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高中化学反应类热点问题--化学反应中的能量变化（含解析）
来源莲山
课 件 w w w.5y K J.Co m
化学反应中的能量类问题
1．涉及能量类问题的概念辨析中，关键要弄清以下几组核心概念：
（1）反应是否需要加热与反应前后能量变化的原因（从反应物与生成物总能量或总键能的两个角度理解）；
当反应物的总能量高于生成物的总能量时，为放热反应；当反应物的总能量低于生成物的总能量时，为吸热反应。
（2）反应热、中和热、燃烧热、热值等概念的准确解读
燃烧热与中和热的异同
燃烧热 中和热
相同点 能量变化 放热
ΔH ΔH<0，单位：kJ•mol−1
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可燃物完全燃烧生成稳定化合物时放出的热量；不同的可燃物，其燃烧热一般不同 在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应，生成1 mol H2O（l）和可溶性盐时放出的热量；不同的反应物中和热大致相同，均约为57.3 kJ•mol−1
表示方法 燃烧热为akJ•mol−1或ΔH=−a kJ•mol−1 酸与碱反应的中和热为57.3 kJ•mol－1或ΔH =−57.3 kJ•mol−1
热化学方程式的书写 以燃烧1 mol可燃物为标准配平其余物质的化学计量数(常用分数表示) 以生成1 mol水为标准来配平其余物质的化学计量数(常用分数表示)
备注 必须生成稳定的氧化物，如C燃烧应生成CO2而不是CO，H2燃烧应生成液态水而非气态水 ①弱酸代替强酸(或弱碱代替强碱)，因电离吸热，放出的热量减小，中和热增大；②若用浓硫酸(或NaOH固体)，放出热量增多，中和热减小
2．用作图法解决反应能量大小比较问题。对于比较抽象的能量大小比较问题，相当于复杂的思考判断，采用作图法就显得直观、简单，正确率高。
其基本思维模型如下：先依据信息画出反应物和生成物总能量的相对高低的线，然后直观比较ΔH的大小。
对于反应2A+B 2C的能量变化如图所示：
3．运用盖斯定律计算反应热。
第一步，找目标 确定目标方程式，找出目标方程式中各物质出现在已知化学方程式中的位置。
第二步，定转变 根据目标方程式中各物质计量数和所在位置对已知化学方程式进行转变：或调整计量数，或调整方向。
第三步，相加减 对热化学方程式进行四则运算得到目标方程式及其ΔH。
题型一 涉及能量类问题的概念辨析问题
下列说法正确的是
A．已知C2H6的燃烧热为1 090 kJ•mol-1，则C2H6燃烧热的热化学方程式为C2H6(g)+ O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1 090 kJ•mol-1
B．已知2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH=-566 kJ•mol-1，则CO的燃烧热的ΔH=-283 kJ
C．测定HCl和NaOH反应的中和热时，每次实验均应测量3个温度即盐酸起始温度、NaOH起始温度和反应终止温度
D．在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) ΔH=-57.3 kJ•mol-1，则稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)时也放出57.3 kJ的热量
【答案】C
书写热化学方程式的注意事项
（1）注意测定的条件：需注明反应热测定的温度和压强，如不注明条件，即指25℃，1.01×105 Pa。
（2）注意ΔH的标注：化学方程式的右边必须写上ΔH，若为吸热反应，ΔH为“+”，若为放热反应，ΔH为“−”，单位一般为kJ/mol或kJ•mol−1；根据焓的性质，若化学方程式中各物质的系数加倍，则ΔH的数值也加倍；若反应逆向进行，则ΔH改变符号，但绝对值不变。
（3）注意物质的聚集状态：反应热的数值和符号与反应物和生成物的聚集状态有关，因此必须注明物质的聚集状态（s、l、g、aq）才能完整地体现出热化学方程式的意义。热化学方程式中不需要标出“↑”和“↓”。
（4）注意化学计量数：热化学方程式中化学计量数表示参加反应的各物质的物质的量，可为整数或分数；而普通化学方程式中化学计量数宏观上表示各物质的物质的量，微观上表示原子分子数目，只能为整数，不能为分数。
（5）注意ΔH单位的意义：热化学方程式中，ΔH的单位为kJ•mol−1。这里的“mol−1”不表示具体物质，而是表示“1 mol反应”或“1 mol反应进度”，指“1 mol特定的反应组合”。如“H2(g)+ O2(g) H2O（1） ΔH=−285. 8 kJ•mol−1”，“1 mol反应”指“1 mol H2(g)与 mol O2(g)生成1 mol H2O(l)”这一特定反应组合。
（6）注意可逆反应ΔH的意义：不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的ΔH都表示反应进行到底时的能量变化。
1．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−1(燃烧热)
B．NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.3 kJ•mol−1(中和热)
C．S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH=−297.2 kJ•mol−1(反应热)
D．2NO2 2NO+O2 ΔH=+116.2 kJ•mol−1(反应热)
【答案】C
【名师点拨】解答本题时，首先要明确燃烧热和中和热的概念。燃烧热定义中的限定词 “完全燃烧、稳定的氧化物”，是指物质中元素完全转变成对应的稳定氧化物：C(s)→CO2(g)，H2(g)→H2O(l)，S(s)→SO2(g)等。中和热是指稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时的反应热用离子方程式可表示为OH−(aq)+H+(aq) H2O(l) ΔH=−57.3 kJ•mol−1。要特别注意：表示燃烧热的热化学方程式中，可燃物的化学计量数一定为1，表示中和热的热化学方程式中，H2O的化学计量数一定为1。
2．下列热化学方程式书写正确的
A．甲烷的燃烧热为−890 kJ/mol，则甲烷燃烧的热化学方程式为：CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+ 2H2O(g) △H=−890 kJ/mol
B．在一定条件下将1 mol SO2和0.5 mol O2置于密闭容器中充分反应，放出热量79.2 kJ，则反应的热化学方程式为：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) △H=−158.4 kJ•mol−1
C．中和反应热为57.3 kJ•mol−1 NaOH(s)＋ H2SO4(aq) Na2SO4(aq)＋H2O(l) △H=−57.3 kJ•mol−1
D．2.00 g C2H2气体完全燃烧生成液态水和二氧化碳气体放出99.6 kJ的热量，该反应的热化学方程式为：2C2H2(g)＋5O2(g) 4CO2(g)＋2H2O(l) △H=−2589.6 kJ•mol−1
【答案】D
【解析】本题考查了化学反应与能量的变化。燃烧热定义：在101 kPa时，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定
题型二 用作图法解决反应能量大小比较问题
在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2>Q1的是
A．H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g) ΔH=-Q1 H2(g)+ Cl2(g) HCl(g) ΔH=-Q2
B．C(s)+ O2(g) CO(g) ΔH=-Q1 C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH=-Q2
C．2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH=-Q1 2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH=-Q2
D．S(g)+O2(g) SO2(g) ΔH=-Q1 S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH=-Q2
【答案】B
【解析】A选项中由于仅是反应计量数变为 ，所以放出的热量也变为 ，即Q1>Q2，对于BCD选项中能量比较相对比较抽象，如果能画出反应物和生成物能量的相对高低，则可以很直观的看出B选项正确，具体图示如下：（说明：真正做题时图象可以画的更简略些）
ΔH 是一个有正负的数值，比较时应连同“+”、“−”号一起比较。
（1）吸热反应的ΔH肯定比放热反应的大(前者大于0，后者小于0)。
（2）同种物质燃烧时，可燃物物质的量越大，燃烧放出的热量越多，ΔH 越小。
（3）等量的可燃物完全燃烧所放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多，对应ΔH 越小。
（4）产物相同时，同种气态物质燃烧放出的热量比等量的固态物质燃烧放出的热量多，放出的热量多对应ΔH 越小。
反应物相同时，生成同种液态物质放出的热量比生成等量的气态物质放出的热量多，放出的热量多对应ΔH越小。
（5）生成等量的水时，强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱或弱碱和强酸或弱酸和弱碱的稀溶液反应放出的热量多，放出的热量多对应ΔH 越小。
（6）对于可逆反应，热化学方程式中的反应热是完全反应时的反应热，若按方程式反应物对应物质的量投料，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值，放出的热量少对应ΔH 越大。
例如：
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=−197 kJ/mol，
则向密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2，反应达到平衡后，放出的热量要小于197 kJ。
（7）不同单质燃烧，能态高（不稳定）的放热多，对应ΔH 越小。如：金刚石比石墨能态高，两者燃烧，金刚石放热多，对应ΔH 越小。
1．某反应的ΔH=+100 kJ•mol-1，下列有关该反应的叙述正确的是
A．正反应活化能小于100 kJ•mol-1
B．逆反应活化能一定小于100 kJ•mol-1
C．正反应活化能不小于100 kJ•mol-1
D．正反应活化能比逆反应活化能大100 kJ•mol-1
【答案】D
题型三 运用盖斯定律计算反应热
黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为：
S(s)+2KNO3(s)+3C(s) K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=x kJ•mol−1
已知：碳的燃烧热ΔH1=a kJ•mol−1
S(s)+2K(s) K2S(s) ΔH2=b kJ•mol−1
2K(s)+N2(g)+3O2(g) 2KNO3(s) ΔH3=c kJ•mol−1
则x为
A．3a+b−c B．c−3a−b C．a+b−c D．c−a−b
【答案】A
【名师点拨】当题目中出现多个热化学方程式，需求新的热化学方程式或ΔH时，一定要利用盖斯定律，其关键点是找出所求热化学方程式与已知热化学方程式的关系，如本题中需把已知热化学方程式中无关的O2、K消除即可。
应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时需要注意以下问题：
①参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般2～3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。
②当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。
③将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。
④在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。
1．天然气燃烧不完全会产生有毒气体CO，又知CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ•mol－1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ•mol－1
又知由1 mol H2与O2反应生成液态H2O比生成气态H2O多放出44 kJ的热量。则下列热化学方程式正确的是
A．2CH4(g)＋ O2(g)===CO2(g)＋CO(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1 214 kJ•mol－1
B．2CH4(g)＋ O2(g)===CO2(g)＋CO(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 038 kJ•mol－1
C．3CH4(g)＋5O2(g)===CO2(g)＋2CO(g)＋6H2O(l) ΔH＝－1 538 kJ•mol－1
D．3CH4(g)＋5O2(g)===CO2(g)＋2CO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1 840 kJ•mol－1
【答案】D
⑤＝②－①× ，可求ΔH5＝－890 kJ•mol－1＋283 kJ•mol－1＝－607 kJ•mol－1。A项中，ΔH＝ΔH2＋ΔH5＝－1 497 kJ•mol－1；同理，B项中ΔH为－1 321 kJ•mol－1，C项中ΔH为－2 104 kJ•mol－1，D项中ΔH为－1 840 kJ•mol－1。
2．已知下列热化学方程式：
Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) △H=−24.8 kJ•mol−1
Fe2O3(s)+ CO(g) Fe3O4(s)+CO2(g) △H=−15.73 kJ•mol−1
Fe3O4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g) △H=+640.4 kJ•mol−1
则14g CO气体还原足量FeO固体得到固体Fe和CO2气体时，对应的△H为
A．−218 kJ•mol−1 B．−109 kJ•mol−1 C．+218 kJ•mol−1 D．+109 kJ•mol−1
【答案】B
【解析】已知：①Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)；△H=−24.8 kJ/mol
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