考点4 化学反应与热能

1．了解能源是人类生存和发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。2．了解化学反应中能量转化的原因，能识出常见的能量转化形式。3．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。4．了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。反应热焓变1．焓变在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为

，单位是

。2．放热反应与吸热反应的比较ΔHkJ/mol类型比较放热反应吸热反应定义

热量的化学反应

热量的化学反应ΔH的符号ΔH＜0(“－”号)ΔH＞0(“＋”号)放出吸收类型比较放热反应吸热反应反应物总能量与生成物总能量的相对大小E反应物

E生成物E反应物

E生成物反应过程图示＞＜类型比较放热反应吸热反应与化学键的关系生成物分子成键时释放出的总能量

反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放出的总能量

反应物分子断键时吸收的总能量ΔH＝反应物键能总和—生成物键能总和反应类型①大多数化合反应②所有的燃烧反应③酸碱中和反应④金属与酸反应等①大多数分解反应②盐的水解③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应④C和CO2、C和H2O(g)反应等应用比较反应物和生成物的相对稳定性，能量越低越_____大于小于稳定[思考探究]1．吸热反应一定需要加热才能进行吗？提示：不一定。如Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应是吸热反应，但不需要加热。2．NaOH固体、浓H2SO4溶于水时都放出热量，该变化属于放热反应吗？NH4NO3固体溶于水时吸热，属于吸热反应吗？提示：前者不属于放热反应，后者不属于吸热反应，因为这两个过程中都没有生成新物质，即没有发生化学反应。[自测自评]1．下列既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是(

)A．铝片与稀盐酸反应B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应C．灼热的炭与水蒸气的反应D．甲烷(CH4)在O2中的燃烧反应解析：铝片与稀盐酸之间的置换反应、甲烷(CH4)在O2中的燃烧反应既是氧化还原反应，又是放热反应；灼热的炭与水蒸气发生的氧化还原反应是吸热反应；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl之间发生的复分解反应是吸热反应。答案：C

2．已知：H2(g)＋F2(g)===2HF(g)

ΔH＝－270kJ/mol，下列说法正确的是(

)A．氟化氢气体分解生成氢气和氟气的反应是放热反应B．1molH2与1molF2反应生成2mol液态HF放出的热量小于270kJC．在相同条件下，1molH2与1molF2的能量总和大于2molHF气体的能量D．该反应中的能量变化可用如图来表示解析：由热化学方程式可知ΔH<0，H2和F2反应生成HF是放热反应，则氟化氢分解生成H2和F2为吸热反应，故A错。HF(g)转变为HF(l)要放热，则1molH2与1molF2反应生成2mol液态HF放出的热量大于270kJ，故B错。该反应为放热反应，则反应物的总能量高于生成物的总能量，C正确。该反应中的能量变化图示为：答案：C

3．白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—PakJ/mol、P—ObkJ/mol、P===OckJ/mol、O===OdkJ/mol。根据下图所示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其值为________kJ/mol，解析：化学键断裂吸收的能量为(6a＋5d)kJ，化学键生成放出的能量为(12b＋4c)kJ，而反应热＝反应物中总键能－生成物中总键能，所以ΔH＝(6a＋5d)－(12b＋4c)＝(6a＋5d－4c－12b)kJ/mol。答案：6a＋5d－4c－12b热化学方程式1．定义表明反应

热量的化学方程式。2．书写要求(1)注明反应的温度和压强(25℃、101kPa下进行的反应可不注明)。(2)注明反应物和生成物的聚集状态，固态用

、液态用

、气态用

，溶液用

。(3)热化学方程式的化学计量数只表示参加反应的物质的

和反应热的关系，而不代表分子个数，因此可以写成分数。放出或吸收slgaq物质的量[思考探究]1．热化学方程式与普通化学方程式有何不同？提示：热化学方程式需要注明反应的温度和压强，需要注明物质的聚集状态和反应热，同时热化学方程式的化学计量数可以是分数。[自测自评]1．下列有关热化学方程式的叙述正确的是(

)A．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6kJ/mol，则氢气的燃烧热为285.8kJ/molB．已知C(石墨，s)===C(金刚石，s)

ΔH＞0，则金刚石比石墨稳定C．含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7kJ的热量，则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为：NaOH(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l)

ΔH＝－57.4kJ/molD．已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g)

ΔH1；2C(s)＋O2(g)===2CO(g)

ΔH2，则ΔH1＞ΔH2解析：石墨转化为金刚石是吸热反应，金刚石的能量高，石墨比金刚石稳定，B不正确；醋酸反应过程中继续电离，电离吸收热量，C不正确；碳完全燃烧生成CO2比不完全燃烧生成CO放出的热量多，但是其反应热ΔH是负值，故ΔH1＜ΔH2，D不正确。答案：A

A．相同条件下，2molSO2(g)和1molO2(g)所具有的能量小于2molSO3(g)所具有的能量B．将2molSO2(g)和1molO2(g)置于一密闭容器中充分反应后，放出热量为QkJC．增大压强或升高温度，该平衡都向逆反应方向移动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QkJ，则此过程中有2molSO2(g)被氧化解析：由于SO2和O2反应放热，所以相同条件下，2molSO2(g)和1molO2(g)所具有的能量大于2molSO3(g)所具有的能量，A错误。SO2和O2的反应是可逆反应，将2molSO2(g)和1molO2(g)置于一密闭容器中充分反应后，参加反应的SO2小于2mol，放出的热量小于QkJ，B错误。增大压强，该平衡向正反应方向移动，C错误。答案：D

燃烧热中和热1．燃烧热、中和热(1)概念：酸碱1molH2O(l)1mol稳定氧化物285.8kJ/molΔH＝－57.3kJ/mol(3)反应热、中和热与燃烧热的比较：负值负值放热取负值、吸热取正值H符号以燃烧1mol可燃物为标准以生成1molH2O(l)为标准任意物质的量方程式配平标准生成物在常温下为稳定态稀溶液物质的状态要确定物质状态燃烧反应中和反应任何反应反应特点燃烧热中和热反应热2．中和热的测定

(1)装置如图。

(2)注意事项：①碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是

。②为保证酸、碱完全中和，常使

稍稍过量。③实验中若使用弱酸或弱碱，会使测得的数值偏

。隔热，防止热量散失碱小[思考探究]1．如何理解燃烧热定义中的“完全燃烧”？提示：完全燃烧指生成稳定的氧化物，如：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)。2．测定中和热时，为什么要用稀酸溶液和稀碱溶液，而不用浓溶液？提示：浓溶液溶于水时，会放出热量，影响反应热的测定。3．强酸和强碱的中和热是57.3kJ/mol，所以含有1molH2SO4的稀硫酸溶液完全发生中和反应时，放出57.3kJ的能量，这种说法对吗？提示：不对。中和热是指生成1molH2O。1molH2SO4完全反应会生成2molH2O。[自测自评]1．已知反应：①101kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)

ΔH＝－221kJ/mol②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)

ΔH＝－57.3kJ/mol。下列结论正确的是(

)A．碳的燃烧热大于110.5kJ/molB．①的反应热为221kJ/molC．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为2×57.3kJ/molD．稀醋酸和稀NaOH溶液反应生成1molH2O，放出57.3kJ的热量答案：A

2．25℃，101kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3kJ/mol，辛烷的燃烧热为5518kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是(

)解析：A项，生成的是2molH2O且有BaSO4沉淀生成；C项，应生成液态水；D项，辛烷应为1mol。答案：B

盖斯定律1．内容化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是

的，即化学反应的反应热只与反应体系的

有关，而与反应的途径无关。相同态和终态始ΔH1＋ΔH2[自测自评]A．＋859kJ·mol－1

B．－859kJ·mol－1C．－1403kJ·mol－1 D．－2491kJ·mol－1解析：据盖斯定律知：ΔH＝ΔH2－3ΔH1＝－1675kJ·mol－1＋3×272kJ·mol－1＝－859kJ·mol－1，B正确。答案：B

2．(2010·广东高考)在298K、100kPa时，已知：2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)ΔH1Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)ΔH22Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)ΔH3则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(

)A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2

B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2解析：依次给三个热化学方程式编号为①、②、③，则③＝①＋2×②，故ΔH3＝ΔH1＋2×ΔH2。答案：A

在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2＋和H2O的热化学方程式为______________________________________。答案：Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l)；ΔH＝－319.68kJ·mol－1★★★★★3年18考三、盖斯定律及其应用★★★★3年12考二、热化学方程式的书写与正误判断★★★3年9考一、反应热与化学反应过程示意图命题指数考频考点反应热与化学反应过程示意图反应热与化学反应过程是近年常考查的知识点，出题点有反应前后能量变化的分析，催化剂对反应热的影响，整体难度不大。[例1]

(2012·江苏高考)某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是(

)A．该反应为放热反应

B．催化剂能改变该反应的焓变

C．催化剂能降低该反应的活化能

D．逆反应的活化能大于正反应的活化能[解析]

A项，由图可以看出，反应物的总能量低于生成物的总能量，故该反应为吸热反应，A错；B项，催化剂不能改变反应的焓变，B错；C项，由图像可以看出，催化剂能降低该反应的活化能，C正确；D项，由图像可以看出E1＞E2，即逆反应的活化能小于正反应的活化能，D错。[答案]

C[例2]

(2012·全国高考)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(

)[解析]因总反应为放热反应，反应①为吸热反应，反应②为放热反应，所以反应②放出的热量比反应①吸收的热量多。选项A，图中反应①为放热反应，反应②为吸热反应，且总反应为吸热反应，错；选项B，图中反应①和反应②均为吸热反应，错；选项C，图中反应①和反应②均为放热反应，错。[答案]

D(1)一个确定的化学反应是吸热还是放热，取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小。(2)一个化学反应的能量变化，取决于反应的始态和终态，与反应过程没有关系。(3)催化剂只能改变反应过程中的活化能，不会改变一个化学反应的热效应，即对于任何一个反应，有没有催化剂参与，反应的热效应是一定的。解析：由实验测得该反应的ΔH＝50.5kJ/mol，可知该反应是吸热反应，则反应物的总能量低于生成物的总能量。可排除能量关系图B和C，又依据活化能Ea＝90.4kJ/mol，Ea－ΔH<50.5kJ/mol，能量关系图A中，Ea－ΔH>50.5kJ/mol，Ea与ΔH

的比例不对。而能量关系图D是合理的。答案：D

热化学方程式的书写与正误判断热化学方程式的书写与判断，是历年高考的重要考查点。考查的内容有：热化学方程式的书写、热化学方程式的正误判断、利用热化学方程式求解反应热、热化学方程式与盖斯定律的综合应用。[例3]

(2012·北京高考节选)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A，可实现氯的循环利用。(1)H2O的电子式是________。(2)反应A的热化学方程式是__________________。(3)断开1molH—O键与断开1molH—Cl键所需能量相差约为________kJ，H2O中H—O键比HCl中H—Cl键________(填“强”或“弱”)。(3)设H—Cl键的键能为a，H—O键的键能为b。反应热等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，即4a＋498kJ/mol－2×243kJ/mol－4b＝－115.6kJ/mol,4(a－b)＝－127.6kJ/mol，a－b≈－32kJ/mol。H—O键的键能比H—Cl键的键能大，则H—O键比H—Cl键强。[例4]

(2009·重庆高考)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＝－1367.0kJ/mol(燃烧热)B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝＋57.3kJ/mol(中和热)C．S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－296.8kJ/mol(反应热)D．2NO2===O2＋2NO ΔH＝＋116.2kJ/mol(反应热)[解析]

A项，表示燃烧热时，应生成稳定的氧化物，这时水的状态应为液态；B项，中和反应为放热反应，ΔH值为负值；D项，各物质未注明聚集状态。[答案]

C书写热化学方程式时除了遵循化学方程式的书写要求外，还要注意以下几点：1．注意ΔH的符号和单位ΔH只能写在化学方程式的右边，若为放热反应，则ΔH为“－”；若为吸热反应，则ΔH为“＋”。其单位一般为kJ/mol。2．注意反应条件反应热与温度和压强等测定条件有关，所以书写时必须指明反应时的温度和压强(25℃、101kPa时，可以不注明)。3．注意物质的聚集状态反应物和生成物的聚集状态不同，反应热的数值和符号可能不同，因此必须在方程式中用括号注明反应物和生成物的聚集状态(s/l/g/aq)，不用标“↑”或“↓”。4．注意化学计量数(1)热化学方程式中化学计量数只表示该物质的物质的量，不表示物质的分子个数或原子个数，因此，它可以是整数，也可以是分数。(2)热化学方程式是表示反应已完成的数量。由于ΔH与反应完成物质的量有关，所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。2．(2010·浙江高考)下列热化学方程式或离子方程式中，正确的是(

)解析：A项错在水的状态标成了气态；B项中合成氨反应为可逆反应，并不能完全转化；C项应写成一水合氨(NH3·H2O)。答案：D

盖斯定律及其应用应用盖斯定律求反应的反应热是高考必考题型，通常与元素化合物的知识相结合，以能源危机为背景，以能量变化图像为载体进行命题设计，突出对盖斯定律的考查。[例5]

(1)(2012·海南高考节选)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。已知：①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(l)ΔH1＝－19.5kJ/mol②N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－534.2kJ/mol写出肼和N2O4

反应的热化学方程式________________________________________________________________。(2)(2012·广东高考节选)碘也可用作心脏起搏器电源——锂碘电池的材料，该电池反应为：2Li(s)＋I2(s)===2LiI(s)

ΔH已知：4Li(s)＋O2(g)===2Li2O(s) ΔH14LiI(s)＋O2(g)===2I2(s)＋2Li2O(s) ΔH2则电池反应的ΔH＝________；碘电极作为该电池的________极。(4)将题给的两个热化学方程式相加，即可得到所要求的热化学方程式，ΔH也随之相加即可。[例6]

(2011·新课标全国高考节选)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为－285.8kJ/mol、－283.0kJ/mol和－726.5kJ/mol。请回答下列问题：(1)用太阳能分解10mol水消耗的能量是______kJ。(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为______________________________________。[答案]

(1)2858

(2)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－443.5kJ/mol利用盖斯定律解答该类题目的步骤如已知下列热化学方程式：Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH1＝－25kJ/mol

①3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH2＝－47kJ/mol

②Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH3＝＋19kJ/mol

③书写FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式过程为：第一步：写出CO还原FeO的化学方程式：CO＋FeO===Fe＋CO2第二步：通过观察，找出与上述化学方程式有关的热化学方程式，通过观察可知上述①②③三个热化学方程式均可应用。第五步：得出所求热化学方程式并检查FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)ΔH＝－11kJ/mol3．(2011·海南高考)已知：2Zn(s)＋O2(g)===2ZnO(s)

ΔH＝－701.0kJ/mol2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s)

ΔH＝－181.6kJ/mol则反应Zn(s)＋HgO(s)===ZnO(s)＋Hg(l)的ΔH为(

)A．＋519.4kJ/mol

B．＋259.7kJ/molC．－259.7kJ/mol D．－519.4kJ/mol答案：C

反应热大小的比较1．直接比较法依据规律、经验和常识直接判断不同反应的ΔH的大小的方法可称为直接比较法。(1)吸热反应的ΔH肯定比放热反应的大(前者大于0，后者小于0)。(2)物质燃烧时，可燃物物质的量越大，燃烧放出的热量越多。(3)等量的可燃物完全燃烧所放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多。(4)产物相同时，同种气态物质燃烧放出的热量比等量的固态物质燃烧放出的热量多。反应物相同时，生成同种液态物质放出的热量比生成等量的气态物质放出的热量多。(5)生成等量的水时，强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱(或弱碱和强酸，或弱酸和弱碱)的稀溶液反应放出的热量多。(6)对于可逆反应，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值。例如：则向密闭容器中通入2molSO2和1molO2，反应达到平衡后，放出的热量要小于197kJ。2．盖斯定律比较法(1)同一反应生成物状态不同时：A(g)＋B(g)===C(g)

ΔH1<0A(g)＋B(g)===C(l)

ΔH2<0因为C(g)===C(l)

ΔH3<0，而ΔH3＝ΔH2－ΔH1，所以ΔH2<ΔH1。(2)同一反应反应物状态不同时：S(s)＋O2(g)===SO2(g)

ΔH1<0S(g)＋O2(g)===SO2(g)

ΔH2<0ΔH3＋ΔH2＝ΔH1，且ΔH3>0，所以ΔH1>ΔH2。[典题例析](2012·扬州质检)下列各组变化中，化学反应的反应热前者小于后者的一组是(

)①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH1；CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)

ΔH2；③t℃时，在一定条件下，将1molSO2和1molO2分别置于恒容和恒压的两个密闭容器中，达到平衡状态时放出的热量分别为Q1、Q2；④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)

ΔH1；CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)

ΔH2；A．①②③

B．②④C．②③④ D．③④[解析]

①中ΔH1和ΔH2均小于零，由于H2O(l)===H2O(g)吸收能量，故|ΔH1|>|ΔH2|，因此ΔH1<ΔH2。②中ΔH1＝2ΔH2，又ΔH1、ΔH2均小于零，所以ΔH1<ΔH2。③中在恒压容器中建立平衡后SO2的转化率大于恒容容器中SO2的转化率，故Q1<Q2。④中ΔH1>0，ΔH2<0，所以ΔH1>ΔH2。[答案]

A[针对训练]1．(2012·郑州质检)已知白磷转变成红磷时放出热量和下列两个热化学方程式：4P(白，s)＋5O2(g)===2P2O5(s)

ΔH1，4P(红，s)＋5O2(g)===2P2O5(s)

ΔH2，则ΔH1和ΔH2的关系正确的是(

)A．ΔH1＝ΔH2 B．ΔH1>ΔH2C．ΔH1<ΔH2 D．无法确定解析：由第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式可得。4P(白，s)===4P(红，s)

ΔH＝ΔH1－ΔH2，由题意知ΔH<0，则ΔH1－ΔH2<0，ΔH1<ΔH2。答案：C

下列关系式正确的是(

)A．a＜c＜0 B．b＞d＞0C．2a＝b＜0 D．2c＝d＞0解析：H2在O2中燃烧为放热反应，a、b、c、d都小于0，所以B、D均不正确；①式－③式得H2O(l)===H2O(g)

ΔH＝ΔH1－ΔH3＝(a－c)kJ/mol，而ΔH＞0，即a－c＞0，a＞c，A项不正确；比较①②两个热化学方程式得b＝2a。答案：C

[随堂巩固提升]1．(2012·济南调研)下列变化过程，属于放热过程的是(

)①液态水变成水蒸气②酸碱中和反应③浓H2SO4稀释④固体氢氧化钠溶于水⑤H2在Cl2中燃烧⑥弱酸电离⑦NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O混合搅拌A．②③④⑤

B．①⑥⑦C．②③④ D．①③⑤解析：液态水变成水蒸气是吸热过程，弱电解质的电离是吸热过程，NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O的反应是吸热反应。答案：A

2．(2012·广州检测)下列热化学方程式中ΔH的绝对值能表示可燃物的燃烧热的是