第1课时 焓变 反应热
[目标导航] 1.知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。2.通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化，了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。3.了解热化学方程式的含义并能正确书写热化学方程式。
一、化学反应的实质与特征
1．实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。
2．特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为热量的变化。
二、焓变 反应热
1．焓与焓变
2．反应热
一定温度下，化学反应所释放或吸收的热量称为反应热。研究证明，化学反应在恒压条件下的反应热与焓变相同。
(1)反应热的单位和焓变一样，为kJ/mol或kJ·mol－1；
(2)反应热描述的是化学反应前后的热量变化；
(3)任何化学反应都有反应热。
3．反应热和焓变的关系
反应热
焓变
含义
化学反应中吸收或放出的热量
化学反应中生成物所具有的焓与反应物所具有的焓之差
二者的相互联系
ΔH是化学反应在恒定压强下(即敞口容器中进行的化学反应)且不与外界进行电能、光能等其他能量的转化时的反应热，即恒压条件下进行的反应的反应热等于焓变ΔH
4.常见的放热反应和吸热反应
(1)常见的放热反应有：
①活泼金属与H2O或酸的反应，如
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；
②酸碱中和反应，如
2KOH＋H2SO4===K2SO4＋2H2O；
③燃烧反应，如2CO＋O22CO2；
④多数化合反应，如
Na2O＋H2O===2NaOH，
CaO＋H2O===Ca(OH)2；
⑤铝热反应，如2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe。
(2)常见的吸热反应有：
①多数分解反应，如CaCO3CaO＋CO2↑；
②2NH4Cl(s)＋Ba(OH)2·8H2O(s)===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O；
③C＋H2O(g)CO＋H2；
④CO2＋C2CO。
【合作探究】
1．化学反应放热还是吸热是否与反应条件有关？
答案 反应吸热还是放热与是否加热等条件无直接关系。
2．任何物质都具有一定的能量，怎样从物质所具有的总能量上理解放热反应和吸热反应？
答案 如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，发生化学反应时，有一部分能量就会以热能的形式释放出来，表现为放热反应；若反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，发生化学反应时，就会从环境吸收一部分能量，表现为吸热反应。
三、热化学方程式
1．概念
表示参加反应的物质的量与反应热的关系的化学方程式。
2．意义
热化学方程式既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。
3．热化学方程式与普通化学方程式的区别
化学方程式
热化学方程式
化学计量数
只能是整数，既表示微粒个数又表示该物质的物质的量
既可以是整数，也可以是分数，只表示物质的物质的量
状态
不要求注明
必须在化学式后注明
ΔH的正负号、数值及单位
无
必须注明
意义
表明了化学反应中的物质变化
既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
【合作探究】
1．H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.5
kJ·mol－1，表示的意义是什么？
答案 表示在25
℃，101
kPa时，1
mol
H2与
mol
O2完全反应生成液态水时放出的热量为285.5
kJ。
2．ΔH的单位中mol－1的含义是什么？
答案 反应焓变单位中的mol－1表明参加反应的各物质的量与化学方程式中各物质的化学式的化学计量数相同。例如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH(298
K)＝－285.8
kJ·mol－1，表示298
K时，1
mol
H2(g)与0.5
mol
O2(g)反应生成1
mol
H2O(l)，放热285.8
kJ。
一、焓变、反应热的产生原因
【例1】 由下图分析，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必然是放热反应
解析 本题考查化学反应中的能量变化，由图可知，B＋C的能量高于A的能量，则反应B＋C→A一定是放热反应；反之A→B＋C则是吸热反应。根据能量守恒定律，两反应的反应热在数值上相等，符号相反。
答案 D
【归纳总结】 焓变与反应物、生成物能量的关系
一个化学反应是吸收能量还是放出能量，由反应物的总能量(∑E反)与生成物的总能量(∑E生)的相对大小来决定。若∑E反＞∑E生，则会放出能量；若∑E反＜∑E生，则需要吸收能量，如下图所示。
变式训练1 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( )
答案 D
解析 根据反应物和生成物能量的高低来分析、解决问题。化学反应都伴随能量变化，当反应物的总能量高于生成物的总能量时，该反应为放热反应；当反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应为吸热反应。反应①的ΔH>0，为吸热反应，故可排除A项和C项；反应②的ΔH<0，为放热反应，B项错误，故选D。
【例2】 已知H—H键键能为436
kJ·mol－1，H—N键键能为391
kJ·mol－1，根据化学方程式：N2＋3H22NH3 ΔH＝－92.4
kJ·mol－1，则N≡N键键能是( )
A．431
kJ·mol－1
B．945.6
kJ·mol－1
C．649
kJ·mol－1
D．869
kJ·mol－1
解析 ΔH＝反应物键能总和－生成物的键能总和。所以－92.4
kJ·mol－1＝E(N≡N)＋3×
436
kJ·mol－1－2×391
kJ·mol－1×3。E(N≡N)＝945.6
kJ·mol－1。
答案 B
【规律总结】 反应热与键能的关系
(1)化学键的断裂要吸收能量，形成新化学键要释放能量，若反应物断键所吸收的总能量大于生成物成键所释放的总能量，则为吸热反应，反之则为放热反应。即E总(断键)＞E总(成键)，为吸热反应；E总(断键)＜E总(成键)，为放热反应。ΔH＝E总(断键)－E总(成键)。
(2)以H2与Cl2反应生成HCl为例来说明：
上面分析过程可归纳如下表
化学键
吸收能量
放出能量
断开
1
mol
H—H
436
kJ
－
1
mol
Cl—Cl
243
kJ
－
形成
2
mol
H—Cl
－
2×431
kJ
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)放出的能量为183
kJ
(3)利用键能计算反应热时，要准确判断化学键断裂或生成的数量。
变式训练2 (2016·石家庄二中)通常人们把拆开1
mol某化学键时吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于估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吸收的能量与反应中形成新化学键释放的能量的差。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
根据键能数据估算反应CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)的反应热ΔH为( )
A．－1
940
kJ·mol－1
B．1
940
kJ·mol－1
C．－485
kJ·mol－1
D.
485
kJ·mol－1
答案 A
解析 化学反应的反应热等于断裂旧化学键吸收的能量和形成新化学键放出的能量的差，根据键能数据可知，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。
二、热化学方程式的书写及判断
(一)热化学方程式的书写
【例3】 写出下列反应的热化学方程式：
(1)1
mol
C2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出1
366.8
kJ热量：________
_______________________________________________________________________________。
(2)1
mol
C(石墨)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的热量：_________
______________________________________________________________________________。
解析 已知反应物的物质的量及放出或吸收的热量，要写出热化学方程式，关键是要确定与方程式中的化学计量数相对应的ΔH。
(1)C2H5OH燃烧的化学方程式为C2H5OH＋3O22CO2＋3H2O，那么，相应的热化学方程式为C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1
366.8
kJ·mol－1。
(2)1
mol
C(石墨)完全反应吸收131.3
kJ热量，则相应的热化学方程式为C(石墨，s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3
kJ·mol－1。
(3)1.7
g
NH3的物质的量为0.1
mol，则4
mol
NH3发生反应放出的热量为22.67
kJ×40＝
906.8
kJ，1
mol
NH3完全反应放出的热量为226.7
kJ。那么相应的热化学方程式为4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－906.8
kJ·mol－1或NH3(g)＋O2(g)===NO(g)＋H2O(g) ΔH＝－226.7
kJ·mol－1。
答案 (1)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1
366.8
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
【方法总结】 热化学方程式的书写方法要求
(1)遵循一般化学方程式的书写规则(一般不写反应条件)。
(2)在方程式右端注明能量的变化：吸热反应，ΔH>0；放热反应，ΔH<0。
(3)要注明反应物和生成物的聚集状态。
(4)化学计量数只表示物质的“物质的量”，因此可以是整数，也可以是分数。
(5)化学计量数改变，ΔH要相应改变；逆反应的ΔH数值与正反应的相等、符号相反。
变式训练3 根据要求，写出下列反应的热化学方程式：
(1)1
mol
C2H4(g)与适量O2(g)反应，生成CO2(g)和H2O(l)，放出1
411
kJ的热量。
________________________________________________________________________。
(2)1
mol
Al(s)与适量O2(g)发生反应，生成Al2O3(s)，放出834.9
kJ的热量。
________________________________________________________________________
(3)23
g某液态有机物和一定量的氧气混合点燃，恰好完全反应，生成27
g液态水和22.4
L
CO2(标准状况)并放出683.5
kJ的热量。
________________________________________________________________________
答案 (1)C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－1
411
kJ·mol－1
(2)2Al(s)＋3/2O2(g)===Al2O3(s) ΔH＝1
669.8
kJ·mol－1
(3)C2H6O(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1
367
kJ·mol－1
解析 (3)结合题意，首先确定某液态有机物的化学式为C2H6O，书写出化学方程式后注明每种物质的状态，再计算ΔH即可。
(二)热化学方程式的正误判断
【例4】 已知在25
℃、101
kPa下，1
g
C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40
kJ的热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是( )
A．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)
ΔH＝－48.40
kJ·mol－1
B．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝－5
517.6
kJ·mol－1
C．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝＋5
517.6
kJ·mol－1
D．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝－48.40
kJ·mol－1
解析 在25
℃、101
kPa下，1
mol
C8H18燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为×114
g＝5
517.6
kJ。解答该题关键要看三点：
→A项中H2O的状态标错。
→反应放热，ΔH＜0，C项错误。
→A、D项中显然不对应，错误。
答案 B
【方法总结】 “五看”法判断热化学方程式的正误
一看方程式是否配平
二看各物质的聚集状态是否正确
三看ΔH的“＋”、“－”符号是否正确
四看反应热的单位是否为“kJ·mol－1”
五看反应热的数值与化学计量数是否对应
变式训练4 在常温常压下，1
g
H2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体，放出92.3
kJ的热量。下列热化学方程式中正确的是( )
A．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－92.3
kJ·mol
B．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝＋92.3
kJ·mol－1
C．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝＋184.6
kJ·mol－1
D．2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g) ΔH＝＋184.6
kJ·mol－1
答案 D
解析 H2在Cl2中燃烧生成HCl气体，1
g
H2燃烧放出92.3
kJ的热量，则1
mol(2
g)H2燃烧放出184.6
kJ的热量，化学反应放出热量，ΔH为“－”。则H2在Cl2中燃烧生成HCl气体的热化学方程式为H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184.6
kJ·mol－1。一个放热反应的逆反应是吸热反应，并且在其他条件相同时，ΔH是原ΔH的相反数。则该题的四个选项中只有D是正确的。
1．下列说法正确的是( )
A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B．化学反应中的能量变化都表现为热量变化
C．任何放热反应在常温下一定能发生
D．反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热
答案 D
解析 化学反应的能量变化可以表现为很多方面，如转化为热能、电能、光能等。反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应都是在一定条件下发生的，反应开始需要加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。
2．化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A．每生成2
mol
AB(g)吸收b
kJ热量
B．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
答案 B
解析 根据图像可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应是吸热反应，每生成2
mol
AB(g)吸收(a－b)kJ热量，A、C项错误；根据反应热等于生成物总能量与反应物总能量的差值可知，该反应热ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1，B项正确；化学键断裂吸收能量，D项错误。
3．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ΔH大于零
C．该反应ΔH＝－571.6
kJ·mol－1
D．该反应可表示36
g水分解时的热效应
答案 B
解析 在书写热化学方程式时，若反应物和生成物对换，则ΔH的符号相反，数值不变，故B正确，C不正确；D项未注明水为液态。
[基础过关]
一、放热反应和吸热反应
1．下列说法不正确的是( )
A．化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化
B．对于ΔH>0的反应，反应物的能量小于生成物的能量
C．放热反应都不需要加热就能发生
D．吸热反应在一定条件(如常温、加热等)下也能发生
答案 C
解析 化学反应中既有物质变化，又有能量变化，A正确；ΔH>0的反应为吸热反应，则反应物的能量小于生成物的能量，B正确；有些放热反应需要加热或点燃才能引发，C错误；有些吸热反应如Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl在常温下就能反应，D正确。
2．下列反应属于吸热反应的是( )
A．炭燃烧生成一氧化碳
B．中和反应
C．锌粒与稀硫酸反应制取H2
D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
答案 D
解析 物质燃烧、酸碱中和、金属与水或酸的置换反应都为放热反应。
二、反应热、焓变
3．下列说法中正确的是( )
A．焓变是指1
mol物质参加反应时的能量变化
B．反应放热时，ΔH>0；反应吸热时，ΔH<0
C．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓与生成物的总焓一定不同
D．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓总是高于生成物的总焓
答案 C
解析 放热反应的ΔH<0，吸热反应的ΔH>0；在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓不一定高于生成物的总焓；焓变是指在一定条件下化学反应的反应热，不仅是指
1
mol
物质参加反应时的能量变化。
4．在相同条件下，下列两个反应放出的热量分别用ΔH1和ΔH2表示：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2
则( )
A．ΔH2>ΔH1
B．ΔH1>ΔH2
C．ΔH1＝ΔH2
D．无法确定
答案 B
解析 气态水液化时释放能量，放热越少，ΔH越大。
5.科学家已获得了极具理论研究意义的N4分子，其结构为正四面体(如图所示)，与白磷分子相似。已知断裂1
mol
N—N键吸收193
kJ热量，断裂1
mol
N≡N键吸收941
kJ热量，则( )
A．N4的熔点比P4高
B．1
mol
N4气体转化为N2时要吸收724
kJ能量
C．N4是N2的同系物
D．1
mol
N4气体转化为N2时要放出724
kJ能量
答案 D
解析 N4与白磷(P4)结构相似，均为分子晶体，由于N4相对分子质量小于P4，故其分子间作用力弱于P4，其熔点低于P4，A错；N4与N2互为同素异形体，而不是同系物，C错；从结构图中可看出，一个N4分子中含有6个N—N键，根据N4(g)===2N2(g) ΔH，有ΔH＝6×193
kJ·mol－1－2×941
kJ·mol－1＝－724
kJ·mol－1，故B项错误，D项正确。
三、热化学方程式
6．已知H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－270
kJ·mol－1，下列说法正确的是( )
A．2
L氟化氢气体分解成1
L氢气与1
L氟气吸收
270
kJ热量
B．1
mol氢气与1
mol氟气反应生成2
mol液态氟化氢放出的热量小于270
kJ
C．在相同条件下，1
mol氢气与1
mol氟气的能量总和大于2
mol氟化氢气体的能量
D．1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢气体分子放出270
kJ热量
答案 C
解析 在热化学方程式中，ΔH的值与具体化学反应相对应，各物质前的计量数不再表示粒子数目，只表示物质的“物质的量”，故A、D错误；HF(g)―→HF(l)会放出热量，故B项中放出热量应大于270
kJ，B错；因该反应放热，故C正确。
7．根据热化学方程式：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝a
kJ·mol－1(a＝－297.2)。分析下列说法，其中不正确的是( )
A．S(s)在O2(g)中燃烧的反应是放热反应
B．S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝b
kJ·mol－1，则a>b
C．1
mol
SO2(g)所具有的能量低于1
mol
S(s)与1
mol
O2(g)所具有的能量之和
D．16
g固态硫在空气中充分燃烧，可吸收148.6
kJ的热量
答案 D
解析 由题中条件可知：反应的热效应ΔH＝a
kJ·mol－1＝－297.2
kJ·mol－1，可知该反应的正反应为放热反应，故D错误。
8．由氢气和氧气反应生成1
mol水蒸气放出241.8
kJ的热量，1
g水蒸气转化为液态水放出2.45
kJ的热量，则下列热化学方程式书写正确的是( )
A．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－285.9
kJ·mol－1
B．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－241.8
kJ·mol－1
C．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝＋285.9
kJ·mol－1
D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)
ΔH＝＋241.8
kJ·mol－1
答案 A
解析 放热反应ΔH为“－”，C、D错；1
mol水蒸气转化为相同条件下的1
mol液态水时要放出44.1
kJ的热量，可求出ΔH为－285.9
kJ·mol－1，B错，故选A项。
9．化学反应N2＋3H2??2NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是( )
A．N2(g)＋3H2(g)??2NH3(l)
ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1
B．N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)
ΔH＝2(b－a)kJ·mol－1
C.N2(g)＋H2(g)??NH3(l)
ΔH＝(b＋c－a)kJ·mol－1
D.N2(g)＋H2(g)??NH3(g)
ΔH＝(a＋b)kJ·mol－1
答案 A
解析
mol
N2(g)与
mol
H2(g)完全反应生成1
mol
NH3(g)时放热(b－a)kJ，生成1
mol
NH3(l)时放热(b＋c－a)kJ，故A正确。
[能力提升]
10．根据下图所示，写出反应的热化学方程式并回答问题。
(1)反应过程Ⅰ的热化学方程式为_________________________________________________
____________________________________________________________________________。
(2)反应过程Ⅱ的热化学方程式为______________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)Q与Q1的关系：Q________(填“＞”、“＜”或“＝”)Q1。
答案 (1)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)
ΔH＝－Q
kJ·mol－1
(2)2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g) ΔH＝Q1
kJ·mol－1
(3)＝
解析 (1)据图Ⅰ中信息可知H2和Cl2为反应物，HCl为生成物，反应过程中释放能量。
(2)据图Ⅱ中信息可知HCl为反应物，H2和Cl2为生成物，反应过程中E(反应物)＜E(生成物)，故吸收能量。
(3)Ⅰ、Ⅱ两反应互为逆过程，故热化学方程式中各物质的计量数相等时，其放出和吸收的热量数值相等。
11．下表中的数据是断裂1
mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ)：
物质
Cl2
Br2
I2
H2
HCl
HI
HBr
键能/kJ·mol－1
243
193
151
436
431
298
366
根据上述数据回答下列问题：
(1)下列物质本身具有的能量最低的是________。
A．H2
B．Cl2
C．Br2
D．I2
(2)下列氢化物本身具有的能量最低的是________。
A．HCl
B．HBr
C．HI
D．HF
(3)X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(4)相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出的热量最多的是__________。
答案 (1)A (2)D (3)放热 (4)Cl2
解析 (1)破坏物质中的化学键消耗能量越多，说明原物质越稳定，本身能量越少，由表知H2应具有最低能量。(2)物质越不活泼，与H2形成氢化物越不稳定，本身能量越高，故选D。(3)由表可知，反应物X2＋H2的能量都小于其氢化物2倍的能量，故均为放热反应。(4)由表可知，反应物1
mol
Cl2和1
mol
H2所具有的能量与2
mol
HCl的能量相差最大，故放热最多。
12．已知：在热力学标准状态(298
K、1.01×105
Pa)下，由稳定的单质发生反应生成1
mol化合物的反应热叫该化合物的生成热(ΔH)。下图为氧族元素氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。
试完成下列问题：
(1)写出氧族元素中含有18e－的两种氢化物的电子式：__________________________。
(2)请你归纳：非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热ΔH的关系：______________
_______________________________________________________________________________。
(3)写出硒化氢在热力学标准状态下，发生分解反应的热化学方程式：______________
__________________________________________________________。
答案 (1)
(2)非金属元素氢化物越稳定，ΔH越小
(3)H2Se(g)===Se(s)＋H2(g) ΔH＝－81
kJ·mol－1
[拓展探究]
13．化学键的键能是原子间形成(或断裂)1
mol化学键时释放(或吸收)的能量。以下是部分共价键键能的数据：H—S：364
kJ·mol－1、S—S：266
kJ·mol－1、S===O：522
kJ·mol－1、H—O：464
kJ·mol－1。
(1)试根据这些数据计算下面这个反应的反应热：2H2S(g)＋SO2(g)===3S(s)＋2H2O(l) ΔH＝－Q
kJ·mol－1，反应产物中的S实为S8，实际分子是一个8元环状分子(即)，则Q＝________________________________________________________________________。
(2)标准状况下，将a
L
H2S与b
L
SO2混合进行上述反应，当a>2b时，反应放热____________kJ·mol－1；当a<2b时，反应放热______________kJ·mol－1。
(3)H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44
kJ·mol－1，试写出H2S和SO2反应生成H2O(g)的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
答案 (1)154 (2)
(3)2H2S(g)＋SO2(g)===3S(s)＋2H2O(g)
ΔH＝－66
kJ·mol－1
解析 (1)反应可以改写成：2H2S(g)＋SO2(g)===S8(s)＋2H2O(l)，根据公式：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝4×364
kJ·mol－1＋2×522
kJ·mol－1－3×266
kJ·mol－1－4×464
kJ·mol－1＝－154
kJ·mol－1。
(2)当a>2b时，H2S过量应依据SO2的量计算；当a<2b时，SO2过量应依据H2S的量计算。
(3)1
mol液态水变成气态水需吸热44
kJ，则由第(1)题可知生成H2O(g)时共放热(154－2×44)kJ＝66
kJ。化学反应与能量
第三节
化学反应热的计算
[目标导航] 1.从能量守恒角度理解并掌握盖斯定律，通过盖斯定律的运用，进一步理解反应热的概念。2.能正确运用盖斯定律解决具体问题，说明盖斯定律在科学研究中的重要作用。3.学会反应热的有关计算。
一、盖斯定律
1．内容
不论化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的(填“相同”或“不同”)。
2．特点
(1)反应的热效应只与始态、终态有关，与途径无关。
(2)反应热总值一定，如下图表示始态到终态的反应热。
则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。
(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．意义
因为有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯(有副反应发生)，这给测定反应热造成了困难。此时如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。
4．解题实例
ΔH1＝ΔH＋ΔH2
ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－393.5
kJ·mol－1＋283.0
kJ·mol－1＝－110.5
kJ·mol－1。
(2)“方程式加合”法
②变形为CO2(g)===CO(g)＋O2(g)
ΔH＝＋283.0
kJ·mol－1和①相加得
C(s)＋O2(g)＋CO2(g)===CO2(g)＋CO(g)＋O2(g)
ΔH＝－110.5
kJ·mol－1
即C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5
kJ·mol－1。
二、反应热的计算
1．主要依据
热化学方程式、键能、盖斯定律及燃烧热等数据。
2．主要方法
(1)依据热化学方程式：反应热的绝对值与各物质的物质的量成正比，依据热化学方程式中的ΔH求反应热，如
aA ＋ bB===cC ＋ dD ΔH
a
b
c
d
|ΔH|
n(A)
n(B)
n(C)
n(D)
|Q|
则＝＝＝＝。
(2)依据盖斯定律：根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式，同时反应热也作相应的改变。
(3)依据反应物断键吸收热量Q吸与生成物成键放出热量Q放进行计算：ΔH＝Q吸－Q放。
(4)依据反应物的总能量E反应物和生成物的总能量E生成物进行计算：ΔH＝E生成物－E反应物。
(5)依据物质的燃烧热ΔH计算：Q放＝n可燃物×|ΔH|。
(6)依据比热公式计算：Q＝cmΔt。
【练一练】
1．(依据方程式)已知N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH＝－92.2
kJ·mol－1，当放出热量23.05
kJ时，求N2的转化率。
答案 25%
解析 N2(g)＋3H2(g)??2NH3 ΔH＝－92.2
kJ·mol－1
1
mol
92.2
kJ
x
23.05
kJ
x＝0.25
mol
α(N2)＝×100%＝25%。
2．(依据燃烧热)已知在一定条件下，CO的燃烧热为283
kJ·mol－1，CH4的燃烧热为890
kJ·
mol－1，求1
mol
CO和3
mol
CH4组成的混合气体在上述条件下充分燃烧，释放的热量为________。
答案 2
953
kJ
解析 Q＝283
kJ·mol－1×1
mol＋890
kJ·mol－1×3
mol＝2
953
kJ。
3．(依据键能)已知H—H键键能为436
kJ·mol－1，H—N键键能为391
kJ·mol－1，根据N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH＝－92.4
kJ·mol－1，则N≡N键的键能为________。
答案 945.6
kJ·mol－1
解析 ΔH＝E(N≡N)＋3E(H—H)－6E(N—H)＝－92.4
kJ·mol－1，代入数据，则E(N≡N)＝945.6
kJ·mol－1。
一、盖斯定律的解题模型及应用技巧
【例1】 根据盖斯定律，结合下述热化学方程式，回答问题。
已知：(1)NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)
ΔH＝－176
kJ·mol－1
(2)HCl(g)＋H2O(l)===HCl(aq)
ΔH＝－72.3
kJ·mol－1
(3)NH3(g)＋HCl(aq)===NH4Cl(aq)
ΔH＝－52.3
kJ·mol－1
(4)NH4Cl(s)＋H2O(l)===NH4Cl(aq) ΔH＝Q
则Q为________。
解析
利用盖斯定律知，(3)＋(2)－(1)＝(4)，则ΔH＝－52.3
kJ·mol－1＋(－72.3
kJ·mol－1)－(－176
kJ·mol－1)＝＋51.4
kJ·mol－1。
答案 ＋51.4
kJ·mol－1
【反思归纳】
1．解题模型
2．解题注意事项
(1)热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。
(2)热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减，所求之和为其代数和。
(3)将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”、“－”号必须随之改变。
变式训练1 已知：①2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566
kJ·mol－1；②N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180
kJ·mol－1，则2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的ΔH是( )
A．－386
kJ·mol－1
B．＋386
kJ·mol－1
C．－746
kJ·mol－1
D．＋746
kJ·mol－1
答案 C
解析 利用盖斯定律可知①－②即可得：2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，故该反应的ΔH＝－566
kJ·mol－1－180
kJ·mol－1＝－746
kJ·mol－1。
二、反应热的比较
【例2】 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
②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3
S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH4
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH5
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH6
④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH7
CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH8
A．①
B．④
C．②③④
D．①②③
解析 对于①，CO＋O2―→CO2的反应放热，故ΔH1＜ΔH2，所以①错；对于②，S(s)―→S(g)需要吸热，故ΔH3＞ΔH4，所以②对；对于③，反应放热，后一反应物质的化学计量数为前一反应对应物质的2倍，故ΔH5＞ΔH6，所以③对；对于④，前一反应吸热，后一反应放热，故ΔH7＞ΔH8，所以④对。
答案 C
【方法总结】 反应热的比较方法
(1)同一反应生成物状态不同时
A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1＜0
A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2＜0
因为C(g)===C(l) ΔH3＜0，
ΔH3＝ΔH2－ΔH1，所以ΔH2＜ΔH1。
(2)同一反应反应物状态不同时
S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＜0
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＜0
ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3＜0，所以ΔH1＜ΔH2。
(3)两个有联系的不同反应相比
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＜0
C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2＜0
C(s)CO2(g)
C(s)CO(g)CO2(g)
ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，又ΔH3＜0
所以ΔH2＞ΔH1。
变式训练2 已知：
①H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1＝a
kJ·mol－1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝b
kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH3＝c
kJ·mol－1
④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH4＝d
kJ·mol－1
则a、b、c、d的关系正确的是( )
A．a＜c＜0
B．b＞d＞0
C．2a＝b＜0
D．2c＝d＞0
答案 C
解析 对比①、②两热化学方程式可知：2a＝b＜0，C正确；对比③、④两式可知2c＝d＜0，D错误，则B也错误；再对比①、③两式，因等质量的H2O(g)比H2O(l)的能量高，则|a|＜|c|，又因为a、c均为负值，故c＜a＜0，A错误。
1．下列关于盖斯定律描述不正确的是( )
A．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
B．盖斯定律遵守能量守恒定律
C．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
D．利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热
答案 A
解析 化学反应的反应热与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关。
2．已知热化学方程式：
C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1①
C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2②
C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH3＝＋1.9
kJ·mol－1③
下列说法正确的是( )
A．石墨转化成金刚石的反应是吸热反应
B．金刚石比石墨稳定
C．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
D．ΔH1>ΔH2
答案 A
解析 由方程式③中ΔH3＝＋1.9
kJ·mol－1>0得出石墨比金刚石稳定，故A项对，B项错；C项中正确结论应为ΔH3＝ΔH2－ΔH1；ΔH1与ΔH2均小于零，石墨具有的能量低于金刚石，故都生成CO2时ΔH1<ΔH2，D项错。
3．已知H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184.6
kJ·mol－1，则反应HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)的ΔH为( )
A．＋184.6
kJ·mol－1
B．－92.3
kJ·mol－1
C．－369.2
kJ·mol－1
D．＋92.3
kJ·mol－1
答案 D
解析 据两热化学方程式的关系可知ΔH＝－(－184.6
kJ·mol－1)×＝＋92.3
kJ·mol－1，D正确。
4．已知热化学方程式：
H2O(g)===H2(g)＋O2(g)
ΔH＝＋241.8
kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－285.8
kJ·mol－1
当1
g液态水变为水蒸气时，其热量变化是( )
A．ΔH＝＋88
kJ·mol－1
B．ΔH＝＋2.44
kJ·mol－1
C．ΔH＝－4.98
kJ·mol－1
D．ΔH＝－44
kJ·mol－1
答案 B
解析 将两式相加得到H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44
kJ·mol－1，所以每1
g液态水变成水蒸气需要吸收的热量为
kJ≈2.44
kJ。
5．已知：
Fe2O3(s)＋C(s)===CO2(g)＋2Fe(s)
ΔH1＝＋234.1
kJ·mol－1①
C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH2＝－393.5
kJ·mol－1②
则2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH3是( )
A．－824.4
kJ·mol－1
B．－627.6
kJ·mol－1
C．－744.7
kJ·mol－1
D．－169.4
kJ·mol－1
答案 A
解析 由盖斯定律可知：×②－①得2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)，所以ΔH3＝×(－393.5
kJ·mol－1)－234.1
kJ·mol－1＝－824.35
kJ·mol－1≈－824.4
kJ·mol－1。
[基础过关]
一、由反应热比较物质的稳定性
1．化学反应：C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH1<0
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2<0
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3<0；
下列说法中不正确的是(相同条件下)( )
A．56
g
CO和32
g
O2所具有的总能量大于88
g
CO2所具有的总能量
B．12
g
C所具有的能量一定大于28
g
CO所具有的能量
C．ΔH1＋ΔH2＝ΔH3
D．将两份质量相等的碳燃烧，生成CO2的反应比生成CO的反应放出的热量多
答案 B
解析 A项，由CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2<0得2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝2ΔH2<0，为放热反应，说明56
g
CO和32
g
O2所具有的总能量大于88
g
CO2所具有的总能量，正确；B项，由C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH1<0，不能判断C与CO能量的相对大小，错误；C项，由盖斯定律知ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，正确；D项，质量相等的碳完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多，正确。
2．已知25
℃、101
kPa条件下：
①4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)
ΔH＝－2
834.9
kJ·mol－1
②4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s)
ΔH＝－3
119.1
kJ·mol－1
由此得出的正确结论是( )
A．等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为吸热反应
B．等质量的O2比O3能量高，由O2变O3为放热反应
C．O3比O2稳定，由O2变O3为吸热反应
D．O2比O3稳定，由O2变O3为放热反应
答案 A
解析 根据盖斯定律②－①得2O3(g)===3O2(g) ΔH＝－284.2
kJ·mol－1，故等质量的O2能量低。
3．灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。
已知：
①Sn(白，s)＋2HCl(aq)===SnCl2(aq)＋H2(g) ΔH1
②Sn(灰，s)＋2HCl(aq)===SnCl2(aq)＋H2(g) ΔH2
③Sn(灰，s)Sn(白，s)
ΔH3＝＋2.1
kJ·mol－1
下列说法正确的是( )
A．ΔH1>ΔH2
B．锡在常温下以灰锡状态存在
C．灰锡转化为白锡的反应是放热反应
D．锡制器皿长期处在低于13.2
℃的环境中，会自行毁坏
答案 D
解析 由③知Sn(灰)转化为Sn(白)是吸热的，当温度低于13.2
℃时Sn(白)自动转化为Sn(灰)，所以A、B、C都错，D正确。
二、根据盖斯定律比较反应热大小
4．根据以下三个热化学方程式：
2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－Q1
kJ·mol－1
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l)
ΔH＝－Q2
kJ·mol－1
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(g)
ΔH＝－Q3
kJ·mol－1
判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是( )
A．Q1>Q2>Q3
B．Q1>Q3>Q2
C．Q3>Q2>Q1
D．Q2>Q1>Q3
答案 A
解析 假设已知三个方程式分别为①、②、③，则①、②相比可知①为H2S完全燃烧的热化学方程式，故放出热量比②多，即Q1>Q2；②、③相比H2O的状态不同，因为等量的水，H2O(l)比H2O(g)能量低，故放出热量Q2>Q3，则有Q1>Q2>Q3。
5．在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2＞Q1的是( )
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－Q1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－Q2
B．S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－Q1
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－Q2
C．C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－Q1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－Q2
D．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－Q1
H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g) ΔH＝－Q2
答案 C
解析 A项，生成H2O(l)放出热量多，Q1＞Q2；B项，S(g)燃烧生成SO2(g)放出热量多，Q1＞Q2；C项，碳燃烧生成CO2比生成CO时放出热量多，Q1＜Q2；D项，生成2
mol
HCl比生成1
mol
HCl时放出热量多，Q1＞Q2。
6．已知：
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1
CO2(g)＋C(s)===2CO(g) ΔH2
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3
4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH4
3CO(g)＋Fe2O3(s)===3CO2(g)＋2Fe(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是( )
A．ΔH1>0，ΔH3<0
B．ΔH2>0，ΔH4>0
C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5
答案 C
解析 C、CO的燃烧都是放热反应，故ΔH1<0、ΔH3<0，A错误；CO2与C生成CO的反应为吸热反应，则ΔH2>0，铁的氧化为放热反应，则ΔH4<0，B错误；将第二、三个热化学方程式相加可得第一个热化学方程式，C正确；将第五个热化学方程式乘2后与第四个热化学方程式相加，再除以3可得第三个热化学方程式，故ΔH3＝，D错误。
三、根据盖斯定律计算反应热
7．已知：
①2C(s)＋O2(g)===2CO(g)
ΔH＝－221.0
kJ·mol－1；
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH＝－483.6
kJ·mol－1。
则制备水煤气的反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的ΔH为( )
A．＋262.6
kJ·mol－1
B．－131.3
kJ·mol－1
C．－352.3
kJ·mol－1
D．＋131.3
kJ·mol－1
答案 D
解析 根据盖斯定律，由题意知：
①×1/2－②×1/2得：
ΔH＝(－221.0
kJ·mol－1)×1/2－(－483.6
kJ·mol－1)×1/2＝＋131.3
kJ·mol－1。
8．已知：H2O(g)===H2O(l) ΔH＝Q1
kJ·mol－1
C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH＝Q2
kJ·mol－1
C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)
ΔH＝Q3
kJ·mol－1
若使46
g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为( )
A．－(Q1＋Q2＋Q3)kJ
B．－0.5(Q1＋Q2＋Q3)
kJ
C．－(0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3)kJ
D．－(3Q1－Q2＋Q3)kJ
答案 D
解析 由盖斯定律和题意可得，乙醇燃烧的热化学方程式：C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝(3Q1－Q2＋Q3)kJ·mol－1。
9．已知下列热化学方程式：
①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－285.8
kJ·mol－1
②H2(g)===H2(l) ΔH2＝－0.92
kJ·mol－1
③O2(g)===O2(l) ΔH3＝－6.84
kJ·mol－1
④H2O(l)===H2O(g) ΔH4＝＋44.0
kJ·mol－1
则反应H2(l)＋O2(l)===H2O(g)的反应热ΔH为( )
A．＋237.46
kJ·mol－1
B．－474.92
kJ·mol－1
C．－118.73
kJ·mol－1
D．－237.46
kJ·mol－1
答案 D
10．向足量的H2SO4溶液中加入100
mL
0.4
mol·L－1的Ba(OH)2溶液，放出的热量是5.12
kJ。向足量的Ba(OH)2溶液中加入100
mL
0.4
mol·L－1的HCl溶液，放出的热量为2.2
kJ。则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为( )
A．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)
ΔH＝－2.92
kJ·mol－1
B．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)
ΔH＝－0.72
kJ·mol－1
C．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)
ΔH＝－73
kJ·mol－1
D．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)
ΔH＝－18
kJ·mol－1
答案 D
解析 由题意可知①2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH1＝－＝－128
kJ·mol－1；②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH2＝－＝
－55
kJ·mol－1。根据盖斯定律，由①－②×2，即得Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－128
kJ·mol－1－(－55
kJ·mol－1)×2＝－18
kJ·mol－1。
[能力提升]
11．发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料和二氧化氮(NO2)作氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。
已知：
N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)
ΔH＝＋67.7
kJ·mol－1①
N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－543
kJ·mol－1②
H2(g)＋F2(g)===HF(g)
ΔH＝－269
kJ·mol－1③
H2(g)＋O2(g)===H2O(g)
ΔH＝－242
kJ·mol－1④
(1)肼和二氧化氮反应的热化学方程式为____________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，反应释放的能量更大，试写出肼和氟气反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1
153.7
kJ·mol－1
(2)N2H4(g)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g)
ΔH＝－1
135
kJ·mol－1
解析 (1)结合盖斯定律：②×2－①便得反应2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)，其反应热ΔH＝(－543
kJ·mol－1)×2－(＋67.7
kJ·mol－1)＝－1
153.7
kJ·mol－1。
(2)结合盖斯定律知：②＋③×4－④×2得反应N2H4(g)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g)，其反应热ΔH＝(－543
kJ·mol－1)＋(－269
kJ·mol－1)×4－(－242
kJ·mol－1)×2＝－1
135
kJ·mol－1。
12．“西气东输”是西部开发的重点工程，这里的气是指天然气，其主要成分是甲烷。工业上将C与水在高温下反应制得水煤气，水煤气的主要成分是CO和H2，两者的体积比约为1∶1。
已知：1
mol
CO气体完全燃烧生成CO2气体放出283
kJ热量；1
mol
H2完全燃烧生成液态水放出285.8
kJ热量；1
mol
CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890
kJ热量。
(1)写出H2完全燃烧生成液态水的热化学方程式：____________________________________
______________________________________________________________________________；
若1
mol
CH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气，放出的热量__________(填“>”、“＝”或“<”)890
kJ。
(2)忽略水煤气中其他成分，相同状况下若得到相等的热量，所需水煤气与甲烷的体积比约为________；燃烧生成的CO2的质量比约为________。
(3)以上数据和计算说明，以天然气代替水煤气作民用燃料，突出的优点是________________
______________________________________________________________________________。
答案 (1)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6
kJ·mol－1 <
(2)3∶1 3∶2 (3)燃烧热值高，减少了CO2的排放量，有利于保护环境
解析 (1)1
mol
H2完全燃烧生成液态水放出285.8
kJ热量，根据热化学方程式的书写要求，则2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6
kJ·mol－1。
因气态水变为液态水要放热，故1
mol
CH4完全燃烧生成CO2和水蒸气，放出的热量小于890
kJ。
(2)设放出的热量为890
kJ，所需CH4的体积为Vm，则所需水煤气的体积为×2Vm≈3Vm
故＝＝。
由CO～CO2，CH4～CO2
知3体积水煤气得1.5体积CO2，1体积甲烷得1体积CO2，故燃烧生成的CO2质量比为＝。
(3)使用天然气作燃料，燃烧热值高，且减少了CO2的排放。
[拓展探究]
13．(1)丙烷是一种优良的燃料。试回答下列问题：
①如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1
mol
H2O(l)过程中的能量变化图，请在图中的括号内填入“＋”或“－”。
②写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式：________________________________________
_____________________________________________________________________________。
③二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料，应用前景广阔。1
mol
二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1
455
kJ热量。若1
mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1
645
kJ热量，则混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为________。
(2)碳(s)在氧气供应不足时，生成CO同时还部分生成CO2，因此无法通过实验直接测得反应：C(s)＋O2(g)===CO(g)的ΔH。但可设计实验、利用盖斯定律计算出该反应的ΔH，计算时需要测得的实验数据有_________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案 (1)①－ ②C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2
215.0
kJ·mol－1 ③1∶3
(2)碳和CO的燃烧热
解析 (1)①丙烷完全燃烧生成CO2和1
mol
H2O(l)的过程放热，ΔH为“－”。
②燃烧热是1
mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，所以表示丙烷燃烧热的热化学方程式为
C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－2
215.0
kJ·mol－1。
③n(二甲醚)×1
455
kJ·mol－1＋[1
mol－n(二甲醚)]×2
215.0
kJ·mol－1＝1
645
kJ，解得n(二甲醚)＝0.75
mol，故n(丙烷)＝0.25
mol。
(2)利用盖斯定律计算反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的ΔH，需要测得的实验数据有碳和CO的燃烧热。化学反应与能量
第二节
燃烧热
能源
[目标导航] 1.正确认识燃烧热的概念，学会利用燃烧热进行相关计算。2.知道能源是人类生存和社会发展的重要基础，知道使用化石燃料的利弊和新能源的开发。
一、燃烧热
1．定义
101
kPa时，1__mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。
2．表达形式
(1)符号：ΔH为“－”或ΔH＜0。
(2)单位：kJ·mol－1。
3．意义
例如：CH4的燃烧热为890.31
kJ·mol－1，表示在25
℃、101
kPa时，1__mol
CH4(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出890.31
kJ的热量。反应的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)__ΔH＝－890.31__kJ·mol－1。
【合作探究】
1．燃烧热的ΔH一定为负值吗？为什么？
答案 一定，因为物质的燃烧均为放热反应。
2．1
mol
H2完全燃烧生成H2O(g)放出的热量就是H2的燃烧热，这种说法是否正确？
答案 不正确，应生成液态水。
3．怎样理解“完全燃烧生成稳定的氧化物”？
答案 是指单质(或化合物)燃烧后变为最稳定的氧化物(不能再燃烧了)，“稳定”既包含化学性质的稳定，也包含物质所处状态的稳定。
如C(s)―→CO2(g)；H2(g)―→H2O(l)；S(s)―→SO2(g)；
NH3(g)―→N2(g)＋H2O(l)；CH4(g)―→CO2(g)＋H2O(l)。
二、能源
1．定义
能提供能量的资源，它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。
2．化石燃料包括煤、石油、天然气，其缺点是蕴藏量有限；不能再生；利用率低；污染环境。
3．新能源
新能源主要包括：太阳能、氢能、地热能、风能、海洋能和生物质能等。
4．能源的分类
分类
再生能源
非再生能源
常规能源
新能源
常规能源
新能源
一次能源(直接获得)
水能等
太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等
煤、石油、天然气等
核能等
二次能源(间接获得)
煤制品、石油制品、电能、氢能、火药等
【合作探究】
1．解决化石燃料枯竭的措施有哪些？
答案 (1)提高能源利用率；(2)开发新的能源；(3)节约现有的能源。
2．燃料充分燃烧的条件有哪些？怎样提高燃料的燃烧效率？
答案 燃料充分燃烧的条件一是要有足够的空气，二是燃料与空气有足够大的接触面积。提高燃料的燃烧效率应采取以下措施：
(1)通入足量空气，使燃料充分燃烧；空气足量但要适量，否则，过量的空气会带走部分热量。
(2)增大燃料与空气的接触面积，通常将大块固体燃料粉碎，液体燃料雾化。如：将煤气化或液化。
一、燃烧热和中和热的比较
【例1】 下列说法正确的是( )
A．1
mol
硫酸与1
mol
Ba(OH)2完全中和所放出的热量为中和热
B．25
℃、101
kPa时，1
mol
S和2
mol
S的燃烧热相等
C．CO是不稳定的氧化物，它能继续和氧气反应生成稳定的CO2，所以CO的燃烧反应一定是吸热反应
D．101
kPa时，1
mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热
解析 A项，1
mol
H2SO4与1
mol
Ba(OH)2反应生成2
mol
H2O，同时还有BaSO4沉淀生成，不符合中和热的定义；B项，燃烧热与可燃物的物质的量无关；C项，CO的燃烧属于放热反应；D项，1
mol
碳燃烧不一定生成1
mol
CO2。
答案 B
【反思归纳】 燃烧热和中和热的区别与联系
燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热反应
ΔH
ΔH＜0，单位：kJ·mol－1
不同点
反应物的量
可燃物的物质的量是1
mol(O2的量不限)
可能是1
mol，也可能不是
生成物的量
不限量
H2O是1
mol
反应热的含义
101
kPa时，1
mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量；不同可燃物，燃烧热不同
稀溶液中，酸与碱反应生成1
mol
H2O时的反应热。强酸强碱的中和热ΔH＝－57.3
kJ·mol－1
变式训练1 下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)( )
A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)
ΔH＝－1
367.0
kJ·mol－1(燃烧热)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)
ΔH＝＋57.3
kJ·mol－1(中和热)
C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)
ΔH＝－296.8
kJ·mol－1(反应热)
D．2NO2===O2＋2NO
ΔH＝＋116.2
kJ·mol－1(反应热)
答案 C
解析 A中表示燃烧热时，应生成稳定的氧化物，水应为液态；B中中和反应为放热反应；D中各物质均未注明状态。
二、燃烧热热化学方程式的书写及计算(一题多解)
【例2】 已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6
kJ·mol－1；C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2
220
kJ·mol－1。
设氢气和丙烷的混合气体5
mol完全燃烧时放出热量3
847
kJ，则混合气体中氢气与丙烷的体积比是( )
A．1∶3
B．3∶1
C．1∶4
D．1∶1
解析 本题为反应热和混合物的计算问题。
方法一：常规解法——列方程组。设混合气体中氢气和丙烷的物质的量分别为x和y，由燃烧的热化学方程式可知H2的燃烧热为285.8
kJ·mol－1，丙烷的燃烧热为2
220
kJ·mol－1，则可得下列方程组：
解得x≈3.75
mol，y≈1.25
mol。
方法二：估算法(仅适用于选择题)。由题意可知：H2的燃烧热为285.8
kJ·mol－1，C3H8的燃烧热为2
220
kJ·mol－1，5
mol混合气体完全燃烧共放出3
847
kJ的热量。由此可得C3H8的物质的量一定小于2
mol，则H2的物质的量一定大于3
mol，故H2与C3H8的体积比一定大于3∶2，从而选出正确答案。
方法三：混合物的相关计算的另一种常规思维方法是十字交叉法。把5
mol混合气体看作纯净物，则该气体的平均燃烧热为3
847
kJ÷5
mol＝769.4
kJ·mol－1，有：
769．4
kJ·mol－1H2燃烧热 285.8
kJ·mol－1C3H8燃烧热 2
220
kJ·mol－11
450.6
kJ·mol－1483.6
kJ·mol－1
得n(H2)∶n(C3H8)＝1
450.6∶483.6≈3∶1，故二者的体积之比为3∶1。
答案 B
【方法技巧】 有关燃烧热的计算方法
(1)燃烧热是以1
mol纯物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此计算燃烧反应释放的热量时先应计算出可燃物的物质的量[n(可燃物)]，然后根据该可燃物的燃烧热ΔH计算燃烧反应所释放的热量。其计算公式为Q放＝n(可燃物)×|ΔH|。
(2)有关燃烧热的混合物的计算方法
①列方程组法。列方程组法思路简单，应用普遍，但求解过程繁杂。
②十字交叉法。
变式训练2 在25
℃、101
kPa下，1
g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68
kJ，下列表示甲醇燃烧热的热化学方程式正确的是( )
A.CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－22.68
kJ·mol－1
B．CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－725.8
kJ·mol－1
C．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1
452
kJ·mol－1
D．CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝＋725.8
kJ·mol－1
答案 B
解析 1
g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68
kJ，则1
mol(32
g)甲醇完全燃烧放出的热量为32×22.68
kJ＝725.8
kJ。
变式训练3 已知下列两个热化学方程式：
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－285.0
kJ·mol－1
C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－2
220.0
kJ·mol－1
(1)实验测得H2和C3H8的混合气体共5
mol，完全燃烧生成液态水时放热6
262.5
kJ，则混合气体中H2和C3H8的体积比为____________。
(2)已知：H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0
kJ·mol－1，写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式：_____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)1∶1
(2)C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－2
044
kJ·mol－1
解析 (1)设H2、C3H8的物质的量分别为n(H2)、n(C3H8)，则
解得：n(H2)＝2.5
mol n(C3H8)＝2.5
mol
在相同p、T时，＝＝＝1∶1。
(2)由H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0
kJ·mol－1
则4
mol
H2O(l)变为H2O(g)吸热为176
kJ，故
C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－2
044
kJ·mol－1。
1．下列说法不正确的是( )
A．化石燃料在任何条件下都能充分燃烧
B．化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体
C．直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好
D．固体煤变为气体燃料后，燃烧效率将提高
答案 A
解析 化石燃料只有在适当的温度和有氧气存在的情况下才能燃烧充分，A项不正确；化石燃料不经过处理直接燃烧可产生污染物CO、SO2等有害气体，B项正确；化石燃料(煤)经深加工后变为气体燃料，不仅减少SO2等对大气的污染，而且能提高燃烧效率，C、D项均正确。
2．下列有关能量转换的说法不正确的是( )
A．煤燃烧是化学能转化为热能的过程
B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能
C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是化学能转变成热能的过程
D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程
答案 D
解析 C选项中，葡萄糖氧化放出热量，化学能转化为热能，正确；D选项，应该是太阳能转化为化学能，不正确。
3．下列关于2C4H10(g)＋13O2(g)===8CO2(g)＋10H2O(l)
ΔH＝－5
800
kJ·mol－1的叙述中错误的是( )
A．该反应的反应热为ΔH＝－5
800
kJ·mol－1，是放热反应
B．该反应的ΔH与各物质的状态有关，与化学计量数也有关
C．该式的含义为25
℃、101
kPa下，2
mol
C4H10气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量5
800
kJ
D．该反应为丁烷燃烧的热化学方程式，由此可知丁烷的燃烧热为5
800
kJ·mol－1
答案 D
解析 根据燃烧热的定义，丁烷的物质的量应为1
mol，故题中方程式不是丁烷的燃烧热的热化学方程式，由题中方程式可知丁烷燃烧热为2
900
kJ·mol－1，再根据热化学方程式的书写注意事项及意义可知，A、B、C正确，D错误。
4．已知25
℃、101
kPa下，碳、氢气、乙烯和葡萄糖的燃烧热依次是393.5
kJ·mol－1、285.8
kJ·mol－1、1
411.0
kJ·mol－1、2
800
kJ·mol－1，则热化学方程式正确的是( )
A．C(s)＋O2(g)===CO(g)
ΔH＝－393.5
kJ·mol－1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH＝＋571.6
kJ·mol－1
C．C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－1
411.0
kJ·mol－1
D.C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－1
400
kJ·mol－1
答案 D
解析 A项中碳燃烧应生成CO2，A错；B、C项中H2O应为液态，且B为放热，ΔH<0，B、C错；D项中C6H12O6(s)燃烧热为2
800
kJ·mol－1，则
mol
C6H12O6(s)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放热为1
400
kJ，D正确。
5．已知3.0
g乙烷在常温下完全燃烧放出的热量为155.98
kJ，则表示乙烷燃烧热的热化学方程式是( )
A．2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(g)
ΔH＝－3
119.6
kJ·mol－1
B．C2H6(g)＋O2(g)===2CO(g)＋3H2O(g)
ΔH＝－1
559.8
kJ·mol－1
C．C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)
ΔH＝－1
559.8
kJ·mol－1
D．C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－1
559.8
kJ·mol－1
答案 D
解析 由于燃烧热的热化学方程式应以1
mol燃料为标准书写且生成的水为液态，故A项不符合题意；B中的燃烧产物CO不是C2H6完全燃烧后的稳定氧化物，H2O的状态不应为气态而应为液态；常温下水为液态，则C错误。
[基础过关]
一、能源的分类
1．关于能源，以下说法不正确的是( )
A．煤、石油、天然气等燃料属不可再生能源
B．煤、石油、水煤气可从自然界直接获取，属一次能源
C．太阳能是一次能源、新能源、可再生能源
D．潮汐能来源于月球引力做功
答案 B
解析 煤、石油、天然气等化石燃料蕴藏量有限，不可再生，最终将会枯竭，A正确；煤、石油等可从自然界直接获取，属一次能源，但水煤气是由焦炭与H2O(g)在高温下反应制取，属二次能源，B错误；太阳能既是一次能源、新能源，还是可再生能源，C正确；潮汐能来自于月球引力，D正确。
2．“世界环境日”主题之一是促进物质的循环利用。有专家指出，可利用太阳能对燃烧产物如CO2、H2O、N2等进行处理，使它们重新组合，实现如图所示的转化。在此构想的物质循环中太阳能最终转化为( )
A．化学能
B．热能
C．生物能
D．电能
答案 B
解析 图中由CO2、H2O、N2转化为CH4、CH3OH、NH3是在太阳能的作用下完成的，由转化关系可知太阳能最终以热能形式释放出来。
3．氢气是一种很有前途的能源物质。以水为原料大量制取氢气的最理想的途径是( )
A．利用太阳能直接使水分解产生氢气
B．用焦炭和水制取水煤气后分离出氢气
C．用Fe跟HCl反应制取氢气
D．由热电站提供电力，电解水产生氢气
答案 A
解析 用焦炭为原料生成H2，要消耗大量焦炭，只能解决能源利用问题，不能解决能源紧缺问题；热电站需要消耗煤炭，冶炼铁也要消耗煤炭，并且能量在转化过程中都有损失，这都不是最理想的途径；地球上水的储量巨大，太阳能取之不尽，所以A是最理想的制氢途径。
二、燃烧热的概念
4．下列说法中正确的是( )
A．物质燃烧放出的热量是燃烧热
B．1
mol
C燃烧生成CO时放出的热量就是C的燃烧热
C．1
mol
H2燃烧生成水时放出的热量是H2的燃烧热
D．相同条件下，1
mol
H2O(l)完全分解吸收的热量与H2、O2化合生成1
mol
H2O(l)放出的热量值相等
答案 D
解析 燃烧热是指在25
℃、101
kPa下，1
mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，显然A项错误；B项中碳燃烧生成的稳定化合物应为CO2，错误；C项中H2燃烧时的条件及生成水的状态不确定，1
mol
H2燃烧生成水放出的热量不一定是H2的燃烧热，故错误；根据能量守恒定律可知D项正确。
5．下列关于反应热的描述中正确的是( )
A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3
kJ·mol－1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1
B．CO(g)的燃烧热是283.0
kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋2×
283.0
kJ·mol－1
C．反应热有正负之分，燃烧热ΔH全部是正值
D．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
答案 B
解析 中和热是以生成1
mol
H2O(l)作为标准的，因此A不正确；燃烧热是指1
mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，因此B正确，D不正确；燃烧热ΔH都是负值，C不正确。
6．下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25
℃，101
kPa)：
①C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)
ΔH＝－2
878
kJ·mol－1
②C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)
ΔH＝－2
658
kJ·mol－1
③C4H10(g)＋O2(g)===4CO(g)＋5H2O(l)
ΔH＝－1
746
kJ·mol－1
④C4H10(g)＋O2(g)===4CO(g)＋5H2O(g)
ΔH＝－1
526
kJ·mol－1
由此判断，正丁烷的燃烧热ΔH为( )
A．－2
878
kJ·mol－1
B．－2
658
kJ·mol－1
C．－1
746
kJ·mol－1
D．－1
526
kJ·mol－1
答案 A
解析 燃烧热是指在25
℃、101
kPa时，1
mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。因此正丁烷完全燃烧产物应为CO2(g)和H2O(l)，所以正丁烷的燃烧热为ΔH＝
－2
878
kJ·mol－1。
三、燃烧热的计算
7．已知在一定条件下，CO的燃烧热为283
kJ·mol－1，CH4的燃烧热为890
kJ·mol－1，由1
mol
CO和3
mol
CH4组成的混合气体在上述条件下充分燃烧，释放的热量为( )
A．2
912
kJ
B．2
953
kJ
C．3
236
kJ
D．3
867
kJ
答案 B
解析 1
mol
CO完全燃烧放出的热量为1
mol×283
kJ·mol－1＝283
kJ，3
mol
CH4完全燃烧放出的热量为3
mol×890
kJ·mol－1＝2
670
kJ，释放的总热量为283
kJ＋2
670
kJ＝2
953
kJ。
8．已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2
215
kJ·mol－1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8
g水，则放出的热量约为( )
A．55
kJ
B．220
kJ
C．550
kJ
D．1
108
kJ
答案 A
解析 丙烷分子式是C3H8，1
mol丙烷燃烧会产生4
mol水，则丙烷完全燃烧产生1.8
g水，消耗丙烷的物质的量是n(C3H8)＝0.025
mol，所以反应放出的热量是2
215
kJ·mol－1×
0.025
mol≈55
kJ，故答案是A。
四、燃烧热的综合应用
9．航天飞船可用肼(N2H4)和过氧化氢(H2O2)为动力源。已知1
g液态肼和足量液态过氧化氢反应生成氮气和水蒸气时放出20.05
kJ的热量。下列说法中错误的是( )
A．该反应中肼作还原剂
B．液态肼的燃烧热为20.05
kJ·mol－1
C．该动力源的突出优点之一是生成物对环境无污染
D．肼和过氧化氢反应的热化学方程式为
N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－641.6
kJ·mol－1
答案 B
解析 从元素化合价变化看，NH4―→2，N2H4被氧化，作还原剂，A项正确；由于1
g液态肼与足量液态过氧化氢反应放热20.05
kJ，则1
mol
N2H4(l)参加反应放热20.05
kJ×32＝641.6
kJ，故D项正确；反应产物为N2和H2O，故不会造成污染，C项正确；与燃烧热的概念不符，B项错误。
10．已知25
℃、101
kPa时，乙烯和乙炔(C2H2)燃烧热的热化学方程式分别为
C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－1
411
kJ·mol－1
2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－2
600
kJ·mol－1，又知燃烧时火焰的温度乙炔高于乙烯。据此，下列说法不正确的是( )
A．物质的燃烧热热值越大，火焰温度越高
B．相同条件下等体积乙烯和乙炔完全燃烧时，乙炔放热较少
C．25
℃、101
kPa时，1
mol乙烯完全燃烧生成气态产物时，放出的热量小于1
411
kJ
D．乙烷(C2H6)的燃烧热ΔH<－1
411
kJ·mol－1
答案 A
解析 物质燃烧时火焰温度与该物质燃烧的量、燃烧速率及是否充分燃烧等因素有关，选项A错；由方程式化学计量数及ΔH的值可知，选项B正确；由于气态水冷凝为液态时会放热，选项C正确；根据乙烯、乙炔的燃烧热变化情况可知，乙烷的燃烧热ΔH应比乙烯小，选项D正确。
11．一些烷烃的燃烧热如下表：
化合物
燃烧热(kJ·mol－1)
化合物
燃烧热(kJ·mol－1)
甲烷
891.0
正丁烷
2
878.0
乙烷
1
560.8
异丁烷
2
869.6
丙烷
2
221.5
2 甲基丁烷
3
531.3
下列说法正确的是( )
A．正戊烷的燃烧热大约是3
540
kJ·mol－1
B．热稳定性：正丁烷>异丁烷
C．乙烷燃烧的热化学方程式为
2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(g)
ΔH＝－1
560.8
kJ·mol－1
D．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多
答案 A
解析 由正丁烷和异丁烷的燃烧热数据可推出正戊烷比2 甲基丁烷的燃烧热略大些，A正确；正丁烷和异丁烷燃烧生成等量的相同的物质，即生成新化学键时所放出的热量相等，1
mol正丁烷完全燃烧放出的热量比1
mol异丁烷完全燃烧放出的热量多，即1
mol正丁烷与O2反应时断键所吸收的能量比1
mol异丁烷与O2反应时断键所吸收的能量少，从而说明正丁烷的热稳定性小于异丁烷；C项中的ΔH＝－3
121.6
kJ·mol－1且H2O应为液态；D项1
g
CH4燃烧放出55.69
kJ的热量，1
g
C2H6燃烧放出52.03
kJ的热量，D项错误。
[能力提升]
12．(1)已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8
kJ·mol－1，若1
g水蒸气转化成液态水放热2.444
kJ，则反应H2(g)＋O2(g)===H2O(l)的ΔH＝________kJ·mol－1。氢气的燃烧热为________kJ·mol－1。
(2)乙醇是未来内燃机的首选环保型液体燃料，它可以由绿色植物的秸秆制取，1.0
g乙醇完全燃烧生成液态水放出1.367
kJ热量，表示乙醇燃烧热的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)－285.8 285.8 (2)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－62.882
kJ·mol－1
13．城市使用的燃料，现大多用煤气、液化石油气。煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气体，它由煤炭与水(蒸气)反应制得，故又称水煤气。
(1)试写出制取水煤气的主要化学方程式：__________________________________________。
(2)液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧热的热化学方程式为C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－2
220.0
kJ·mol－1，已知CO气体燃烧热的热化学方程式为CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.57
kJ·mol－1，则相同物质的量的C3H8和CO燃烧产生的热量比值约为多少？
(3)已知氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6
kJ·mol－1，计算相同质量的氢气和丙烷燃烧，产生的热量的比值约为多少？
(4)氢气是未来的能源，除产生的热量大之外，还具有哪些优点？
答案 (1)C＋H2O(g)CO＋H2
(2)7.9∶1 (3)2.8∶1
(4)①H2来源丰富；②产物不污染环境，可以反复使用；③不产生CO2，不会引起温室效应
解析 相同物质的量的C3H8、CO燃烧产生的热量之比为2
220.0
kJ·mol－1∶282.57
kJ·
mol－1＝7.9∶1；相同质量的氢气、丙烷燃烧产生的热量之比为∶＝2.8∶1。
[拓展探究]
14．科学家预测“氢能”将是未来最理想的新能源。请回答下列问题：
(1)由氢气和氧气反应生成1
mol水蒸气放热241.8
kJ，该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
若1
g水蒸气转化为液态水放热2.444
kJ，则氢气的燃烧热ΔH＝________。
(2)根据“绿色化学”的思想，为了制备H2，某化学家设计了下列化学反应步骤：
①CaBr2＋H2OCaO＋2HBr
②2HBr＋HgHgBr2＋H2↑
③HgBr2＋CaOHgO＋CaBr2
④2HgO2Hg＋O2↑
上述过程的总反应可表示为________。
(3)也有人认为利用氢气作为能源不太现实。你的观点呢？请说明能够支持你的观点的理由________________________________________________________________________。
答案 (1)H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8
kJ·mol－1，－285.8
kJ·mol－1
(2)2H2O2H2↑＋O2↑
(3)不现实，理由是现有的制取氢气的方法耗能太大，制取的成本太高，另外氢气的熔沸点太低，给储存和运输带来很大困难(或：现实，制取氢气用水为原料，来源丰富；氢气燃烧的产物是水，不会给环境带来任何污染等)
解析 (1)书写热化学方程式时要注意生成的是1
mol气态水。而氢气的燃烧热应是生成1
mol液态水时放出的热量。(2)将(①＋②＋③)×2＋④得到：2H2O2H2↑＋O2↑。
(3)不现实，理由是现有的制取氢气的方法耗能太大，制取的成本太高，另外氢气的熔沸点太低，给储存和运输带来很大困难(或：现实，制取氢气用水为原料，来源丰富；氢气燃烧的产物是水，不会给环境带来任何污染等)第2课时 中和反应反应热的测定
[目标导航] 1.通过对中和反应反应热的测定，初步学习化学反应反应热的测定方法，加深对中和热概念的理解。2.熟知中和热测定的原理，实验仪器、药品，实验过程与操作。3.能正确分析测定反应热时误差产生的原因，并能采取适当的措施减少实验误差。
一、中和反应和中和热
1．中和反应
(1)定义：中和反应是指酸和碱反应生成盐和水的反应，实质是酸电离产生的H＋与碱电离产生的OH－结合成H2O。强酸和强碱反应生成可溶性盐和水的离子方程式为H＋＋OH－===H2O。
(2)实例：将0.01
mol·L－1硫酸与0.02
mol·L－1氢氧化钠溶液等体积混合，发生反应的化学方程式为：H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O。离子方程式为：H＋＋OH－===H2O。
2．中和热
(1)定义：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1__mol__H2O时的反应热叫中和热。
(2)注意：①酸、碱溶液必须为稀溶液。②计量标准必须是生成1__mol水。
(3)对于强酸和强碱的稀溶液反应，中和热基本上是相等的，表示为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)
ΔH＝－57.3
kJ·mol－1。
【合作探究】
1．定义中的“稀溶液”是指小于或等于1
mol·L－1的酸碱溶液，为什么浓度不能过大？
答案 因为溶液浓度过大，混合时会产生溶解热效应而影响中和热的测定。
2.Ba(OH)2(aq)＋
H2SO4(aq)===BaSO4(s)＋H2O(l) ΔH1
CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l) ΔH2
NH3·H2O(aq)＋HCl(aq)===NH4Cl(aq)＋H2O(l) ΔH3
ΔH1、ΔH2、ΔH3的数值均不等于57.3
kJ·mol－1，为什么？
答案 57.3
kJ的热量是指强酸、强碱在稀溶液中发生中和反应的中和热，有弱酸或弱碱参加的中和反应，实验测出的中和热的数值要低于57.3
kJ，因为弱电解质反应时会继续电离，电离要吸热；在Ba(OH)2和H2SO4反应中，除生成H2O外，还生成了BaSO4，这部分反应热应不计在中和热内。即：中和热不包括离子在水溶液中的生成热，物质的溶解热，电解质电离所伴随的热效应。
二、中和热的测定
1．装置及仪器
2．实验原理
在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1
mol
H2O，这时的反应热叫中和热。实验中通过测定酸碱中和反应过程中所放出的热量计算中和热。
3．实验步骤
(1)在大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条)，使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条)，大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热及减少实验过程中热量损失的目的。
(2)用一量筒量取50
mL
0.50
mol·L－1盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
(3)用另一个量筒量取50
mL
0.55
mol·L－1
NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度。
(4)把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次性倒入小烧杯中(不要洒到外面)，盖好盖板。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，重复(2)～(4)操作三次。
4．注意事项
(1)实验中应防止热量散失，如搅拌时应用玻璃棒，而不应用金属棒(丝)搅拌。
(2)加过量碱液使酸完全反应，碱过量对中和热测定没有影响。
(3)数据处理时，相差较大的数据可能是偶然误差引起的，应舍去。
【合作探究】
1．在实验中，大小烧杯放置时，为何要使两杯口相平，填碎纸条的作用是什么？
答案 两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的。
2．酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？
答案 因为该实验的关键是尽可能减少热量的损失，若动作迟缓，将会使热量损失多而使实验误差增大。
一、中和热测定实验的误差分析
【例1】 用“偏高”、“偏低”或“不变”填空。
(1)大烧杯上如不盖硬纸板，测得中和热的数值______。
(2)若将环形玻璃搅拌棒改成“铜棒”，测得中和热的数值______。
(3)在实验中用“50
mL
0.5
mol·L－1”的盐酸与50
mL
0.55
mol·L－1
NaOH反应测定中和热，若把50
mL的NaOH改成60
mL，测得中和热的数值______。
(4)最后记录的温度不是最高温度，测得中和热的数值________。
(5)量取NaOH溶液和稀盐酸时，均仰视刻度线，测得中和热的数值______。
答案 (1)偏低 (2)偏低 (3)不变 (4)偏低 (5)偏高
【反思归纳】 中和热实验误差分析
测得的数据若不是57.3
kJ·mol－1，产生误差的原因可能有：
(1)量取溶液的体积有误差(测量结果是按50
mL的酸、碱进行计算的，若实际量取时，大于50
mL或小于50
mL都会造成误差)。
(2)温度计的读数有误。
(3)实验过程中有液体洒在外面。
(4)混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。
(5)隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。
(6)测了酸后的温度计未用水清洗便立即去测碱的温度，会使热量损失而引起误差。
变式训练1 实验室利用如图装置进行中和热的测定，请回答下列问题：
(1)该图中有两处未画出，它们是________，________。
(2)在操作正确的前提下，提高中和热测定准确性的关键是________。
(3)如用0.5
mol·L－1的盐酸与NaOH固体进行实验，则实验中测得的“中和热”数值将________(填“偏大”、“偏小”、“不变”)；原因是______________________
__________________________________________________。
答案 (1)环形玻璃搅拌棒 泡沫塑料板或硬纸板
(2)提高装置的保温效果
(3)偏大 氢氧化钠固体溶于水放热
二、中和热测定实验的数据记录与处理
【例2】 利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：
①用量筒量取50
mL
0.50
mol·L－1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸的温度，然后把温度计上的酸用水冲洗干净；②用另一量筒量取50
mL
0.55
mol·L－1
NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题：
(1)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是________(填字母)。
A．用温度计小心搅拌
B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C．轻轻地振荡烧杯
D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
(2)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1
g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18
J·g－1·℃－1。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：
实验序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝________(结果保留一位小数)。
(3)________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是________________________________________________________________________。
解析 (1)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作：用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动。
(2)取三次实验的平均值代入公式计算即可。
即：t1＝＝20.3
℃
t2＝＝23.4
℃
所以ΔH＝
－
≈－51.8
kJ·mol－1
(3)因为硫酸与Ba(OH)2溶液反应时生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。
答案 (1)D (2)－51.8
kJ·mol－1 (3)不能 H2SO4与Ba(OH)2反应时生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的中和热
变式训练2 实验室用50
mL
0.50
mol·L－1盐酸、50
mL
0.55
mol·L－1
NaOH溶液和下图所示装置进行测定中和热的实验，得到表中的数据：
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
NaOH溶液
1
20.2
20.3
23.7
2
20.3
20.5
23.8
3
21.5
21.6
24.9
完成下列问题：
(1)实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是________________，不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)经数据处理，t2－t1＝3.4
℃。则该实验测得的中和热ΔH＝________[盐酸和NaOH溶液的密度按1
g·cm－3计算，反应后混合溶液的比热容(c)按4.18
J·g－1·℃－1计算]。
(3)若将NaOH溶液改为相同体积、相同浓度的氨水，测得中和热为ΔH1，则ΔH1与ΔH的关系为ΔH1____(填“＜”“＞”或“＝”)ΔH，理由是_______________________________。
答案 (1)上下搅动(或轻轻搅动) Cu传热快，热量损失多 (2)－56.8
kJ·mol－1 (3)＞ NH3·H2O电离吸热
解析 (1)对于本实验，让NaOH和HCl尽可能快地完全反应是减小误差的一个方面，所以实验时用环形玻璃搅拌棒上下搅动，做好保温工作是减小误差的另一个重要方面。由于铜丝传热快，热量损失多，所以选用环形玻璃搅拌棒，而不用铜丝搅拌棒。(2)ΔH＝
－(100
g×4.18×10－3
kJ·g－1·℃－1×3.4
℃)÷0.025
mol＝－56.8
kJ·mol－1。(3)因弱电解质的电离过程是吸热的，将NaOH溶液改为相同体积、相同浓度的氨水反应后放出的热量少，所以ΔH1＞ΔH。
1．下列关于中和热的说法中正确的是( )
A．10
L
0.1
mol·L－1
NaOH溶液与10
L
0.1
mol·L－1盐酸反应时的反应热是中和热
B．1
mol
HCl气体通入1
L
0.01
mol·L－1
NaOH溶液中反应时的反应热是中和热
C．1
mol
CH3COOH与2
mol
NaOH溶液反应时的反应热是中和热
D．只要强酸与强碱在稀溶液中反应生成1
mol水时的反应热就是中和热
答案 A
解析 B中1
mol
HCl气体通入1
L
0.01
mol·L－1
NaOH溶液中反应的热效应除了中和热外还有HCl气体的溶解热和电离热效应，错误；C中醋酸溶液和NaOH溶液不一定是稀溶液，错误；D中如果是硫酸与氢氧化钡反应，它们反应除生成水外还会生成硫酸钡沉淀，会放出更多热量。
2．在测定中和热的实验中，下列说法正确的是( )
A．使用环形玻璃搅拌棒是为了加快反应速率，减小实验误差
B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触
C．用0.5
mol·L－1
NaOH溶液分别与0.5
mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同
D．在测定中和热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计
答案 A
解析 在中和热的测定中，使用环形玻璃搅拌棒，目的是使反应物混合均匀，加快反应，减小误差，A正确；B项中温度计水银球不能接触烧杯底部，B错；C项中CH3COOH为弱酸，电离时吸热，故测得的中和热比用盐酸时数值小，C错；D项中实验仪器中不需要天平、滴定管，D错。
3．在进行中和热的测定中，下列操作错误的是( )
A．反应前酸、碱溶液的温度要相同
B．测量溶液的温度计要一直插在溶液中
C．为了使反应均匀进行，可以向酸(碱)中分次加入碱(酸)
D．为了使反应更完全，可以使酸或碱适当过量
答案 C
解析 分次加入混合时，容易造成热量损失，使测试结果不准确。
4．含有11.2
g
KOH的稀溶液与1
L
0.1
mol·L－1的H2SO4溶液反应，放出11.46
kJ的热量，表示该反应的中和热的热化学方程式为( )
A．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－11.46
kJ·mol－1
B．2KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋2H2O(l)
ΔH＝－11.46
kJ·mol－1
C．2KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋2H2O(l)
ΔH＝－114.6
kJ·mol－1
D．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3
kJ·mol－1
答案 D
解析 中和热是以生成1
mol
H2O(l)所放出的热量来衡量的，故书写中和热的热化学方程式时，应以生成1
mol
H2O(l)为标准来配平其余物质的化学计量数，故答案为D。
5．用50
mL
0.50
mol/L的盐酸与50
mL
0.55
mol/L的氢氧化钠溶液在如图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：
(1)环形玻璃搅拌棒能否用环形铁质搅拌棒代替？________(填“能”或“不能”)，其原因是_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(2)已知在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1
mol
H2O时，放出57.3
kJ的热量，则题述反应的热化学方程式为_______________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案 (1)不能 铁会和盐酸反应；铁导热性好，热量损失较大
(2)NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3
kJ·mol－1
解析 (1)环形铁质搅拌棒一是能导热，造成热量损失，二是可以与盐酸反应，故不能用其代替环形玻璃搅拌棒。(2)因为在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1
mol
H2O时，放出57.3
kJ的热量，所以题述反应的热化学方程式为NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3
kJ·mol－1。
[基础过关]
一、中和反应的反应热
1．下列说法正确的是( )
A．中和热一定是强酸跟强碱反应放出的热量
B．1
mol酸与1
mol碱完全反应放出的热量是中和热
C．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1
mol
H2O(l)时的反应热叫做中和热
D．测定中和热时可用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液
答案 C
解析 本题考查的是中和热的概念，关键是记清楚有关中和热的问题。中和热是指稀酸、稀碱中和反应生成1
mol
H2O(l)时所放出的热量，故C正确；H2SO4和Ba(OH)2反应时，除生成水外，还有BaSO4沉淀生成，所以其反应热不是中和热，D错误。
2．已知H＋＋OH－===H2O生成1
mol
H2O放出热量57.3
kJ，下列反应中能放出57.3
kJ热量的是( )
A．1
mol稀H2SO4与足量NaOH溶液反应
B．稀盐酸与氨水反应生成1
mol
H2O
C．稀盐酸与稀Ba(OH)2溶液反应生成1
mol水
D．稀NaOH与95%浓硫酸反应生成1
mol水
答案 C
解析 A放出热量应为2
mol×57.3
kJ·mol－1；B放出热量应略小于57.3
kJ，因弱酸、弱碱在水中电离要吸收一部分热量，故多数强酸与弱碱、弱酸与强碱的中和反应热数值小于57.3
kJ；酸与碱的浓度不能太大，否则中和热数值会偏大，故D错。
3．中和热是在稀溶液中，酸、碱发生中和反应生成
1
mol
液态水时放出的热量，强酸、强碱的中和热为57.3
kJ·mol－1。下列热化学方程式中正确的是( )
A．HNO3(aq)＋KOH(aq)===H2O(l)＋KNO3(aq) ΔH>－57.3
kJ·mol－1
B．HNO3(aq)＋NH3·H2O(aq)===H2O(l)＋NH4NO3(aq)
ΔH<－57.3
kJ·mol－1
C．CH3COOH(aq)＋KOH(aq)===H2O(l)＋CH3COOK(aq)
ΔH<－57.3
kJ·mol－1
D．CH3COOH(aq)＋NH3·H2O(aq)===H2O(l)＋CH3COONH4(aq) ΔH>－57.3
kJ·mol－1
答案 D
解析 A项中ΔH＝－57.3
kJ·mol－1，错；B、C两项中，NH3·H2O、CH3COOH为弱电解质，电离时需吸收热量，分别与强酸、强碱发生中和反应时，放出的热量小于57.3
kJ，故ΔH>－57.3
kJ·mol－1，B、C错。
二、中和热测定实验仪器与操作
4．测定稀盐酸和氢氧化钠稀溶液中和热实验中没有使用的仪器有：①大、小烧杯；②容量瓶；③量筒；④环形玻璃搅拌棒；⑤试管；⑥温度计；⑦蒸发皿；⑧托盘天平中的( )
A．①②⑥⑦
B．②⑤⑦⑧
C．②③⑦⑧
D．③④⑤⑦
答案 B
解析 本题主要考查中和热测定实验中仪器的使用问题，该实验中用到大、小烧杯、温度计、量筒、环形玻璃搅拌棒，没有用到容量瓶、试管、蒸发皿和托盘天平，故B项正确。
5．实验室进行中和热的测定实验时除需要大烧杯(500
mL)、小烧杯(100
mL)外，所用的其他仪器和试剂均正确的一组是( )
A．0.50
mol·L－1盐酸，0.50
mol·L－1
NaOH溶液，100
mL
量筒1个
B．0.50
mol·L－1盐酸，0.55
mol·L－1
NaOH溶液，100
mL
量筒2个
C．0.50
mol·L－1盐酸，0.55
mol·L－1
NaOH溶液，50
mL
量筒1个
D．0.50
mol·L－1盐酸，0.55
mol·L－1
NaOH溶液，50
mL
量筒2个
答案 D
解析 本实验中为了保证0.50
mol·L－1的盐酸完全被中和，采用0.55
mol·L－1
NaOH溶液，使碱稍过量，故A项不符合；所需酸、碱量均为50
mL，故B项不符合；酸、碱分别用不同的量筒量取，故C项不符合。
6．关于中和热测定的说法错误的是( )
A．实验需用到的主要玻璃仪器包括大、小烧杯、温度计、环形玻璃搅拌棒及泡沫塑料板、碎泡沫塑料(或硬纸板、碎纸条)等
B．盐酸与某强碱中和放出的热量随反应物的用量改变而改变，但中和热不变
C．NaOH稍过量的目的是保证盐酸完全被NaOH中和
D．测定结果准确与否的关键是尽量减小热量损失及准确读取混合溶液的最高温度等
答案 A
7．中和热测定实验中，下列操作一定会降低实验准确性的是( )
A．用滴定管取所用药品
B．NaOH溶液在倒入小烧杯时，有少量溅出
C．大、小烧杯体积相差较大，夹层间放的碎泡沫塑料较多
D．测量HCl溶液的温度计用水洗净后再用来测NaOH溶液的温度
答案 B
解析 NaOH溶液在倒入小烧杯时，有少量溅出，实验中生成水的量减少，放出的热量减小，测得中和热的数值不准。
三、中和热测定实验数据处理与计算
8．为了测定酸碱反应的中和热，计算时至少需要的数据是( )
①酸溶液的浓度和体积 ②碱溶液的浓度和体积 ③比热容 ④反应后溶液的质量(单位：kg) 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．①②③⑥
B．①③④⑤
C．③④⑤⑥
D．全部
答案 C
解析 根据ΔH＝－可知，C正确。
9．已知含1
mol
NaOH的稀溶液与含1
mol
HCl的稀溶液反应可放出57.3
kJ的热量，则含0.05
mol
H2SO4的浓硫酸与足量的稀NaOH溶液反应，放出的热量为( )
A．5.73
kJ
B．＞5.73
kJ
C．＜5.73
kJ
D．无法判断
答案 B
解析 NaOH与HCl反应的实质为H＋＋OH－===H2O，即1
mol
H＋与1
mol
OH－反应时放出57.3
kJ的热量。0.05
mol的H2SO4中n(H＋)＝0.1
mol，与足量的OH－反应，放出5.73
kJ的热量，注意：浓H2SO4稀释时还放出部分热量。
10．将V1
mL
1.00
mol·L－1
HCl溶液和V2
mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50
mL)。下列叙述正确的是( )
A．做该实验时环境温度为22
℃
B．该实验表明化学能可以转化为热能
C．NaOH溶液的浓度约为1.00
mol·L－1
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
答案 B
解析 从图中曲线可以看出，温度为22
℃时，V1为5
mL，则V2为45
mL，此时已经开始发生反应，所以22
℃一定不是室温，A错；曲线随V1增多而升高，随反应的进行，溶液温度升高，说明反应放热，化学能转化为热能，B正确；当V1＝30
mL
时温度最高，说明此时两者恰好完全反应，则c(NaOH)＝＝1.5
mol·L－1，C错；该实验不能证明有水生成的其他反应也是放热反应，D错。
[能力提升]
11．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3
kJ·mol－1，回答下列问题：
(1)用含20
g
NaOH的稀溶液跟足量稀盐酸反应放出____________kJ的热量。
(2)用含2
mol
H2SO4的稀溶液跟足量稀NaOH反应，此反应的中和热ΔH为______________。
(3)如果将(1)反应中的稀盐酸换成稀醋酸，反应放出的热量____________(填“大于”、“小于”或“等于”)(1)中反应放出的热量。
答案 (1)28.65 (2)－57.3
kJ·mol－1 (3)小于
解析 (1)＝0.5
mol，所以0.5
mol
NaOH与足量稀盐酸反应放出的热量为
0.5
mol×57.3
kJ·mol－1＝28.65
kJ。
(2)据中和热的定义可知，中和热与强酸、强碱的物质的量的多少无关，中和热ΔH为
－57.3
kJ·mol－1。
(3)因醋酸为弱酸，用NaOH中和时，需不断地电离出H＋，而电离过程中要吸收热量，故反应放出的热量会减小。
12.50
mL
0.50
mol·L－1盐酸与50
mL
0.55
mol·L－1
NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：
(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是_________
_______________，烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是___________________________________
_____________________________________。
(2)大烧杯上如不盖硬纸板，则求得的中和热数值________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(3)实验中若改用60
mL
0.50
mol·L－1盐酸跟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”)，所求中和热的数值__________(填“相等”或“不相等”)，理由是______________________________________。
(4)三次平行操作测得的数据中，起始时盐酸与烧碱溶液温度相同，而终止温度与起始温度之差(t2－t1)分别为2.3
℃、2.4
℃、2.9
℃，则最终代入计算式的温度差的平均值为________℃。
答案 (1)环形玻璃搅拌棒 保温、隔热，减少实验过程中的热量损失 (2)偏小
(3)不相等 相等 60
mL
0.50
mol·L－1盐酸和50
mL
0.55
mol·L－1烧碱溶液反应，能生成0.027
5
mol
H2O，而50
mL
0.50
mol·L－1盐酸与50
mL
0.55
mol·L－1烧碱溶液反应只能生成0.025
mol
H2O，因此所放出的热量不相等；中和热是指在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1
mol
H2O时所放出的热量，与酸、碱的用量无关，因此所求中和热相等
(4)2.35
[拓展探究]
13．某实验小组用0.50
mol·L－1
NaOH溶液和0.50
mol·L－1硫酸溶液进行中和热的测定，其实验装置如图所示。
(1)写出该反应的热化学方程式(中和热为57.3
kJ·mol－1)：
___________________________________________________________。
(2)取50
mL
NaOH溶液和30
mL硫酸溶液进行实验，实验数据如下表。请填写下表中的空白：
温度实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温度差平均值(t2－t1)/℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
31.2
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
(3)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。则中和热ΔH＝_______________________________
_________________________________________
(取小数点后一位)。
(4)上述实验数值结果与57.3
kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因可能是____________(填字母)。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数
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H2SO4溶液的温度
答案 (1)H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l) ΔH＝－114.6
kJ·mol－1
(2)4.0 (3)－53.5
kJ·mol－1 (4)acd化学反应与能量复习课
1．下列对化学反应热现象的说法正确的是( )
A．放热反应发生时不必加热
B．化学反应一定有能量变化
C．一般地说，吸热反应加热后才能发生
D．化学反应的热效应数值与参加反应的物质的多少无关
答案 B
解析 本题旨在考查化学反应的能量变化规律及发生条件。化学反应是“断旧键，成新键”的过程。断键需要吸收能量，只有当反应物分子具有足够的能量时，才能使旧键断裂发生化学反应。因此许多放热反应仍需加热才能发生，如H2在空气(O2)中燃烧，开始应点燃，故A不正确；由于反应物的总能量一般不可能恰好等于生成物的总能量，能量差一般通过“吸热”或“放热”途径找补(但热能不是化学反应的惟一能量变化方式，还有光能、声能、电能、动能等形式)，B正确；有不少吸热反应不必加热也能发生，如盐类的水解就属于吸热反应，但升温可促进水解的进行，C、D均不正确。
2．下列说法不正确的是( )
A．化学变化过程是原子的重新组合过程
B．化学反应的焓变用ΔH表示，单位是kJ·mol－1
C．化学反应的焓变ΔH越大，表示放热越多
D．化学反应中的能量变化不都是以热能形式表现出来的
答案 C
解析 ΔH带符号，对于放热反应，ΔH越大表示放热越少，对于吸热反应，ΔH越大则表示吸热越多，故C选项错误。
3．下列热化学方程式书写正确的是( )
A．2SO2＋O22SO3 ΔH＝－196.6
kJ·mol－1
B．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－285.8
kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6
kJ
D．C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝＋393.5
kJ·mol－1
答案 B
解析 A项无状态；C项ΔH的单位错；D项ΔH的`符号错。
4．一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出的热量为Q，它所生成的CO2用过量饱和石灰水完全吸收，可得100
g
CaCO3沉淀，则在此条件下完全燃烧1
mol无水乙醇时放出的热量是
( )
A．0.5Q
B．Q
C．2Q
D．5Q
答案 C
解析 C2H5OH～2CO2～2CaCO3～热量
1
mol
200
g
x
100
g
Q
x＝Q＝2Q
5．已知：①C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5
kJ·mol－1 ②CO(g)＋
O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－283.0
kJ·mol－1 则③C(石墨，s)＋O2(g)===CO(g)的反应热是
( )
A．－123
kJ·mol－1
B．－676.5
kJ·mol－1
C．－55.0
kJ·mol－1
D．－110.5
kJ·mol－1
答案 D
解析 ①－②即得：C(石墨，s)＋O2(g)＝CO(g)
ΔH＝－110.5
kJ·mol－1
6．下列叙述中正确的是( )
A．在稀溶液中，1
mol酸和1
mol碱完全反应所放出的热量，叫做中和热
B．在101
kPa时，1
mol物质燃烧时所放出的热量叫做该物质的燃烧热
C．热化学方程式中，各物质前的化学计量数不表示分子个数
D．如果反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，则发生的反应是放热反应
答案 C
解析 A、B两项要注意对中和热、燃烧热概念的理解，前者是以稀的强酸、强碱反应生成1
mol
H2O为标准，后者是以1
mol纯可燃物完全燃烧，生成稳定的氧化物为标准；D项中反应物总能量低于生成物总能量，反应过程中需吸收能量，即为吸热反应。
7．在25°C、101
kPa下，1
g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68
kJ，下列热化学方程式正确的是( )
A．CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝＋725.8
kJ·mol－1
B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－1
452
kJ·mol－1
C．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－725.8
kJ·mol－1
D．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝＋1
452
kJ·mol－1
答案 B
解析 本题考查热化学方程式的书写及有关的计算。因1
mol甲醇燃烧生成CO2和液态
水，放出22.68
kJ·g－1×32
g＝725.8
kJ热量，所以2
mol甲醇燃烧生成CO2和液态水的ΔH＝－1
452
kJ·mol－1。
8．今有如下三个热化学方程式：
H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝a
kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝b
kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝c
kJ·mol－1
下列关于他们的表述正确的是( )
A．它们都是吸热反应
B．a、b和c均为正值
C．a＝b
D．2b＝c
答案 D
解析 ①根据热化学方程式书写中反应热表示方法的规定即ΔH为“－”表示放热，ΔH为“＋”表示吸热，可判断H2燃烧放出的热量应用负值表示，因为燃烧反应为放热反应，故A、B不正确；②根据相同物质的反应，聚集状态不同，反应热不同可判断a≠b，故C错；③根据相同反应，反应热与可燃物的物质的量成正比可判断2b＝c。
本题主要对热化学方程式书写的基础知识进行全面考查，同时也体现了新旧教材接轨处对反应热用不同符号表示法的理解与记忆。
9．已知450℃时，2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g) ΔH＝－Q1。在相同条件下，向一密闭容
器中通入1
mol
SO2和0.5
mol
O2，达到平衡时放出的热量为Q2，则Q1、Q2满足的关系是
( )
A．Q2＝Q1/2
B．Q2C．Q2>Q1/2
D．不能确定
答案 B
解析 一定条件下，2
mol
SO2(g)与1
mol
O2(g)完全反应生成2
mol
SO3(g)时，放出热量为Q1，则相同条件下1
mol
SO2(g)与0.5
mol
O2(g)完全反应生成1
mol
SO3(g)时，放出热量应该为。但由于该反应为可逆反应，即反应不能进行完全，所以Q2<。
10．已知下列三个热化学方程式
①H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8
kJ·mol－1
②C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5
kJ·mol－1
③C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH＝＋131
kJ·mol－1
写出碳燃烧生成CO和CO燃烧的热化学方程式。
答案 C(s)＋O2(g)===CO(g)
ΔH＝－110.8
kJ·mol－1
CO
(g)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－282.7
kJ·mol－1
解析 将①＋③得C燃烧生成CO的热化学方程式，将②－(①＋③)得CO燃烧的热化学方程式。
11．同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”观点来计算反应热。已知：
①P4(s，白磷)＋5O2(g)===P4O10(s)
ΔH1＝－2
983.2
kJ·mol－1
②P(s，红磷)＋O2(g)===P4O10(s)
ΔH2＝－738.5
kJ·mol－1
则白磷转化为红磷的热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
相同状况下，能量状态较低的是______；白磷的稳定性比红磷____(填“高”或“低”)。
答案 P4(s，白磷)===4P(s，红磷)
ΔH＝－29.2
kJ·mol－1 红磷 低
解析 依题意求：P4(s，白磷)===4P(s,
红磷) ΔH＝？可设计如下反应过程：P4(s，白
磷)―→P4O10(s)―→4P(s，红磷)；并把反应(2)改写成：P4O10(s)===4P(s，红磷)＋5O2(g) ΔH3＝－4ΔH2，据盖斯定律有ΔH＝ΔH1＋(－4ΔH2)＝(－2
983.2＋4×738.5)
kJ·mol－1＝－29.2
kJ·mol－1，即P4(s，白磷)===4P(s，红磷) ΔH＝－29.2
kJ·mol－1。白磷转化为红磷是放热反
应，稳定性比红磷低(能量越低越稳定)。
12．煤燃烧的反应热可通过以下两个途径来利用：a.利用煤在充足的空气中直接燃烧产生的反应热；b.先使煤与水蒸气反应得到氢气和一氧化碳，然后使得到的氢气和一氧化碳在充足的空气中燃烧。这两个过程的热化学方程式为：
a．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝E1①
b．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝E2②
H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝E3③
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝E4④
回答：
(1)上述四个热化学方程式中的哪些反应ΔH<0
________________________________________________________________________。
(2)等质量的煤分别通过以上两条不同的途径产生的可利用的总能量关系正确的是( )
A．a比b多
B．a比b少
C．a与b在理论上相同
(3)根据能量守恒定律，E1、E2、E3、E4之间的关系为
________________________________________________________________________
________________。
答案 (1)①③④ (2)C (3)E1＝E2＋E3＋E4
解析 ΔH<0，表明反应放热，燃烧反应都是放热反应；由盖斯定律可知，a和b放出的总能量相等。由能量守恒定律可知E1＝E2＋E3＋E4。
13.
高中教材中有这样一个实验：在两支试管中分别加入3
mL稀盐酸(均足量)(只有浓度
小于1
mol·L－1的稀盐酸跟Na2CO3和NaHCO3反应才能根据反应的剧烈程度区分开来，浓度较高则反应现象都是同样的剧烈)，将两个各装有0.3
g
NaHCO3和Na2CO3粉末的小气球分别套在两支试管口上。将气球内的NaHCO3或Na2CO3同时倒入试管中，观察到现象如下：
①试管中(填产生沉淀或气体及反应速率等相关现象)_____________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②试管中气球大小(包含试管)体积之比约为(填最简单整数比)Ⅰ∶Ⅱ＝________；
③甲同学用手触摸试管，发现盛NaHCO3粉末的试管变凉，而盛Na2CO3粉末的试管温度有升高。由此他得出：不管其状态如何，NaHCO3和HCl反应为吸热反应，而Na2CO3和HCl反应为放热反应。
甲得出的结论是否正确________(填“正确”或“不正确”)。
(2)为研究是吸热反应还是放热反应，继续进行了下列实验(每次实验各做3次平行实验，取平均值)：(注：每组固体全溶解且完全反应)
序号
试剂1
试剂2
混合前温度
混合后最高或最低温度
A
50
mL水
2.5
g
NaHCO3固体
20℃
18.5℃
B
50
mL水
3.2
g
Na2CO3固体
20℃
23.3℃
C
50
mL稀盐酸
2.5
g
NaHCO3固体
20℃
17.4℃
D
50
mL稀盐酸
3.2
g
Na2CO3固体
20℃
24.4℃
请你帮助填写相关内容：
该研究报告的题目是_________________________________________________
________________________________________________________________________；
②该实验中所用的仪器除试管、药匙(或V形纸槽)、气球、下端带环状玻璃棒、烧杯、量筒、保温瓶外，还需要的仪器名称为______________和________________；
③通过上述实验可得出两条结论：
a．Na2CO3溶液和盐酸的反应是______(吸热或放热)反应；
b．NaHCO3溶液和盐酸的反应是______(吸热或放热)反应。
答案 (1)①两支试管中都产生大量气泡，但盛NaHCO3的试管中反应速率要快得多
②42∶53
③不正确
(2)①《NaHCO3、Na2CO3和盐酸反应过程中热效应的研究》
②托盘天平 温度计
③a.放热 b．吸热
解析 (1)①Na2CO3、NaHCO3与酸反应在同一条件下速率不同，NaHCO3反应速率更快。②等质量时NaHCO3放出CO2更多。③甲的操作方法不正确，NaHCO3反应激烈，产生CO2速度快，带出的热量快，仅根据手感来确定是不科学的。另外，结论也不正确，反应热与物质的状态有关。
(2)①研究报告的题目是根据探究的目的来定的，因此要分析整个实验，弄清实验目的，然后才能确定探究的课题。
②仪器的选择是由实验原理、设计出的实验方案或装置确定的。③Na2CO3、NaHCO3固体与盐酸反应的热效应由固体溶解和形成的溶液与盐酸反应的热效应两个部分组成。
NaHCO3(s)===Na＋(aq)＋HCO(aq) ΔH1>0
HCO(aq)＋H＋(aq)===H2O(l)＋CO2(g)
ΔH2>0
NaHCO3(s)＋H＋(aq)===Na＋(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) ΔH3>0
NaHCO3溶解是吸热过程，HCO(aq)和H＋(aq)的反应是吸热反应，NaHCO3(s)和盐酸反应的反应热近似等于ΔH1和ΔH2之和(因为还需加上NaHCO3的饱和溶液稀释成无限稀溶液所吸收的热量)，降温更明显；
Na2CO3(s)===2Na＋(aq)＋CO(aq) ΔH4<0
CO(aq)＋2H＋(aq)===H2O(l)＋CO2(g) ΔH5<0
Na2CO3(s)＋2H＋(aq)===2Na＋(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) ΔH6<0
Na2CO3的溶解是放热过程，CO(aq)和H＋(aq)的反应是放热反应，Na2CO3(s)和盐酸反应的反应热近似等于ΔH4和ΔH5之和(因为还需加上Na2CO3的饱和溶液稀释成无限稀溶液所放出的热量)，升温更明显。
由于NaHCO3固体溶解过程吸收的热量(ΔH1)小于NaHCO3固体与盐酸反应吸收的热量(ΔH3)，即ΔH1<ΔH3，而(近似于)ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，即所得到ΔH2>0，所以说明盐酸与NaHCO3溶液反应为吸热反应。同理Na2CO3的溶液和盐酸的反应是放热反应。
