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第28讲　化学能与热能
1.认识物质具有能量，认识吸热反应与放热反应，知道化学反应可 以实现化学能与其他能量形式的转化，能量的转化遵循能量守恒定 律。
2.认识化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
3.知道内能是体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强和物质 的聚集状态等影响。
4.认识恒温恒压条件下化学反应的反应热可以用焓变表示，能进行 反应焓变的简单计算，能用热化学方程式表示反应中的能量变化。
考点·全面突破
考点一　反应热　焓变
1. 环境与体系
研究化学反应热时，首先要明确研究的体系（反应物、生成物及发生 的反应），其次再确定除了体系之外，又与此研究对象有关的对象称 为环境。
热量是指因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。
2. 化学反应的实质和特征
3. 反应热、焓变
（1）反应热：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸 收的热量。
（2）焓变：恒压反应热
①焓（H）：与内能有关的物理量。
②焓变（ΔH）：生成物的焓与反应物的焓之差。表示为ΔH＝H（生 成物）－H（反应物）。
（3）焓变与反应热的关系：在等压条件下进行的化学反应，其反应 热等于反应的焓变，常用ΔH表示反应热，单位是 。
kJ·mol－1　
4. 放热反应与吸热反应
（1）从能量的高低角度理解
其中ΔH＝E（生成物总能量）－E（反应物总能量）。
放　
吸　
（2）从化学键角度理解
吸　
＞　
＜　
放　
（3）常见的放热反应与吸热反应
放热
反应 ①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③金属跟水或酸的置换反应；④物质的缓慢氧化；⑤铝热反应；⑥大多数的化合反应
吸热
反应 ①盐类的水解反应；②Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应；
③弱电解质的电离；④盐类的水解；⑤C与H2O（g）、C与 CO2的反应；⑥大多数的分解反应
【说明】　①C与CO2高温下生成CO的反应是化合反应，但属于吸热 反应。②H2O2的分解反应是放热反应。
一、反应历程与能量变化的图示分析
1. 臭氧层中O3分解过程如图所示，回答下列问题。
（1）ΔH （填“＞”或“＜”）0。
（2）催化反应①是 （填“吸热”或“放热”，下同）反 应，催化反应②是 反应。
（3）总反应的活化能是 ，催化反应①的活化能是 ，催化 反应②对应的逆反应的活化能是 ，总反应对应的逆 反应活化能为 。
＜　
吸热　
放热　
E　
E1　
E2＋｜ΔH｜　
E＋｜ΔH｜　
2. 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。
小于　
2.02　
二、根据相对能量或键能计算ΔH
3. （ΔH与正、逆反应活化能间的关系）如图是N2O和NO反应生成N2 和NO2的能量变化。
A. ΔH＝＋139 kJ·mol－1
B. ΔH＝－139 kJ·mol－1
C. ΔH＝－209 kJ·mol－1
D. ΔH＝－348 kJ·mol－1
解析：ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能
＝209 kJ·mol－1－348 kJ·mol－1＝－139 kJ·mol－1， B正确。
√
4. （ΔH与H之间的关系）实验测得1 000 K时相关变化及数据如 图所示：
（88.5－ 94a）
解析：由题图可知，铁、碳的标准焓都为0，氧化亚铁的标准焓为
－47a kJ·mol－1，则由题给反应的标准焓变可知，二氧化碳的标准焓Hθ＝（88.5－94a）kJ·mol－1。
化学键 N≡O Cl—Cl Cl—N N==O
键能/ （kJ·mol－1） 630 243 a 607
解析：根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，知题给反应的ΔH＝ 2×630 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×（a kJ·mol－1＋607 kJ·mol－1） ＝（289－2a）kJ·mol－1。
（289－2a）
【题后归纳】
ΔH计算的三个基本公式
　　（1）ΔH＝E（旧键断裂吸收总能量）－E（新键形成释放总能量）。
（2）ΔH＝E（生成物总能量）－E（反应物总能量）＝H（生成 物总焓）－H（反应物总焓）。
（3）ΔH＝Ea正－Ea逆。
【注意】　常见物质（1 mol）中的化学键数目
物质 CH4（C—H） P4（P—P） SiO2（Si—O）
化学键数目/mol 2 4 6 4
物质 石墨（C— C） 金刚石 （C—C） S8（S—S） Si（Si—Si）
化学键数目/mol 1.5 2 8 2
考点二　热化学方程式　燃烧热　　
1. 描述反应热的工具——热化学方程式
（1）概念：表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。
放出　
①热化学方程式要注明反应时的温度和压强。如不注明，即表示在25 ℃和101 kPa下测定。
②热化学方程式中必须注明反应物和生成物的聚集状态，固体（s）、液体（l）、气体（g）、水溶液（aq），若为同素异形体，还要注明名称。
③热化学方程式中各物质前的化学计量数可以是整数，也可以是分 数。当化学计量数改变时，其ΔH也同等倍数的改变。
（3）书写
④要注明ΔH的符号（“＋”代表 ，“－”代表 ） 以及单位kJ·mol－1。
吸热　
放热　
＋2H2O（l）　ΔH＝－1 411 kJ·mol－1　
2. 燃烧热
（1）概念：在101 kPa时， mol纯物质完全燃烧生成指定产物 时所放出的热量。
（2）意义：衡量燃料燃烧时放出热量的多少。
1　
（3）对“完全燃烧”的理解
燃烧元素 C H S N
指定产物及状态 SO2（g）
CO2（g）
H2O（l）
N2（g）　
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1　
3. 能源及利用
（2）常规能源是已经广泛使用与推广的能源；新能源是正在开发并 进行推广使用的能源。
（1）一次能源可以直接从自然界获取与使用；二次能源则需要加工 （转化）后使用。
　判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
×
√
×
√
√
×
一、热化学方程式的正误判断
1.25 ℃、101 kPa下，煤炭、氢气、天然气和甲醇（CH3OH）等几种 燃料的热值（指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量） 依次是33 kJ·g－1、143 kJ·g－1、56 kJ·g－1、23 kJ·g－1，则下列热化学 方程式书写正确的是（　　）
√
二、热化学方程式的书写
2. 依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
（1）（经典高考题）合成氨反应常使用铁触媒提高反应速率。如下 图为有、无铁触媒时，反应的能量变化示意图。写出该反应的热化学 方程式： 。
6CO2（g）＋6H2O（l）
ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1　
C2H5OH（l）＋
4H2（g）ΔH＝－216 kJ·mol－1　
【题后归纳】
“五审法”正确判断、书写热化学方程式
三、燃烧热及能源的综合利用
3. 下列关于能源的说法中错误的是（　　）
A. 煤、石油、天然气是化石能源
B. 水力、沼气是可再生能源
C. 核能、地热能为新能源
D. 煤、石油、电能均是一次能源
解析：电能是由一次能源转化得到的，属于二次能源，D错误。
√
4. 下列热化学方程式中ΔH代表燃烧热的是（　　）
√
解析：物质完全燃烧时碳元素应生成稳定氧化物CO2，A错误；S完全燃烧时生成物为二氧化硫，B错误；可燃物C6H12O6（s）的物质的量为1 mol，反应中C→CO2（g）、H→H2O（l），反应放出的热量是燃烧热，C正确；CO的化学计量数应为1，D错误。
真题·体验品悟
1. （2025·浙江1月选考11题）下列说法正确的是（　　）
√
解析：工业合成氨为放热反应，升温，平衡逆向移动，平衡常数减小，B项正确；该反应的ΔS＜0，ΔH＜0，根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0时反应自发进行可知，该反应在低温条件下能自发进行，无明显现象说明在常温常压下该反应的反应速率极慢，A项错误；对于放热反应，正反应的活化能比逆反应的活化能小，C项错误；由盖斯定律可知，第一个反应－第二个反应可得第三个反应，但不知道前两个反应ΔH的相对大小，故无法确定第三个反应ΔH的正、负，D项错误。
2. （2025·北京高考11题）为理解离子化合物溶解过程的能量变化， 可设想NaCl固体溶于水的过程分两步实现，示意图如下。
A. NaCl固体溶解是吸热过程
B. 根据盖斯定律可知：a＋b＝4
C. 根据各微粒的状态，可判断a＞0，b＞0
D. 溶解过程的能量变化，与NaCl固体和NaCl溶液中微粒间作用力的 强弱有关
下列说法不正确的是（　　）
√
解析：A项，由题图可知，NaCl固体溶解过程的焓变为ΔH3＝ ＋4 kJ·mol－1，为吸热过程，正确。B项，由题图可知，NaCl固 体溶于水的过程分两步实现，由盖斯定律可知ΔH3＝ΔH1＋ΔH2， 即a＋b＝4，正确。C项，第一步为NaCl固体变为Na＋（g）和
Cl－（g），此过程离子键发生断裂，为吸热过程，a＞0；第二步为Na＋（g）和Cl－（g）与水结合形成水合钠离子和水合氯离子的过程，此过程为成键过程，为放热过程，b＜0，错误。
D项，溶解过程的能量变化，取决于NaCl固体断键吸收的热量及
Na＋（g）和Cl－（g）水合过程放出的热量，即与NaCl固体和NaCl溶液中微粒间作用力的强弱有关，正确。
下列说法错误的是（　　）
A. 反应ⅰ是吸热过程
B. 反应ⅱ中H2O（g）脱去步骤的活化能为2.69 eV
C. 反应ⅲ包含2个基元反应
D. 总反应的速控步包含在反应ⅱ中
√
解析：由题图可知，反应ⅰ反应后相对能量增加0.05 eV，体系能量升高，故反应ⅰ为吸热反应，A正确；
由题图可知，反应ⅱ中H2O（g）脱去的步骤即反应ⅱ的最后一步的活化能为3.39 eV－0.70 eV＝2.69 eV，B正确；
反应ⅲ历程中存在两个过渡态，故包含2个基元反应，C正确；
由题图可知，整个反应历程中，活化能最高的步骤是反应ⅲ中的TS7对应的步骤，其活化能为6.37 eV－3.30 eV＝3.07 eV，D错误。
（2）（2023·重庆高考17题节选）乙烯与氧气反应生成环氧乙烷 （EO）和乙醛（AA），其图示如下：
①中间体OMC生成吸附态EO（ads）的活化能为 kJ·mol－1。
解析：过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，中间体 OMC生成吸附态EO（ads）的活化能为
（－93 kJ·mol－1）－（－176 kJ·mol－1）＝83 kJ·mol－1。
83　
②由EO（g）生成AA（g）的热化学方程式为 。
课时跟踪检测
一、选择题（本题包括10个小题，每小题只有一个选项符合题意）
1. （2025·浙江模拟）下列反应的ΔH＞0的是（　　）
A. 铁粉与硫粉反应
B. 氯化铵的水解反应
C. 软脂酸在人体内的反应
D. 双氧水在二氧化锰催化下分解
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√
解析：铁粉与硫粉反应为放热反应，A不符合题意；
氯化铵的水解反应为吸热反应，B符合题意；
软脂酸在人体内的反应为放热反应，C不符合题意；
双氧水在二氧化锰催化下分解为放热反应，D不符合题意。
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3. （2025·浙江杭州模拟）下列有关反应热ΔH的正、负判断错误的是 （　　）
√
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4. （2025·浙江开学考试）相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列 判断不正确的是（　　）
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A. ΔH1＝ΔH2－ΔH4
B. ΔH2＞0，ΔH4＞0
C. ΔH1＝ΔH2＋ΔH3－ΔH5
D. ΔH3＞ΔH5
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5. 已知共价键的键能与热化学方程式信息如表：
共价键 H—H H—O
键能/（kJ·mol－1） 436 463
热化学方程式
A. 428 kJ·mol－1 B. －428 kJ·mol－1
C. 498 kJ·mol－1 D. －498 kJ·mol－1
√
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6. （2025·浙江联考）甲酸在一定条件下可分解为CO和H2O，在无、 有催化剂条件下的能量与反应历程的关系如图所示。下列说法正确的 是（　　）
A. 该反应的活化能为甲酸分子的键能之和
B. 其他条件不变，按途径Ⅰ进行的反应热效应更大
C. 1 mol HCOOH中键能之和比1 mol CO和1 mol H2O中键能之和大
D. 途径Ⅱ的决速步骤为放热过程
√
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解析：催化剂能降低反应的活化能，但不能改变反应热，即不能改变键能，所以活化能与键能之和无直接关系，故A错误；催化剂能降低反应的活化能，不能改变反应的化学平衡，即不能改变反应的热效应，故B错误；由题图可知，该反应为放热反应，所以反应物总键能小于生成物总键能，因此1 mol HCOOH中键能之和比1 mol CO和
1 mol H2O中键能之和小，故C错误；由题图可知，途径Ⅱ的第二步的活化能最大，即途径Ⅱ的决速步骤为第二步，图像显示第二步中反应物的总能量高于生成物的总能量，即为放热过程，故D正确。
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7. 分析表中的四个热化学方程式，判断氢气和丙烷的燃烧热分别是 （　　）
“嫦娥号”发射火箭
燃料 液氢
（H2）
北京奥运会“祥云”火炬燃料 丙烷
（C3H8）
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A. 571.6 kJ·mol－1，2 221.5 kJ·mol－1
B. 285.8 kJ·mol－1，2 013.8 kJ·mol－1
C. 285.8 kJ·mol－1，2 221.5 kJ·mol－1
D. 241.3 kJ·mol－1，2 013.8 kJ·mol－1
解析：根据燃烧热的定义，可燃物的物质的量为1 mol，碳元素生成CO2（g），H元素生成H2O（l），故选C。
√
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8. 已知：①H2的燃烧热ΔH为－285.8 kJ·mol－1；
②中和反应生成1 mol水时的反应热ΔH为－57.3 kJ·mol－1；③水的汽 化热ΔH为＋44.0 kJ·mol－1。
下列热化学方程式书写正确的是（　　）
√
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9. 一定条件下，三个基元反应的正反应活化能[Ea（正）]和逆反应 活化能[Ea（逆）]如表：
基元反应 Ea（正）/（kJ·mol－1） Ea（逆）/（kJ·mol－1）
Ⅰ 30 55
Ⅱ 70 21
Ⅲ 16 35
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A. Ⅰ、Ⅱ B. Ⅰ、Ⅲ
C. Ⅱ、Ⅲ D. Ⅱ
解析：ΔH＝Ea（正）－Ea（逆），
基元反应Ⅰ的ΔH＝（30－55）kJ·mol－1＝－25 kJ·mol－1，
基元反应Ⅱ的ΔH＝（70－21）kJ·mol－1＝＋49 kJ·mol－1，
基元反应Ⅲ的ΔH＝（16－35）kJ·mol－1＝－19 kJ·mol－1，
则反应Ⅰ、Ⅲ的正反应为放热反应。
正反应为放热反应的是（　　）
√
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10. 标准状态下，1 mol物质气态时的相对能量如图所示。
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ΔH＝－499 kJ·mol－1
B. 断裂氧氧单键所需能量：HOO＞H2O2
C. H2的键能为436 kJ·mol－1
D. 稳定性：H2O2＞H2O
√
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二、非选择题（本题包括2个小题）
解析：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。
＜　
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ΔH＝－290.0 kJ·mol－1　
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98.0 kJ　
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（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
＋H2O（g）　ΔH＝－46 kJ·mol－1　
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解析：由反应图示可知图形与化学键对应关系为
H—H C—O O—H C—H
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12. 燃料的热值是指单位质量某种燃料完全燃烧放出的热量，其常用 单位为kJ·kg－1。已知下列物质的燃烧热（25 ℃、101 kPa）：
燃料 H2 CO CH4 C8H18（辛烷）
燃烧热/（kJ·mol－1） 285.8 283.0 890.3 5 518
据上表数据回答下列问题：
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12
（2）CH4的热值约为 （保留3位有效数字）。
5.56×104 kJ·kg－1　
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12
（3）上表所列燃料的热值最大的是 （填化学式）。
H2　
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6
7
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