第15講化學反應的熱效應

公考綱考情

i.認識化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因。

2.認識物質具有能量，認識吸熱反應與放熱反應，知道化學反應可以實現化學能與其他能量形式的轉

化。

3.能量的轉化遵循能量守恒定律，知道內能是體系內物質各種能量的總和，受溫度、壓強、物質聚集

狀態(tài)的影響.

4.認識化學能與熱能的相互轉化，能進行反應焙變的簡單計算，能用熱化學方程式表示反應中的能量

變化，能運用反應焙變合理選擇和利用化學反應。

5.了解蓋斯定律及其簡單應用。

【核心素養(yǎng)分析】

變化觀念與平衡思想：認識化學變化的本質是有新物質生成，并伴有能量的轉化；能多角度、動態(tài)地

分析熱化學方程式，運用熱化學反應原理解決實際問題。

證據推理與模型認知：通過分析、推理等方法認識研究反應熱的本質，建立蓋斯定律模型。

科學態(tài)度與社會責任：贊賞化學對社會發(fā)展的重大貢獻，具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學觀念，能對

與化學有關的社會熱點問題做出正確的價值判斷。

他考點梳理

知識點一皓變、熱化學方程式

1.反應熱(熔變)

(1)概念：在恒壓條件下進行的反應的熱效應。

符號：

單位：kJ-mol-1或kJ/mol。

(2)表示方法

吸熱反應：AA7>0；放熱反應：AA/<Oo

2.放熱反應和吸熱反應的判斷

(1)從反應物和生成物的總能量相對大小的角度分析，如圖所示。

反應過程

放熱反應

(2)從反應熱的量化參數一鍵能的角度分析

(3)記憶常見的放熱反應和吸熱反應

放熱反應：①可燃物的燃燒；②酸堿中和反應：③大多數化合反應；④金屬跟酸的置換反應；⑤物質的

緩慢氧化等。

吸熱反應：①大多數分解反應；②鹽的水解：③Ba(OH)2-8HQ與NH4cl反應：④碳和水蒸氣、C和CO?

的反應等。

3.理解反應歷程與反應熱的關系

能量L

反應物

的總能量：

圖示生成物

的總能量

反應過程

圖1圖2

意義a表示正反應的活化能；b表示逆反應的活化能。c表示該反應的反應熱。

圖I：△//=(?—/?)kJmoll=-ckJ-mol1,表示放熱反應

A/7

圖2：^H=[a-b)kJmor'=ckJmol1,表示吸熱反應

4.熱化學方程式

⑴概念

表示參加反應物質的量和反應熱的關系的化學方程式。

(2)意義

表明了化學反應中的物質變化和能后變化。

如I：2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)△，=一571.6kJmol

表示:2mol氫氣和Imol氧氣反應牛成2mol液態(tài)水時放出571.6kJ的熱量c

(3)書寫要求

①注明反應的溫度和壓強(25℃,101kPa下進行的反應可不注明)。

②注明反應物和生成物的狀態(tài)：固態(tài)(s)、液態(tài)⑴、水溶液(aq)、氣態(tài)(g)。

③熱化學方程式中各物質的化學計量數只表示物質的物質的量，而不表示分子個數(或原子個數)，因此

可以寫成分數。

④熱化學方程式中不用“T”和“1”。

⑤由于△”與反應物的物質的量有關，所以熱化學方程式中物質的化學計量數必須與△”相對應，如果

化學計量數加倍，則△”也要加倍。當反應向逆反應方向進行時，其反應熱與正反應的反應熱數值相等，符

號相反。

【方法技巧】

(I)熔變與反應發(fā)生的條件、反應進行是否徹底無關。

(2)催化劑能降低反應所需活化能，但不影響焰變的大小。

(3)在化學反應中，反應物各原子之間的化學鍵不一定完全斷裂。

知識點二燃燒熱、中和熱、能源

1.燃燒熱和中和熱的比較

燃燒熱中和熱

能量變化放熱

相同點

△〃及其單位△〃V0,單位均為kJmoRi

反應物的量1mol不一定為1mol

生成物的量不確定生成水的量為1mol

101kPa時，1mol純物質完在稀溶液里，酸與堿

不同點反應熱的含義全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所發(fā)生中和反應生成1mol

放出的熱量水時所放出的熱量

強酸與強堿反應的中

表示方法燃燒熱△”=一。kJmor,(t7>0)

和熱A”=-57.3kJ-moF1

2.中和熱的測定

(1)實驗裝置

對于一個化學反應，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的。即：化學反應的反應熱只與

反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關。

(2)意義

間接計算某些反應的反應熱。

(3)應用

轉化關系反應熱間的關系

AAMDA\H11

△H\=aNH?

“A----A-------a

?AHj*

A△為18△，尸一A〃2

A-^B

2.利用蓋斯定律計算反應熱

(1)運用蓋斯定律的技巧一"三調一加”

一調：根據目標熱化學方程式，調整已知熱化學方程式中反應物和生成物的左右位置，改寫已知的熱化

學方程式。

二調：根據改寫的熱化學方程式調整相應△〃的符號。

三調：調整中間物質的化學計量數。

一加：將調整好的熱化學方程式及其△，相加。

(2)運用蓋斯定律的三個注意事項

①熱化學方程式乘以某一個數時，反應熱的數值必須也乘上該數。

②熱化學方程式相加減時，物質之間相加減，反應熱也必須相加減。

③將一個熱化學方程式顛倒時，△〃的“十”“一”隨之改變，但數值不變。

3.反應熱大小的比較

(1)看物質狀態(tài)。物質的氣、液、固三態(tài)轉化時的能量變化如下：

(2)看△”的符號。比較反應熱大小時不要只比較△”數值的大小，還要考慮其符號。

(3)看化學計量數。當反應物與生成物的狀態(tài)相同時，化學計量數越大，放熱反應的△〃越小，吸熱反應

的A“越大。

(4)看反應的程度。對于可逆反應，參加反應的物質的量和狀態(tài)相同時，反應的程度越大，熱量變化越

大。

【方法技巧】

(1)直接比較法

①物質燃燒時，可燃物物質的量越大，燃燒放出的熱量越多。

②等量的可燃物完全燃燒所放出的熱量肯定比不完全燃燒所放出的熱量多。

③生成等量的水時，強酸和強喊的稀溶液反應比弱酸和強堿或弱堿和強酸或弱酸和弱堿的稀溶液反應放

出的熱量多。

④對于可逆反應，因反應不能進行完全，實際反應過程中放出或吸收的熱量要小于相應熱化學方程式中

的反應熱數值。例如：2so2(g)+0?(g)??2SO3(g)A//=-197kJmol表示2moiSCh(g)和1molO2(g)

完全反應生成2molSO3(g)時，放出的熱量為197kJ,實際上向密閉容器中通入2molSO2(g)^1molO2(g),

反應達到平衡后，放出的熱最要小于197kJ。

(2)蓋斯定律比較法

①同一反應，生成物狀態(tài)不同時

如A(g)+B(g)===C(g)AHi<0

A(g)+B(g)===C(l)A“2<0

C(g)===C(l)A〃3<0

AFLAH：

A(g)-C(g)—>C(1)

+

B(g)―?1)

△“I+A”3=A“2，A”I<0，AH2<0,A”3<0,

所以A〃2<AM。

②同一反應，反應物狀態(tài)不同時

如S(g)+O2(g)===SO2(g)A7/)<O

S(s)+O2(g)===SO2(g)AH2Vo

S(g)===S(s)AH3<0

S(g)一>S(s)一*S()2(g)

AH,

△〃2+A〃3=AM，AA/I<0,AW2<0,△〃3<()，

所以

隹］題型剖析

高頻考點一化學反應中能量變化探析

【例11（2021?湖南卷）鐵的配合物離子（用［L—Fe—H「表示）催化某反應的一種反應機理和相對能量的變

化情況如圖所示:

HCOOH

卜ir

IICOO

O

0^11

L-Fe-II

里過渡態(tài)

,過渡態(tài)12

7f1

O0.0

E丁

苧-222.6

.+a

Hl+n'、

SO42Y.6r

461..-2

、J

Oc3r0

蟲++

2

+0

黯0

一H

-。

+

玄O+

OiO+

美O0O=

OHO+

HJO

HO

U

H

反應進程

下列說法錯誤的是（）

A.該過程的總反應為HCOOH篋4CChT+H2T

B.H+濃度過大或者過小，均導致反應速率降低

C.該催化循環(huán)中Fc元素的化合價發(fā)生了變化

D.該過程的總反應速率由n-in步驟決定

【變式探究】(2021?浙江1月選考)在298.15K.100kPa條件下，N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)AW=-92.4

kJmor1,N2（g）、H2（g）和NH3（g）的比熱容分別為29.1、28.9和35.6JK〕mo「。一定壓強下，1mol反應中,

反應物［N2（g）+3H2（g）］、生成物［2NH3（g）］的能量隨溫度7的變化示意圖合理的是（）

【變式探究】⑴（2019?全國卷I節(jié)選）水煤氣變換［CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）］是重要的化工過程,

主要用于合成氨、制氫以及合成氣加工等工業(yè)領域中。我國學者結合實驗與計算機模擬結果，研究了在金

催化劑表面上水煤氣變換的反應歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用標注。

可知水煤氣變換的0（填“大于'。等于''或“小于該歷程中最大能壘（活化能）￡正=

________eVo

（2）（2019.天津卷節(jié)選）已知：

P（s,白磷）=P（s,黑磷）AW=-39.3kJ-mol-1；

P（s,白磷）=P（s,紅磷）A//=-17.6kJmor1；

由此推知，其中最穩(wěn)定的磷單質是。

（3）（2019?北京卷節(jié)選）已知反應器中還存在如下反應：

i.CH4（g）+H2O（g）=CO（g）4-3H2（g）NH\

ii.CO（g）+H2O（g）=CO2（g）4-H2（g）NH?

iii.CH4（g）=C（s）+2H2（g）NH、

運為積炭反應，利用AM和計算A%時，還需要利用反應的

高頻考點二依據鍵能或能量變化圖計算始變

【例2】（2022?浙江卷）標準狀態(tài)下，下列物質氣態(tài)時的相對能量如下表：

物質（g）OH

HOHOOH202H2O2H2O

249218391000136242

（2021?浙江卷）已知共價鍵的鍵能與熱化學方程式信息如二表:

共價鍵HHHO

鍵能/(kJ.moF)436463

熱化學方程式

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AH=482kJmoP

則20(g)=Ch(g)的△//為

A.428kJ-mol1B.428kJmol1C.498kJmol1D.498kJmol1

【變式探究】(202().天津等級考)理論研究表明，在101kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)異構

化反應過程的能量變化如圖所示。下列說法錯誤的是()

r

o

E

p.

o

、

疆

迪

安

妾

B.該異構化反應的△”=+59.3kJ.mo「

C.正反應的活化能大于逆反應的活化能

D.使用催化劑，可以改變反應的反應熱

【方法技巧】

1.熟記反應熱△”的基本計算公式

△〃=生成物的總能量一反應物的總能量

△，=反應物的總鍵能一生成物的總鍵能

2.常見Imol物質中的化學健數目

(、金剛

1molCO2CH4N2H4N—NSiO2

石墨

P4s8Si

物質(CO)(C—H)N—H)(Si-O)石

化學鍵N—N：NA

2NA4NA6NA4NA1.5NA2NA8NA2NA

數目N—H：4NA

【變式探究】(2019?海南卷)根據圖中的能量關系，可求得C—H鍵的鍵能為()

C(g)—y1—411(g)

AH]=717kl-mol1I:A也=864kJ-mol1

C(s)―2H2(g)

A//=-75kJ-mol1

——Clh(g)

A.414kJ-molB.377kJ-mol

C.235kJmolD.197kJmol

高頻考點三熱化學方程式的書寫

【例3】(2020?全國I卷?節(jié)選j硫酸是一種重要的基本化工產品。接觸法制硫酸生產中的關鍵工序是SO2

的催化氧化：SCh(g)+102(g)鑰電到SOKg)△”=-98kJmol-'o鈿催化劑參與反應的能量變化如圖所示,

V2O5⑸與SCh(g)反應生成VOSCU⑸和V2O4G)的熱化學方程式為o

能曜

v2o4(s)+so3(g)

f通=-24kJ-mol1

+SO3(g)V2O8(s)+SO2(g)

A//=-399kJ-mol'

I3“VOSOKs)

反應過程

【方法技巧】

書寫熱化學方程式要“五查”

(1)查熱化學方程式是否配平。

(2)查各物質的聚集狀態(tài)是否正確。

(3)查的"+”“一”符號是否正確。

(4)杳反應熱的單位是否為kJ-moPL

(5)查反應熱的數值與化學計最數是否對應.

【變式探究】(雙選)25℃、101kPa時，強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應的中和熱為573kJ?mori,

辛烷的燃燒熱為55l8kJ?mol「。下列熱化學方程式書寫正確的是()

A.2H+(aq)+SOr(aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq)=BaSO4(s)+2H2O(l)NH=T73kJ-moF1

B.KOH(aq)+；H2so4(aq)=^K2sO4(aq)+H2O。)AH=~57.3kJ-mol'1

1

C.CsHi8(l)+v°2(g)=8CO2(l)+9H2O(l)A”=-5518kJ-moF

1

D.2QH18(g)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(1)AH=-5518kJ-moF

高頻考點四蓋斯定律及其應用

【例4】(2021?浙江卷)相同溫度和壓強下，關于反應的AH，下列判斷正確的是

【變式探究】(2022?全國乙卷)油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫，需要回

收處理并加以利用?；卮鹣铝袉栴}：

(1)已知下列反應的熱化學方程式:

(2)較普遍采用的H2s處理方法是克勞斯工藝。即利用反應①和②生成單質硫。另一種方法是：利用

反應④高溫熱分解H?S。相比克勞斯工藝，高溫熱分解方法的優(yōu)點是,缺點是o

【變式探究】(1)(2020?山東等級考)以CO?、比為原料合成CH.QH涉及的主要反應如下：

-1

1.CO2(g)+3H2(g).一CH3OH(g)+H2O(g)kH\=-49.5kJ-moI

-1

II.CO(g)+2H2(g).jCH3OH(g)NH尸一90.4kJ-mol

in.CO2(g)+H2(g)?一>CO(g)+H2O(g)bH,

△”3=kJ-mol'o

(2)(2020?全國卷I制催化劑參與反應的能量變化如卜圖所示，V2O5⑸與SO2(g)反應生成VOSO4⑸和

V2O4⑸的熱化學方程式為o

t能最

1

hVfA//2--24kbniol

+SO,(g)1V205<S)+SO2(g)

A//,=-399kJ-mol1

“voso㈣

反應過程

【變式探究】(2020?浙江7月選考)關于下列的判斷正確的是()

CO：(aq)+H(aq)=HCO3(aq)RH\

CO；(aq)+H2O⑴.->HCO-(aq)+OH(aq)NH?

OH(aq)+H+(aq)^=H2O(l)Nh

OH-(aq)+CH3COOH(aq)=CH3COO(aq)+H2O(1)AH4

A.A/7|<0AH2<0B.A/7I<AH2

C.AH3VoA//4>0D.A”3>A”4

高頻考點五燃燒熱和中和熱

回答問題：

【變式探究】25℃、101kPa時，強酸與強堿的稀溶液發(fā)生之和反應的中和熱為57.3kJ,rnolL辛烷的

燃燒熱為5518kJ?mo「i。下列熱化學方程式書寫正確的是()

*2+-1

A.2H(aq)+SOF(aq)+Ba(aq)+2OH"(aq)=BaSO4(s)+2H2O(l)△〃=-57.3kJ-mol

B.KOH(aq)+1H2SO4(aq)=1K2SO4(aq)+H2O(l)△"=一57.3kJmoL

25

1

C.CsH18(l)+yO2(g)=8C02(l)+9H2O(g)△〃=一5518kJ-moF

D.2CXH1x(g)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(1)A”=-5518kJ-moF,

【方法技巧】

⑴有關燃燒熱的判斷，?看是否以1mol可燃物為標準，二看是否生成穩(wěn)定氧化物。

(2)有關中和熱的判斷，一看是否以生成1mol小。⑴為標準，二看酸堿的強弱和濃度，應充分考慮弱酸、

弱堿電離吸熱，濃的酸堿稀釋放熱等因素。

【變式探究】將V)mL1.0molf'HCI溶液和V2mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液

溫度，實驗結果如圖所示(實驗中始終保持％+