第15講　化學(xué)反應(yīng)與能量變化
考試要求：1．了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因及常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2．了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱等概念。3．了解熱化學(xué)方程式的含義，能正確書寫熱化學(xué)方程式。4．了解能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)。了解化學(xué)在解決能源危機中的重要作用。5．了解焓變(ΔH)與反應(yīng)熱的含義。6．理解蓋斯定律，并能運用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)焓變的計算。
名師點撥：高考對本講內(nèi)容的考查主要體現(xiàn)在四個方面：一是以圖像、圖表為背景考查能量變化、化學(xué)鍵鍵能、正逆反應(yīng)活化能的關(guān)系及簡單計算；二是熱化學(xué)方程式的書寫及正誤判斷；三是蓋斯定律應(yīng)用于未知反應(yīng)反應(yīng)熱的計算；四是結(jié)合生產(chǎn)、生活考查燃燒熱、中和熱和能源的開發(fā)利用。
在之前的化學(xué)學(xué)習(xí)中，也許有許多需要大量記憶的內(nèi)容，但化學(xué)理論專題的學(xué)習(xí)，一定不能死記硬背，而要真正地理解公式和概念背后的實質(zhì)性含義。復(fù)習(xí)這部分知識，我的體會是：(1)要注意準確理解反應(yīng)熱、燃燒熱、中和熱、吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、焓變等概念，注意概念的要點、關(guān)鍵詞等；對于能量與物質(zhì)穩(wěn)定性、能量變化與反應(yīng)條件之間的關(guān)系要理解到位。
(2)要理解放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的實質(zhì)，能解決與此有關(guān)的圖像問題。(3)熱化學(xué)方程式的書寫與正誤判斷要注意物質(zhì)聚集狀態(tài)、焓變的數(shù)值與化學(xué)計量數(shù)的對應(yīng)關(guān)系等。(4)利用蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式和計算焓變時，要注意抓住參加反應(yīng)的物質(zhì)的聚集狀態(tài)、前后位置及化學(xué)計量數(shù)等，進行準確推斷與相關(guān)計算。高考題型以選擇題、填空題為主，難度不大，蓋斯定律的應(yīng)用是考查熱點。
考點一　焓變、反應(yīng)熱與能源
考點三　蓋斯定律　反應(yīng)熱的計算和比較
1．化學(xué)反應(yīng)中的變化和守恒(1)化學(xué)反應(yīng)中的兩大變化：________變化和________變化。(2)化學(xué)反應(yīng)中的兩大守恒：________守恒和________守恒。(3)化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化形式：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為________、________、電能等。
2．焓變、反應(yīng)熱(1)焓(H)。用于描述物質(zhì)__________________的物理量。(2)焓變(ΔH)。生成物與反應(yīng)物的內(nèi)能差，稱為焓變，符號為ΔH。ΔH＝H(_________)－H(________)，單位：___________。
(3)反應(yīng)熱。指當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定溫度下進行時，反應(yīng)所________或________的熱量，通常用符號Q表示，單位kJ·ml－1。(4)焓變與反應(yīng)熱的關(guān)系。對于恒壓條件下進行的化學(xué)反應(yīng)，如果反應(yīng)中物質(zhì)的能量變化全部轉(zhuǎn)化為熱能，則有如下關(guān)系：____________。(5)反應(yīng)熱產(chǎn)生的原因。化學(xué)反應(yīng)過程中舊鍵斷裂________的能量與新鍵形成________的能量不相等，故化學(xué)反應(yīng)均伴隨著能量變化。
(6)催化劑對活化能、焓變的影響①催化劑能降低反應(yīng)所需活化能，但不影響焓變的大小。②在無催化劑的情況下，E1為正反應(yīng)的活化能，E2為逆反應(yīng)的活化能，即E1＝E2＋|ΔH|或ΔH＝E1－E2。
(2)微觀角度(反應(yīng)熱的量化參數(shù))：從化學(xué)鍵變化的角度分析
(3)反應(yīng)熱ΔH的基本計算公式：ΔH＝生成物的總能量－反應(yīng)物的總能量。ΔH＝反應(yīng)物的總鍵能－生成物的總鍵能。(4)常見放熱反應(yīng)：①可燃物的燃燒；②酸堿中和反應(yīng)；
(1)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成，任何化學(xué)反應(yīng)都具有熱效應(yīng)。(2)不能根據(jù)反應(yīng)條件判斷反應(yīng)是放熱還是吸熱，需要加熱才能進行的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，不需要加熱就能進行的反應(yīng)也不一定是放熱反應(yīng)。
4．燃燒熱、中和熱(1)燃燒熱
(2)中和熱①定義及表示方法
H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·ml－1　
②中和熱的測定A．裝置
碎泡沫塑料(或紙條)及泡沫塑料板的作用是___________ _____________。
D．幾個注意問題。a．酸、堿溶液應(yīng)當(dāng)用強酸、強堿的稀溶液，因為濃酸或濃堿溶于水一般都要放熱。若用弱酸或弱堿，它們電離時要吸收一部分熱量，會使測得的數(shù)值偏小。b．測量酸、堿溶液溫度時要過一段時間再讀數(shù)，測量反應(yīng)混合液溫度時應(yīng)隨時讀取溫度值以記錄最高溫度。c．溶液混合要迅速，盡量減少熱量的散失。
d．為保證實驗結(jié)果的準確性，重復(fù)實驗2～3次，取其平均值。e．為了保證實驗中鹽酸完全反應(yīng)，使用的堿稍微過量，計算中和熱時按酸來算。f．做好保溫工作是本實驗成功的關(guān)鍵，如為什么用環(huán)形玻璃棒，不能用鐵質(zhì)或銅質(zhì)環(huán)形棒，還應(yīng)注意環(huán)形玻璃棒的使用方法。
(1)中和熱、燃燒熱的焓變均為負值。(2)當(dāng)用熱化學(xué)方程式表示中和熱時，生成H2O的物質(zhì)的量必須是1 ml，當(dāng)用熱化學(xué)方程式表示燃燒熱時，可燃物的物質(zhì)的量必須為1 ml。
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化都伴隨著能量變化。(　　)(2)放熱反應(yīng)不需要加熱就能反應(yīng)，吸熱反應(yīng)需要加熱才能反應(yīng)。(　　)(3)催化劑能加快H2O2的分解，同時改變了該反應(yīng)的反應(yīng)熱。(　　)
(4)同一物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同，所具有的能量也不同，“焓”也不同，一般來說氣態(tài)＞液態(tài)＞固態(tài)。(　　)(5)同溫同壓下，反應(yīng)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH不同。(　　)(6)由“4P(紅磷，s)===P4(白磷，s)　ΔH＞0”可知，白磷比紅磷穩(wěn)定。(　　)(7)甲烷的燃燒熱ΔH＝－890 kJ·ml－1，則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式為CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890 kJ·ml－1。(　　)[提示]　燃燒熱生成的水是液態(tài)。
(11)在稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，若將含0.5 ml H2SO4的濃硫酸與含1 ml NaOH的溶液混合，放出的熱量為57.3 kJ。(　　)(12)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，則稀醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成1 ml水時放出57.3 kJ的熱量。(　　)[提示]　醋酸為弱酸，存在電離平衡，電離吸熱，故放出的熱量小于57.3 kJ。
－92.4 kJ·ml－1　
①該反應(yīng)是________反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)，該反應(yīng)的ΔH＝___________kJ·ml－1(用含E1、E2的代數(shù)式表示)，1 ml氣體A和1 ml氣體B具有的總能量比1 ml氣體C和1 ml氣體D具有的總能量___________(填“一定高”“一定低”或“高低不一定”)。②若在反應(yīng)體系中加入催化劑使反應(yīng)速率增大，E1和E2的變化是：E1________，E2________，ΔH________(填“增大”“減小”或“不變”)。
3．深度思考：(1)同質(zhì)量的硫粉在空氣中燃燒和在純氧中燃燒，哪一個放出的熱量多，為什么？(2)中和熱的測定實驗中怎樣用環(huán)形玻璃攪拌棒攪拌溶液，能不能用鐵質(zhì)攪拌棒代替？能不能用銅質(zhì)攪拌棒代替？
[提示]　(1)在空氣中燃燒放出的熱量多，因在純氧中燃燒火焰明亮，轉(zhuǎn)化成的光能多，故放出的熱量少。(2)實驗時應(yīng)用環(huán)形玻璃攪拌棒上下攪動，因為鐵可以和鹽酸反應(yīng)而且鐵、銅傳熱快，熱量損失大，所以不能用鐵質(zhì)攪拌棒或銅質(zhì)攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒。
　　　　　(1)(2021·安徽定遠重點中學(xué)高三月考)已知化學(xué)反應(yīng)A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量變化如圖所示，
微考點1　焓變、活化能等有關(guān)概念與圖像分析
判斷下列敘述正確的是(　　)A．每生成2分子AB吸收b kJ熱量B．該反應(yīng)熱ΔH＝＋(a－b)kJ·ml－1C．該反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量D．?dāng)嗔? ml A—A鍵和1 ml B—B鍵，放出a kJ能量
[解析]　1 ml A2(g)和1 ml B2(g)反應(yīng)生成2 ml AB(g)，每生成2 ml AB(g)吸收(a－b)kJ熱量，A項錯誤；反應(yīng)熱ΔH＝斷開舊鍵吸收的能量－形成新鍵放出的能量，故反應(yīng)熱ΔH＝＋(a－b)kJ·ml－1，B項正確；依據(jù)能量圖像分析可知反應(yīng)物總能量低于生成物總能量，C項錯誤；斷裂1 ml A—A鍵和1 ml B—B鍵共吸收a kJ能量，D項錯誤。
(2)(2021·北京模擬)我國科研人員提出了由CO2和CH4轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品CH3COOH的催化反應(yīng)歷程。該歷程示意圖如下：
下列說法不正確的是(　　)A．生成CH3COOH總反應(yīng)的原子利用率為100%B．CH4→CH3COOH過程中，有C—H鍵發(fā)生斷裂C．①→②放出能量并形成了C—C鍵D．該催化劑可有效提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率
萃取精華：對能量圖像的全面剖析
〔對點集訓(xùn)1〕　(1)(2021·河南洛陽高三尖子生聯(lián)考)已知25 ℃、101 kPa下，石墨的燃燒熱ΔH1＝－393.5 kJ·ml－1，金剛石的燃燒熱ΔH2＝－395.4 kJ·ml－1，如圖所示：
下列表達正確的是(　　)A．金剛石比石墨穩(wěn)定B．C(s，石墨)===C(s，金剛石)　ΔH＝＋1.9 kg·ml－1C．ΔH1＜ΔH2D．如果使用催化劑，ΔH1和ΔH2都變小
[解析]　由題意并結(jié)合圖像可知石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·ml－1，C(s，金剛石)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－395.4 kJ·ml－1，二者相減可得C(s，石墨)===C(s，金剛石)　ΔH＝＋1.9 kJ·ml－1。相同質(zhì)量時金剛石燃燒放出能量較多，則說明金剛石總能量較大，石墨比金剛石穩(wěn)定，故A項錯誤；由以上分析可知C(s，石墨)===C(s，金剛石)　ΔH＝＋1.9 kJ·ml－1，故B項正確；反應(yīng)放熱，則ΔH＜0，金剛石放出的熱量多，則有ΔH1＞ΔH2，故C項錯誤；催化劑不改變反應(yīng)熱的大小，故D項錯誤。
[解析]　根據(jù)圖中信息可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，A項正確；SO2與O2的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，1 ml SO2(g)和0.5 ml O2(g)不可能反應(yīng)完全，B項錯誤；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故反應(yīng)物的總鍵能小于生成物的總鍵能，C項正確；使用催化劑能改變反應(yīng)的活化能，但不會影響反應(yīng)熱，D項正確。
[微點撥]　升高溫度、使用催化劑均可提高活化分子百分數(shù)，從而使單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多，加快反應(yīng)速率；對氣體參加的反應(yīng)體系加壓，可使單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多，反應(yīng)速率加快，而活化分子百分數(shù)不變。
　　　　　(1)(2021·經(jīng)典習(xí)題匯編)下列關(guān)于反應(yīng)能量的說法正確的是(　　)A．Zn(s)＋CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)＋Cu(s)　ΔH＝－216 kJ·ml－1，則反應(yīng)物總能量＞生成物總能量B．相同條件下，如果1 ml氫原子的能量為E1,1 ml氫分子的能量為E2，則2E1＝E2C．25 ℃，101 kPa時，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·ml－1，則H2的燃燒熱為571.6 kJ·ml－1D．H＋(aq)＋OH－(aq)＝H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，含1 ml NaOH的氫氧化鈉溶液與含0.5 ml H2SO4的濃硫酸混合后放出57.3 kJ的熱量
微考點2　燃燒熱與中和熱的理解
萃取精華：由于中和反應(yīng)和燃燒均是放熱反應(yīng)，表示中和熱和燃燒熱可不帶“－”號。如：某物質(zhì)的燃燒熱為ΔH＝－Q kJ·ml－1或Q kJ·ml－1。
穩(wěn)定的氧化物是指：C―→CO2(g)，H2―→H2O(l)，S―→SO2(g)等?！徳谙∪芤褐校瑥娝崤c強堿發(fā)生中和反應(yīng)，生成1 ml H2O(l)和可溶性鹽時放出的熱量為中和熱；不同反應(yīng)物的中和熱大致相同，均約為57.3 kJ·ml－1。
〔對點集訓(xùn)2〕　(1)(2021·山東濱州高三檢測)下列關(guān)于熱化學(xué)反應(yīng)的描述中正確的是(　　)A．HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱ΔH＝－57.3 kJ·ml－1。則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱ΔH＝2×(－57.3)kJ·ml－1B．CO(g)的燃燒熱ΔH是－283.0 kJ·ml－1，則2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反應(yīng)的ΔH＝＋(2×283.0)kJ·ml－1C．1 ml甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷的燃燒熱D．稀醋酸與稀NaOH溶液反應(yīng)生成1 ml H2O，放出57.3 kJ熱量
[解析]　中和熱是以生成1 ml H2O(l)作為標準的，A項錯誤；燃燒熱是指1 ml純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物所放出的熱量，B項正確；有水生成的燃燒反應(yīng)，根據(jù)水為液態(tài)時的能量變化計算燃燒熱，C項錯誤；稀醋酸是弱酸，電離過程需要吸熱，生成1 ml H2O時放出的熱量要小于57.3 kJ，D項錯誤。
(2)(2021·河南鄭州高三檢測)已知反應(yīng)：①101 kPa時，2C(s)＋O2(g) ===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ/ml?、谙∪芤海琀＋(aq)＋OH－(aq)=== H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ/ml下列結(jié)論正確的是(　　)A．碳的燃燒熱大于110.5 kJ/mlB．①的反應(yīng)熱為221 kJ/mlC．稀硫酸與稀NaOH溶液反應(yīng)的中和熱為－57.3 kJ/mlD．稀醋酸與稀NaOH溶液反應(yīng)生成1 ml水，放出57.3 kJ熱量
[解析]　在101 kPa時，1 ml可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時所放出的熱量是燃燒熱。使用燃燒熱時要注意兩個關(guān)鍵點：①反應(yīng)物用量：可燃物為1 ml；②產(chǎn)物要求：充分燃燒生成穩(wěn)定氧化物[H→H2O(l)、C→CO2(g)、S→SO2(g)]，該反應(yīng)沒有生成穩(wěn)定氧化物，因此碳的燃燒熱比此處反應(yīng)熱的絕對值大，故A正確；①的反應(yīng)熱為－221 kJ/ml，故B錯誤；已知中和反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則敘述中和熱時不用“－”即稀硫酸與稀NaOH溶液反應(yīng)的中和熱為57.3 kJ·ml－1，故C錯誤；醋酸為弱電解質(zhì)，電離過程為吸熱過程，則稀醋酸與稀NaOH溶液反應(yīng)生成1 ml水，放出的熱量小于57.3 kJ，故D錯誤。
　　　　　(1)(2021·山東青島二中月考)斷裂1 ml化學(xué)鍵所需的能量如表，火箭燃料肼(H2N—NH2)的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖所示，
微考點3　利用鍵能計算ΔH
則下列說法錯誤的是(　　)A．N2(g)比O2(g)穩(wěn)定B．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) 　ΔH1＝－534 kJ·ml－1C．圖中的ΔH3＝＋2 218 kJ·ml－1D．表中的a＝194
[解析]　由表中數(shù)據(jù)可知，N≡N鍵的鍵能大于O==O鍵的鍵能，則N2(g)比O2(g)穩(wěn)定，A正確；由能量變化圖示可知，反應(yīng)N2H4(g)＋O2(g) ===N2(g)＋2H2O(g)的ΔH1＝－534 kJ·ml－1，B正確；根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)的ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＝(－2 752 kJ·ml－1)＋ΔH3＝－534 kJ·ml－1，則ΔH3＝＋2 218 kJ·ml－1，C正確；N2H4(g)＋O2(g)===2N(g)＋4H(g)＋2O(g)的ΔH3＝＋2 218 kJ·ml－1，根據(jù)反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系可得ΔH3＝(4a kJ·ml－1＋154 kJ·ml－1＋500 kJ·ml－1)＝＋2 218 kJ·ml－1，解得a＝391，D錯誤。
805.6 kJ·ml－1　
萃取精華：反應(yīng)熱的計算根據(jù)燃燒熱數(shù)據(jù)，求算反應(yīng)放出的熱量利用公式：Q＝燃燒熱×n(可燃物的物質(zhì)的量)如已知H2的燃燒熱ΔH＝－285.8 kJ·ml－1，燃燒H2的物質(zhì)的量為2 ml，則H2燃燒放出的熱量為2 ml×285.8 kJ·ml－1＝571.6 kJ。
依據(jù)反應(yīng)物與生成物的能量計算ΔH＝E生成物－E反應(yīng)物根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)計算ΔH＝反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和
〔對點集訓(xùn)3〕　(1)(2021·河北衡水高三檢測)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鍵的鍵能分別為436 kJ·ml－1、496 kJ·ml－1和462 kJ·ml－1，則a為(　　)A．－332　B．－118　C．＋350　D．＋130
[解析]　已知①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝a kJ·ml－1，②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－220 kJ·ml－1，①×2－②得：2H2O(g) ===O2(g)＋2H2(g)　ΔH＝(2a＋220) kJ·ml－1＞0，ΔH＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能＝(4×462－496－2×436) kJ·ml－1＝(2a＋220) kJ·ml－1，解得a＝＋130 kJ·ml－1。
填寫下列空白：該反應(yīng)的ΔH＝________________。分別在V L恒溫密閉容器A(恒容)、B(恒壓，容積可變)中，加入CH4和CO2各1 ml的混合氣體。兩容器中反應(yīng)達平衡后放出或吸收的熱量較多的是_______(填“A”或“B”)。
＋120 kJ·ml－1　
[解析]　化學(xué)反應(yīng)的焓變等于反應(yīng)物鍵能總和減去生成物的鍵能總和，所以焓變?yōu)?4×413＋2×745)kJ·ml－1－(2×1 075＋2×436)kJ·ml－1＝＋120 kJ·ml－1。初始時容器A、B的壓強相等，A容器恒容，隨著反應(yīng)的進行壓強逐漸增大(氣體物質(zhì)的量增加)；B容器恒壓，壓強不變；所以達平衡時A中壓強大于B中壓強，由于對此反應(yīng)減小壓強時平衡正向移動，所以B中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率大，吸熱也更多。
1．熱化學(xué)方程式及其意義(1)定義：表示參加反應(yīng)的物質(zhì)的______________和___________的關(guān)系的化學(xué)方程式。
(1)熱化學(xué)方程式與化學(xué)(離子)方程式的3個不同點①熱化學(xué)方程式一般不注明反應(yīng)條件；②熱化學(xué)方程式不標“↑”“↓”，但必須用s、l、g、aq等標出物質(zhì)的聚集狀態(tài)；③熱化學(xué)方程式的化學(xué)計量數(shù)只表示物質(zhì)的量，其ΔH必須與化學(xué)方程式及物質(zhì)的聚集狀態(tài)相對應(yīng)。
2．請你寫出298 K、101 kPa時，下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(1)1 ml C與1 ml水蒸氣反應(yīng)生成1 ml CO和1 ml H2，吸熱131.5 kJ：__________________________________________________。(2)用3 ml CO(g)還原1 ml Fe2O3(s)，放熱24.8 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　
　　　　　(1)(2021·河北衡水高三檢測)HBr被O2氧化依次由如下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反應(yīng)組成，1 ml HBr被氧化為Br2放出12.67 kJ熱量，其能量與反應(yīng)過程曲線如圖所示。
微考點1　熱化學(xué)方程式的正誤判斷
〔對點集訓(xùn)1〕　(1)(2021·山東濱州高三檢測)下圖分別表示白磷、紅磷燃燒時的能量變化，
下列說法中正確的是(　　)A．白磷比紅磷穩(wěn)定B．白磷燃燒產(chǎn)物比紅磷燃燒產(chǎn)物穩(wěn)定C．1 ml白磷轉(zhuǎn)變?yōu)榧t磷放出2 244.7 kJ的熱量D．紅磷燃燒的熱化學(xué)方程式：4P(s)＋5O2(g)===P4O10(s)ΔH＝－2 954 kJ·ml－1[解析]　本題涉及熱化學(xué)方程式的書寫、物質(zhì)穩(wěn)定性與能量大小的關(guān)系等知識點，考查計算能力及信息整合能力，體現(xiàn)證據(jù)推理與模型認知的學(xué)科核心素養(yǎng)。
A項，等質(zhì)量的白磷和紅磷完全燃燒時白磷比紅磷釋放的能量多，白磷能量高于紅磷，能量越低越穩(wěn)定，所以紅磷穩(wěn)定，故A錯誤；B項，兩者燃燒產(chǎn)物相同，狀態(tài)相同，所以產(chǎn)物穩(wěn)定性相同，故B錯誤；C項，白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的化學(xué)方程式為P4(s、白磷)===4P(s、紅磷)，由圖可知1 ml P4(白磷)比4 ml P(紅磷)能量高(2 983.2－738.5×4)kJ＝29.2 kJ，所以1 ml白磷轉(zhuǎn)變?yōu)榧t磷放出29.2 kJ的熱量，故C錯誤；D項，紅磷燃燒是放熱反應(yīng)，紅磷燃燒的熱化學(xué)方程式為4P(s)＋5O2(g)=== P4O10(s)　ΔH＝－738.5×4 kJ·ml－1＝－2 954 kJ·ml－1，故D正確。
[解析]　根據(jù)圖象可知，合成氨反應(yīng)的反應(yīng)物的能量和大于生成物的能量和，所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH＜0，則生成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正確。
　　　　　(1)(2021·山東青島二中高三模擬)有人設(shè)想利用CO還原SO2。已知S和CO的燃燒熱分別是296.0 kJ·ml－1、283.0 kJ·ml－1，請寫出CO還原SO2生成CO2和S(s)的熱化學(xué)方程式：_______________ _______________________________________。(2)(2021·天津高三檢測)0.1 ml Cl2與焦炭、TiO2完全反應(yīng)，生成一種還原性氣體和一種易水解成TiO2·xH2O的液態(tài)化合物，放熱4.28 kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_______________________________________ ____________________________________。
微考點2　熱化學(xué)方程式的書寫
(3)(2021·北京高三檢測)TiCl4是由鈦精礦(主要成分為TiO2)制備鈦(Ti)的重要中間產(chǎn)物。鈦精礦在沸騰爐中的氯化過程：TiO2與Cl2難以直接反應(yīng)，加碳生成CO和CO2可使反應(yīng)得以進行。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沸騰爐中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的熱化學(xué)方程式：_____________________________________________________________。
TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH＝－45.5 kJ·ml－1　
〔對點集訓(xùn)2〕　(1)(2021·山東青島高三月考)寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：①25 ℃、101 kPa時，1 ml CH4完全燃燒生成液態(tài)水和CO2氣體，放出890.3 kJ的熱量，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為___________________ ________________________________________________。②在25 ℃、101 kPa下，一定質(zhì)量的無水乙醇完全燃燒時放出熱量Q kJ，其燃燒生成的CO2用過量飽和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，則乙醇燃燒的熱化學(xué)方程式為______________________________ _________________________________________________。
③下圖是1 ml NO2和1 ml CO反應(yīng)生成CO2和NO過程中的能量變化示意圖，請寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_______________________________________________________。
NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·ml－1　
(2)(2021·山東濱州高三檢測)寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。①Si與Cl兩元素的單質(zhì)反應(yīng)生成1 ml Si的最高價化合物，恢復(fù)至室溫，放熱687 kJ，已知該化合物的熔、沸點分別為－69 ℃和58 ℃。寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：__________________________________________________。
Si(s)＋2Cl2(g)===SiCl4(l)　ΔH＝－687 kJ·ml－1　　
②化合物AX3和單質(zhì)X2在一定條件下反應(yīng)可生成化合物AX5。已知AX3的熔點和沸點分別為－93.6 ℃和76 ℃，AX5的熔點為167 ℃。室溫時AX3與氣體X2反應(yīng)生成1 ml AX5，放出熱量123.8 kJ。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________________________________________________。③CuCl(s)與O2反應(yīng)生成CuCl2(s)和一種黑色固體。在25 ℃、101 kPa下，已知該反應(yīng)每消耗1 ml CuCl(s)，放熱44.4 kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是__________________________________________________ ___________。
AX3(l)＋X2(g)===AX5(s)　ΔH＝－123.8 kJ·ml－1　
[解析]?、賁i與Cl2反應(yīng)生成SiCl4，因其熔、沸點分別為－69 ℃和58 ℃，故室溫下，SiCl4的狀態(tài)為液態(tài)。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為Si(s)＋2Cl2(g)===SiCl4(l)　ΔH＝－687 kJ·ml－1。②由AX3和AX5的熔、沸點可知室溫下AX3為液態(tài)，AX5為固態(tài)，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為AX3(l)＋X2(g)===AX5(s)　ΔH＝－123.8 kJ·ml－1。③CuCl(s)與O2反應(yīng)生成的黑色固體為CuO，每消耗1 ml CuCl(s)放出44.4 kJ熱量，則消耗4 ml CuCl(s)放出177.6 kJ熱量，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s)　ΔH＝－177.6 kJ·ml－1。
1．蓋斯定律及其應(yīng)用(1)內(nèi)容：對于一個化學(xué)反應(yīng)，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。即：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的_________________有關(guān)，而與_________________無關(guān)。
－283 kJ·ml－1　　
2．反應(yīng)熱的計算(1)主要依據(jù)熱化學(xué)方程式、鍵能、蓋斯定律及燃燒熱、中和熱、反應(yīng)物和生成物的總能量等。
(2)主要方法①根據(jù)熱化學(xué)方程式計算反應(yīng)熱與反應(yīng)物和生成物各物質(zhì)的物質(zhì)的量成正比。②根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量計算ΔH＝________________。③依據(jù)反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂與生成物化學(xué)鍵形成過程中的能量變化計算ΔH＝________________________________________________
E反應(yīng)物的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量－E生成物的化學(xué)鍵形成釋放的能量　
④根據(jù)蓋斯定律計算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各生成物)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。即如果一個反應(yīng)可以分步進行，則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時的反應(yīng)熱是相同的。
應(yīng)用蓋斯定律時要注意的問題(1)疊加各反應(yīng)式時，有的反應(yīng)要逆向?qū)懀符號也相反，有的反應(yīng)式要擴大或縮小，ΔH也要相應(yīng)擴大或縮小。(2)比較反應(yīng)熱大小時，反應(yīng)熱所帶“＋”“－”均具有數(shù)學(xué)意義，參與大小比較。
(3)利用鍵能計算反應(yīng)熱時，要注意物質(zhì)中化學(xué)鍵的個數(shù)。如1 ml NH3中含有3 ml N—H鍵，1 ml P4中含有6 ml P—P鍵等。(4)同一物質(zhì)的三態(tài)變化(固、液、氣)，狀態(tài)由固→液→氣變化時，會吸熱；反之會放熱。
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱不僅與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，也與反應(yīng)的途徑有關(guān)。(　　)(2)蓋斯定律遵守能量守恒定律。(　　)(3)利用蓋斯定律可間接計算通過實驗難測定的反應(yīng)的反應(yīng)熱。(　　)
(4)已知：O3＋Cl===ClO＋O2　ΔH1ClO＋O===Cl＋O2　ΔH2則反應(yīng)O3＋O===2O2的ΔH＝ΔH1＋ΔH2。(　　)(5)已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ/ml，則2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的ΔH＝＋92 kJ/ml。(　　)
(13)已知相同條件下2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)　ΔH1，反應(yīng)2SO2(s)＋O2(g)===2SO3(g)　ΔH2，則ΔH1＞ΔH2。(　　)(14)對一可逆反應(yīng)加入催化劑，改變了反應(yīng)途徑，反應(yīng)的ΔH也隨之改變。(　　)
(3)(2021·河北唐縣第一中學(xué)高三月考)真空碳熱還原—氧化法可實現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁，其相關(guān)的熱化學(xué)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反應(yīng)Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g)的ΔH＝_____________ kJ·ml－1(用含a、b的代數(shù)式表示)。
　　　　　(1)已知：2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)　ΔH＝－98 kJ·ml－1。在含少量I－的溶液中，H2O2分解反應(yīng)過程為：?。瓾2O2(l)＋I－(aq)===H2O(l)＋IO－(aq)　ΔH1ⅱ．H2O2(l)＋IO－(aq)===H2O(l)＋O2(g)＋I－(aq)　ΔH2
微考點1　利用蓋斯定律計算ΔH
下列說法不正確的是(　　)A．ΔH1＋ΔH2＝ΔHB．I－是H2O2分解反應(yīng)的催化劑C．欲分解2 ml H2O2(l)，至少需要提供98 kJ的熱量D．若生成1 ml O2，則反應(yīng)ⅱ轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2 ml
[解析]　根據(jù)蓋斯定律，由ⅰ＋ⅱ可得：2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)，則有ΔH1＋ΔH2＝ΔH，A項正確；該反應(yīng)中，I－是過程ⅰ的反應(yīng)物，是過程ⅱ的生成物，故I－是H2O2分解反應(yīng)的催化劑，B項正確；反應(yīng)2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)為放熱反應(yīng)，分解2 ml H2O2(l)放出98 kJ的熱量，C項錯誤；反應(yīng)ⅱ中碘元素由＋1價降低到－1價，則生成1 ml O2時轉(zhuǎn)移2 ml電子，D項正確。
[易錯警示]　應(yīng)用蓋斯定律的注意事項(1)當(dāng)熱化學(xué)方程式乘、除以某一個數(shù)時，ΔH也應(yīng)相應(yīng)地乘、除以某一個數(shù)；方程式進行加減運算時，ΔH也同樣要進行加減運算，且要帶“＋”“－”符號。(2)將一個熱化學(xué)方程式顛倒書寫時，ΔH的符號也隨之改變，但數(shù)值不變。(3)同一物質(zhì)的三態(tài)變化(固、液、氣)，狀態(tài)由固―→液―→氣變化時，會吸熱；反之會放熱。
　　　　　(1)(2021·山東淄博高三檢測)下列各組中兩個反應(yīng)的反應(yīng)熱，其中ΔH1＞ΔH2的是(　　)A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2B．S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1；S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2
微考點2　利用蓋斯定律判斷ΔH間的關(guān)系
[解析]　將A中的熱化學(xué)方程式依次編號為①、②，由①－②可得2S(s)＋2O2(g)===2SO2(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2＜0，即ΔH1＜ΔH2，A錯誤；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)與H2(g)反應(yīng)生成HBr(g)放出的熱量比1 ml Br2(l)與H2(g)反應(yīng)生成HBr(g)放出的熱量多，則有ΔH1＜ΔH2，B正確；將C中的兩個反應(yīng)依次編號為①、②，根據(jù)蓋斯定律，由①－②得4Al(s)＋2Fe2O3(s)=== 2Al2O3(s)＋4Fe(s)，則有ΔH3＝ΔH1－ΔH2＜0，則ΔH1＜ΔH2，C正確；Cl原子半徑比Br原子半徑小，H—Cl鍵的鍵能比H—Br鍵的鍵能大，故ΔH1＜ΔH2，D正確。
萃取精華：反應(yīng)熱大小比較的注意要點反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)的變化與反應(yīng)熱關(guān)系：
已知：離子電荷相同時，半徑越小，離子鍵越強。下列說法不正確的是(　　)A．ΔH1(MgCO3)＞ΔH1(CaCO3)＞0B．ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)＞0C．ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)＝ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)D．對于MgCO3和CaCO3，ΔH1＋ΔH2＞ΔH3
由上可知ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)＜0，而ΔH3表示形成MO離子鍵所放出的能量，ΔH3為負值，CaO的離子鍵強度弱于MgO，因而ΔH3(CaO)＞ΔH3(MgO)，ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)＞0，故C項錯誤，符合題意；由上分析可知ΔH1＋ΔH2＞0，ΔH3＜0，故ΔH1＋ΔH2＞ΔH3，故D項正確，不符合題意。
產(chǎn)物相同時，A(g)燃燒放出的熱量比等量的A(s)燃燒放出的熱量多例：S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＜0S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＜0　則ΔH1＜ΔH2反應(yīng)物相同時，生成C(l)所放出的熱量比生成等量的C(g)放出的熱量多例：A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH1＜0A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH2＜0　則ΔH1＜ΔH2
生成等量的水時，強酸和強堿的稀溶液反應(yīng)比弱酸和強堿或強酸和弱堿或弱酸和弱堿的稀溶液反應(yīng)放出的熱量多離子電荷相同時，半徑越小，斷裂離子鍵時吸收的能量越多若比較的是ΔH的大小，則看的是ΔH的整體數(shù)值，包括正負號進行比較 ；若題中所說的是放出(吸收)的熱量大小比較，則比較的是ΔH的絕對值大小
本講要點速記：1．物質(zhì)能量與反應(yīng)吸、放熱之間的兩個關(guān)系：(1)E反應(yīng)物＞E生成物，放熱反應(yīng)，ΔH＜0。(2)E反應(yīng)物＜E生成物，吸熱反應(yīng)，ΔH＞0。2．熱化學(xué)方程式書寫與判斷的注意事項：(1)注意標明物質(zhì)的聚集狀態(tài)。(2)注意ΔH的符號與單位。(3)注意ΔH的數(shù)值與計量數(shù)是否對應(yīng)。(4)燃燒熱、中和熱等條件的限制。
3．了解燃燒熱和中和熱的兩點聯(lián)系(1)對于中和熱、燃燒熱，由于它們的反應(yīng)放熱是確定的，所以描述中不帶“－”，但其焓變小于零。(2)當(dāng)用熱化學(xué)方程式表示中和熱時，生成H2O的物質(zhì)的量必須是1 ml，當(dāng)用熱化學(xué)方程式表示燃燒熱時，可燃物的物質(zhì)的量必須為1 ml。
4．蓋斯定律的兩個關(guān)鍵：(1)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無關(guān)。(2)利用蓋斯定律可間接計算某些反應(yīng)的反應(yīng)熱。5．蓋斯定律中的兩個關(guān)系(1)總反應(yīng)方程式＝各步反應(yīng)方程式之和(2)總反應(yīng)的焓變＝各步反應(yīng)的焓變之和
6．反應(yīng)熱的計算(1)根據(jù)燃燒熱數(shù)據(jù)，計算反應(yīng)放出的熱量利用公式：Q＝燃燒熱×n(可燃物的物質(zhì)的量)如已知H2的燃燒熱ΔH＝－285.8 kJ·ml－1，燃燒H2的物質(zhì)的量為2 ml，則H2燃燒放出的熱量為2 ml×285.8 kJ·ml－1＝571.6 kJ。(2)依據(jù)反應(yīng)物與生成物的能量計算ΔH＝E生成物－E反應(yīng)物(3)根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)計算ΔH＝反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和

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