文档内容
第1课时 必备知识——化学能与热能
[重要概念] ①反应热；②热化学方程式；③吸热反应；④放热反应；⑤中和
热；⑥燃烧热
知识清单
[基本规律] ①反应热与键能、活化能的关系；②反应热的大小比较；③盖
斯定律的应用
知识点1 反应热、燃烧热和中和热
1．化学反应的实质与特征
2．反应热(焓变)
(1)概念：在恒压条件下进行的反应的热效应。符号： Δ H 。单位： kJ·mol － 1 或kJ/mol。
(2)表示方法：吸热反应，ΔH>0；放热反应，ΔH<0。
(3)放热反应和吸热反应的判断
①宏观角度：从反应物和生成物具有的总能量相对大小的角度分析，如图所示。
②微观角度：从反应物和生成物的总键能角度分析：
③熟记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盐类的水解反应
②酸碱中和反应 ②Ba(OH) ·8H O与NH Cl的反应
2 2 4
③金属与酸的置换反应 ③C和HO(g)、C和CO 的反应
2 2
④物质的缓慢氧化 ④大多数的分解反应⑤铝热反应
⑥大多数化合反应
①化学反应表现为吸热或放热，与反应的条件没有必然关系，而是取决于反应
物和生成物具有的总能量(或焓)的相对大小。②化学反应表现为吸热或放热，与反应开始时
是否需要加热无关。需要加热的反应不一定是吸热反应，如C＋O=====CO 为放热反应；不
2 2
需要加热的反应也不一定是放热反应，如Ba(OH) ·8HO与NH Cl的反应为吸热反应。③吸
2 2 4
热反应和放热反应均是指化学反应；一般情况，物质具有的能量越高，其稳定性越弱。
(4)HT理解反应历程与反应热的关系
图示
图1 图2
意义 a表示正反应的活化能；b表示逆反应的活化能；c表示该反应的反应热
图1：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示放热反应
ΔH
图2：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝c kJ·mol－1，表示吸热反应
3.燃烧热
4．中和热
(1)中和热的概念及表示方法①当用热化学方程式表示中和热时，生成HO的物质的量必须是1 mol，当用热
2
化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必须为1 mol。②由于中和反应与燃烧反应均
是放热反应，表示中和热与燃烧热时可不带“－”号，但用ΔH表示时，必须带“－”号，如
某物质的燃烧热为Q kJ·mol－1或ΔH＝－Q kJ·mol－1。
(2)中和热的测定
①实验装置
②测定原理
ΔH＝－，c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18 kJ·kg－1·°C－1；n为生成HO的物质的量。
2
③注意事项
a．泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温、隔热，减少热量损失。
b．为保证酸完全被中和，采取的措施是若酸、碱浓度相等，可采用碱体积稍过量。
c．计算ΔH时，要对数据进行近似处理，酸、碱溶液的密度近似等于水的密度；混合液的
比热容近似等于水的比热容，即c＝4.18 kJ·kg·℃－1。
[通关1] (易错排查)判断正误
(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)物质发生化学变化都伴有能量的变化(√)(3)(2017·天津卷)葡萄糖为人类生命活动提供能量时，化学能转化成热能(√)
(4)(2018·天津卷)反应活化能越高，该反应越易进行(×)
(5)(2020·江苏卷)反应SiCl (g)＋2H(g)=====Si(s)＋4HCl(g)用E表示键能，该反应ΔH＝
4 2
4E(Si—Cl)＋2E(H—H)－4E(H—Cl)(×)
(6)(2019·江苏卷)反应2H(g)＋O(g)===2H O(g)的ΔH可通过下式估算：ΔH＝反应中形
2 2 2
成新共价键的键能之和－反应中断裂旧共价键的键能之和(×)
[通关2] (2020.1·浙江选考)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加快幅度，使平衡逆移
D [由图可知，E 为正反应活化能，E′为逆反应活化能，A项错误；该反应中，反应物
a a
总能量高于生成物总能量，为放热反应，ΔH＝E－E′，B项错误；普通分子获得足够能量
a a
才能成为活化分子，因此所有活化分子的平均能量高于所有分子的平均能量，C项错误；升
高温度，平衡逆向移动，则逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度，D项正确。]
[通关3] (2020·天津卷)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
D [A对，HCN的能量低于HNC的能量，物质的能量越低越稳定；B对，根据题图可知
反应为吸热反应，能量差为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，故正反应活化能大于逆反应活
化能；D错，催化剂只能改变反应速率，不影响反应热。][通关4] (1)(海南卷改编)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：
C H O(s)＋80O(g)===57CO (g)＋52HO(l)。已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8×104
57 104 6 2 2 2
kJ。油酸甘油酯的燃烧热ΔH为________________。
(2)(海南卷改编)已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2 215 kJ·mol－1，若一定量的丙烷完全燃烧后
生成1.8 g水，则放出的热量为________________。
解析 (1)燃烧热指的是燃烧1 mol 可燃物生成稳定的氧化物所放出的热量。燃烧1 kg
油酸甘油酯释放出热量 3.8×104 kJ，燃烧 1 mol 油酸甘油酯释放出热量为×3.8×104
kJ≈3.4×104 kJ，则得油酸甘油酯的燃烧热ΔH为－3.4×104 kJ·mol－1。
(2)1.8 g水的物质的量为0.1 mol，丙烷的分子式是C H 1 mol丙烷完全燃烧会产生4
3 8，
mol水，丙烷完全燃烧产生1.8 g水，燃烧的丙烷的物质的量为 mol，所以反应放出的热量为
×2 215 kJ＝55.375 kJ。
答案 (1)－3.4×104 kJ·mol－1 (2)55.375 kJ
知识点2 热化学方程式的书写及判断
1．概念
表示参加反应的物质的量和反应热关系的化学方程式。
2．意义
不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。
3．书写步骤及要求
可逆反应的热化学方程式中ΔH表示转化率为100%的反应热，不表示达到平
衡状态的反应热。例如，N
2
(g)＋3H
2
(g)⇌2NH
3
(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，表示1 mol N
2
(g)和3
mol H(g)生成2 mol NH (g) 放出92.4 kJ热量。
2 3
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)2H (g)＋O(g)===2H O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1表示：101 kPa，25 ℃条件下，2 mol
2 2 2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(√)
(2)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CHOH(g)＋O(g)===CO (g)＋
3 2 2
2H (g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，则CHOH(g)的燃烧热为192.9 kJ·mol－1(×)
2 3
(3)氢气的燃烧热为285.5 kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为2HO(l)=====2H(g)＋
2 2
O(g) ΔH＝＋285.5 kJ·mol－1(×)
2
(4)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
2
氧化钠溶液反应生成1 mol 水时放出57.3 kJ的热量(×)
[通关2] (2021·河北邯郸检测)下列热化学方程式或说法正确的是( )
A．甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH(g)＋
4
2O(g)===CO (g)＋2HO(g) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
2 2 2
B．500 ℃、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
2 2
NH (g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N(g)＋3H(g) 2NH (g) ΔH＝
3 2 2 3
－38.6 kJ·mol－1
C．H(g)的燃烧热是285.8 kJ·mol－1，则2HO(l)===2H (g)＋O(g) ΔH＝＋571.6 kJ·mol－
2 2 2 2
1
D．已知中和热为57.3 kJ·mol－1，则稀硫酸与氢氧化钡溶液反应的热化学方程式为2H＋
(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO (s)＋2HO(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
4 2
C [甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol－1，表示1 mol甲烷完全燃烧生成稳定的氧化物时放
出的热量，由于水的稳定状态是液态，所以其燃烧的热化学方程式是 CH(g)＋
4
2O(g)===CO (g)＋2HO(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，A错误；由于氮气与氢气产生氨气的反
2 2 2
应是可逆反应，0.5 mol N 和1.5 mol H 充分反应生成氨气的物质的量小于1 mol，该反应的
2 2
ΔH<－38.6 kJ·mol－1，B错误；稀硫酸与氢氧化钡溶液反应生成了BaSO 沉淀和水，生成
4
BaSO 沉淀还需要放出热量，所以该反应的ΔH<－57.3 kJ·mol－1×2，D错误。]
4
[通关3] (人教选修4·P6，4题改编)写出下列反应的热化学方程式。
(1)N (g)与H(g)反应生成17 g NH (g)，放出46.1 kJ热量_________________。
2 2 3
(2)1 mol C HOH(l)完全燃烧生成CO(g)和HO(l)，放出1 366.8 kJ热量__________。
2 5 2 2
(3)标准状况下，44.8 L C H(g)在O(g)中完全燃烧生成CO(g)和HO(l)，放出2 598.8 kJ
2 2 2 2 2热量____________________________。
(4)24 g C(s) 与 足 量 HO(g) 反 应 生 成 CO(g) 和 H(g) ， 吸 收 262.6 kJ 热 量
2 2
_____________________________。
解析 (1)1 mol N (g)与3 mol H (g)完全反应生成2 mol NH (g)时放出的热量为46.1
2 2 3
kJ×2＝92.2 kJ。
(2)C HOH燃烧的化学方程式为C HOH＋3O===2CO ＋3HO，故C HOH(l)完全燃烧
2 5 2 5 2 2 2 2 5
生成CO 和HO(l)的热化学方程式为 C HOH(l)＋3O(g)===2CO(g)＋3HO(l) ΔH＝－1
2 2 2 5 2 2 2
366.8 kJ/mol。
(3)n(C H)＝＝2 mol，故反应的热化学方程式为2C H(g)＋5O(g)===4CO (g)＋2HO(l)
2 2 2 2 2 2 2
ΔH＝－2 598.8 kJ/mol。
(4)1 mol C(s)与足量HO(g)反应生成CO(g)和H(g)，吸收的热量为＝131.3 kJ。
2 2
答案 (1)N (g)＋3H(g)===2NH(g)ΔH＝－92.2 kJ/mol
2 2 3
(2)C HOH(l)＋3O(g)===2CO (g)＋3HO(l)ΔH＝－1 366.8 kJ/mol
2 5 2 2 2
(3)2C H(g)＋5O(g)===4CO (g)＋2HO(l)ΔH＝－2 598.8 kJ/mol
2 2 2 2 2
(4)C(s)＋HO(g)===CO(g)＋H(g)ΔH＝＋131.3 kJ/mol
2 2
[通关4] (新教材链接)(人教选择性必修1·P12，1题改编)依据事实，写出下列反应的热化
学方程式。
(1)1 mol Cu(s)与适量O(g)反应生成CuO(s)，放出157.3 kJ的热量。
2
________________________________________________________________________。
(2)1 mol C H(g)与适量O(g)反应生成CO(g)和HO(l)，放出1 411.0 kJ的热量。
2 4 2 2 2
________________________________________________________________________。
(3)下图是1 mol NO 和1 mol CO反应生成CO 和NO过程中能量变化示意图，请写出
2 2
NO 和CO反应的热化学方程式：_________________________。
2
(4)化学反应N
2
＋3H 2⇌2NH
3
的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)。
试写出N(g)和H(g)反应生成NH (l)的热化学方程式
2 2 3
________________________________________________________________________。答案 (1)Cu(s)＋O(g)===CuO(s) ΔH＝－157.3 kJ·mol－1(其他合理答案均可)
2
(2)C H(g)＋3O(g)===2CO (g)＋2HO(l) ΔH＝－1 411.0 kJ·mol－1
2 4 2 2 2
(3)NO (g)＋CO(g)===CO (g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1
2 2
(4)N (g)＋3H(g) 2NH (l) ΔH＝－2(c＋b－a) kJ·mol－1
2 2 3
训练(二十七) 化学能与热能
1．(2020·四川成都期末)下列变化过程，属于放热反应的是( )
①NaOH固体溶于水 ②黑火药的爆炸 ③食物因氧化而腐败 ④铝热反应 ⑤酸碱
中和反应 ⑥煅烧石灰石制生石灰 ⑦盐酸溶液中插入打磨过的铝片
A．②③④⑤⑦ B．①②④⑤
C．②③④⑥ D．①②③⑥⑦
A [NaOH固体溶于水放热，为物理过程，不是放热反应，①错误；黑火药的爆炸为放热
反应，②正确；食物因氧化而腐败，为放热反应，③正确；铝热反应为放热反应，④正确；酸碱
中和反应为放热反应，⑤正确；煅烧石灰石制生石灰为吸热反应，⑥错误；盐酸溶液中插入打
磨过的铝片为放热反应，⑦正确。]
2．(2021·河北秦皇岛检测)下列说法正确的是( )
A．在101 kPa时，1 mol S(s)和2 mol S(s)的燃烧热相等
B．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
C．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀HSO 溶液和稀
2 2 4
Ba(OH) 溶液反应的反应热ΔH>2×(－57.3)kJ·mol－1
2
D．已知2C(s)＋2O(g)===2CO (g) ΔH＝a kJ·mol－1，2C(s)＋O(g)===2CO(g) ΔH＝b
2 2 2
kJ·mol－1，则b>0>a
A [燃烧热与物质的物质的量多少无关，所以在25 ℃、101 kPa下，1 mol 硫和2 mol硫
燃烧热相等， A项正确；反应热与反应条件无关，如铝热反应为放热反应，但需在高温下进
行，B项错误；稀HSO 溶液和稀Ba(OH) 溶液反应生成水和BaSO 沉淀，生成硫酸钡沉淀会
2 4 2 4
放出热量，则ΔH<2×(－57.3)kJ·mol－1，C项错误；C的燃烧为放热反应，完全燃烧放出的能量多，则0>b>a，D项错误。]
3．(2021·河南焦作检测)等物质的量的CH===CHCH===CH 与HBr加成生成两种主要
2 2
产物X、Y的能量与反应进程如下图所示：
下列说法正确的是( )
A．产物Y比产物X更稳定
B．CH===CHCH===CH ＋HBr―→W的过程放出能量
2 2
C．W→X正反应的活化能比W→Y正反应的活化能大
D．CH===CHCH===CH ＋HBr―→W的速率比W→X(或Y)的快
2 2
A [物质的能量越低越稳定，则产物 Y 比产物 X 更稳定，A 项正确；
CH===CHCH===CH 与HBr的总能量比W的总能量低，为吸热反应，B项错误；由图可知
2 2
W→X正反应的活化能小，W→Y正反应的活化能大，C项错误；活化能越小，反应速率越快，
则CH===CHCH===CH ＋HBr→W的速率比W→X(或Y)的慢，D项错误。]
2 2
4．(2021·湖南长沙一中检测)以TiO 为催化剂的光热化学循环分解CO 反应为温室气体
2 2
减排提供了一个新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A．过程①中钛氧键断裂会释放能量
B．该反应中，光能和热能转化为化学能
C．使用TiO 作催化剂可以降低反应的焓变，从而提高化学反应速率
2
D．CO 分解反应的热化学方程式为2CO(g)=== 2CO(g)＋O(g) ΔH＝＋30 kJ/mol
2 2 2
B [过程①中钛氧键断裂需要吸收能量，A项错误；由图可知，光热化学循环分解CO
2
反应转化为CO，故光能和热能转化为化学能，B项正确；使用TiO 作催化剂可以降低反应的
2
活化能，从而提高化学反应速率，但反应焓变(ΔH)不变，C项错误；结合图中数据，反应
2CO(g)=== 2CO(g)＋O(g)的ΔH＝(1 598 kJ/mol×2)－(2×1 072 kJ/mol＋496 kJ/mol)＝＋
2 2
556 kJ/mol，D项错误。]5．(2021·浙江名校协作体联考)十氢萘(C H )是具有高储氢密度的氢能载体，经历
10 18
“C H →C H →C H”的脱氢过程释放氢气。
10 18 10 12 10 8
反应Ⅰ：C H (l)―→C H (l)＋3H(g) ΔH
10 18 10 12 2 1
反应Ⅱ：C H (l)―→C H(l)＋2H(g) ΔH
18 12 10 8 2 2
在一定温度下，其反应过程对应的能量变化如图。下列说法不正确的是
A．ΔH＞ΔH＞0
1 2
B．ΔH＝E －E
1 a1 a2
C．该脱氢过程速率的快慢由反应Ⅰ决定
D．C H 脱氢过程中，不会有大量中间产物C H 积聚
10 18 10 12
B [由图可知，反应Ⅰ和反应Ⅱ均为吸热反应，且ΔH＞ΔH＞0，A项正确；图中E 代
1 2 a1
表反应Ⅰ中正反应活化能，但E 不是反应Ⅰ逆反应活化能，故ΔH≠E －E ，B项错误；活
a2 1 a1 a2
化能越大，反应速率越慢，反应Ⅰ中正反应活化能大于反应Ⅱ中正反应活化能，则反应Ⅰ的
反应速率慢，故脱氢过程速率的快慢由反应Ⅰ决定，C项正确；反应Ⅱ的速率比反应Ⅰ的速
率快，因此脱氢过程不会有大量中间产物C H 积聚，D项正确。]
10 12
6．(2021·浙江嘉兴教学测试)2019年9月我国科研人员研制出Ti—H—Fe双温区催化剂
其中Ti—H区域和Fe区域的温度差可超过100 ℃。Ti—H—Fe双温区催化合成氨的反应历
程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是( )
A．①②③在Fe区域发生，处于低温区
B．④过程表示N原子由Fe区域向Ti—H区域传递
C．该历程中能量变化最大的是2.46 eV，①是氮分子中氮氮三键的断裂过程
D．使用Ti—H—Fe双温区催化合成氨，使合成氨反应转化为吸热反应
B [合成氨反应是放热反应，过程①②③涉及吸附和断键，应处于高温区，A项错误；过
程④中Ti—H—Fe—*N转化为Ti—H—*N—Fe，则该过程中N原子由Fe区域向Ti－H区域
传递，B项正确；由图可知，过程①能量变化最大(2.46 eV)，该过程中N 吸附在催化剂的表面，
2
氮分子中共价键未断裂，C项错误；使用催化剂，只能改变活化能，不能改变反应热(ΔH)，故合成氨反应转化仍为放热反应，D项错误。]
7．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
(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
2
程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(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
2 4 2
示肼燃烧的热化学方程式为________________________。
(3)2 mol Al(s)与适量O(g)反应生成Al O(s)，放出1 669.8 kJ的热量。此反应的热化学
2 2 3
方程式为_________________________________。
(4)2.3 g某液态有机物和一定量的氧气混合点燃，恰好完全燃烧，生成2.7 g液态水和
2.24 L CO(标准状况)并放出68.35 kJ的热量。写出此反应的热化学方程式：_______。
2
解析 (1)1 g 碳与适量水蒸气反应生成CO和H，需吸收10.94 kJ热量，则碳与水蒸气
2
反应的热化学方程式为C(s)＋HO(g)===CO(g)＋H(g) ΔH＝＋131.28 kJ·mol－1。
2 2
(2)2.0 g 肼气体完全燃烧生成氮气和水蒸气时放出33.4 kJ热量，则表示肼燃烧的热化学
方程式为NH(g)＋O(g)===N (g)＋2HO(g) ΔH＝－534.4 kJ·mol－1。
2 4 2 2 2
(3)2 mol Al(s)与适量O(g)反应生成Al O(s)，放出1 669.8 kJ的热量，则此反应的热化
2 2 3
学方程式为4Al(s)＋3O(g)===2AlO(s) ΔH＝－1 669.8 kJ·mol－1×2＝－3 339.6 kJ·mol－1。
2 2 3
(4)通过燃烧的产物可知该有机物中肯定含有碳元素和氢元素，可能含有氧元素。n(H O)
2
＝＝0.15 mol，n(H)＝0.3 mol，m(H)＝0.3 g，n(CO)＝＝0.1 mol，n(C)＝0.1 mol，m(C)＝1.2 g，
2
则碳元素和氢元素的质量之和是0.3 g＋1.2 g＝1.5 g<2.3 g，故该有机物中还含有氧元素，氧
元素的质量是2.3 g－1.5 g＝0.8 g，n(O)＝0.05 mol，从而可确定该有机物的分子式为C HO，
2 6
该液态有机物为 C HOH，故该反应的热化学方程式为 C HOH(l)＋3O(g)===2CO (g)＋
2 5 2 5 2 2
3HO(l) ΔH＝－1 367 kJ·mol－1。
2
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)ΔH＝－534.4 kJ·mol－1
2 4 2 2 2
(3)4Al(s)＋3O(g)===2AlO(s)ΔH＝－3 339.6 kJ·mol－1
2 2 3
(4)C HOH(l)＋3O(g)===2CO (g)＋3HO(l)ΔH＝－1 367 kJ·mol－1
2 5 2 2 2
