資源簡介

第01講 化學反應的反應熱與焓變
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目標導航
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課程標準 課標解讀
1．了解化學反應中能量的常見轉化形式。 2．了解反應熱、焓、焓變的概念及其表示方法，了解焓變與反應熱、物質能量之間的關系。 3．了解定量測定反應熱的基本原理和方法。 1．熟記常見的吸熱反應和放熱反應, 將知識應用與證據推理等核心素養有機結合。 2． 3．
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知識精講
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知識點01 化學反應的反應熱
1．反應熱
（1）定義：當化學反應在一定的溫度下進行時，反應所釋放或吸收的熱量。
（2）表示符號
（3）單位：kJ·mol－1或J·mol－1。
2．反應熱的測定
（1）儀器——量熱計
（2）原理：Q＝－C（T2－T1），其中C表示溶液及量熱計的熱容，T1、T2分別表示反應前和反應后體系的溫度。
3．焓變與反應熱的關系
（1）文字敘述：在等壓條件下，反應中物質的能量變化全部轉化為熱能時，焓變與該化學反應的反應熱相等。
（2）數學表達式：ΔH＝Qp。
【特別提醒】
（1）物理變化中的能量變化不是反應熱。如物質的三態變化，物質的溶解等。
（2）反應放熱或吸熱與反應條件無關。
【即學即練1】下列說法正確的是（ ）。
①物質發生反應時放出的熱量來源于對反應的加熱
②化學反應除了生成新物質外，還發生能量變化
③化學反應過程中放出或吸收的熱量，都是物質本身所具有的能量變化的表現
④化學反應總是放出熱量
⑤反應熱通常用Q表示，反應放熱時，Q為負值；反應吸熱時，Q為正值
A．①②③ B．①④⑤ C．②③⑤ D．①②④
【解析】選C。化學反應遵循兩個守恒：質量守恒和能量守恒。化學反應的熱效應與反應物總能量和反應產物總能量的相對大小有關。
知識點02 化學反應的焓變
1．焓：用來描述物質所具有的能量的物理量，符號：H。
2．焓變
（1）定義：反應產物的總焓與反應物的總焓之差，符號：ΔH。
（2）表達式：ΔH＝H（反應產物）－H（反應物）.
（3）單位：kJ·mol－1或J·mol－1。
（4）化學反應的焓變示意圖
【特別提醒】同一物質聚集的狀態不同，所具有的能量也不同，“焓”也不同，一般來說氣態＞液態＞固態。
【即學即練2】下列說法正確的是（ ）。
A．焓變是指1mol物質參加反應時的能量變化
B．當反應放熱時ΔH＞0，反應吸熱時ΔH＜0
C．在加熱條件下發生的反應均為吸熱反應
D．一個化學反應中，當反應物總能量大于反應產物總能量時，反應放熱，ΔH為“－”
【解析】選D。焓變與參加反應的物質有關，與其化學系數成正比，A錯誤；在反應中，物質所具有的總能量減少，反應就放熱，ΔH＜0，反之就吸熱，ΔH＞0，B錯誤，D正確；在加熱條件下發生的反應也可能是放熱反應，如燃燒反應，故反應是吸熱還是放熱與反應條件無必然的聯系，C錯誤。
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能力拓展
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考法01 焓變與化學反應中的能量變化
【典例1】（河南省百強名校2022屆高二上學期11月聯考）圖象可更直觀地表現化學變化中的物質變化和能量變化。下列判斷錯誤的是（ ）。
圖甲 圖乙 圖丙
A．圖甲所示反應為放熱反應，且△H＝Ea－Ea′
B．若已知石墨比金剛石穩定，則C（石墨，）C（金剛石，）△H＞0
C．圖乙所示反應的熱化學方程式為：N2（g）+O2（g）2NO（g）△H1＝－180kJ·mol－1
D．若2A（g）B（g）△H＜0，則物質能量高低如圖丙
【解析】選C。由圖象可知，反應物的總能量大于生成物的總能量，此反應為放熱反應，則△H＜0，將△H＝Ea－Ea′，A項正確；能量越低越穩定，由于石墨比金剛石穩定，所以石墨轉化為金剛石的反應為吸熱反應，即△H＞0，B項正確；由圖乙可知，反應為吸熱反應，熱化學方程式為：N2（g）+O2（g）2NO（g）△H1＝+180kJ·mol－1，C項錯誤；由2A（g）B（g）△H＜0可知由A生成B的反應均為放熱反應，即2A的能量高于B的能量，氣態B的能量高于液態B的能量，D項正確。
【知識拓展】焓變與化學反應中的能量變化
1．焓變與化學鍵的關系
2．物質能量變化與焓變
3．ΔH的計算方法
（1）ΔH＝反應物斷鍵吸收的總能量－反應產物成鍵釋放的總能量
（2）ΔH＝反應產物所具有的總焓－反應物所具有的總焓
考法02 中和反應反應熱的測定
【典例2】（2021·河北遷安高二上學期期中）某實驗小組設計用0.55mol/L的NaOH溶液50mL與0.50mol/L的鹽酸50mL置于如下圖所示的裝置中進行測定中和熱的實驗。
（1）該裝置中缺少的一種玻璃儀器是____________，裝置中還存在的錯誤有______；大燒杯杯口若不蓋泡沫塑料板，測得中和熱的數值將______（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。
（2）實驗中，所用NaOH稍過量的原因是________________________。
（3）在中和熱測定實驗中，有用水洗滌溫度計上的鹽酸溶液的步驟，若無此操作，則測得的中和熱數值______（填“偏大”、“偏小”或“不變”）。測量NaOH溶液溫度時，溫度計上的堿未用水沖洗，對測定結果有何影響？______（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。
（4）該實驗小組做了三次實驗，每次取鹽酸和NaOH溶液各50mL，并記錄如下原始數據：
實驗 序號 起始溫度t1/℃ 終止溫度 t2/℃ 溫差 （t2－t1）/℃
鹽酸 NaOH溶液 平均值
1 25.1 24.9 25.0 28.3 3.3
2 25.1 25.1 25.1 28.5 3.4
3 25.1 25.1 25.1 28.6 3.5
已知鹽酸、NaOH溶液密度均近似為1.00g/cm3，中和后混合液的比熱容c＝4.18×10－3kJ/（g·℃），則該反應的中和熱ΔH＝____________。（保留到小數點后1位）
【解析】（1）該裝置中缺少的儀器為環形玻璃攪拌棒，存在的錯誤是大燒杯杯口與小燒杯杯口沒有相平，兩燒杯之間沒有塞滿碎泡沫塑料，大燒杯杯口若不蓋泡沫塑料板，則有熱量損失，測定結果偏小。（2）實驗中所用NaOH稍過量，是為了確保定量的HCl反應完全。（3）若溫度計上鹽酸溶液不洗滌，則參加反應的鹽酸減少，放出的熱量減少，測定結果偏小；由于堿液過量，溫度計上堿液未用水沖洗，對測定結果無影響。（4）平均溫差Δ（t2－t1）＝＝3.4℃，反應中生成水的物質的量為0.05L×0.5mol/L＝0.025mol，反應放出的熱量Q＝4.18×10－3kJ/（g·℃）×1.00g/cm3×（50mL+50mL）×3.4℃＝1.4212kJ，則ΔH＝－＝－56.8kJ/mol。
【答案】（1）環形玻璃攪拌棒；大燒杯杯口與小燒杯杯口沒有相平，兩燒杯之間沒有塞滿碎泡沫塑料；偏小
（2）確保定量的HCl反應完全（3）偏小；無影響（4）－56.8kJ/mol
【知識拓展】中和熱的含義及測量
1．各類中和熱數值的比較
（1）強酸和強堿的稀溶液發生中和反應，其反應熱的數值是相等的，都約是57.3kJ·mol－1。
H+（aq）+OH－（aq）H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1
（2）強酸和弱堿或弱酸和強堿的稀溶液發生中和反應，反應熱的數值一般小于57.3kJ·mol－1，因為弱電解質的電離是吸熱的。
（3）有濃酸或濃堿參與的中和反應，反應熱的數值一般大于57.3kJ·mol－1，因為濃酸或濃堿的溶解是放熱的。
（4）有沉淀生成的中和反應，反應熱的數值一般大于57.3kJ·mol－1，因為生成沉淀的過程是化學鍵的形成過程，是放熱的。
（5）中和反應的實質是H+和OH－反應生成H2O。若反應過程中有其他物質生成（如生成不溶性物質、難電離物質等），這部分反應熱不在中和反應反應熱之內。
2．測定中和反應的反應熱需注意的幾個問題
（1）實驗中要用強酸、強堿的稀溶液（0.1～0.5mol·L－1）。
（2）操作時動作要快，盡量減少熱量的損失，使用絕熱裝置，避免熱量散發到反應體系外。
（3）測量鹽酸的溫度后，要將溫度計上的酸沖洗干凈后，再測量NaOH溶液的溫度，避免酸、堿在溫度計的表面反應放熱而影響測量結果。
（4）讀取的中和反應的溫度（T2）是反應混合液的最高溫度。
（5）不能用弱酸或弱堿，因弱酸、弱堿電離時吸收熱量而使測量數值偏低。
（6）反應熱的數值是57.3kJ·mol－1，測定時與強酸、強堿的用量無關。
3．中和熱的計算公式：H中和熱＝－kJ/mol
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分層提分
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題組A 基礎過關練
1．（2022·濟南大學城實驗高中高二下期中）高粱釀酒過程中的部分流程按順序排列如下，其中能說明高粱轉化過程中放出熱量的是（ ）。
A B C D
“蒸糧”時加熱 “拌曲”前攤晾 “堆酵”時升溫 “餾酒”時控溫
【解析】選C。“蒸糧”時加熱屬于木柴的燃燒過程，是木柴的化學能轉化為熱能，故A不符合題意；“拌曲”前攤晾是屬于蒸發水分的過程，故B不符合題意；“堆酵”時升溫屬于高粱的發酵過程，高粱在發酵過程中發生化學變化，并放出熱量；故C符合題意；“餾酒”時控溫有木柴的燃燒過程，是木柴的化學能轉化為熱能，還有酒的蒸餾過程，蒸餾是吸熱過程，故D不符合題意。
2．（2020-2021學年河北省邯鄲市高二上期中）下列詩句或諺語中包含吸熱反應過程的是（ ）。
A．野火燒不盡，春風吹又生
B．春蠶到死絲方盡，蠟炬成灰淚始干
C．千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑
D．爆竹聲中一歲除，春風送暖入屠蘇
【解析】選C。野火燒不盡，春風吹又生，涉及物質的燃燒，為放熱反應，故A錯誤；春蠶到死絲方盡，蠟炬成灰淚始干，涉及烴類物質的燃燒，為放熱反應，故B錯誤；千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑，涉及碳酸鈣的分解，為吸熱反應，故C正確；爆竹聲中一歲除，春風送暖入屠蘇，涉及黑火藥的反應，為放熱反應，故D錯誤。
3．在中和熱測定的實驗中不需要用到的儀器是（ ）。
A．量筒 B．溫度計 C．攪拌器 D．天平
【解析】選D。測定中和熱的簡易裝置如下，在該實驗中需要通過量筒量取一定體積一定濃度的酸溶液和堿溶液分別加到量熱器的內筒中，而不需要天平。
4．（2021·九江高二檢測）下列反應前后物質的總能量變化能用下圖表示的是（ ）。
A．生石灰和水的反應
B．石灰石在高溫下的分解反應
C．鹽酸與氫氧化鈉溶液的反應
D．木炭在氧氣中燃燒
【解析】選B。右圖表示的是反應物的能量低于生成物的能量，反應表現為吸熱。A、C、D均為放熱反應，只有B是吸熱反應。
5．（北京市西城區2021－2022學年度高二第一學期期末試卷）下列裝置或過程能實現電能轉化為化學能的是（ ）。
A B C D
鋅錳干電池 燃氣燃燒 電池充電 水力發電
【解析】選C。鋅錳干電池是將化學能轉化為電能，A不符合題意；燃氣燃燒是將化學能轉化為熱能，B不符合題意；電池充電是將電能轉化為化學能，C符合題意；水力發電是將機械能轉化為電能，D不符合題意。
6．在CO跟O2的反應中，破壞1molCO中的化學鍵消耗的能量為A，破壞1molO＝O鍵消耗的能量為B，形成1molC＝O鍵釋放的能量為C。則下列關系正確的是（ ）。
A．2A+B＞2C B．2A+B＞4C
C．2A+B＜2C D．2A+B＜4C
【解析】選D。反應熱就是斷鍵形成的能量和形成化學鍵所放出的能量的差值，CO燃燒是放熱反應，則斷鍵吸收的熱量比成鍵釋放的熱量少，即反應物的鍵能和小于生成物的鍵能和。根據方程式2CO+O22CO2和物質的結構式（C≡O、O＝O、O＝C＝O）可知，一定有2A+B＜4C。
7．（2021·榆林高二檢測）已知在高溫、高壓、催化劑作用下，1mol石墨轉化為金剛石，吸收1.9kJ的熱量。
（1）該反應是________（填“是”或“不是”）吸熱反應。
（2）石墨和金剛石中，________能量高，_______更穩定；
（3）推測石墨與金剛石各1mol在相同條件下燃燒，________放出的熱量多。
【解析】同素異形體之間的轉化是化學變化，故1mol石墨可轉化為金剛石吸收1.9kJ的熱量屬于吸熱反應，金剛石的能量高，石墨的能量低，故石墨更穩定，石墨與金剛石各1mol在相同條件下燃燒時金剛石放出的熱量多。
【答案】（1）是（2）金剛石，石墨（3）金剛石
8．已知：H2（g）+O2（g）＝H2O（g），反應過程中能量變化如圖，問：
（1）該反應是放熱反應還是吸熱反應？____________________。
（2）此反應焓變ΔH＝________＝________（用圖中符號表示）。
【解析】H2（g）和O2（g）與2H（g）和O（g）之間的能量之差是H2（g）→2H（g）和O2（g）→O（g）過程中斷裂H－H鍵和O＝O鍵吸收的能量，故a代表舊化學鍵斷裂時吸收的能量，b代表2H（g）和O（g）結合成H2O（g）中的化學鍵時放出的能量，由題圖可知該反應中反應物的總能量大于反應產物的總能量，故該反應為放熱反應，ΔH＜0。
【答案】（1）放熱反應（2）E1－E2；c（或a－b）
題組B 能力提升練
1．下列變化過程需要吸收能量的是（ ）。
A．氫氣球發生爆炸
B．向污染的河水中投放生石灰
C．
D．
【解析】選D。A選項中氫氣球發生爆炸時發生了氫氣與氧氣的反應，氫氣的燃燒是放熱反應；B選項中向河水中投放生石灰時發生了CaO+H2O＝Ca（OH）2，是放熱反應；C選項中兩個氯原子之間結合成氯氣分子，原子之間形成了共價鍵，對外釋放能量；D選項中一個氫氣分子分解生成了兩個氫原子，破壞氫氣分子中的化學鍵要吸收能量。
2．（2022年湖北省新高考聯考協作體高二下學期3月考試）下列實驗現象或圖像信息不能充分說明相應的化學反應是放熱反應的是（ ）。
A．圖①中，反應開始后，針筒活塞向右移
B．圖②中，溫度計的水銀柱上升
C．圖③中，反應物總能量大于生成物總能量
D．圖④中，鎂條燃燒
【解析】選A。Zn與稀硫酸反應生成氫氣，氫氣可使針筒活塞向右移動，不能充分說明相應的化學反應是放熱反應，故A選；溫度計的水銀柱不斷上升，則中和反應放出熱量，說明相應的化學反應是放熱反應，故B不選；由圖可知，反應物總能量大于生成物總能量，說明相應的化學反應是放熱反應，故C不選；鎂條燃燒產生發光發熱想象，說明相應的化學反應是放熱反應，故D不選。
3．（2021·蕪湖高二上學期期中檢測）在測定中和熱的實驗中，下列說法中正確的是（ ）。
A．該實驗需要用的主要玻璃儀器有：兩個大小相同的燒杯、兩只大小相同的量筒、溫度計、環形玻璃攪拌棒
B．不能用保溫杯代替燒杯做有關測定中和熱的實驗
C．該實驗至少需要測定并記錄溫度的次數是6次
D．若NaOH的物質的量稍大于HCl，會導致所測中和熱數值偏高
【解析】選C。為了防止散熱，在中和熱的測定實驗中應該選用一大一小兩只燒杯，小燒杯和大燒杯之間用泡沫塑料隔開，選項A錯誤。從防止散熱的效果看，使用保溫杯防止散熱的效果更好，B錯誤。中和熱的測定原理是：首先根據公式Q＝cmΔT求出反應過程中放出的熱量，然后再根據ΔH＝－Q/n（H2O）計算中和熱。式中ΔT表示反應后的最高溫度與反應前鹽酸與NaOH溶液的平均溫度之差，因此每次實驗至少需要測定3次溫度，由于中和熱的測定屬于定量實驗，因此至少平行做兩次實驗才能正確求出其值，所以在整個實驗過程中最少需要測定并記錄6次溫度，C正確。為了保證鹽酸完全被NaOH中和，在實驗過程中通常使NaOH稍過量，故D說法錯誤。
4．（成都實驗中學20212022學年度高二上學期期中檢測）用H2可將工業廢氣中的NO催化還原成N2，其能量轉化關系如下所示，則NO（g）+H2（g）N2（g）+H2O（g）的ΔH為（ ）。
A．0.5（a+b－c－d）kJ·mol－1
B．0.5（c+a－d－b）kJ·mol－1
C．0.5（c+d－a－b）kJ·mol－1
D．0.5（b+d－a－c）kJ·mol－1
【解析】選A。根據題圖知，NO中鍵能為0.5a kJ·mol－1，N2中鍵能為c kJ·mol－1，H2中鍵能為0.5b kJ·mol－1，H2O中鍵能為0.5d kJ·mol－1，故該反應中ΔH＝0.5a kJ·mol－1+0.5b kJ·mol－1－＝0.5（a+b－c－d）kJ·mol－1。
5．（2021·杭州高二檢測）已知H2（g）+Cl2（g）2HCl（g）反應放出熱量為Q1，H2（g）+Br2（g）＝2HBr（g）反應放出熱量為Q2。有關上述反應的敘述正確的是（ ）。
A．Q1＜Q2
B．生成物總能量均高于反應物總能量
C．生成1molHCl氣體時放出Q1熱量
D．1molHBr（g）具有的能量大于1molHBr（l）具有的能量
【解析】選D。物質所含有的能量越低，該物質的穩定性就越強。由于穩定性HCl＞HBr。所以1molHCl（g）具有的能量大于1molHBr（g）具有的能量.對于同種物質來說，物質在不同的狀態所含有的能量多少不同。一般是氣態大于液體大于固態的能量。所以1molHBr（g）具有的能量大于1molHBr（l）具有的能量。由于1molCl2（g）和Br2（g）所含有的能量多少不知道，所以無法比較反應放出熱量的多少。
6．（2021·河北冀州高二上學期期中檢測）如圖為反應2H2（g）+O2（g）2H2O（g）的能量變化示意圖。下列說法正確的是（ ）。
A．H2（g）和O2（g）反應生成H2O（g），這是吸熱反應
B．2molH2和1molO2轉化為4molH、2molO原子的過程中放出熱量
C．2molH2（g）和1molO2（g）反應生成2molH2O（g），共放出484kJ能量
D．4molH、2molO生成2molH2O（g），共放出484kJ能量
【解析】選C。從圖上可見氫氣與氧氣的能量比水的能量高，反應放熱，故A錯誤；從圖上可見4mol H、2mol O原子能量高，斷鍵吸熱，故B錯誤；從圖上可知，2mol H2（g）和1mol O2（g）反應生成2mol H2O（g），共放出484kJ能量，故C正確；從圖上可知，4mol H、2mol O生成2mol H2O（g），共放出1852KJ能量，故D錯誤。
7．（2021·北京崇文區高二上期中）某反應A→C反應進程曲線如圖所示，下列敘述正確的是（ ）。
A．B的能量最低
B．反應過程中兩個階段均放出熱量
C．反應A→C的條件一定為加熱
D．反應A→C屬于放熱反應
【解析】選D。由圖可知，C的能量最低，A錯誤；反應過程中A→B階段吸收能量、A→C階段放出熱量，B錯誤；A→C的反應為放熱反應，反應不一定需要加熱，C錯誤；C的能量比A低，反應A→C屬于放熱反應，D正確。
8．（2021 山東沂水高二期中檢測）運用中和反應反應熱的測定方法，即保溫、隔熱的條件下，向盛有20mL2.08mol/LNaOH溶液的試管中分五次加入1～5mL未知濃度的H2SO4溶液（邊加邊振蕩，每次加入1mL）后，測得溶液的溫度分別是1.4℃、2.5℃、4.2℃、5.2℃、5.18℃，則該硫酸溶液的物質的量濃度約是（ ）。
A．20.8mol/L B．6.9mol/L C．5.2mol/L D．4.16mol/L
【解析】選C。由題意可知當加入硫酸4mL時，氫氧化鈉恰好與硫酸發生酸堿中和，放出熱量最多，依據氫氧化鈉與硫酸反應的方程式：H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O，n（H2SO4）∶n（NaOH）＝1∶2，即4mL×c（H2SO4）∶20mL×2.08mol/L＝1∶2，所以c（H2SO4）＝5.2mol/L。
9．下表為H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g）的能量變化，填寫空白處。
化學鍵 反應中能量變化
1molA－B化學鍵 反應中能量變化
H－H 吸收436kJ 共吸收________kJ
Cl－Cl 吸收243kJ
H－Cl 放出431kJ 共放出________kJ
結論 1molH2（g）和1molCl2（g）完全反應生成2molHCl（g）放出________kJ的熱量
【解析】共吸收能量：436kJ+243kJ＝679kJ；共放出能量：2×431kJ＝862kJ，共吸收能量－共放出能量＝679kJ－862kJ＝－183kJ，即反應生成2molHCl時放出183kJ熱量。
【答案】679；862；183
10．2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）反應過程的能量變化如圖所示。已知1molSO2（g）氧化為1molSO3（g）的ΔH1＝－99kJ·mol－1。請回答下列問題：
（1）該反應屬于________反應（填“放熱”或“吸熱”）。
（2）圖中C表示____________________________________。
（3）從化學鍵的角度分析，F代表的意義是____________________________。
（4）圖中ΔH＝________kJ·mol－1。
（5）若已知1molSO2（g）氧化為1molSO3（l）的ΔH2＝－QkJ·mol－1，則ΔH1________ΔH2（填“＞”“＜”或“＝”）。
【解析】（1）由題目條件可知，1molSO2（g）氧化為1molSO3（g）的ΔH1＝－99kJ·mol－1＜0，該反應為放熱反應。
（2）圖中C點為反應過程的最終時刻，即代表反應產物的總能量。
（3）E代表斷裂舊鍵時吸收的能量，則F代表形成新鍵時釋放的能量。
（4）圖示代表2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）反應過程的能量變化，所以ΔH＝2×（－99）kJ·mol－1＝－198kJ·mol－1。
（5）SO3（g）＝SO3（l）ΔH＜0（放熱過程），所以ΔH1＞ΔH2。
【答案】（1）放熱（2）反應產物的總能量
（3）形成新鍵釋放的能量（4）－198（5）>
題組C 培優拔尖練
1．（2021·福建漳州高二上學期期中）強酸和強堿在稀溶液里反應的熱化學方程式可表示為：
H+（aq）+OH－（aq）＝H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1
已知：
CH3COOH（aq）+NaOH（aq）＝CH3COONa（aq）+H2O（l）ΔH＝－Q1kJ·mol－1
HNO3（aq）+NaOH（aq）＝NaNO3（aq）+H2O（l） ΔH＝－Q2kJ·mol－1
上述均是在溶液中進行的反應，Q1、Q2的關系正確的是（ ）。
A．Q1＝Q2＝57.3 B．Q1＞Q2＞57.3
C．Q1＜Q2＝57.3 D．無法確定
【解析】選C。中和熱表示的是強酸與強堿的稀溶液生成1 mol水時放出的熱量，而第一個反應中CH3COOH為弱酸，電離時要吸熱，所以反應放出的熱量小于57.3kJ，故C項正確。
2．（2021 泰州高二檢測）已知一定條件下斷裂1mol下列化學鍵需要吸收的能量分別為：H－H 436kJ；Cl－Cl 243kJ；H－Cl 431kJ。對于反應H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g），下列說法正確的是（ ）。
A．該反應的反應熱△H＞0
B．氫氣分子中的化學鍵比氯氣分子中的化學鍵更穩定
C．相同條件下，該反應在光照和點燃條件下的△H不同
D．H2與Cl2反應的熱化學方程式為H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g）△H＝－180.3kJ
【解析】選B。反應熱＝斷裂化學鍵吸收的能量－形成化學鍵放出的能量＝436kJ/mol+243kJ/mol－2×431kJ/mol＝－kJ/molkJ；△H＜0，故A錯誤；斷裂1mol化學鍵需要吸收的能量分別為：H－H436kJ；Cl－Cl243kJ；說明氫氣分子中的化學鍵比氯氣分子中的化學鍵更穩定，故B正確；焓變和反應物生成物有關，與反應條件和過程無關，相同條件下，該反應在光照和點燃條件下的△H相同，故C錯誤；反應熱＝斷裂化學鍵吸收的能量－形成化學鍵放出的能量＝436kJ/mol+243kJ/mol－2×431kJ/mol＝－kJ/molkJ，所以H2與Cl2反應的熱化學方程式為H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g）△H＝－183kJ/mol，故D錯誤。
3．將V1mL1.00mol·L－1HCl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V1+V2＝50mL）。下列敘述正確的是（ ）。
A．做該實驗時環境溫度為22℃
B．該實驗可分多次把NaOH溶液倒入盛有鹽酸的小燒杯中
C．NaOH溶液的濃度約為1.50mol·L－1
D．該實驗表明有水生成的反應都是放熱反應
【解析】選C。分析題給圖像知，起始溫度即為實驗時環境溫度，為20℃，A錯誤；為防止熱量損失，該實驗應一次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中，B錯誤；分析題給圖像知，當體系溫度最高時，鹽酸和氫氧化鈉溶液恰好完全反應，此時參加反應的鹽酸溶液的體積是30mL，由V1+V2＝50mL可知，消耗的氫氧化鈉溶液的體積為20mL，根據HCl+NaOHNaCl+H2O知，HCl和NaOH的物質的量相等，即1.0mol L－1×0.03L＝0.02L×c（NaOH），c（NaOH）＝1.5mol/L，C正確；中和反應有水生成且為放熱反應，其他有水生成的反應不一定放熱，D錯誤。
4．（2022·貴州畢節高三3月模擬）我國科研人員研究了不同含金催化劑催化乙烯加氫的反應歷程如下圖所示（已知反應：C2H4（g）+H2（g）＝C2H6（g）△H＝akJ·mol－1）：
下列說法正確的（ ）。
A．a＝129.6
B．1molC2H4（g）和1molH2（g）的鍵能之和比lmolC2H6（g）的鍵能大
C．催化乙烯加氫效果較好的催化劑是AuPF3+
D．穩定性：過渡態1＞過渡態2
【解析】選C。由反應歷程可知，△H＝a kJ·mol－1＝生成物的能量和－反應物的能量和＝－129.6－0，所以a＝－129.6，A錯誤；由反應歷程可知，反應物總能量比生成物總能量高，該反應為放熱反應，則1molC2H4（g）和1molH2（g）的鍵能之和比lmolC2H6（g）的鍵能小，B錯誤；過渡態物質相對能量與始態物質相對能量相差越大，活化能越大，反應速率越慢，由反應歷程可知催化乙烯加氫效果較好的催化劑是AuPF3+，C正確；能量越低越穩定，則過渡態2穩定，D錯誤。
5．（2021·武威高二檢測）氨氣是一種重要的化工原料，工業上用N2和H2合成NH3。現已知N2（g）和H2（g）反應生成1molNH3（g）過程中能量變化示意圖如下左圖。回答下列問題：
（1）該反應為________（填“吸熱”或“放熱”）反應。
（2）合成氨的熱化學方程式為______________________________。
（3）若又已知鍵能數據如下表，結合以上數據求出N－H鍵鍵能X＝_______kJ/mol。
化學鍵 H－H N≡N N－H
鍵能kJ/mol 436 946 X
（4）工業上，以氨氣為原料生產硝酸的第一步為氨催化氧化，請寫出該反應的化學方程式________________________________________。
【解析】（1）由于反應物的總能量高于生成物的總能量，所以多余的能量釋放出來，因此該反應是放熱反應，則△H＜0。（2）根據圖示可知：△H＝E1－E2＝1127kJ/mol－1173kJ/mol＝－92kJ/mol，所以合成氨的熱化學方程式為N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H＝－92kJ/mol；（3）反應熱就是斷裂化學鍵吸收的能量與形成化學鍵釋放的能量的差：△H＝3E H－H+ EN≡N－6E N－H ＝436kJ/mol×3mol+946kJ/mol×1mol－6X＝－92kJ/mol，解得X＝391kJ/mol；（4）工業上，以氨氣為原料生產硝酸的第一步為氨催化氧化，該反應的化學方程式是4NH3+5O24NO+6H2O。
【答案】（1）放熱（2）N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H＝－92kJ/mol
（3）391（4）4NH3+5O24NO+6H2O。第01講 化學反應的反應熱與焓變
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目標導航
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課程標準 課標解讀
1．了解化學反應中能量的常見轉化形式。 2．了解反應熱、焓、焓變的概念及其表示方法，了解焓變與反應熱、物質能量之間的關系。 3．了解定量測定反應熱的基本原理和方法。 1．熟記常見的吸熱反應和放熱反應, 將知識應用與證據推理等核心素養有機結合。 2． 3．
(
知識精講
)
知識點01 化學反應的反應熱
1．反應熱
（1）定義：當化學反應在一定的______下進行時，反應所______或______的熱量。
（2）表示符號
（3）單位：____________或____________。
2．反應熱的測定
（1）儀器——量熱計
（2）原理：Q＝____________，其中C表示溶液及量熱計的熱容，T1、T2分別表示反應前和反應后體系的______。
3．焓變與反應熱的關系
（1）文字敘述：在_____條件下，反應中物質的能量變化全部轉化為____時，焓變與該化學反應的反應熱______。
（2）數學表達式：ΔH＝______。
【特別提醒】
（1）物理變化中的能量變化不是反應熱。如物質的三態變化，物質的溶解等。
（2）反應放熱或吸熱與反應條件無關。
【即學即練1】下列說法正確的是（ ）。
①物質發生反應時放出的熱量來源于對反應的加熱
②化學反應除了生成新物質外，還發生能量變化
③化學反應過程中放出或吸收的熱量，都是物質本身所具有的能量變化的表現
④化學反應總是放出熱量
⑤反應熱通常用Q表示，反應放熱時，Q為負值；反應吸熱時，Q為正值
A．①②③ B．①④⑤ C．②③⑤ D．①②④
知識點02 化學反應的焓變
1．焓：用來描述物質所具有的______的物理量，符號：______。
2．焓變
（1）定義：反應______的總焓與______的總焓之差，符號：______。
（2）表達式：ΔH＝H（反應產物）－H（反應物）.
（3）單位：______或______。
（4）化學反應的焓變示意圖
【特別提醒】同一物質聚集的狀態不同，所具有的能量也不同，“焓”也不同，一般來說氣態＞液態＞固態。
【即學即練2】下列說法正確的是（ ）。
A．焓變是指1mol物質參加反應時的能量變化
B．當反應放熱時ΔH＞0，反應吸熱時ΔH＜0
C．在加熱條件下發生的反應均為吸熱反應
D．一個化學反應中，當反應物總能量大于反應產物總能量時，反應放熱，ΔH為“－”
(
能力拓展
)
考法01 焓變與化學反應中的能量變化
【典例1】（河南省百強名校2022屆高二上學期11月聯考）圖象可更直觀地表現化學變化中的物質變化和能量變化。下列判斷錯誤的是（ ）。
圖甲 圖乙 圖丙
A．圖甲所示反應為放熱反應，且△H＝Ea－Ea′
B．若已知石墨比金剛石穩定，則C（石墨，）C（金剛石，）△H＞0
C．圖乙所示反應的熱化學方程式為：N2（g）+O2（g）2NO（g）△H1＝－180kJ·mol－1
D．若2A（g）B（g）△H＜0，則物質能量高低如圖丙
【知識拓展】焓變與化學反應中的能量變化
1．焓變與化學鍵的關系
2．物質能量變化與焓變
3．ΔH的計算方法
（1）ΔH＝反應物斷鍵吸收的總能量－反應產物成鍵釋放的總能量
（2）ΔH＝反應產物所具有的總焓－反應物所具有的總焓
考法02 中和反應反應熱的測定
【典例2】（2021·河北遷安高二上學期期中）某實驗小組設計用0.55mol/L的NaOH溶液50mL與0.50mol/L的鹽酸50mL置于如下圖所示的裝置中進行測定中和熱的實驗。
（1）該裝置中缺少的一種玻璃儀器是____________，裝置中還存在的錯誤有______；大燒杯杯口若不蓋泡沫塑料板，測得中和熱的數值將______（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。
（2）實驗中，所用NaOH稍過量的原因是________________________。
（3）在中和熱測定實驗中，有用水洗滌溫度計上的鹽酸溶液的步驟，若無此操作，則測得的中和熱數值______（填“偏大”、“偏小”或“不變”）。測量NaOH溶液溫度時，溫度計上的堿未用水沖洗，對測定結果有何影響？______（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。
（4）該實驗小組做了三次實驗，每次取鹽酸和NaOH溶液各50mL，并記錄如下原始數據：
實驗 序號 起始溫度t1/℃ 終止溫度 t2/℃ 溫差 （t2－t1）/℃
鹽酸 NaOH溶液 平均值
1 25.1 24.9 25.0 28.3 3.3
2 25.1 25.1 25.1 28.5 3.4
3 25.1 25.1 25.1 28.6 3.5
已知鹽酸、NaOH溶液密度均近似為1.00g/cm3，中和后混合液的比熱容c＝4.18×10－3kJ/（g·℃），則該反應的中和熱ΔH＝____________。（保留到小數點后1位）
【知識拓展】中和熱的含義及測量
1．各類中和熱數值的比較
（1）強酸和強堿的稀溶液發生中和反應，其反應熱的數值是相等的，都約是57.3kJ·mol－1。
H+（aq）+OH－（aq）H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1
（2）強酸和弱堿或弱酸和強堿的稀溶液發生中和反應，反應熱的數值一般小于57.3kJ·mol－1，因為弱電解質的電離是吸熱的。
（3）有濃酸或濃堿參與的中和反應，反應熱的數值一般大于57.3kJ·mol－1，因為濃酸或濃堿的溶解是放熱的。
（4）有沉淀生成的中和反應，反應熱的數值一般大于57.3kJ·mol－1，因為生成沉淀的過程是化學鍵的形成過程，是放熱的。
（5）中和反應的實質是H+和OH－反應生成H2O。若反應過程中有其他物質生成（如生成不溶性物質、難電離物質等），這部分反應熱不在中和反應反應熱之內。
2．測定中和反應的反應熱需注意的幾個問題
（1）實驗中要用強酸、強堿的稀溶液（0.1～0.5mol·L－1）。
（2）操作時動作要快，盡量減少熱量的損失，使用絕熱裝置，避免熱量散發到反應體系外。
（3）測量鹽酸的溫度后，要將溫度計上的酸沖洗干凈后，再測量NaOH溶液的溫度，避免酸、堿在溫度計的表面反應放熱而影響測量結果。
（4）讀取的中和反應的溫度（T2）是反應混合液的最高溫度。
（5）不能用弱酸或弱堿，因弱酸、弱堿電離時吸收熱量而使測量數值偏低。
（6）反應熱的數值是57.3kJ·mol－1，測定時與強酸、強堿的用量無關。
3．中和熱的計算公式：H中和熱＝－kJ/mol
(
分層提分
)
題組A 基礎過關練
1．（2022·濟南大學城實驗高中高二下期中）高粱釀酒過程中的部分流程按順序排列如下，其中能說明高粱轉化過程中放出熱量的是（ ）。
A B C D
“蒸糧”時加熱 “拌曲”前攤晾 “堆酵”時升溫 “餾酒”時控溫
2．（2020-2021學年河北省邯鄲市高二上期中）下列詩句或諺語中包含吸熱反應過程的是（ ）。
A．野火燒不盡，春風吹又生
B．春蠶到死絲方盡，蠟炬成灰淚始干
C．千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑
D．爆竹聲中一歲除，春風送暖入屠蘇
3．在中和熱測定的實驗中不需要用到的儀器是（ ）。
A．量筒 B．溫度計 C．攪拌器 D．天平
4．（2021·九江高二檢測）下列反應前后物質的總能量變化能用下圖表示的是（ ）。
A．生石灰和水的反應
B．石灰石在高溫下的分解反應
C．鹽酸與氫氧化鈉溶液的反應
D．木炭在氧氣中燃燒
5．（北京市西城區2021－2022學年度高二第一學期期末試卷）下列裝置或過程能實現電能轉化為化學能的是（ ）。
A B C D
鋅錳干電池 燃氣燃燒 電池充電 水力發電
6．在CO跟O2的反應中，破壞1molCO中的化學鍵消耗的能量為A，破壞1molO＝O鍵消耗的能量為B，形成1molC＝O鍵釋放的能量為C。則下列關系正確的是（ ）。
A．2A+B＞2C B．2A+B＞4C
C．2A+B＜2C D．2A+B＜4C
7．（2021·榆林高二檢測）已知在高溫、高壓、催化劑作用下，1mol石墨轉化為金剛石，吸收1.9kJ的熱量。
（1）該反應是________（填“是”或“不是”）吸熱反應。
（2）石墨和金剛石中，________能量高，_______更穩定；
（3）推測石墨與金剛石各1mol在相同條件下燃燒，________放出的熱量多。
8．已知：H2（g）+O2（g）＝H2O（g），反應過程中能量變化如圖，問：
（1）該反應是放熱反應還是吸熱反應？____________________。
（2）此反應焓變ΔH＝________＝________（用圖中符號表示）。
題組B 能力提升練
1．下列變化過程需要吸收能量的是（ ）。
A．氫氣球發生爆炸
B．向污染的河水中投放生石灰
C．
D．
2．（2022年湖北省新高考聯考協作體高二下學期3月考試）下列實驗現象或圖像信息不能充分說明相應的化學反應是放熱反應的是（ ）。
A．圖①中，反應開始后，針筒活塞向右移
B．圖②中，溫度計的水銀柱上升
C．圖③中，反應物總能量大于生成物總能量
D．圖④中，鎂條燃燒
3．（2021·蕪湖高二上學期期中檢測）在測定中和熱的實驗中，下列說法中正確的是（ ）。
A．該實驗需要用的主要玻璃儀器有：兩個大小相同的燒杯、兩只大小相同的量筒、溫度計、環形玻璃攪拌棒
B．不能用保溫杯代替燒杯做有關測定中和熱的實驗
C．該實驗至少需要測定并記錄溫度的次數是6次
D．若NaOH的物質的量稍大于HCl，會導致所測中和熱數值偏高
4．（成都實驗中學20212022學年度高二上學期期中檢測）用H2可將工業廢氣中的NO催化還原成N2，其能量轉化關系如下所示，則NO（g）+H2（g）N2（g）+H2O（g）的ΔH為（ ）。
A．0.5（a+b－c－d）kJ·mol－1
B．0.5（c+a－d－b）kJ·mol－1
C．0.5（c+d－a－b）kJ·mol－1
D．0.5（b+d－a－c）kJ·mol－1
5．（2021·杭州高二檢測）已知H2（g）+Cl2（g）2HCl（g）反應放出熱量為Q1，H2（g）+Br2（g）＝2HBr（g）反應放出熱量為Q2。有關上述反應的敘述正確的是（ ）。
A．Q1＜Q2
B．生成物總能量均高于反應物總能量
C．生成1molHCl氣體時放出Q1熱量
D．1molHBr（g）具有的能量大于1molHBr（l）具有的能量
6．（2021·河北冀州高二上學期期中檢測）如圖為反應2H2（g）+O2（g）2H2O（g）的能量變化示意圖。下列說法正確的是（ ）。
A．H2（g）和O2（g）反應生成H2O（g），這是吸熱反應
B．2molH2和1molO2轉化為4molH、2molO原子的過程中放出熱量
C．2molH2（g）和1molO2（g）反應生成2molH2O（g），共放出484kJ能量
D．4molH、2molO生成2molH2O（g），共放出484kJ能量
7．（2021·北京崇文區高二上期中）某反應A→C反應進程曲線如圖所示，下列敘述正確的是（ ）。
A．B的能量最低
B．反應過程中兩個階段均放出熱量
C．反應A→C的條件一定為加熱
D．反應A→C屬于放熱反應
8．（2021 山東沂水高二期中檢測）運用中和反應反應熱的測定方法，即保溫、隔熱的條件下，向盛有20mL2.08mol/LNaOH溶液的試管中分五次加入1～5mL未知濃度的H2SO4溶液（邊加邊振蕩，每次加入1mL）后，測得溶液的溫度分別是1.4℃、2.5℃、4.2℃、5.2℃、5.18℃，則該硫酸溶液的物質的量濃度約是（ ）。
A．20.8mol/L B．6.9mol/L C．5.2mol/L D．4.16mol/L
9．下表為H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g）的能量變化，填寫空白處。
化學鍵 反應中能量變化
1molA－B化學鍵 反應中能量變化
H－H 吸收436kJ 共吸收________kJ
Cl－Cl 吸收243kJ
H－Cl 放出431kJ 共放出________kJ
結論 1molH2（g）和1molCl2（g）完全反應生成2molHCl（g）放出________kJ的熱量
10．2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）反應過程的能量變化如圖所示。已知1molSO2（g）氧化為1molSO3（g）的ΔH1＝－99kJ·mol－1。請回答下列問題：
（1）該反應屬于________反應（填“放熱”或“吸熱”）。
（2）圖中C表示____________________________________。
（3）從化學鍵的角度分析，F代表的意義是____________________________。
（4）圖中ΔH＝________kJ·mol－1。
（5）若已知1molSO2（g）氧化為1molSO3（l）的ΔH2＝－QkJ·mol－1，則ΔH1________ΔH2（填“＞”“＜”或“＝”）。
題組C 培優拔尖練
1．（2021·福建漳州高二上學期期中）強酸和強堿在稀溶液里反應的熱化學方程式可表示為：
H+（aq）+OH－（aq）＝H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1
已知：
CH3COOH（aq）+NaOH（aq）＝CH3COONa（aq）+H2O（l）ΔH＝－Q1kJ·mol－1
HNO3（aq）+NaOH（aq）＝NaNO3（aq）+H2O（l） ΔH＝－Q2kJ·mol－1
上述均是在溶液中進行的反應，Q1、Q2的關系正確的是（ ）。
A．Q1＝Q2＝57.3 B．Q1＞Q2＞57.3
C．Q1＜Q2＝57.3 D．無法確定
2．（2021 泰州高二檢測）已知一定條件下斷裂1mol下列化學鍵需要吸收的能量分別為：H－H 436kJ；Cl－Cl 243kJ；H－Cl 431kJ。對于反應H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g），下列說法正確的是（ ）。
A．該反應的反應熱△H＞0
B．氫氣分子中的化學鍵比氯氣分子中的化學鍵更穩定
C．相同條件下，該反應在光照和點燃條件下的△H不同
D．H2與Cl2反應的熱化學方程式為H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g）△H＝－180.3kJ
3．將V1mL1.00mol·L－1HCl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V1+V2＝50mL）。下列敘述正確的是（ ）。
A．做該實驗時環境溫度為22℃
B．該實驗可分多次把NaOH溶液倒入盛有鹽酸的小燒杯中
C．NaOH溶液的濃度約為1.50mol·L－1
D．該實驗表明有水生成的反應都是放熱反應
4．（2022·貴州畢節高三3月模擬）我國科研人員研究了不同含金催化劑催化乙烯加氫的反應歷程如下圖所示（已知反應：C2H4（g）+H2（g）＝C2H6（g）△H＝akJ·mol－1）：
下列說法正確的（ ）。
A．a＝129.6
B．1molC2H4（g）和1molH2（g）的鍵能之和比lmolC2H6（g）的鍵能大
C．催化乙烯加氫效果較好的催化劑是AuPF3+
D．穩定性：過渡態1＞過渡態2
5．（2021·武威高二檢測）氨氣是一種重要的化工原料，工業上用N2和H2合成NH3。現已知N2（g）和H2（g）反應生成1molNH3（g）過程中能量變化示意圖如下左圖。回答下列問題：
（1）該反應為________（填“吸熱”或“放熱”）反應。
（2）合成氨的熱化學方程式為______________________________。
（3）若又已知鍵能數據如下表，結合以上數據求出N－H鍵鍵能X＝_______kJ/mol。
化學鍵 H－H N≡N N－H
鍵能kJ/mol 436 946 X
（4）工業上，以氨氣為原料生產硝酸的第一步為氨催化氧化，請寫出該反應的化學方程式________________________________________。

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