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第 30 讲 反应热
复习目标 1.了解反应热、焓变的概念，知道化学反应热效应与反应的焓变之间的关系。
2.知道常见的吸热反应和放热反应，能从多角度分析化学反应中能量变化的原因。3.了解热
化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。
考点一 反应热 焓变
1．反应热和焓变
(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
①焓(H)：焓是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。
③焓变与反应热的关系
恒压条件下的反应热等于反应的焓变，常用 Δ H 表示反应热，常用单位： kJ·mol － 1 。
2．吸热反应、放热反应
(1)放热反应：释放热量的化学反应。反应物的总能量大于生成物的总能量。反应体系的能
量降低，故ΔH＜0，即ΔH为负值。
(2)吸热反应：吸收热量的化学反应。反应物的总能量小于生成物的总能量。反应体系的能
量升高，故ΔH＞0，即ΔH为正值。
(3)常见的吸热反应和放热反应
吸热反应(ΔH＞0) 放热反应(ΔH＜0)
①Ba(OH) ·8H O与NH Cl的反应 ①中和反应
2 2 4
②大多数的分解反应 ②燃烧反应
③弱电解质的电离 ③金属与酸或氧气的反应
④盐类水解 ④铝热反应⑤酸性氧化物或碱性氧化物
⑤C和HO(g)、C和CO 的反应 与水的反应
2 2
⑥大多数的化合反应
3.反应热产生的原因
1．浓HSO 稀释是放热反应( )
2 4
2．放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应( )
3．可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关( )
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(
)
5．活化能越大，表明化学反应吸收的能量越大( )
答案 1.× 2.× 3.√ 4.√ 5.×
一、理解反应热与物质的能量变化关系图
1．根据如图所示的反应，回答下列问题：
(1)该反应是放热反应，还是吸热反应？ 。
(2)反应的ΔH＝ 。
(3)反应的活化能为 。
(4)试在上图中用虚线表示在反应中使用催化剂后活化能的变化情况。
答案 (1)放热反应 (2)－b kJ·mol－1
(3)a kJ·mol－1(4)
2．铋基催化剂对CO 电化学还原制取HCOOH具有高效的选择性。其反应历程与能量变化
2
如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
CO――→CO―――→HCOO－――→HCOOH
2
(1)使用Bi、BiO 两种催化剂哪个更有利于CO 的吸附？ 。简述判断依据：
2 3 2
。
(2)CO 电化学还原制取HCOOH的反应ΔH 0。
2
(3)使用 Bi催化剂时，最大能垒是 ，使用 BiO 催化剂时，最大能垒是
2 3
。
(4)由*CO生成*HCOO－的反应为 。
答案 (1)Bi O 由题图可知，使用BiO 催化剂时，相对能量减小得多，趋于更稳定状态
2 3 2 3
(2)＜
(3)0.38 eV 0.32 eV (4)*CO＋HCO＋e－===*CO＋*HCOO－
解析 (3)使用Bi催化剂时，*CO―→*CO过程中的活化能为－0.51 eV－(－0.89 eV)＝0.38
2
eV，
使用BiO 催化剂时，*CO―→*CO＋*HCOO－过程的活化能为－2.54 eV－(－2.86 eV)＝0.32
2 3
eV。
二、根据键能计算焓变
3．CH—CH(g)―→CH==CH(g)＋H(g) ΔH，有关化学键的键能如下表：
3 3 2 2 2
化学键 C—H C==C C—C H—H
键能/ (kJ·mol－1) 414 615 347 435
则该反应的反应热为 。
答案 ＋125 kJ·mol－1
解析 ΔH＝E(C—C)＋6E(C—H)－E(C==C)－4E(C—H)－E(H—H)＝(347＋6×414－615－4×414－435) kJ·mol－1＝＋125 kJ·mol－1。
4.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)＋Cl(g)2ClNO(g)的ΔH＝ kJ·mol－1(用含a的代数式表示)。
2
答案 289－2a
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。
(1)焓变与反应中物质能量的变化关系
物质能量变化与焓变的关系：ΔH＝E(生成物的总能量)－E(反应物的总能量)。
(2)焓变与键能的关系
①ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和。
②常见1 mol物质中化学键数目：
物质 金刚石 SiO P CO CH
2 4 2 4
化学键 C—C Si—O P—P C==O C—H
化学键数目 2N 4N 6N 2N 4N
A A A A A考点二 热化学方程式
1．热化学方程式既表示化学反应的物质变化，也表示化学反应的能量变化。
如2H(g)＋O(g)===2HO(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1表示在25 ℃、101 kPa条件下，2 mol
2 2 2
H (g) 与 1 mol O (g) 反应生成 2 mol 液态水时放出的热量为 571.6 kJ 。
2 2
2．热化学方程式中必须标明反应物和生成物的状态，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。
4．热化学方程式中的化学计量数为物质的量。故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。
5．要注明ΔH的符号：“＋”代表吸热，“－”代表放热以及单位： kJ·mol － 1 。
1．C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH＞0，说明石墨比金刚石稳定( )
2．对于SO (g)＋O(g)SO (g) ΔH＝－Q kJ·mol－1，增大压强平衡右移，放出的热量增
2 2 3
大，ΔH减小( )
3．热化学方程式H(g)＋O(g)===HO(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol－1表示的意义：25 ℃、101
2 2 2
kPa时，发生上述反应生成1 mol H O(g)后放出241.8 kJ的热量( )
2
4．热化学方程式前面的化学计量数既表示分子数也表示物质的量( )
5．CH(g)＋2O(g)===CO(g)＋2HO(g) ΔH＝－890.3 kJ( )
4 2 2 2
答案 1.√ 2.× 3.√ 4.× 5.×
1．依据事实书写热化学方程式。
(1)1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和H ，需要吸收10.94 kJ热量，此反应的热化学方程式
2
为
。
(2)已知2.0 g燃料肼(N H)气体完全燃烧生成N 和水蒸气时，放出33.4 kJ的热量，则表示肼
2 4 2
燃烧的热化学方程式为
。
(3)CuCl(s)与O 反应生成CuCl (s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下，已知该反应每消
2 2
耗1 mol CuCl(s)放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是
。
答案 (1)C(s)＋HO(g)===CO(g)＋H(g) ΔH＝＋131.28 kJ·mol－1
2 2(2)N H(g)＋O(g)===N(g)＋2HO(g)
2 4 2 2 2
ΔH＝－534.4 kJ·mol－1
(3)4CuCl(s)＋O(g)===2CuCl (s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ·mol－1
2 2
2．分析图像书写热化学方程式。
(1)图甲表示的是NO 和CO反应生成CO 和NO过程中能量变化示意图，请写出NO 和CO
2 2 2
反应的热化学方程式：
。
(2)图乙表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲在生成1 mol气态氢化物时的焓变数据，根据焓变
数据可确定a、b、c、d分别代表哪种元素，试写出硒化氢在热力学标准状态下，发生分解
反应的热化学方程式：
。
(3)图丙表示一定条件下，在水溶液中1 mol Cl－、ClO(x＝1,2,3,4)的能量相对大小，
①D是 (填离子符号)。
②B―→A＋C反应的热化学方程式为
(用离子
符号表示)。
答案 (1)NO (g)＋CO(g)===NO(g)＋CO(g)
2 2
ΔH＝－234 kJ·mol－1
(2)H Se(g)===Se(s)＋H(g) ΔH＝－81 kJ·mol－1
2 2
(3)①ClO ②3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq) ΔH＝－117 kJ·mol－1
解析 (1)根据图甲可知，此反应是放热反应，热化学方程式为NO (g)＋CO(g)===CO(g)＋
2 2
NO(g)
ΔH＝(134－368) kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1。
(2)同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，其气态氢化物的稳定性逐渐降低，能量逐渐增
大，则可确定a、b、c、d分别代表碲、硒、硫、氧元素。b代表硒元素，生成1 mol H Se(g)
2的ΔH＝＋81 kJ·mol－1，则其分解反应的热化学方程式为HSe(g)===Se(s)＋H(g) ΔH＝－
2 2
81 kJ·
mol－1。
(3)D中氯元素的化合价为＋7价，应为ClO，写出B―→A＋C的化学方程式，利用生成物
的总能量减去反应物的总能量求得ΔH＝(63－60×3) kJ·mol－1＝－117 kJ·mol－1，写出热化学
方程式即可。
1．(2020·浙江1月选考，22)在一定温度下，某反应达到了化学平衡，其反应过程对应的能
量变化如图。下列说法正确的是( )
A．E 为逆反应活化能，E′为正反应活化能
a a
B．该反应为放热反应，ΔH＝E′－E
a a
C．所有活化分子的平均能量高于或等于所有分子的平均能量
D．温度升高，逆反应速率加快幅度大于正反应速率加快幅度，使平衡逆移
答案 D
2．(2020·天津，10)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
答案 D
解析 A对，HCN的能量低于HNC的能量，能量越低越稳定；B对，根据题图可知反应为
吸热反应，该反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1；C对，正反应的活化能为186.5 kJ·mol－1，逆反应的活化能为186.5 kJ·mol－1－59.3 kJ·mol－1＝127.2 kJ·mol－1，故正反应的活化能大于逆反
应的活化能；D错，催化剂只能改变反应速率，不影响反应热。
3．(2021·浙江1月选考，20)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：
共价键 H—H H—O
键能/(kJ·mol－1) 436 463
热化学方程式 2H(g)＋O(g)===2HO(g) ΔH＝－482 kJ·mol－1
2 2 2
则2O(g)===O(g)的ΔH为( )
2
A．428 kJ·mol－1 B．－428 kJ·mol－1
C．498 kJ·mol－1 D．－498 kJ·mol－1
答案 D
解析 设O==O的键能为x，则(2×436 kJ·mol－1＋x)－2×2×463 kJ·mol－1＝－482 kJ·mol－
1，x＝498 kJ·mol－1，所以2O(g)===O(g)的ΔH＝－498 kJ·mol－1，D正确。
2
4．[2017·天津，7(3)]0.1 mol Cl 与焦炭、TiO 完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解
2 2
成TiO·xHO的液态化合物，放热4.28 kJ，该反应的热化学方程式为
2 2
。
答案 2Cl(g)＋TiO(s)＋2C(s)===TiCl (l)＋2CO(g) ΔH＝－85.6 kJ·mol－1
2 2 4
5．[2020·全国卷Ⅱ，28(1)①]乙烷在一定条件可发生如下反应：C H(g)===C H(g)＋H(g)
2 6 2 4 2
ΔH，相关物质的燃烧热数据如下表所示：
1
物质 C H(g) C H(g) H(g)
2 6 2 4 2
燃烧热ΔH/
－1 560 －1 411 －286
( kJ·mol－1)
则ΔH＝ kJ·mol－1。
1
答案 ＋137
解析 先写出三种气体的燃烧热的热化学方程式，然后根据盖斯定律，ΔH＝－1 560 kJ·
1
mol－1－(－1 411 kJ·mol－1)－(－286 kJ·mol－1)＝＋137 kJ·mol－1。
课时精练
1．下列物质间的反应，其能量变化符合下图的是( )A．合成氨反应
B．碳与水蒸气高温制水煤气
C．Ba(OH) ·8H O晶体和NH Cl晶体混合
2 2 4
D．碳酸钙的分解
答案 A
2．已知2H(g)＋CO(g)CHOH(g)为放热反应，对该反应的下列说法正确的是( )
2 3
A．因该反应为放热反应，故不加热就可发生
B．相同条件下，2 mol H (g)的能量或1 mol CO(g)的能量一定高于1 mol CH OH(g)的能量
2 3
C．相同条件下，2 mol H (g)和1 mol CO(g)的总能量一定高于1 mol CH OH(g)的能量
2 3
D．达到平衡时，CO的浓度与CHOH的浓度一定相等
3
答案 C
解析 放热反应与反应条件无关，可能需要加热才发生，A错误；物质的能量与状态有关，
由放热反应可知，相同条件下，2 mol H (g)与 1 mol CO(g)的总能量和一定高于 1 mol
2
CHOH(g)的能量，B错误、C正确；平衡时，各物质的浓度不变，浓度是否相等与起始量、
3
转化率有关，D错误。
3．已知化学反应A(g)＋B (g)===2AB(g) ΔH＝＋100 kJ·mol－1的能量变化如图所示，判断
2 2
下列叙述正确的是( )
A．加入催化剂，该反应的反应热ΔH变小
B．每形成2 mol A—B，将吸收b kJ能量
C．每生成2分子AB吸收(a－b) kJ热量
D．该反应正反应的活化能大于100 kJ·mol－1
答案 D
解析 催化剂不影响焓变的大小，A错误；形成化学键，释放能量，B错误；每生成2 mol
AB(g)吸收(a－b)kJ热量，C错误。
4．根据如图所示的N(g)和O(g)反应生成NO(g)过程中能量变化情况，判断下列说法错误
2 2的是( )
A．2 mol气态氧原子结合生成O(g)时，能放出498 kJ能量
2
B．断裂1 mol NO分子中的化学键，需要吸收632 kJ能量
C．1 mol N (g)和1 mol O (g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量
2 2
D．1 mol N 和1 mol O 反应的焓变
2 2
ΔH＝－180 kJ·mol－1
答案 D
解析 反应热就是断裂旧化学键吸收的能量和形成新化学键放出的能量的差值，该反应的反
应热是946 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1－2×632 kJ·mol－1＝＋180 kJ·mol－1，所以该反应是吸热
反应，反应物总能量小于生成物总能量，D项错误。
5．298 K、101 kPa时，合成氨反应的热化学方程式为 N(g)＋3H(g)2NH (g) ΔH＝－
2 2 3
92.38 kJ·
mol－1。在该温度下，取0.5 mol N (g)和3 mol H (g)放在一密闭容器中，在催化剂存在的情
2 2
况下进行反应，最后反应放出的热量( )
A．等于46.19 kJ B．大于46.19 kJ
C．小于46.19 kJ D．无法确定
答案 C
解析 N 与H 的反应为可逆反应，达到平衡状态时，0.5 mol N (g)和3 mol H (g)不能完全反
2 2 2 2
应，因而放出的热量小于46.19 kJ。
6．中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，
其主要过程如图所示。
已知：几种物质中化学键的键能如下表所示：
HO中 O 中 H 中H HO 中 HO 中
2 2 2 2 2 2 2
化学键
H—O O==O —H O—O O—H
键能/(kJ·mol－1) 463 496 436 138 463
若反应过程中分解了2 mol水，则下列说法不正确的是( )
A．总反应为2HO=====2H↑＋O↑
2 2 2
B．过程Ⅰ吸收了926 kJ能量
C．过程Ⅱ放出了574 kJ能量D．过程Ⅲ属于放热反应
答案 D
解析 由图可知，总反应为水分解生成氢气和氧气，实现了光能向化学能的转化，反应的化
学方程式为2HO=====2H↑＋O↑，故A正确；过程Ⅰ为2 mol H O分子变成2 mol氢原子
2 2 2 2
和2 mol羟基的过程，吸收的能量为463 kJ·mol－1×2 mol＝926 kJ，故B正确；过程Ⅱ为
2 mol氢原子和2 mol羟基生成1 mol氢气和1 mol过氧化氢，放出的能量为436 kJ＋138 kJ
＝574 kJ，故C正确；过程Ⅲ为1 mol过氧化氢生成1 mol氧气和1 mol氢气，吸收的能量为
463 kJ×2＋138 kJ＝1 064 kJ，放出的能量为496 kJ＋436 kJ＝932 kJ，吸收的能量大于放出
的能量，该过程为吸热反应，故D错误。
7．已知断裂1 mol H (g)中的H—H需要吸收436.4 kJ的能量，断裂1 mol O (g)中的共价键需
2 2
要吸收498 kJ的能量，生成HO(g)中的1 mol H—O能放出462.8 kJ的能量。下列说法正确
2
的是( )
A．断裂1 mol H O中的化学键需要吸收925.6 kJ的能量
2
B．2H(g)＋O(g)===2HO(g)
2 2 2
ΔH＝－480.4 kJ·mol－1
C．2HO(l)===2H(g)＋O(g)
2 2 2
ΔH＝＋471.6 kJ·mol－1
D．H(g)＋O(g)===HO(l)
2 2 2
ΔH＝－240.2 kJ·mol－1
答案 B
解析 未说明1 mol H O的状态，不能计算能量变化，A错误；2H(g)＋O(g)===2HO(g)
2 2 2 2
ΔH＝436.4 kJ·mol－1×2＋498 kJ·mol－1－4×462.8 kJ·mol－1＝－480.4 kJ·mol－1，B正确；气
态水转化为液态水时放出的热量未知，不能计算焓变，C、D错误。
8．实验测得：101 kPa时，1 mol H 完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH
2 4
完全燃烧生成液态水和CO ，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是(
2
)
①CH(g)＋2O(g)===CO(g)＋2HO(l) ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1
4 2 2 2
②CH(g)＋2O(g)===CO(g)＋2HO(l) ΔH＝－890.3 kJ
4 2 2 2
③CH(g)＋2O(g)===CO(g)＋2HO(g) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
4 2 2 2
④2H(g)＋O(g)===2HO(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
2 2 2
A．仅有②④ B．仅有④
C．仅有②③④ D．全部符合要求
答案 B
解析 ①ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，②焓变的单位不正确，③水的状态不正确。
9．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( )A．已知：正丁烷(g)===异丁烷(g) ΔH<0，则正丁烷比异丁烷稳定
B．已知：C H(g)＋3O(g)===2CO(g)＋2HO(g) ΔH＝－1 478.8 kJ·mol－1，则C H(g)的燃
2 4 2 2 2 2 4
烧热ΔH＝－1 478.8 kJ·mol－1
C．已知：H＋(aq)＋OH－(aq)===HO(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀 Ba(OH) (aq)和稀
2 2
HSO (aq)完全反应生成1 mol H O(l)时，放出57.3 kJ热量
2 4 2
D．已知：S(s)＋O(g)===SO (g) ΔH；S(g)＋O(g)===SO (g) ΔH，则ΔH>ΔH
2 2 1 2 2 2 1 2
答案 D
解析 正丁烷转化为异丁烷的反应为放热反应，说明等物质的量的异丁烷的能量比正丁烷低，
物质能量越低越稳定，A项错误；燃烧热为101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产
物时放出的热量，已知热化学方程式中生成物水为气态，则对应的 ΔH不是C H(g)的燃烧
2 4
热，B项错误；反应还生成了BaSO(s)，放出的热量应大于57.3 kJ，C项错误；两个反应均
4
是放热反应，S(g)完全燃烧时放热更多，故|ΔH|<|ΔH|，则ΔH>ΔH，D项正确。
1 2 1 2
10．最近，中国科学院大连化物所CO 催化转化为CO的研究获得新成果。下图是使用不同
2
催化剂(NiPc和CoPc)时转化过程中的能量变化，下列说法不合理的是( )
A.CO 经还原反应得到COOH
2
B．该研究成果将有利于缓解温室效应，并解决能源转化问题
C．相同基团的物种分别吸附在NiPc和CoPc表面，其能量可能不同
D．催化剂可以改变CO 转化为CO反应的焓变
2
答案 D
解析 CO 转化为COOH的过程中，碳元素的化合价降低，因此CO 转化为COOH的反应
2 2
是还原反应，A项正确；由图可知，COOH吸附在NiPc上的能量高于吸附在CoPc上的能量，
因此相同基团的物种分别吸附在NiPc和CoPc表面，其能量不同，C项正确；催化剂只影响
反应速率，不改变反应焓变，D项错误。
11．请参考题中图表，已知E＝134 kJ·mol－1、E＝368 kJ·mol－1，根据要求回答问题。
1 2(1)图Ⅰ是1 mol NO (g)和1 mol CO(g)反应生成CO(g)和NO(g)的过程中能量变化示意图，若
2 2
在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E (填“增大”“减小”或“不变”，
1
下同)，ΔH 的变化是 。请写出 NO (g)和 CO(g)反应的热化学方程式：
2
。
(2)下表是部分化学键的键能数据：
化学键 P—P P—O O==O P==O
键能/(kJ·mol－1) a b c x
已知1 mol白磷(P )完全燃烧放热d kJ，白磷及其完全燃烧的生成物结构如上图Ⅱ所示，则
4
上表中x＝ (用含有a、b、c、d的代数式表示)。
答案 (1)减小 不变 NO (g)＋CO(g)===CO(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1
2 2
(2)(6a＋5c＋d－12b)
解析 (1)观察图像，E 为反应的活化能，加入催化剂，反应的活化能降低，ΔH不变；1
1
mol NO (g)和1 mol CO(g)反应生成CO(g)和NO(g)的反应热数值即反应物和生成物的能量差，
2 2
因此该反应的热化学方程式为NO (g)＋CO(g)===CO(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1。
2 2
(2)反应热＝反应物键能总和－生成物键能总和，即6a＋5c－(4x＋12b)＝－d，可得x＝(6a＋
5c＋d－12b)。
