《高考总复习系列丛书—高三化学一轮复习高效创新教案》(中册)：第1节 化学反应与能量变化 Word版含解析

一、反应热与焓变
【知识梳理】
1.反应热：当一个化学反应在一定温度下进行时，反应释放或吸收的热量称为此反应在该温度下的反应热，单位是kJ/mol。

反应热的大小与参加反应的物质的多少有关，也与参加反应的物质状态和生成物状态有关，而与反应的途径无关。

在化学反应中，旧键的断裂需要吸收能量，而新键的形成则放出能量，总能量的变化取决于上述两个过程能量变化的相对大小。

2.焓变：
（1）焓：焓是用来描述物质所具有的能量的物理量，用符号H表示。

（2）焓变：生成物的总焓与反应物的总焓之差，用符号ΔH表示。

ΔH ＞ 0 反应吸收热量；ΔH ＜ 0反应放出热量。

（3）焓变与键能的关系：ΔH = —（生成物的键能之和—反应物的键能之和）
温馨提示：对于一定量的纯净物质，在一定的状态（如温度、压强）下，焓有确定的数值。

在同样的条件下，不同的物质具有的能量也不同，焓的数值也就不同；同一物质所处的环境条件（温度、压强）不同，以及物质的聚集状态不同，焓的数值也不同。

焓的数值的大小与物质的量有关，在相同的条件下，当物质的物质的量增加一倍时，焓的数值也增加一倍。

因此，当一个化学反应在不同的条件下进行，尤其是物质的聚集状态不同时，反应焓变是不同的。

3. 吸热反应和放热反应：
类型比较放热反应吸热反应
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分子成键时释放的总
能量大于反应物分子断键时
吸收的总能量
生成物分子成键时释放的总能量
小于反应物分子断键时吸收的总
能量
表示方法ΔH＜0 ΔH＞0
联系ΔH＝ΔH(生成物)－ΔH(反应物)，键能越大，物质能量越低，越稳定；键能越小，物质能量越高，越不稳定
图示
常见反应类型
①所有的燃烧反应
②大多数化合反应
③酸碱中和反应
④金属与酸或水的反应
①大多数分解反应
②盐的水解和弱电解质的电离
③Ba(OH)
2
·8H
2
O与NH
4
Cl反应
④C和H
2
O或CO
2
的反应
4. 燃烧热和中和热：根据反应类型和研究对象的不同，反应热可分为生成热、分解热、中和热.燃烧热、溶解热等。

比较燃烧热中和热相同点能量变化放热
ΔHΔH<0，单位：kJ/mol
不同点
反应物的量 1 mol(O2不限量) 不限量
生成物的量不限量H2O(l)是1 mol
反应热的含义
1 mol可燃物完全燃烧时放
出的热量；不同可燃物，燃
烧热不同
生成1 mol H2O(l)时放出的热量；不
同的反应物中和热大致相同，均约为
57.3 kJ/mol
【典例分析】下列说法正确的是。

①生成物能量一定低于反应物总能量
②放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
③HCl和NaOH反映的中和热△H＝－57.3kJ/mol，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热△H＝2×(－
57.3)kJ/mol
④需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
⑤1mol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
⑥依据盖斯定律，反应焓变的大小与反应的途径有关，无论是一步完成还是分几步完成，其总
的热效应完全相同
⑦25 ℃、101 kPa,1 mol S和2 mol S的燃烧热相等
⑧反应中旧键断裂需吸收能量，新键形成需放出能量，所以总能量不变
⑨化学反应在物质变化的同时，伴随着能量变化，其表现形式只有吸热和放热两种
答案解析
⑦
生成物的总能量低于反应总能量的反应，是放热反应，若是吸热反应则相反，
①错误；反应速率与反应是吸热还是放热没有必然的联系，②错误；中和热
是指在一定条件下强酸于强碱的稀溶液反应生成1molH2O所放出的热量，与
酸和碱的元数无关，③错误；加热是化学反应的条件，与反应是为否放热和
吸热无关，④错误；燃烧热是指1mol的物质完全燃烧生成稳定的化合物所
放出的热量，这里的稳定化合物包含两层意思，一是化合物稳定，如C燃烧
可生成CO和CO2，其中CO2比CO稳定，二是化合物的状态稳定，如气态的
水就不如液态的水稳定，⑤错误；从盖斯定律来看，反应焓变的大小与途径
无关，⑥错误；燃烧热指在25 ℃、101 kPa时1 mol该物质完全燃烧生成
稳定的氧化物，所放出的热量，与实际燃烧的硫的物质的量无关，⑦正确；
任何一个化学反应，其反应前后都有能量的变化，⑧错误；化学反应的能量
变化可以以光能、热能等形式变化，⑨错误
性的强弱。

导电性强弱是由溶液离子浓度大小决定的。

如果某强电解质溶液浓度很小，那么它的导电性可以很弱，而某弱电解质虽然电离程度很小，但如果浓度较大时，该溶液的导电能力也可以较强。

因此，强电解质溶液的导电能力不一定强，弱电解质的导电能力也不一定弱。

【达标练习】
1. 下图是778 K时氮气与氢气合成氨反应过程中能量变化的曲线图，下列叙述正确的是（）
A．此反应为吸热反应
B．b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线
C．加入催化剂可增大正反应速率和平衡常数
D．加入催化剂，该化学反应的ΔS、ΔH都变大
2. 下列关于热化学反应的描述中正确的是( )
A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ/mol，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH＝2×(－
57.3)kJ/mol
B．碳与二氧化碳反应既是吸热反应，又是化合反应
C．热化学方程式中化学计量系数可表示分子个数
D．1 mol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
3. 已知：P
4(g)＋6Cl
2
(g)===4PCl
3
(g) ΔH＝a kJ·mol－1，P4(g)＋
10Cl
2(g)===4PCl
5
(g) ΔH＝b kJ·mol－1，P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的
键能为c kJ·mol－1，PCl3中P—Cl键的键能为1.2c kJ·mol－1。

下列叙述正确的是( )
A．P—P键的键能大于P—Cl键的键能 B．可求Cl
2(g)＋PCl
3
(g)===PCl
5
(s)的
反应热ΔH
C．Cl—Cl键的键能为b－a＋5.6c
4
kJ·mol－1 D．P—P键的键能为
5a－3b＋12c
8
kJ·mol－1
二、热化学方程式
【知识梳理】
1．定义：表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。

2．意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。

3.书写：
温馨提示：热化学方程式一般不注“↑”、“↓”以及“点燃”、“加热”等反应条件；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，可以是整数，也可以是分数。

且化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。

4. 正误判断：
【典例分析】在一定条件下，S
8(s)和O
2
(g)发生反应依次转化为SO
2
(g)和SO
3
(g)。

反应过程中的能量关系可用右图简单表示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。

(1)写出表示S 8燃烧热的热化学方程式__________________________。

(2)写出SO 3分解生成SO 2和O 2的热化学方程式_________________。

(3)若已知1个S 8分子中有8个硫硫键，硫氧键的键能为d kJ·mol －1，氧氧键的键能为e kJ·mol －1，则S 8分子中硫硫键的键能为____________。

答案
解析
(1)S 8(s)＋8O 2(g)===8SO 2(g) ΔH ＝－8a kJ·mol
－1
(2)2SO 3(g)===2SO 2(g)＋O 2(g) ΔH ＝＋2b kJ·mol －1 (3)(2d －a －e )kJ·mol －1
(1)燃烧热指的是1 mol 燃料完全燃烧生成稳定氧化物
时放出的热量，因此根据定义先写出反应的化学方程式：S 8(s)＋8O 2(g)===8SO 2(g)，又由于题干中给出的焓变是指生成1 mol 产物的数据，因此该反应的热化学方程式为S 8(s)＋8O 2(g)===8SO 2(g) ΔH ＝－8a kJ·mol
－1。

(3)设S 8分子中硫硫键的键能为x kJ·mol －1
，反应
热等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和，结合(1)可得8x ＋8e －16d ＝－8a ，解得x ＝2d －a －e
热反应在数值前加“+”号，放热反应在数值前加“-”号，单位用kJ·mol -1表示。

②必须在各物质的化学式后边注明各物质的聚集状态或晶型。

③反应系数只表示物质的量，不表示分子数,因此系数可以是分数，也不用最简系数，但要注意焓变数值与相应的方程式相配。

【达标练习】
4. 已知：2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH ＝－571.6 kJ·mol －1
，2CH 3OH(l)＋3O 2(g)===2CO 2(g)＋4H 2O(l) ΔH ＝－1452 kJ·mol －1
，H ＋
(aq)＋OH －
(aq)===H 2O(l)ΔH ＝－57.3 kJ·m ol －1。

下列说法正确的是 A ．H 2(g)的燃烧热为571.6 kJ·mol －1
B ．同质量的H 2(g)和CH 3OH(l)完全燃烧，H 2(g)放出的热量多
C ．
H 2SO 4(aq)＋
Ba(OH)2(aq)===
BaSO 4(s)＋H 2O(l) ΔH ＝－57.3 kJ·mol －1
D ．3H 2(g)＋CO 2(g)=CH 3OH(l)＋H 2O(l) ΔH ＝＋135.9 kJ·mol
－1
5. （1）已知：Cu(s)＋2H ＋
(aq)===Cu 2＋
(aq)＋H 2(g)ΔH ＝＋64.39 kJ·mol －1
，2H 2O 2(l)===2H 2O(l)＋O 2(g)ΔH ＝－196.46kJ·mol －1，H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l)；ΔH ＝－285.84kJ·mol －1，则在H 2SO 4
溶液中Cu 与H 2O 2反应生成Cu 2＋
和H 2O 的热化学方程式为________________________。

（2）已知有关反应的能量变化如图所示，则反应CH 4(g)＋H 2O(g)=====高温
催化剂CO(g)＋3H 2(g)ΔH ＝______。

（3）肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N 2O 4反应生成N 2和水蒸气。

已知：①N 2(g)＋
2O 2(g)===N 2O 4(l)ΔH 1＝－19.5 kJ·mol －1②N 2H 4(l)＋O 2(g)===N 2(g)＋2H 2O(g)ΔH 2＝－
534.2kJ·mol －1。

写出肼和N 2O 4反应的热化学方程式_________。

6. （1）已知：铝的燃烧热为1675 kJ·mol －1
， 2Fe （s ）+3/2O 2（g ）==Fe 2O 3（s ）
；ΔH ＝－822kJ·mol －1
；则2Al(s)+Fe 2O 3(s)==Al 2O 3(s)+2Fe(s)； ΔH ＝
（2）利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：① 2H 2(g) + CO(g) C H 3O H (g)；ΔH ＝ －
90.8 kJ·mol －1
② 2CH 3OH(g) CH 3OCH 3(g) + H 2O (g)；ΔH ＝ －23.5 kJ·mol －1
③ CO(g)
+ H 2O (g)
C O 2(g) + H 2(g)；ΔH ＝ －41.3 kJ·mol －1
总反应：3H 2(g) + 3CO(g)
CH 3OCH 3(g) + C O 2 (g)的ΔH ＝ _________；
（3）已知：2C(s )+O 2(g )＝2CO(g )；ΔH 1 , 2H 2(g )+O 2(g )＝2H 2O(g )；ΔH 2 。

则反应C(s )+H 2O(g )
CO(g )+H 2(g )；ΔH ＝ 。

（用含ΔH 1、ΔH 2的代数式表示）
（4）硝酸厂的尾气直接排放将污染空气。

目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为氮气和水，反应机理为：CH 4(g)+4NO 2(g)＝4NO(g)+CO 2(g)+2H 2O(g) △H= －574kJ·mol
－1
,CH 4(g)+4NO(g)＝2N 2(g)+CO 2(g)+2H 2O(g) △H= －1160kJ·mol －1
,则甲烷直接将NO 2还原为N 2
的热化学方程式为：________________________。

题号
答案
解析
4
B
A 、燃烧热是在一定条件下，1mol 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，则根据方程式可知H 2(g)的燃烧热为285.8kJ·m ol
－1
，A 错误；B 、1g 氢气和1g 甲醇燃烧放出的
热量分别是
kJ 64
1452
kJ 46.571、，所以同质量的H 2(g)和CH 3OH(l)完全燃烧，H 2(g)放出的热量多，B 正确；C 、由于存在硫酸钡的溶解平衡，溶解吸热，因此反应热不是－57.3 kJ·mol －1
，C 错误；D 、已知：① 2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l)
②+③，则总反应的ΔH＝（－90.8 kJ·mol－1）
×2+（－23.5 kJ·mol－1）+（－41.3 kJ·mol
－1）=-246.4kJ· mol -1（3）由盖斯定律，ΔH
＝(ΔH1－ΔH2)/2（4）甲烷直接将NO2还原为
N2的热化学方程式应该是将两个已知方程式中
的NO消去即可
三、盖斯定律与反应热计算
【知识梳理】
1．盖斯定律：化学反应中反应热的大小与反应物、生成物的种类、量及聚集状态有关，与反应途径无关。

根据能量守恒定律，无论反应是一步完成还是几步完成，只要反应的起始状态和终了状态确定，反应热就是个定值，这就是著名的盖斯定律。

如ΔH＝ΔH1＋ΔH2
2．反应热计算：
（1）设未知量，写方程式，列比例式，求解，答。

（2）必须代数据，且数据后必须带单位。

（3）热化学方程式必须标明每种物质的聚集状态。

（4）注意正负号：放热反应的△H必然为负，但题目要求放出的热量时，放出的热量必须为正。

（5）△H为对应于某一特定反应的反应热，而不是某种物质的反应热，因此不能在△H后用下标或加括号代表某种物质的反应热。

（6）不能出现“3molC
2H
2
的燃烧热”类似的表述。

（7）热化学方程式的加减用数字代表即可，不需要写出中间方程式。

3. 反应热大小的比较：比较反应热的大小，一般是在不同条件下（温度、压强、物质的聚集状态等）下的同一化学反应，或同一条件（温度、压强）下的同类化学反应之间进行。

比较时要善于从同中求异，抓住其实质，从而顺利解决问题。

(1)同一反应生成物状态不同时：A(g)+B(g)====C(g)；ΔH
1
＜0；
A(g)+B(g)====C(l)；ΔH
2＜0因为C(g)====C(l)；ΔH
3
＜0，则ΔH
3
=ΔH
2
-ΔH
1
，所
以|ΔH
2|＞|ΔH
1
|。

(2)同一反应物状态不同时：S(g)+O 2(g)====SO 2(g)；ΔH 1＜0
S(s)+O 2(g)====SO 2(g)；ΔH 2＜0ΔH 3+ΔH 1=ΔH 2，固S(s)→S(g)吸热，ΔH 3>0，所以|ΔH 1|＞|ΔH 2|。

(3)两个有联系的不同反应：C(s)+O 2(g)====CO 2(g)；ΔH 1＜
0C(s)+1/2O 2(g)====CO(g)；ΔH 2＜0，ΔH 3+ΔH 2=ΔH 1，所以ΔH 1<ΔH 2(或|ΔH 1|>|ΔH 2|)。

【典例分析】（1）碘可用作心脏起搏器电源——锂碘电池的材料。

该电池反应为：2Li(s)＋I 2(s)＝2LiI(s) ΔH ，已知：4Li(s)＋O 2(g)＝2Li 2O(s) ΔH 1，4LiI(s)＋O 2(g)＝2I 2(s)＋2Li 2O(s)ΔH 2，则电池反应的ΔH ＝____________。

（2）25℃101kPa 下，①2Na(s)＋1
2O 2(g)===Na 2O(s)ΔH 1＝－414kJ·mol －1②2Na(s)
＋O 2(g)===Na 2O 2(s)ΔH 2＝－511kJ·mol －1，则Na 2O 2(s)＋2Na(s)===2Na 2O(s)ΔH 是____________。

（3）已知25℃时，①HF(aq)＋OH －(aq)===F －(aq)＋H 2O(l)ΔH ＝－67.7kJ·mol －1②H ＋(aq)＋OH －(aq)===H 2O(l)ΔH ＝－57.3kJ·mol －1，则氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为：HF(aq)
F －(aq)＋H ＋(aq)ΔH＝ k J·mol －1。

答案
解析
（1）ΔH ＝ΔH 1－ΔH 2
2
（2）－317kJ·mol
－1
（3）－10.4 kJ·mol －1
（1）给已知两个热化学方程式依次编号为①、②，观察可知①－②
2
得锂—碘电池反应的热化学方程式，根据
盖斯定律可知，ΔH ＝ΔH 1－ΔH 2
2。

（2）观察可知，①×2
－②可得：Na 2O 2(s)＋2Na(s)===2Na 2O(s)；根据盖斯定律，Na 2O 2(s)＋2Na(s)===2Na 2O(s)的ΔH ＝ΔH 1×2－ΔH 2＝(－414 kJ·mol －1
)×2－(－511 kJ·mol －1
)＝－317 kJ·mol －1。

（3）根据盖斯定律，将①式减去②式可得：HF(aq) H ＋(aq)＋F －
(aq) ΔH ＝－10.4
kJ·mol －1
【指点迷津】进行反应的焓变计算应注意的问题：①由于△H 与反应物的物质的量有关，因此
热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与△H 相对应。

如化学计量数成倍减少或增加，则△H 也要成倍的减少或成倍的增加。

当反应向逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，正负号相反。

②在使用盖斯定律时，伴随着两个或多个方程式的加减处理时，△H 的计算一定要带上正负号。

【达标练习】
7. 已知：2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH ＝－571.6 kJ·mol －1
，2CH 3OH(l)＋3O 2(g)===2CO 2(g)＋4H 2O(l) ΔH ＝－1452 kJ·mol －1
，H ＋
(aq)＋OH －
(aq)===H 2O(l)ΔH ＝－57.3 kJ·mol －1。

下列说法正确的是 A ．H 2(g)的燃烧热为571.6 kJ·mol －1
B ．同质量的H 2(g)和CH 3OH(l)完全燃烧，H 2(g)放出的热量多
C ．
H 2SO 4(aq)＋
Ba(OH)2(aq)===
BaSO 4(s)＋H 2O(l) ΔH ＝－57.3 kJ·mol －1
D ．3H 2(g)＋CO 2(g)=CH 3OH(l)＋H 2O(l) ΔH ＝＋135.9 kJ·mol
－1
8. （1）下图是一定的温度和压强下N 2和H 2反应生成1 mol NH 3过程中能量变化示意图，请写出工业合成氨的热化学方程式(ΔH 的数值用含字母Q 1、Q 2的代数式表示)： 。

(2)根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N 2在催化剂(掺有少量Fe 2O 3的TiO 2)表面与水发生下列反应。

已知：N 2(g)＋3H 2(g)
2NH 3(g)ΔH
＝－92.4 kJ·mol －1，2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l)ΔH ＝－571.6 kJ·mol －1，则2N 2(g)＋6H 2O(l)
4NH 3(g)＋3O 2(g)ΔH ＝______。

(3)臭氧可用于净化空气，饮用水消毒，处理工业废物和作为漂白剂。

臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。

如：6Ag(s)＋O 3(g)===3Ag 2O(s) ΔH ＝－235.8 kJ·mol －1，已知：2Ag 2O(s)===4Ag(s)＋O 2(g) ΔH ＝＋62.2 kJ·mol －1，则O 3转化为O 2的热化学方程式为_________________________。

9. (1)饮用水中的NO －3主要来自于NH ＋4。

已知在微生物的作用下，NH ＋4经过两步反应
被氧化成NO －3。

两步反应的能量变化示意图如下：
1 mol NH ＋4全部被氧化成NO －
3的热化学方程式为______________。

（2）已知：C(s)＋O 2(g)===CO 2(g)ΔH ＝－393.5 kJ·mol －1，2CO(g)＋
O 2(g)===2CO 2(g)ΔH ＝－566 kJ·mol －1，TiO 2(s)＋2Cl 2(g)===TiCl 4(s)＋O 2(g)ΔH ＝＋141 kJ·mol －1，则TiO 2(s)＋2Cl 2(g)＋2C(s)===TiCl 4(s)＋2CO(g)的ΔH ＝________。

题号
答案
解析
7
D
选项A ，根据盖斯定律，2.4g 炭完全转化为水煤气，然后再充分燃烧，整个过程放出的热量等于0.2molC(s)完全燃烧释放出的热量，反应①＋②有：C(s)＋O 2(g)===CO 2(g)ΔH ＝－393.5kJ/mol ，故0.2molC(s)完全燃烧放出热
量78.7kJ 。

根据燃烧热的定义可知B 选项错误；选项C ，CO 既有氧化性又有还原性；选项D ，根据反应③可知，1mol H 2(g)完全反应转移2mol 电子生成气态水，同时放出241.8kJ 热量，故反应过程中转移5mol 电子生成气态水放出热量2.5mol×241.8kJ/mol＝604.5kJ ，由于气态水转化为液态水时放出热量，故生成液态水时放出的热量大于604.5kJ
8
（1）N 2 (g)＋3H 2(g)
2NH 3(g)ΔH ＝2(Q 1－
Q 2)kJ·mol －1
(2)1 530 kJ· mol －1
(3)2O 3(g)===3O 2(g)ΔH ＝－285 kJ·mol －1
（1）注意图示是表示生成1 mol NH 3过程中能量变化。

（2）由盖斯定律前式×2－后式×3即得。

（3）首先写出所求反应的化学方程式2O 3(g)===3O 2(g)，由盖斯定律前式×2＋后式
×3既得 9
（1）NH ＋
4(aq)＋2O 2(g)===NO －
3
(1)首先写出NH ＋4(aq)＋2O 2(g)===NO －
3(aq)＋2H
＋
(aq)＋2H 2O(l)，然后依据图像写出①NH ＋
4(aq)
＋32
O 2(g)===NO －2(aq)＋2H ＋
(aq)＋H 2O(l)ΔH 1＝。