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第29讲　化学反应的热效应
【备考目标】　1.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。2.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，能正确书写热化学方程式。4.了解焓变(ΔH)与反应热的含义。
考点1　反应热　焓变
1．焓与焓变
2．反应热
(1)概念：在等温条件下，化学反应过程中吸收或放出的热量。
(2)与焓变的关系：恒压条件下反应热等于焓变。
(3)表示方法：吸热反应ΔH＞0；放热反应ΔH＜0。
3．放热反应和吸热反应
(1)放热反应和吸热反应的判断
①从能量高低的角度分析
②从键能的角度分析
(2)常见的放热反应和吸热反应
放热反应 吸热反应
①可燃物的燃烧②酸碱中和反应③金属与酸的置换反应④物质的缓慢氧化⑤铝热反应⑥大多数化合反应 ①弱电解质的电离②盐类的水解反应③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应④C和H2O(g)、C和CO2的反应⑤大多数分解反应
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)物质发生化学变化都伴有能量的变化 (√ )
(2)需加热的反应一定为吸热反应，不需加热的反应一定为放热反应 (× )
(3)同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同 (× )
(4)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量 (√ )
题组练习
一、认识反应过程中能量变化的图像
1．某反应2A===3B，它的反应能量变化曲线如图所示，下列有关叙述正确的是(　　 )
A．该反应为吸热反应 B．A比B更稳定
C．加入催化剂会改变反应的焓变 D．整个反应的ΔH＝E1－E2
解析：选D。由图像可知物质A、B的能量相对大小，A比B能量高，所以A→B释放能量，是放热反应，A错误； B能量比A的低，故B更稳定，B错误；催化剂能改变反应途径和活化能大小，但不能改变焓变，C错误；整个反应先吸收E1的能量，再放出E2的能量，所以ΔH＝E1－E2，D正确。
2．某化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，则下列说法中正确的是(　　 )
A．该反应为放热反应，无需加热就可以发生
B．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键要吸收x kJ的能量
C．根据图示可知生成1 mol AB (g)放出(y－x) kJ的能量
D．三种物质A2(g)、B2(g)、AB(g)中，最稳定的物质一定是AB(g)
解析：选B。由图可知反应物总能量高于生成物能量，为放热反应，但A—A键和B—B键断裂需要吸收能量，可能需要加热破坏反应物化学键以发生反应，反应放热与反应是否需要加热无关， A错误；断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键要吸收x kJ的能量， B正确；根据图示可知生成1 mol AB(g)放出(y－x) kJ的能量， C错误；物质能量越低越稳定，由图知A2(g)和B2(g)的总能量高于2AB(g)的能量，但不知A2(g)、B2(g)单独物质的能量大小，所以无法确定谁最稳定， D错误。
3．我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物质用*标注。
可知水煤气变换的ΔH ________0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝________eV，写出该步骤的化学方程式：________________________________________。
解析：观察始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，ΔH小于0。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，由题图知，最大活化能E正＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV，该步起始物质为COOH*＋H*＋H2O*，产物为COOH*＋2H*＋OH*。
答案：小于　2.02　COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)
二、利用键能计算反应热
4．(2022·浙江6月选考)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：
物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/(kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
可根据HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1。下列说法不正确的是(　　)
A．H2的键能为436 kJ·mol－1
B．O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C．解离氧氧单键所需能量：HOO＜H2O2
D．H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)
ΔH＝－143 kJ·mol－1
解析：选C。根据表格中的数据可知，H2的键能为218×2＝436 kJ·mol－1，A正确；由表格中的数据可知O2的键能为249×2＝498 kJ·mol－1，由题中信息可知H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1，则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍，B正确；由HOO===HO＋O知，解离HOO中氧氧单键需要的能量为249＋39－10＝278 kJ·mol－1，H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1，C错误；由表中的数据可知H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)的ΔH＝－136－249－(－242)＝－143 kJ·mol－1，D正确。
5．已知几种化学键的键能数据如下表所示(亚硝酰氯的结构式为Cl—N===O)：
化学键 N≡O Cl—Cl Cl—N N===O
键能/ (kJ·mol－1) 630 243 a 607
则反应2NO(g)＋Cl2(g) 2ClNO(g)的ΔH＝____________kJ·mol－1(用含a的代数式表示)。
解析：根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能知，ΔH＝2×630 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×(a kJ·mol－1＋607 kJ·mol－1)＝(289－2a) kJ·mol－1。
答案：289－2a
【方法指导】　1 mol常见物质中化学键的数目
物质 金刚石 SiO2 P4 CO2 CH4
化学键 C—C Si—O P—P C===O C—H
化学键数目 2NA 4NA 6NA 2NA 4NA
考点2　热化学方程式
1．热化学方程式的概念和意义
(1)概念：表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。
(2)意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。
如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1表示在25 ℃、101 kPa条件下，2 mol H2(g)与1 mol O2(g)反应生成2 mol液态水时放出的热量为571.6 kJ。
2．热化学方程式的书写
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)热化学方程式中，化学计量数只代表物质的量，不代表分子数(√ )
(2)对于可逆反应，热化学方程式后的ΔH代表前面的化学计量数对应物质的量的物质完全反应时的热效应(√ )
(3)反应条件(点燃或加热)对热效应有影响，所以热化学方程式必须注明反应条件(× )
(4)比较ΔH大小，只需比较数值，不用考虑正负号(× )
(5)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(√ )
(6)C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH>0，说明石墨比金刚石稳定(√ )
题组练习
一、热化学方程式的正误判断
1．(2023·天津统考一模)胶状液氢(主要成分是H2和CH4)有望用于未来的运载火箭和空间运输系统。实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写中正确的是(　　 )
A．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1
B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ
解析：选B。CH4燃烧为放热反应，ΔH<0，A项错误； 1 mol CH4燃烧放出890.3 kJ热量，反应放热且产生H2O(l)，B项正确；1 mol CH4燃烧产生H2O(l)时放热890.3 kJ，C项错误；ΔH单位错误，应该为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ/mol，D项错误。
2．工业生产硫酸过程中，SO2在接触室中被催化氧化为SO3气体，已知该反应为放热反应。现将2 mol SO2、1 mol O2充入一密闭容器充分反应后，放出热量98.3 kJ，此时测得SO2的转化率为50%，则下列热化学方程式正确的是(　　 )
A．2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝＋196.6 kJ·mol－1
B．2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－98.3 kJ·mol－1
C．SO2(g)＋O2(g) SO3(g)　ΔH＝－98.3 kJ·mol－1
D．SO2(g)＋O2(g) SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
解析：选C。达平衡时，SO2的转化率为50%，则反应了的SO2的物质的量为1 mol，放出热量98.3 kJ，故热化学方程式为：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1或SO2(g)＋O2(g) SO3(g)　ΔH＝－98.3 kJ·mol－1。
二、热化学方程式的书写
3．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
(1)1 mol Cu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s)，放出157.3 kJ的热量。
________________________________________________________________________。
(2)1 mol C2H4(g)与适量O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(l)，放出1 411.0 kJ的热量。
________________________________________________________________________。
(3)下图是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO的过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：____________________________________。
(4)化学反应N2＋3H2 2NH3的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)。
试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
答案：(1)Cu(s)＋ O2(g)===CuO(s)　ΔH＝－157.3 kJ·mol－1(其他合理答案均可)
(2)C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 411.0 kJ·mol－1
(3)NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1
(4)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(l)　ΔH＝－2(c＋b－a) kJ·mol－1
4．生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12 000～20 000 倍，在大气中的寿命可长达740年之久，表中是几种化学键的键能：
化学键 N≡N F—F N—F
键能/(kJ·mol－1) 941.7 154.8 283.0
写出利用N2和F2制备NF3的热化学方程式：_________________________________________。
解析：ΔH＝(941.7＋154.8×3－283.0×6) kJ·mol－1＝－291.9 kJ·mol－1。
答案：N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)　ΔH＝－291.9 kJ·mol－1
考点3　燃烧热、能源
1．燃烧热
(1)含义：101 kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。
(2)意义：如C的燃烧热为ΔH＝－393.5 kJ·mol－1，表示在25 ℃、101 kPa条件下，1molC(s)完全燃烧生成CO2(g)放出393.5 kJ的热量。
(3)表示：如C的燃烧热用热化学方程式表示为C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1。
(4)特点：物质燃烧一定放热，故物质燃烧热的ΔH一定为负值。
2．燃料的选择　能源
(1)燃料的选择
考虑因素：环保、热值大小、稳定性、来源、价格、运输等。
(2)能源分类
(3)能源利用
提高能源的利用率 ①改善开采、运输、加工等各环节；②科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，如燃烧时增大O2浓度、将固体粉碎成粉末、使液体喷射成雾状等
开发新能源 开发资源丰富、可以再生、对环境无污染的新能源等
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)煤、石油、天然气等燃料的最初来源都可追溯到太阳能(√ )
(2)农村用沼气池产生的沼气作燃料属于生物质能的利用(√ )
(3)101 kPa时，1 mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热(× )
(4)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－1 367.0 kJ·mol－1 (燃烧热) (× )
(5)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJ·mol－1(× )
题组练习
1．(2023·辽宁沈阳二中期中)H2C===C===CH2(丙二烯，沸点为－23.2 ℃)的燃烧热(ΔH)为－1 942.6 kJ·mol－1，CH3C≡CH(丙炔，沸点为－34.5 ℃)的燃烧热(ΔH)为－1 849.6 kJ·mol－1。下列说法或热化学方程式书写正确的是(　　 )
A．丙二烯比丙炔稳定
B.H2C===C===CH2(g)＋4O2(g)===3CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－1 942.6 kJ·mol－1
C.H2C===C===CH2(g)＋O2(g)===3CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 942.6 kJ·mol－1
D.CH3C≡CH(g)＋4O2(g)===3CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 849.6 kJ·mol－1
解析：选D。H2C===C===CH2与CH3C≡CH互为同分异构体，前者燃烧放出的热量多，说明能量高，稳定性差，A错误；燃烧热是1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，应生成CO2、液态水，B、C错误。
2．在25 ℃、101 kPa下，1 g甲醇(CH3OH)完全燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为________________________________________________________。
答案：CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－725.76 kJ·mol－1
高考真题
1．(2024·甘肃卷，10，3分)甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是( )
A．E2=1.41eV B．步骤2逆向反应的ΔH=+0.29eV
C．步骤1的反应比步骤2快 D．该过程实现了甲烷的氧化
答案：C
解析：A项，由能量变化图可知，E2=0.70eV-(-0.71eV)=1.41eV，A项正确；B项，由能量变化图可知，步骤2逆向反应的ΔH=0.71eV-(-1.00eV)=+0.29eV，B项正确；C项，由能量变化图可知，步骤1的活化能E1=0.70eV，步骤2的活化能E3=-0.49eV-(-0.71eV)=0.22eV，步骤1的活化能大于步骤2的活化能，步骤1的反应比步骤2慢，C项错误；D项，该过程甲烷转化为甲醇，属于加氧氧化，该过程实现了甲烷的氧化，D项正确；故选C。
2．(2023·浙江1月选考)标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0]，下列说法不正确的是(　　)
A．E6－E3＝E5－E2
B．可计算Cl—Cl键能为2(E2－E3)kJ·mol－1
C．相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ>历程Ⅰ
D．历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为ClO(g)＋O(g)===O2(g)＋Cl(g)　ΔH＝(E5－E4) kJ·mol－1
解析：选C。
根据历程Ⅰ，O3(g) ＋O(g) 2O2(g)的ΔH＝(E6－E3) kJ·mol－1，根据历程Ⅱ，O3 (g) ＋O(g) 2O2 (g)的反应热ΔH＝ (E5－E2) kJ·mol－1，则E6－E3＝E5 －E2，A项正确；根据题图，Cl(g)的相对能量为(E2 － E3) kJ·mol－1，由于Cl2(g)的相对能量为0，故Cl2(g)===Cl(g)＋Cl(g)的ΔH＝2(E2 －E3) kJ·mol－1，即Cl—Cl键能为2(E2－ E3) kJ·mol－1，B项正确；历程Ⅱ使用了催化剂Cl，催化剂不能使平衡发生移动，则O3的平衡转化率：历程Ⅱ＝历程Ⅰ，C项错误；历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应为活化能最小的反应，即ClO(g)＋O(g)===O2(g)＋Cl(g) ΔH＝(E5 － E4) kJ·mol－1，D项正确。
3．(2020·天津高考)理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g) HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．HCN比HNC稳定
B．该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1
C．正反应的活化能大于逆反应的活化能
D．使用催化剂，可以改变反应的反应热
解析：选D。能量越低物质越稳定，HCN比HNC能量低，HCN比HNC稳定，A正确；焓变等于生成物总能量减去反应物总能量，该异构化反应的ΔH＝59.3 kJ·mol－1－0＝＋59.3 kJ·mol－1，B正确；该反应是吸热反应，正反应的活化能大于逆反应的活化能，C正确；使用催化剂，不能改变反应的反应热，只改变反应路径，反应热只与反应物和生成物的总能量有关，D错误。
4．(2022·河北高考节选)氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。
298 K时，1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ，1 mol H2O(l)蒸发吸热44 kJ，表示H2燃烧热的热化学方程式为__________________________________________________。
答案：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－286 kJ·mol－1
巩固练习
一、选择题(每题5分，共10题，共50分)
1．(2023·辽宁沈阳一模)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，吸热反应；ΔH＜0，放热反应
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吸热反应，ΔH符号为“＋”
解析：选B。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，A错误；ΔH有正、负之分，反应放出的热量越多，则反应热ΔH越小，若反应吸收的热量越多，则反应热ΔH越大，C错误；根据图示可知：反应物的总焓大于生成物的总焓，故发生反应时多余的能量要释放出来，该反应为放热反应，ΔH＜0，ΔH符号为“－”，D错误。
2．下列热化学方程式中，ΔH能正确表示物质的燃烧热的是(　　 )
A．CO(g)＋O2===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
B．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
D．2C8H18(l)＋25O2===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－11 036 kJ·mol－1
解析：选A。燃烧热表示1 mol可燃物完全燃烧生成指定产物所放出的热量，表示燃烧热的热化学方程式中可燃物为1 mol，产物为稳定氧化物。由热化学方程式可知，1 mol一氧化碳完全燃烧生成二氧化碳放出283.0 kJ的热量，ΔH能正确表示一氧化碳的燃烧热，A符合题意；一氧化碳不是稳定氧化物，ΔH不能正确表示碳的燃烧热，B不符合题意；气态水不是稳定氧化物，ΔH不能正确表示氢气的燃烧热，C不符合题意；辛烷的物质的量不是1 mol，ΔH不能正确表示辛烷的燃烧热，D不符合题意。
3．(人教选择性必修1 P21T3)在25 ℃和101 kPa下，1 g H2燃烧生成液态水放出142.9 kJ的热量，则下列热化学方程式中书写正确的是(　　)
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－142.9 kJ/mol
B．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－571.6 kJ/mol
D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝＋285.8 kJ/mol
解析：选B。在25 ℃和101 kPa下，1 g H2燃烧生成液态水放出142.9 kJ的热量，则有H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，结合选项可知，只有B正确。
4．已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1；②H2(g)＋S(g)===H2S(g)　ΔH＝－20.1 kJ·mol－1。下列判断正确的是(　　 )
A．若反应②中改用固态硫，则消耗1 mol S(s)反应放出的热量小于20.1 kJ
B．从焓变数值知，与氧气相比，单质硫更容易与氢气化合
C．由反应①②知，水的热稳定性弱于硫化氢
D．氢气的燃烧热ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
解析：选A。固体变为气体，吸收热量，A项正确；由热化学方程式可知，1 mol氢气与氧气反应放出的热量比1 mol氢气与硫反应放出的热量多221.7 kJ，说明氧气更容易与氢气化合，B项错误；由反应①②无法直接比较水和硫化氢的热稳定性，C项错误；反应①生成的是气态水而不是液态水，D项错误。
5．化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化。下列相关表述正确的是(　　 )
A．一定条件下，将0.5 mol H2(g)和0.5 mol I2(g)置于密闭容器中充分反应生成HI放热a kJ，其热化学方程式为：I2(g)＋H2(g) 2HI(g)　ΔH＝－2a kJ·mol－1
B.在101 kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，表示氢气燃烧热的热化学方程式表示为： H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol
C．S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1，S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2，ΔH1＞ΔH2
D．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ/mol，则0.5 mol H2SO4和足量Ba(OH)2反应的ΔH＝－57.3 kJ/mol
解析：选B。一定条件下，将0.5 mol H2 (g)和0.5 mol I2(g)置于密闭容器中充分反应生成HI放热a kJ，则I2和H2反应生成1 mol HI (g)时放热大于a kJ，放热焓变为负，则其热化学方程式I2(g)＋H2(g) 2HI (g)　ΔH＜－2a kJ·mol－1，A错误；燃烧热是指在一定压强下，1 mol的可燃物完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，在101 kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，氢气燃烧热的热化学方程式表示为H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol，B正确；硫蒸气的能量比等质量的固态硫能量高，则等量的硫蒸气燃烧生成二氧化硫气体比固态硫燃烧放出的热量多，焓变为负值时，放出热量越多，焓变越小，则ΔH1＜ΔH2，C错误；HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，硫酸和足量Ba(OH)2反应生成硫酸钡沉淀和水，由于生成沉淀也要放热，则0.5 mol H2SO4和足量Ba(OH)2反应放出的热量大于盐酸和氢氧化钠反应生成1 mol液态H2O时放出的热量，即大于57.3 kJ，则0.5 mol H2SO4和足量Ba(OH)2反应的ΔH＜－57.3 kJ·mol－1，D错误。
6．下列热化学方程式正确的是(　　 )
选项 已知条件 热化学方程式
A H2的燃烧热为a kJ·mol－1 H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1
B 1 mol SO2、0.5 mol O2完全反应，放出热量98.3 kJ 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)ΔH＝－98.3 kJ·mol－1
C H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ·mol－1
D 31 g白磷比31 g红磷能量多b kJ P4(白磷，s)===4P(红磷，s)　ΔH＝－4b kJ·mol－1
解析：选D。选项A中符合已知条件的应是H2和O2反应，A错；ΔH应为－196.6 kJ·mol－1，B错；选项C中由于生成BaSO4沉淀，放出的热量大于114.6 kJ，C错。
7．(2024·湖南长沙模拟)碳量子点是种新型碳纳米材料，我国化学家研究的一种新型复合光催化剂[碳量子点/氮化碳(纳米复合物)]可以利用太阳光实现高效分解水，其原理如图所示。下列说法正确的是(　　 )
A．复合光催化反应过程中实现了电能到化学能的转化
B.水分解过程中，H2O2作催化剂
C．若反应Ⅱ是放热反应，则反应Ⅰ一定是吸热反应
D．总反应为2H2O2===2H2＋O2
解析：选C。复合光催化反应过程中实现了光能到化学能的转化，A错误； H2O2为中间产物，不属于催化剂，B错误；水分解是吸热反应，在此过程中，水的分解分两步，若反应Ⅱ是放热反应，则反应Ⅰ一定是吸热反应，C正确；过程Ⅰ中水分解为氢气和过氧化氢，过程Ⅱ时过氧化氢分解生成水和氧气，整个过程中水分解为氢气和氧气，总反应为：2H2O2H2↑＋O2↑，D错误。
8．油酸甘油酯(相对分子质量为884)在体内代谢时可发生如下反应：
C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)
已知燃烧1 kg该化合物释放出3.8×104 kJ热量，油酸甘油酯的燃烧热为(　　 )
A．3.8×104 kJ·mol－1 B．－3.8×104 kJ·mol－1 C．3.4×104 kJ·mol－1 D．－3.4×104 kJ·mol－1
解析：选C。1 mol油酸甘油酯的燃烧热为×884 g·mol－1≈3.4×104 kJ·mol－1。
9．(2024·浙江温州模拟)标准状态下，1 mol纯物质的相对能量及解离为气态原子时所消耗的能量如下表所示：
物质 相对能量/(kJ·mol－1) 解离总耗能/kJ
O2(g) 0 498
N2(g) 0 946
NO(g) x 632
C(s，石墨) 0 717
CH4(g) －75 1 656
CO2(g) －393.5 y
下列说法正确的是(　　 )
A．x＝180
B．逐级断开CH4(g)中的每摩尔C—H所消耗的能量均为414 kJ
C．解离C(s，石墨)中的每摩尔碳碳键平均耗能为239 kJ
D．根据4NO(g)＋CH4(g) CO2(g)＋2N2(g)＋2H2O(g)的ΔH可计算出H—O的键能
解析：选D。焓变＝生成物总能量－反应物总能量，则N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　 ΔH＝2x kJ·mol－1，焓变＝反应物总键能－生成物总键能，即498＋946－632×2＝2x，x＝90，A错误；逐级断开CH4(g)中的每摩尔C—H所消耗的能量不相等，B错误；石墨晶体中每个碳原子形成3条共价键，两个碳原子形成1条键，则1 mol石墨含有1.5 mol C—C键，解离C(s，石墨)中的每摩尔碳碳键平均耗能为478 kJ，C错误；焓变＝反应物总键能－生成物总键能，由C(s，石墨)＋O2(g) CO2(g)的ΔH可计算出y值，再根据4NO(g)＋CH4(g) CO2(g)＋2N2(g)＋2H2O(g)的ΔH可计算出H—O的键能，D正确。
10．(2024·重庆育才中学模拟)甲烷分子结构具有高度对称性，且断开1 mol C—H需要吸收440 kJ能量。无催化剂作用下，甲烷在温度达到1 200 ℃以上才可裂解。在催化剂及一定条件下，CH4可在较低温度下发生裂解反应，甲烷在镍基催化剂上转化过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　 )
A．1 mol甲烷催化裂解成C和H2的ΔH＝＋1 760 kJ·mol－1
B．步骤②③反应均为吸热反应
C．催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积
D．使用该催化剂，反应的焓变减小
解析：选C。CH4存在4个C—H，断开4 mol C—H需要吸收的能量为440 kJ×4＝1 760 kJ，但这不是甲烷催化裂解成C和H2需要吸收的能量，A错误；由题中图示可知，步骤②③反应物总能量都大于生成物总能量，B错误；由题中图示可知，C可吸附在催化剂的表面，则催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积，C正确；加入催化剂，反应的路径改变，但反应的焓变不变，D错误。
二、非选择题(共2题，共30分)
11．(17分)(1)在微生物作用的条件下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如图：
①第一步反应是________________(填“放热”或“吸热”)反应。(2分)
②1 mol NH(aq)全部氧化成NO(aq)的热化学方程式是
________________________________________________________________________。(3分)
(2)已知H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g)　ΔH＝－72 kJ/mol，蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ，其他相关数据如表：
物质 H2(g) Br2(g) HBr(g)
1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ 436 200 a
则表中a＝________。(2分)
(3)下列反应中属于吸热反应的有_________________________________________。(2分)
①燃烧木炭取暖
②C与H2O(g)反应制取水煤气
③煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰
④氯化铵晶体和Ba(OH)2·8H2O混合搅拌
⑤食物因氧化而腐败
(4)一定条件下，由稳定单质反应生成1 mol化合物的反应热叫该化合物的生成热(ΔH)。图为第ⅥA族元素氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。
①非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热ΔH的关系为
________________________________________________________________________。(2分)
②硫化氢发生分解反应的热化学方程式为______________________________________。(3分)
(5)已知5C2H4(g)＋12MnO(aq)＋36H＋(aq)===12Mn2＋(aq)＋10CO2(g)＋28H2O(l)，ΔH＝－m kJ·mol－1，当放出的热量为n kJ时，该反应转移的电子数为______________(用含m、n的代数式表示)。(3分)
解析：(1)①由图可知，焓变小于0，即反应物的总能量大于生成物的总能量，所以反应为放热反应。②第一步的热化学方程式为NH(aq)＋1.5O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH1＝－273 kJ/mol，第二步的热化学方程式为NO(aq)＋0.5O2(g)===NO(aq)　ΔH2＝－73 kJ/mol，根据盖斯定律，则NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－346 kJ/mol。(2)蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ，结合反应及表格中数据可知，436＋(200＋30)－2a＝－72，解得a＝369。(3)①大多数燃烧反应为放热反应，则①为放热反应；②C与H2O (g)在高温下制取水煤气的反应为吸热反应，则②为吸热反应；③大多数分解反应为吸热反应，煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰的反应为分解反应，则③为吸热反应；④氯化铵晶体和Ba(OH)2·8H2O的反应为吸热反应，则④为吸热反应；⑤食物因氧化而腐败是食物中的有机物质被空气中的氧气氧化生成一些小分子产物，同时放出热量的过程，则⑤为放热反应。(4)①根据元素周期律，同一主族元素非金属性越强，生成气态氢化物越容易，气态氢化物越稳定，而根据热力学，能量越低越稳定，则非金属元素形成的气态氢化物稳定性越强，其ΔH越小。②结合①的分析，a、b、c、d依次为H2Te、H2Se、H2S、H2O，则c为H2S，再结合上图，生成H2S的ΔH为－20 kJ/mol，则硫化氢发生分解反应的ΔH为＋20 kJ/mol，热化学方程式为：H2S(g)===S(s)＋H2(g)　ΔH＝＋20 kJ·mol－1。(5)反应中Mn元素的化合价由＋7价降低至＋2价，12 mol MnO被还原时转移60 mol电子，放出m kJ热量，当放出的热量为n kJ时，该反应转移的电子的物质的量为mol，转移的电子数为。
答案：(1)放热　NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－346 kJ/mol
(2)369　(3)②③④
(4)①非金属元素形成的气态氢化物稳定性越强，其ΔH越小
②H2S(g)===S(s)＋H2(g)　ΔH＝＋20 kJ·mol－1　(5)
12．(13分)(1)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－726.5 kJ·mol－1，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，则a________(填“＞”“＜”或“＝”)726.5。(2分)
(2)将Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1 mol Cl2参与反应时释放出145.0 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________。(3分)
(3)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧，所得物质可作耐高温材料：4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)　ΔH＝－1 176.0 kJ·mol－1，则反应过程中，每转移1 mol电子放出的热量为______________。(2分)
(4)CO2与H2在某催化剂的作用下反应如图所示：
化学键
键能/(kJ·
mol－1) 436 326 803 464 414
写出该反应的热化学方程式：___________________________________________________。(3分)
(5)CO2催化加氢制CH3OH的一种反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注，如CO表示CO2吸附在催化剂表面)。
该反应历程中决速步反应的化学方程式为__________________________________。(3分)
解析：(1)所述反应未完全燃烧，生成的氢气燃烧还要放出热量，则a＜726.5。
(2)当有1 mol Cl2参与反应时释放出145.0 kJ热量，该反应的热化学方程式：2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)　ΔH＝－145.0 kJ·mol－1×2＝－290.0 kJ·mol－1。
(3)4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)　ΔH＝－1 176.0 kJ·mol－1，每转移12 mol电子放出的热量为1 176.0 kJ，则反应过程中，每转移1 mol电子放出的热量为 kJ＝98.0 kJ。
(4)由反应图示可知图形与化学键对应关系为
H—H C—O C===O O—H C—H
ΔH＝反应物总键能－生成物总键能＝2×803 kJ·mol－1＋3×436 kJ·mol－1－3×414 kJ·mol－1－326 kJ·mol－1－3×464 kJ·mol－1＝－46 kJ·mol－1。
(5)据图可知CO2(g)＋2H*＋2H2(g)===COOH*＋H*＋2H2(g)活化能最大，是决速步骤。
答案：(1)＜　(2)2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)　ΔH＝－290.0 kJ·mol－1　(3)98.0 kJ　(4)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－46 kJ·mol－1
(5)CO2(g)＋2H*＋2H2(g)===COOH*＋H*＋2H2(g)[或CO2(g)＋2H*===COOH*＋H*或CO2(g)＋H*===COOH*]
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第29讲　化学反应的热效应
【备考目标】　1.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。2.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，能正确书写热化学方程式。4.了解焓变(ΔH)与反应热的含义。
考点1　反应热　焓变
1．焓与焓变
2．反应热
(1)概念：在等温条件下，化学反应过程中吸收或放出的热量。
(2)与焓变的关系：恒压条件下反应热等于焓变。
(3)表示方法：吸热反应ΔH＞0；放热反应ΔH 0。
3．放热反应和吸热反应
(1)放热反应和吸热反应的判断
①从能量高低的角度分析
②从键能的角度分析
(2)常见的放热反应和吸热反应
放热反应 吸热反应
①可燃物的燃烧②酸碱中和反应③金属与酸的置换反应④物质的缓慢氧化⑤铝热反应⑥大多数化合反应 ①弱电解质的电离②盐类的水解反应③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应④C和H2O(g)、C和CO2的反应⑤大多数分解反应
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)物质发生化学变化都伴有能量的变化 ( )
(2)需加热的反应一定为吸热反应，不需加热的反应一定为放热反应 ( )
(3)同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同 ( )
(4)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量 ( )
题组练习
一、认识反应过程中能量变化的图像
1．某反应2A===3B，它的反应能量变化曲线如图所示，下列有关叙述正确的是(　　 )
A．该反应为吸热反应 B．A比B更稳定
C．加入催化剂会改变反应的焓变 D．整个反应的ΔH＝E1－E2
2．某化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，则下列说法中正确的是(　　 )
A．该反应为放热反应，无需加热就可以发生
B．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键要吸收x kJ的能量
C．根据图示可知生成1 mol AB (g)放出(y－x) kJ的能量
D．三种物质A2(g)、B2(g)、AB(g)中，最稳定的物质一定是AB(g)
3．我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物质用*标注。
可知水煤气变换的ΔH ________0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝_____eV，写出该步骤的化学方程式：___________________________________________________。
二、利用键能计算反应热
4．(2022·浙江6月选考)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：
物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/(kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
可根据HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1。下列说法不正确的是(　　)
A．H2的键能为436 kJ·mol－1
B．O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C．解离氧氧单键所需能量：HOO＜H2O2
D．H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)
ΔH＝－143 kJ·mol－1
5．已知几种化学键的键能数据如下表所示(亚硝酰氯的结构式为Cl—N===O)：
化学键 N≡O Cl—Cl Cl—N N===O
键能/ (kJ·mol－1) 630 243 a 607
则反应2NO(g)＋Cl2(g) 2ClNO(g)的ΔH＝____________kJ·mol－1(用含a的代数式表示)。
【方法指导】　1 mol常见物质中化学键的数目
物质 金刚石 SiO2 P4 CO2 CH4
化学键 C—C Si—O P—P C===O C—H
化学键数目 2NA 4NA 6NA 2NA 4NA
考点2　热化学方程式
1．热化学方程式的概念和意义
(1)概念：表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。
(2)意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。
如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1表示在25 ℃、101 kPa条件下，2 mol H2(g)与1 mol O2(g)反应生成2 mol液态水时放出的热量为571.6 kJ。
2．热化学方程式的书写
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)热化学方程式中，化学计量数只代表物质的量，不代表分子数( )
(2)对于可逆反应，热化学方程式后的ΔH代表前面的化学计量数对应物质的量的物质完全反应时的热效应( )
(3)反应条件(点燃或加热)对热效应有影响，所以热化学方程式必须注明反应条件( )
(4)比较ΔH大小，只需比较数值，不用考虑正负号( )
(5)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( )
(6)C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH>0，说明石墨比金刚石稳定( )
题组练习
一、热化学方程式的正误判断
1．(2023·天津统考一模)胶状液氢(主要成分是H2和CH4)有望用于未来的运载火箭和空间运输系统。实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写中正确的是(　　 )
A．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1
B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ
2．工业生产硫酸过程中，SO2在接触室中被催化氧化为SO3气体，已知该反应为放热反应。现将2 mol SO2、1 mol O2充入一密闭容器充分反应后，放出热量98.3 kJ，此时测得SO2的转化率为50%，则下列热化学方程式正确的是(　　 )
A．2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝＋196.6 kJ·mol－1
B．2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－98.3 kJ·mol－1
C．SO2(g)＋O2(g) SO3(g)　ΔH＝－98.3 kJ·mol－1
D．SO2(g)＋O2(g) SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
二、热化学方程式的书写
3．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
(1)1 mol Cu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s)，放出157.3 kJ的热量。
________________________________________________________________________。
(2)1 mol C2H4(g)与适量O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(l)，放出1 411.0 kJ的热量。
________________________________________________________________________。
(3)下图是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO的过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：____________________________________。
(4)化学反应N2＋3H2 2NH3的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)。
试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
4．生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12 000～20 000 倍，在大气中的寿命可长达740年之久，表中是几种化学键的键能：
化学键 N≡N F—F N—F
键能/(kJ·mol－1) 941.7 154.8 283.0
写出利用N2和F2制备NF3的热化学方程式：_________________________________________。
考点3　燃烧热、能源
1．燃烧热
(1)含义：101 kPa时， 纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。
(2)意义：如C的燃烧热为ΔH＝－393.5 kJ·mol－1，表示在25 ℃、101 kPa条件下， 完全燃烧生成 放出393.5 kJ的热量。
(3)表示：如C的燃烧热用热化学方程式表示为C(s)＋O2(g)===CO2(g)　
ΔH＝－393.5 kJ·mol－1。
(4)特点：物质燃烧一定放热，故物质燃烧热的ΔH一定为负值。
2．燃料的选择　能源
(1)燃料的选择
考虑因素：环保、热值大小、稳定性、来源、价格、运输等。
(2)能源分类
(3)能源利用
提高能源的利用率 ①改善开采、运输、加工等各环节；②科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，如燃烧时增大O2浓度、将固体粉碎成粉末、使液体喷射成雾状等
开发新能源 开发资源丰富、可以再生、对环境无污染的新能源等
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)煤、石油、天然气等燃料的最初来源都可追溯到太阳能( )
(2)农村用沼气池产生的沼气作燃料属于生物质能的利用( )
(3)101 kPa时，1 mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热( )
(4)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－1 367.0 kJ·mol－1 (燃烧热) ( )
(5)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJ·mol－1( )
题组练习
1．(2023·辽宁沈阳二中期中)H2C===C===CH2(丙二烯，沸点为－23.2 ℃)的燃烧热(ΔH)为－1 942.6 kJ·mol－1，CH3C≡CH(丙炔，沸点为－34.5 ℃)的燃烧热(ΔH)为－1 849.6 kJ·mol－1。下列说法或热化学方程式书写正确的是(　　 )
A．丙二烯比丙炔稳定
B．H2C===C===CH2(g)＋4O2(g)===3CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－1 942.6 kJ·mol－1
C．H2C===C===CH2(g)＋O2(g)===3CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 942.6 kJ·mol－1
D．CH3C≡CH(g)＋4O2(g)===3CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 849.6 kJ·mol－1
2．在25 ℃、101 kPa下，1 g甲醇(CH3OH)完全燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为________________________________________________________。
高考真题
1．(2024·甘肃卷，10，3分)甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是( )
A．E2=1.41eV B．步骤2逆向反应的ΔH=+0.29eV
C．步骤1的反应比步骤2快 D．该过程实现了甲烷的氧化
2．(2023·浙江1月选考)标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0]，下列说法不正确的是(　　)
A．E6－E3＝E5－E2
B．可计算Cl—Cl键能为2(E2－E3)kJ·mol－1
C．相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ>历程Ⅰ
D．历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为ClO(g)＋O(g)===O2(g)＋Cl(g)　ΔH＝(E5－E4) kJ·mol－1
3．(2020·天津高考)理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g) HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．HCN比HNC稳定 B．该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1
C．正反应的活化能大于逆反应的活化能 D．使用催化剂，可以改变反应的反应热
4．(2022·河北高考节选)氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。
298 K时，1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ，1 mol H2O(l)蒸发吸热44 kJ，表示H2燃烧热的热化学方程式为__________________________________________________。
巩固练习
一、选择题(每题5分，共10题，共50分)
1．(2023·辽宁沈阳一模)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，吸热反应；ΔH＜0，放热反应
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吸热反应，ΔH符号为“＋”
2．下列热化学方程式中，ΔH能正确表示物质的燃烧热的是(　　 )
A．CO(g)＋O2===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
B．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
D．2C8H18(l)＋25O2===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－11 036 kJ·mol－1
3．(人教选择性必修1 P21T3)在25 ℃和101 kPa下，1 g H2燃烧生成液态水放出142.9 kJ的热量，则下列热化学方程式中书写正确的是(　　)
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－142.9 kJ/mol
B．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－571.6 kJ/mol
D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝＋285.8 kJ/mol
4．已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1；②H2(g)＋S(g)===H2S(g)　ΔH＝－20.1 kJ·mol－1。下列判断正确的是(　　 )
A．若反应②中改用固态硫，则消耗1 mol S(s)反应放出的热量小于20.1 kJ
B．从焓变数值知，与氧气相比，单质硫更容易与氢气化合
C．由反应①②知，水的热稳定性弱于硫化氢
D．氢气的燃烧热ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
5．化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化。下列相关表述正确的是(　　 )
A．一定条件下，将0.5 mol H2(g)和0.5 mol I2(g)置于密闭容器中充分反应生成HI放热a kJ，其热化学方程式为：I2(g)＋H2(g) 2HI(g)　ΔH＝－2a kJ·mol－1
B.在101 kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，表示氢气燃烧热的热化学方程式表示为： H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol
C．S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1，S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2，ΔH1＞ΔH2
D．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ/mol，则0.5 mol H2SO4和足量Ba(OH)2反应的ΔH＝－57.3 kJ/mol
6．下列热化学方程式正确的是(　　 )
选项 已知条件 热化学方程式
A H2的燃烧热为a kJ·mol－1 H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)　 ΔH＝－a kJ·mol－1
B 1 mol SO2、0.5 mol O2完全反应，放出热量98.3 kJ 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－98.3 kJ·mol－1
C H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ·mol－1
D 31 g白磷比31 g红磷能量多b kJ P4(白磷，s)===4P(红磷，s)　ΔH＝－4b kJ·mol－1
7．(2024·湖南长沙模拟)碳量子点是种新型碳纳米材料，我国化学家研究的一种新型复合光催化剂[碳量子点/氮化碳(纳米复合物)]可以利用太阳光实现高效分解水，其原理如图所示。下列说法正确的是(　　 )
A．复合光催化反应过程中实现了电能到化学能的转化
B.水分解过程中，H2O2作催化剂
C．若反应Ⅱ是放热反应，则反应Ⅰ一定是吸热反应
D．总反应为2H2O2===2H2＋O2
8．油酸甘油酯(相对分子质量为884)在体内代谢时可发生如下反应：
C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)
已知燃烧1 kg该化合物释放出3.8×104 kJ热量，油酸甘油酯的燃烧热为(　　 )
A．3.8×104 kJ·mol－1 B．－3.8×104 kJ·mol－1 C．3.4×104 kJ·mol－1 D．－3.4×104 kJ·mol－1
9．(2024·浙江温州模拟)标准状态下，1 mol纯物质的相对能量及解离为气态原子时所消耗的能量如下表所示：
物质 相对能量/(kJ·mol－1) 解离总耗能/kJ
O2(g) 0 498
N2(g) 0 946
NO(g) x 632
C(s，石墨) 0 717
CH4(g) －75 1 656
CO2(g) －393.5 y
下列说法正确的是(　　 )
A．x＝180
B．逐级断开CH4(g)中的每摩尔C—H所消耗的能量均为414 kJ
C．解离C(s，石墨)中的每摩尔碳碳键平均耗能为239 kJ
D．根据4NO(g)＋CH4(g) CO2(g)＋2N2(g)＋2H2O(g)的ΔH可计算出H—O的键能
10．(2024·重庆育才中学模拟)甲烷分子结构具有高度对称性，且断开1 mol C—H需要吸收440 kJ能量。无催化剂作用下，甲烷在温度达到1 200 ℃以上才可裂解。在催化剂及一定条件下，CH4可在较低温度下发生裂解反应，甲烷在镍基催化剂上转化过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　 )
A．1 mol甲烷催化裂解成C和H2的ΔH＝＋1 760 kJ·mol－1
B．步骤②③反应均为吸热反应
C．催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积
D．使用该催化剂，反应的焓变减小
二、非选择题(共2题，共30分)
11．(17分)(1)在微生物作用的条件下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如图：
①第一步反应是________________(填“放热”或“吸热”)反应。(2分)
②1 mol NH(aq)全部氧化成NO(aq)的热化学方程式是
________________________________________________________________________。(3分)
(2)已知H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g)　ΔH＝－72 kJ/mol，蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ，其他相关数据如表：
物质 H2(g) Br2(g) HBr(g)
1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ 436 200 a
则表中a＝________。(2分)
(3)下列反应中属于吸热反应的有_________________________________________。(2分)
①燃烧木炭取暖
②C与H2O(g)反应制取水煤气
③煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰
④氯化铵晶体和Ba(OH)2·8H2O混合搅拌
⑤食物因氧化而腐败
(4)一定条件下，由稳定单质反应生成1 mol化合物的反应热叫该化合物的生成热(ΔH)。图为第ⅥA族元素氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。
①非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热ΔH的关系为
________________________________________________________________________。(2分)
②硫化氢发生分解反应的热化学方程式为______________________________________。(3分)
(5)已知5C2H4(g)＋12MnO(aq)＋36H＋(aq)===12Mn2＋(aq)＋10CO2(g)＋28H2O(l)，ΔH＝－m kJ·mol－1，当放出的热量为n kJ时，该反应转移的电子数为______________(用含m、n的代数式表示)。(3分)
12．(13分)(1)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－726.5 kJ·mol－1，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，则a________(填“＞”“＜”或“＝”)726.5。(2分)
(2)将Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1 mol Cl2参与反应时释放出145.0 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：_______________________________________________。(3分)
(3)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧，所得物质可作耐高温材料：4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)　ΔH＝－1 176.0 kJ·mol－1，则反应过程中，每转移1 mol电子放出的热量为______________。(2分)
(4)CO2与H2在某催化剂的作用下反应如图所示：
化学键
键能/(kJ·
mol－1) 436 326 803 464 414
写出该反应的热化学方程式：___________________________________________________。(3分)
(5)CO2催化加氢制CH3OH的一种反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注，如CO表示CO2吸附在催化剂表面)。
该反应历程中决速步反应的化学方程式为__________________________________。(3分)
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