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中小學教育資源及組卷應用平臺
第29講　化學反應的熱效應
【備考目標】　1.了解化學反應中能量轉化的原因及常見的能量轉化形式。2.了解化學能與熱能的相互轉化，了解吸熱反應、放熱反應、反應熱等概念。 3.了解熱化學方程式的含義，能正確書寫熱化學方程式。4.了解焓變(ΔH)與反應熱的含義。
考點1　反應熱　焓變
1．焓與焓變
2．反應熱
(1)概念：在等溫條件下，化學反應過程中吸收或放出的熱量。
(2)與焓變的關系：恒壓條件下反應熱等于焓變。
(3)表示方法：吸熱反應ΔH＞0；放熱反應ΔH＜0。
3．放熱反應和吸熱反應
(1)放熱反應和吸熱反應的判斷
①從能量高低的角度分析
②從鍵能的角度分析
(2)常見的放熱反應和吸熱反應
放熱反應 吸熱反應
①可燃物的燃燒②酸堿中和反應③金屬與酸的置換反應④物質的緩慢氧化⑤鋁熱反應⑥大多數化合反應 ①弱電解質的電離②鹽類的水解反應③Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應④C和H2O(g)、C和CO2的反應⑤大多數分解反應
【基點判斷】(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)物質發生化學變化都伴有能量的變化 (√ )
(2)需加熱的反應一定為吸熱反應，不需加熱的反應一定為放熱反應 (× )
(3)同溫同壓下，反應H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH不同 (× )
(4)吸熱反應中，反應物化學鍵斷裂吸收的總能量高于生成物形成化學鍵放出的總能量 (√ )
題組練習
一、認識反應過程中能量變化的圖像
1．某反應2A===3B，它的反應能量變化曲線如圖所示，下列有關敘述正確的是(　　 )
A．該反應為吸熱反應 B．A比B更穩定
C．加入催化劑會改變反應的焓變 D．整個反應的ΔH＝E1－E2
解析：選D。由圖像可知物質A、B的能量相對大小，A比B能量高，所以A→B釋放能量，是放熱反應，A錯誤； B能量比A的低，故B更穩定，B錯誤；催化劑能改變反應途徑和活化能大小，但不能改變焓變，C錯誤；整個反應先吸收E1的能量，再放出E2的能量，所以ΔH＝E1－E2，D正確。
2．某化學反應A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量變化如圖所示，則下列說法中正確的是(　　 )
A．該反應為放熱反應，無需加熱就可以發生
B．斷裂1 mol A—A鍵和1 mol B—B鍵要吸收x kJ的能量
C．根據圖示可知生成1 mol AB (g)放出(y－x) kJ的能量
D．三種物質A2(g)、B2(g)、AB(g)中，最穩定的物質一定是AB(g)
解析：選B。由圖可知反應物總能量高于生成物能量，為放熱反應，但A—A鍵和B—B鍵斷裂需要吸收能量，可能需要加熱破壞反應物化學鍵以發生反應，反應放熱與反應是否需要加熱無關， A錯誤；斷裂1 mol A—A鍵和1 mol B—B鍵要吸收x kJ的能量， B正確；根據圖示可知生成1 mol AB(g)放出(y－x) kJ的能量， C錯誤；物質能量越低越穩定，由圖知A2(g)和B2(g)的總能量高于2AB(g)的能量，但不知A2(g)、B2(g)單獨物質的能量大小，所以無法確定誰最穩定， D錯誤。
3．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質用*標注。
可知水煤氣變換的ΔH ________0(填“大于”“等于”或“小于”)。該歷程中最大能壘(活化能)E正＝________eV，寫出該步驟的化學方程式：________________________________________。
解析：觀察始態物質的相對能量與終態物質的相對能量知，終態物質相對能量低于始態物質相對能量，說明該反應是放熱反應，ΔH小于0。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，由題圖知，最大活化能E正＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV，該步起始物質為COOH*＋H*＋H2O*，產物為COOH*＋2H*＋OH*。
答案：小于　2.02　COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)
二、利用鍵能計算反應熱
4．(2022·浙江6月選考)標準狀態下，下列物質氣態時的相對能量如下表：
物質(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/(kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
可根據HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)計算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol－1。下列說法不正確的是(　　)
A．H2的鍵能為436 kJ·mol－1
B．O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍
C．解離氧氧單鍵所需能量：HOO＜H2O2
D．H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)
ΔH＝－143 kJ·mol－1
解析：選C。根據表格中的數據可知，H2的鍵能為218×2＝436 kJ·mol－1，A正確；由表格中的數據可知O2的鍵能為249×2＝498 kJ·mol－1，由題中信息可知H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol－1，則O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍，B正確；由HOO===HO＋O知，解離HOO中氧氧單鍵需要的能量為249＋39－10＝278 kJ·mol－1，H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol－1，C錯誤；由表中的數據可知H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)的ΔH＝－136－249－(－242)＝－143 kJ·mol－1，D正確。
5．已知幾種化學鍵的鍵能數據如下表所示(亞硝酰氯的結構式為Cl—N===O)：
化學鍵 N≡O Cl—Cl Cl—N N===O
鍵能/ (kJ·mol－1) 630 243 a 607
則反應2NO(g)＋Cl2(g) 2ClNO(g)的ΔH＝____________kJ·mol－1(用含a的代數式表示)。
解析：根據ΔH＝反應物總鍵能－生成物總鍵能知，ΔH＝2×630 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×(a kJ·mol－1＋607 kJ·mol－1)＝(289－2a) kJ·mol－1。
答案：289－2a
【方法指導】　1 mol常見物質中化學鍵的數目
物質 金剛石 SiO2 P4 CO2 CH4
化學鍵 C—C Si—O P—P C===O C—H
化學鍵數目 2NA 4NA 6NA 2NA 4NA
考點2　熱化學方程式
1．熱化學方程式的概念和意義
(1)概念：表明反應所釋放或吸收的熱量的化學方程式。
(2)意義：表明了化學反應中的物質變化和能量變化。
如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1表示在25 ℃、101 kPa條件下，2 mol H2(g)與1 mol O2(g)反應生成2 mol液態水時放出的熱量為571.6 kJ。
2．熱化學方程式的書寫
【基點判斷】(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)熱化學方程式中，化學計量數只代表物質的量，不代表分子數(√ )
(2)對于可逆反應，熱化學方程式后的ΔH代表前面的化學計量數對應物質的量的物質完全反應時的熱效應(√ )
(3)反應條件(點燃或加熱)對熱效應有影響，所以熱化學方程式必須注明反應條件(× )
(4)比較ΔH大小，只需比較數值，不用考慮正負號(× )
(5)當反應逆向進行時，其反應熱與正反應的反應熱數值相等，符號相反(√ )
(6)C(石墨，s)===C(金剛石，s)　ΔH>0，說明石墨比金剛石穩定(√ )
題組練習
一、熱化學方程式的正誤判斷
1．(2023·天津統考一模)膠狀液氫(主要成分是H2和CH4)有望用于未來的運載火箭和空間運輸系統。實驗測得：101 kPa時，1 mol H2完全燃燒生成液態水，放出285.8 kJ熱量；1 mol CH4完全燃燒生成液態水和CO2，放出890.3 kJ的熱量。下列熱化學方程式的書寫中正確的是(　　 )
A．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1
B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ
解析：選B。CH4燃燒為放熱反應，ΔH<0，A項錯誤； 1 mol CH4燃燒放出890.3 kJ熱量，反應放熱且產生H2O(l)，B項正確；1 mol CH4燃燒產生H2O(l)時放熱890.3 kJ，C項錯誤；ΔH單位錯誤，應該為2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ/mol，D項錯誤。
2．工業生產硫酸過程中，SO2在接觸室中被催化氧化為SO3氣體，已知該反應為放熱反應。現將2 mol SO2、1 mol O2充入一密閉容器充分反應后，放出熱量98.3 kJ，此時測得SO2的轉化率為50%，則下列熱化學方程式正確的是(　　 )
A．2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝＋196.6 kJ·mol－1
B．2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－98.3 kJ·mol－1
C．SO2(g)＋O2(g) SO3(g)　ΔH＝－98.3 kJ·mol－1
D．SO2(g)＋O2(g) SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
解析：選C。達平衡時，SO2的轉化率為50%，則反應了的SO2的物質的量為1 mol，放出熱量98.3 kJ，故熱化學方程式為：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1或SO2(g)＋O2(g) SO3(g)　ΔH＝－98.3 kJ·mol－1。
二、熱化學方程式的書寫
3．依據事實，寫出下列反應的熱化學方程式。
(1)1 mol Cu(s)與適量O2(g)反應生成CuO(s)，放出157.3 kJ的熱量。
________________________________________________________________________。
(2)1 mol C2H4(g)與適量O2(g)反應生成CO2(g)和H2O(l)，放出1 411.0 kJ的熱量。
________________________________________________________________________。
(3)下圖是1 mol NO2和1 mol CO反應生成CO2和NO的過程中能量變化示意圖，請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式：____________________________________。
(4)化學反應N2＋3H2 2NH3的能量變化如圖所示(假設該反應反應完全)。
試寫出N2(g)和H2(g)反應生成NH3(l)的熱化學方程式：
________________________________________________________________________。
答案：(1)Cu(s)＋ O2(g)===CuO(s)　ΔH＝－157.3 kJ·mol－1(其他合理答案均可)
(2)C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 411.0 kJ·mol－1
(3)NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1
(4)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(l)　ΔH＝－2(c＋b－a) kJ·mol－1
4．生產液晶顯示器的過程中使用的化學清洗劑NF3是一種溫室氣體，其存儲能量的能力是CO2的12 000～20 000 倍，在大氣中的壽命可長達740年之久，表中是幾種化學鍵的鍵能：
化學鍵 N≡N F—F N—F
鍵能/(kJ·mol－1) 941.7 154.8 283.0
寫出利用N2和F2制備NF3的熱化學方程式：_________________________________________。
解析：ΔH＝(941.7＋154.8×3－283.0×6) kJ·mol－1＝－291.9 kJ·mol－1。
答案：N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)　ΔH＝－291.9 kJ·mol－1
考點3　燃燒熱、能源
1．燃燒熱
(1)含義：101 kPa時，1mol純物質完全燃燒生成指定產物時所放出的熱量。
(2)意義：如C的燃燒熱為ΔH＝－393.5 kJ·mol－1，表示在25 ℃、101 kPa條件下，1molC(s)完全燃燒生成CO2(g)放出393.5 kJ的熱量。
(3)表示：如C的燃燒熱用熱化學方程式表示為C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1。
(4)特點：物質燃燒一定放熱，故物質燃燒熱的ΔH一定為負值。
2．燃料的選擇　能源
(1)燃料的選擇
考慮因素：環保、熱值大小、穩定性、來源、價格、運輸等。
(2)能源分類
(3)能源利用
提高能源的利用率 ①改善開采、運輸、加工等各環節；②科學控制燃燒反應，使燃料充分燃燒，如燃燒時增大O2濃度、將固體粉碎成粉末、使液體噴射成霧狀等
開發新能源 開發資源豐富、可以再生、對環境無污染的新能源等
【基點判斷】(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)煤、石油、天然氣等燃料的最初來源都可追溯到太陽能(√ )
(2)農村用沼氣池產生的沼氣作燃料屬于生物質能的利用(√ )
(3)101 kPa時，1 mol碳燃燒所放出的熱量為碳的燃燒熱(× )
(4)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－1 367.0 kJ·mol－1 (燃燒熱) (× )
(5)燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的熱化學方程式是CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，則CH3OH(g)的燃燒熱為192.9 kJ·mol－1(× )
題組練習
1．(2023·遼寧沈陽二中期中)H2C===C===CH2(丙二烯，沸點為－23.2 ℃)的燃燒熱(ΔH)為－1 942.6 kJ·mol－1，CH3C≡CH(丙炔，沸點為－34.5 ℃)的燃燒熱(ΔH)為－1 849.6 kJ·mol－1。下列說法或熱化學方程式書寫正確的是(　　 )
A．丙二烯比丙炔穩定
B.H2C===C===CH2(g)＋4O2(g)===3CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－1 942.6 kJ·mol－1
C.H2C===C===CH2(g)＋O2(g)===3CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 942.6 kJ·mol－1
D.CH3C≡CH(g)＋4O2(g)===3CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 849.6 kJ·mol－1
解析：選D。H2C===C===CH2與CH3C≡CH互為同分異構體，前者燃燒放出的熱量多，說明能量高，穩定性差，A錯誤；燃燒熱是1 mol純物質完全燃燒生成穩定氧化物所放出的熱量，應生成CO2、液態水，B、C錯誤。
2．在25 ℃、101 kPa下，1 g甲醇(CH3OH)完全燃燒生成CO2和液態水時放熱22.68 kJ，則表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為________________________________________________________。
答案：CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－725.76 kJ·mol－1
高考真題
1．(2024·甘肅卷，10，3分)甲烷在某含Mo催化劑作用下部分反應的能量變化如圖所示，下列說法錯誤的是( )
A．E2=1.41eV B．步驟2逆向反應的ΔH=+0.29eV
C．步驟1的反應比步驟2快 D．該過程實現了甲烷的氧化
答案：C
解析：A項，由能量變化圖可知，E2=0.70eV-(-0.71eV)=1.41eV，A項正確；B項，由能量變化圖可知，步驟2逆向反應的ΔH=0.71eV-(-1.00eV)=+0.29eV，B項正確；C項，由能量變化圖可知，步驟1的活化能E1=0.70eV，步驟2的活化能E3=-0.49eV-(-0.71eV)=0.22eV，步驟1的活化能大于步驟2的活化能，步驟1的反應比步驟2慢，C項錯誤；D項，該過程甲烷轉化為甲醇，屬于加氧氧化，該過程實現了甲烷的氧化，D項正確；故選C。
2．(2023·浙江1月選考)標準狀態下，氣態反應物和生成物的相對能量與反應歷程示意圖如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相對能量為0]，下列說法不正確的是(　　)
A．E6－E3＝E5－E2
B．可計算Cl—Cl鍵能為2(E2－E3)kJ·mol－1
C．相同條件下，O3的平衡轉化率：歷程Ⅱ>歷程Ⅰ
D．歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最快的一步反應的熱化學方程式為ClO(g)＋O(g)===O2(g)＋Cl(g)　ΔH＝(E5－E4) kJ·mol－1
解析：選C。
根據歷程Ⅰ，O3(g) ＋O(g) 2O2(g)的ΔH＝(E6－E3) kJ·mol－1，根據歷程Ⅱ，O3 (g) ＋O(g) 2O2 (g)的反應熱ΔH＝ (E5－E2) kJ·mol－1，則E6－E3＝E5 －E2，A項正確；根據題圖，Cl(g)的相對能量為(E2 － E3) kJ·mol－1，由于Cl2(g)的相對能量為0，故Cl2(g)===Cl(g)＋Cl(g)的ΔH＝2(E2 －E3) kJ·mol－1，即Cl—Cl鍵能為2(E2－ E3) kJ·mol－1，B項正確；歷程Ⅱ使用了催化劑Cl，催化劑不能使平衡發生移動，則O3的平衡轉化率：歷程Ⅱ＝歷程Ⅰ，C項錯誤；歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最快的一步反應為活化能最小的反應，即ClO(g)＋O(g)===O2(g)＋Cl(g) ΔH＝(E5 － E4) kJ·mol－1，D項正確。
3．(2020·天津高考)理論研究表明，在101 kPa和298 K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(　　)
A．HCN比HNC穩定
B．該異構化反應的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1
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
解析：選D。能量越低物質越穩定，HCN比HNC能量低，HCN比HNC穩定，A正確；焓變等于生成物總能量減去反應物總能量，該異構化反應的ΔH＝59.3 kJ·mol－1－0＝＋59.3 kJ·mol－1，B正確；該反應是吸熱反應，正反應的活化能大于逆反應的活化能，C正確；使用催化劑，不能改變反應的反應熱，只改變反應路徑，反應熱只與反應物和生成物的總能量有關，D錯誤。
4．(2022·河北高考節選)氫能是極具發展潛力的清潔能源，以氫燃料為代表的燃料電池有良好的應用前景。
298 K時，1 g H2燃燒生成H2O(g)放熱121 kJ，1 mol H2O(l)蒸發吸熱44 kJ，表示H2燃燒熱的熱化學方程式為__________________________________________________。
答案：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－286 kJ·mol－1
鞏固練習
一、選擇題(每題5分，共10題，共50分)
1．(2023·遼寧沈陽一模)下列關于ΔH的說法正確的是(　　 )
A．反應過程中，消耗的反應物越多，ΔH越大
B．ΔH＞0，吸熱反應；ΔH＜0，放熱反應
C．ΔH越大，說明反應放出的熱量越多
D．能量變化如圖所示的化學反應為吸熱反應，ΔH符號為“＋”
解析：選B。ΔH與化學方程式中的化學計量數有關，與反應物的用量無關，A錯誤；ΔH有正、負之分，反應放出的熱量越多，則反應熱ΔH越小，若反應吸收的熱量越多，則反應熱ΔH越大，C錯誤；根據圖示可知：反應物的總焓大于生成物的總焓，故發生反應時多余的能量要釋放出來，該反應為放熱反應，ΔH＜0，ΔH符號為“－”，D錯誤。
2．下列熱化學方程式中，ΔH能正確表示物質的燃燒熱的是(　　 )
A．CO(g)＋O2===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
B．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
D．2C8H18(l)＋25O2===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－11 036 kJ·mol－1
解析：選A。燃燒熱表示1 mol可燃物完全燃燒生成指定產物所放出的熱量，表示燃燒熱的熱化學方程式中可燃物為1 mol，產物為穩定氧化物。由熱化學方程式可知，1 mol一氧化碳完全燃燒生成二氧化碳放出283.0 kJ的熱量，ΔH能正確表示一氧化碳的燃燒熱，A符合題意；一氧化碳不是穩定氧化物，ΔH不能正確表示碳的燃燒熱，B不符合題意；氣態水不是穩定氧化物，ΔH不能正確表示氫氣的燃燒熱，C不符合題意；辛烷的物質的量不是1 mol，ΔH不能正確表示辛烷的燃燒熱，D不符合題意。
3．(人教選擇性必修1 P21T3)在25 ℃和101 kPa下，1 g H2燃燒生成液態水放出142.9 kJ的熱量，則下列熱化學方程式中書寫正確的是(　　)
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－142.9 kJ/mol
B．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－571.6 kJ/mol
D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝＋285.8 kJ/mol
解析：選B。在25 ℃和101 kPa下，1 g H2燃燒生成液態水放出142.9 kJ的熱量，則有H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，結合選項可知，只有B正確。
4．已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1；②H2(g)＋S(g)===H2S(g)　ΔH＝－20.1 kJ·mol－1。下列判斷正確的是(　　 )
A．若反應②中改用固態硫，則消耗1 mol S(s)反應放出的熱量小于20.1 kJ
B．從焓變數值知，與氧氣相比，單質硫更容易與氫氣化合
C．由反應①②知，水的熱穩定性弱于硫化氫
D．氫氣的燃燒熱ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
解析：選A。固體變為氣體，吸收熱量，A項正確；由熱化學方程式可知，1 mol氫氣與氧氣反應放出的熱量比1 mol氫氣與硫反應放出的熱量多221.7 kJ，說明氧氣更容易與氫氣化合，B項錯誤；由反應①②無法直接比較水和硫化氫的熱穩定性，C項錯誤；反應①生成的是氣態水而不是液態水，D項錯誤。
5．化學反應中的能量變化，通常主要表現為熱量的變化。下列相關表述正確的是(　　 )
A．一定條件下，將0.5 mol H2(g)和0.5 mol I2(g)置于密閉容器中充分反應生成HI放熱a kJ，其熱化學方程式為：I2(g)＋H2(g) 2HI(g)　ΔH＝－2a kJ·mol－1
B.在101 kPa時，2 g H2完全燃燒生成液態水，放出285.8 kJ熱量，表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式表示為： H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol
C．S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1，S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2，ΔH1＞ΔH2
D．HCl和NaOH反應的中和熱ΔH＝－57.3 kJ/mol，則0.5 mol H2SO4和足量Ba(OH)2反應的ΔH＝－57.3 kJ/mol
解析：選B。一定條件下，將0.5 mol H2 (g)和0.5 mol I2(g)置于密閉容器中充分反應生成HI放熱a kJ，則I2和H2反應生成1 mol HI (g)時放熱大于a kJ，放熱焓變為負，則其熱化學方程式I2(g)＋H2(g) 2HI (g)　ΔH＜－2a kJ·mol－1，A錯誤；燃燒熱是指在一定壓強下，1 mol的可燃物完全燃燒生成指定產物時所放出的熱量，在101 kPa時，2 g H2完全燃燒生成液態水，放出285.8 kJ熱量，氫氣燃燒熱的熱化學方程式表示為H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol，B正確；硫蒸氣的能量比等質量的固態硫能量高，則等量的硫蒸氣燃燒生成二氧化硫氣體比固態硫燃燒放出的熱量多，焓變為負值時，放出熱量越多，焓變越小，則ΔH1＜ΔH2，C錯誤；HCl和NaOH反應的中和熱ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，硫酸和足量Ba(OH)2反應生成硫酸鋇沉淀和水，由于生成沉淀也要放熱，則0.5 mol H2SO4和足量Ba(OH)2反應放出的熱量大于鹽酸和氫氧化鈉反應生成1 mol液態H2O時放出的熱量，即大于57.3 kJ，則0.5 mol H2SO4和足量Ba(OH)2反應的ΔH＜－57.3 kJ·mol－1，D錯誤。
6．下列熱化學方程式正確的是(　　 )
選項 已知條件 熱化學方程式
A H2的燃燒熱為a kJ·mol－1 H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1
B 1 mol SO2、0.5 mol O2完全反應，放出熱量98.3 kJ 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)ΔH＝－98.3 kJ·mol－1
C H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ·mol－1
D 31 g白磷比31 g紅磷能量多b kJ P4(白磷，s)===4P(紅磷，s)　ΔH＝－4b kJ·mol－1
解析：選D。選項A中符合已知條件的應是H2和O2反應，A錯；ΔH應為－196.6 kJ·mol－1，B錯；選項C中由于生成BaSO4沉淀，放出的熱量大于114.6 kJ，C錯。
7．(2024·湖南長沙模擬)碳量子點是種新型碳納米材料，我國化學家研究的一種新型復合光催化劑[碳量子點/氮化碳(納米復合物)]可以利用太陽光實現高效分解水，其原理如圖所示。下列說法正確的是(　　 )
A．復合光催化反應過程中實現了電能到化學能的轉化
B.水分解過程中，H2O2作催化劑
C．若反應Ⅱ是放熱反應，則反應Ⅰ一定是吸熱反應
D．總反應為2H2O2===2H2＋O2
解析：選C。復合光催化反應過程中實現了光能到化學能的轉化，A錯誤； H2O2為中間產物，不屬于催化劑，B錯誤；水分解是吸熱反應，在此過程中，水的分解分兩步，若反應Ⅱ是放熱反應，則反應Ⅰ一定是吸熱反應，C正確；過程Ⅰ中水分解為氫氣和過氧化氫，過程Ⅱ時過氧化氫分解生成水和氧氣，整個過程中水分解為氫氣和氧氣，總反應為：2H2O2H2↑＋O2↑，D錯誤。
8．油酸甘油酯(相對分子質量為884)在體內代謝時可發生如下反應：
C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)
已知燃燒1 kg該化合物釋放出3.8×104 kJ熱量，油酸甘油酯的燃燒熱為(　　 )
A．3.8×104 kJ·mol－1 B．－3.8×104 kJ·mol－1 C．3.4×104 kJ·mol－1 D．－3.4×104 kJ·mol－1
解析：選C。1 mol油酸甘油酯的燃燒熱為×884 g·mol－1≈3.4×104 kJ·mol－1。
9．(2024·浙江溫州模擬)標準狀態下，1 mol純物質的相對能量及解離為氣態原子時所消耗的能量如下表所示：
物質 相對能量/(kJ·mol－1) 解離總耗能/kJ
O2(g) 0 498
N2(g) 0 946
NO(g) x 632
C(s，石墨) 0 717
CH4(g) －75 1 656
CO2(g) －393.5 y
下列說法正確的是(　　 )
A．x＝180
B．逐級斷開CH4(g)中的每摩爾C—H所消耗的能量均為414 kJ
C．解離C(s，石墨)中的每摩爾碳碳鍵平均耗能為239 kJ
D．根據4NO(g)＋CH4(g) CO2(g)＋2N2(g)＋2H2O(g)的ΔH可計算出H—O的鍵能
解析：選D。焓變＝生成物總能量－反應物總能量，則N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　 ΔH＝2x kJ·mol－1，焓變＝反應物總鍵能－生成物總鍵能，即498＋946－632×2＝2x，x＝90，A錯誤；逐級斷開CH4(g)中的每摩爾C—H所消耗的能量不相等，B錯誤；石墨晶體中每個碳原子形成3條共價鍵，兩個碳原子形成1條鍵，則1 mol石墨含有1.5 mol C—C鍵，解離C(s，石墨)中的每摩爾碳碳鍵平均耗能為478 kJ，C錯誤；焓變＝反應物總鍵能－生成物總鍵能，由C(s，石墨)＋O2(g) CO2(g)的ΔH可計算出y值，再根據4NO(g)＋CH4(g) CO2(g)＋2N2(g)＋2H2O(g)的ΔH可計算出H—O的鍵能，D正確。
10．(2024·重慶育才中學模擬)甲烷分子結構具有高度對稱性，且斷開1 mol C—H需要吸收440 kJ能量。無催化劑作用下，甲烷在溫度達到1 200 ℃以上才可裂解。在催化劑及一定條件下，CH4可在較低溫度下發生裂解反應，甲烷在鎳基催化劑上轉化過程中的能量變化如圖所示。下列說法正確的是(　　 )
A．1 mol甲烷催化裂解成C和H2的ΔH＝＋1 760 kJ·mol－1
B．步驟②③反應均為吸熱反應
C．催化劑使用一段時間后失活的原因可能是碳在催化劑表面沉積
D．使用該催化劑，反應的焓變減小
解析：選C。CH4存在4個C—H，斷開4 mol C—H需要吸收的能量為440 kJ×4＝1 760 kJ，但這不是甲烷催化裂解成C和H2需要吸收的能量，A錯誤；由題中圖示可知，步驟②③反應物總能量都大于生成物總能量，B錯誤；由題中圖示可知，C可吸附在催化劑的表面，則催化劑使用一段時間后失活的原因可能是碳在催化劑表面沉積，C正確；加入催化劑，反應的路徑改變，但反應的焓變不變，D錯誤。
二、非選擇題(共2題，共30分)
11．(17分)(1)在微生物作用的條件下，NH經過兩步反應被氧化成NO。兩步反應的能量變化示意圖如圖：
①第一步反應是________________(填“放熱”或“吸熱”)反應。(2分)
②1 mol NH(aq)全部氧化成NO(aq)的熱化學方程式是
________________________________________________________________________。(3分)
(2)已知H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g)　ΔH＝－72 kJ/mol，蒸發1 mol Br2(l)需要吸收的能量為30 kJ，其他相關數據如表：
物質 H2(g) Br2(g) HBr(g)
1 mol分子中的化學鍵斷裂時需要吸收的能量/kJ 436 200 a
則表中a＝________。(2分)
(3)下列反應中屬于吸熱反應的有_________________________________________。(2分)
①燃燒木炭取暖
②C與H2O(g)反應制取水煤氣
③煅燒石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰
④氯化銨晶體和Ba(OH)2·8H2O混合攪拌
⑤食物因氧化而腐敗
(4)一定條件下，由穩定單質反應生成1 mol化合物的反應熱叫該化合物的生成熱(ΔH)。圖為第ⅥA族元素氫化物a、b、c、d的生成熱數據示意圖。
①非金屬元素氫化物的穩定性與氫化物的生成熱ΔH的關系為
________________________________________________________________________。(2分)
②硫化氫發生分解反應的熱化學方程式為______________________________________。(3分)
(5)已知5C2H4(g)＋12MnO(aq)＋36H＋(aq)===12Mn2＋(aq)＋10CO2(g)＋28H2O(l)，ΔH＝－m kJ·mol－1，當放出的熱量為n kJ時，該反應轉移的電子數為______________(用含m、n的代數式表示)。(3分)
解析：(1)①由圖可知，焓變小于0，即反應物的總能量大于生成物的總能量，所以反應為放熱反應。②第一步的熱化學方程式為NH(aq)＋1.5O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH1＝－273 kJ/mol，第二步的熱化學方程式為NO(aq)＋0.5O2(g)===NO(aq)　ΔH2＝－73 kJ/mol，根據蓋斯定律，則NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－346 kJ/mol。(2)蒸發1 mol Br2(l)需要吸收的能量為30 kJ，結合反應及表格中數據可知，436＋(200＋30)－2a＝－72，解得a＝369。(3)①大多數燃燒反應為放熱反應，則①為放熱反應；②C與H2O (g)在高溫下制取水煤氣的反應為吸熱反應，則②為吸熱反應；③大多數分解反應為吸熱反應，煅燒石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰的反應為分解反應，則③為吸熱反應；④氯化銨晶體和Ba(OH)2·8H2O的反應為吸熱反應，則④為吸熱反應；⑤食物因氧化而腐敗是食物中的有機物質被空氣中的氧氣氧化生成一些小分子產物，同時放出熱量的過程，則⑤為放熱反應。(4)①根據元素周期律，同一主族元素非金屬性越強，生成氣態氫化物越容易，氣態氫化物越穩定，而根據熱力學，能量越低越穩定，則非金屬元素形成的氣態氫化物穩定性越強，其ΔH越小。②結合①的分析，a、b、c、d依次為H2Te、H2Se、H2S、H2O，則c為H2S，再結合上圖，生成H2S的ΔH為－20 kJ/mol，則硫化氫發生分解反應的ΔH為＋20 kJ/mol，熱化學方程式為：H2S(g)===S(s)＋H2(g)　ΔH＝＋20 kJ·mol－1。(5)反應中Mn元素的化合價由＋7價降低至＋2價，12 mol MnO被還原時轉移60 mol電子，放出m kJ熱量，當放出的熱量為n kJ時，該反應轉移的電子的物質的量為mol，轉移的電子數為。
答案：(1)放熱　NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－346 kJ/mol
(2)369　(3)②③④
(4)①非金屬元素形成的氣態氫化物穩定性越強，其ΔH越小
②H2S(g)===S(s)＋H2(g)　ΔH＝＋20 kJ·mol－1　(5)
12．(13分)(1)已知CH3OH(l)的燃燒熱ΔH＝－726.5 kJ·mol－1，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，則a________(填“＞”“＜”或“＝”)726.5。(2分)
(2)將Cl2和H2O(g)通過灼熱的炭層，生成HCl和CO2，當有1 mol Cl2參與反應時釋放出145.0 kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式：________________________________________________________。(3分)
(3)火箭和導彈表面的薄層是耐高溫物質。將石墨、鋁粉和二氧化鈦按一定比例混合在高溫下煅燒，所得物質可作耐高溫材料：4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)　ΔH＝－1 176.0 kJ·mol－1，則反應過程中，每轉移1 mol電子放出的熱量為______________。(2分)
(4)CO2與H2在某催化劑的作用下反應如圖所示：
化學鍵
鍵能/(kJ·
mol－1) 436 326 803 464 414
寫出該反應的熱化學方程式：___________________________________________________。(3分)
(5)CO2催化加氫制CH3OH的一種反應歷程如圖所示(吸附在催化劑表面的物質用*標注，如CO表示CO2吸附在催化劑表面)。
該反應歷程中決速步反應的化學方程式為__________________________________。(3分)
解析：(1)所述反應未完全燃燒，生成的氫氣燃燒還要放出熱量，則a＜726.5。
(2)當有1 mol Cl2參與反應時釋放出145.0 kJ熱量，該反應的熱化學方程式：2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)　ΔH＝－145.0 kJ·mol－1×2＝－290.0 kJ·mol－1。
(3)4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)　ΔH＝－1 176.0 kJ·mol－1，每轉移12 mol電子放出的熱量為1 176.0 kJ，則反應過程中，每轉移1 mol電子放出的熱量為 kJ＝98.0 kJ。
(4)由反應圖示可知圖形與化學鍵對應關系為
H—H C—O C===O O—H C—H
ΔH＝反應物總鍵能－生成物總鍵能＝2×803 kJ·mol－1＋3×436 kJ·mol－1－3×414 kJ·mol－1－326 kJ·mol－1－3×464 kJ·mol－1＝－46 kJ·mol－1。
(5)據圖可知CO2(g)＋2H*＋2H2(g)===COOH*＋H*＋2H2(g)活化能最大，是決速步驟。
答案：(1)＜　(2)2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)　ΔH＝－290.0 kJ·mol－1　(3)98.0 kJ　(4)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－46 kJ·mol－1
(5)CO2(g)＋2H*＋2H2(g)===COOH*＋H*＋2H2(g)[或CO2(g)＋2H*===COOH*＋H*或CO2(g)＋H*===COOH*]
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第29講　化學反應的熱效應
【備考目標】　1.了解化學反應中能量轉化的原因及常見的能量轉化形式。2.了解化學能與熱能的相互轉化，了解吸熱反應、放熱反應、反應熱等概念。 3.了解熱化學方程式的含義，能正確書寫熱化學方程式。4.了解焓變(ΔH)與反應熱的含義。
考點1　反應熱　焓變
1．焓與焓變
2．反應熱
(1)概念：在等溫條件下，化學反應過程中吸收或放出的熱量。
(2)與焓變的關系：恒壓條件下反應熱等于焓變。
(3)表示方法：吸熱反應ΔH＞0；放熱反應ΔH 0。
3．放熱反應和吸熱反應
(1)放熱反應和吸熱反應的判斷
①從能量高低的角度分析
②從鍵能的角度分析
(2)常見的放熱反應和吸熱反應
放熱反應 吸熱反應
①可燃物的燃燒②酸堿中和反應③金屬與酸的置換反應④物質的緩慢氧化⑤鋁熱反應⑥大多數化合反應 ①弱電解質的電離②鹽類的水解反應③Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應④C和H2O(g)、C和CO2的反應⑤大多數分解反應
【基點判斷】(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)物質發生化學變化都伴有能量的變化 ( )
(2)需加熱的反應一定為吸熱反應，不需加熱的反應一定為放熱反應 ( )
(3)同溫同壓下，反應H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH不同 ( )
(4)吸熱反應中，反應物化學鍵斷裂吸收的總能量高于生成物形成化學鍵放出的總能量 ( )
題組練習
一、認識反應過程中能量變化的圖像
1．某反應2A===3B，它的反應能量變化曲線如圖所示，下列有關敘述正確的是(　　 )
A．該反應為吸熱反應 B．A比B更穩定
C．加入催化劑會改變反應的焓變 D．整個反應的ΔH＝E1－E2
2．某化學反應A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量變化如圖所示，則下列說法中正確的是(　　 )
A．該反應為放熱反應，無需加熱就可以發生
B．斷裂1 mol A—A鍵和1 mol B—B鍵要吸收x kJ的能量
C．根據圖示可知生成1 mol AB (g)放出(y－x) kJ的能量
D．三種物質A2(g)、B2(g)、AB(g)中，最穩定的物質一定是AB(g)
3．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質用*標注。
可知水煤氣變換的ΔH ________0(填“大于”“等于”或“小于”)。該歷程中最大能壘(活化能)E正＝_____eV，寫出該步驟的化學方程式：___________________________________________________。
二、利用鍵能計算反應熱
4．(2022·浙江6月選考)標準狀態下，下列物質氣態時的相對能量如下表：
物質(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/(kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
可根據HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)計算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol－1。下列說法不正確的是(　　)
A．H2的鍵能為436 kJ·mol－1
B．O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍
C．解離氧氧單鍵所需能量：HOO＜H2O2
D．H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)
ΔH＝－143 kJ·mol－1
5．已知幾種化學鍵的鍵能數據如下表所示(亞硝酰氯的結構式為Cl—N===O)：
化學鍵 N≡O Cl—Cl Cl—N N===O
鍵能/ (kJ·mol－1) 630 243 a 607
則反應2NO(g)＋Cl2(g) 2ClNO(g)的ΔH＝____________kJ·mol－1(用含a的代數式表示)。
【方法指導】　1 mol常見物質中化學鍵的數目
物質 金剛石 SiO2 P4 CO2 CH4
化學鍵 C—C Si—O P—P C===O C—H
化學鍵數目 2NA 4NA 6NA 2NA 4NA
考點2　熱化學方程式
1．熱化學方程式的概念和意義
(1)概念：表明反應所釋放或吸收的熱量的化學方程式。
(2)意義：表明了化學反應中的物質變化和能量變化。
如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1表示在25 ℃、101 kPa條件下，2 mol H2(g)與1 mol O2(g)反應生成2 mol液態水時放出的熱量為571.6 kJ。
2．熱化學方程式的書寫
【基點判斷】(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)熱化學方程式中，化學計量數只代表物質的量，不代表分子數( )
(2)對于可逆反應，熱化學方程式后的ΔH代表前面的化學計量數對應物質的量的物質完全反應時的熱效應( )
(3)反應條件(點燃或加熱)對熱效應有影響，所以熱化學方程式必須注明反應條件( )
(4)比較ΔH大小，只需比較數值，不用考慮正負號( )
(5)當反應逆向進行時，其反應熱與正反應的反應熱數值相等，符號相反( )
(6)C(石墨，s)===C(金剛石，s)　ΔH>0，說明石墨比金剛石穩定( )
題組練習
一、熱化學方程式的正誤判斷
1．(2023·天津統考一模)膠狀液氫(主要成分是H2和CH4)有望用于未來的運載火箭和空間運輸系統。實驗測得：101 kPa時，1 mol H2完全燃燒生成液態水，放出285.8 kJ熱量；1 mol CH4完全燃燒生成液態水和CO2，放出890.3 kJ的熱量。下列熱化學方程式的書寫中正確的是(　　 )
A．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1
B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ
2．工業生產硫酸過程中，SO2在接觸室中被催化氧化為SO3氣體，已知該反應為放熱反應。現將2 mol SO2、1 mol O2充入一密閉容器充分反應后，放出熱量98.3 kJ，此時測得SO2的轉化率為50%，則下列熱化學方程式正確的是(　　 )
A．2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝＋196.6 kJ·mol－1
B．2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－98.3 kJ·mol－1
C．SO2(g)＋O2(g) SO3(g)　ΔH＝－98.3 kJ·mol－1
D．SO2(g)＋O2(g) SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
二、熱化學方程式的書寫
3．依據事實，寫出下列反應的熱化學方程式。
(1)1 mol Cu(s)與適量O2(g)反應生成CuO(s)，放出157.3 kJ的熱量。
________________________________________________________________________。
(2)1 mol C2H4(g)與適量O2(g)反應生成CO2(g)和H2O(l)，放出1 411.0 kJ的熱量。
________________________________________________________________________。
(3)下圖是1 mol NO2和1 mol CO反應生成CO2和NO的過程中能量變化示意圖，請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式：____________________________________。
(4)化學反應N2＋3H2 2NH3的能量變化如圖所示(假設該反應反應完全)。
試寫出N2(g)和H2(g)反應生成NH3(l)的熱化學方程式：
________________________________________________________________________。
4．生產液晶顯示器的過程中使用的化學清洗劑NF3是一種溫室氣體，其存儲能量的能力是CO2的12 000～20 000 倍，在大氣中的壽命可長達740年之久，表中是幾種化學鍵的鍵能：
化學鍵 N≡N F—F N—F
鍵能/(kJ·mol－1) 941.7 154.8 283.0
寫出利用N2和F2制備NF3的熱化學方程式：_________________________________________。
考點3　燃燒熱、能源
1．燃燒熱
(1)含義：101 kPa時， 純物質完全燃燒生成指定產物時所放出的熱量。
(2)意義：如C的燃燒熱為ΔH＝－393.5 kJ·mol－1，表示在25 ℃、101 kPa條件下， 完全燃燒生成 放出393.5 kJ的熱量。
(3)表示：如C的燃燒熱用熱化學方程式表示為C(s)＋O2(g)===CO2(g)　
ΔH＝－393.5 kJ·mol－1。
(4)特點：物質燃燒一定放熱，故物質燃燒熱的ΔH一定為負值。
2．燃料的選擇　能源
(1)燃料的選擇
考慮因素：環保、熱值大小、穩定性、來源、價格、運輸等。
(2)能源分類
(3)能源利用
提高能源的利用率 ①改善開采、運輸、加工等各環節；②科學控制燃燒反應，使燃料充分燃燒，如燃燒時增大O2濃度、將固體粉碎成粉末、使液體噴射成霧狀等
開發新能源 開發資源豐富、可以再生、對環境無污染的新能源等
【基點判斷】(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)煤、石油、天然氣等燃料的最初來源都可追溯到太陽能( )
(2)農村用沼氣池產生的沼氣作燃料屬于生物質能的利用( )
(3)101 kPa時，1 mol碳燃燒所放出的熱量為碳的燃燒熱( )
(4)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－1 367.0 kJ·mol－1 (燃燒熱) ( )
(5)燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的熱化學方程式是CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，則CH3OH(g)的燃燒熱為192.9 kJ·mol－1( )
題組練習
1．(2023·遼寧沈陽二中期中)H2C===C===CH2(丙二烯，沸點為－23.2 ℃)的燃燒熱(ΔH)為－1 942.6 kJ·mol－1，CH3C≡CH(丙炔，沸點為－34.5 ℃)的燃燒熱(ΔH)為－1 849.6 kJ·mol－1。下列說法或熱化學方程式書寫正確的是(　　 )
A．丙二烯比丙炔穩定
B．H2C===C===CH2(g)＋4O2(g)===3CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－1 942.6 kJ·mol－1
C．H2C===C===CH2(g)＋O2(g)===3CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 942.6 kJ·mol－1
D．CH3C≡CH(g)＋4O2(g)===3CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 849.6 kJ·mol－1
2．在25 ℃、101 kPa下，1 g甲醇(CH3OH)完全燃燒生成CO2和液態水時放熱22.68 kJ，則表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為________________________________________________________。
高考真題
1．(2024·甘肅卷，10，3分)甲烷在某含Mo催化劑作用下部分反應的能量變化如圖所示，下列說法錯誤的是( )
A．E2=1.41eV B．步驟2逆向反應的ΔH=+0.29eV
C．步驟1的反應比步驟2快 D．該過程實現了甲烷的氧化
2．(2023·浙江1月選考)標準狀態下，氣態反應物和生成物的相對能量與反應歷程示意圖如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相對能量為0]，下列說法不正確的是(　　)
A．E6－E3＝E5－E2
B．可計算Cl—Cl鍵能為2(E2－E3)kJ·mol－1
C．相同條件下，O3的平衡轉化率：歷程Ⅱ>歷程Ⅰ
D．歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最快的一步反應的熱化學方程式為ClO(g)＋O(g)===O2(g)＋Cl(g)　ΔH＝(E5－E4) kJ·mol－1
3．(2020·天津高考)理論研究表明，在101 kPa和298 K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(　　)
A．HCN比HNC穩定 B．該異構化反應的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1
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
4．(2022·河北高考節選)氫能是極具發展潛力的清潔能源，以氫燃料為代表的燃料電池有良好的應用前景。
298 K時，1 g H2燃燒生成H2O(g)放熱121 kJ，1 mol H2O(l)蒸發吸熱44 kJ，表示H2燃燒熱的熱化學方程式為__________________________________________________。
鞏固練習
一、選擇題(每題5分，共10題，共50分)
1．(2023·遼寧沈陽一模)下列關于ΔH的說法正確的是(　　 )
A．反應過程中，消耗的反應物越多，ΔH越大
B．ΔH＞0，吸熱反應；ΔH＜0，放熱反應
C．ΔH越大，說明反應放出的熱量越多
D．能量變化如圖所示的化學反應為吸熱反應，ΔH符號為“＋”
2．下列熱化學方程式中，ΔH能正確表示物質的燃燒熱的是(　　 )
A．CO(g)＋O2===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
B．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
D．2C8H18(l)＋25O2===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－11 036 kJ·mol－1
3．(人教選擇性必修1 P21T3)在25 ℃和101 kPa下，1 g H2燃燒生成液態水放出142.9 kJ的熱量，則下列熱化學方程式中書寫正確的是(　　)
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－142.9 kJ/mol
B．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－571.6 kJ/mol
D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝＋285.8 kJ/mol
4．已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1；②H2(g)＋S(g)===H2S(g)　ΔH＝－20.1 kJ·mol－1。下列判斷正確的是(　　 )
A．若反應②中改用固態硫，則消耗1 mol S(s)反應放出的熱量小于20.1 kJ
B．從焓變數值知，與氧氣相比，單質硫更容易與氫氣化合
C．由反應①②知，水的熱穩定性弱于硫化氫
D．氫氣的燃燒熱ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
5．化學反應中的能量變化，通常主要表現為熱量的變化。下列相關表述正確的是(　　 )
A．一定條件下，將0.5 mol H2(g)和0.5 mol I2(g)置于密閉容器中充分反應生成HI放熱a kJ，其熱化學方程式為：I2(g)＋H2(g) 2HI(g)　ΔH＝－2a kJ·mol－1
B.在101 kPa時，2 g H2完全燃燒生成液態水，放出285.8 kJ熱量，表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式表示為： H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol
C．S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1，S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2，ΔH1＞ΔH2
D．HCl和NaOH反應的中和熱ΔH＝－57.3 kJ/mol，則0.5 mol H2SO4和足量Ba(OH)2反應的ΔH＝－57.3 kJ/mol
6．下列熱化學方程式正確的是(　　 )
選項 已知條件 熱化學方程式
A H2的燃燒熱為a kJ·mol－1 H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)　 ΔH＝－a kJ·mol－1
B 1 mol SO2、0.5 mol O2完全反應，放出熱量98.3 kJ 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－98.3 kJ·mol－1
C H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ·mol－1
D 31 g白磷比31 g紅磷能量多b kJ P4(白磷，s)===4P(紅磷，s)　ΔH＝－4b kJ·mol－1
7．(2024·湖南長沙模擬)碳量子點是種新型碳納米材料，我國化學家研究的一種新型復合光催化劑[碳量子點/氮化碳(納米復合物)]可以利用太陽光實現高效分解水，其原理如圖所示。下列說法正確的是(　　 )
A．復合光催化反應過程中實現了電能到化學能的轉化
B.水分解過程中，H2O2作催化劑
C．若反應Ⅱ是放熱反應，則反應Ⅰ一定是吸熱反應
D．總反應為2H2O2===2H2＋O2
8．油酸甘油酯(相對分子質量為884)在體內代謝時可發生如下反應：
C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)
已知燃燒1 kg該化合物釋放出3.8×104 kJ熱量，油酸甘油酯的燃燒熱為(　　 )
A．3.8×104 kJ·mol－1 B．－3.8×104 kJ·mol－1 C．3.4×104 kJ·mol－1 D．－3.4×104 kJ·mol－1
9．(2024·浙江溫州模擬)標準狀態下，1 mol純物質的相對能量及解離為氣態原子時所消耗的能量如下表所示：
物質 相對能量/(kJ·mol－1) 解離總耗能/kJ
O2(g) 0 498
N2(g) 0 946
NO(g) x 632
C(s，石墨) 0 717
CH4(g) －75 1 656
CO2(g) －393.5 y
下列說法正確的是(　　 )
A．x＝180
B．逐級斷開CH4(g)中的每摩爾C—H所消耗的能量均為414 kJ
C．解離C(s，石墨)中的每摩爾碳碳鍵平均耗能為239 kJ
D．根據4NO(g)＋CH4(g) CO2(g)＋2N2(g)＋2H2O(g)的ΔH可計算出H—O的鍵能
10．(2024·重慶育才中學模擬)甲烷分子結構具有高度對稱性，且斷開1 mol C—H需要吸收440 kJ能量。無催化劑作用下，甲烷在溫度達到1 200 ℃以上才可裂解。在催化劑及一定條件下，CH4可在較低溫度下發生裂解反應，甲烷在鎳基催化劑上轉化過程中的能量變化如圖所示。下列說法正確的是(　　 )
A．1 mol甲烷催化裂解成C和H2的ΔH＝＋1 760 kJ·mol－1
B．步驟②③反應均為吸熱反應
C．催化劑使用一段時間后失活的原因可能是碳在催化劑表面沉積
D．使用該催化劑，反應的焓變減小
二、非選擇題(共2題，共30分)
11．(17分)(1)在微生物作用的條件下，NH經過兩步反應被氧化成NO。兩步反應的能量變化示意圖如圖：
①第一步反應是________________(填“放熱”或“吸熱”)反應。(2分)
②1 mol NH(aq)全部氧化成NO(aq)的熱化學方程式是
________________________________________________________________________。(3分)
(2)已知H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g)　ΔH＝－72 kJ/mol，蒸發1 mol Br2(l)需要吸收的能量為30 kJ，其他相關數據如表：
物質 H2(g) Br2(g) HBr(g)
1 mol分子中的化學鍵斷裂時需要吸收的能量/kJ 436 200 a
則表中a＝________。(2分)
(3)下列反應中屬于吸熱反應的有_________________________________________。(2分)
①燃燒木炭取暖
②C與H2O(g)反應制取水煤氣
③煅燒石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰
④氯化銨晶體和Ba(OH)2·8H2O混合攪拌
⑤食物因氧化而腐敗
(4)一定條件下，由穩定單質反應生成1 mol化合物的反應熱叫該化合物的生成熱(ΔH)。圖為第ⅥA族元素氫化物a、b、c、d的生成熱數據示意圖。
①非金屬元素氫化物的穩定性與氫化物的生成熱ΔH的關系為
________________________________________________________________________。(2分)
②硫化氫發生分解反應的熱化學方程式為______________________________________。(3分)
(5)已知5C2H4(g)＋12MnO(aq)＋36H＋(aq)===12Mn2＋(aq)＋10CO2(g)＋28H2O(l)，ΔH＝－m kJ·mol－1，當放出的熱量為n kJ時，該反應轉移的電子數為______________(用含m、n的代數式表示)。(3分)
12．(13分)(1)已知CH3OH(l)的燃燒熱ΔH＝－726.5 kJ·mol－1，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，則a________(填“＞”“＜”或“＝”)726.5。(2分)
(2)將Cl2和H2O(g)通過灼熱的炭層，生成HCl和CO2，當有1 mol Cl2參與反應時釋放出145.0 kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式：_______________________________________________。(3分)
(3)火箭和導彈表面的薄層是耐高溫物質。將石墨、鋁粉和二氧化鈦按一定比例混合在高溫下煅燒，所得物質可作耐高溫材料：4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)　ΔH＝－1 176.0 kJ·mol－1，則反應過程中，每轉移1 mol電子放出的熱量為______________。(2分)
(4)CO2與H2在某催化劑的作用下反應如圖所示：
化學鍵
鍵能/(kJ·
mol－1) 436 326 803 464 414
寫出該反應的熱化學方程式：___________________________________________________。(3分)
(5)CO2催化加氫制CH3OH的一種反應歷程如圖所示(吸附在催化劑表面的物質用*標注，如CO表示CO2吸附在催化劑表面)。
該反應歷程中決速步反應的化學方程式為__________________________________。(3分)
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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