第15讲　化学反应与能量变化

这是一份第15讲　化学反应与能量变化，共60页。PPT课件主要包含了考点一，考点二，考点三，考点四，必备知识·梳理夯实，考点一焓变与反应热，热效应，活化能，反应热，特别提醒等内容，欢迎下载使用。

第15讲　化学反应与能量变化
1．化学反应的实质与特征
2．基本概念(1)焓变(ΔH)ΔH＝_______________________单位kJ·ml－1。(2)反应热在_______条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的_______，称为化学反应的_________，简称反应热。通常用符号Q表示，单位kJ·ml－1。(3)焓变与反应热的关系研究表明，在等压条件下进行的化学反应，其反应热_______反应的焓变。
H(生成物)－H(反应物)　
3．吸热反应与放热反应(1)化学反应中的能量变化①a表示断裂旧化学键_______的能量，也可以表示反应的_________。
②b表示生成新化学键_______的能量，也可以表示活化分子变成生成物分子所_______的能量。③c表示反应的_________，可通过计算焓变值求得。从化学键角度分析，焓变为反应物分子的化学键断裂时所吸收的总能量与生成物分子的化学键形成时所释放的总能量之差，ΔH＝____－____(用上图中符号填空)。
(2)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－生成物的总键能。(3)常见放热反应和吸热反应常见放热反应：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟水或酸的反应；⑤物质的缓慢氧化；⑥原电池反应；⑦铝热反应；⑧少数分解反应(如H2O2分解)；⑨Na2O2与CO2、H2O的反应。
常见吸热反应：①大多数分解反应；②盐类的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳与水蒸气、CO2的反应、CO与CuO、H2与CuO等。
4．正确理解活化能与反应热的关系(1)从反应物至最高点的能量数值E1为正反应的活化能，从最高点至生成物的能量数值E2为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2。(2)催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。(3)从活化能的角度分析，正反应的活化能大于逆反应的活化能，反应吸热，反之，反应放热；从焓变的角度分析，ΔH>0，反应吸热，ΔH<0，反应放热。
(1)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都具有热效应。(2)不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热，需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)物质发生化学变化都伴随着能量变化。(　　)[提示]　任何化学反应均有化学键的断裂和形成，断键吸热，成键放热，所以一定伴随着能量变化。(2)放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应。(　　)[提示]　化学反应是吸热还是放热与反应条件没有必然联系。
(3)NH4NO3固体溶于水时吸热，属于吸热反应。(　　)[提示]　NH4NO3固体溶于水是物理变化，不属于吸热反应。(4)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。(　　)[提示]　焓变与反应条件无关，此反应在光照和点燃条件下的ΔH相同。(5)活化能越大，表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越大。(　　)[提示]　断裂旧化学键所需要克服的能量总和就等于该反应的活化能，故说法正确。
(6)催化剂能加快H2O2的分解，同时改变了该反应的反应热。(　　)(7)同一物质的聚集状态不同，所具有的能量也不同，“焓”也不同，一般来说气态>液态>固态。(　　)(8)放热反应中，生成物的总能量高于反应物的总能量。(　　)(9)物质的物理变化过程中，也会有能量变化，但不属于吸热反应和放热反应。(　　)
合成氨反应为可逆反应，1 ml N2和3 ml H2不可能完全反应，因而放出的热量小于92.4 kJ　
－92.4 kJ·ml－1　
①该反应是_______反应(填“吸热”或“放热”)，该反应的ΔH＝_________kJ·ml－1(用含E1、E2的代数式表示)，1 ml气体A和1 ml气体B具有的总能量比1 ml气体C和1 ml气体D具有的总能量_________(填“一定高”“一定低”或“高低不一定”)。②若在反应体系中加入催化剂使反应速率增大，E1和E2的变化是：E1_______，E2_______，ΔH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
3．深度思考：(1)同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧，哪一个放出的热量多，为什么？[提示]　在空气中燃烧放出的热量多，因在纯氧中燃烧火焰明亮，转化成的光能多，故放出的热量少。
(2)H2O2分解反应过程能量变化如图所示：①该反应是_______(填“吸热”或“放热”)反应，2H2O2(l)══2H2O(l)＋O2(g)　ΔH＝______________________。②使用MnO2催化剂，E3将_________(填“升高”“降低”或“不变”)。[提示]　根据图示可知，该反应是放热反应；根据图中数据，2H2O2(l)══2H2O(l)＋O2(g)　ΔH＝2(E1－E2)kJ·ml－1；使用催化剂，能降低反应的活化能。
2(E1－E2)kJ·ml－1　
微考点1　焓变和反应热概念的理解及应用(1)(2022·福建厦门期末)氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)A．燃烧时化学能全部转化为热能B．断开1 ml氧氢键吸收930 kJ的能量C．相同条件下，1 ml氢原子的能量为E1，1 ml氢分子的能量为E2，则2E1[解析]　氢气燃烧时化学能转化为热能、光能等，A错误；由图分析可知，断开2 ml氢氧键吸收930 kJ的能量，B错误；氢气分子变成氢原子要吸收能量，所以2E1>E2，C错误；题给反应生成1 ml水蒸气时的能量变化为930 kJ－436 kJ－249 kJ＝245 kJ，D正确。
(2)某反应使用催化剂后，其反应过程中能量变化如图所示，下列说法错误的是(　　)A．总反应为放热反应B．使用催化剂后，活化能不变C．反应①是吸热反应，反应②是放热反应D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2
[解析]　由题图可知，反应①是吸热反应，反应②是放热反应，总反应是放热反应，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，A、C、D项正确；催化剂能降低反应的活化能，B项错误。
[方法总结]　有关反应热的注意事项(1)任何化学反应一定伴有能量变化，原因是旧键断裂吸收的能量与新键形成释放的能量不相等。(2)需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。即反应放热或吸热与反应条件无关。(3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应，如水结成冰放热但不属于放热反应。(4)焓变ΔH的数值都需要带“＋”或“－”符号。如某反应的ΔH＝－Q kJ·ml－1或ΔH＝＋Q kJ·ml－1。
〔对点集训1〕　(1)(2022·安徽定远重点中学高三月考)已知化学反应A2(g)＋B2(g)══2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述正确的是(　　)A．每生成2分子AB吸收b kJ热量B．该反应热ΔH＝＋(a－b)kJ·ml－1C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量D．断裂1 ml A—A键和1 ml B—B键，放出a kJ能量
[解析]　1 ml A2(g)和1 ml B2(g)反应生成2 ml AB(g)，每生成2 ml AB(g)吸收(a－b)kJ热量，A项错误；反应热ΔH＝断开旧键吸收的能量－形成新键放出的能量，故反应热ΔH＝＋(a－b)kJ·ml－1，B项正确；依据能量图像分析可知反应物总能量低于生成物总能量，C项错误；断裂1 ml A—A键和1 ml B—B键共吸收a kJ能量，D项错误。
(2)(2022·河北衡水高三检测)炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧，活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示，活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法错误的是(　　)A．氧分子的活化包括O—O键的断裂与C—O键的生成B．每活化一个氧分子放出0.29 eV的能量C．水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eVD．炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂
[解析]　由题图可知，氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程，A正确；由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此每活化一个氧分子放出0.29 eV的能量，B正确；由题图可知，水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18 eV，C错误；活化氧可以快速氧化二氧化硫，而炭黑颗粒可以活化氧分子，因此炭黑颗粒可以看作大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂，D正确。
A．该反应的活化能为115.6 kJ·ml－1B．使用催化剂能使该反应的焓变增大C．该反应的正反应活化能比逆反应活化能大D．断裂H2O(g)中1 ml H—O键比断裂HCl(g)中1 ml H—Cl键所需能量多
[解析]　A项，活化能不等于反应热，错误；B项，催化剂对反应焓变的大小无影响，错误；C项，ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能<0，故正反应活化能比逆反应活化能小，错误；D项，4×E(H—Cl)＋498 kJ·ml－1－[2×243 kJ·ml－1＋4×E(H—O)]＝－115.6kJ·ml－1，整理得E(H—O)－E(H—Cl)＝31.9kJ·ml－1，故断开1 ml H—O键比断开1 ml H—Cl键所需能量多，正确。
〔对点集训2〕　(2022·河北保定模拟)根据如图能量关系示意图，下列说法正确的是(　　)A．1 ml C(s)与1 ml O2(g)的能量之和为393.5 kJB．反应2CO(g)＋O2(g)══2CO2(g)中，生成物的总能量大于反应物的总能量C．由C(s)→CO(g)的热化学方程式：2C(s)＋O2(g)══2CO(g)　ΔH＝－221.2 kJ·ml－1D．热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量，则CO的热值为10.1 kJ·ml－1
[易错警示]　解答化学键与反应热关系题目的“两”注意(1)熟练掌握常见物质中的化学键数目。(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，必须是断键时吸收的总能量和成键时放出的总能量。
化学反应热效应计算的三个角度
1．热化学方程式及其意义(1)定义：表示参加反应的物质的___________和_________的关系的化学方程式。
1 ml H2和0.5 ml O2完全反应生成1 ml液态H2O时放出285.8 kJ的热量　
2．热化学方程式的书写(1)书写步骤。
(1)热化学方程式与化学(离子)方程式的3个不同点①热化学方程式一般不注明反应条件；②热化学方程式不标“↑”“↓”，但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态；③热化学方程式的化学计量数只表示物质的量，其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。(2)ΔH应包括“＋”或“－”、数值和单位(kJ·ml－1)。
3．“五审”判断热化学方程式的正误
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)热化学方程式仅能表示化学反应中的能量变化。(　　)[提示]　热化学方程式既能表示化学反应中的能量变化也能表示物质变化。
[提示]　依据ΔH的数值与系数成正比，故ΔH2＝2ΔH1。
[提示]　由于固体转化为气体需要吸收能量，故第二个反应放出的热量小于第一个反应放出的热量，但因为ΔH<0，故ΔH1<ΔH2。
2．请写出298 K、101 kPa时，下列反应的热化学方程式。(1)1 ml C与1 ml水蒸气反应生成1 ml CO和1 ml H2，吸热131.5 kJ：_________________________________________________________。(2)用3 ml CO(g)还原1 ml Fe2O3(s)，放热24.8 kJ：_______________________________________________________。(3)1 ml HgO(s)分解生成液态汞和氧气，吸热90.7 kJ：____________________________________________________。
C(s)＋H2O(g)══CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.5 kJ·ml－1　
3CO(g)＋Fe2O3(s)══3CO2(g)＋2Fe(s)　ΔH＝－24.8 kJ·ml－1　
N2(g)＋O2(g)══2NO(g)　ΔH＝＋68 kJ·ml－1
(7)已知化学反应A2(g)＋B2(g)══2AB(g)的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：A2(g)＋B2(g)══2AB(g)　ΔH＝＋(a－b)kJ·ml－1[解析]　由图可知，生成物总能量高于反应物总能量，故该反应为吸热反应，ΔH＝＋(a－b)kJ·ml－1。
微考点1　热化学方程式的正误判断(1)(2022·上海崇明模拟)固体碳和水蒸气反应生成1 ml H2和1 ml CO，吸收131.3 kJ的热量热化学方程式是(　　)A．C(s)＋H2O(l)══H2(g)＋CO(g)　ΔH＝－131.3 kJ·ml－1B．C(s)＋H2O(g)══H2(g)＋CO(g)　ΔH＝－131.3 kJ·ml－1C．C(s)＋H2O(g)══H2(g)＋CO(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·ml－1D．C(s)＋H2O(l)══H2(g)＋CO(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·ml－1
[解析]　固体碳和水蒸气反应生成1 ml H2和1 ml CO吸收131.3 kJ的热量，因此该反应的热化学方程式为C(s)＋H2O(g)══H2(g)＋CO(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·ml－1。
(2)已知：25 ℃、101 kPa时1 ml辛烷完全燃烧生成液态水时放出热量为5518 kJ；强酸和强碱在稀溶液中发生反应生成1 ml H2O时放出的热量为57.3 kJ，则下列热化学方程式书写正确的是(　　)①2C8H18(l)＋25O2(g)══16CO2(g)＋18H2O(g) 　ΔH＝－5 518 kJ·ml－1②2C8H18(l)＋25O2(g)══16CO2(g)＋18H2O(l) 　ΔH＝－11 036 kJ·ml－1③H＋＋OH－══H2O　ΔH＝－57.3 kJ·ml－1　④2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)══Na2SO4(aq)＋2H2O(l) 　ΔH＝－114.6 kJ·ml－1A．①③　B．②③　　C．②④　D．只有②
[解析]　判断热化学方程式的书写时，要注意状态、ΔH单位、符号以及数值是否与前面的化学计量数相对应。①中水的状态应为液态且焓变数值与方程式的化学计量数不对应，故错误；③错在没有标出是在水溶液中的反应，正确的热化学方程式为H＋(aq)＋OH－(aq)══H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·ml－1。
〔对点集训1〕　(1)铁系氧化物材料在光催化、电致变色、气敏传感器以及光电化学器件中有着广泛的应用和诱人的前景。实验室中可利用FeCO3和O2为原料制备少量铁红，每生成160 g固体铁红放出130 kJ的热量，则下列有关该反应的热化学方程式书写正确的是(　　)A．4FeCO3(s)＋O2(g)══2Fe2O3(s)＋4CO2(g) 　ΔH＝－130 kJ·ml－1B．4FeCO3(s)＋O2(g)══2Fe2O3(s)＋4CO2(g) 　ΔH＝＋260 kJ·ml－1C．4FeCO3(s)＋O2(g)══2Fe2O3(s)＋4CO2(g) 　ΔH＝－260 kJ·ml－1D．4FeCO3(s)＋O2(g)══2Fe2O3(s)＋4CO2(g) 　ΔH＝＋130 kJ·ml－1
[解析]　160 g铁红的物质的量为1 ml，每生成160 g固体铁红放出130 kJ的热量，则生成2 ml Fe2O3应放出260 kJ的热量，所以该反应的热化学方程式为4FeCO3(s)＋O2(g)══2Fe2O3(s)＋4CO2(g)　ΔH＝－260 kJ·ml－1，C项正确。
[解析]　根据图象可知，合成氨反应的反应物的能量和大于生成物的能量和，所以该反应为放热反应，ΔH<0，则生成1 ml NH3(g)的ΔH＝－(b－a)kJ·ml－1，生成1 ml NH3(l)的ΔH＝－(b＋c－a)kJ·ml－1，只有D项正确。
〔对点集训2〕　(2022·河南郑州高三检测)依据事实，写出下列反应的热化学方程式。(1)在25 ℃，101 kPa下，将1 ml N2和3 ml H2充入一密闭容器中发生反应生成氨气，达到平衡时N2的转化率为25%，放出Q kJ的热量，写出N2与H2反应的热化学方程式___________________________________________________。
(2)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_____________________________________________________________。(3)已知1 ml单质Na在足量O2中燃烧，恢复至常温，放出255.5 kJ的热量，写出该反应的热化学方程式：___________________________________________________。
C2H5OH(l)＋3O2(g)══2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－2Q kJ·ml－1　
2Na(s)＋O2(g)══Na2O2(s)　ΔH＝－511 kJ·ml－1　
(4)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2，在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式为________________________________________________________。
NaBH4(s)＋2H2O(l)══NaBO2(s)＋4H2(g)　ΔH＝－216 kJ·ml－1　
书写热化学方程式的“四注意”热化学方程式中需注明各物质的聚集状态，在方程式后面注明能量变化，吸热反应ΔH>0，放热反应ΔH<0。
ΔH是一定温度和压强下的反应热，在25 ℃、101 kPa下的ΔH可不注明温度和压强。
热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，可以是整数也可以是分数，化学计量数改变时，ΔH会相应地改变。
正反应和逆反应ΔH的绝对值相等，符号相反。
考点三　燃烧热和中和热
3．理解燃烧热和中和热的注意事项(1)中和热是强酸、强碱的稀溶液反应生成1 ml液态H2O放出的热量，为57.3 kJ。浓硫酸稀释时放热，与碱反应生成1 ml H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ。当中和反应有沉淀生成时，生成1 ml H2O(l)放出的热量大于57.3 kJ。(2)对于中和热、燃烧热，由于它们反应放热是确定的，所以文字描述时可不带“－”，但其焓变(ΔH)为负值。
(3)当用热化学方程式表示中和热时，生成H2O(l)的物质的量必须是1 ml，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1 ml。(4)燃烧热概念中的“完全燃烧生成稳定氧化物”是指单质或化合物燃烧后变为最稳定的物质。完全燃烧时，下列元素要生成对应的物质：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)，N→N2(g)等。
4．中和反应反应热的测定(1)装置如图所示。
(4)注意事项：①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是_______________________。②为保证酸完全中和，采取的措施是___________。③因为弱酸或弱碱存在电离平衡，电离过程需要吸热，实验中若使用弱酸、弱碱，则测得的数值会有误差(反应热数值偏小)。
保温隔热防止热量散失　
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)向汽油中添加甲醇后，该混合燃料的热值不变。(　　)[提示]　反应热不同，等质量时放出的热量不同，热值不同。(2)1 ml H2燃烧放出的热量为H2的燃烧热。(　　)[提示]　1 ml H2完全燃烧(即生成1 ml液态H2O)放出的热量为H2的燃烧热。
(3)甲烷的燃烧热ΔH＝－890.3 kJ·ml－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)══CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ·ml－1。(　　)[提示]　应生成液态水。(4)已知H＋(aq)＋OH－(aq)══H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，则Ca(OH)2和HCl反应的反应热ΔH＝2×(－57.3)kJ·ml－1。(　　)[提示]　Ca(OH)2和HCl的状态及物质的量未确定。
(6)1 ml硫完全燃烧生成SO3所放出的热量为硫的燃烧热。(　　)(7)根据2H2(g)＋O2(g)══2H2O(l)　ΔH＝－571 kJ·ml－1可知氢气的燃烧热为571 kJ·ml－1。(　　)(8)用稀醋酸与稀的NaOH溶液测定中和热，所测的中和热ΔH>－57.3 kJ·ml－1。(　　)(9)表示乙醇燃烧热的热化学方程式为C2H5OH(l)＋3O2(g)══2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－1 367.0 kJ·ml－1。(　　)
2．深度思考：(1)已知甲烷的燃烧热ΔH＝－a kJ·ml－1(a>0)。则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为_______________________________________________ __________。(2)16 g固体硫完全燃烧生成二氧化硫气体时放出b kJ的热量，则表示硫燃烧热的热化学方程式为_____________________________________ _________。
CH4(g)＋2O2(g)══CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－a kJ·ml－1　
S(s)＋O2(g)══SO2(g)　ΔH＝－2b kJ·ml－1　
(3)11.2 L(标准状况)氢气燃烧生成液态水时放出142.9 kJ的热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为________________________________ _____________________。(4)三油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：C57H104O6(s)＋80O2(g)══57CO2(g)＋52H2O(l)已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ。三油酸甘油酯的燃烧热为________________________。
3.4×104 kJ·ml－1　
微考点1　燃烧热和中和热的理解(2022·辽宁抚顺六校期末)下列关于热化学反应的描述中正确的是(　　)A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，则1 ml硫酸与足量氢氧化钡溶液反应放出热量为114.6 kJB．一定条件下，H2(g)的燃烧热ΔH＝－285.8 kJ·ml－1，则该条件下2H2O(l)══2H2(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋571.6 kJ·ml－1
[解析]　硫酸和氢氧化钡反应生成硫酸钡沉淀和水，所以此反应的反应热不是中和热，A错误；氢气的燃烧热是指1 ml氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量，所以其逆反应的反应热的符号相反，且根据物质的量分析，该反应的ΔH为＋571.6 kJ·ml－1，B正确；H2的燃烧热必须是1 ml H2燃烧生成液态水时所放出的能量，C错误；N2和H2生成NH3的反应为可逆反应，0.5 ml氮气不能完全反应，故D错误。
[解析]　A项所列热化学方程式中有两个错误，一是中和热是指反应生成1 ml H2O(l)时的反应热，二是当有BaSO4沉淀生成时，反应放出的热量会增加，生成1 ml H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ；C项，燃烧热是指1 ml纯物质完全燃烧生成稳定的物质时所产生的热量，产物中的水应为液态水，错误；D项，当2 ml辛烷完全燃烧时，放出的热量为11 036 kJ，且题给条件下辛烷应为液态，错误。
燃烧热和中和热应用中的注意事项有关燃烧热的判断，一看是否以1 ml纯物质为标准，二看是否生成稳定的产物。有关中和热的判断，一看是否以生成1 ml H2O(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。
微考点2　中和热的实验测定(2022·山东青岛二中高三检测)在如图所示的量热计中，将100 mL 0.50 ml·L－1 CH3COOH溶液与100 mL 0.55 ml·L－1 NaOH溶液混合，温度从25.0 ℃升高到27.7 ℃。下列说法错误的是(　　)A．若量热计的保温瓶绝热效果不好，则所测ΔH偏大B．搅拌器一般选用导热性差的玻璃搅拌器C．若选用同浓度同体积的盐酸，则溶液温度将升高至不超过27.7 ℃D．所加NaOH溶液过量，目的是保证CH3COOH溶液完全被中和
[解析]　若量热计的保温瓶绝热效果不好，则会损失一部分热量，则测出放出热量偏少，因为ΔH为负值，则所测ΔH偏大，故A正确；搅拌选用导热性差的玻璃搅拌器，故B正确；若选用盐酸，则放出的热量将更多，所以温度升高将超过27.7 ℃，故C错误；酸和碱反应测中和热时，为了保证一方完全反应，往往需要另一方试剂稍稍过量，减少实验误差，所以加NaOH溶液过量的目的是保证CH3COOH溶液完全被中和，故D正确。
〔对点集训2〕　(1)在测定中和热的实验中，下列说法正确的是(　　)A．使用环形玻璃搅拌棒是为了加快反应速率，减小实验误差B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触C．用0.5 ml·L－1NaOH溶液分别与0.5 ml·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，若所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同D．在测定中和热实验中需要使用的仪器有容量瓶、量筒、烧杯、温度计、环形玻璃搅拌棒
[解析]　搅拌可加快反应速率，减小热量损耗带来的误差，A正确；实验中温度计水银球应插入液面以下，但不能与小烧杯底部接触，B项错误；HCl为强酸，醋酸为弱酸，弱酸电离要吸收能量，因此实验中测得的中和热数值不同，C项错误；在测定中和热实验中不需要容量瓶，D项错误。
(2)(2022·广东深圳实验学校月考)用如图所示的装置进行中和反应反应热的测定实验，分别取50 mL 0.55 ml·L－1的NaOH溶液、50 mL 0.25 ml·L－1的硫酸溶液进行实验，回答下列问题：
①从如图实验装置看，其中尚缺少的一种玻璃用品是_________________，除此之外，装置中的一个明显错误是_________________________________。
未将小烧杯和大烧杯杯口保持相平　
②近似认为0.55 ml·L－1的NaOH溶液和0.25 ml·L－1的硫酸溶液的密度都是1 g·cm－3，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J·(g·℃)－1，通过以下数据计算中和热ΔH＝______________________(结果保留小数点后一位)。
－56.8 kJ·ml－1　
③若改用60 mL 0.25 ml·L－1的H2SO4溶液和50 mL 0.55 ml·L－1的NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量_________(填“相等”或“不相等”)。④上述实验数值结果与57.3 kJ·ml－1有偏差，产生偏差的原因可能是______(填字母)a．实验装置保温、隔热效果差b．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中d．将以上四次实验测量温度均纳入计算平均值
[解析]　①由量热计的构造可知该装置缺少的仪器是环形玻璃搅拌棒；为了减少热量的损失，大烧杯杯口与小烧杯杯口应该相平、小烧杯杯口用硬纸板盖住。②第1次测定温度差为29.5 ℃－26.1 ℃＝3.4 ℃，第2次测定的温度差为32.3 ℃－27.2 ℃＝5.1 ℃，第3次测定的温度差为29.2 ℃－25.9 ℃＝3.3 ℃，第4次测定的温度差为29.8 ℃－26.3 ℃＝3.5 ℃，其中第2次的温度差误差较大，应该舍弃，其他3次温度差的平均值为(3.4 ℃＋3.3 ℃＋3.5 ℃)÷3＝3.4 ℃。
50 mL 0.55 ml·L－1氢氧化钠溶液与50 mL 0.25 ml·L－1硫酸溶液进行中和反应，生成水的物质的量为0.05 L×0.50 ml·L－1＝0.025 ml，溶液的质量为50 mL×1 g·mL－1＋50 mL×1 g·mL－1＝100 g，温度变化的值为ΔT＝3.4 ℃，则生成0.025 ml水放出的热量为Q＝mcΔT＝100 g×4.18 J·(g·℃)－1×3.4 ℃＝1 421.2 J，即1.421 2 kJ，所以实验测得的中和热ΔH＝－1.421 2 kJ÷0.025 ml≈－56.8 kJ·ml－1。③反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关，若改用60 mL 0.25 ml·L－1的H2SO4溶液和50 mL 0.55 ml·L－1的NaOH溶液进行反应，与题给实验相比，生成水的量增多，所放出的热量增加，因此与题中实验相比，所放出的热量不相等。
④实验装置保温、隔热效果必须好，否则放出的热量偏小，a符合题意；用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度，酸、碱反应放热，测得H2SO4溶液的温度偏高，温度差偏小，计算得出的热量偏小，b符合题意；尽量一次快速将NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中，不允许分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中，否则会导致较多热量散失，放出的热量偏小，c符合题意；根据以上分析可知将四次实验测量温度均纳入计算平均值会导致实验测得的结果出现较大偏差，d不符合题意。
中和热的测定实验中的注意事项实验所用的酸和碱溶液应当用稀溶液，否则会造成较大误差。量取酸和碱时，应当分别使用不同的量筒量取。使用同一温度计分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度，测完一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干再测另一种溶液的温度。取多次实验起始温度(t1)、终止温度(t2)的平均值代入公式计算，计算时应注意单位的统一。
1．盖斯定律(1)内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。即：化学反应的反应热只与反应体系的_____________有关，而与_____________无关。如：由反应物A生成产物B可以设计如下两条途径，则ΔH、ΔH1、ΔH2的关系可以表示为_______________。
考点四　盖斯定律　反应热的计算和比较
ΔH＝ΔH2＋ΔH2　
(2)应用：①根据盖斯定律书写热化学方程式：根据已知热化学方程式，运用数学计算转化为目标热化学方程式。
②盖斯定律的理解即：若一个化学方程式可由n个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这n个化学反应焓变的代数和。
2．反应热大小的比较(1)看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如图：(2)看ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH绝对值的大小，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分别相同时，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分别相同时，反应的程度越大，热量变化越大。
3．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)运用盖斯定律的三个注意事项。①热化学方程式乘以某一个数时，焓变ΔH也必须乘上该数。②热化学方程式相加减时，物质之间相加减，焓变ΔH也必须相加减。③将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但绝对值不变。
4．利用盖斯定律书写热化学方程式的一般步骤
应用盖斯定律时要注意的问题(1)叠加各反应式时，有的反应要逆向写，ΔH符号也相反，有的反应式要扩大或缩小，ΔH也要相应扩大或缩小。(2)比较反应热大小时，反应热所带“＋”“－”均具有数学意义，参与大小比较。(3)利用键能计算反应热时，要注意物质中化学键的个数。如1 ml NH3中含有3 ml N—H键，1 ml P4中含有6 ml P—P键等。(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。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关。(　　)[提示]　化学反应的反应热与反应的途径无关。(2)盖斯定律遵守能量守恒定律。(　　)[提示]　反应物和生成物能量一定，变化过程中能量变化是依据能量守恒的分析体现。盖斯定律是能量守恒定律的具体体现。
(3)已知：CH4(g)＋2O2(g)══CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1CH4(g)＋2O2(g)══CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2则ΔH1>ΔH2(　　)[提示]　比较ΔH时，应包括符号，CH4燃烧为放热反应，放出的热量越多，ΔH越小。
(4)已知：O3(g)＋Cl(g)══ClO(g)＋O2(g)　ΔH1ClO(g)＋O(g)══Cl(g)＋O2(g)　ΔH2则反应O3(g)＋O(g)══2O2(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2。(　　)[提示]　根据盖斯定律可得：ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
2．TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)══TiCl4(g)＋O2(g)　ΔH1＝＋175.4 kJ·ml－12C(s)＋O2(g)══2CO(g)　ΔH2＝－220.9 kJ·ml－1沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：_____________________________________________________________。[解析]　根据盖斯定律，将已知的两个热化学方程式相加即可得到所求热化学方程式。
TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)══TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH＝－45.5 kJ·ml－1　
(2)物质A在一定条件下可发生一系列转化，完成下列填空。①A→F，ΔH＝________；②ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝____；③C→F，|ΔH|_____|ΔH1＋ΔH2＋ΔH6|(填“>”“<”或“＝”，下同)；④|ΔH1＋ΔH2＋ΔH3|_____|ΔH4＋ΔH5＋ΔH6|。
(3)(2022·河北唐县第一中学高三月考)真空碳热还原—氧化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)══3AlCl(g)＋3CO(g)　ΔH＝a kJ·ml－13AlCl(g)══2Al(l)＋AlCl3(g)　ΔH＝b kJ·ml－1反应Al2O3(s)＋3C(s)══2Al(l)＋3CO(g)的ΔH＝_________kJ·ml－1(用含a、b的代数式表示)。
微考点1　利用盖斯定律书写热化学方程式、计算反应热(1)(2021·浙江1月选考，20，2分)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：
则2O(g)══O2(g)的ΔH为(　　)A．428 kJ·ml－1　　　B．－428 kJ·ml－1C．498 kJ·ml－1　　　D．－498 kJ·ml－1[解析]　设O2中化学键的键能为x kJ·ml－1，依题意有：(2×436＋x)－4×463＝－482，解得x＝498，2O(g)══O2(g)为化学键的形成过程，为放热过程，故ΔH＝－498 kJ·ml－1，故选D。
(2)(2021·浙江6月选考，21，2分)相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是(　　)A．ΔH1>0，ΔH2>0　　　B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH1>ΔH2，ΔH3>ΔH2D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4
[解析]　将四个热化学方程式依次编号为①②③④，A项，烯烃的加氢反应是放热反应，ΔH1<0，ΔH2<0，错误；B项，根据盖斯定律，方程式①＋②≠③，所以ΔH1＋ΔH2≠ΔH3，错误；C项，苯与H2的反应是吸热反应，而1，3－环己二烯与H2的反应是放热反应，所以ΔH1>ΔH2，ΔH3>ΔH2，正确，D项，根据盖斯定律可知方程式②＋④＝③，所以ΔH2＋ΔH4＝ΔH3，错误。
〔对点集训1〕　(1)根据已知信息，按要求写出指定反应的热化学方程式Ⅰ.LiH可作飞船的燃料，已知下列反应：①2Li(s)＋H2(g)══2LiH(s)　ΔH＝－182 kJ·ml－1②2H2(g)＋O2(g)══2H2O(l)　ΔH＝－572 kJ·ml－1③4Li(s)＋O2(g)══2Li2O(s)　ΔH＝－1 196 kJ·ml－1试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式_______________________ ____________________________________。
2LiH(s)＋O2(g)══Li2O(s)＋H2O(l)　ΔH＝－702 kJ·ml－1　
微考点2　利用键能计算反应热(2022·河北衡水高三检测)已知：C(s)＋H2O(g)══CO(g)＋H2(g)　ΔH＝a kJ·ml－12C(s)＋O2(g)══2CO(g)　ΔH＝－220 kJ·ml－1H—H、O══O和O—H化学键的键能分别为436 kJ·ml－1、496 kJ·ml－1和462 kJ·ml－1，则a为(　　)A．－332　B．－118　　C．＋350　D．＋130
[解析]　根据盖斯定律，由题给的两个热化学方程式可得：2H2O(g)══2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋(2a＋220)kJ·ml－1，则有4×462 kJ·m1－1－2×436 kJ·ml－1－496 kJ·ml－1＝(2a＋220)kJ·ml－1，解得a＝＋130，故D正确。
〔对点集训2〕　(2022·山东滨州高三检测)常温下，1 ml化学键分解成气态原子所需要的能量用E表示。结合表中信息判断，下列说法不正确的是(　　)  A．432 kJ·ml－1>E(H—Br)>298 kJ·ml－1B．表中最稳定的共价键是H—FC．H2(g)══2H(g)　ΔH＝＋436 kJ·ml－1D．H2(g)＋F2(g)══2HF(g)　ΔH＝－25 kJ·ml－1
[解析]　依据溴原子半径大于氯原子小于碘原子，半径越大键能越小，结合表中数据可知432 kJ·ml－1>E(H—Br)>298 kJ·ml－1，A项正确；键能越大形成的化学键越稳定，表中键能最大的是H—F，最稳定的共价键是H—F，B项正确；氢气变化为氢原子，所吸收的热量等于氢气中断裂化学键需要的能量，H2(g)══2H(g)　ΔH＝＋436 kJ·ml－1，C项正确；依据ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和计算判断，反应H2(g)＋F2(g)══2HF(g)的ΔH＝436 kJ·ml－1＋157 kJ·ml－1－2×568 kJ·ml－1＝－543 kJ·ml－1，D项错误。
利用键能计算反应热熟记反应热ΔH的基本计算公式。ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和
规避两个易失分点①旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的，缺少任何一个过程都不是化学变化。②常见物质中的化学键数目：
〔对点集训3〕　(2021·天津高三月考)根据以下热化学方程式，ΔH1和ΔH2的大小比较错误的是(　　)A．2H2S(g)＋3O2(g)══2SO2(g)＋2H2O(l)　ΔH12H2S(g)＋O2(g)══2S(s)＋2H2O(l)　ΔH2则有ΔH1>ΔH2B．Br2(g)＋H2(g)══2HBr(g)　ΔH1Br2(l)＋H2(g)══2HBr(g)　ΔH2则有ΔH1<ΔH2
C．4Al(s)＋3O2(g)══2Al2O3(s)　ΔH14Fe(s)＋3O2(g)══2Fe2O3(s)　ΔH2则有ΔH1<ΔH2D．Cl2(g)＋H2(g)══2HCl(g)　ΔH1Br2(g)＋H2(g)══2HBr(g)　ΔH2则有ΔH1<ΔH2[答案]　A
[解析]　将A中的热化学方程式依次编号为①、②，由①－②可得2S(s)＋2O2(g)══2SO2(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2<0，即ΔH1<ΔH2，A错误；等量的Br2(g)具有的能量高于等量的Br2(l)具有的能量，故1 ml Br2(g)与H2(g)反应生成HBr(g)放出的热量比1 ml Br2(l)与H2(g)反应生成HBr(g)放出的热量多，则有ΔH1<ΔH2，B正确；将C中的两个反应依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①－②得4Al(s)＋2Fe2O3(s)══2Al2O3(s)＋4Fe(s)，则有ΔH3＝ΔH1－ΔH2<0，则ΔH1<ΔH2，C正确；Cl原子半径比Br原子半径小，H—Cl键的键能比H—Br键的键能大，故ΔH1<ΔH2，D正确。
利用物质状态，迅速比较反应热的大小的方法若反应为放热反应，当反应物(物质的量相同)状态相同、生成物状态不同时，生成固体放热最多，生成气体放热最少。若反应为放热反应，当反应物(物质的量相同)状态不同、生成物状态相同时，固体反应放热最少，气体反应放热最多。在比较反应热(ΔH)的大小时，应带符号比较。对于放热反应，放出的热量越多，ΔH反而越小。
对于可逆反应，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的能量要小于热化学方程式中反应热的绝对值。
1．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，放热反应，ΔH<0。(2)E反应物0。2．热化学方程式书写与判断的注意事项：(1)注意标明物质的聚集状态。(2)注意ΔH的符号与单位。(3)注意ΔH的数值与计量数是否对应。(4)燃烧热、中和热等条件的限制。
3．了解燃烧热和中和热的两点联系(1)对于中和热、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热时，生成H2O的物质的量必须是1 ml，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1 ml。
4．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，与反应途径无关。(2)利用盖斯定律可间接计算某些反应的反应热。5．盖斯定律中的两个关系(1)总反应方程式＝各步反应方程式之和(2)总反应的焓变＝各步反应的焓变之和