内容正文:
第一节 化学反应与能量变化
课程标准 核心素养
1.能辨识化学反应中的能量转化形式,能解释化学反应
中能量变化的本质
2.能进行反应焓变的简单计算,能用热化学方程式表示
反应中的能量变化,能运用反应焓变合理选择和应用
化学反应
3.能举例说明化学在解决能源危机中的重要作用,能分
析能源的利用对自然环境和社会发展的影响
4.能综合考虑化学变化中物质变化和能量变化来分析、
解决实际问题,如煤炭的综合利用等
1.变化观念与平衡思想:认识化学变化的本质是
有新物质生成,并伴有能量的转化;能多角度、
动态地分析热化学方程式,运用热化学反应原
理解决实际问题
2.证据推理与模型认知:通过分析、推理等方法认
识研究反应热的本质,建立盖斯定律模型
3.科学态度与社会责任:赞赏化学对社会发展的
重大贡献,具有可持续发展意识和绿色化学观
念,能对与化学有关的社会热点问题作出正确
的价值判断
学生用书 P202
考点一 反应热与焓变
一、化学反应的实质与特征
化
学
反
应
实质
→反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成
特征
→
既有物质变化,又伴有能量变化;能量转化
主要表现为热量的变化
二、焓变、反应热
1.焓(H)
用于描述物质所具有内能的物理量.
2.焓变(ΔH)
ΔH=H(生成物)-H(反应物),单位kJmol-1.
3.反应热
在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境
吸取的热量,称为化学反应的热效应,简称反应热.
4.焓变与反应热的关系
对于等压条件下进行的化学反应,如果反应中物质
的能量变化全部转化为热能,则有:ΔH=Qp.
三、吸热反应与放热反应
1.从两角度理解
(1)从物质具有的能量角度理解
(2)从化学键角度理解
[结论] ①化学键的断裂和形成是化学反应中能量
变化的主要原因.
②物质具有的能量越低,该物质越稳定,断开物质内
部的化学键就越难,其键能就越大.
2.常见的放热反应与吸热反应
放热反应 吸热反应
常见
反应
①可燃物的燃烧
②酸碱中和反应
③金属与酸或水的置换
反应
④物质的缓慢氧化
⑤铝热反应
⑥大多数化合反应
①盐类的水解反应
②Ba(OH)28H2O
与NH4Cl的反应
③C和 H2O(g)、C
和CO2 的反应
④ 大 多 数 的 分 解
反应
462
四、燃烧热和中和反应反应热
1.燃烧热和中和反应反应热的比较
类型 燃烧热 中和反应反应热
相
同
点
能量
变化
放热
ΔH 及
其单位 ΔH<0,单位均为kJmol
-1
不
同
点
反应物
的量
1mol 不一定为1mol
生成物
的量
不确定
生 成 水 的 量 为
1mol
反应热
的含义
101kPa时,1mol
纯物质完全燃烧生
成指定产物时所放
出的热量
在25℃和101kPa
下,强酸的稀溶液
与强碱的稀溶液
发生中和反应生
成1mol水时所
放出的热量
表示
方法
燃烧热 ΔH=-a
kJmol-1(a>0)
强酸与强碱反应
的中和反应反应
热ΔH=
-57.3kJmol-1
2.中和反应反应热的测定
(1)测定原理
ΔH=-
(m酸+m碱)c(t终-t始)
n
c=4.18Jg-1℃-1=4.18×10-3kJg-1
℃-1;n为生成H2O的物质的量.
(2)装置如图(在横线上填出仪器的名称及隔热层的
作用)
简易量热计示意图
1.易错辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)放热反应在任何条件下都可以发生,吸热反应
不加热就不能发生 (×)
(2)活化能越大,表明反应断裂旧化学键需要克服
的能量越大 (√)
(3)同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)
在光照和点燃条件下的ΔH 不同 (×)
(4)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 (√)
(5)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 (√)
(6)已知稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)
ΔH=-573kJmol-1,则稀醋酸与稀氢氧化
钠溶液反应生成1mol水时放出573kJ的
热量 (×)
(7)CO(g)的燃烧热是2830kJmol-1,则2CO2(g)
2CO(g)+O2(g) ΔH=+(2×2830)
kJmol-1 (√)
(8)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的
反应热 (×)
2.(2025上海崇明模拟)反应A(g)+B(g)→C(g)-Q1(Q1
>0)分两步进行:①A(g)+B(g)→X(g)+Q2(Q2>0);②
X(g)→C(g)-Q3(Q3>0).下列图中,能正确表示总反
应过程中能量变化的是 ( )
解析:A [A(g)+B(g)→C(g)-Q1(Q1>0)说明A和B
的总能量小于C的总能量,A(g)+B(g)→X(g)+Q2(Q2
>0)说明A和B的总能量大于X的能量,X(g)→C(g)
-Q3(Q3>0)说明X的能量小于C的能量,因此能量的
关系为C>A+B>X.]
◆[题组1] 化学反应过程中能量变化原因的分析
1.(2021浙江1月选考)在29815K、100kPa条件下,
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-924kJ
mol-1,N2(g)、H2(g)和NH3(g)的比热容分别为291J
K-1mol-1、289JK-1mol-1和356JK-1
mol-1.一定压强下,1mol反应中,反应物[N2(g)+
3H2(g)]、生成物[2NH3(g)]的能量随温度T 的变化示
意图合理的是 ( )
解析:B [该反应为放热反应,故反应物的能量较高,排
除C、D项;根据比热容,[N2(g)+3H2(g)]为1158J
K-1mol-1,[2NH3(g)]为712JK-1mol-1,温度升
高,能量变化相差增大.]
562
第七章 化学反应与能量
2.(2025哈尔滨市高三期中)某
化学反应X+Y →Z分两步
进行:①X →M;②M+Y
→Z.其能量变化如图所
示.下列正确的是 ( )
A.M是总反应的催化剂
B.反应物(X和Y)的总能量低于产物(Z)的总能量
C.反应①②和总反应都是放热反应
D.总反应是原子利用率为100%的绿色化学反应
解析:D [根据题中所给信息可知,M是反应过程中先
产生又消耗掉的物质,为总反应的中间产物,A错误;总
反应为放热反应,反应物(X和Y)的总能量高于产物(Z)
的总能量,B错误;反应①是吸热反应,C错误;该反应是
化合反应,原子利用率为100%,是理想的绿色化学反
应,D正确.]
活化能与焓变的关系
(1)催化剂能降低反应的活化能,但不影响焓变的大
小及不影响平衡转化率.
(2)在无催化剂的情况下,E1 为正反应的活化能,E2
为逆反应的活化能,ΔH=E1-E2.活化能大小
影响反应速率.
(3)起点、终点能量高低判断反应的ΔH,并且物质的
能量越低,物质越稳定.
◆[题组2] 依据键能或能量变化图计算焓变
3.(2022浙江卷)标准状态下,下列物质气态时的相对能
量如下表:
物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/(kJmol-1) 249 218 39 10 0 0 -136 -242
可根据HO(g)+HO(g)H2O2(g)计算出H2O2
中氧氧单键的键能为214kJmol-1.下列说法不
正确
的是 ( )
A.H2 的键能为436kJmol-1
B.O2 的键能大于H2O2 中氧氧单键的键能的两倍
C.解离氧氧单键所需能量:HOO<H2O2
D.H2O(g)+O(g)H2O2(g)
ΔH=-143kJmol-1
解析:C [A.根据表格中的数据可知,H2 的键能为
218kJmol-1×2=436kJmol-1,A正确;B.由表格
中的数据可知 O2 的键能为:249kJmol-1×2=
498kJmol-1,由题中信息可知 H2O2 中氧氧单键
的键能为214kJmol-1,则O2 的键能大于H2O2 中
氧氧单键的键能的两倍,B正确;C.由表格中的数据可
知HOOHO+O,解离其中氧氧单键需要的能量
为249kJmol-1+39kJmol-1-10kJmol-1=278
kJmol-1,H2O2 中 氧 氧 单 键 的 键 能 为214kJ
mol-1,C错误;D.由表中的数据可知H2O(g)+O(g)
H2O2(g)的ΔH=-136kJmol-1-249kJ
mol-1-(-242kJmol-1)=-143kJmol-1,D
正确.]
4.请参考题中图表,已知E1=134kJmol-1、E2=
368kJmol-1,根据要求回答问题.
(1)图Ⅰ是1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成
CO2 和NO过程中的能量变化示意图,若在反应体
系中加入催化剂,反应速率增大,E1 的变化是
(填“增大”“减小”或“不变”,下同),ΔH 的变
化是 .请写出NO2 和CO反应的热化学
方程式:
.
(2)下表是部分化学键的键能参数:
化学键 P—P P—O OO PO
键能
/(kJmol-1)
a b c x
已知白磷的燃烧热为dkJmol-1,白磷及其完全
燃烧的产物的结构如图Ⅱ所示,则表中x=
kJmol-1(用含a、b、c、d的代表数式表示).
解析:(1)观察图像,E1 应为反应的活化能,加入催
化剂反应的活化能降低,但是ΔH 不变;1molNO2(g)
和1molCO(g)反应生成CO2 和NO的反应热数
值即反应物和生成物的能量差,因此该反应的热化
学方程式为NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)
ΔH=-234kJmol-1.
(2)白磷燃烧的化学方程式为P4+5O2
点燃
P4O10,
结合图Ⅱ中白磷及其完全燃烧产物的结构,根据
“反应热=反应物键能总和-生成物键能总和”与
燃烧热概念可得等式:6a+5c-(4x+12b)=-d,
据此可得x=14
(d+6a+5c-12b).
答案:(1)减小 不变 NO2(g)+CO(g)
CO2(g)+NO(g) ΔH=-234kJmol-1
(2)14
(d+6a+5c-12b)
662
高考总复习 化学
(1)熟记反应热ΔH 的基本计算公式
ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量
ΔH=反应物的总键能之和-生成物的总键
能之和
(2)常见物质中的化学键数目
物质
CO2
(C=O)
CH4
(C-H)
P4
(P-P)
SiO2
(Si-O)
石墨 金刚石
S8
(S-S)
Si
键数 2 4 6 4 1.5 2 8 2
◆[题组3] 燃烧热与中和反应反应热的理解
5.(2025金丽衢十二校联考)在标准状况下,1mol
离子晶体完全分离成气态阳离子、阴离子所吸收的
能量可以用(U)来表示,Li2O是离子晶体,其(U)
的实验值可通过玻恩—哈伯热力学循环图计算
得到
已知 O(g)→O- (g) ΔH3= -142kJ/mol;
O-(g)→O2-(g) ΔH4=+845kJ/mol
下列说法不正确的是 ( )
A.U(Li2O)=+2980kJ/mol
B.OO键能为498kJ/mol
C.ΔH2=+703kJ/mol
D.Li第一电离能I1=1040kJ/mol
解析:D [A.从图分析,2mol气态锂离子和1mol
气态氧离子生成氧化锂晶体放热为2980kJ,则
U(Li2O)=+2980kJ/mol,A正确;B.从图分析,
0.5mol氧气变成氧原子吸收249kJ的能量,故
OO键能为498kJ/mol,B正确;C.已知O(g)→
O-(g) ΔH3=-142kJ/mol;O-(g)→O2-(g)
ΔH4=+845kJ/mol,根据盖斯定律分析,ΔH2=
ΔH3 + ΔH4 = -142 kJ/mol+845 kJ/mol=
+703kJ/mol,C正 确;D.根 据 盖 斯 定 律 分 析,有
-598kJ/mol= -2980kJ/mol+249kJ/mol+
703kJ/mol+318kJ/mol+ΔH1,则ΔH1=+1112kJ/mol,
则锂的第一电离能为556kJ/mol,D错误.]
6.(2025吉林高三一调)下列说法正确的是 ( )
A.葡 萄 糖 的 燃 烧 热 是 2800kJmol-1,则
1
2C6H12O6
(s)+3O2(g)3CO2(g)+
3H2O(l) ΔH=-1400kJmol-1
B.在一定条件下将1molSO2 和05molO2 置于
密闭容器中充分反应,放出热量792kJ,则反
应的热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH=-1584kJmol-1
C.已知稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)
ΔH=-573kJmol-1,则稀氨水与稀盐酸
溶液反应生成1mol水时放出573kJ的热量
D.已知HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-573
kJmol-1,则稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成
1mol水时放出的热量为573kJ
解析:A [燃烧热是指101kPa时,1mol纯物质
完全燃烧生成指定产物所放出的热量,故1
2 mol
葡
萄糖燃烧放出热量1400kJ,A正确;该反应为可
逆反应,1molSO2 和05molO2 反应生成的SO3
小于1mol,故2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
ΔH<-1584kJmol-1,B错误;一水合氨为弱
电解质,不能完全电离,电离时吸热,故稀氨水与稀
盐酸反应生成1mol水放出的热量小于573kJ,
C错误;氢氧化钠固体溶于水时放热,其与稀硫酸反应
生成1mol水放出的热量大于573kJ,D错误.]
(1)有关燃烧热的判断,一看是否以1mol纯物
质为标准,二看是否生成指定产物.
(2)有 关 中 和 热 的 判 断,一 看 是 否 以 生 成
1molH2O(l)为标准,二看酸碱的强弱和浓
度,应充分考虑弱酸、弱碱电离吸热、浓的酸
碱稀释放热等因素.
考点二 热化学方程式
一、概念
表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方
程式.
二、意义
表明了化学反应中的物质变化和能量变化.
如:2H2(g)+O2(g)2H2O(l)
ΔH=-571.6kJmol-1
表示:2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液
态水时放出571.6kJ的热量.
三、书写
1.注明反应条件:反应热与测定条件(温度、压强等)
有关.绝大多数反应是在25℃、101kPa下进行
的,可不注明.
762
第七章 化学反应与能量
2.注明物质聚集状态:常用s、l、g、aq分别表示固体、
液体、气体、溶液.
3.注意符号单位:ΔH 应包括“+”或“-”、数字和单
位(kJmol-1).
4.注意守恒关系:①原子守恒和得失电子守恒;②能
量守恒.(ΔH 与化学计量数相对应)
5.区别于普通方程式:一般不注“↑”“↓”以及“点燃”
“加热”等.
6.注意热化学方程式的化学计量数
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.
1.易错辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)(2025衡水开学考)S(g)+O2(g)SO2(g)
ΔH1 S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH2 ΔH1>
ΔH2 (×)
(2)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-8903kJ (×)
(3)NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O
ΔH=+573kJmol-1 (×)
(4)S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=+2968kJmol-1
(×)
(5)2NO2O2+2NO ΔH=+1162kJmol-1
(×)
(6)500℃、30MPa下,将05molN2 和15mol
H2 置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放
热193kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-386kJmol-1 (×)
(7)1molH2 完全燃烧生成H2O(l)时放出243kJ的
热量,则反应的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)
2H2O(l) ΔH=-243kJmol-1 (×)
(8)已知 H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=
-57.3kJmol-1,则H2SO4 和Ba(OH)2 反应的
反应热ΔH=2×(-57.3)kJmol-1 (×)
2.(1)1molCO气体完全燃烧生成CO2 气体,放出
283kJ的热量,其热化学方程式为
.
(2)1gH2 气体完全燃烧生成液态水放出142.9kJ
热量,其热化学方程式为
.
(3)已知H2(g)+
1
2O2
(g)H2O(l)
ΔH=-285.8kJmol-1,
则①2H2(g)+O2(g)2H2O(l)的ΔH=
.
②H2O(l)H2(g)+
1
2O2
(g)的 ΔH=
.
答案:(1)CO(g)+12O2
(g)CO2(g)
ΔH=-283kJmol-1
(2)H2(g)+
1
2O2
(g)H2O(l)
ΔH=-285.8kJmol-1
(3)①-571.6kJmol-1 ②+285.8kJmol-1
ΔH 与反应的“可逆性”
可逆反应的ΔH 表示反应完全时的热量变化,与反
应是否可逆无关,如N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH
=-92.4kJmol-1,表示在298K时,1molN2(g)
和3molH2(g)完全反应生成2molNH3(g)时放
出92.4kJ的热量.但实际上1molN2(g)和3mol
H2(g)充分反应,不可能生成2molNH3(g),故实
际反应放出的热量小于92.4kJ.
◆[题组1] 热化学方程式的书写
1.(2023海南卷)各相关物质的燃烧热数据如下表.
下列热化学方程式正确的是 ( )
物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
ΔH/(kJ/mol)-1559.8 -1411 -285.8
A.C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-1411kJ/mol
B.C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)
ΔH=-137kJ/mol
C.H2O(l)O2(g)+H2(g)
ΔH=+285.8kJ/mol
D.C2H6(g)+
7
2O2
(g)2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH=-1559.8kJ/mol
解析:D [101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成
指定产物所放出的热量称为燃烧热.A.H2O应该
为液态,A错误;B.C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)
ΔH=+137kJ/mol,B错误;C.氢气的燃烧热为
285.8kJ/mol,则H2O(l)
1
2O2
(g)+H2(g)
ΔH=+285.8kJ/mol,C错误;D.C2H6(g)+
7
2O2
(g)
2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1559.8kJ/mol,
D正确.]
2.(1)(2025重庆市高三检测)“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(N2H4)作燃料,四氧化二氮作
氧化剂,二者反应生成氮气和气态水.已知:
①N2(g)+2O2(g)N2O4(g) ΔH=+107kJ
mol-1
862
高考总复习 化学
②N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH
=-543kJmol-1
写出气态肼和N2O4 反应的热化学方程式:
.
(2)(2025绵阳市高三检测)化学反应的过渡态理
论:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,
而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量
过渡态.NO2 和CO反应生成CO2 和NO过程中
能量变化示意图如图所示,请写出 NO2 和CO反
应的热化学方程式: .
(3)(2025娄底市高三检测)CO2 的回收与利用是
科学家研究的热点课题,可利用CH4 与CO2 制备
“合成气”(CO、H2),还可制备甲醇、二甲醚、碳基燃
料等产品.
科学家提出制备“合成气”反应历程分两步:
第一步:CH4(g) C(ads)+2H2(g)(慢反应);
第二步:C(ads)+CO2(g) 2CO(g)(快反应).
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的
能量变化如图:
CH4 与CO2 制备“合成气”的热化学方程式为
.
解析:(1)根据盖斯定律,由2×②-①得:2N2H4(g)
+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g) ΔH=2×
(-543kJmol-1)- (+107 kJ mol-1)=
-10967kJmol-1.(2)根据图像分析,该反应
的热化学方程式为 NO2(g)+CO(g)CO2(g)
+NO(g) ΔH=+134kJmol-1-368kJ
mol-1=-234kJmol-1.(3)由图可知,CH4 与
CO2 制备“合成气”的热化学方程式为CH4(g)+
CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH=+(E3-E1)
kJ mol-1.
答案:(1)2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+
4H2O(g) ΔH=-10967kJmol-1
(2)NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)
ΔH=-234kJmol-1
(3)CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)
ΔH=+(E3-E1)kJmol-1
◆[题组2] 热化学方程式的正误判断
3.(2025揭阳市高三开学考)通常人们把气态分子
中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量看
成该化学键的键能.键能可以用于估算化学反应
的反应热(ΔH),化学反应的ΔH 等于反应中断裂
旧化学键吸收的能量之和与反应中形成新化学键
释放的能量之和的差.
化学键 H-H Cl-Cl H-Cl
生成1mol
化学键时放
出的能量
436kJ 243kJ 431kJ
根据上表中给出的数据判断,下列热化学方程式不
正确的是 ( )
A.12H2
(g)+12Cl2
(g)HCl(g)
ΔH=-91.5kJmol-1
B.H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)
ΔH=-183kJmol-1
C.HCl(g)12H2
(g)+12Cl2
(g)
ΔH=-91.5kJmol
D.2HCl(g)H2(g)+Cl2(g)
ΔH=+183kJmol-1
解析:C [根据ΔH=反应物的键能之和-生成物的
键能之和.A项,12H2
(g)+12Cl2
(g)HCl(g)的
ΔH= 12 ×
(436kJmol-1+243kJmol-1)-
431kJmol-1=-91.5kJmol-1,正确;B项,H2(g)+
Cl2(g)2HCl(g)的 ΔH=(436kJmol-1 +
243kJmol-1)-2×431kJmol-1=-183kJ
mol-1,正确;C项,HCl(g)12H2
(g)+12Cl2
(g)是
1
2H2
(g)+12Cl2
(g)HCl(g)的逆反应,其ΔH=
+91.5kJmol-1,错误;D项,2HCl(g)H2(g)+
Cl2(g)是H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)的逆反应,其
ΔH=+183kJmol-1,正确.]
4.(2023浙江1月)标准状态下,气态反应物和生成
物的相对能量与反应历程示意图如下[已知O2(g)
和Cl2(g)的相对能量为0],下列说法不正确
的是
( )
A.E6-E3=E5-E2
B.可计算Cl-Cl键能为2(E2-E3)kJ/mol
962
第七章 化学反应与能量
C.相同条件下,O3 的平衡转化率:历程Ⅱ>历程Ⅰ
D.历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化
学方程式为:ClO(g)+O(g)O2(g)+Cl(g)
ΔH=(E5-E4)kJ/mol
解析:C [对比两个历程可知,历程Ⅱ中增加了催
化剂,降低了反应的活化能,加快了反应速率.A.
催化剂能降低活化能,但是不能改变反应的焓变,
因此E6-E3=E5-E2,A正确;B.已知Cl2(g)的
相对能量为0,对比两个历程可知,Cl(g)的相对能
量为(E2-E3)kJ/mol,则Cl-Cl键能为2(E2-
E3)kJ/mol,B正确;C.催化剂不能改变反应的平衡
转化率,因此相同条件下,O3 的平衡转化率:历程
Ⅱ=历程Ⅰ,C错误;D.活化能越低,反应速率越
快,由图像可知,历程Ⅱ中第二步反应的活化能最
低,所以速率最快的一步反应的热化学方程式为:
ClO(g)+O(g)O2(g)+Cl(g) ΔH=(E5-
E4)kJ/mol,D正确.]
考点三 盖斯定律、反应热的计算与比较
一、盖斯定律
1.内容
对于一个化学反应,无论是一步完成的还是分几步
完成的,其反应热是相同的.即:化学反应的反应
热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途
径无关.
2.意义
间接计算某些反应的反应热.
3.应用
转化关系 反应热间的关系
aA
ΔH1
→B
、A
ΔH2
→
1
aB ΔH1=aΔH2
A
ΔH1
ΔH2
B ΔH1=-ΔH2
ΔH=ΔH1+ΔH2
二、利用盖斯定律计算反应热
1.运用盖斯定律的技巧———“三调一加”
一调:根据目标热化学方程式,调整已知热化学方
程式中反应物和生成物的左右位置,改写已知的热
化学方程式.
二调:根据改写的热化学方程式调整相应ΔH 的
符号.
三调:调整中间物质的化学计量数.
一加:将调整好的热化学方程式及其ΔH 相加.
2.运用盖斯定律的四个注意事项
(1)热化学方程式乘以某一个数时,反应热的数值必
须也乘上该数.
(2)热化学方程式相加减时,物质之间相加减,反应热
也必须相加减.
(3)将一个热化学方程式左右颠倒时,ΔH“+”“-”随
之改变,但数值不变.
(4)同一物质的三态变化(固、液、气),状态由固→液
→气变化时,会吸热;反之会放热.
三、反应热大小的比较
1.看物质聚集状态
物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下:
2.看ΔH 的符号
比较反应热大小时不要只比较ΔH 数值的大小,还
要考虑其符号.
3.看化学计量数
当反应物与生成物的状态相同时,化学计量数越
大,放热反应的ΔH 越小,吸热反应的ΔH 越大.
4.看反应的程度
对于可逆反应,参加反应的物质的量和状态相同
时,反应的程度越大,热量变化越大.
1.易错辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)(2023北京卷)等压条件下,反应①、②的反应
热之和,小于氯化铵直接分解的反应热 (×)
(2)对一可逆反应加入催化剂,改变了反应途径,反
应的ΔH 也随之改变 (×)
(3)同一反应一步完成与两步完成的焓变相同(√)
(4)已知N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
ΔH=-92kJmol-1,
则2NH3(g) N2(g)+3H2(g)
ΔH=+92kJmol-1(√)
(5)利用盖斯定律可以间接计算某些反应的反应热
(√)
(6)利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的
反应热 (√)
(7)化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态
有关,而与反应途径无关 (√)
072
高考总复习 化学
(8)可以用已经精确测定的反应热效应来计算难于
测量或不能测量的反应的热效应 (√)
2.(2024黑吉辽卷)已知:2HCl(g)+12O2
(g)
Cl2(g)+ H2O(g) ΔH1=-57.2kJmol-1,结
合以下信息,可知 H2 的燃烧热ΔH= kJ
mol-1.
H2O(l)H2O(g) ΔH2=+440kJmol-1
H2(g)+ Cl2(g)2HCl(g) ΔH3=-1846
kJmol-1
答案:-2858
◆[题组1] 反应热大小的比较
1.(2025株洲市高三检测)已知NaHCO3 溶液与盐
酸反应生成CO2 吸热,Na2CO3 溶液与盐酸反应生
成CO2 放热.
CO2-3 (aq)+H+(aq)HCO-3 (aq) ΔH1
HCO-3 (aq)+H+(aq)H2CO3(aq) ΔH2
H2CO3(aq)H2O(l)+CO2(g) ΔH3
CO2(g)+CO2-3 (aq)+H2O(l)2HCO-3 (aq)
ΔH4
下列关于ΔH 的判断正确的是 ( )
A.ΔH1<0,ΔH2>0
B.ΔH2+ΔH3>0
C.ΔH1+ΔH2+ΔH3>0
D.ΔH1<ΔH4
解析:B [CO2-3 (aq)+H+(aq)HCO-3 (aq)
ΔH1 和 HCO-3 (aq)+H+(aq)H2CO3(aq)
ΔH2 均只存在化学键的形成,形成化学键时会释
放能量,所以ΔH1<0、ΔH2<0,A项错误;根据盖
斯定律,将HCO-3 (aq)+H+(aq)H2CO3(aq)
ΔH2 与H2CO3(aq)H2O(l)+CO2(g) ΔH3
相加可得:HCO-3 (aq)+H+ (aq)H2O(l)+
CO2(g) ΔH=ΔH2+ΔH3,由题意可知,该反应
属于吸热反应,则ΔH2+ΔH3>0,B项正确;根据
盖斯定律,将题给前三个反应相加得到:CO2-3 (aq)
+2H+(aq)H2O(l)+CO2(g) ΔH′=ΔH1+
ΔH2+ΔH3,由题意可知,该反应属于放热反应,则
ΔH1+ΔH2+ΔH3<0,C项错误;根据盖斯定律
知,HCO-3 (aq)+H+(aq)H2O(l)+CO2(g)的
ΔH=ΔH1-ΔH4>0,所 以 ΔH1>ΔH4,D 项
错误.]
2.试比较下列各组ΔH 的大小.
(1)同一反应,生成物状态不同时
A(g)+B(g)C(g) ΔH1<0
A(g)+B(g)C(l) ΔH2<0
则ΔH1 ΔH2(填“>”“<”或“=”,下同).
解析:因为C(g)C(l) ΔH3<0
则ΔH3=ΔH2-ΔH1<0,ΔH2<ΔH1.
答案:>
(2)同一反应,反应物状态不同时
S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH1<0
S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH2<0
则ΔH1 ΔH2.
解析:S(g)
ΔH3
→S(s)
ΔH2
→S
ΔH1
↓
O2(g)
ΔH2+ΔH3=ΔH1,则ΔH3=ΔH1-ΔH2,又ΔH3
<0,所以ΔH1<ΔH2.
答案:<
(3)两个有联系的不同反应相比
C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1<0
C(s)+12O2
(g)CO(g) ΔH2<0
则ΔH1 ΔH2.
解析:根据题意可知,CO(g)+12O2
(g)
CO2(g)ΔH3<0,又因为ΔH2+ΔH3=ΔH1,所以
ΔH2>ΔH1.
答案:<
◆[题组2] 反应热的有关计算
3.已知H2(g)+Br2(l)2HBr(g) ΔH=-72kJ
mol-1,蒸发1molBr2(l)需要吸收的能量为
30kJ,其他相关数据如下表:
H2(g) Br2(g) HBr(g)
1mol分子中的化
学键断裂时需要
吸收的能量/kJ
436 a 369
则表中a为 ( )
A.404 B.260 C.230 D.200
解析:D [首先根据盖斯定律求出H2(g)+Br2(g)
2HBr(g) ΔH=-102kJmol-1,然后根据
反应热:ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能
之和,则436+a-369×2=-102,解得:a=200,故D
项正确.]
4.(2025广东省部分学校高三大联考)设 NA 为阿
伏加德罗常数的值.已知反应;
①C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(g)
ΔH1=-akJmol-1
②C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)
ΔH2=-bkJmol-1
其他数据如下表:
化学键 CO OO C—H O—H CC
键能/(kJ
mol-1)
798 x 413 463 610
下列说法正确的是 ( )
A.a<b,且C2H4 的燃烧热为akJmol-1
B.上表中x=2782-a3
172
第七章 化学反应与能量
C.H2O(l)H2O(g) ΔH = -(b-a)kJ
mol-1
D.当有4NA 个C—H 键断裂时,该反应放出热量
一定为akJ
解析:B [燃烧热所生成的产物一定是稳定的,水
为液态,A项错误;根据反应热键能计算,ΔH1=
(413kJmol-1×4+610kJmol-1+3x)-(798
kJmol-1×4+463kJmol-1×4)=-a,则有x
=2782-a3
,B项正确;根据盖斯定律,(①-②)×
1
2
得,H2O(l)H2O(g) ΔH=
1
2
(b-a) kJ
mol-1,C项错误;当有4NA 个C—H 键断裂时,
1molC2H4 反应,若生成 H2O(g)放出akJ热量,
若生成H2O(l)放出bkJ热量,D项错误.]
◆[题组3] 利用盖斯定律书写热化学方程式
5.(1)(2024广东卷)反应a:NO-2 (aq)+NH+4 (aq)
N2(g)+2H2O(l)
已知:
NaNO2(s)+NH4Cl(s)
ΔH1
→N2(g)+NaCl(s)+2H2O(l)
ΔH2 溶解↓
Na+ (aq)+
NO-2(aq)
ΔH3 溶解↓
Cl- (aq)+
NH+4(aq)
ΔH4 溶解↓
Na+ (aq)+
Cl- (aq)
则反应a的ΔH= .
(2)(2024山东卷)水煤气是 H2 的主要来源,研
究CaO对C—H2O体系制H2 的影响,涉及主要反
应如下:
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) (Ⅰ)
ΔH1>0
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)(Ⅱ)
ΔH2<0
CaO(s)+CO2(g) CaCO3(s) (Ⅲ)
ΔH3<0
则:C(s)+CaO(s)+2H2O(g) CaCO3(s)+
2H2(g)的焓变ΔH= (用代数式表示).
(3)(2023浙江1月)“碳达峰碳中和”是我国社
会发展重大战略之一,CH4 还原CO2 是实现“双
碳”经济的有效途径之一,相关的主要反应有:
Ⅰ:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)
ΔH1=+247kJmol-1
Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
ΔH2=+41kJmol-1
反应CH4(g)+3CO2(g) 4CO(g)+2H2O(g)
的ΔH= kJmol-1.
(4)(2023全国甲卷)甲烷选择性氧化制备甲醇是
一种原子利用率高的方法.回答下列问题:
已知下列反应的热化学方程式:
①3O2(g)2O3(g) ΔH1=+285kJmol-1
②2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(l)
ΔH2=-329kJmol-1
反应③CH4(g)+O3(g)CH3OH(l)+O2(g)的
ΔH3= kJmol-1.
(5)(2023湖南卷)已知下列反应的热化学方
程式:
①C6H5C2H5(g)+
21
2O2
(g)8CO2(g)+5H2O(g)
ΔH1=-4386.9kJmol-1
②C6H5CHCH2(g)+10O2(g)8CO2(g)+
4H2O(g) ΔH2=-4263.1kJmol-1
③H2(g)+
1
2O2
(g)H2O(g) ΔH3=-241.8
kJmol-1
计算反应④C6H5C2H5(g) C6H5CHCH2(g)
+H2(g)的ΔH4= kJmol-1.
答案:(1)ΔH1-ΔH2-ΔH3+ΔH4 (2)ΔH1+
ΔH2+ΔH3 (3)+329 (4)-307 (5)+118
利用盖斯定律书写热化学方程式的
步骤
先确定待
求的反应
方程式
⇒
找出待求方程
式中各物质在
已知化学方程
式中的位置
⇒
根据待求方程式中各
物质的化学计量数和
位置对已知化学方程
式进行处理,得到变
形后的新化学方程式
⇒
将新得到的化学方程式进行加减
(反应热也需要相应加减) ⇒
写出待求的热
化学方程式
学生用书 P209
[例] (2024安徽卷)C2H6 氧化脱氢反应:
2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)
ΔH1=-209.8kJmol-1
C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)
ΔH2=1781kJmol-1
计算:2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH3=
kJmol-1
第一步:审“目标化学方程式”
观察目标化学方程式,看已知化学方程式中需要去
掉“什么物质”,需要保留“什么物质”.
第二步:定“关系”
两个方程式分别标号为Ⅰ、Ⅱ,如需要抵消掉中间
产物“C2H6、C2H4 和H2O”,且CO作反应物,利用
Ⅰ-2×Ⅱ,即可得到目标化学方程式.
272
高考总复习 化学
第三步:写“答案”
根据盖斯定律反应Ⅰ-反应Ⅱ×2得:ΔH=ΔH1
-2ΔH2.
答案:-566
1.(2024安徽卷)某温度
下,在密闭容器中充入
一定量的X(g),发生下
列反应:X(g) Y(g)
(ΔH1<0),Y(g)
Z(g)(ΔH2<0),测得各
气体浓度与反应时间的
关系如图所示.下列反应进程示意图符合题意
的是 ( )
解析:B [A.X(g) Y(g)和Y(g) Z(g)的
ΔH 都小于0,而图像显示Y的能量高于X,即图像
显示X(g) Y(g)为吸热反应,A项不符合题意;
B.图像显示 X(g) Y(g)和 Y(g) Z(g)的
ΔH 都小于0,且 X(g) Y(g)的 活 化 能 小 于
Y(g) Z(g)的活化能,B项符合题意;C.图像显
示X(g) Y(g)和Y(g) Z(g)的ΔH 都小于
0,但图像上 X(g) Y(g)的活 化 能 大 于 Y(g)
Z(g)的活化能,C项不符合题意;D.图像显示
X(g) Y(g)和Y(g) Z(g)的ΔH 都大于0,
且X(g) Y(g)的活化能大于Y(g) Z(g)的
活化能,D项不符合题意.]
2.(1)(2024甘肃卷)由SiCl4 制备SiHCl3:SiCl4(g)
+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g) ΔH1=+74.22kJ
mol-1(298K)
已知SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)
ΔH2=+219.29kJmol-1(298K)
298K 时,由 SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+
4HCl(g)制备56g硅 (填“吸”或“放”)热
kJ.升高温度有利于制备硅的原因是 .
(2)(2024河北卷)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化
剂,工业上制备原理如下:
SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(g) ΔH=-67.59
kJmol-1
若正反应的活化能为E正 kJmol-1,则逆反应的
活化能E逆= kJmol-1(用含E正 的代数
式表示).
(3)(2023全国乙卷)已知下列热化学方程式:
FeSO47H2O(s)FeSO4(s)+7H2O(g)
ΔH1=akJmol-1
FeSO4xH2O(s)FeSO4(s)+xH2O(g)
ΔH2=bkJmol-1
FeSO4yH2O(s)FeSO4(s)+yH2O(g)
ΔH3=ckJmol-1
则FeSO47H2O(s)+FeSO4yH2O(s)2(FeSO4
xH2O)(s)的ΔH= kJmol-1.
(4)(2023浙江6月)水煤气变换反应是工业上的重
要反应,可用于制氢.
水煤气变换反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+
H2(g) ΔH=-41.2kJmol-1
该反应分两步完成:
3Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g)
ΔH1=-47.2kJmol-1
2Fe3O4(s)+H2O(g) 3Fe2O3(s)+H2(g)
ΔH2
请回答:ΔH2= kJmol-1.
(5)(2023广东卷)化学反应常伴随热效应.某些
反应(如中和反应)的热量变化,其数值Q 可通过量
热装置测量反应前后体系温度变化,用公式Q=
cρV总ΔT 计算获得.
(ⅰ)热量的测定:取上述NaOH溶液和盐酸各50mL
进行反应,测得反应前后体系的温度值(℃)分别为
T0、T1,则该过程放出的热量为
J(c和ρ分别取4.18Jg
-1℃-1和1.0gmL-1,
忽略水以外各物质吸收的热量,下同).
(ⅱ)借鉴(ⅰ)的方法,甲同学测量放热反应Fe(s)
+CuSO4(aq)FeSO4(aq)+Cu(s)的焓变ΔH
(忽略温度对焓变的影响,下同).实验结果见
下表.
序号 反应试剂
体系温度/℃
反应前 反应后
ⅰ
ⅱ
0.20molL-1
CuSO4 溶 液
100mL
1.20gFe粉 a b
0.56gFe粉 a c
①温度:b c(填“>”“<”或“=”).
②ΔH= (选择表中一组数据计
算).结果表明,该方法可行.
解析:(1)由 题 给 热 化 学 方 程 式:①SiCl4(g)+
H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)ΔH1=+74.22kJ
mol-1;②SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)
ΔH2=+219.29kJmol-1;则根据盖斯定律可知,①+
②,可得热化学方程式SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+
4HCl(g) ΔH=ΔH1+ΔH2=+74.22kJmol-1+
(+219.29kJmol-1)=+293.51kJmol-1,则制备
56gSi,即2molSi,需要吸收热量为293.51kJmol-1
×2mol=587.02kJ;该反应为吸热反应,升高温度,反应
正向移动,有利于制备硅.
(2)①①根据反应热ΔH 与活化能E正、E逆 的关系
为ΔH=正反应活化能-逆反应活化能可知,该反
372
第七章 化学反应与能量
应的E逆=E正kJmol-1-ΔH=(E正+67.59)kJ
mol-1.
(3)①FeSO47H2O(s)FeSO4(s)+7H2O(g)
ΔH1=akJmol-1
②FeSO4xH2O(s)FeSO4(s)+xH2O(g)
ΔH2=bkJmol-1
③FeSO4yH2O(s)FeSO4(s)+yH2O(g)
ΔH3=ckJmol-1
根据盖 斯 定 律 由①+③-②×2可 得 FeSO4
7H2O(s)+FeSO4yH2O(s)2(FeSO4
xH2O)(s),则ΔH=(a+c-2b)kJmol-1.
(4)设热化学方程式①CO(g)+H2O(g) CO2(g)+
H2(g)
ΔH=-41.2kJmol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g)
ΔH1=-47.2kJmol-1
③2Fe3O4(s)+H2O(g) 3Fe2O3(s)+H2(g)
ΔH2
根据盖斯定律可知,③=①-②,则ΔH2=ΔH-
ΔH1=(-41.2kJmol-1)-(-47.2kJmol-1)
=6kJmol-1.
(5)(ⅰ)由 Q=cρV总 ΔT 可 得 Q=4.18Jg
-1
℃-1×1.0gmL-1×(50mL+50mL)×(T1-
T2)=418(T1-T0);
(ⅱ)①100mL0.20molL-1CuSO4 溶液含有溶
质的物质的量为002mol,1.20gFe粉和0.56g
Fe粉的物质的量分别为0021mol、001mol,实
验ⅰ中有002molCuSO4 发生反应,实验ⅱ中有
001molCuSO4 发生反应,实验ⅰ放出的热量多,
则b>c;
②若按实验ⅰ进行计算,ΔH=-4.18×1.0×100×
(b-a)
1000×0.02
kJmol-1=-20.9(b-a)kJmol-1;若按实验
ⅱ进 行 计 算,ΔH = -4.18×1.0×100×
(c-a)
1000×0.01
kJmol-1=-41.8(c-a)kJmol-1;
答案:(1)吸 58702 该反应为吸热反应,升高温
度,反应正向移动,有利于制备硅 (2)①E正 +
6759 (3)(a+c-2b) (4)6 (5)(ⅰ)418(T1-
T0) (ⅱ)①> ②-209(b-a)kJmol-1
(或-418(c-a)kJmol-1)
3.(共价晶体中化学键的计算)(2025成都蓉城期
中)参考下表键能数据,估算晶体硅在氧气中燃烧
生成二氧化硅晶体的热化学方程式:Si(s)+O2(g)
SiO2(s)中,ΔH 的值为 ( )
化学键 Si—O OO Si—Si Si—Cl Si—C
键能/
(kJmol-1)
460 4988 176 360 347
A.-9892kJmol-1 B.+9892kJmol-1
C.-612kJmol-1 D.-2452kJmol-1
解析:A [硅和二氧化硅均是共价晶体,其中在晶
体硅中每个硅原子形成2个Si—Si,在二氧化硅晶
体中每个硅原子形成4个Si—O.由于反应热等
于断键吸收的能量与形成化学键所放出的能量的
差值,则该反应的反应热ΔH=2×176kJmol-1
+4988kJmol-1-4×460kJmol-1=-9892
kJmol-1.]
体系构建 核心巧记
1.理解物质能量与反应吸、放热之间的两个关系
(1)E(反应物)<E(生成物),吸热反应.
(2)E(反应物)>E(生成物),放热反应.
2.明确热化学方程式书写与判断的四点注意事项
(1)标明物质的聚集状态.
(2)明确ΔH 的符号与单位.
(3)ΔH 的数值与其化学计量数是否对应.
(4)燃烧热、中和反应反应热的条件限制.
3.了解燃烧热和中和反应反应热的两点联系
(1)对于中和反应反应热、燃烧热,由于它们的反应放热是
确定的,所以描述中不带“-”,但其焓变小于零.
(2)当用热化学方程式表示中和反应反应热时,生成 H2O
的物质的量必须是1mol,当用热化学方程式表示燃烧
热时,可燃物的物质的量必须为1mol.
4.把握盖斯定律的两个关键
(1)化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关.
(2)利用盖斯定律可计算某些反应的反应热.
472
高考总复习 化学