专题1 化学反应与能量变化
第一单元 化学反应的热效应
第1课时 化学反应的焓变
一、内能和焓
1．体系和环境
_________的物质系统称为体系，体系以外的_________称为环境或外界。
以盐酸与NaOH溶液反应为例：
2．内能与焓
(1)内能
①物质的量确定的体系中，物质的__________________称为内能。
②内能的影响因素：
内能受_________、_________、物质的_________和组成的影响。物质处于一定的状态，就具有一定的内能，状态发生改变时，内能就会发生变化。
③内能的绝对值_________测得，内能的变化可以通过变化过程中体系吸收（或放出）的热对内（或外）所做的功的形式表现出来。
(2)焓
焓是与_________有关的物理量，用符号_________表示。
二、化学反应的焓变
1．化学反应的两大基本特征
(1)物质变化：有_________生成。
(2)能量变化：表现形式主要是_________或_________热，能量的转换以发生化学变化的物质为基础，遵循_________守恒定律。
2．反应热和焓变
(1)反应热
在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，__________________称为化学反应的热效应，也称反应热。
(2)焓变
①概念：在_________条件下，化学反应过程中_________或_________的热称为反应的焓变。
②焓变的符号：_________，常用单位：_____________。
③化学反应的焓变与_________、_________、反应物及生成物的_________等因素有关。
(3)焓变和反应热的关系
在_________的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热即为反应的焓变。
3．化学反应中的能量变化
(1)化学反应的分类(以反应过程中能量变化为依据)
(2)化学反应过程中物质的总能量与反应热的关系
若反应物的能量小于生成物的能量，则反应过程中_________能量；若反应物的能量大于生成物的能量，则反应过程中_________能量。
(3)放热反应和吸热反应的概念
_________热的反应称为吸热反应，吸热反应的ΔH_____0。
_________热的反应称为放热反应，反热反应的ΔH_____0。
【名师点拨】常见的放热反应和吸热反应
根据反应过程中放出或吸收能量，可将化学反应分为放热反应和吸热反应。
常见的放热反应有：①燃烧反应；②中和反应；③金属与水或酸反应放出氢气；④大多数化合反应；⑤铝热反应。
常见的吸热反应有：①大多数分解反应；②需要持续加热的反应；③CO2+C2CO，C+H2OCO+H2；④铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2、Ca(OH)2与NH4Cl的反应。
【易错提示】
(1)吸热反应和放热反应均为化学变化。
(2)吸热反应和放热反应与反应条件没有必然联系，需要加热的反应也可能是放热反应。
(3)一般来说，物质具有的能量越低，物质越稳定；物质内的总键能越大，物质越稳定。
(4)物质在发生物理变化时，也会放出或吸收能量。
常见的放热过程有：①浓硫酸稀释、NaOH溶于水；②物态变化：气态→液态→固态。
常见的吸热过程有：①NH4NO3溶于水；②弱电解质的电离；③物态变化：固态→液态→气体。
二、热化学方程式
1．概念
能够表示_________的化学方程式叫热化学方程式。
2．意义
热化学方程式不仅表示化学反应中的_________变化，也表示了_________变化。还说明了物质的“量”与“能量”之间的数量关系。
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1表示的意义是在25 ℃、101 kPa下，_________气态H2与_________气态O2反应生成____________时，_________的热量是285.8 kJ。
3．热化学方程式的书写
(1)标明反应物和生成物的_________、_________和_________。若不标明温度和压强，则表示在______℃，_________kPa条件时的反应热。
(2)标注反应物和生成物的_________，固态、液态、气态和溶液态分别用______、______、______和______表示。
(3)化学式前面的化学计量数表示_________，可以用_________和_________表示。
(4)同一化学反应，物质的化学计量数不同，反应的_________也不同。
(5)在热化学方程式的右边注明ΔH的_________、_________和_________。
(6)若一个反应的焓变ΔH =akJ·mol-1， 则其逆反应的焓变ΔH =_____________。
【易错提醒】
(1)可逆反应中的“ΔH”表示的是完全反应时对应的焓变值。若按该反应的化学计量数投料进行反应，由于可逆反应不能进行彻底，那么吸收或放出的热量一定比该值小。
(2)热化学方程式中的物质必须注明聚集状态，不用标“↑”“↓”，也不用标明反应条件(如加热、高温、催化剂等)，而写发生反应时的温度和压强。
(3)ΔH的单位为kJ·mol－1，注意“＋”“－”且与化学方程式一一对应。
三、化学键与化学反应能量变化的关系
1．实例分析
N2(g)＋O2(g)===2NO(g)反应的能量变化如图所示：
由图可知：
1 mol N2分子中的化学键断裂吸收的能量是_________；
1 mol O2分子中的化学键断裂吸收的能量是_________；
2 mol NO分子中的化学键形成释放的能量是_________；
则N2(g)＋O2(g)===2NO(g)的反应吸收的热量为_________。
2．化学反应能量变化的本质
(1)化学反应中中的能量变化，本质上是由于化学变化中旧化学键断裂时_________的能量和新化学键形成时_________的能量不同造成的。
(2)化学键与化学反应能量变化的关系
3．键能数据计算化学反应的反应热
用键能计算ΔH时，ΔH===_________的总键能—_________的总键能，其中：
各物质的键能=该物质的物质的量×_________数目之和。
【名师点拨】
1．从宏观角度：物质能量变化与焓变
放热反应 吸热反应
关系 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
表示方法 ΔH<0 ΔH>0
2．从微观角度：化学键与焓变
化学键断裂：吸收能量，如H2(g)=2H(g) ΔH>0
化学键形成：释放能量，如2Cl(g)=Cl2(g) ΔH<0
化学键断裂吸收的能量>化学键形成放出的能量：ΔH>0
化学键断裂吸收的能量<化学键形成放出的能量：ΔH<0
化学反应的本质是旧化学键断裂时吸收的能量和新化学键形成释放的能量不同导致的。
化学键的断裂和形成是化学反应过程中伴随能量变化的根本原因。
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)化学变化中的能量变化都是化学能与热能间的相互转化( )
(2)所有的化学反应都伴有能量的变化( )
(3)伴有能量变化的一定是化学反应( )
(4)加热条件下发生的反应均为吸热反应( )
(5)在一个化学反应中，当反应物总焓大于生成物的总焓时，反应放热， ΔH为负值( )
(6)浓硫酸溶于水时，体系的温度升高，该过程属于放热反应( )
(7)石墨转化为金刚石需要吸收能量，所以石墨更稳定( )
2．25 ℃、101 kPa时，0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时，放出445.15 kJ的热量。判断下列几个热化学方程式的正误，错误的指出错误的原因。
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－445.15 kJ·mol－1( )
②2CH4(g)＋4O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝890.3 kJ·mol－1( )
③CH4＋2O2===CO2＋H2O ΔH＝－890.3 kJ·mol－1( )
④CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1( )
⑤CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－445.15 kJ·mol－1( )
3．已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，反应过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。
(1)a、b、c分别代表什么意义？
a： ；
b： ；
c： 。
(2)该反应是 (填“放热”或“吸热”)反应，ΔH (填“>”或“<”)0。
4．根据所给信息，书写对应的热化学方程式。
(1)11.2 L(标准状况)H2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体，放出91.5 kJ热量：
。
(2)已知1 mol C(石墨，s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3 kJ热量：
。
(3)1.7 g NH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物，放出22.67 kJ热量：
。
(4)25 ℃、101 kPa下，强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O(l)时，放出57.3 kJ热量：
。
(5)已知：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1，请写出1 mol NH3分解对应的热化学方程式：
。
问题一 反应热和焓变
【典例1】如图所示，有关叙述正确的是( )
A．A→B＋C和B＋C→A两个反应吸收或放出的能量不等
B．A→B＋C是放热反应
C．A具有的能量高于B和C具有的能量总和
D．A→B＋C是吸热反应，则B＋C→A是放热反应
【解题必备】
1．反应热、焓变的概念
(1)反应热是化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，所吸收或放出的热量。
(2)在恒温、恒压条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量称为反应的焓变，即化学反应中生成物所具有的焓与反应物所具有的焓之差。焓变的符号是ΔH，单位是kJ·mol－1。
2．ΔH与放热反应和吸热反应
(1)放热反应是反应完成时，反应物的总能量大于生成物的总能量的反应。
由于反应后放出热量(释放给环境)而使反应体系的能量降低，故ΔH<0(填“<”或“>”，下同)。
(2)吸热反应是反应完成时，反应物的总能量小于生成物的总能量的反应。由于反应时吸收环境能量而使反应体系的能量升高，故ΔH>0。
【变式1-1】下列关于反应热和焓变的说法正确的是( )
A．任何条件下，焓变完全等于反应热
B．放热反应的ΔH＜0，吸热反应的ΔH＞0
C．所有化学反应的反应热都可以通过实验直接测得
D．生成物的总能量大于反应物的总能量时，ΔH＜0
【变式1-2】异丁烯与氯化氢发生加成反应过程的体系能量变化如图所示，下列叙述正确的是( )
A．产物②比产物①更稳定
B．此过程中只发生了非极性键的断裂
C．异丁烯与氯化氢的加成反应为吸热反应
D．1 mol产物①或②中均含有7 mol共价键
问题二 热化学方程式
【典例2】下列说法错误的是( )
A．热化学方程式未注明温度和压强时，ΔH表示标准状况下的数据
B．热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数不表示分子个数，只代表物质的量
C．同一化学反应，化学计量数不同，ΔH不同；化学计量数相同而物质的聚集状态不同，ΔH也不相同
D．化学反应过程所吸收或放出的热量与参加反应的物质的物质的量成正比
【解题必备】
1．热化学方程式的概念及意义
(1)热化学方程式是表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。
(2)热化学方程式的意义：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，还说明了物质的“量”与“能量”之间的数量关系。
(3)ΔH的单位中“mol－1”的含义
对一个化学反应，ΔH的单位中“mol－1”不是指每摩尔具体物质，而是指“每摩尔反应”。因此ΔH必须与化学方程式一一对应。
2．书写热化学方程式的注意事项
(1)要在物质的化学式后面用括号注明参加反应的物质的聚集状态。一般用英文小写字母g、l和s分别表示气态、液态和固态，水溶液则用aq表示。
(2)ΔH的单位是kJ·mol－1或J·mol－1。
(3)根据焓的性质，对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其ΔH也不同。
如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
H2O(l)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋285.8 kJ·mol－1
(4)热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数，只表示物质的量，它可以是整数也可以是简单分数。
如：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184.6 kJ·mol－1
H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g) ΔH＝－92. 3 kJ·mol－1
(5)书写热化学方程式时必须标明ΔH的符号，放热反应中ΔH为“－”，吸热反应中ΔH为“＋”（可以省略）。
【变式2-1】发射卫星时可用肼（N2H4）作燃料，已知在298K、101kPa时，1g肼气体燃烧生成氮气和水蒸气，释放16.7kJ的热量。判断下列热化学方程式是否正确，并说明原因。
(1)N2H4+O2===N2+2H2O ΔH＝－534.4 kJ·mol－1 __________________________
(2)N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH＝534.4 kJ·mol－1 __________________________
(3)N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH＝-534.4 kJ·mol－1 __________________________
(4)N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH＝534.4 kJ·mol－1 __________________________
(5)N2H4(g)+ O2(g)===N2(g)+H2O(g) ΔH＝-267.2 kJ·mol－1 __________________________
【变式2-2】已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，则下列关于热化学方程式2H2O(l)=== 2H2(g)＋O2(g)的ΔH的说法中正确的是( )
A．方程式中的化学计量数表示分子数
B．该反应的ΔH大于零
C．该反应的ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
D．该反应可表示36 g水蒸气分解时的热效应
问题三 化学键与化学反应能量变化的关系
【典例3】已知一些化学键的键能数据如表所示：
化学键 C—H C—F H—F F—F
键能/(kJ·mol－1) 414 489 565 155
则反应CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)的反应热(焓变ΔH)等于( )
A．485 kJ·mol－1 B．－485 kJ·mol－1
C．－1 940 kJ·mol－1 D．1 940 kJ·mol－1
【解题必备】
(1)化学反应过程中形成化学键、断裂化学键能量变化可用如图表示：
其中，E1可看作反应物断裂化学键吸收的总能量，E2可看作生成物形成化学键放出的总能量，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。故焓变计算公式：ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能)。
(2)化学键断裂和形成是化学反应过程中伴随能量变化的根本原因。
【变式3-1】化学反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)的能量变化如下图所示：
已知断裂1 mol N≡N、1 mol N—H分别需吸收946 kJ、391 kJ的能量，试回答下列问题：
(1)该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)拆开1 mol H2中化学键所需能量为________ kJ。
(3)该反应的反应热ΔH＝________________。
【变式3-2】根据如图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中能量变化情况，判断下列说法错误的是( )
A．直观看，该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量
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
问题四 化学反应反应热的大小比较
【典例4】下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是( )
①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1 C(s)+ O2 (g)===CO(g) ΔH2
②H2(g)+O2 (g)===H2O(l) ΔH3 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH4
③CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) ΔH5 CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(aq) ΔH6
A．① B．③ C．②③ D．①②③
【解题必备】
1．基本规律
(1)能量守恒定律：在化学反应过程中，遵循能量守恒定律。
若该反应是放热反应，则反应物的总能量=生成物的总能量+放出的能量；若该反应是吸热反应，则反应物的总能量+吸收的能量===生成物的总能量；
(2)能量大小与物质的聚集状态的关系
物质的量相同时，同一物质在不同状态时能量关系是：气态>液态>固态。
2．比较方法
(1)比较反应热(ΔH)时，要带上“+”、“—”号比较，不能只比较数值。对于放热反应(ΔH<0)，ΔH的数值越大，放出的热量越少；对于吸热反应(ΔH>0)， ΔH的数值越大，吸收的热量越多。
(2)同一反应，生成物的状态不同时：
A(g)+B(g)===C(g) ΔH1<0 A(g)+B(g)===C(l) ΔH2<0 存在ΔH2＜ΔH1。
(3)同一反应，反应物的状态不同时：
A(s)+B(g)===C(l) ΔH1<0 A(g)+B(g)=C(l) ΔH2<0 存在ΔH2＜ΔH1。
(4)同种燃料燃烧时，燃烧产物越稳定，放出的热量越多，ΔH越小。
【变式4-1】比较下列各组热化学方程式中△H的大小关系。已知：
S(s)+O2(g)===SO2 (g) △H1
S(g)+O2 (g)===SO2(g) △H2
CH4 (g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) △H3
CH4 (g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) △H4
则△H1______△H2，△H3_______△H4 (“>”、“<”或“=”)
【变式4-2】下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。
下列说法正确的是( )
A．石墨转变为金刚石是吸热反应
B．白磷比红磷稳定
C．S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1 S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2，则ΔH1>ΔH2
D．CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH>0
1．下列关于反应热和焓变的说法正确的是( )
A．任何条件下，焓变完全等于反应热
B．放热反应的ΔH＜0，吸热反应的ΔH＞0
C．所有化学反应的反应热都可以通过实验直接测得
D．生成物的总焓大于反应物的总焓时，ΔH＜0
2．下列关于ΔH的说法正确的是( )
A．反应过程中，消耗的反应物越多，ΔH越大
B．ΔH＞0时反应放热，ΔH＜0时反应吸热
C．ΔH越大，说明反应放出的热量越多
D．能量变化如图所示的化学反应为放热反应，ΔH为负值
3．下列说法正确的是( )
A．浓硫酸溶于水放出大量的热，是放热反应
B．碳酸钙受热分解的反应中生成物总能量高于反应物总能量
C．反应3O2(g)===2O3(g)的ΔH＞0，则O3比O2稳定
D．气态水比液态水稳定
4．H2(g)与ICl(g)的反应包含以下两步：
Ⅰ.H2(g)＋ICl(g)===HCl(g)＋HI(g)
Ⅱ.HCl(g)＋HI(g)＋ICl(g)===I2(g)＋2HCl(g)。
反应过程中的能量变化曲线如图所示，下列说法错误的是( )
A．反应Ⅰ为吸热反应
B．反应Ⅱ为放热反应
C．反应H2(g)＋2ICl(g)===I2(g)＋2HCl(g)的ΔH＝－218 kJ·mol－1
D．反应Ⅰ、Ⅱ均为氧化还原反应
5．已知：H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－270 kJ·mol－1，下列有关说法正确的是( )
A．在相同条件下，1 mol H2(g)与1 mol F2(g)的总能量大于2 mol HF(g)的能量
B．1 mol H2(g)与1 mol F2(g)反应生成2 mol液态HF放出的热量小于270 kJ
C．该反应的逆反应是放热反应
D．该反应过程的能量变化可用下图来表示
6．如图为反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的能量变化示意图，下列说法正确的是( )
A．形成2 mol H2(g)和1 mol O2 (g)中的化学键，共吸收1 370.8 kJ能量
B．1 mol H2 (g)和0.5 mol O2 (g)生成1 mol H2O (l)放出240.2 kJ能量
C．2 mol H2(g)和1 mol O2 (g)反应生成2 mol H2O(g)，共放出480.4 kJ能量
D．2 mol H2(g)和1 mol O2 (g)的总能量低于2 mol H2O(g)的总能量
7．已知热化学方程式：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)。下列说法正确的是( )
A．相同条件下，2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量小于2 mol SO3(g)所具有的能量
B．将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后，放出的热量为Q kJ
C．此反应为放热反应，不需任何条件就能发生
D．如将一定量SO2(g)和O2(g)置于某密闭容器中充分反应后放热Q kJ，则此过程中有2 mol SO2(g)被氧化
8．2020年11月24日4时30分，我国在文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，12月2日4时53分，嫦娥五号着陆器和上升器组合体完成了月球钻取采样及封装。
长征五号遥五运载火箭推进剂采用的是液氢与液氧，已知在101 kPa、298 K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量，下列热化学方程式正确的是( )
A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝－242kJ·mol－1
B．H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝＋484 kJ·mol－1
C．2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋484 kJ·mol－1
D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－484 kJ·mol－1
9．根据你的认识和理解，结合所给提示写出下列有关反应的热化学方程式。
(1)1 mol CaCO3(s)分解生成CaO(s)和CO2(g)，吸收178.2 kJ热量：
。
(2)N2(g)与H2(g)反应生成1 mol NH3(g)，放出46.1 kJ热量：
。
(3)1 g甲烷在空气中燃烧，恢复至常温下测得放出55.625 kJ热量：
。
(4)P(红磷，s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量变化关系如图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。试回答下列问题：
①写出P(红磷，s)和Cl2(g)反应生成PCl3(g)的热化学方程式： 。
②写出PCl5(g)分解生成PCl3(g)和Cl2(g)的热化学方程式： 。
1．现有如下3个热化学方程式：
H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1＝－a kJ·mol－1①
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH2＝－b kJ·mol－1②
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH3＝－c kJ·mol－1③
则由下表所列的原因能推导出后面结论的是( )
选项 原因 结论
A H2的燃烧是放热反应 a、b、c均大于零
B ①和②中物质的化学计量数相同 a＝b
C ①和③中H2O的状态不同，化学计量数不同 a、c不会有任何关系
D ③的化学计量数是②的2倍 ΔH2＜ΔH3
2．肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N键为942、O==O键为500、N—N键为154，则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是( )
A．194 B．391 C．516 D．658
3．在400 ℃和480 ℃下KClO3热分解会发生不同的变化，1 mol KClO3(s)在400 ℃和480 ℃下热分解的能量变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A．480 ℃时KClO3热分解的产物是KCl和O2
B．曲线Ⅰ的活化能大于曲线Ⅱ ，所以KClO3比KClO4更稳定
C．若用MnO2作催化剂，KClO3的热分解温度会低于480 ℃
D．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) ΔH＝－78 kJ·mol－1
4．某反应由两步反应A→B→C构成，它的反应能量曲线如图。下列叙述正确的是( )
A．两步反应均为吸热反应
B．A与C的能量差为E4
C．三种化合物中的稳定性B＜A＜C
D．A→B反应，反应条件一定要加热
5．氢卤酸的能量关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．已知HF气体溶于水放热，则HF的ΔH1＜0
B．相同条件下，HCl的ΔH2比HBr的小
C．相同条件下，HCl的(ΔH 3＋ΔH 4)比HI的大
D．一定条件下，气态原子生成1 mol H—X键放出a kJ能量，则该条件下ΔH 2＝＋a kJ·mol－1
6．下表是部分化学键的键能数据：
化学键 P—P P—O O==O P==O
键能/(kJ·mol－1) 198 360 498 x
(1)已知1mol白磷燃烧生成P4O10(s)的反应热ΔH＝－2982kJ·mol－1，白磷(P4)、P4O6、P4O10结构如图所示，则上表中x＝________。
(2)0.5 mol白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6放出的热量为________ kJ。专题1 化学反应与能量变化
第一单元 化学反应的热效应
第1课时 化学反应的焓变
一、内能和焓
1．体系和环境
被研究的物质系统称为体系，体系以外的其他部分称为环境或外界。
以盐酸与NaOH溶液反应为例：
2．内能与焓
(1)内能
①物质的量确定的体系中，物质的各种能量总和称为内能。
②内能的影响因素：
内能受温度、压强、物质的聚集状态和组成的影响。物质处于一定的状态，就具有一定的内能，状态发生改变时，内能就会发生变化。
③内能的绝对值无法直接测得，内能的变化可以通过变化过程中体系吸收（或放出）的热对内（或外）所做的功的形式表现出来。
(2)焓
焓是与内能有关的物理量，用符号H表示。
二、化学反应的焓变
1．化学反应的两大基本特征
(1)物质变化：有新物质生成。
(2)能量变化：表现形式主要是吸收或释放热，能量的转换以发生化学变化的物质为基础，遵循能量守恒定律。
2．反应热和焓变
(1)反应热
在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，吸收或释放的热称为化学反应的热效应，也称反应热。
(2)焓变
①概念：在恒压条件下，化学反应过程中吸收或放出的热称为反应的焓变。
②焓变的符号：ΔH，常用单位：kJ·mol－1。
③化学反应的焓变与温度、压强、反应物及生成物的聚集状态等因素有关。
(3)焓变和反应热的关系
在恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热即为反应的焓变。
3．化学反应中的能量变化
(1)化学反应的分类(以反应过程中能量变化为依据)
(2)化学反应过程中物质的总能量与反应热的关系
若反应物的能量小于生成物的能量，则反应过程中吸收能量；若反应物的能量大于生成物的能量，则反应过程中放出能量。
(3)放热反应和吸热反应的概念
吸收热的反应称为吸热反应，吸热反应的ΔH>0。
放出热的反应称为放热反应，反热反应的ΔH<0。
【名师点拨】常见的放热反应和吸热反应
根据反应过程中放出或吸收能量，可将化学反应分为放热反应和吸热反应。
常见的放热反应有：①燃烧反应；②中和反应；③金属与水或酸反应放出氢气；④大多数化合反应；⑤铝热反应。
常见的吸热反应有：①大多数分解反应；②需要持续加热的反应；③CO2+C2CO，C+H2OCO+H2；④铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2、Ca(OH)2与NH4Cl的反应。
【易错提示】
(1)吸热反应和放热反应均为化学变化。
(2)吸热反应和放热反应与反应条件没有必然联系，需要加热的反应也可能是放热反应。
(3)一般来说，物质具有的能量越低，物质越稳定；物质内的总键能越大，物质越稳定。
(4)物质在发生物理变化时，也会放出或吸收能量。
常见的放热过程有：①浓硫酸稀释、NaOH溶于水；②物态变化：气态→液态→固态。
常见的吸热过程有：①NH4NO3溶于水；②弱电解质的电离；③物态变化：固态→液态→气体。
二、热化学方程式
1．概念
能够表示反应热的化学方程式叫热化学方程式。
2．意义
热化学方程式不仅表示化学反应中的物质变化，也表示了能量变化。还说明了物质的“量”与“能量”之间的数量关系。
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1表示的意义是在25 ℃、101 kPa下，1 mol 气态H2与 mol 气态O2反应生成1 mol液态水时，放出的热量是285.8 kJ。
3．热化学方程式的书写
(1)标明反应物和生成物的温度、压强和聚集状态。若不标明温度和压强，则表示在25℃，101kPa条件时的反应热。
(2)标注反应物和生成物的聚集状态，固态、液态、气态和溶液态分别用s、l、g和aq表示。
(3)化学式前面的化学计量数表示物质的量，可以用整数和分数表示。
(4)同一化学反应，物质的化学计量数不同，反应的ΔH 也不同。
(5)在热化学方程式的右边注明ΔH的正负号(正号常省略)、数值和单位。
(6)若一个反应的焓变ΔH =akJ·mol-1， 则其逆反应的焓变ΔH =—akJ·mol-1。
【易错提醒】
(1)可逆反应中的“ΔH”表示的是完全反应时对应的焓变值。若按该反应的化学计量数投料进行反应，由于可逆反应不能进行彻底，那么吸收或放出的热量一定比该值小。
(2)热化学方程式中的物质必须注明聚集状态，不用标“↑”“↓”，也不用标明反应条件(如加热、高温、催化剂等)，而写发生反应时的温度和压强。
(3)ΔH的单位为kJ·mol－1，注意“＋”“－”且与化学方程式一一对应。
三、化学键与化学反应能量变化的关系
1．实例分析
N2(g)＋O2(g)===2NO(g)反应的能量变化如图所示：
由图可知：
1 mol N2分子中的化学键断裂吸收的能量是946kJ ；
1 mol O2分子中的化学键断裂吸收的能量是498kJ；
2 mol NO分子中的化学键形成释放的能量是1264kJ；
则N2(g)＋O2(g)===2NO(g)的反应吸收的热量为180kJ。
2．化学反应能量变化的本质
(1)化学反应中中的能量变化，本质上是由于化学变化中旧化学键断裂时吸收的能量和新化学键形成时释放的能量不同造成的。
(2)化学键与化学反应能量变化的关系
答案：断裂 形成 吸收 放出
3．键能数据计算化学反应的反应热
用键能计算ΔH时，ΔH===反应物的总键能—生成物的总键能，其中：
各物质的键能=该物质的物质的量×化学键数目之和。
【名师点拨】
1．从宏观角度：物质能量变化与焓变
放热反应 吸热反应
关系 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
表示方法 ΔH<0 ΔH>0
2．从微观角度：化学键与焓变
化学键断裂：吸收能量，如H2(g)=2H(g) ΔH>0
化学键形成：释放能量，如2Cl(g)=Cl2(g) ΔH<0
化学键断裂吸收的能量>化学键形成放出的能量：ΔH>0
化学键断裂吸收的能量<化学键形成放出的能量：ΔH<0
化学反应的本质是旧化学键断裂时吸收的能量和新化学键形成释放的能量不同导致的。
化学键的断裂和形成是化学反应过程中伴随能量变化的根本原因。
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)化学变化中的能量变化都是化学能与热能间的相互转化( )
(2)所有的化学反应都伴有能量的变化( )
(3)伴有能量变化的一定是化学反应( )
(4)加热条件下发生的反应均为吸热反应( )
(5)在一个化学反应中，当反应物总焓大于生成物的总焓时，反应放热， ΔH为负值( )
(6)浓硫酸溶于水时，体系的温度升高，该过程属于放热反应( )
(7)石墨转化为金刚石需要吸收能量，所以石墨更稳定( )
答案：(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)√
2．25 ℃、101 kPa时，0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时，放出445.15 kJ的热量。判断下列几个热化学方程式的正误，错误的指出错误的原因。
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－445.15 kJ·mol－1( )
②2CH4(g)＋4O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝890.3 kJ·mol－1( )
③CH4＋2O2===CO2＋H2O ΔH＝－890.3 kJ·mol－1( )
④CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1( )
⑤CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－445.15 kJ·mol－1( )
答案：①× 反应热的数值与方程式中的化学计量数不对应 ②× CH4的燃烧为放热反应，ΔH＜0且反应热的数值与方程式中的化学计量数不对应 ③× 未注明反应物和生成物的状态 ④√ ⑤√
3．已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，反应过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。
(1)a、b、c分别代表什么意义？
a： ；
b： ；
c： 。
(2)该反应是 (填“放热”或“吸热”)反应，ΔH (填“>”或“<”)0。
答案：(1)旧键断裂吸收的能量 新键形成放出的能量 反应热 (2)放热 <
4．根据所给信息，书写对应的热化学方程式。
(1)11.2 L(标准状况)H2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体，放出91.5 kJ热量：
。
(2)已知1 mol C(石墨，s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3 kJ热量：
。
(3)1.7 g NH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物，放出22.67 kJ热量：
。
(4)25 ℃、101 kPa下，强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O(l)时，放出57.3 kJ热量：
。
(5)已知：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1，请写出1 mol NH3分解对应的热化学方程式：
。
答案：(1)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－183 kJ·mol－1
(2)C(石墨，s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝131.3 kJ·mol－1
(3)NH3(g)＋O2(g)===NO(g)＋H2O(g) ΔH＝－226.7 kJ·mol－1
(4)H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
(5)NH3(g)??N2(g)＋H2(g) ΔH＝46 kJ·mol－1
问题一 反应热和焓变
【典例1】如图所示，有关叙述正确的是( )
A．A→B＋C和B＋C→A两个反应吸收或放出的能量不等
B．A→B＋C是放热反应
C．A具有的能量高于B和C具有的能量总和
D．A→B＋C是吸热反应，则B＋C→A是放热反应
答案：D
解析：A．两个反应的反应物和生成物的能量差值相等，所以吸收或放出的能量相等，错误；B．由于A的能量比B和C的总能量低，因此A→B+C是吸热反应，错误；C．B和C具有的能量总和高于A的能量，错误；D． A→B＋C，反应物的能量低于生成物的能量，是吸热反应，B+C→A是A→B＋C的逆反应，所以一定是放热反应，正确。故选D。
【解题必备】
1．反应热、焓变的概念
(1)反应热是化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，所吸收或放出的热量。
(2)在恒温、恒压条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量称为反应的焓变，即化学反应中生成物所具有的焓与反应物所具有的焓之差。焓变的符号是ΔH，单位是kJ·mol－1。
2．ΔH与放热反应和吸热反应
(1)放热反应是反应完成时，反应物的总能量大于生成物的总能量的反应。
由于反应后放出热量(释放给环境)而使反应体系的能量降低，故ΔH<0(填“<”或“>”，下同)。
(2)吸热反应是反应完成时，反应物的总能量小于生成物的总能量的反应。由于反应时吸收环境能量而使反应体系的能量升高，故ΔH>0。
【变式1-1】下列关于反应热和焓变的说法正确的是( )
A．任何条件下，焓变完全等于反应热
B．放热反应的ΔH＜0，吸热反应的ΔH＞0
C．所有化学反应的反应热都可以通过实验直接测得
D．生成物的总能量大于反应物的总能量时，ΔH＜0
答案：B
解析：恒压条件下的反应热才等于焓变，A项错误；放热反应ΔH＜0，吸热反应ΔH＞0，B项正确；有些化学反应的反应热与焓变不能通过实验直接测得，C项错误；生成物的总焓大于反应物的总焓，说明反应吸热，ΔH＞0，D项错误。
【变式1-2】异丁烯与氯化氢发生加成反应过程的体系能量变化如图所示，下列叙述正确的是( )
A．产物②比产物①更稳定
B．此过程中只发生了非极性键的断裂
C．异丁烯与氯化氢的加成反应为吸热反应
D．1 mol产物①或②中均含有7 mol共价键
答案：A
解析：能量越低，物质越稳定，根据图示可知，产物②比产物①的能量更低，故产物②比产物①更稳定，A正确；根据反应原理可知，反应过程中有碳碳键的断裂和氢氯键的断裂，B错误；根据图示可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，C错误；根据产物的结构简式可知，1 mol产物①或②中均含有13 mol共价键，D错误。
问题二 热化学方程式
【典例2】下列说法错误的是( )
A．热化学方程式未注明温度和压强时，ΔH表示标准状况下的数据
B．热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数不表示分子个数，只代表物质的量
C．同一化学反应，化学计量数不同，ΔH不同；化学计量数相同而物质的聚集状态不同，ΔH也不相同
D．化学反应过程所吸收或放出的热量与参加反应的物质的物质的量成正比
答案：A
解析：热化学方程式未注明温度和压强时，ΔH表示在25 ℃、101 kPa条件下测定的数据，故A错误；热化学方程式中的化学计量数只表示反应物或生成物的物质的量，不表示微粒数，故B正确；化学反应的焓变(ΔH)只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关，ΔH与热化学方程式的化学计量数成正比，对于同一化学反应，当化学计量数不同时，其ΔH不同，只要热化学方程式的化学计量数一定，ΔH值一定，化学反应过程所吸收或放出的热量与参加反应的物质的物质的量成正比，故C、D正确。
【解题必备】
1．热化学方程式的概念及意义
(1)热化学方程式是表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。
(2)热化学方程式的意义：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，还说明了物质的“量”与“能量”之间的数量关系。
(3)ΔH的单位中“mol－1”的含义
对一个化学反应，ΔH的单位中“mol－1”不是指每摩尔具体物质，而是指“每摩尔反应”。因此ΔH必须与化学方程式一一对应。
2．书写热化学方程式的注意事项
(1)要在物质的化学式后面用括号注明参加反应的物质的聚集状态。一般用英文小写字母g、l和s分别表示气态、液态和固态，水溶液则用aq表示。
(2)ΔH的单位是kJ·mol－1或J·mol－1。
(3)根据焓的性质，对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其ΔH也不同。
如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
H2O(l)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋285.8 kJ·mol－1
(4)热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数，只表示物质的量，它可以是整数也可以是简单分数。
如：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184.6 kJ·mol－1
H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g) ΔH＝－92. 3 kJ·mol－1
(5)书写热化学方程式时必须标明ΔH的符号，放热反应中ΔH为“－”，吸热反应中ΔH为“＋”（可以省略）。
【变式2-1】发射卫星时可用肼（N2H4）作燃料，已知在298K、101kPa时，1g肼气体燃烧生成氮气和水蒸气，释放16.7kJ的热量。判断下列热化学方程式是否正确，并说明原因。
(1)N2H4+O2===N2+2H2O ΔH＝－534.4 kJ·mol－1 __________________________
(2)N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH＝534.4 kJ·mol－1 __________________________
(3)N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH＝-534.4 kJ·mol－1 __________________________
(4)N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH＝534.4 kJ·mol－1 __________________________
(5)N2H4(g)+ O2(g)===N2(g)+H2O(g) ΔH＝-267.2 kJ·mol－1 __________________________
解答：N2H4燃烧的化学方程式为：N2H4+O2=N2+2H2O，设1molN2H4燃烧放出的热为x，则有1g：（1mol×32g·mol-1）=16.7kJ：x，解得x=534.4 kJ，则该反应的热化学方程式为N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH＝-534.4 kJ·mol－1
(1)没有标明物质的聚集状态，错误；(2)该反应为放热反应，ΔH为负值，错误；(3)正确；(4)方程式中H2O标为为液态，错误；（5）N2H4为mol时，ΔH的值也为原来的，正确。
【变式2-2】已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，则下列关于热化学方程式2H2O(l)=== 2H2(g)＋O2(g)的ΔH的说法中正确的是( )
A．方程式中的化学计量数表示分子数
B．该反应的ΔH大于零
C．该反应的ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
D．该反应可表示36 g水蒸气分解时的热效应
答案：B
解析：热化学方程式中化学计量数表示物质的量，A项错误；水的分解是吸热反应，焓变大于零，B项正确；正、逆反应焓变的符号相反，数值相等，故该反应的焓变大于零，C项错误；该反应表示36 g液态水分解成氢气和氧气时的热效应，D项错误。
问题三 化学键与化学反应能量变化的关系
【典例3】已知一些化学键的键能数据如表所示：
化学键 C—H C—F H—F F—F
键能/(kJ·mol－1) 414 489 565 155
则反应CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)的反应热(焓变ΔH)等于( )
A．485 kJ·mol－1 B．－485 kJ·mol－1
C．－1 940 kJ·mol－1 D．1 940 kJ·mol－1
答案：C
解析：ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能)，所求反应的反应热ΔH＝414 kJ·mol－1×4＋155 kJ·mol－1×4－489 kJ·mol－1×4－565 kJ·mol－1×4＝－1 940 kJ·mol－1。
【解题必备】
(1)化学反应过程中形成化学键、断裂化学键能量变化可用如图表示：
其中，E1可看作反应物断裂化学键吸收的总能量，E2可看作生成物形成化学键放出的总能量，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。故焓变计算公式：ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能)。
(2)化学键断裂和形成是化学反应过程中伴随能量变化的根本原因。
【变式3-1】化学反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)的能量变化如下图所示：
已知断裂1 mol N≡N、1 mol N—H分别需吸收946 kJ、391 kJ的能量，试回答下列问题：
(1)该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)拆开1 mol H2中化学键所需能量为________ kJ。
(3)该反应的反应热ΔH＝________________。
答案：(1)放热 (2)436 (3)－92 kJ·mol－1
【变式3-2】根据如图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中能量变化情况，判断下列说法错误的是( )
A．直观看，该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量
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
答案：D
解析：根据焓变＝反应物键能之和－生成物键能之和，则N2(g)＋ O2(g)===2NO(g)的ΔH＝946 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1－2×632 kJ·mol－1 ＝＋180 kJ·mol－1，故化学反应吸热，说明反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量，A项正确；图中1 mol O2(g)断裂为O原子，吸收498 kJ能量，则2 mol气态氧原子结合生成O2(g)时，能放出498 kJ能量，B项正确；图中形成1 mol NO(g)放出632 kJ热量，则断裂1 mol NO分子中的化学键，需要吸收632 kJ能量，C项正确；根据计算可知ΔH＝＋180 kJ·mol－1，D项错误。
问题四 化学反应反应热的大小比较
【典例4】下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是( )
①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1 C(s)+ O2 (g)===CO(g) ΔH2
②H2(g)+O2 (g)===H2O(l) ΔH3 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH4
③CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) ΔH5 CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(aq) ΔH6
A．① B．③ C．②③ D．①②③
答案：C
解析：①前者1molC完全燃烧，放出热量多，由于都是放热反应（ΔH <0），故ΔH1<ΔH2；②后者化学计量数为前者的两倍，前者放出的热量少，由于都是放热反应（ΔH <0），故ΔH3>ΔH4；③前者是分解反应，为吸热反应，ΔH >0；后者是放热反应，ΔH <0，故ΔH5>ΔH6。
【解题必备】
1．基本规律
(1)能量守恒定律：在化学反应过程中，遵循能量守恒定律。
若该反应是放热反应，则反应物的总能量=生成物的总能量+放出的能量；若该反应是吸热反应，则反应物的总能量+吸收的能量===生成物的总能量；
(2)能量大小与物质的聚集状态的关系
物质的量相同时，同一物质在不同状态时能量关系是：气态>液态>固态。
2．比较方法
(1)比较反应热(ΔH)时，要带上“+”、“—”号比较，不能只比较数值。对于放热反应(ΔH<0)，ΔH的数值越大，放出的热量越少；对于吸热反应(ΔH>0)， ΔH的数值越大，吸收的热量越多。
(2)同一反应，生成物的状态不同时：
A(g)+B(g)===C(g) ΔH1<0 A(g)+B(g)===C(l) ΔH2<0 存在ΔH2＜ΔH1。
(3)同一反应，反应物的状态不同时：
A(s)+B(g)===C(l) ΔH1<0 A(g)+B(g)=C(l) ΔH2<0 存在ΔH2＜ΔH1。
(4)同种燃料燃烧时，燃烧产物越稳定，放出的热量越多，ΔH越小。
【变式4-1】比较下列各组热化学方程式中△H的大小关系。已知：
S(s)+O2(g)===SO2 (g) △H1
S(g)+O2 (g)===SO2(g) △H2
CH4 (g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) △H3
CH4 (g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) △H4
则△H1______△H2，△H3_______△H4 (“>”、“<”或“=”)
答案：> <
解析：第一、二两个反应都是放热反应（△H <0），反应物S的状态不同， S(s)的能量小于S(g)，第一个反应放出的热量小于第二个反应放出的热量，故△H1>△H2；第三、四个反应都是放热反应（△H <0），生成物H2O的状态不同，H2O(l)的能量小于的H2O(g)能量，因此第三个反应放出的能量多，故△H1<△H2。
【变式4-2】下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。
下列说法正确的是( )
A．石墨转变为金刚石是吸热反应
B．白磷比红磷稳定
C．S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1 S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2，则ΔH1>ΔH2
D．CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH>0
答案：A
解析：由图像可知石墨的能量比金刚石的低，因此由石墨转变为金刚石是吸热反应，A正确；白磷具有的能量比红磷的高，根据能量越低越稳定的原理可知，红磷比白磷稳定，B错误；|ΔH1|>|ΔH2|，由于ΔH1、ΔH2均小于零，故ΔH1<ΔH2，C错误；CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)为放热反应，ΔH＜0，D错误。
1．下列关于反应热和焓变的说法正确的是( )
A．任何条件下，焓变完全等于反应热
B．放热反应的ΔH＜0，吸热反应的ΔH＞0
C．所有化学反应的反应热都可以通过实验直接测得
D．生成物的总焓大于反应物的总焓时，ΔH＜0
答案：B
解析：恒压条件下的反应热才等于焓变，A项错误；放热反应ΔH＜0，吸热反应ΔH＞0，B项正确；有些化学反应的反应热与焓变不能通过实验直接测得，C项错误；生成物的总焓大于反应物的总焓，说明反应吸热，ΔH＞0，D项错误。
2．下列关于ΔH的说法正确的是( )
A．反应过程中，消耗的反应物越多，ΔH越大
B．ΔH＞0时反应放热，ΔH＜0时反应吸热
C．ΔH越大，说明反应放出的热量越多
D．能量变化如图所示的化学反应为放热反应，ΔH为负值
答案：D
解析：A项，ΔH与化学方程式中的化学计量数有关，与反应物的用量无关，错误；B项，ΔH＞0时反应吸热，ΔH＜0时反应放热，错误；C项，反应热有正、负，反应放出的热量越多，ΔH越小，反应吸收的热量越多，ΔH越大，错误；D项，由于反应物的总焓大于生成物的总焓，故由反应物转化为生成物时，该反应为放热反应，ΔH为负值，正确。
3．下列说法正确的是( )
A．浓硫酸溶于水放出大量的热，是放热反应
B．碳酸钙受热分解的反应中生成物总能量高于反应物总能量
C．反应3O2(g)===2O3(g)的ΔH＞0，则O3比O2稳定
D．气态水比液态水稳定
答案：B
解析：浓硫酸溶于水是物理变化，是放热过程，A项错误；碳酸钙受热分解在高温条件下进行，反应物吸收能量转化为生成物，因此生成物的总能量高于反应物的总能量，B项正确；O2和O3互为同素异形体，其中能量越低的物质越稳定，即O2比O3稳定，C项错误；液态水转化为气态水时要吸收能量，能量低的液态水稳定，D项错误。
4．H2(g)与ICl(g)的反应包含以下两步：
Ⅰ.H2(g)＋ICl(g)===HCl(g)＋HI(g)
Ⅱ.HCl(g)＋HI(g)＋ICl(g)===I2(g)＋2HCl(g)。
反应过程中的能量变化曲线如图所示，下列说法错误的是( )
A．反应Ⅰ为吸热反应
B．反应Ⅱ为放热反应
C．反应H2(g)＋2ICl(g)===I2(g)＋2HCl(g)的ΔH＝－218 kJ·mol－1
D．反应Ⅰ、Ⅱ均为氧化还原反应
答案：A
解析：反应Ⅰ、Ⅱ中反应物总能量均大于生成物的总能量，均为放热反应，A错误，B正确；由图像可知，反应H2(g)＋2ICl(g)===I2(g)＋2HCl(g)的ΔH＝－218 kJ·mol－1，C正确；反应Ⅰ、Ⅱ均涉及单质反应，元素化合价发生变化，则均为氧化还原反应，D正确。
5．已知：H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－270 kJ·mol－1，下列有关说法正确的是( )
A．在相同条件下，1 mol H2(g)与1 mol F2(g)的总能量大于2 mol HF(g)的能量
B．1 mol H2(g)与1 mol F2(g)反应生成2 mol液态HF放出的热量小于270 kJ
C．该反应的逆反应是放热反应
D．该反应过程的能量变化可用下图来表示
答案：A
解析：该反应为放热反应，在相同条件下，1 mol H2(g)与1 mol F2(g)的总能量大于2 mol HF(g)的能量，故A正确；液化放出热量，因此1 mol H2(g)与1 mol F2(g)反应生成2 mol HF(l)放出的热量大于270 kJ，故B错误；该反应的逆反应是吸热反应，故C错误；该反应的ΔH<0，为放热反应，说明反应物的总能量高于生成物的总能量，故D错误。
6．如图为反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的能量变化示意图，下列说法正确的是( )
A．形成2 mol H2(g)和1 mol O2 (g)中的化学键，共吸收1 370.8 kJ能量
B．1 mol H2 (g)和0.5 mol O2 (g)生成1 mol H2O (l)放出240.2 kJ能量
C．2 mol H2(g)和1 mol O2 (g)反应生成2 mol H2O(g)，共放出480.4 kJ能量
D．2 mol H2(g)和1 mol O2 (g)的总能量低于2 mol H2O(g)的总能量
答案：C
解析：由图可知，4 mol H(g)和2 mol O (g)形成2 mol H2 (g)和1 mol O2 (g)中的化学键，共放出1 370.8 kJ能量，故A错误；由图可知，反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的焓变ΔH＝1 370.8 kJ·mol－1－1 851.2 kJ·mol－1＝－480.4 kJ·mol－1，则H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－240.2 kJ·mol－1，H2O(g)→H2O(l)放热，所以1 mol H2 (g)和0.5 mol O2 (g)生成1 mol H2O(l)放出的热量大于240.2 kJ，故B错误；由B项分析可知，2 mol H2(g)和1 mol O2 (g)反应生成2 mol H2O(g)，共放出480.4 kJ能量，故C正确；由图可知，该反应是放热反应，则2 mol H2(g)和1 mol O2 (g)的总能量高于2 mol H2O(g)的总能量，故D错误。
7．已知热化学方程式：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)。下列说法正确的是( )
A．相同条件下，2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量小于2 mol SO3(g)所具有的能量
B．将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后，放出的热量为Q kJ
C．此反应为放热反应，不需任何条件就能发生
D．如将一定量SO2(g)和O2(g)置于某密闭容器中充分反应后放热Q kJ，则此过程中有2 mol SO2(g)被氧化
答案：D
解析：该反应是放热反应，相同条件下，2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量大于2 mol SO3(g)所具有的能量，故A错误；将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后，达到化学平衡，反应物不能全部转化，放出热量小于Q kJ，故B错误；反应吸热还是放热与反应条件无关，C错误；如将一定量SO2(g)和O2(g)置于某密闭容器中充分反应后放热Q kJ，参加反应的二氧化硫为2 mol，故一定有2 mol SO2(g)被氧化，故D正确。
8．2020年11月24日4时30分，我国在文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，12月2日4时53分，嫦娥五号着陆器和上升器组合体完成了月球钻取采样及封装。
长征五号遥五运载火箭推进剂采用的是液氢与液氧，已知在101 kPa、298 K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量，下列热化学方程式正确的是( )
A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝－242kJ·mol－1
B．H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝＋484 kJ·mol－1
C．2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋484 kJ·mol－1
D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－484 kJ·mol－1
答案：C
解析：A、2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量，则1 mol氢气燃烧生成水蒸气放出242 kJ热量，其逆过程就要吸收这些热量，有H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋242 kJ·mol－1，故A错误；B、生成的水应该为气态，而不是液态，且氢气的燃烧为放热反应，反应热应该为负值，故B错误；C、2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量，则2 mol水蒸气分解吸收484 kJ热量，故有2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋484 kJ·mol－1，故C正确；D、2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量，则1 mol氢气燃烧生成水蒸气放出242 kJ热量，故有H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－242 kJ·mol－1，故D错误。
9．根据你的认识和理解，结合所给提示写出下列有关反应的热化学方程式。
(1)1 mol CaCO3(s)分解生成CaO(s)和CO2(g)，吸收178.2 kJ热量：
。
(2)N2(g)与H2(g)反应生成1 mol NH3(g)，放出46.1 kJ热量：
。
(3)1 g甲烷在空气中燃烧，恢复至常温下测得放出55.625 kJ热量：
。
(4)P(红磷，s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量变化关系如图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。试回答下列问题：
①写出P(红磷，s)和Cl2(g)反应生成PCl3(g)的热化学方程式： 。
②写出PCl5(g)分解生成PCl3(g)和Cl2(g)的热化学方程式： 。
答案：(1)CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＝178.2 kJ·mol－1
(2)N2(g)＋H2(g)??NH3(g) ΔH＝－46.1 kJ·mol－1
(3)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ·mol－1
(4)①2P(红磷，s)＋3Cl2(g)===2PCl3(g) ΔH＝－612 kJ·mol－1
②PCl5(g)===PCl3(g)＋Cl2(g) ΔH＝93 kJ·mol－1
1．现有如下3个热化学方程式：
H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1＝－a kJ·mol－1①
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH2＝－b kJ·mol－1②
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH3＝－c kJ·mol－1③
则由下表所列的原因能推导出后面结论的是( )
选项 原因 结论
A H2的燃烧是放热反应 a、b、c均大于零
B ①和②中物质的化学计量数相同 a＝b
C ①和③中H2O的状态不同，化学计量数不同 a、c不会有任何关系
D ③的化学计量数是②的2倍 ΔH2＜ΔH3
答案：A
解析：①和②中由于生成的水的状态不同，故ΔH不同，即a、b也不同，B项错误；①和③中由于气态水转化为液态水要放热，故c＞2a，C项错误；②和③中因ΔH3＝2ΔH2，且ΔH2、ΔH3均为负值，故ΔH2＞ΔH3，D项错误。
2．肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N键为942、O==O键为500、N—N键为154，则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是( )
A．194 B．391 C．516 D．658
答案：B
解析：由图知N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)的反应热ΔH＝－534 kJ·mol－1，可设断裂1 mol N—H键所需的能量为x,154 kJ＋4x＋500 kJ－2 752 kJ＝－534 kJ，解得x＝391 kJ。
3．在400 ℃和480 ℃下KClO3热分解会发生不同的变化，1 mol KClO3(s)在400 ℃和480 ℃下热分解的能量变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A．480 ℃时KClO3热分解的产物是KCl和O2
B．曲线Ⅰ的活化能大于曲线Ⅱ ，所以KClO3比KClO4更稳定
C．若用MnO2作催化剂，KClO3的热分解温度会低于480 ℃
D．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) ΔH＝－78 kJ·mol－1
答案：B
解析：温度高时，提供的能量多，则过程Ⅰ是480 ℃时KClO3受热分解的曲线，产物是KCl和O2，故A正确；据图知：氯酸钾的能量高于高氯酸钾的能量，物质能量越低越稳定，与活化能大小无关，故B错误；催化剂降低反应的活化能，若用MnO2作催化剂，KClO3热分解温度低于480 ℃，故C正确；根据图示，1 mol KClO3(s)生成1 mol KCl(s)和1.5 mol O2(g)放热(36＋3) kJ＝39 kJ，所以2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) ΔH＝－78 kJ·mol－1，故D正确。
4．某反应由两步反应A→B→C构成，它的反应能量曲线如图。下列叙述正确的是( )
A．两步反应均为吸热反应
B．A与C的能量差为E4
C．三种化合物中的稳定性B＜A＜C
D．A→B反应，反应条件一定要加热
答案：C
解析： A→B的反应为吸热反应，B→C的反应为放热反应，A错误；A与C的能量差为E4－E3－E1＋E2，B错误；物质的总能量越低，越稳定，三种化合物中的稳定性B＜A＜C，C正确；A→B的反应为吸热反应，但吸热反应不一定要加热，D错误。
5．氢卤酸的能量关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．已知HF气体溶于水放热，则HF的ΔH1＜0
B．相同条件下，HCl的ΔH2比HBr的小
C．相同条件下，HCl的(ΔH 3＋ΔH 4)比HI的大
D．一定条件下，气态原子生成1 mol H—X键放出a kJ能量，则该条件下ΔH 2＝＋a kJ·mol－1
答案：D
解析：ΔH1代表的是HX气体从溶液中逸出过程的焓变，因为HF气体溶于水放热，则HF气体溶于水的逆过程吸热，即HF的ΔH1＞0，A错误；由于HCl比HBr稳定，所以相同条件下HCl的ΔH2比HBr的大，B错误； (ΔH3＋ΔH4)代表H(g)→H＋(aq)的焓变，与是HCl的还是HI的H原子无关，C错误；一定条件下，气态原子生成1 mol H—X键放出a kJ能量，则断开1 mol H—X键形成气态原子吸收a kJ的能量，即ΔH2＝＋a kJ·mol－1，D正确。
6．下表是部分化学键的键能数据：
化学键 P—P P—O O==O P==O
键能/(kJ·mol－1) 198 360 498 x
(1)已知1mol白磷燃烧生成P4O10(s)的反应热ΔH＝－2982kJ·mol－1，白磷(P4)、P4O6、P4O10结构如图所示，则上表中x＝________。
(2)0.5 mol白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6放出的热量为________ kJ。
答案：(1)585 (2)819
解析：(1)白磷燃烧生成P4O10(s)：P4(s)＋5O2(g)===P4O10(s) ΔH＝－2 982 kJ·mol－1，则6×198 kJ·mol－1＋5×498 kJ·mol－1－12×360 kJ·mol－1－4x kJ·mol－1＝－2 982 kJ·mol－1，x＝585。
(2)白磷燃烧生成P4O6(s)：P4(s)＋3O2(g)===P4O6(s) ΔH＝6×198 kJ·mol－1＋3×498 kJ·mol－1－12×360 kJ·mol－1＝－1 638 kJ·mol－1,0.5 mol白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6放出的热量为0.5 mol×1 638 kJ·mol－1＝819 kJ。
