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第十八讲 化学反应与能量变化（一）
1．了解焓变(ΔH)与反应热的含义。
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．了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。
4．了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。
5．了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。
6．理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。
知识点一　化学反应的焓变
1．化学反应中的能量变化
(1)化学反应中的两大变化：________变化和__________变化。
(2)化学反应中的两大守恒：________守恒和__________守恒。
(3)化学反应中的能量转化形式：________、光能、电能等。通常主要表现为________的变化。
2．焓变　反应热
(1)定义：在________条件下进行的反应的________。
(2)符号：________。
(3)单位：__________或__________。
(4)化学键与化学反应中能量变化的关系
发生化学反应时，断开反应物的化学键要________能量，形成生成物的化学键要________能量，这两个过程中的能量________，因此化学反应中必然伴随着能量的变化。即
易错提醒：　①吸热反应完成后体系能量增加，故ΔH＞0，为正值。放热反应完成后体系能量减少，故ΔH＜0，为负值。
②比较反应热(ΔH)的大小时，不要忽视“＋”、“－”号。放热越多，ΔH就越小。
3．放热反应和吸热反应
放热反应 吸热反应
定义 ________热量的化学反应 ________热量的化学反应
形成原因 反应物具有的总能量____生成物具有的总能量 反应物具有的总能量____生成物具有的总能量
与化学键的关系 生成物成键时释放的总能量____反应物断键时吸收的总能量 生成物成键时释放的总能量____反应物断键时吸收的总能量
表示方法 ΔH__0 ΔH__0
图示
常见反应类型 ①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化 ①大多数分解反应；②盐的水解和弱电解质的电离；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应
知识点一
1．(1)物质　能量　(2)质量　能量　(3)热能　热量
2．(1)恒压　热效应　(2)ΔH　(3)kJ/mol　kJ·mol－1　(4)吸收　放出　不相等　吸热　E1　E2　>　放热　E1　E2　<
3.
放热反应 吸热反应
定义 放出热量的化学反应 吸收热量的化学反应
形成原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
与化学键的关系 生成物成键时释放的总能量大于反应物断键时吸收的总能量 生成物成键时释放的总能量小于反应物断键时吸收的总能量
表示方法 ΔH<0 ΔH>0
图示
知识点二　中和热与燃烧热
完成下列表格
比较项目 燃烧热 中和热 中和热
相同点 能量变化 ____反应
ΔH ΔH____0，单位：______
不同点 反应物的量 __ mol (O2的数量不限) 可能是1 mol，也可能是0.5 mol
生成物的量 不限量 H2O是 __ mol
反应热的含义 _________时，__ mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；不同反应物，燃烧热不同 ________中强酸跟强碱发生中和反应生成 ____ mol H2O时所释放的热量；不同反应物的中和热大致相同，均约为____ kJ·mol－1
知识点二
比较项目 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 1 mol (O2的数量不限) 可能是1 mol，也可能是0.5 mol
生成物的量 不限量 H2O是 1 mol
反应热的含义 25_℃、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；不同反应物，燃烧热不同 稀溶液中强酸跟强碱发生中和反应生成 1 mol H2O时所释放的热量；不同反应物的中和热大致相同，均约为57.3 kJ·mol－1
知识点三　热化学方程式
1．概念
表示参与化学反应的物质的____________和________的关系的化学方程式。
2．意义
表明了化学反应中的________变化和________变化。
如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
表示：2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出571.6 kJ的热量。
3．书写
(1)注明反应条件：反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反应是在25 ℃、101 kPa下进行的，可不注明。
(2)注明物质状态：常用____、____、____、____分别表示固体、液体、气体、溶液。
(3)注意符号单位：ΔH应包括“＋”或“－”、数字和单位(kJ·mol－1)。
(4)注意守恒关系：①原子守恒和得失电子守恒；②能量守恒。(ΔH与化学计量数相对应)
(5)注意特殊反应：
①表示中和热的热化学方程式中，产物H2O的系数必为____。
②表示燃烧热的热化学方程式中，可燃物的系数必为____，且燃烧产物应为________________。
(6)区别普通方程式：一般不注“↑”、“↓”以及“点燃”、“加热”等。
知识点三
1．物质的量　反应热
2．物质　能量
3．(2)s　l　g　aq
(5)①1　②1　稳定的氧化物
一、热化学方程式的书写
1．书写热化学方程式时，一定要注明反应条件吗？
2．物质的聚集状态与ΔH有什么联系？
3．热化学方程式中的化学计量数表示的意义是什么？使用时需注意什么问题？
【疑难解析】
一、1.不一定。反应热ΔH与测定条件(温度、压强等)有关。因此书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件。绝大多数ΔH是在25 ℃、101 kPa下测定的，可不注明温度和压强。
2．反应物和产物的聚集状态不同，反应热ΔH不同。因此，必须注明物质的聚集状态。这是因为：
3．(1)热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子数或原子数。因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。
(2)热化学方程式中的反应热是表示反应物完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，即化学计量数与ΔH成正比。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。如：
①H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH1
②H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)　ΔH2
③2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)　ΔH3
则有：ΔH1＝2ΔH2＝－ΔH3
二、反应热大小的比较
1．比较ΔH的大小时需带正负号吗？　
2．怎样比较两个反应的ΔH大小？
(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____，
则ΔH3＝__________，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＝____，则ΔH3＝____________，又ΔH3________，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
根据常识可知CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3<0
又因为ΔH2＋ΔH3＝____，所以ΔH2____ΔH1。
【疑难解析】
二、1.比较吸、放热反应过程中，吸收或放出热量的多少时不考虑符号，但比较ΔH大小时，必须带正、负号比较，对放热反应，ΔH越小，放热越多；对吸热反应，ΔH越大，吸热越多。
2．(1)<0　ΔH2－ΔH1　<
(2)ΔH1　ΔH1－ΔH2　<0　<
(3)ΔH1　>
【典例】1．回答下列问题
(1)水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。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种用﹡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。
(2)已知：
P(s，白磷)=P(s，黑磷)　　ΔH=-39.3 kJ·mol-1；
P(s，白磷)=P(s，红磷)　　ΔH=-17.6 kJ·mol-1；
由此推知，其中最稳定的磷单质是___________。
(3)已知反应器中还存在如下反应：
ⅰ．CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)　　　ΔH1
ⅱ．CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g) ΔH2
ⅲ．CH4(g)=C(s)＋2H2(g) ΔH3
……
ⅲ为积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用___________反应的ΔH。
【答案】(1) 小于 2.02
(2)黑磷
(3)C(s)＋2H2O(g)=CO2(g)＋2H2(g)或C(s)＋CO2(g)=2CO(g)
【解析】
(1)根据图像，初始时反应物的总能量为0，反应后生成物的总能量为-0.72 eV，则ΔH=-0.72 eV，即ΔH小于0；由图像可看出，反应的最大能垒在过渡态2，此能垒E正=1.86 eV-(-0.16 eV)=2.02 eV；
(2由盖斯定律得P(s，黑磷)=P(s，红磷)　ΔH=＋21.7 kJ·mol-1，能量越低越稳定，P的三种同素异形体的稳定性顺序为P(s，黑磷)>P(s，红磷)>P(s，白磷)，因此黑磷最稳定；
(3)根据盖斯定律，ⅰ式＋ⅱ式可得：CH4(g)＋2H2O(g)=CO2(g)＋4H2(g)　ΔH1＋ΔH2，则(ⅰ式＋ⅱ式)-ⅲ式可得：C(s)＋2H2O(g)=CO2(g)＋2H2(g)　ΔH；ⅰ式-ⅱ式可得：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1-ΔH2，则(ⅰ式-ⅱ式)-ⅲ式可得：C(s)＋CO2(g)=2CO(g)　ΔH，因此，要求反应ⅲ式的ΔH3，还必须利用反应C(s)＋2H2O(g)=CO2(g)＋2H2(g)或C(s)＋CO2(g)=2CO(g)的ΔH。
【典例】2．二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)。该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH2=-90kJ·mol-1
总反应的ΔH=___kJ·mol-1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是____(填标号)，判断的理由是___。
A． B．
C． D．
【答案】 -49 A ΔH1为正值，ΔH2和ΔH为负值，反应①的活化能大于反应②的
【解析】
①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH2=-90kJ·mol-1
根据盖斯定律①+②得CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=+41kJ·mol-1-90kJ·mol-1=-49kJ·mol-1；ΔH1为正值，ΔH2为负值，ΔH2和ΔH为负值，反应①为慢反应，说明反应①的活化能大于反应②活化能，能体现上述反应能量变化的是A。
【典例】3．氮氧化物(NOx)是一种主要的大气污染物，必须进行处理。
(1)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应生成NO，其反应过程中的能量变化如下：
反应 N2(g)→2N(g) O2(g)→2O(g) N(g)+O(g)→NO(g)
反应热 ΔH 1 ΔH 2 ΔH 3
热量值kJ·mol-1 945 498 630
①ΔH 1___________0，ΔH 3___________0.(填“＞”或“＜”)
②N2(g)+O2(g) = 2NO(g) ΔH=___________kJ·mol-1
(2)利用NH3在一定条件下与NO反应生成无污染的气体。其热化学方程式为：4NH3 (g)+6NO(g) =5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1807.98 kJ·mol-1，下列能表示该反应中能量变化的是___________(填字母)。
A．
B．
C 。
(3)利用甲烷催化还原氮氧化物。已知：
CH4 (g)＋4NO2(g) = 4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH=-574 kJ·mol-1
CH4(g)＋4NO(g) = 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH=-1160 kJ·mol-1
H2O(l) = H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1
则CH4 (g)＋2NO2(g)=N2 (g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH=___________，1.6 g CH4还原NO2 生成N2和液态水时放出的热量为___________kJ。
【答案】(1) > < 183
(2)C
(3) -867 kJ·mol-1 95.5
【解析】
(1)①氮气分子分解为氮原子，为断裂化学键吸收能量过程，则ΔH 1>0；氮原子和氧原子形成化学键放出能量过程，ΔH 3<0。
② Ⅰ：N2(g)→2N(g) ΔH 1=945 kJ·mol-1
Ⅱ：O2(g)→2O(g) ΔH 2=498 kJ·mol-1
Ⅲ：N(g)+O(g)→NO(g) ΔH 3=-630 kJ·mol-1
由盖斯定律可知，Ⅰ+Ⅱ+2×Ⅲ得到，N2(g)+O2(g) = 2NO(g) 故ΔH=183kJ·mol-1。
(2)4NH3 (g)+6NO(g) =5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1807.98 kJ·mol-1，反应为放热反应，反应物能量高于生成物，反应焓变为负值，故C。
(3)①CH4 (g)＋4NO2(g) = 4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH=-574 kJ·mol-1
②CH4(g)＋4NO(g) = 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH=-1160 kJ·mol-1
③H2O(l) = H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1
由盖斯定律可知，(①+②)得到CH4 (g)＋2NO2(g)=N2 (g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ，故ΔH=-867 kJ·mol-1；
由盖斯定律可知，(①+②)- ③×2得到CH4 (g)＋2NO2(g)=N2 (g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ，故ΔH=-955 kJ·mol-1；1.6 g CH4的物质的量为，故还原NO2 生成N2和液态水时放出的热量为955 kJ·mol-1×0.1mol=95.5 kJ。
一、化学反应的热效应
1．中科院科学家发现，在水滑石表面可发生：。关于该过程的说法正确的是
A．属于固氮过程 B．化学能一部分转化成了热能
C．反应物的总能量高于生成物的总能量 D．证明氮的非金属性大于氧
【答案】A
【解析】A．该过程将游离态的氮转化为氮的化合物，属于固氮过程，A项正确；
B．该反应为吸热反应，该过程将热能转化成化学能，B项错误；
C．该反应为吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，C项错误；
D．N、O都在第二周期，同周期从左到右主族元素的非金属性逐渐增强，N的非金属性小于O，D项错误；
答案选A。
2．SCR技术是针对柴油车尾气排放中NOx的一项处理工艺，其原理为NH3和NO在催化剂(MnO2)表面转化为N2和H2O，反应进程中的相对能量变化如图所示。下列说法不正确的是
A．总反应方程式为6NO+4NH35N2+6H2O
B．NH2NO是脱硝反应的活性中间体
C．催化剂的应用可降低反应焓变
D．决定反应速率的步骤是“H的移除”
【答案】C
【解析】
A．SCR技术是将NH3和NO在催化剂(MnO2)表面转化为N2和H2O，所以总反应方程式为6NO+4NH35N2+6H2O，A正确；
B．观察相对能量-反应进程曲线图可知，NH3吸附在催化剂表面后，经过一定的反应形成了NH2NO，NH2NO又经过一定的反应形成了N2和H2O，所以NH2NO是脱硝反应的活性中间体，B正确；
C．催化剂的应用只能降低反应的活化能，加快反应速率，但不能降低反应焓变，C不正确；
D．观察相对能量-反应进程曲线图可知，全过程只有H的移除势能升高，这是一个需要吸收能量越过能垒的反应，其速率是全过程几个反应中最慢的，决定了反应的速率，是总反应的速控步骤，所以决定反应速率的步骤是“H的移除”，D正确；
故选C。
3．在25℃、下，氢气燃烧生成气态水的能量变化如下图所示，已知：2H2(g) + O2(g)→2H2O(g)　，下列有关说法正确的是
A．O—H键的键能为930kJ·mol-1
B．a= 249
C．物质所具有的总能量大小关系为：甲>乙>丙
D．1molH2O(l)分解为2molH与1molO时吸收930kJ热量
【答案】B
【解析】
A．2molH原子和1molO形成2molO-H键，故H-O键的键能为 ，A错误；
B．该反应的反应热等于反应物总键能减去生成物总键能，故，a=249，B正确；
C．断键吸热，成键放热，甲到乙为断键过程，乙到丙为成键过程，故乙的能量最高，C错误；
D．1molH2O(g)分解为2molH与1molO时吸收930kJ热量，D错误；
故选B。
4．物质、与的能量存在如图所示的相互关系。已知：人为规定的能量为0kJ/mol。下列有关说法错误的是
A．物质是图示三种物质中最稳定的
B．过程①属于吸热反应
C．由图可推知，发生消去反应①或②时，环戊烷断键吸收的能量高于环戊烯断键吸收的能量
D．物质变化过程中所放出或吸收的热量的多少与路径无关
【答案】C
【解析】
A．物质的能量越低越稳定，由图可知，能量最低，所以最稳定，A项正确；
B．过程①，生成物能量高于反应物，所以属于吸热反应，B项正确；
C．过程①对应环戊烯消去反应，生成一个碳碳双键和氢气，吸收的能量为101kJ/mol，过程②对应环戊烷消去反应生成一个碳碳双键和氢气，吸收的能量为110 kJ/mol，当物质的量相同时，环戊烷吸收的能量高，但题干并没有明确环戊烷和环戊烯的物质的量，所以C项错误；
D．物质变化过程中所放出或吸收的热量的多少与路径无关，只与反应物的状态和反应时的温度压强有关，所以D项正确；
答案选C。
二、反应热大小的比较
5．强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为H＋(aq)＋OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。分别向1 L1.0 mol·L-1的NaOH溶液中加入足量①浓硫酸、②稀硫酸、③稀盐酸，恰好完全反应的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，下列关系正确的是
A．ΔH1＞ΔH2＞ΔH3 B．ΔH1＜ΔH2=ΔH3
C．ΔH1＜ΔH2＜ΔH3 D．ΔH1=ΔH2＜ΔH3
【答案】B
【解析】
1 L1.0 mol·L-1的NaOH溶液中含有溶质NaOH的物质的量n(NaOH)=cV=1.0 mol/L×1 L=1.0 mol，加入足量①浓硫酸时，浓硫酸溶于水会放出热量，导致发生中和反应产生1 mol水放出热量大于57.3 kJ，反应放出热量越多，则反应热就越小，所以ΔH1＜ΔH；加入足量②稀硫酸时，二者发生中和反应产生1 mol水和可溶性Na2SO4，反应放出热量为57.3 kJ，则ΔH2=ΔH；当加入足量③稀盐酸时，二者发生中和反应产生1 mol水和可溶性NaCl，反应放出热量为57.3 kJ，ΔH3=ΔH，故反应热ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为：ΔH1＜ΔH2=ΔH3，故合理选项是B。
6．列依据热化学方程式得出的结论正确的是(　　)
A．已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)为放热反应，则SO2的能量一定高于SO3的能量
B．已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)为放热反应，达到平衡后，再加入SO2反应的ΔH减小
C．已知H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)　ΔH=－57.3 kJ·mol－1，则任何酸碱中和反应的热效应均为57.3 kJ
D．已知2C(s)＋2O2(g)=2CO2(g)　ΔH1, 2C(s)＋O2(g)=2CO(g)　ΔH2，则ΔH1＜ΔH2
【答案】D
【解析】
A. 放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，所以2SO2(g)和O2(g)的总能量大于2SO3(g)的总能量，故A错误；
B.ΔH与化学计量数有关，与可逆反应的限度无关，当该反应达到平衡后再加入SO2，该反应应的ΔH不变，故B错误；
C. 在稀溶液中强碱和强酸反应生成1mol水放出的热量为中和热，△H=-57.3kJ/mol，弱酸或弱碱电离吸热，所以其中和热小于57.3kJ/mol，故C错误；
D. 已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) △H1，2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2，一氧化碳生成二氧化碳放热，焓变是负值，所以△H1＜△H2，故D正确。
故选D。
7．在一定条件下，与反应生成的平衡气体。时主要为，时主要为，高温时生成。其变转化关系如下：
下列说法不正确的是
A．， B． C． D．
【答案】C
【解析】
A．根据图示可知，ΔH1对应的反应Xe(g)+F2(g)XeF2(g)和ΔH5对应的反应Xe(g)+3F2(g)XeF6(g)都是化合反应，一般化合反应是放热的，所以ΔH1＜0，ΔH5＜0，故A正确；
B．ΔH5对应的反应是Xe(g)+3F2(g)XeF6(g)，ΔH4对应的反应是Xe(g)+2F2(g)XeF4(g)，ΔH3对应的反应是XeF4(g)+F2(g)XeF6(g)，Xe(g)+3F2(g)XeF6(g)和Xe(g)+2F2(g)XeF4(g)相减即可得到反应XeF4(g)+F2(g)XeF6(g)，所以，故B正确；
C．ΔH3对应的反应XeF4(g)+F2(g)XeF6(g)是化合反应，一般化合反应是放热的，所以ΔH3＜0，故C错误；
D．ΔH4对应的反应是Xe(g)+2F2(g)XeF4(g)，ΔH6对应的反应是XeF2(g)+2F2(g)XeF6(g)，两反应相减得到反应Xe(g)+XeF6(g)XeF4(g)+XeF2(g)；ΔH1对应的反应是Xe(g)+F2(g)XeF2(g)，ΔH3对应的反应是XeF4(g)+F2(g)XeF6(g)，两反应相减也得到反应Xe(g)+XeF6(g)XeF4(g)+XeF2(g)，所以，故D正确；
故选C。
8．已知几种离子反应的热化学方程式如下
①
②
③
④
下列有关判断正确的是
A．， B．
C． D．
【答案】C
【解析】
A．反应②生成沉淀，为放热反应，，反应③为与强酸发生的中和反应，为放热反应，，故A错误；
B．②生成沉淀是放热反应，反应④除了生成沉淀放热，还有中和放热，放出热量更多，放出的热量大于反应②的，即，故B错误；
C．根据盖斯定律可知，已知，，故，故C正确；
D．反应③可表示与强酸发生的中和反应，为弱碱，电离需吸收能量，故，故D错误；
故答案为C。
三、热化学方程式
9．根据如图能量关系示意图，下列说法正确的是
A．1molC(s)与1molO2(g)的能量之和为393.5kJ
B．反应2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)中，生成物的总能量大于反应物的总能量
C．由C(s)→CO(g)的热化学方程式为：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221.2kJ·mol-1
D．热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量，则CO热值ΔH=-10.1kJ·mol-1
【答案】C
【解析】
A．由图示可知，1molC(s)与1molO2(g)的能量比1molCO2(g)的能量高393.5 kJ，A错误；
B．由图示可知，2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)为放热反应，生成物的总能量小于反应物的总能量，B错误；
C．由图示可知，1molC(s)与O2(g)反应生成1molCO(g)放出热量为393.5 kJ-282.9 kJ=110.6 kJ，且物质的量与热量成正比，焓变为负，则热化学方程式为：2C(s)＋O2(g)=2CO(g)　ΔH=-221.2 kJ·mol-1，C正确；
D．若热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量，则CO的热值为≈10.1 kJ·g-1，D错误；
答案选C。
10．下列有关热化学方程式的叙述，正确的是
A．1mol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
B．由N2O4(g) 2NO2(g) ΔH=-56.9kJ·mol-1，可知将1molN2O4(g)置于密闭容器中充分反应后放出热量为56.9kJ
C．由：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1，可知：含1molCH3COOH的溶液与含1molNaOH的溶液混合，放出热量为57.3kJ
D．已知101kPa时，2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221kJ·mol-1，则1mol碳完全燃烧放出的热量大于110.5kJ
【答案】D
【解析】
A．1mol甲烷燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热，A错误；
B．N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH=-56.9kJ·mol-1，这是一个可逆反应，1mol N2O4(g)不完全反应，放出的热量小于56.9kJ，B错误；
C．醋酸是弱电解质，电离的过程要吸收热量，因此1mol CH3COOH的溶液与含1mol NaOH的溶液混合，放出热量要小于57.3kJ，C错误；
D．已知101kPa时，2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221kJ·mol-1，1mol碳完全燃烧生成1mol CO2，放出的热量大于110.5kJ，D正确；
故选D。
11．H2(g)+2ICl(g)→2HCl(g)+I2(g)能量曲线如图。描述正确的是
A．反应①为放热反应，反应②为吸热反应
B．若加入催化剂可降低反应热
C．热化学方程式为H2(g)+2ICl(g)→2HCl(g)+I2(g)-218kJ
D．若反应的生成物为2HCl(g)+I2(s)，则反应热数值将变大
【答案】D
【解析】
由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，活化能越小，反应速率越快，且反应中H、I元素的化合价变化。
A． 根据图象可知，反应①和反应②中反应物总能量都大于生成物，则反应①、反应②均为放热反应，△H均小于零，故A错误；
B． 若加入催化剂，只能改变反应速率，不能改变反应热，故B错误；
C． 反应①、反应②总的能量变化为218kJ，根据盖斯定律可知，反应①、反应②的焓变之和为△H=-218kJ mol-1，即H2(g)+2ICl(g)→2HCl(g)+I2(g)+218kJ mol-1，故C错误；
D．根据图象可知，反应①和反应②中反应物总能量都大于生成物，图中反应②即I2(g)+2HCl(g)=I2(s)+2HCl(g)，所以I2(g)+2HCl(g)的能量高于 I2(s)+2HCl(g)的总能量，则反应热数值将变大，故D正确；
故选D。
12．环氧乙烷( )可用作生产一次性口罩的灭菌剂。工业上常用乙烯氧化法生产环氧乙烷，其原理是：2CH2=CH2(g)+O2(g)2 (g) H。已知下列两个反应，则为
①
②
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】
由盖斯定律可知，反应①×2-②×2得到反应：2CH2=CH2(g)+O2(g)2 (g)，则其焓变为（-1323kJ /mol）×2-（-1218kJ /mol）×2=；
故选B。
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基础知识通关
规律与方法
经典例题
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第十八讲 化学反应与能量变化（一）
1．了解焓变(ΔH)与反应热的含义。
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．了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。
4．了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。
5．了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。
6．理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。
知识点一　化学反应的焓变
1．化学反应中的能量变化
(1)化学反应中的两大变化：________变化和__________变化。
(2)化学反应中的两大守恒：________守恒和__________守恒。
(3)化学反应中的能量转化形式：________、光能、电能等。通常主要表现为________的变化。
2．焓变　反应热
(1)定义：在________条件下进行的反应的________。
(2)符号：________。
(3)单位：__________或__________。
(4)化学键与化学反应中能量变化的关系
发生化学反应时，断开反应物的化学键要________能量，形成生成物的化学键要________能量，这两个过程中的能量________，因此化学反应中必然伴随着能量的变化。即
易错提醒：　①吸热反应完成后体系能量增加，故ΔH＞0，为正值。放热反应完成后体系能量减少，故ΔH＜0，为负值。
②比较反应热(ΔH)的大小时，不要忽视“＋”、“－”号。放热越多，ΔH就越小。
3．放热反应和吸热反应
放热反应 吸热反应
定义 ________热量的化学反应 ________热量的化学反应
形成原因 反应物具有的总能量____生成物具有的总能量 反应物具有的总能量____生成物具有的总能量
与化学键的关系 生成物成键时释放的总能量____反应物断键时吸收的总能量 生成物成键时释放的总能量____反应物断键时吸收的总能量
表示方法 ΔH__0 ΔH__0
图示
常见反应类型 ①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化 ①大多数分解反应；②盐的水解和弱电解质的电离；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应
知识点二　中和热与燃烧热
完成下列表格
比较项目 燃烧热 中和热 中和热
相同点 能量变化 ____反应
ΔH ΔH____0，单位：______
不同点 反应物的量 __ mol (O2的数量不限) 可能是1 mol，也可能是0.5 mol
生成物的量 不限量 H2O是 __ mol
反应热的含义 _________时，__ mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；不同反应物，燃烧热不同 ________中强酸跟强碱发生中和反应生成 ____ mol H2O时所释放的热量；不同反应物的中和热大致相同，均约为____ kJ·mol－1
知识点三　热化学方程式
1．概念
表示参与化学反应的物质的____________和________的关系的化学方程式。
2．意义
表明了化学反应中的________变化和________变化。
如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
表示：2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出571.6 kJ的热量。
3．书写
(1)注明反应条件：反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反应是在25 ℃、101 kPa下进行的，可不注明。
(2)注明物质状态：常用____、____、____、____分别表示固体、液体、气体、溶液。
(3)注意符号单位：ΔH应包括“＋”或“－”、数字和单位(kJ·mol－1)。
(4)注意守恒关系：①原子守恒和得失电子守恒；②能量守恒。(ΔH与化学计量数相对应)
(5)注意特殊反应：
①表示中和热的热化学方程式中，产物H2O的系数必为____。
②表示燃烧热的热化学方程式中，可燃物的系数必为____，且燃烧产物应为________________。
(6)区别普通方程式：一般不注“↑”、“↓”以及“点燃”、“加热”等。
一、热化学方程式的书写
1．书写热化学方程式时，一定要注明反应条件吗？
2．物质的聚集状态与ΔH有什么联系？
3．热化学方程式中的化学计量数表示的意义是什么？使用时需注意什么问题？
【疑难解析】
一、1.不一定。反应热ΔH与测定条件(温度、压强等)有关。因此书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件。绝大多数ΔH是在25 ℃、101 kPa下测定的，可不注明温度和压强。
2．反应物和产物的聚集状态不同，反应热ΔH不同。因此，必须注明物质的聚集状态。这是因为：
3．(1)热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子数或原子数。因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。
(2)热化学方程式中的反应热是表示反应物完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，即化学计量数与ΔH成正比。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。如：
①H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH1
②H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)　ΔH2
③2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)　ΔH3
则有：ΔH1＝2ΔH2＝－ΔH3
二、反应热大小的比较
1．比较ΔH的大小时需带正负号吗？　
2．怎样比较两个反应的ΔH大小？
(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____，
则ΔH3＝__________，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＝____，则ΔH3＝____________，又ΔH3________，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
根据常识可知CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3<0
又因为ΔH2＋ΔH3＝____，所以ΔH2____ΔH1。
【疑难解析】
二、1.比较吸、放热反应过程中，吸收或放出热量的多少时不考虑符号，但比较ΔH大小时，必须带正、负号比较，对放热反应，ΔH越小，放热越多；对吸热反应，ΔH越大，吸热越多。
2．(1)<0　ΔH2－ΔH1　<
(2)ΔH1　ΔH1－ΔH2　<0　<
(3)ΔH1　>
【典例】1．回答下列问题
(1)水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。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种用﹡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。
(2)已知：
P(s，白磷)=P(s，黑磷)　　ΔH=-39.3 kJ·mol-1；
P(s，白磷)=P(s，红磷)　　ΔH=-17.6 kJ·mol-1；
由此推知，其中最稳定的磷单质是___________。
(3)已知反应器中还存在如下反应：
ⅰ．CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)　　　ΔH1
ⅱ．CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g) ΔH2
ⅲ．CH4(g)=C(s)＋2H2(g) ΔH3
……
ⅲ为积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用___________反应的ΔH。
【典例】2．二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)。该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH2=-90kJ·mol-1
总反应的ΔH=___kJ·mol-1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是____(填标号)，判断的理由是___。
A． B．
C． D．
【典例】3．氮氧化物(NOx)是一种主要的大气污染物，必须进行处理。
(1)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应生成NO，其反应过程中的能量变化如下：
反应 N2(g)→2N(g) O2(g)→2O(g) N(g)+O(g)→NO(g)
反应热 ΔH 1 ΔH 2 ΔH 3
热量值kJ·mol-1 945 498 630
①ΔH 1___________0，ΔH 3___________0.(填“＞”或“＜”)
②N2(g)+O2(g) = 2NO(g) ΔH=___________kJ·mol-1
(2)利用NH3在一定条件下与NO反应生成无污染的气体。其热化学方程式为：4NH3 (g)+6NO(g) =5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1807.98 kJ·mol-1，下列能表示该反应中能量变化的是___________(填字母)。
A．
B．
C 。
(3)利用甲烷催化还原氮氧化物。已知：
CH4 (g)＋4NO2(g) = 4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH=-574 kJ·mol-1
CH4(g)＋4NO(g) = 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH=-1160 kJ·mol-1
H2O(l) = H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1
则CH4 (g)＋2NO2(g)=N2 (g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH=___________，1.6 g CH4还原NO2 生成N2和液态水时放出的热量为___________kJ。
一、化学反应的热效应
1．中科院科学家发现，在水滑石表面可发生：。关于该过程的说法正确的是
A．属于固氮过程 B．化学能一部分转化成了热能
C．反应物的总能量高于生成物的总能量 D．证明氮的非金属性大于氧
2．SCR技术是针对柴油车尾气排放中NOx的一项处理工艺，其原理为NH3和NO在催化剂(MnO2)表面转化为N2和H2O，反应进程中的相对能量变化如图所示。下列说法不正确的是
A．总反应方程式为6NO+4NH35N2+6H2O
B．NH2NO是脱硝反应的活性中间体
C．催化剂的应用可降低反应焓变
D．决定反应速率的步骤是“H的移除”
3．在25℃、下，氢气燃烧生成气态水的能量变化如下图所示，已知：2H2(g) + O2(g)→2H2O(g)　，下列有关说法正确的是
A．O—H键的键能为930kJ·mol-1
B．a= 249
C．物质所具有的总能量大小关系为：甲>乙>丙
D．1molH2O(l)分解为2molH与1molO时吸收930kJ热量
4．物质、与的能量存在如图所示的相互关系。已知：人为规定的能量为0kJ/mol。下列有关说法错误的是
A．物质是图示三种物质中最稳定的
B．过程①属于吸热反应
C．由图可推知，发生消去反应①或②时，环戊烷断键吸收的能量高于环戊烯断键吸收的能量
D．物质变化过程中所放出或吸收的热量的多少与路径无关
二、反应热大小的比较
5．强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为H＋(aq)＋OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。分别向1 L1.0 mol·L-1的NaOH溶液中加入足量①浓硫酸、②稀硫酸、③稀盐酸，恰好完全反应的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，下列关系正确的是
A．ΔH1＞ΔH2＞ΔH3 B．ΔH1＜ΔH2=ΔH3
C．ΔH1＜ΔH2＜ΔH3 D．ΔH1=ΔH2＜ΔH3
6．列依据热化学方程式得出的结论正确的是(　　)
A．已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)为放热反应，则SO2的能量一定高于SO3的能量
B．已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)为放热反应，达到平衡后，再加入SO2反应的ΔH减小
C．已知H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)　ΔH=－57.3 kJ·mol－1，则任何酸碱中和反应的热效应均为57.3 kJ
D．已知2C(s)＋2O2(g)=2CO2(g)　ΔH1, 2C(s)＋O2(g)=2CO(g)　ΔH2，则ΔH1＜ΔH2
7．在一定条件下，与反应生成的平衡气体。时主要为，时主要为，高温时生成。其变转化关系如下：
下列说法不正确的是
A．， B． C． D．
8．已知几种离子反应的热化学方程式如下
①
②
③
④
下列有关判断正确的是
A．， B．
C． D．
三、热化学方程式
9．根据如图能量关系示意图，下列说法正确的是
A．1molC(s)与1molO2(g)的能量之和为393.5kJ
B．反应2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)中，生成物的总能量大于反应物的总能量
C．由C(s)→CO(g)的热化学方程式为：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221.2kJ·mol-1
D．热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量，则CO热值ΔH=-10.1kJ·mol-1
10．下列有关热化学方程式的叙述，正确的是
A．1mol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
B．由N2O4(g) 2NO2(g) ΔH=-56.9kJ·mol-1，可知将1molN2O4(g)置于密闭容器中充分反应后放出热量为56.9kJ
C．由：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1，可知：含1molCH3COOH的溶液与含1molNaOH的溶液混合，放出热量为57.3kJ
D．已知101kPa时，2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221kJ·mol-1，则1mol碳完全燃烧放出的热量大于110.5kJ
11．H2(g)+2ICl(g)→2HCl(g)+I2(g)能量曲线如图。描述正确的是
A．反应①为放热反应，反应②为吸热反应
B．若加入催化剂可降低反应热
C．热化学方程式为H2(g)+2ICl(g)→2HCl(g)+I2(g)-218kJ
D．若反应的生成物为2HCl(g)+I2(s)，则反应热数值将变大
12．环氧乙烷( )可用作生产一次性口罩的灭菌剂。工业上常用乙烯氧化法生产环氧乙烷，其原理是：2CH2=CH2(g)+O2(g)2 (g) H。已知下列两个反应，则为
①
②
A． B． C． D．
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