高考化学一轮总复习讲义 第一节 化学反应的热效应(1)

第一节化学反应的热效应
明考纲要求理主干脉络
1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量
转化形式。

2.了解化学能与热能的相互转化。

了解吸热反应、放热
反应、反应热等概念。

3.了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行有关反
应热的简单计算。

4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。

了解化
学在解决能源危机中的重要作用。

一、焓变反应热
1．定义
反应热：化学反应过程中放出或吸收的热量，符号：ΔH，
单位：kJ/mol (或kJ·mol－1)。

焓变：生成物与反应物的内能差，ΔH＝H(生成物)－H(反应物)。

恒压条件下的反应热等于焓变。

2．吸热反应与放热反应
(1)从能量高低角度理解
(2)从化学键角度理解
二、热化学方程式
1．热化学方程式
表示参加反应的物质的量和反应热的关系的化学方程式。

2．意义
热化学方程式不仅能够表明化学反应中的物质变化，也能表明化学反应中的能量变化。

如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1：表示在25℃、101 kPa条件下，2_mol气态H2和1_mol气态O2反应生成2_mol液态H2O所放出的热量为571.6_kJ。

三、燃烧热和中和热
四、盖斯定律及应用
1．含义
不管化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的，它只与反应体系的始态和终态有关，而与反应途径无关。

2．应用
间接计算某些反应(反应热无法直接测得)的反应热。

如，则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2。

两个关系：
①
⎭
⎬⎫
A ――→ΔH 11a
B
aA ――→ΔH 2
B Δ
H 2
＝a·ΔH 1
②A
ΔH 1ΔH 2
B ，ΔH 1＝－ΔH 2。

五、能源
1.判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)伴随着能量变化的物质变化都是化学变化。

( )
(2)同温同压下，H 2(g)＋Cl 2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH 不同。

( ) (3)在稀溶液中，H ＋
(aq)＋OH －
(aq)===H 2O(l)
ΔH ＝－57.3 kJ/mol ，若将含0.5 mol H 2SO 4的浓H 2SO 4与含1 mol NaOH 的溶液混合，放出的热量大于57.3 kJ 。

( )
(4)已知相同条件下2SO 2(g)＋O 2(g)2SO 3(g) ΔH 1，反应2SO 2(s)＋O 2(g)
2SO 3(g)
ΔH 2，则ΔH 1＞ΔH 2。

( )
解析：(1)× 物质的三态变化属于物理变化，也伴随着能量变化。

(2)× 反应条件不影响反应热的大小，即光照和点燃条件下的ΔH 相同。

(3)√ 因浓H 2SO 4溶解时放热，故放热大于57.3 kJ 。

(4)× 反应①SO 2为气态，放出的热量比反应②要多，所以ΔH 1＜ΔH 2。

2．需要加热才能进行的反应一定是吸热反应吗？不需要加热就能进行的反应一定是放热反应吗？
答案：需要加热的反应不一定是吸热反应，如燃料的燃烧一般需要加热或点燃才能进行；而不需要加热进行的反应也不一定是放热反应，如Ba(OH)2和NH 4Cl 反应在常温下进行，属于吸热反应。

3．NaOH 固体、浓H 2SO 4溶于水时都放出热量，该变化属于放热反应吗？NH 4NO 3固体溶于
水时吸热，属于吸热反应吗？
提示：前者不属于放热反应，后者不属于吸热反应，因为这两个过程中都没有生成新物质，即没有发生化学反应。

4．已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝a kJ/mol，现向一密闭容器中加入1 mol N2和3 mol H2，反应完全后，放热为a kJ，对吗？
提示：不对。

①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝a kJ/mol，表示1 mol N2与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3，放出热量为|a| kJ，由于该反应是可逆反应，即1 mol N2和3 mol H2不可能完全反应，故其值要小于理论值。

②N2与H2反应是一个放热反应，故a为负值，因此，描述放出多少热量时，应为－a或|a| kJ。

5．强酸和强碱的中和热是57.3 kJ/mol，所以含有1 mol H2SO4的稀硫酸溶液完全发生中和反应时，放出57.3 kJ的能量，这种说法对吗？
提示：不对。

中和热是指生成1 mol H2O。

1 mol H2SO4完全反应会生成2 mol H2O。

6．1 mol H2分子断裂开H—H键需要吸收436 kJ的能量；1 mol Cl2分子断裂开Cl—Cl 键需要吸收243 kJ的能量，形成 1 mol H—Cl键放出431 kJ的能量，则反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)放出的热量为________。

解析：断键所吸收的热量为436 kJ＋243 kJ＝679 kJ，成键所放出的热量为431 kJ×2＝862 kJ，则共放出的热量为862 kJ－679 kJ＝183 kJ。

答案：183 kJ
7．已知热化学方程式2NO2(g)N2O4(g) ΔH＝－56.9 kJ/mol，则关于热化学方程式“N2O4(g)2NO2(g) ΔH0”的说法中正确的是( )
A．热化学方程式中的化学计量数表示分子数
B．该反应ΔH0大于零
C．该反应ΔH0＝－56.9 kJ/mol
D．该反应可表示1 mol N2O4投入容器中分解时的热效应
解析：选B ΔH0＝＋56.9 kJ/mol，化学计量数表示物质的量，由于该反应为可逆反应，1 mol N2O4不可能完全分解，所以D项错误。

8．(2012·大纲全国卷)反应A＋B→C(ΔH<0)分两步进行：①A＋B→X(ΔH>0)，②X→C(ΔH<0)。

下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( )
解析：选D 因总反应为放热反应，反应①为吸热反应，反应②为放热反应，所以反应②放出的热量比反应①吸收的热量多。

选项A，图中反应①为放热反应，反应②为吸热反应，且总反应为吸热反应，错；选项B，图中反应①和反应②均为吸热反应，错；选项C，图中反应①和反应②均为放热反应，错。

热化学方程式的书写和正误判断
1．书写下列热化学方程式。

(1)甲烷的燃烧热为ΔH＝－890.3 kJ/mol，则甲烷燃烧的热化学方程式为____________。

(2)500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中，生成0.5 mol NH3放热19.3 kJ，其热化学方程式为______________________________________________________。

(3)含20.0 g的稀NaOH溶液与足量稀盐酸反应，放出28.7 kJ的热量。

_________________________________________________________________________。

答案：(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3 kJ/mol
(2)N2(g)＋3H2(g)
催化剂
500℃、30MPa2NH3(g)Δ
H＝－77.2 kJ/mol
(3)NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.4 kJ/mol
2．下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)( )
A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)；
ΔH＝－1 367.0 kJ/mol(燃烧热)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)；
ΔH＝＋57.3 kJ/mol(中和热) C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)；ΔH＝－296.8 kJ/mol(反应热)
D．2NO2===O2＋2NO；ΔH＝＋116.2 kJ/mol(反应热)
解析：选C 燃烧热要求可燃物的物质的量必须为1 mol，得到的氧化物必须是稳定的氧化物，即H2O的状态必须为液态，A项错误；中和反应是放热反应，ΔH应小于0，B项错误；热化学反应方程式要注明物质的聚集状态，D项错误。

3．25℃，101 kPa 时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ/mol ，辛烷的燃烧热为5 518 kJ/mol 。

下列热化学方程式书写正确的是( )
A ．2H ＋
(aq)＋SO 2－
4(aq)＋Ba 2＋
(aq)＋2OH －
(aq)===BaSO 4(s)＋2H 2O(l)；
ΔH ＝－57.3 kJ/mol
B ．KOH(aq)＋12H 2SO 4(aq)===1
2K 2SO 4(aq)＋H 2O(l)；
ΔH ＝－57.3 kJ/mol C ．C 8H 18(l)＋25
2O 2(g)===8CO 2(g)＋9H 2O(g)；
ΔH ＝－5 518 kJ/mol
D ．2C 8H 18(g)＋25O 2(g)===16CO 2(g)＋18H 2O(l)；
ΔH ＝－5 518 kJ/mol
解析：选B A 项不符合中和热的定义；C 项中生成物水为气态；D 项中辛烷的物质的量不是1 mol ，所以A 、C 、D 错误。

4．(2013·北京高考)NO x 是汽车尾气中的主要污染物之一。

(1)NO x 能形成酸雨，写出NO 2转化为HNO 3的化学方程式：______________________。

(2)汽车发动机工作时会引发N 2和O 2反应，其能量变化示意图如下：
2NO(g)―――――――→2×－630kJ·mol －1
2N(g)――――――→945 kJ·mol －1
N 2(g)2O(g)――――――→498 kJ·mol －1
O 2(g) ①写出该反应的热化学方程式：________________。

②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是________________。

答案：(1)3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO
(2)①N 2(g)＋O 2(g)===2NO(g) ΔH ＝＋183 kJ/mol ②增大
1．书写热化学方程式的“五步”
写出配平的化学方程式
用s 、l 、g 、aq 标明物质的聚集状态 标明反应时的温度和压强
101 kPa 、25℃时可不标注
在方程式后写出ΔH ，并根据信息注明ΔH 的“＋”或“－”
根据化学计量数计算写出ΔH 的值
2．判断热化学方程式正误的“五审”
[特别提醒] (1)对于同素异形体，除注明聚集状态外，还要注明名称。

因为同素异形体虽然构成元素相同，但属于不同物质，其本身具有的能量不同，所以反应中的ΔH 也不同。

(2)物质本身具有的能量与物质的聚集状态有关。

聚集状态不同，反应热ΔH 的数值以及符号都可能不同。

等量的同一物质，气态时能量最大，其次为液态，最小的为固态。

(3)不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热ΔH 表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。

如：2SO 2(g)＋O 2(g)
2SO 3(g) ΔH ＝－197 kJ/mol 是指2 mol SO 2(g)和
1 mol O 2(g)完全转化为
2 mol SO 3(g)时放出的能量。

反应热的计算
5．(2011·海南高考)已知：2Zn(s)＋O 2(g)===2ZnO(s)ΔH ＝－701.0 kJ·mol －1
2Hg(l)＋O 2(g)===2HgO(s) ΔH ＝－181.6 kJ·mol －1
则反应Zn(s)＋HgO(s)===ZnO(s)＋Hg(l)的ΔH 为( ) A ．＋519.4 kJ/mol B ．＋259.7 kJ/mol C ．－259.7 kJ/mol
D ．－519.4 kJ/mol
解析：选C 利用盖斯定律将两个已知热化学方程式进行适当的加减即可计算出所给反应的反应热。

第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式，再除以2即得目标方程式，所以ΔH ＝12
×(－701.0 kJ·mol －1＋181.6 kJ·mol －1)＝－259.7 kJ·mol －1。

6．(2013·新课标卷Ⅱ)在1 200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应 H 2S(g)＋3
2
O 2(g)===SO 2(g)＋H 2O(g) ΔH 1
2H 2S(g)＋SO 2(g)===3
2S 2(g)＋2H 2O(g) ΔH 2
H 2S(g)＋1
2O 2(g)===S(g)＋H 2O(g) ΔH 3
2S(g)===S 2(g) ΔH 4
则ΔH 4的正确表达式为( ) A ．ΔH 4＝2
3(ΔH 1＋ΔH 2－3ΔH 3)
B ．ΔH 4＝2
3(3ΔH 3－ΔH 1－ΔH 2)
C ．ΔH 4＝3
2(ΔH 1＋ΔH 2－3ΔH 3)
D ．ΔH 4＝3
2
(ΔH 1－ΔH 2－3ΔH 3)
解析：选A 根据盖斯定律，由第一个反应×23＋第二个反应×2
3－第三个反应×2可得
第四个反应，则ΔH 4＝ΔH 1×23＋ΔH 2×23－ΔH 3×2＝2
3
(ΔH 1＋ΔH 2－3ΔH 3)。

7．(2013·海南高考)已知下列反应的热化学方程式：( ) 6C(s)＋5H 2(g)＋3N 2(g)＋9O 2(g)===2C 3H 5(ONO 2)3(l) ΔH 1 2H 2(g)＋ O 2(g)=== 2H 2O(g) ΔH 2 C(s)＋ O 2(g)===CO 2(g) ΔH 3
则反应4C 3H 5(ONO 2)3(l)===12CO 2(g)＋10H 2O(g) ＋ O 2(g) ＋6N 2(g)的ΔH 为( ) A ．12ΔH 3＋5ΔH 2－2ΔH 1 B ．2ΔH 1－5ΔH 2－12ΔH 3 C ．12ΔH 3－5ΔH 2－2ΔH 1 D ．ΔH 1－5ΔH 2－12ΔH 3
解析：选A 盖斯定律的常规考查。

分别给已知方程式编号，由盖斯定律可知所给方程式由③×12＋②×5－①×2得到，故ΔH ＝12ΔH 3＋5ΔH 2－2ΔH 1。

8．高考组合题
(1)(2013·四川节选)焙烧明矾产生的SO 2可用于制硫酸。

已知25℃、101 kPa 时： 2SO 2(g)＋O 2(g)
2SO 3(g)ΔH 1＝－197 kJ/mol ；
H 2O (g)===H 2O(l)ΔH 2＝－44 kJ/mol ；
2SO 2(g)＋O 2(g)＋2H 2O(g)===2H 2SO 4(l)ΔH 3＝－545 kJ/mol 。

则SO 3 (g)与H 2O(l)反应的热化学方程式是_____________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)(2012·天津高考改编)金属钨用途广泛，主要用于制造硬质或耐高温的合金，以及灯泡的灯丝。

已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)；
WO2(s)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)①
ΔH＝＋66.0 kJ·mol－1
WO2(g)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)②
ΔH＝－137.9 kJ·mol－1
则WO2(s)WO2(g)的ΔH＝________________。

(3)(2012·海南高考节选)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。

已知：①N2(g)＋2O2(g)===N2O4 (l)
ΔH1＝－19.5 kJ·mol－1
②N2H4(l)＋O2(g)=== N2(g)＋2H2O(g)
ΔH2＝－534.2 kJ·mol－1
写出肼和N2O4反应的热化学方程式_______________________________________。

解析：(1)给题中的三个热化学方程式分别编号为①、②、③，根据盖斯定律由1 2
(③—①)—②可得到目标热化学方程式，即SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l) ΔH＝1
2
(ΔH3－H1)
－ΔH2＝－130 kJ/mol
(2)利用盖斯定律：由①—②可以得到目标热化学方程式，则ΔH＝ΔH1－ΔH2
＝＋66.0 kJ·mol－1－(－137.9 kJ·mol－1)
＝＋203.9 kJ·mol－1。

(3)利用盖斯定律，②×2－①可以得到
2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)
则ΔH＝ΔH2×2－ΔH1＝－1 048.9 kJ·mol－1。

答案：(1)SO3(g)＋H2O(l)＝H2SO4(l) ΔH＝－130 kJ/mol
(2)＋203.9 kJ/moL
(3)2N2H4(l)＋N2O4(l)＝3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1048.9 kJ/mol
计算反应热的四种方法
1．利用热化学方程式进行有关计算
根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热
量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。

2．根据燃烧热数据，计算反应放出的热量 计算公式：Q ＝燃烧热×n (可燃物的物质的量)
如已知H 2的燃烧热为ΔH ＝－285.8 kJ·mol －1
，燃烧2 mol H 2放出的热量为2 mol×285.8 kJ·mol －1
＝571.6 kJ 。

3．根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差进行计算
如H 2与Cl 2燃烧生成HCl 的反应，H 2(g)＋Cl 2(g)===2HCl(g)，断裂旧键吸收的总能量为679 kJ·mol －1
，新键形成过程中释放的总能量为862 kJ·mol －1
，故该反应的反应热ΔH ＝679 kJ·mol －1
－862 kJ·mol －1
＝－183 kJ·mol －1。

4．利用盖斯定律求解
根据已知的热化学方程式，若其反应物是所求目标热化学方程式的反应物，调整计量数后作为基础化学方程式或与基础化学方程式各对应部分相加；若其反应物是所求目标热化学方程式的生成物，调整计量数后各对应部分由基础化学方程式相减，整理即可得到求解的热化学方程式和反应热。

调整计量数既是与目标相符，又能消除无关物质。

常用以下两种方法：
①热化学方程式相加或相减，如由 a ．C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH 1； b ．C(s)＋1
2O 2(g)===CO(g) ΔH 2；
a ．－b.可得CO(g)＋1
2O 2(g)===CO 2(g)
ΔH ＝ΔH 1－ΔH 2 ②合理设计反应途径如
顺时针方向和逆时针方向变化反应热代数和相等。

ΔH ＝ΔH 1＋ΔH 2。

[特别提醒] 在进行有关反应热的计算时注意：
(1)根据已知的热化学方程式进行计算时，要清楚已知热化学方程式的化学计量数表示的物质的量与已知物质的量之间的比例关系，然后进行计算。

(2)根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时，需注意断键和成键的总数，必须是断键和成键时吸收或放出的总能量。

(3)运用盖斯定律进行计算，在调整方程式时，要注意ΔH 的正负和数值也要随之调整。

中和热的测定
鲁科版采用简
易量热计，是专
门测量反应热
的仪器，比人教
版采用大小烧
杯及盖板保温
效果好，测量更
准确
为增强搅
拌效果，苏
教版改用
了电动搅
拌器，且所
有仪器均
固定，减少
了人工活
动，易于观
察实验数
据。

(2010·重庆高考)右
面实验装置(固定装
置略去)和操作是否
正确？
答案：温度计的位置
应放在小烧杯内，而不是放在泡沫塑料中，错误。

在理清实验原理
的基础上，高考题
重在考查基本仪器
的使用及规范操
作。

1．中和热的计算公式为ΔH＝
m1＋m2·c·t终－t始
n水
kJ/mol，最终误差与(t终－t始)有关，请以50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 moL/L NaOH溶液反应为例，分析下列误差：
引起误差的实验操作t终－t始|ΔH|
保温措施不好
搅拌不充分
所用酸、碱浓度过大
用同浓度的氨水代替NaOH溶液
用同浓度的醋酸代表盐酸
用50 mL 0.50 mol/L NaOH溶液
提示：偏小偏小偏小偏小偏大偏大偏小
偏小偏小偏小偏小偏小
2．中和热测定的数据处理：以NaOH和盐酸反应为例，每次测量加入试剂量均相同。

记录如下表：
实验次数温度差
1 20.0℃
2 20.2℃
3 18.5℃
4 19.8℃
则以上记录有何不妥之处？平均温度差应为多少？
提示：缺少原始数据的记录，即起始温度、终止温度；计算平均温度时应删去第3组数据，因为其误差较大，故平均温度差为20℃。

1．在化学反应中，为使某一反应物充分反应常采用另一反应物过量的方法。

(1)本实验中采用NaOH溶液的浓度稍大于盐酸的浓度，原因是盐酸的浓度越大越易挥发，故不采用盐酸过量的方法。

(2)工业合成氨时，常采用通入过量氮气从而使H2尽可能转化，原因是H2的原料成本高，而氮气成本低。

(3)工业合成SO3，常采用通入过量空气，以提高SO2的转化率。

2．中和热测定实验中需注意的事项：
(1)注意温度相同。

必须确保酸、碱两种溶液的温度相同。

(2)注意酸、碱的浓度大小。

为使测得的中和热更准确，所用盐酸和NaOH溶液的浓度宜小不宜大。

(3)注意保温。

必须确保实验过程中酸、碱中和反应放出的热量不能扩散到测定仪器以外。

(4)注意温度计的使用。

实验宜使用精确度为0.1℃的温度计，且测量时应尽可能读准。

温度计的水银球要完全浸没在溶液中，而且要稳定一段时间后再读数，以提高所测温度的精度。

(5)注意两个近似。

一个是体系的比热容近似等于水的比热容，二是酸、碱溶液的密度近似等于水的密度。

以“PM2.5污染物的研究”为载体串联反应热知识
高考载体(2013·天津高考T 10)
某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM 2.5(直径小于等于2.5 μm 的悬浮颗粒物)，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。

因此，对PM 2.5、SO 2、NO x 等进行研究具有重要意义。

为减少SO 2的排放，常采取的措施是：
将煤转化为清洁气体燃料。

涉及的化学反应为： ①H 2(g)＋1
2
O 2(g)===H 2O(g)
ΔH ＝－241.8 kJ·mol －1
②C(s)＋1
2
O 2(g)===CO(g)
ΔH ＝－110.5 kJ·mol －1
[知识串联设计]
(1)反应①是放热反应还是吸热反应？试判断2 mol H 2和1 mol O 2的总能量与2 mol H 2O(g)总能量的相对大小。

__________________________________________________________________________
〖考查放热反应、吸热反应的判断〗
(2)依据反应②确定24 g 碳不完全燃烧生成CO(g)时放出的热量是多少？______________________________________________________________________________
〖考查热化学方程式的计算〗
(3)反应①表示是H 2的燃烧热吗？若1 mol H 2O(l)完全转化为H 2O(g)需要吸收44 kJ 的热量，则H 2的燃烧热是多少？____________________________________________________
〖考查燃烧热〗
(4)已知CO 转化成CO 2的能量关系如右图所示：写出该反应的热化学方程式________________________________。

依据反应②和右图能量关系，能否确定碳的燃烧热是多少？
〖考查燃烧热和热化学方程式〗
(5)依据反应①、②写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式_______________________。

〖考查盖斯定律〗
(6)已知反应：C(s)＋1
2O 2(g)===CO(g) ΔH 1
C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH 2
试比较ΔH 1和ΔH 2的大小。

〖考查焓变大小的比较〗 答案：(1)放热反应 2 mol H 2和1 mol O 2的总能量大于2 mol H 2O(g)的能量 (2)221 kJ
(3)不是，氢的燃烧热为ΔH ＝－285.8 kJ/mol (4)2CO(s)＋O 2(g)===2CO 2(s)ΔH ＝－566 kJ·mol －1
C 的燃烧热为ΔH ＝－393.5 kJ·mol －1
(5)C(s)＋H 2O(g)===CO(g)＋H 2(g)ΔH ＝＋131.3 kJ·mol －1
(6)ΔH 1>ΔH 2。