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第01讲 化学反应的反应热与焓变
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课程标准 课标解读
1．了解化学反应中能量的常见转化形式。 2．了解反应热、焓、焓变的概念及其表示方法，了解焓变与反应热、物质能量之间的关系。 3．了解定量测定反应热的基本原理和方法。 1．熟记常见的吸热反应和放热反应, 将知识应用与证据推理等核心素养有机结合。 2． 3．
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知识精讲
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知识点01 化学反应的反应热
1．反应热
（1）定义：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量。
（2）表示符号
（3）单位：kJ·mol－1或J·mol－1。
2．反应热的测定
（1）仪器——量热计
（2）原理：Q＝－C（T2－T1），其中C表示溶液及量热计的热容，T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。
3．焓变与反应热的关系
（1）文字叙述：在等压条件下，反应中物质的能量变化全部转化为热能时，焓变与该化学反应的反应热相等。
（2）数学表达式：ΔH＝Qp。
【特别提醒】
（1）物理变化中的能量变化不是反应热。如物质的三态变化，物质的溶解等。
（2）反应放热或吸热与反应条件无关。
【即学即练1】下列说法正确的是（ ）。
①物质发生反应时放出的热量来源于对反应的加热
②化学反应除了生成新物质外，还发生能量变化
③化学反应过程中放出或吸收的热量，都是物质本身所具有的能量变化的表现
④化学反应总是放出热量
⑤反应热通常用Q表示，反应放热时，Q为负值；反应吸热时，Q为正值
A．①②③ B．①④⑤ C．②③⑤ D．①②④
【解析】选C。化学反应遵循两个守恒：质量守恒和能量守恒。化学反应的热效应与反应物总能量和反应产物总能量的相对大小有关。
知识点02 化学反应的焓变
1．焓：用来描述物质所具有的能量的物理量，符号：H。
2．焓变
（1）定义：反应产物的总焓与反应物的总焓之差，符号：ΔH。
（2）表达式：ΔH＝H（反应产物）－H（反应物）.
（3）单位：kJ·mol－1或J·mol－1。
（4）化学反应的焓变示意图
【特别提醒】同一物质聚集的状态不同，所具有的能量也不同，“焓”也不同，一般来说气态＞液态＞固态。
【即学即练2】下列说法正确的是（ ）。
A．焓变是指1mol物质参加反应时的能量变化
B．当反应放热时ΔH＞0，反应吸热时ΔH＜0
C．在加热条件下发生的反应均为吸热反应
D．一个化学反应中，当反应物总能量大于反应产物总能量时，反应放热，ΔH为“－”
【解析】选D。焓变与参加反应的物质有关，与其化学系数成正比，A错误；在反应中，物质所具有的总能量减少，反应就放热，ΔH＜0，反之就吸热，ΔH＞0，B错误，D正确；在加热条件下发生的反应也可能是放热反应，如燃烧反应，故反应是吸热还是放热与反应条件无必然的联系，C错误。
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能力拓展
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考法01 焓变与化学反应中的能量变化
【典例1】（河南省百强名校2022届高二上学期11月联考）图象可更直观地表现化学变化中的物质变化和能量变化。下列判断错误的是（ ）。
图甲 图乙 图丙
A．图甲所示反应为放热反应，且△H＝Ea－Ea′
B．若已知石墨比金刚石稳定，则C（石墨，）C（金刚石，）△H＞0
C．图乙所示反应的热化学方程式为：N2（g）+O2（g）2NO（g）△H1＝－180kJ·mol－1
D．若2A（g）B（g）△H＜0，则物质能量高低如图丙
【解析】选C。由图象可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，此反应为放热反应，则△H＜0，将△H＝Ea－Ea′，A项正确；能量越低越稳定，由于石墨比金刚石稳定，所以石墨转化为金刚石的反应为吸热反应，即△H＞0，B项正确；由图乙可知，反应为吸热反应，热化学方程式为：N2（g）+O2（g）2NO（g）△H1＝+180kJ·mol－1，C项错误；由2A（g）B（g）△H＜0可知由A生成B的反应均为放热反应，即2A的能量高于B的能量，气态B的能量高于液态B的能量，D项正确。
【知识拓展】焓变与化学反应中的能量变化
1．焓变与化学键的关系
2．物质能量变化与焓变
3．ΔH的计算方法
（1）ΔH＝反应物断键吸收的总能量－反应产物成键释放的总能量
（2）ΔH＝反应产物所具有的总焓－反应物所具有的总焓
考法02 中和反应反应热的测定
【典例2】（2021·河北迁安高二上学期期中）某实验小组设计用0.55mol/L的NaOH溶液50mL与0.50mol/L的盐酸50mL置于如下图所示的装置中进行测定中和热的实验。
（1）该装置中缺少的一种玻璃仪器是____________，装置中还存在的错误有______；大烧杯杯口若不盖泡沫塑料板，测得中和热的数值将______（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。
（2）实验中，所用NaOH稍过量的原因是________________________。
（3）在中和热测定实验中，有用水洗涤温度计上的盐酸溶液的步骤，若无此操作，则测得的中和热数值______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。测量NaOH溶液温度时，温度计上的碱未用水冲洗，对测定结果有何影响？______（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。
（4）该实验小组做了三次实验，每次取盐酸和NaOH溶液各50mL，并记录如下原始数据：
实验 序号 起始温度t1/℃ 终止温度 t2/℃ 温差 （t2－t1）/℃
盐酸 NaOH溶液 平均值
1 25.1 24.9 25.0 28.3 3.3
2 25.1 25.1 25.1 28.5 3.4
3 25.1 25.1 25.1 28.6 3.5
已知盐酸、NaOH溶液密度均近似为1.00g/cm3，中和后混合液的比热容c＝4.18×10－3kJ/（g·℃），则该反应的中和热ΔH＝____________。（保留到小数点后1位）
【解析】（1）该装置中缺少的仪器为环形玻璃搅拌棒，存在的错误是大烧杯杯口与小烧杯杯口没有相平，两烧杯之间没有塞满碎泡沫塑料，大烧杯杯口若不盖泡沫塑料板，则有热量损失，测定结果偏小。（2）实验中所用NaOH稍过量，是为了确保定量的HCl反应完全。（3）若温度计上盐酸溶液不洗涤，则参加反应的盐酸减少，放出的热量减少，测定结果偏小；由于碱液过量，温度计上碱液未用水冲洗，对测定结果无影响。（4）平均温差Δ（t2－t1）＝＝3.4℃，反应中生成水的物质的量为0.05L×0.5mol/L＝0.025mol，反应放出的热量Q＝4.18×10－3kJ/（g·℃）×1.00g/cm3×（50mL+50mL）×3.4℃＝1.4212kJ，则ΔH＝－＝－56.8kJ/mol。
【答案】（1）环形玻璃搅拌棒；大烧杯杯口与小烧杯杯口没有相平，两烧杯之间没有塞满碎泡沫塑料；偏小
（2）确保定量的HCl反应完全（3）偏小；无影响（4）－56.8kJ/mol
【知识拓展】中和热的含义及测量
1．各类中和热数值的比较
（1）强酸和强碱的稀溶液发生中和反应，其反应热的数值是相等的，都约是57.3kJ·mol－1。
H+（aq）+OH－（aq）H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1
（2）强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液发生中和反应，反应热的数值一般小于57.3kJ·mol－1，因为弱电解质的电离是吸热的。
（3）有浓酸或浓碱参与的中和反应，反应热的数值一般大于57.3kJ·mol－1，因为浓酸或浓碱的溶解是放热的。
（4）有沉淀生成的中和反应，反应热的数值一般大于57.3kJ·mol－1，因为生成沉淀的过程是化学键的形成过程，是放热的。
（5）中和反应的实质是H+和OH－反应生成H2O。若反应过程中有其他物质生成（如生成不溶性物质、难电离物质等），这部分反应热不在中和反应反应热之内。
2．测定中和反应的反应热需注意的几个问题
（1）实验中要用强酸、强碱的稀溶液（0.1～0.5mol·L－1）。
（2）操作时动作要快，尽量减少热量的损失，使用绝热装置，避免热量散发到反应体系外。
（3）测量盐酸的温度后，要将温度计上的酸冲洗干净后，再测量NaOH溶液的温度，避免酸、碱在温度计的表面反应放热而影响测量结果。
（4）读取的中和反应的温度（T2）是反应混合液的最高温度。
（5）不能用弱酸或弱碱，因弱酸、弱碱电离时吸收热量而使测量数值偏低。
（6）反应热的数值是57.3kJ·mol－1，测定时与强酸、强碱的用量无关。
3．中和热的计算公式：H中和热＝－kJ/mol
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分层提分
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题组A 基础过关练
1．（2022·济南大学城实验高中高二下期中）高粱酿酒过程中的部分流程按顺序排列如下，其中能说明高粱转化过程中放出热量的是（ ）。
A B C D
“蒸粮”时加热 “拌曲”前摊晾 “堆酵”时升温 “馏酒”时控温
【解析】选C。“蒸粮”时加热属于木柴的燃烧过程，是木柴的化学能转化为热能，故A不符合题意；“拌曲”前摊晾是属于蒸发水分的过程，故B不符合题意；“堆酵”时升温属于高粱的发酵过程，高粱在发酵过程中发生化学变化，并放出热量；故C符合题意；“馏酒”时控温有木柴的燃烧过程，是木柴的化学能转化为热能，还有酒的蒸馏过程，蒸馏是吸热过程，故D不符合题意。
2．（2020-2021学年河北省邯郸市高二上期中）下列诗句或谚语中包含吸热反应过程的是（ ）。
A．野火烧不尽，春风吹又生
B．春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干
C．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲
D．爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏
【解析】选C。野火烧不尽，春风吹又生，涉及物质的燃烧，为放热反应，故A错误；春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干，涉及烃类物质的燃烧，为放热反应，故B错误；千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲，涉及碳酸钙的分解，为吸热反应，故C正确；爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏，涉及黑火药的反应，为放热反应，故D错误。
3．在中和热测定的实验中不需要用到的仪器是（ ）。
A．量筒 B．温度计 C．搅拌器 D．天平
【解析】选D。测定中和热的简易装置如下，在该实验中需要通过量筒量取一定体积一定浓度的酸溶液和碱溶液分别加到量热器的内筒中，而不需要天平。
4．（2021·九江高二检测）下列反应前后物质的总能量变化能用下图表示的是（ ）。
A．生石灰和水的反应
B．石灰石在高温下的分解反应
C．盐酸与氢氧化钠溶液的反应
D．木炭在氧气中燃烧
【解析】选B。右图表示的是反应物的能量低于生成物的能量，反应表现为吸热。A、C、D均为放热反应，只有B是吸热反应。
5．（北京市西城区2021－2022学年度高二第一学期期末试卷）下列装置或过程能实现电能转化为化学能的是（ ）。
A B C D
锌锰干电池 燃气燃烧 电池充电 水力发电
【解析】选C。锌锰干电池是将化学能转化为电能，A不符合题意；燃气燃烧是将化学能转化为热能，B不符合题意；电池充电是将电能转化为化学能，C符合题意；水力发电是将机械能转化为电能，D不符合题意。
6．在CO跟O2的反应中，破坏1molCO中的化学键消耗的能量为A，破坏1molO＝O键消耗的能量为B，形成1molC＝O键释放的能量为C。则下列关系正确的是（ ）。
A．2A+B＞2C B．2A+B＞4C
C．2A+B＜2C D．2A+B＜4C
【解析】选D。反应热就是断键形成的能量和形成化学键所放出的能量的差值，CO燃烧是放热反应，则断键吸收的热量比成键释放的热量少，即反应物的键能和小于生成物的键能和。根据方程式2CO+O22CO2和物质的结构式（C≡O、O＝O、O＝C＝O）可知，一定有2A+B＜4C。
7．（2021·榆林高二检测）已知在高温、高压、催化剂作用下，1mol石墨转化为金刚石，吸收1.9kJ的热量。
（1）该反应是________（填“是”或“不是”）吸热反应。
（2）石墨和金刚石中，________能量高，_______更稳定；
（3）推测石墨与金刚石各1mol在相同条件下燃烧，________放出的热量多。
【解析】同素异形体之间的转化是化学变化，故1mol石墨可转化为金刚石吸收1.9kJ的热量属于吸热反应，金刚石的能量高，石墨的能量低，故石墨更稳定，石墨与金刚石各1mol在相同条件下燃烧时金刚石放出的热量多。
【答案】（1）是（2）金刚石，石墨（3）金刚石
8．已知：H2（g）+O2（g）＝H2O（g），反应过程中能量变化如图，问：
（1）该反应是放热反应还是吸热反应？____________________。
（2）此反应焓变ΔH＝________＝________（用图中符号表示）。
【解析】H2（g）和O2（g）与2H（g）和O（g）之间的能量之差是H2（g）→2H（g）和O2（g）→O（g）过程中断裂H－H键和O＝O键吸收的能量，故a代表旧化学键断裂时吸收的能量，b代表2H（g）和O（g）结合成H2O（g）中的化学键时放出的能量，由题图可知该反应中反应物的总能量大于反应产物的总能量，故该反应为放热反应，ΔH＜0。
【答案】（1）放热反应（2）E1－E2；c（或a－b）
题组B 能力提升练
1．下列变化过程需要吸收能量的是（ ）。
A．氢气球发生爆炸
B．向污染的河水中投放生石灰
C．
D．
【解析】选D。A选项中氢气球发生爆炸时发生了氢气与氧气的反应，氢气的燃烧是放热反应；B选项中向河水中投放生石灰时发生了CaO+H2O＝Ca（OH）2，是放热反应；C选项中两个氯原子之间结合成氯气分子，原子之间形成了共价键，对外释放能量；D选项中一个氢气分子分解生成了两个氢原子，破坏氢气分子中的化学键要吸收能量。
2．（2022年湖北省新高考联考协作体高二下学期3月考试）下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是（ ）。
A．图①中，反应开始后，针筒活塞向右移
B．图②中，温度计的水银柱上升
C．图③中，反应物总能量大于生成物总能量
D．图④中，镁条燃烧
【解析】选A。Zn与稀硫酸反应生成氢气，氢气可使针筒活塞向右移动，不能充分说明相应的化学反应是放热反应，故A选；温度计的水银柱不断上升，则中和反应放出热量，说明相应的化学反应是放热反应，故B不选；由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，说明相应的化学反应是放热反应，故C不选；镁条燃烧产生发光发热想象，说明相应的化学反应是放热反应，故D不选。
3．（2021·芜湖高二上学期期中检测）在测定中和热的实验中，下列说法中正确的是（ ）。
A．该实验需要用的主要玻璃仪器有：两个大小相同的烧杯、两只大小相同的量筒、温度计、环形玻璃搅拌棒
B．不能用保温杯代替烧杯做有关测定中和热的实验
C．该实验至少需要测定并记录温度的次数是6次
D．若NaOH的物质的量稍大于HCl，会导致所测中和热数值偏高
【解析】选C。为了防止散热，在中和热的测定实验中应该选用一大一小两只烧杯，小烧杯和大烧杯之间用泡沫塑料隔开，选项A错误。从防止散热的效果看，使用保温杯防止散热的效果更好，B错误。中和热的测定原理是：首先根据公式Q＝cmΔT求出反应过程中放出的热量，然后再根据ΔH＝－Q/n（H2O）计算中和热。式中ΔT表示反应后的最高温度与反应前盐酸与NaOH溶液的平均温度之差，因此每次实验至少需要测定3次温度，由于中和热的测定属于定量实验，因此至少平行做两次实验才能正确求出其值，所以在整个实验过程中最少需要测定并记录6次温度，C正确。为了保证盐酸完全被NaOH中和，在实验过程中通常使NaOH稍过量，故D说法错误。
4．（成都实验中学20212022学年度高二上学期期中检测）用H2可将工业废气中的NO催化还原成N2，其能量转化关系如下所示，则NO（g）+H2（g）N2（g）+H2O（g）的ΔH为（ ）。
A．0.5（a+b－c－d）kJ·mol－1
B．0.5（c+a－d－b）kJ·mol－1
C．0.5（c+d－a－b）kJ·mol－1
D．0.5（b+d－a－c）kJ·mol－1
【解析】选A。根据题图知，NO中键能为0.5a kJ·mol－1，N2中键能为c kJ·mol－1，H2中键能为0.5b kJ·mol－1，H2O中键能为0.5d kJ·mol－1，故该反应中ΔH＝0.5a kJ·mol－1+0.5b kJ·mol－1－＝0.5（a+b－c－d）kJ·mol－1。
5．（2021·杭州高二检测）已知H2（g）+Cl2（g）2HCl（g）反应放出热量为Q1，H2（g）+Br2（g）＝2HBr（g）反应放出热量为Q2。有关上述反应的叙述正确的是（ ）。
A．Q1＜Q2
B．生成物总能量均高于反应物总能量
C．生成1molHCl气体时放出Q1热量
D．1molHBr（g）具有的能量大于1molHBr（l）具有的能量
【解析】选D。物质所含有的能量越低，该物质的稳定性就越强。由于稳定性HCl＞HBr。所以1molHCl（g）具有的能量大于1molHBr（g）具有的能量.对于同种物质来说，物质在不同的状态所含有的能量多少不同。一般是气态大于液体大于固态的能量。所以1molHBr（g）具有的能量大于1molHBr（l）具有的能量。由于1molCl2（g）和Br2（g）所含有的能量多少不知道，所以无法比较反应放出热量的多少。
6．（2021·河北冀州高二上学期期中检测）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．H2（g）和O2（g）反应生成H2O（g），这是吸热反应
B．2molH2和1molO2转化为4molH、2molO原子的过程中放出热量
C．2molH2（g）和1molO2（g）反应生成2molH2O（g），共放出484kJ能量
D．4molH、2molO生成2molH2O（g），共放出484kJ能量
【解析】选C。从图上可见氢气与氧气的能量比水的能量高，反应放热，故A错误；从图上可见4mol H、2mol O原子能量高，断键吸热，故B错误；从图上可知，2mol H2（g）和1mol O2（g）反应生成2mol H2O（g），共放出484kJ能量，故C正确；从图上可知，4mol H、2mol O生成2mol H2O（g），共放出1852KJ能量，故D错误。
7．（2021·北京崇文区高二上期中）某反应A→C反应进程曲线如图所示，下列叙述正确的是（ ）。
A．B的能量最低
B．反应过程中两个阶段均放出热量
C．反应A→C的条件一定为加热
D．反应A→C属于放热反应
【解析】选D。由图可知，C的能量最低，A错误；反应过程中A→B阶段吸收能量、A→C阶段放出热量，B错误；A→C的反应为放热反应，反应不一定需要加热，C错误；C的能量比A低，反应A→C属于放热反应，D正确。
8．（2021 山东沂水高二期中检测）运用中和反应反应热的测定方法，即保温、隔热的条件下，向盛有20mL2.08mol/LNaOH溶液的试管中分五次加入1～5mL未知浓度的H2SO4溶液（边加边振荡，每次加入1mL）后，测得溶液的温度分别是1.4℃、2.5℃、4.2℃、5.2℃、5.18℃，则该硫酸溶液的物质的量浓度约是（ ）。
A．20.8mol/L B．6.9mol/L C．5.2mol/L D．4.16mol/L
【解析】选C。由题意可知当加入硫酸4mL时，氢氧化钠恰好与硫酸发生酸碱中和，放出热量最多，依据氢氧化钠与硫酸反应的方程式：H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O，n（H2SO4）∶n（NaOH）＝1∶2，即4mL×c（H2SO4）∶20mL×2.08mol/L＝1∶2，所以c（H2SO4）＝5.2mol/L。
9．下表为H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g）的能量变化，填写空白处。
化学键 反应中能量变化
1molA－B化学键 反应中能量变化
H－H 吸收436kJ 共吸收________kJ
Cl－Cl 吸收243kJ
H－Cl 放出431kJ 共放出________kJ
结论 1molH2（g）和1molCl2（g）完全反应生成2molHCl（g）放出________kJ的热量
【解析】共吸收能量：436kJ+243kJ＝679kJ；共放出能量：2×431kJ＝862kJ，共吸收能量－共放出能量＝679kJ－862kJ＝－183kJ，即反应生成2molHCl时放出183kJ热量。
【答案】679；862；183
10．2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）反应过程的能量变化如图所示。已知1molSO2（g）氧化为1molSO3（g）的ΔH1＝－99kJ·mol－1。请回答下列问题：
（1）该反应属于________反应（填“放热”或“吸热”）。
（2）图中C表示____________________________________。
（3）从化学键的角度分析，F代表的意义是____________________________。
（4）图中ΔH＝________kJ·mol－1。
（5）若已知1molSO2（g）氧化为1molSO3（l）的ΔH2＝－QkJ·mol－1，则ΔH1________ΔH2（填“＞”“＜”或“＝”）。
【解析】（1）由题目条件可知，1molSO2（g）氧化为1molSO3（g）的ΔH1＝－99kJ·mol－1＜0，该反应为放热反应。
（2）图中C点为反应过程的最终时刻，即代表反应产物的总能量。
（3）E代表断裂旧键时吸收的能量，则F代表形成新键时释放的能量。
（4）图示代表2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）反应过程的能量变化，所以ΔH＝2×（－99）kJ·mol－1＝－198kJ·mol－1。
（5）SO3（g）＝SO3（l）ΔH＜0（放热过程），所以ΔH1＞ΔH2。
【答案】（1）放热（2）反应产物的总能量
（3）形成新键释放的能量（4）－198（5）>
题组C 培优拔尖练
1．（2021·福建漳州高二上学期期中）强酸和强碱在稀溶液里反应的热化学方程式可表示为：
H+（aq）+OH－（aq）＝H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1
已知：
CH3COOH（aq）+NaOH（aq）＝CH3COONa（aq）+H2O（l）ΔH＝－Q1kJ·mol－1
HNO3（aq）+NaOH（aq）＝NaNO3（aq）+H2O（l） ΔH＝－Q2kJ·mol－1
上述均是在溶液中进行的反应，Q1、Q2的关系正确的是（ ）。
A．Q1＝Q2＝57.3 B．Q1＞Q2＞57.3
C．Q1＜Q2＝57.3 D．无法确定
【解析】选C。中和热表示的是强酸与强碱的稀溶液生成1 mol水时放出的热量，而第一个反应中CH3COOH为弱酸，电离时要吸热，所以反应放出的热量小于57.3kJ，故C项正确。
2．（2021 泰州高二检测）已知一定条件下断裂1mol下列化学键需要吸收的能量分别为：H－H 436kJ；Cl－Cl 243kJ；H－Cl 431kJ。对于反应H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g），下列说法正确的是（ ）。
A．该反应的反应热△H＞0
B．氢气分子中的化学键比氯气分子中的化学键更稳定
C．相同条件下，该反应在光照和点燃条件下的△H不同
D．H2与Cl2反应的热化学方程式为H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g）△H＝－180.3kJ
【解析】选B。反应热＝断裂化学键吸收的能量－形成化学键放出的能量＝436kJ/mol+243kJ/mol－2×431kJ/mol＝－kJ/molkJ；△H＜0，故A错误；断裂1mol化学键需要吸收的能量分别为：H－H436kJ；Cl－Cl243kJ；说明氢气分子中的化学键比氯气分子中的化学键更稳定，故B正确；焓变和反应物生成物有关，与反应条件和过程无关，相同条件下，该反应在光照和点燃条件下的△H相同，故C错误；反应热＝断裂化学键吸收的能量－形成化学键放出的能量＝436kJ/mol+243kJ/mol－2×431kJ/mol＝－kJ/molkJ，所以H2与Cl2反应的热化学方程式为H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g）△H＝－183kJ/mol，故D错误。
3．将V1mL1.00mol·L－1HCl溶液和V2mL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＝50mL）。下列叙述正确的是（ ）。
A．做该实验时环境温度为22℃
B．该实验可分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中
C．NaOH溶液的浓度约为1.50mol·L－1
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
【解析】选C。分析题给图像知，起始温度即为实验时环境温度，为20℃，A错误；为防止热量损失，该实验应一次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中，B错误；分析题给图像知，当体系温度最高时，盐酸和氢氧化钠溶液恰好完全反应，此时参加反应的盐酸溶液的体积是30mL，由V1+V2＝50mL可知，消耗的氢氧化钠溶液的体积为20mL，根据HCl+NaOHNaCl+H2O知，HCl和NaOH的物质的量相等，即1.0mol L－1×0.03L＝0.02L×c（NaOH），c（NaOH）＝1.5mol/L，C正确；中和反应有水生成且为放热反应，其他有水生成的反应不一定放热，D错误。
4．（2022·贵州毕节高三3月模拟）我国科研人员研究了不同含金催化剂催化乙烯加氢的反应历程如下图所示（已知反应：C2H4（g）+H2（g）＝C2H6（g）△H＝akJ·mol－1）：
下列说法正确的（ ）。
A．a＝129.6
B．1molC2H4（g）和1molH2（g）的键能之和比lmolC2H6（g）的键能大
C．催化乙烯加氢效果较好的催化剂是AuPF3+
D．稳定性：过渡态1＞过渡态2
【解析】选C。由反应历程可知，△H＝a kJ·mol－1＝生成物的能量和－反应物的能量和＝－129.6－0，所以a＝－129.6，A错误；由反应历程可知，反应物总能量比生成物总能量高，该反应为放热反应，则1molC2H4（g）和1molH2（g）的键能之和比lmolC2H6（g）的键能小，B错误；过渡态物质相对能量与始态物质相对能量相差越大，活化能越大，反应速率越慢，由反应历程可知催化乙烯加氢效果较好的催化剂是AuPF3+，C正确；能量越低越稳定，则过渡态2稳定，D错误。
5．（2021·武威高二检测）氨气是一种重要的化工原料，工业上用N2和H2合成NH3。现已知N2（g）和H2（g）反应生成1molNH3（g）过程中能量变化示意图如下左图。回答下列问题：
（1）该反应为________（填“吸热”或“放热”）反应。
（2）合成氨的热化学方程式为______________________________。
（3）若又已知键能数据如下表，结合以上数据求出N－H键键能X＝_______kJ/mol。
化学键 H－H N≡N N－H
键能kJ/mol 436 946 X
（4）工业上，以氨气为原料生产硝酸的第一步为氨催化氧化，请写出该反应的化学方程式________________________________________。
【解析】（1）由于反应物的总能量高于生成物的总能量，所以多余的能量释放出来，因此该反应是放热反应，则△H＜0。（2）根据图示可知：△H＝E1－E2＝1127kJ/mol－1173kJ/mol＝－92kJ/mol，所以合成氨的热化学方程式为N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H＝－92kJ/mol；（3）反应热就是断裂化学键吸收的能量与形成化学键释放的能量的差：△H＝3E H－H+ EN≡N－6E N－H ＝436kJ/mol×3mol+946kJ/mol×1mol－6X＝－92kJ/mol，解得X＝391kJ/mol；（4）工业上，以氨气为原料生产硝酸的第一步为氨催化氧化，该反应的化学方程式是4NH3+5O24NO+6H2O。
【答案】（1）放热（2）N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H＝－92kJ/mol
（3）391（4）4NH3+5O24NO+6H2O。第01讲 化学反应的反应热与焓变
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课程标准 课标解读
1．了解化学反应中能量的常见转化形式。 2．了解反应热、焓、焓变的概念及其表示方法，了解焓变与反应热、物质能量之间的关系。 3．了解定量测定反应热的基本原理和方法。 1．熟记常见的吸热反应和放热反应, 将知识应用与证据推理等核心素养有机结合。 2． 3．
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知识精讲
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知识点01 化学反应的反应热
1．反应热
（1）定义：当化学反应在一定的______下进行时，反应所______或______的热量。
（2）表示符号
（3）单位：____________或____________。
2．反应热的测定
（1）仪器——量热计
（2）原理：Q＝____________，其中C表示溶液及量热计的热容，T1、T2分别表示反应前和反应后体系的______。
3．焓变与反应热的关系
（1）文字叙述：在_____条件下，反应中物质的能量变化全部转化为____时，焓变与该化学反应的反应热______。
（2）数学表达式：ΔH＝______。
【特别提醒】
（1）物理变化中的能量变化不是反应热。如物质的三态变化，物质的溶解等。
（2）反应放热或吸热与反应条件无关。
【即学即练1】下列说法正确的是（ ）。
①物质发生反应时放出的热量来源于对反应的加热
②化学反应除了生成新物质外，还发生能量变化
③化学反应过程中放出或吸收的热量，都是物质本身所具有的能量变化的表现
④化学反应总是放出热量
⑤反应热通常用Q表示，反应放热时，Q为负值；反应吸热时，Q为正值
A．①②③ B．①④⑤ C．②③⑤ D．①②④
知识点02 化学反应的焓变
1．焓：用来描述物质所具有的______的物理量，符号：______。
2．焓变
（1）定义：反应______的总焓与______的总焓之差，符号：______。
（2）表达式：ΔH＝H（反应产物）－H（反应物）.
（3）单位：______或______。
（4）化学反应的焓变示意图
【特别提醒】同一物质聚集的状态不同，所具有的能量也不同，“焓”也不同，一般来说气态＞液态＞固态。
【即学即练2】下列说法正确的是（ ）。
A．焓变是指1mol物质参加反应时的能量变化
B．当反应放热时ΔH＞0，反应吸热时ΔH＜0
C．在加热条件下发生的反应均为吸热反应
D．一个化学反应中，当反应物总能量大于反应产物总能量时，反应放热，ΔH为“－”
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能力拓展
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考法01 焓变与化学反应中的能量变化
【典例1】（河南省百强名校2022届高二上学期11月联考）图象可更直观地表现化学变化中的物质变化和能量变化。下列判断错误的是（ ）。
图甲 图乙 图丙
A．图甲所示反应为放热反应，且△H＝Ea－Ea′
B．若已知石墨比金刚石稳定，则C（石墨，）C（金刚石，）△H＞0
C．图乙所示反应的热化学方程式为：N2（g）+O2（g）2NO（g）△H1＝－180kJ·mol－1
D．若2A（g）B（g）△H＜0，则物质能量高低如图丙
【知识拓展】焓变与化学反应中的能量变化
1．焓变与化学键的关系
2．物质能量变化与焓变
3．ΔH的计算方法
（1）ΔH＝反应物断键吸收的总能量－反应产物成键释放的总能量
（2）ΔH＝反应产物所具有的总焓－反应物所具有的总焓
考法02 中和反应反应热的测定
【典例2】（2021·河北迁安高二上学期期中）某实验小组设计用0.55mol/L的NaOH溶液50mL与0.50mol/L的盐酸50mL置于如下图所示的装置中进行测定中和热的实验。
（1）该装置中缺少的一种玻璃仪器是____________，装置中还存在的错误有______；大烧杯杯口若不盖泡沫塑料板，测得中和热的数值将______（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。
（2）实验中，所用NaOH稍过量的原因是________________________。
（3）在中和热测定实验中，有用水洗涤温度计上的盐酸溶液的步骤，若无此操作，则测得的中和热数值______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。测量NaOH溶液温度时，温度计上的碱未用水冲洗，对测定结果有何影响？______（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。
（4）该实验小组做了三次实验，每次取盐酸和NaOH溶液各50mL，并记录如下原始数据：
实验 序号 起始温度t1/℃ 终止温度 t2/℃ 温差 （t2－t1）/℃
盐酸 NaOH溶液 平均值
1 25.1 24.9 25.0 28.3 3.3
2 25.1 25.1 25.1 28.5 3.4
3 25.1 25.1 25.1 28.6 3.5
已知盐酸、NaOH溶液密度均近似为1.00g/cm3，中和后混合液的比热容c＝4.18×10－3kJ/（g·℃），则该反应的中和热ΔH＝____________。（保留到小数点后1位）
【知识拓展】中和热的含义及测量
1．各类中和热数值的比较
（1）强酸和强碱的稀溶液发生中和反应，其反应热的数值是相等的，都约是57.3kJ·mol－1。
H+（aq）+OH－（aq）H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1
（2）强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液发生中和反应，反应热的数值一般小于57.3kJ·mol－1，因为弱电解质的电离是吸热的。
（3）有浓酸或浓碱参与的中和反应，反应热的数值一般大于57.3kJ·mol－1，因为浓酸或浓碱的溶解是放热的。
（4）有沉淀生成的中和反应，反应热的数值一般大于57.3kJ·mol－1，因为生成沉淀的过程是化学键的形成过程，是放热的。
（5）中和反应的实质是H+和OH－反应生成H2O。若反应过程中有其他物质生成（如生成不溶性物质、难电离物质等），这部分反应热不在中和反应反应热之内。
2．测定中和反应的反应热需注意的几个问题
（1）实验中要用强酸、强碱的稀溶液（0.1～0.5mol·L－1）。
（2）操作时动作要快，尽量减少热量的损失，使用绝热装置，避免热量散发到反应体系外。
（3）测量盐酸的温度后，要将温度计上的酸冲洗干净后，再测量NaOH溶液的温度，避免酸、碱在温度计的表面反应放热而影响测量结果。
（4）读取的中和反应的温度（T2）是反应混合液的最高温度。
（5）不能用弱酸或弱碱，因弱酸、弱碱电离时吸收热量而使测量数值偏低。
（6）反应热的数值是57.3kJ·mol－1，测定时与强酸、强碱的用量无关。
3．中和热的计算公式：H中和热＝－kJ/mol
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分层提分
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题组A 基础过关练
1．（2022·济南大学城实验高中高二下期中）高粱酿酒过程中的部分流程按顺序排列如下，其中能说明高粱转化过程中放出热量的是（ ）。
A B C D
“蒸粮”时加热 “拌曲”前摊晾 “堆酵”时升温 “馏酒”时控温
2．（2020-2021学年河北省邯郸市高二上期中）下列诗句或谚语中包含吸热反应过程的是（ ）。
A．野火烧不尽，春风吹又生
B．春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干
C．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲
D．爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏
3．在中和热测定的实验中不需要用到的仪器是（ ）。
A．量筒 B．温度计 C．搅拌器 D．天平
4．（2021·九江高二检测）下列反应前后物质的总能量变化能用下图表示的是（ ）。
A．生石灰和水的反应
B．石灰石在高温下的分解反应
C．盐酸与氢氧化钠溶液的反应
D．木炭在氧气中燃烧
5．（北京市西城区2021－2022学年度高二第一学期期末试卷）下列装置或过程能实现电能转化为化学能的是（ ）。
A B C D
锌锰干电池 燃气燃烧 电池充电 水力发电
6．在CO跟O2的反应中，破坏1molCO中的化学键消耗的能量为A，破坏1molO＝O键消耗的能量为B，形成1molC＝O键释放的能量为C。则下列关系正确的是（ ）。
A．2A+B＞2C B．2A+B＞4C
C．2A+B＜2C D．2A+B＜4C
7．（2021·榆林高二检测）已知在高温、高压、催化剂作用下，1mol石墨转化为金刚石，吸收1.9kJ的热量。
（1）该反应是________（填“是”或“不是”）吸热反应。
（2）石墨和金刚石中，________能量高，_______更稳定；
（3）推测石墨与金刚石各1mol在相同条件下燃烧，________放出的热量多。
8．已知：H2（g）+O2（g）＝H2O（g），反应过程中能量变化如图，问：
（1）该反应是放热反应还是吸热反应？____________________。
（2）此反应焓变ΔH＝________＝________（用图中符号表示）。
题组B 能力提升练
1．下列变化过程需要吸收能量的是（ ）。
A．氢气球发生爆炸
B．向污染的河水中投放生石灰
C．
D．
2．（2022年湖北省新高考联考协作体高二下学期3月考试）下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是（ ）。
A．图①中，反应开始后，针筒活塞向右移
B．图②中，温度计的水银柱上升
C．图③中，反应物总能量大于生成物总能量
D．图④中，镁条燃烧
3．（2021·芜湖高二上学期期中检测）在测定中和热的实验中，下列说法中正确的是（ ）。
A．该实验需要用的主要玻璃仪器有：两个大小相同的烧杯、两只大小相同的量筒、温度计、环形玻璃搅拌棒
B．不能用保温杯代替烧杯做有关测定中和热的实验
C．该实验至少需要测定并记录温度的次数是6次
D．若NaOH的物质的量稍大于HCl，会导致所测中和热数值偏高
4．（成都实验中学20212022学年度高二上学期期中检测）用H2可将工业废气中的NO催化还原成N2，其能量转化关系如下所示，则NO（g）+H2（g）N2（g）+H2O（g）的ΔH为（ ）。
A．0.5（a+b－c－d）kJ·mol－1
B．0.5（c+a－d－b）kJ·mol－1
C．0.5（c+d－a－b）kJ·mol－1
D．0.5（b+d－a－c）kJ·mol－1
5．（2021·杭州高二检测）已知H2（g）+Cl2（g）2HCl（g）反应放出热量为Q1，H2（g）+Br2（g）＝2HBr（g）反应放出热量为Q2。有关上述反应的叙述正确的是（ ）。
A．Q1＜Q2
B．生成物总能量均高于反应物总能量
C．生成1molHCl气体时放出Q1热量
D．1molHBr（g）具有的能量大于1molHBr（l）具有的能量
6．（2021·河北冀州高二上学期期中检测）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．H2（g）和O2（g）反应生成H2O（g），这是吸热反应
B．2molH2和1molO2转化为4molH、2molO原子的过程中放出热量
C．2molH2（g）和1molO2（g）反应生成2molH2O（g），共放出484kJ能量
D．4molH、2molO生成2molH2O（g），共放出484kJ能量
7．（2021·北京崇文区高二上期中）某反应A→C反应进程曲线如图所示，下列叙述正确的是（ ）。
A．B的能量最低
B．反应过程中两个阶段均放出热量
C．反应A→C的条件一定为加热
D．反应A→C属于放热反应
8．（2021 山东沂水高二期中检测）运用中和反应反应热的测定方法，即保温、隔热的条件下，向盛有20mL2.08mol/LNaOH溶液的试管中分五次加入1～5mL未知浓度的H2SO4溶液（边加边振荡，每次加入1mL）后，测得溶液的温度分别是1.4℃、2.5℃、4.2℃、5.2℃、5.18℃，则该硫酸溶液的物质的量浓度约是（ ）。
A．20.8mol/L B．6.9mol/L C．5.2mol/L D．4.16mol/L
9．下表为H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g）的能量变化，填写空白处。
化学键 反应中能量变化
1molA－B化学键 反应中能量变化
H－H 吸收436kJ 共吸收________kJ
Cl－Cl 吸收243kJ
H－Cl 放出431kJ 共放出________kJ
结论 1molH2（g）和1molCl2（g）完全反应生成2molHCl（g）放出________kJ的热量
10．2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）反应过程的能量变化如图所示。已知1molSO2（g）氧化为1molSO3（g）的ΔH1＝－99kJ·mol－1。请回答下列问题：
（1）该反应属于________反应（填“放热”或“吸热”）。
（2）图中C表示____________________________________。
（3）从化学键的角度分析，F代表的意义是____________________________。
（4）图中ΔH＝________kJ·mol－1。
（5）若已知1molSO2（g）氧化为1molSO3（l）的ΔH2＝－QkJ·mol－1，则ΔH1________ΔH2（填“＞”“＜”或“＝”）。
题组C 培优拔尖练
1．（2021·福建漳州高二上学期期中）强酸和强碱在稀溶液里反应的热化学方程式可表示为：
H+（aq）+OH－（aq）＝H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1
已知：
CH3COOH（aq）+NaOH（aq）＝CH3COONa（aq）+H2O（l）ΔH＝－Q1kJ·mol－1
HNO3（aq）+NaOH（aq）＝NaNO3（aq）+H2O（l） ΔH＝－Q2kJ·mol－1
上述均是在溶液中进行的反应，Q1、Q2的关系正确的是（ ）。
A．Q1＝Q2＝57.3 B．Q1＞Q2＞57.3
C．Q1＜Q2＝57.3 D．无法确定
2．（2021 泰州高二检测）已知一定条件下断裂1mol下列化学键需要吸收的能量分别为：H－H 436kJ；Cl－Cl 243kJ；H－Cl 431kJ。对于反应H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g），下列说法正确的是（ ）。
A．该反应的反应热△H＞0
B．氢气分子中的化学键比氯气分子中的化学键更稳定
C．相同条件下，该反应在光照和点燃条件下的△H不同
D．H2与Cl2反应的热化学方程式为H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g）△H＝－180.3kJ
3．将V1mL1.00mol·L－1HCl溶液和V2mL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＝50mL）。下列叙述正确的是（ ）。
A．做该实验时环境温度为22℃
B．该实验可分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中
C．NaOH溶液的浓度约为1.50mol·L－1
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
4．（2022·贵州毕节高三3月模拟）我国科研人员研究了不同含金催化剂催化乙烯加氢的反应历程如下图所示（已知反应：C2H4（g）+H2（g）＝C2H6（g）△H＝akJ·mol－1）：
下列说法正确的（ ）。
A．a＝129.6
B．1molC2H4（g）和1molH2（g）的键能之和比lmolC2H6（g）的键能大
C．催化乙烯加氢效果较好的催化剂是AuPF3+
D．稳定性：过渡态1＞过渡态2
5．（2021·武威高二检测）氨气是一种重要的化工原料，工业上用N2和H2合成NH3。现已知N2（g）和H2（g）反应生成1molNH3（g）过程中能量变化示意图如下左图。回答下列问题：
（1）该反应为________（填“吸热”或“放热”）反应。
（2）合成氨的热化学方程式为______________________________。
（3）若又已知键能数据如下表，结合以上数据求出N－H键键能X＝_______kJ/mol。
化学键 H－H N≡N N－H
键能kJ/mol 436 946 X
（4）工业上，以氨气为原料生产硝酸的第一步为氨催化氧化，请写出该反应的化学方程式________________________________________。

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