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1.1 反应热（一）
知识图谱
化学反应与能量的变化
知识精讲
一．焓变概念
1．焓变、反应热
（1）焓（H）：是与物质内能有关的物理量，是物质固有的性质。
（2）焓变：生成物与反应物的焓值之差。焓变决定了在一定条件下的某一化学反应是吸热反应还是放热反应。
①符号：用ΔH表示。
②单位：常用kJ/mol或kJ·mol－1。
③表示方法：ΔH＝H（生成物）－H（反应物）。
（3）反应热：化学反应过程中放出或吸收的能量。
（4）反应热与焓变的关系：
在恒压条件下进行的化学反应，反应过程中的反应热等于焓变，所以我们常用焓变（ΔH）表示反应热。
（5）反应热和焓变的比较
2．化学反应中能量变化的原因
（1）从化学键的角度（微观角度）看：在化学反应中当反应物分子中旧化学键断裂时，需要克服原子间的相互作用而吸收能量；当原子重新组成生成物分子，新化学键形成时，又要释放能量。即化学反应的反应热＝（反应物所有键能之和）－（生成物所有键能之和）。
如图：
（2）从反应物和生成物所具有能量的相对大小来考虑（宏观角度）：如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，反应物转化为生成物时放出热量，反应为放热反应；如果反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，反应物转化为生成物时吸收热量，反应为吸热反应。
反应热＝（所有生成物能量之和）－（所有反应物能量之和）
两者联系：分子中键能越大，物质能量越低，性质越稳定；反之，键能越小，物质能量越高，性质越活泼。
3．理解反应热、焓变要注意的问题
（1）反应热描述的是化学反应前后的热量变化。
（2）反应热描述的是一定温度下的热量变化。
（3）任何化学反应都有反应热，不存在不发生能量变化的化学反应。
（4）ΔH的单位为或，式中的“”不能理解为每摩尔反应物或生成物，应理解为“每摩尔反应”。
（5）焓是物质固有的性质之一，不能进行测量，但焓变（即反应热）可以直接测量，其测量仪器叫作量热计。
二．反应热产生的原因
旧健断裂（分子原子）吸收能量，新健形成（原子分子）释放能量
若E（放出）＞E（吸收）——释放能量
若E（放出）＜E（吸收）——吸收能量
三．化学键与化学反应中的能量变化
1．反应物的能量（）＞生成物的能量（） 反应释放能量，为放热的反应
2．反应物的能量（）＜生成物的能量（E2） 反应吸收能量，为吸热的反应
3．旧键断裂吸收的能量（E3）＞ 新键形成释放的能量E4 反应吸收能量，为吸热反应
4．旧键断裂吸收的能量（E3）＜ 新键形成释放的能量E4 反应释放能量，为放量反应
四．吸热反应与放热反应的比较
化学反应中的能量变化与键能变化及反应热的关系：
反应热：ΔH=生成物的总能量－反应物的总能量。
ΔH=反应物的总键能－生成物的总键能
五．热化学方程式
1．定义：表示化学反应中放出或吸收的热量的化学方程式。
2．意义：既能表示化学反应中的物质变化，又能表示化学反应中的能量变化.。
3．书写热化学方程式的要求：
（1）要注明反应温度和压强（如不注明，则一般是指）
（2）要注明物质的聚集状态，不写“”和“”
（3）要标明热化学方程式各物质前的化学计量数表示物质的量，可以是分数。化学计量数必须与ΔH对应
（4）要标明ΔH的“+”或“-”值。逆反应与正反应的ΔH数值相等，符号相反
4．热化学方程式与普通化学方程式的区别
【特别提示】
（1）物质的状态不同，自身具有的能量也不同，一般说来，气态时能量最高，液态次之，固态最小。
（2）不管化学反应是可逆反应还是不可逆反应，热化学方程式中的反应热都是指反应完全时的反应热。
5．热化学方程式书写的正误判断——六个“必看”
（1）看物质的化学变化是否符合客观事实。例如：完全燃烧，生成的碳的氧化物是而不是；与反应（放电）的产物是而不是。
（2）看表示物质化学变化的部分是否配平。热化学方程式同时表达了化学反应中的物质变化和能量变化，因此它应同时符合质量守恒定律和能量守恒定律。
（3）看物质的表示形式是否正确。例如：与在稀溶液里反应的热离子方程式为　ΔH；与在稀溶液里反应的热离子方程式为　ΔH。
（4）看物质聚集状态的标注是否正确。任何物质都可以呈现不同的聚集状态，如固态、液态、气态。一种物质在固态与液态、液态与气态、固态与气态等之间转化时，也要伴随着能量的变化。因此，热化学方程式中的物质必须在化学式右边的括号内标注其所呈现的聚集状态，否则，ΔH的值就无意义。
（5）看ΔH的正、负号是否正确。在热化学方程式中，放热反应的ΔH为“－”；吸热反应的ΔH为“＋”。
（6）看ΔH值（包括数值和单位）与有关物质的物质的量是否对应一致（与化学计量数是否对应）。
三点剖析
一．考点：
1．了解化学反应中的能量变化，理解吸热反应和放热反应。
2．了解反应热的概念，理解化学反应过程中能量变化与放热、吸热的关系。
3．了解热化学方程式的概念，正确书写热化学方程式。
二．重难点：掌握化学反应过程中能量变化与放热、吸热的关系，能正确书写热化学方程式。
三．易错点：
1．反应热的单位和焓变一样，为或。
2．反应热描述的是一定温度下化学反应前后的热量变化。
3．任何化学反应都有反应热。
4．单位中即（每摩尔），不是指每摩尔反应物或生成物，而是指每摩尔反应。
5．吸热反应、放热反应判断的“两大误区”
误区一：与反应条件有关，只要加热就是吸热反应，如木炭点燃需加热。
误区二：只要吸热就是吸热反应，只要放热就是放热反应。如水蒸气液化、浓硫酸溶解放出热量，水汽化吸收热量。
焓变，反应热的概念
例题1、 下列关于反应热和焓变的说法正确的是（ ）
A.反应热就是反应中放出的热量
B.当反应放热时ΔH＞0，反应吸热时ΔH＜0
C.一个化学反应中，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，ΔH为“－”
D.一个化学反应中，生成物总键能大于反应物的总键能时，反应吸热，ΔH为“＋”
例题2、 通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可用于估算化学反应的焓变(ΔH)，化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。
则下列热化学方程式不正确的是（ ）
A.　ΔH＝－91.5kJ·mol－1
B.　ΔH＝－183kJ·mol－1
C.　ΔH＝＋91.5kJ·mol－1
D.　ΔH＝＋183kJ·mol－1
例题3、 SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。已知：1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂F—F、S—F键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。则反应的反应热ΔH为（ ）
A.－1780kJ·mol－1 B.－1220kJ·mol－1
C.－450kJ·mol－1 D.＋430kJ·mol－1
随练1、 已知：①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量②1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量③由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时释放431kJ的能量。下列叙述正确的是（ ）
A.氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的ΔH＝＋183kJ·mol－1
B.氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183kJ·mol－1
C.氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183kJ·mol－1
D.1molH2和1molCl2的总能量比2molHCl的总能量低183kJ
常见的放热反应和吸热反应
例题1、 下列关于吸热反应和放热反应的说法正确的是（ ）
A.需加热才能发生的反应一定是吸热反应
B.任何放热反应在常温条件一定能发生
C.反应物和生成物分别具有的总能量决定了反应是放热反应还是吸热反应
D.当ΔH＜0时表明反应为吸热反应
例题2、 下列反应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.灼热的碳与CO2反应
C.与NH4Cl反应 D.甲烷在氧气中的燃烧反应
例题3、 是吸热反应，则是（ ）
A.放热反应，也是氧化还原反应 B.吸热反应，也是置换反应
C.既不是放热反应也不是吸热反应 D.无法判断是放热反应还是吸热反应
随练1、 现在电视上有一个“自热米饭”的广告播得很火，它介绍在食用时，将一无色液体加入到一白色固体中，放上装米饭的盒子，过几分钟米饭就热气腾腾，可以食用了，非常方便。请你推测其白色固体和无色液体可能是如下哪个组合（ ）
A.硝酸铵和水 B.浓硫酸和水 C.氧化钙和水 D.氯化钠和水
能量变化图像
例题1、 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. ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1
B. ΔH＝2(b－a)kJ·mol－1
C. ΔH＝(b＋c－a)kJ·mol－1
D. ΔH＝(a＋b)kJ·mol－1
例题2、 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
例题3、 已知：，反应过程中的能量变化如图所示，则：
（1）a、b、c分别代表什么意义？
a______________________________________________________________________；
b_____________________________________________________________________；
c______________________________________________________________________。
（2）该反应是________反应（填“吸热”或“放热”），ΔH________0（填“>”或“<”）。
随练1、 下图所表示的反应是吸热反应的是（ ）
A.A选项 B.B选项 C.C选项 D.D选项
热化学方程式的书写
例题1、 热化学方程式 ΔH＝＋131.3kJ·mol－1表示（ ）
A.碳和水反应吸收131.3kJ能量
B.1mol碳和1 mol水反应生成1mol一氧化碳和1mol氢气并吸收131.3kJ热量
C.1mol固态碳和1mol水蒸气反应生成1mol一氧化碳气体和1mol氢气，吸收热量131.3kJ
D.1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.3kJ
例题2、 下列热化学方程式书写正确的是（ ）
A.ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
B. ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
C. ΔH＝－571.6 kJ
D. ΔH＝＋393.5 kJ·mol－1
随练1、 已知在25℃、101kPa下，1gC8H18燃烧生成CO2和H2O(l)时放出48.40kJ的热量，表示上述反应的热化学方程式正确的是（ ）
A. ΔH＝－48.40 kJ·mol－1
B. ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
C. ΔH＝＋5 518 kJ·mol－1
D. ΔH＝－48.40 kJ·mol－1
拓展
1、 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1molN—N键吸收193kJ热量，断裂1 molN≡N键吸收941kJ热量，则（ ）
A.N4与N2互称为同位素
B.1molN4气体转化为N2时要吸收748kJ能量
C.N4是N2的同系物
D.1molN4气体转化为N2时要放出724kJ能量
2、 化学键的键能是形成(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键：364kJ·mol－1，S—S键：266kJ·mol－1；S===O键：522kJ·mol－1；H—O键：463kJ·mol－1。
（1）试根据这些数据计算下面这个反应的反应热： ΔH＝－QkJ·mol－1，反应产物中的S实为S8，实际分子是一个八元环状分子（即），则Q＝________。
（2）标准状况下，将aLH2S与bLSO2混合进行上述反应，当a＞2b时，反应放热________kJ；当a＜2b时，反应放热________kJ。
3、 下列说法中正确的是（ ）
A.物质发生化学反应都伴随着能量变化
B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化
C.在一个确定的化学反应体系中，反应物的总焓与反应产物的总焓可能相同
D.在一个确定的化学反应体系中，反应物的总焓总是高于反应产物的总焓
4、 下列反应中反应物总能量高于生成物总能量的是（ ）
A.二氧化碳与碳反应生成一氧化碳 B.碳与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气
C.碳酸钙受热分解 D.盐酸与氢氧化钠反应
5、 反应A＋BC(ΔH＜0)分两步进行：①A＋BX(ΔH＞0)，②XC(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（ ）
A.A选项 B.B选项 C.C选项 D.D选项
6、 依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
（1）在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为_____________________________________________________。
（2）若适量的N2和O2完全反应，每生成23gNO2需要吸收16.95kJ热量，则表示N2和O2反应生成NO2的热化学方程式为___________________________________________________。
（3）已知拆开1molH—H键，1molN—H键，1molN≡N键分别需要吸收的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_____________________________________。
答案解析
化学反应与能量的变化
焓变，反应热的概念
例题1、
【答案】 C
【解析】 反应热也指反应中吸收的热量，A错；在反应中生成物比反应物所具有的总能量少，反应就放热，反之就吸热，C对；化学反应的实质是旧化学键的断裂，新化学键的形成，断键时吸收能量即反应物键能，成键时放出能量即生成物键能，后者大，则反应为放热反应，ΔH为“－”，D错。
例题2、
【答案】 C
【解析】 根据表中数据可以计算的反应热ΔH＝436kJ mol－1＋243kJ mol－1－2×431kJ mol－1＝－183kJ mol－1，然后根据热化学方程式的书写要求对照选项判断，确定C项不正确。
例题3、
【答案】 B
【解析】 利用ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和进行计算。ΔH＝280kJ·mol－1＋3×160kJ·mol－1－6×330kJ·mol－1＝－1220kJ·mol－1，可知B项正确。
随练1、
【答案】 B
【解析】 因为ΔH＝反应物中化学键断裂吸收的能量之和－生成物中化学键生成释放的能量之和。根据反应方程式：H2＋Cl2===2HCl，可知，该反应的ΔH＝(436＋243－431×2)kJ·mol－1＝
－183kJ·mol－1，故B正确；该反应为放热反应，反应物的总能量比生成物的总能量高183kJ，D错误。
常见的放热反应和吸热反应
例题1、
【答案】 C
【解析】 放热反应和吸热反应在一定的条件下都能发生。反应开始时需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应，如碳的燃烧反应属于放热反应，但需要加热或点燃才能发生，故A、B项错误；吸热反应的ΔH＞0，D项错误。
例题2、
【答案】 B
【解析】 Al与盐酸反应是放热反应，灼热的C和CO2反应是氧化还原反应，同时又是吸热反应；C中反应也是吸热反应，但不是氧化还原反应；甲烷的燃烧是放热反应。
例题3、
【答案】 A
【解析】 某一反应正反应为吸热反应，则其逆反应一定是放热反应。
随练1、
【答案】 C
【解析】 硝酸铵溶于水吸热，A选项错误；浓硫酸具有腐蚀性，且为无色液体，B选项错误；氧化钙与水反应放出大量的热量，C选项正确；氯化钠溶于水时热效应不明显，D选项错误。
能量变化图像
例题1、
【答案】 A
【解析】 由图可以看出，molN2(g)和molH2(g)的化学键断裂吸收的能量为akJ，形成1molNH3(g)需放出能量为bkJ，所以N2(g)＋H2(g)===NH3(g)　ΔH＝(a－b)kJ·mol－1，而1mol的NH3(g)转化为1mol的NH3(l)放出的热量为ckJ，所以有：N2(g)＋H2(g)===NH3(l)　ΔH＝(a－b－c)kJ·mol－1，即：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)　ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1。
例题2、
【答案】 C
【解析】 解本题的关键是正确理解图像的意义。不难看出，E1＞E2，正反应的活化能大于逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2＞0，故该反应为吸热反应，故A、D均错。催化剂能降低反应的活化能，但不能改变反应的焓变，故B错，C对。
例题3、
【答案】 （1）旧键断裂吸收的能量；生成新键放出的能量；反应热　（2）放热；<
【解析】 （1）H2(g)＋O2(g)与2H(g)＋O(g)之间的能量差是H2―→2H(g)和O2(g)―→O(g)过程中断开H—H键和O===O键需吸收的能量和。所以a代表旧键断裂吸收的能量，b代表2H(g)和O(g)结合成H2O(g)所放出的能量，c则代表断键所吸收的能量与成键所释放的能量之差，即反应热。
（2）由图可知该反应中反应物总能量高于生成物总能量，所以该反应为放热反应，ΔH＜0。
随练1、
【答案】 A
【解析】 只有反应物的能量低于生成物的能量，反应物变成生成物时才吸热。
热化学方程式的书写
例题1、
【答案】 C
【解析】 依据反应热的概念，反应热表示按照热化学方程式中化学计量数的物质的量反应时，吸收或放出的热量，单位是kJ·mol－1，该热化学方程式表示：1mol固态碳和1mol水蒸气反应生成1mol一氧化碳气体和1mol氢气，并吸收131.3kJ的热量。特别要指明水的状态。
例题2、
【答案】 B
【解析】 A项中反应物和生成物都未标明聚集状态；C项中ΔH的单位不正确；D项中为放热反应，ΔH符号应为“－”。
随练1、
【答案】 B
【解析】 本题考查热化学方程式的书写，应注意以下几点：①标明各物质的聚集状态，A项H2O的状态标错；②标明吸热还是放热，ΔH＞0时为吸热，ΔH＜0时为放热，本题为放热，ΔH＜0，故C项错误；③物质变化和能量变化要对应，D项错误。
拓展
1、
【答案】 D
【解析】 N4与N2是氮元素的两种单质，互为同素异形体，A、C两项错误；N4(g)2N2(g)的ΔH＝Q吸－Q放＝6×193kJ·mol－1－2×941kJ·mol－1＝－724kJ·mol－1，故B项错误、D项正确。
2、
【答案】 （1）150（2）；
【解析】 （1）反应可以改成：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－×266 kJ·mol－1－4×463 kJ·mol－1＝－150 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、
【答案】 A
【解析】 物质发生化学反应都伴随着能量的变化，伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化，物质发生物理变化、核变化(如原子弹的爆炸)也都伴有能量变化。在一个确定的化学反应体系中，反应物的总焓(设为x)与反应产物的总焓(设为y)之间的关系为：①x>y，化学反应为放热反应；②x4、
【答案】 D
【解析】 反应物总能量高于生成物总能量的反应应该是放热反应。
5、
【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。
6、
【答案】 （1）CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－725.76 kJ·mol－1
（2）N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH＝＋67.8 kJ·mol－1
（3）N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1
【解析】 （1）首先写出CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)，然后计算，n(CH3OH)＝，所以1 mol CH3OH燃烧放热725.76 kJ；（3）首先写出N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，发生上述反应断裂1 mol N≡N键、3 mol H—H键，形成6 mol N—H键，放出热量＝(391 kJ×6－436 kJ×3－946 kJ)＝92 kJ。

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