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知识清单 17 化学反应的热效应
知识点01焓变 热化学方程式 知识点02 燃烧热和中和热、能源
知识点03 盖斯定律、反应热的计算知识点 01 焓变 热化学方程式
1．反应热和焓变
(1)反应热：化学反应过程中_______或_______的能量。
(2)焓变：恒压条件下的反应热，称之为焓变，符号为_______，单位为____________。
2．放热反应和吸热反应
(1)化学反应放热和吸热的原因
判断依据 放热反应 吸热反应
反应物总能量与生成 反应物具有的总能量_______生 反应物具有的总能量_______生成
物总能量的相对大小 成物具有的总能量 物具有的总能量
生成物分子成键时释放出的总能 生成物分子成键时释放出的总能
与化学键的关系 量_______反应物分子断键时吸 量_______反应物分子断键时吸收
收的总能量 的总能量
ΔH的符号 ΔH<0(“－”号) ΔH>0(“＋”号)
反应过程图示
(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
①弱电解质的电离
②酸碱中和反应
②盐类的水解反应
③金属与酸的置换反应
常见反应 ③Ba(OH) ·8H O与NH Cl的反应
2 2 4
④物质的缓慢氧化
④C和HO(g)、C和CO 的反应
2 2
⑤铝热反应
⑤大多数分解反应
⑥大多数化合反应
3．反应焓变的计算
(1)计算方法
ΔH＝_______的总能量－_______的总能量
ΔH＝_______的总键能－_______的总键能
ΔH＝_______活化能－_______活化能(2)用键能计算反应热
利用键能计算反应热的关键，是弄清物质中化学键的数目，常见单质、化合物中所含共价键的种类
和数目。
物质 CO CH P SiO 石墨 金刚石 S Si
2 4 4 2 8
(化学键) (C==O) (C—H) (P—P) (Si—O) (C—C) (C—C) (S—S) (Si—Si)
每个微粒所含
键数
(3)活化能与焓变的关系
a．催化剂能_______反应的活化能，但不影响焓变的大小。
b．在无催化剂的情况，E 为_______的活化能，E 为_______的活化能，ΔH＝_________，活化能大
1 2
小影响反应速率。
c．起点、终点能量高低判断反应的ΔH，并且物质的能量越低，物质越_______。
4．热化学方程式
(1)概念：表示参加反应物质的量和_______的关系的化学方程式。
(2)意义：
不仅表明了化学反应中的_______变化，也表明了化学反应中的_______变化。例如：H(g)＋
2
O(g)===HO(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，表示在25 ℃和1.01×105 Pa下，1 mol H (g)和 mol O(g)反应生
2 2 2 2
成___________________________________。
(3)热化学方程式的书写方法
①写出化学方程式并注明各物质的聚集状态。
热化学方程式的化学计量数表示的是____________，可以是_______或_______。
物质的聚集状态：固态用“_______”，液态用“_______”，气体用“_______”，溶液用“_______”。
②注明反应时的温度和压强。常用的ΔH的数据，一般都是___________时的数据，可以不特别注明。
③用ΔH表示化学反应热，ΔH必须与化学方程式一一对应，注意“＋”“－”和单位__________。
④ΔH的单位中“mol－1”的含义
对一个化学反应，ΔH的单位中“mol－1”不是指每摩尔具体物质，而是指“每摩尔_______”。
(1)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( )
(2)同温同压下，反应H(g)＋Cl(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同( )
2 2
(3)石墨转变为金刚石是吸热反应，则金刚石比石墨更稳定( )
(4)800 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N 和1.5 mol H 置于密闭的容器中充分反应生成NH (g)，放热19.3
2 2 3kJ，则其热化学方程式为N(g)＋3H(g)===2NH(g) ΔH＝－38.6 kJ·mol－1( )
2 2 3
(5)所有的燃烧反应都是放热反应，所以不需要加热就能进行( )
(6)一个反应的焓变因反应物的用量和反应条件的改变而发生改变( )
(7)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( )
(8)碳在空气中燃烧生成CO，该反应中化学能全部转化为热能( )
2
(9)活化能越大，表明化学反应吸收的能量越大( )
(10)Na CO 溶于水，NaHCO 溶于水均放出热量( )
2 3 3
(11)对于SO (g)＋O(g) SO (g) ΔH＝－Q kJ·mol－1，增大压强平衡右移，放出的热量增大，ΔH
2 2 3
减小( )
(12)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( )
(13)同素异形体转化的热化学方程式除了标明状态外，还要注明名称( )
(14)因为O—H键的键能大于S—H键的键能，所以HO的稳定性大于HS( )
2 2
一、化学反应过程的能量图
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。
2．科学家用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图
如图。
回答下列问题：
(1)从状态Ⅰ到状态Ⅲ为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)从状态Ⅰ到状态Ⅱ需要 (填“吸收”或“释放”)能量，CO分子 (填“是”或
“否”)需要断键形成C和O。
(3)从状态Ⅱ到状态Ⅲ形成的化学键是 。
(4)将相同物质的量的CO转化为CO ，CO与O比CO与O 反应放出的热量 (填“多”或
2 2
“少”)，可能的原因是 。(5)由该反应过程可知，在化学反应中，旧化学键 (填“一定”或“不一定”)完全断裂，但一
定有新化学键的 。
3．臭氧层中O 分解过程如图所示，回答下列问题。
3
(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 。
二、根据键能计算焓变
1．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 。
2．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
三、热化学方程式的书写
1．依据事实书写热化学方程式。
(1)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，则表示肼燃烧的
2 4 2
热化学方程式为 。
(2)CuCl(s)与O 反应生成CuCl (s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下，已知该反应每消耗1 mol
2 2
CuCl(s)放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是 。
(3)已知25 ℃，100 kPa时：1 mol葡萄糖[C H O(s)]完全燃烧生成CO(g)和HO(l)，放出2 804 kJ热量
6 12 6 2 2
则 25 ℃时，CO(g)与 HO(l)经光合作用生成葡萄糖[C H O(s)]和 O(g)的热化学方程式为
2 2 6 12 6 2
。
2．根据能量图书写热化学方程式
(1)合成氨反应常使用铁触媒提高反应速率。如图为有、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： 。从能量角度分析，铁
触媒的作用是 。(2)化学反应N＋3H 2NH 的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)。
2 2 3
试写出N(g)和H(g)反应生成NH (l)的热化学方程式 。
2 2 3
(3)为了有效降低能耗，过渡金属催化还原氮气合成氨被认为是具有巨大前景的一种合成氨方法。催
化过程一般有吸附—解离—反应—脱附等过程，图示为N 和H 在固体催化剂表面合成氨反应路径的势
2 2
能面图(部分数据略)，其中“*”表示被催化剂吸附。
氨气的脱附是 (填“吸热”或“放热”)过程，合成氨的热化学方程式为 。
(4)钌及其化合物在合成工业上有广泛用途，如图是用钌(Ru)基催化剂催化合成甲酸的过程。每生成
92 g液态HCOOH放出62.4 kJ的热量。
根据图示写出该反应的热化学方程式 。
知识点 02 燃烧热和中和热、能源
1．燃烧热(1)概念：在101 kPa时，_______纯物质完全燃烧生成__________时所放出的热量。
单位：_______，通常利用量热计由实验测得。
各元素的指定产物：C→_______ H→_______
S→_______ N→_______
(2)意义：
甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol－1，或ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，它表示25 ℃、101 kPa时，_______甲烷
完全燃烧生成___________和______________时_______890.3 kJ的热量。
(3)燃烧热的热化学方程式
书写燃烧热的热化学方程式时，以燃烧_______可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数，同时
可燃物要完全燃烧且生成__________。例如：
H(g)＋O(g)===H O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
2 2 2
2．能源
(1)能源分类
(2)解决能源问题的措施
①提高能源的利用效率：
a．改善开采、运输、加工等各个环节；
b．科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。
②开发新能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。
3．中和反应反应热及其测定
(1)中和反应反应热
在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成__________时所放出的热量。大量实验测得，在25 ℃和
101 kPa下，______________与______________发生中和反应生成1 mol H O时，放出_______的热量。
2
(2)测定原理
ΔH＝－
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n为生成HO的物质的量。稀溶液的密度用1 g·mL－1进
2
行计算。
(3)装置如图(4)注意事项
①隔热层及杯盖的作用是保温、隔热，减少热量损失。
②温度计测量完盐酸温度后，要用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用。
③为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量(0.50 mol·L－1盐酸、0.55 mol·L－1 NaOH溶液等体积混
合)。
④实验时不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器的理由是铜丝导热性好，比用玻璃搅拌器误差大。
【特别提示】测定中和反应反应热的实验中需要注意的问题
(1)所用装置要尽可能做到保温、隔热；实验操作时动作要快，尽量减少热量的损失。
(2)所用溶液的配制必须准确，且浓度要小；为保证酸完全被氢氧化钠中和，要使氢氧化钠稍过量。
(3)实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。
(4)要使用同一支温度计，温度计读数要尽可能准确；水银球部位一定要完全浸没在溶液中，且要稳
定一段时间后再读数，以提高测量的精度；两次读数的时间间隔要短，这样才能读到最高温度，即最终
温度。
(5)实验中若用弱酸代替强酸，或用弱碱代替强碱，因中和过程中弱酸或弱碱的电离吸热，会使测得
的反应热数值的绝对值偏小。
(6)可采用多次测量取平均值的方法，减小实验误差。
(1)根据2H(g)＋O(g)===2H O(l) ΔH＝－571 kJ·mol－1可知氢气的燃烧热为571 kJ·mol－1( )
2 2 2
(2)开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中PM 的含量( )
2.5
(3)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应
2
生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量( )
(4)S(s)＋O(g)===SO(g) ΔH＝－315 kJ·mol－1(燃烧热)(ΔH的数值正确)( )
2 3
(5)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则HSO 和Ba(OH) 反应的反应热ΔH＝
2 2 4 2
2×(－57.3 kJ·mol－1)( )
(6)在测定中和反应反应热的实验中，应把NaOH溶液分多次倒入( )
(7)为测定反应H＋(aq)＋OH－(aq)===H O(l)的ΔH，也可以选用0.1 mol·L－1NaHSO 溶液和0.1 mol·L－1
2 4
NaOH溶液进行实验( )
(8)实验时可用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器( )
(9)实验中测定反应前后温度变化的温度计可以更换( )
(10)中和反应反应热的测定实验中，测定盐酸后的温度计没有冲洗干净，立即测NaOH溶液的温度( )
(11)在101 kPa下，1 mol纯物质燃烧所放出的热量就是其标准燃烧热( )(12)我国目前使用的主要能源是化石燃料( )
一、标准燃烧热的热化学方程式
2H(g)＋O(g)===2H O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1的反应热是__________________，H 的燃烧热是
2 2 2 2
__________；H(g)＋O(g)===H O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1的反应热是__________，H 的燃烧热是
2 2 2 2
______________，如此可知反应热的数值与化学计量数________(填“有关”或“无关”，下同)，燃烧
热的数值与化学计量数________。
二、中和热的测量
已知H＋(aq)＋OH－(aq)===HO(l)的反应热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，回答下列有关中和反应的问题：
2
(1)用0.1 mol Ba(OH) 配成稀溶液与足量稀硝酸反应，能放出________kJ的能量。
2
(2)如图所示装置中，仪器A的名称是__________，作用是__________；仪器B的名称是__________，
作用是__________；碎泡沫塑料的作用是______________________。
(3)通过实验测定的中和反应反应热的数值常常小于57.3 kJ·mol－1，其原因可能是
________________________________________________________________________。
(4)用相同浓度和体积的氨水代替Ba(OH) 溶液进行上述实验，测得的反应热的数值__________(填
2
“偏大”“偏小”或“无影响”，下同)。
(5)用足量稀硫酸代替稀硝酸溶液进行上述实验，测得的中和反应反应热的数值__________。
知识点 03 盖斯定律、反应热的计算
1．盖斯定律
(1)内容
盖斯定律：不管化学反应一步完成或分几步完成，最终的反应热_______。化学反应的反应热只与
反应体系的_______和_______有关，与反应_______无关。
(2)“盖斯定律”型反应热(焓变)的运算规则
热化学方程式 方程式系数关系 焓变之间的关系
反应Ⅰ：aA(g)===B(g)ΔH
1
反应Ⅱ：B(g)===aA(g)ΔH
2
反应Ⅰ：aA(g)===B(g)ΔH
1
反应Ⅱ：A(g)===B(g)ΔH
2/
2．反应热大小的比较
(1)根据反应物的量的大小关系比较反应焓变大小
H(g)＋O(g)===H O(g) ΔH
2 2 2 1
2H(g)＋O(g)===2H O(g) ΔH
① 2 2 2 2
反应②中H 的量更多，因此放热更多，反应①和②都是_______反应，故ΔH_______ΔH。
② 2 1 2
(2)根据反应进行的程度大小比较反应焓变的大小
C(s)＋O(g)===CO(g) ΔH
2 3
C(s)＋O(g)===CO (g) ΔH
③ 2 2 4
反应④中，C完全燃烧，放热更多，反应③和④都是_______反应，故ΔH_______ΔH。
④ 3 4
(3)根据反应物或生成物的状态比较反应焓变的大小
S(g)＋O(g)===SO(g) ΔH
2 2 5
S(s)＋O(g)===SO(g) ΔH
⑤ 2 2 6
由于S(g)的能量大于S(s)的能量，故反应⑤放热更多，故ΔH_______ΔH。
⑥ 5 6
(4)根据特殊反应的焓变情况比较反应焓变的大小
2Al(s)＋O(g)===AlO(s) ΔH
2 2 3 7
2Fe(s)＋O(g)===Fe O(s) ΔH
⑦ 2 2 3 8
由⑦－⑧可得2Al(s)＋Fe O(s)===2Fe(s)＋Al O(s) ΔH＝ΔH－ΔH，已知铝热反应为_______反应，
⑧ 2 3 2 3 7 8
即ΔH_______0，ΔH_______ΔH。
7 8
一、利用盖斯定律书写热化学方程式
1．环戊二烯( )是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：
已知 (g)=== (g)＋H(g) ΔH＝＋100.3 kJ·mol－1
2 1
H(g)＋I(g)===2HI(g) ΔH＝－11.0 kJ·mol－1
2 2 2 ①
②
对于反应： (g)＋I(g)=== (g)＋2HI(g)
2
ΔH＝ kJ·mol－1。
3 ③
2．“嫦娥”五号预计在海南文昌发射中心发射，火箭的第一、二级发动机中，所用的燃料为偏二甲肼
和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N H)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，二者反应生成
2 4
氮气和气态水。已知：
N(g)＋2O(g)===N O(g) ΔH＝＋10.7 kJ·mol－1
2 2 2 4
①NH(g)＋O(g)===N (g)＋2HO(g) ΔH＝－543 kJ·mol－1
2 4 2 2 2
写出气态肼和NO 反应的热化学方程式： 。
② 2 4
3．(1)工业上利用甲酸的能量关系转换图如图所示：
反应CO(g)＋H(g) HCOOH(g)的焓变ΔH＝ kJ·mol－1。
2 2
(2)制备该合成气的一种方法是以CH 和HO为原料，有关反应的能量变化如图所示。
4 2
CH(g)与HO(g)反应生成CO(g)和H(g)的热化学方程式为 。
4 2 2
(3)1 mol CH (g)完全燃烧生成气态水的能量变化和1 mol S(g)燃烧的能量变化如图所示。在催化剂作用下，
4
CH 可以还原SO 生成单质S(g)、HO(g)和CO，写出该反应的热化学方程式：
4 2 2 2
。
(4)如图表示在CuO存在下HCl催化氧化的反应过程，则总反应的热化学方程式为
。
(5)已知用NaAlO 制备αAl(OH) 及能量转化关系如图：
2 3
反应②的热化学方程式为 。
(6)在αFe(Ⅲ)铁原子簇表面，以N 和H 为原料合成氨的反应机理如下：
2 2
H(g)===2H(g) ΔH
2 1
①N(g)＋2H(g) 2(NH)(g) ΔH
2 2
(NH)(g)＋H(g) (NH )(g) ΔH
② 2 3
(NH )(g)＋H(g) NH (g) ΔH
③ 2 3 4
总反应：N(g)＋3H(g) 2NH (g) ΔH。则ΔH ＝ (用含ΔH 、ΔH 、ΔH 、ΔH的式子表
④ 2 2 3 4 1 2 3
示)。
二、反应热大小的比较
(1)A(g)＋B(g)===C(g) ΔH＜0 A(g)＋B(g)===C(l) ΔH＜0
1 2
则ΔH (填“>”“＜”或“＝”，下同)ΔH。
1 2
(2)C(s)＋O(g)===CO (g) ΔH＜0 C(s)＋O(g)===CO(g) ΔH＜0
2 2 1 2 2
则ΔH ΔH。
1 2
(3)2H S(g)＋3O(g)===2SO(g)＋2HO(l) ΔH 2H S(g)＋O(g)===2S(s)＋2HO(l) ΔH
2 2 2 2 1 2 2 2 2
则有ΔH______ΔH
1 2
(4)Br (g)＋H(g)===2HBr(g) ΔH Br (l)＋H(g)===2HBr(g) ΔH
2 2 1 2 2 2
则有ΔH______ΔH
1 2
(5)4Al(s)＋3O(g)===2AlO(s) ΔH 4Fe(s)＋3O(g)===2Fe O(s) ΔH
2 2 3 1 2 2 3 2
则有ΔH_____ΔH
1 2
(6)Cl (g)＋H(g)===2HCl(g) ΔH Br (g)＋H(g)===2HBr(g) ΔH
2 2 1 2 2 2
则有ΔH_____ΔH
1 2
