正确的是( )
A.ΔH1＞0 B.ΔH2＞0
C.ΔH2＜ΔH3 D.ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1
【答案】 C
【解析】将以上方程式依次编号为①②③④⑤ A项，此反应是吸热反应，ΔH1＞0，正确；B项，生成水煤气的反应是吸热反应，ΔH2＞0，正确；C项，①CO2(g)＋C(s)=2CO(g) ΔH1，②C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g) ΔH2，③CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g) ΔH3，②－③＝①，则ΔH2－ΔH3＝ΔH1＞0，故ΔH2＞ΔH3，错误；D项，④CuO(s)＋CO(g)=Cu(s)＋CO2(g) ΔH4，④×2＋①得：2CuO(s)＋C(s)=2Cu(s)＋CO2(g) ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1，正确。
【过渡】计算反应热最基本的方法是应用盖斯定律。其题目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。
五、盖斯定律及应用
【交流讨论】利用盖斯定律计算要注意哪些问题？
【回答1】要明确所求反应的始态和终态、各物质的化学计量数及反应的吸、放热情况。
【回答2】可以利用方程式加和法求反应热，当热化学方程式乘以或除以某一个数时，ΔH也应乘以或除以同一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，注意各步反应ΔH的正负。
【回答3】将一个热化学方程式逆向书写时，ΔH的符号也随之改变，但绝对值不变。
【回答4】在设计反应过程中，可能会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。
【例题分析】
5.氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：
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__114___kJ·mol－1。
【解析】将题给两个热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①×3＋②可得：4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)，则有ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝3×48 kJ·mol－1＋(－30 kJ·mol－1)＝114 kJ·mol－1
6.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。过程如下：
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___。
【解析】由题图可知，反应Ⅱ的化学方程式为3SO2＋2H2O=2H2SO4＋S↓。根据盖斯定律，反应Ⅱ＝－(反应Ⅰ＋反应Ⅲ)可得： 3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s) ΔH2＝－254 kJ·mol－1。
【课堂小结】
【课堂检测】
1．下列说法中正确的是( C )
A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化
B．破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，反应为吸热反应
C．生成物的总能量大于反应物的总能量时，反应吸热，ΔH>0
D．ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关
解析：化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，在化学键断裂和形成中都会有能量的变化，故化学反应的过程中，发生物质变化时，一定有能量的变化，A错误；B项即形成生成物化学键时放出的能量多，应为放热反应，B错误；C项，ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量，ΔH>0时为吸热反应，正确；D项，ΔH与化学方程式中物质的化学计量数成正比，错误。
2.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( D )
A．已知2SO2(g)＋O2(g) = 2SO3(g) 为放热反应，则SO2的能量一定高于SO3的能量
B．已知C(石墨，s)＝C(金刚石，s) ΔH＞0，则金刚石比石墨稳定
C．已知H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3 kJ/mol，则任何酸碱中和反应的热效应均为57.3 kJ
D．已知2C(s)＋2O2(g)=2CO2(g) ΔH1，2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH2 ，则ΔH1＜ΔH2
解析：A、2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g) 为放热反应，则SO2与氧气的能量和一定高于SO3的能量，A错误；B、能量越高越不稳定，石墨比金刚石稳定，B错误；C、稀强酸、稀强碱只生成水的中和反应的热效应均为57.3 kJ，C错误；D、碳完全燃烧放热大于不完全燃烧的放热，放热越多焓变越小，所以ΔH1＜ΔH2，D正确。答案选D。
3.下列表述中正确的是( C )
A．根据图甲可知合成甲醇的热化学方程式为CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1＝(b－a)kJ·mol－1
B．图乙表示2 mol H2(g)所具有的能量比2 mol气态水所具有的能量多483.6 kJ
C．1 mol NaOH分别和1 mol CH3COOH、1 mol HNO3反应，后者比前者ΔH小
D．汽油燃烧时将全部的化学能转化为热能
解析：由题图甲可知，合成甲醇的反应是放热反应，ΔH1＝－(b－a)kJ·mol－1，A项错误；由题图乙知，2 mol H2(g)和1 mol O2(g)的总能量比2 mol气态水的能量高483.6 kJ，B项错误；CH3COOH为弱酸，电离吸收热量，所以NaOH与CH3COOH反应放出的热量少，但ΔH<0，故1 mol NaOH与1 mol CH3COOH反应的ΔH更大，C项正确；汽油燃烧时化学能除转化为热能外还有光能等，D项错误。
4.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、496和462 kJ·mol－1，则a为( B )
A．＋350 B．＋130
C．－332 D．－118
解析：已知①C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g) ΔH＝a kJ·mol－1>0
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>0，即4×462－496－2×436＝2a＋220，解得a＝＋130，答案选B。
5.研究NOx、SO2、CO等大气污染气体的处理方法具有重要意义。
(1)处理含CO、SO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质S。已知：
①CO(g)＋O2(g)=CO2(g) ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－296.0 kJ·mol－1
此反应的热化学方程式是 2CO(g)＋SO2(g)===S(s)＋2CO2(g) ΔH＝－270 kJ·mol－1 。
(2)氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。已知：
①CO(g)＋NO2(g)=NO(g)＋CO2(g) ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)
②2CO(g)＋2NO(g)=N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－b kJ·mol－1(b>0)
标准状况下，用3.36 L CO还原NO2至N2(CO完全反应)的整个过程中转移电子的数目为__0.3 NA___，放出的热量为_____kJ(用含有a和b的代数式表示)。
(3)用CH4催化还原NOx，也可以消除氮氧化物的污染。
例如：
①CH4(g)＋4NO2(g)=4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－574 kJ·mol－1
②CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝？
若1 mol CH4还原NO2至N2的过程中放出的热量为867 kJ，则ΔH2＝_－1160__kJ·mol－1___。
解析：由题意可知，CO、SO2反应生成CO2和单质S，根据盖斯定律，由①×2－②得：2CO(g)＋SO2(g)===S(s)＋2CO2(g) ΔH＝－270 kJ·mol－1。
(2)由题意可知，CO最终转化成CO2，则整个过程中转移电子的物质的量为×2＝0.3 mol，转移电子的数目为0.3 NA。根据盖斯定律，由①×2＋②得：4CO(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋4CO2(g) ΔH＝－(2a＋b)kJ·mol－1。则0.15 mol CO完全反应放出的热量为 kJ＝ kJ。
(3)根据盖斯定律，由①＋②可得：2CH4(g)＋4NO2(g)=2N2(g)＋2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2，则(ΔH1＋ΔH2)÷2＝－867 kJ·mol－1，解之得ΔH2＝－1160 kJ·mol－1。
共1课时 章末归纳与整理
教学目标
1.了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式
2.认识能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，能量的多少取决于反应物和生成物的质量；
3.理解反应热和焓变的含义，认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
教学重难点
反应热的含义，热化学方程式的书写方法和盖斯定律及应用。
教学过程
【新课导入】
化学反应中，由于反应物转变为生成物的过程中，经历了旧化学键的断裂和新化学键的形成过程，而断键要吸收能量，成键要释放能量，本节课我们将进一步强化化学反应中与能量有关的一些问题。
【视频】如需使用此资源，请插入资源 “化学反应过程”。
【新知讲解】
【阅读理解】阅读教材P18的内容，回忆本章知识结构，并完成课本中表格。
化学反应中能量的变化的主要原因和表现形式
【讲解】化学反应过程中同时存在着物质和能量的变化。能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，二者密不可分，但以物质为主。能量的多少则以反应物和产物的质量为基础。
【讲解】化学反应中有新物质生成，反应到底是吸收能量还是放出能量取决于反应物和生成物能量的相对大小。能量的表现形式有很多种，光能，热能，电能等，在发生化学反应时主要表现为热量的变化，吸收热量的化学反应为吸热反应，放出热量的化学反应为放热反应。
【交流讨论】用图示表示化学反应过程及能量变化的原因。
【讲解】
化学反应中能量变化的原因：
(1)当反应物中化学键的断裂所吸收的能量大于形成生成物中的化学键所释放的能量时，该反应就要吸收能量；反之，该化学反应就会释放能量。
(2)当反应物的总能量大于生成物的总能量，该化学反应就会放出能量；当生成物的总能量大于反应物的总能量，该化学反应就会吸收能量。
因此，一个化学反应是吸收能量还是放出能量，取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小，它与物质结构中的化学键的关系密切。
2．化学反应热与反应条件无必然关系：
(1)放热反应往往也需要加热。
一个化学反应往往需要达到它要求的最低条件才可能发生。例如，氢气和氧气的混合气体，常温下储存很久也不反应，但是在点燃条件下，瞬间就能完成。点燃并没有提供太多的能量，但为反应的发生提供了必要条件，反应的发生释放出大量的热量，维持反应所需要的条件。
(2)吸热反应常温下也能自发进行。
例如，固体Ba(OH)2·8H2O和固体NH4Cl之间的反应，两固体混合后加少量的水溶解，用玻璃棒搅拌，反应即可发生。
一个反应能否自发进行，主要看在通常环境下是否能达到该反应发生的条件。因此，不能根据反应条件判断一个反应是放热反应还是吸热反应。
3．化学反应热与物质的稳定性关系：
化学反应热与物质的稳定性：物质的能量越低，该物质越稳定；物质的能量越高，该物质越不稳定。即A→B，ΔH<0，A具有的能量高于B，B的稳定性强于A。
图像在化学反应能量变化中的应用
【交流讨论】
根据下图(能量变化关系图)判断吸、放热反应
①A→B：ΔH＞0；属于吸热反应。
②B→C：ΔH＜0；属于放热反应。
【例题分析】
1.利用含碳化合物合成燃料是解决能源危机的重要方法，已知CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)反应过程中的能量变化情况如图所示，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是( C )
A．该反应物ΔH＝＋91 kJ·mol－1
B．加入催化剂，该反应的ΔH变小
C．反应物的总能量大于生成物的总能量
D．如果该反应生成液态CH3OH，则ΔH增大
解析：根据图示，该反应反应物的总能量大于生成物的总能量，是放热反应，故选项A错误，C正确；加入催化剂只能降低反应所需的活化能，而对反应热无影响，选项B错误；生成液态CH3OH时释放出的热量更多，ΔH更小，选项D错误。
化学反应的热效应
【交流讨论】焓变、反应热、燃烧热、中和热基本概念如何理解？有哪些区别？
焓变 反应热 燃烧热 中和热
含义 生成物与反应物的焓值差 化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量 在101 kPa时，l mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量 在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1mol 水所放出的热量。
联系 在等压条件下进，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则该反应的反应热就为焓变 都是反应热，都是放热反应，△H<0
区别 不同含义两个的概念 1mol燃烧物 生成1mol水，是固定值
热化学方程式及书写
【交流讨论】书写或进行热化学方程式正误的判断要注意哪些问题？
【讲解】
热化学方程式及正误判断是高考考查的重点之一，此类试题一般是选择题的一个选项或综合题的一问，判断热化学方程式时应注意以下问题：
1．检查ΔH符号的正误。
放热反应的ΔH为“－”，吸热反应的ΔH为“＋”，单位是kJ·mol－1，逆反应的ΔH与正反应的ΔH数值相同，符号相反。
2．检查是否注明物质的聚集状态。
必须注明每种反应物和生成物的聚集状态，同一个化学反应，物质的聚集状态不同，ΔH数值不同。
3．检查ΔH的数值与化学计量数是否对应。
ΔH的大小与反应物的物质的量的多少有关，相同的反应，化学计量数不同时，ΔH不同。
4．特殊反应热。
书写表示燃烧热的热化学方程式时，可燃物的化学计量数为1，产物应为完全燃烧生成稳定的化合物，如C燃烧生成CO2而不是CO，H2燃烧生成的是H2O(l)而不是H2O(g)。
【例题分析】
2.下列热化学方程式或叙述正确的是( C )
A.1 mol液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气，放出642 kJ的热量：N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋642 kJ·mol－1
B.12 g石墨转化为CO时，放出110.5 kJ的热量：2C(石墨，s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
C.已知：H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) ΔH＝－286 kJ·mol－1，则：2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)的ΔH＝＋572 kJ·mol－1
D.已知N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，则在一定条件下向密闭容器中充入0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反应放出46.2 kJ的热量
【解析】 液态肼燃烧是放热反应，ΔH＜0，A项错误；2 mol石墨转化为CO放出的热量是221 kJ，B项错误；氢气燃烧放热，则水分解吸热，C项正确；合成氨的反应是可逆反应，反应不能进行到底，D项错误。
【交流讨论】书写热化学方程式的方法及应注意的问题。
【讲解】
书写热化学方程式基本方法
一写方程式—写出配平的化学方程式。
二标状态—用s、l、g、aq标明物质的聚集状态。
三标条件—标明反应的温度和压强(101 kPa、25 ℃时可不标注)。
四标ΔH—在方程式后写出ΔH，并根据信息注明ΔH的“＋”或“－”。
五标数值—根据化学计量数计算并写出ΔH的值。
【例题分析】
3.写出下列反应的热化学方程式。
(1)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下
2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为_______________________。
(2)CuCl(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_______________________。
(3)已知断开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键需要的能量分别是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_________________________。
(4)已知化学反应A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：_______________________________________________________________________。
【答案】 (1)SiH4(g)＋2O2(g)=SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1427.2 kJ·mol－1
(2)4CuCl(s)＋O2(g)=2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ·mol－1
(3)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1
(4)A2(g)＋B2(g)=2AB(g) ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1
【解析】(1)2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ，1 mol SiH4自燃放出热量为1427.2 kJ，故热化学方程式为SiH4(g)＋2O2(g)=SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1427.2 kJ·mol－1。
(2)由题意知，生成的黑色固体是氧化铜，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式。再根据反应每消耗1 mol CuCl(s)放热44.4 kJ可写出该反应的热化学方程式：4CuCl(s)＋O2(g)=2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ·mol－1。
(3)N2(g)＋3H2(g) =2NH3(g) ΔH＝(946＋436×3－391×6) kJ·mol－1＝－92 kJ·mol－1。
(4)由图可知，生成物总能量高于反应物总能量，故该反应为吸热反应，热化学方程式为A2(g)＋B2(g)=2AB(g)ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1。
四、反应热的计算
【交流讨论】反应热可以分为多种，如燃烧热、中和热，在计算反应热时用到的方法都有哪些呢？
【讲解】反应的计算可根据热化学方程式、盖斯定律、燃烧热和中和热的概念、化学键键能等。
【思考】根据键能计算反应热的方法？
【回答】△H=反应物键能和－生成物键能和
【交流讨论】如何比较反应热大小？
【回答1】比较“反应热”或ΔH的大小时，必须带“＋”“－”符号；比较“燃烧热”“中和热”时，只需比较数值大小即可。
【回答2】参加反应的物质的量不同，则反应热的数值也会发生相应的变化，如1 mol H2完全燃烧生成液态水时放出285.8 kJ的热量，2 mol H2完全燃烧生成液态水时则放出571.6 kJ的热量。
【回答3】对于可逆反应，如3H2(g)＋N2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，是指生成2 mol NH3时放出92.4 kJ的热量，而不是3 mol H2和1 mol N2混合，在一定条件下反应就可放出92.4 kJ的热量，实际3 mol H2和1 mol N2混合，在一定条件下反应放出的热量小于92.4 kJ，因为该反应的反应物不能完全转化为生成物。
【回答4】同一反应中物质的聚集状态不同，反应热数值大小也不同。例如，S(g)＋O2(g)=O2(g) ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1；S(s)＋O2(g)=SO2(g) ΔH2＝－Q2 kJ·mol－1可以理解成固态硫变成气态硫后再发生变化，而由固态到气态是需要吸收能量的，所以Q1＞Q2、ΔH1＜ΔH2，故当同一反应中只由于聚集状态不同比较反应热的大小时，反应物为固态时放出的热量少，当生成物为固态时放出的热量多。
【回答5】中和热为稀溶液中强酸和强碱生成1 mol H2O时的反应热。若酸为浓硫酸时，由于浓硫酸溶解放热，此时生成1 mol H2O放出热量大于57.3 kJ。若为弱酸或弱碱时，因为电离过程吸热，此时生成1 mol H2O放出的热量小于57.3 kJ。
【例题分析】
4.已知：CO2(g)＋C(s)=2CO(g) ΔH1
C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g) ΔH2
CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g) ΔH3
CuO(s)＋CO(g)=Cu(s)＋CO2(g) ΔH4
2CuO(s)＋C(s)=2Cu(s)＋CO2(g) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断中不正确的是( )
A.ΔH1＞0 B.ΔH2＞0
C.ΔH2＜ΔH3 D.ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1
【答案】 C
【解析】将以上方程式依次编号为①②③④⑤ A项，此反应是吸热反应，ΔH1＞0，正确；B项，生成水煤气的反应是吸热反应，ΔH2＞0，正确；C项，①CO2(g)＋C(s)=2CO(g) ΔH1，②C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g) ΔH2，③CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g) ΔH3，②－③＝①，则ΔH2－ΔH3＝ΔH1＞0，故ΔH2＞ΔH3，错误；D项，④CuO(s)＋CO(g)=Cu(s)＋CO2(g) ΔH4，④×2＋①得：2CuO(s)＋C(s)=2Cu(s)＋CO2(g) ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1，正确。
【过渡】计算反应热最基本的方法是应用盖斯定律。其题目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。
五、盖斯定律及应用
【交流讨论】利用盖斯定律计算要注意哪些问题？
【回答1】要明确所求反应的始态和终态、各物质的化学计量数及反应的吸、放热情况。
【回答2】可以利用方程式加和法求反应热，当热化学方程式乘以或除以某一个数时，ΔH也应乘以或除以同一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，注意各步反应ΔH的正负。
【回答3】将一个热化学方程式逆向书写时，ΔH的符号也随之改变，但绝对值不变。
【回答4】在设计反应过程中，可能会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。
【例题分析】
5.氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：
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__114___kJ·mol－1。
【解析】将题给两个热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①×3＋②可得：4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)，则有ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝3×48 kJ·mol－1＋(－30 kJ·mol－1)＝114 kJ·mol－1
6.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。过程如下：
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___。
【解析】由题图可知，反应Ⅱ的化学方程式为3SO2＋2H2O=2H2SO4＋S↓。根据盖斯定律，反应Ⅱ＝－(反应Ⅰ＋反应Ⅲ)可得： 3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s) ΔH2＝－254 kJ·mol－1。
【课堂小结】
【课堂检测】
1．下列说法中正确的是( C )
A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化
B．破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，反应为吸热反应
C．生成物的总能量大于反应物的总能量时，反应吸热，ΔH>0
D．ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关
解析：化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，在化学键断裂和形成中都会有能量的变化，故化学反应的过程中，发生物质变化时，一定有能量的变化，A错误；B项即形成生成物化学键时放出的能量多，应为放热反应，B错误；C项，ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量，ΔH>0时为吸热反应，正确；D项，ΔH与化学方程式中物质的化学计量数成正比，错误。
2.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( D )
A．已知2SO2(g)＋O2(g) = 2SO3(g) 为放热反应，则SO2的能量一定高于SO3的能量
B．已知C(石墨，s)＝C(金刚石，s) ΔH＞0，则金刚石比石墨稳定
C．已知H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3 kJ/mol，则任何酸碱中和反应的热效应均为57.3 kJ
D．已知2C(s)＋2O2(g)=2CO2(g) ΔH1，2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH2 ，则ΔH1＜ΔH2
解析：A、2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g) 为放热反应，则SO2与氧气的能量和一定高于SO3的能量，A错误；B、能量越高越不稳定，石墨比金刚石稳定，B错误；C、稀强酸、稀强碱只生成水的中和反应的热效应均为57.3 kJ，C错误；D、碳完全燃烧放热大于不完全燃烧的放热，放热越多焓变越小，所以ΔH1＜ΔH2，D正确。答案选D。
3.下列表述中正确的是( C )
A．根据图甲可知合成甲醇的热化学方程式为CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1＝(b－a)kJ·mol－1
B．图乙表示2 mol H2(g)所具有的能量比2 mol气态水所具有的能量多483.6 kJ
C．1 mol NaOH分别和1 mol CH3COOH、1 mol HNO3反应，后者比前者ΔH小
D．汽油燃烧时将全部的化学能转化为热能
解析：由题图甲可知，合成甲醇的反应是放热反应，ΔH1＝－(b－a)kJ·mol－1，A项错误；由题图乙知，2 mol H2(g)和1 mol O2(g)的总能量比2 mol气态水的能量高483.6 kJ，B项错误；CH3COOH为弱酸，电离吸收热量，所以NaOH与CH3COOH反应放出的热量少，但ΔH<0，故1 mol NaOH与1 mol CH3COOH反应的ΔH更大，C项正确；汽油燃烧时化学能除转化为热能外还有光能等，D项错误。
4.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、496和462 kJ·mol－1，则a为( B )
A．＋350 B．＋130
C．－332 D．－118
解析：已知①C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g) ΔH＝a kJ·mol－1>0
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>0，即4×462－496－2×436＝2a＋220，解得a＝＋130，答案选B。
5.研究NOx、SO2、CO等大气污染气体的处理方法具有重要意义。
(1)处理含CO、SO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质S。已知：
①CO(g)＋O2(g)=CO2(g) ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－296.0 kJ·mol－1
此反应的热化学方程式是 2CO(g)＋SO2(g)===S(s)＋2CO2(g) ΔH＝－270 kJ·mol－1 。
(2)氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。已知：
①CO(g)＋NO2(g)=NO(g)＋CO2(g) ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)
②2CO(g)＋2NO(g)=N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－b kJ·mol－1(b>0)
标准状况下，用3.36 L CO还原NO2至N2(CO完全反应)的整个过程中转移电子的数目为__0.3 NA___，放出的热量为_____kJ(用含有a和b的代数式表示)。
(3)用CH4催化还原NOx，也可以消除氮氧化物的污染。
例如：
①CH4(g)＋4NO2(g)=4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－574 kJ·mol－1
②CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝？
若1 mol CH4还原NO2至N2的过程中放出的热量为867 kJ，则ΔH2＝_－1160__kJ·mol－1___。
解析：由题意可知，CO、SO2反应生成CO2和单质S，根据盖斯定律，由①×2－②得：2CO(g)＋SO2(g)===S(s)＋2CO2(g) ΔH＝－270 kJ·mol－1。
(2)由题意可知，CO最终转化成CO2，则整个过程中转移电子的物质的量为×2＝0.3 mol，转移电子的数目为0.3 NA。根据盖斯定律，由①×2＋②得：4CO(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋4CO2(g) ΔH＝－(2a＋b)kJ·mol－1。则0.15 mol CO完全反应放出的热量为 kJ＝ kJ。
(3)根据盖斯定律，由①＋②可得：2CH4(g)＋4NO2(g)=2N2(g)＋2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2，则(ΔH1＋ΔH2)÷2＝－867 kJ·mol－1，解之得ΔH2＝－1160 kJ·mol－1。