反应热和热化学方程式
一、概念
1．放热反应和吸热反应
(1)放热反应：即有热量放出的化学反应，其反应物的总能量大于生成物的总能量。
(2)吸热反应：即吸收热量的化学反应，其反应物的总能量小于生成物的总能量。
2．化学反应的能量变化是绝对的
化学反应的能量变化是由反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量的差值造成的。
3．化学反应中的能量变化示意图
对于该“示意图”可理解为下列形式：
能
量
能量 反应过程 反应过程
由能量守恒可得：
左图：放热反应，反应物的总能量==生成物的总能量+△H==生成物的总能量+热量(放热反应)+其它形式能量
右图：吸热反应，反应物的总能量==生成物的总能量-△H==生成物的总能量-热量(吸热反应)- 其它形式能量
4．燃料充分燃烧的两个条件
①要有足够的空气
②燃料与空气要有足够大的接触面。
二、 热化学方程式的书规则、正误判断与计算
(1)反应放出或吸收热量的多少与外界的温度和压强有关，需要注明反应的温度和压强，不注明的均指101kPa 和25℃（即通常状况）时的数据。
(2)物质的聚集状态不同，反应吸收和放出的热量不同。如等量氢气在相同条件下燃烧生成液态水时放出的热量多于生成气态水时放出的热量，因为这显然节省了把液态水气化所需的热量，因此必须注明反应物和生成物的聚集状态，用“s ”、“l ”、“g ”分别表示固、液、气态。
(3)热化学方程式中的计量系数为物质的量，不是几个分子反应的热效应。因此，式中化学计量数可以是整数，也可以是分数。一般出现分数时是以某一反应物或生成物为“1mol ”时其它物质才出现的。
(4)无论热化学方程式中化学计量数为多少，△H 的单位总是KJ/mol，△H 的数值必须与反应式中的系数相呼应，计量数加倍，△H 也加倍。
（5）△H 只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式右边，并用“；”隔开。放热反应△H 为“-”，吸热反应△H 为“+”，“+”号不准省略。
（6）热化学方程式中不用“↓”和“↑”。
（7）当反应向相反方向进行时，其反应热与正反应的反应热相等，但符号相反。
三、燃烧热、中和热
1. 燃烧热
(1)概念：在通常状况下，1mol 物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。燃烧热的单位一般用kJ ／mol 表示。
注意：完全燃烧，是指物质中下列元素完全转变成对应的物质：C →C02 （g ），H →H 20（l ），S →S02 （g ）等。
(2)表示的意义：例如C 的燃烧热为393.5kJ ／mol ，表示在101kPa 、25℃时，1molC 完全燃烧生成C02气体时，放出393.5kJ 热量。
2. 中和热
（1) 概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成 1 molH20时放出的热量叫中和热。
+-(2)中和热的表示：H (aq)+OH(aq)=H2O (1)； △H=-57.3kJ／mol 。
△H=-57.3kJ／mol 只能表示强酸、强碱的稀溶液中和每生成1 molH20时放出的热量，弱酸或弱碱的中和热要小于该值。
四、盖斯定理
一个化学反应的热效应，仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关，而与中间步骤无关，这就是著名的“盖斯定理”。
例题1、长征2号捆绑式火箭推进剂以肼（N 2H 4）作为燃料，NO 2作为氧化剂，反应生成N 2和水蒸气。已知： N 2(g)+2O2 (g) =2NO2(g); △H=+67.7KJ./mol N 2H 4 (g)+ O2 (g)= N2 (g)+2H2O(g); △H=-534KJ/mol
下列关于N 2H 4和NO 2反应的热化学方程式正确的是
A. 2 N2H 4 (g)+ 2NO2(g) == 3 N2 (g)+4H2O(l); △H=-1135.7KJ/mol
B. 2 N2H 4 (g)+ 2NO2(g) == 3 N2 (g)+4H2O(g); △H=-1000.3KJ/mol
C. N2H 4 (g)+ NO2(g) == 3/2 N2 (g)+2H2O(l); △H=-1135.7KJ/mol
D. 2 N2H 4 (g)+ 2NO2(g) == 3 N2 (g)+4H2O(g); △H=-1135.7KJ/mol
解析：N 2(g)+2O2 (g) =2NO2(g); △H=+67.7KJ./mol ①
N 2H 4 (g)+ O2 (g)= N2 (g)+2H2O(g); △H=-534KJ/mol ②
利用盖斯定理，②x2-①得：
2 N2H 4 (g)+ 2NO2(g) == 3 N2 (g)+4H2O(g); △H=-1135.7KJ/mol
答案：D
五、破疑解难、理清概念
1、如何理解任何化学反应都有能量变化？
提示：化学反应吸收或放出能量的大小是由反应物所拥有的能量总和与生成物所拥有的能量总和的差值决定的，既然在化学变化中反应物和生成物绝对不是相同物质，能量差当然是绝对的，这个差值不一定只以热能形式反映出来，但肯定符合能量守恒定律。
2、什么是共价键的键能？物质拥有的能量与键能成正比吗？
提示：共价键的键能是指破坏1mol 该键所消耗的能量。键能越大，共价键越不易被破坏，物质越稳定，而物质越稳定其本身所拥有的能量越低，因此，物质拥有的能量与键能不是成正比，而是成反比。
3、反应是放热的，而△H 是负的，难道热量有负的吗？
提示：无论放热还是吸热，热量肯定是正的。问题在于热化学方程式中的△H 不是热量，△H = 反应物键能总和 – 生成物键能总和。当△H 为负时反应物键能总和小于生成物键能总和、反应物总能量大于生成物总能量、反应物稳定性小于生成物稳定性，表现为放热反应；当△H 为正时刚好与之相反。
决不可把△H 误认为是热量，热量的单位是kJ ，无负值，△H 的单位是键能的单位：kJ ／mol 。
4、计算燃烧热时，何为稳定氧化物？提示：C →CO 2( g) ；S →SO 2( g)；H 2→ H 2O( l)。
5、怎样计算某物质燃烧时所放出的热？提示：Q 放 = n（可燃物）. △Hc
n 为可燃物的物质的量，△Hc 为可燃物的燃烧热。
6、如何比较反应热？
提示：①、比较反应热，是指△H 的相对大小，包含“+”、“-”号的比较，属代数运算，单位是KJ/mol ；若比较不同反应放出或吸收的热量，是指△H 绝对值的相对大小，单位是KJ 。
7、浓H 2SO 4溶于水放热、NH 4NO 3溶于水吸热、干冰升华吸热均不属反应热，因为不是化学反应。
8、如何理解中和热？
提示： ①稀溶液是指溶于大量水中的离子。②中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。③中和反应的实质是H +和OH -化合生成 H 20，若反应过程中还有其它物质生成，这部分反应热也不包含在中和热内。
9、-57.3KJ/mol是所有酸碱的中和热吗？
提示：不是。它只是强酸强碱稀溶液的中和热，当有弱酸、弱碱参与时因它们的电离要消耗能量，应略小于这个值。
10、如何判断一个未知化学反应究竟是放热反应还是吸热反应？
提示：一般来讲，“化整为零”需要能量，是吸热过程。“合而为一”则释放能量，是放热过程。如果一个化学反应前后微粒数增多，一般是吸热反应，微粒数减少则是放热反应。
六、例题解析
例题1．（06年重庆）下列热化学方程式中的ΔH能表示物质燃烧热的是（ B ）
A . 2 CO(g ) + O2(g ) = 2 CO2(g ) ； ΔH = - 566 KJ·mol -1 （可燃物不是1 mol）
B . CH4(g) + 2 O2(g ) = CO2(g ) + 2 H2O(l)； ΔH = - 890 KJ·mol -1
C . 2 H2(g ) + O2(g ) = 2 H2O (l ) ； ΔH = - 571.6 KJ·mol -1 （可燃物不是1 mol）
D . H2(g ) + Cl2(g ) = 2 HCl(g ) ； ΔH = - 184.6 KJ·mol -1（HCl 不是氧化物）
例题2．（06年湖南简阳）已知H +(aq ) + OH-(aq ) = H2O (l ); ΔH = - 57.3 kJ·mol -1。以下四个化学反应方程式：
① H2SO 4(aq) +2 NaOH(aq) = Na2SO 4(aq ) + 2 H2O (l ) ；（是57.3 kJ·mol -1的两倍）
② H2SO 4(aq ) + Ba(OH ) 2(aq ) = BaSO4(s ) + 2 H2O (l ) ；（是57.3 kJ·mol -1的两倍- 生成BaSO 4(s ) 放出的热量） ③ HCl(aq ) + NH3•H2O (aq ) = NH4Cl (aq ) + H2O (l ) ；（NH 3•H2O (aq ) 不是强碱）
④ CH3COOH (aq ) + NH3•H2O (aq ) = CH3COONH 4(aq ) + H2O (l ) 。（不是强酸、强碱稀溶液的中和）
其中反应热为57.3 kJ·mol 的是（ D ）
A ．①和② B ．③ C ．④ D ．以上都不对
例题3．（06年浙江湖州）下列各图中，表示正反应是吸热反应的是( A )
提示：寻找反应物能量低于生成物能量的。
七、 习题
-1. （06年天津）已知：H + (aq ) +OH (aq ) 错误！未找到引用源。 H 2O （l ）; △H 1 = - 57.3 kJ·mol -1，
11H 2SO 4(浓) + NaOH(aq ) =Na 2SO 4(aq ) + H2O (l ) △H 2 = m , 下列说法正确的是 22
A . 上述热化学方程式中的计量数表示分子个数 B . △H 1>△H 2
C . △H 2 = - 57.3 kJ·mol -1 D . |△H 1|>|△H 2|
2．（06年湖南石门）在下列各说法中，正确的是 ( )
A ．△H > 0表示放热反应，△H
B ．热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，可以是分数
C ．1 mol H2SO 4与1 mol Ba(OH)2反应生成BaSO 4沉淀时放出的热叫做中和热
D ．1 mol H 2与0.5 mol O2反应放出的热就是H 2的燃烧热
3．（06年南开中学）已知31 g 白磷变成红磷放出 18.39 kJ 热量，下列两反应中：
P 4(s ) + 5 O2(g ) = 2 P 2O 5(s ) ；△H = Q1 kJ·mol -1 4 P (红, s ) + 5 O2(g ) = 2 P 2O 5 (s ) ；△H = Q2 kJ·mol -1
则下列说法中正确的是( )
A . Q 1 > Q2，白磷比红磷稳定 B . Q 1 > Q2，红磷比白磷稳定
C . Q 1
4．（06年江苏淮阴）据《参考消息》报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不妥当的是
A ．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料
B ．硅的来源丰富，易于开采，且可再生
C ．硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制
D ．寻找高效新催化剂，使硅的生产耗能很低，是硅能源开发利用的关键技术
5. （06年广东惠州）根据热化学方程式：S (s ) + O2(g ) = SO2(g ) ； △H = -297.23 kJ·mol -1，下列说法正确的是:
A ．1 mol SO2 (g ) 的能量总和大于1 mo S(s ) 和1 mol O2(g ) 的能量总和
B ．1 mol SO2(g ) 的能量总和小于1 mol S(s ) 和1 mol O2(g ) 的能量总和
C ．S (g ) + O2(g ) = SO2(g ) △H = -Q kJ·mol -1；Q 的值大于297.23
D ．S (g ) + O2(g ) = SO2(g ) △H = -Q kJ·mol -1；Q 的值等于297.23
6．（06年江苏东海）工业由粗硅制取纯硅有以下反应：
①Si (s ) + 3 HCl(g )
②SiHCl 3(g ) + H2(g ) △ SiHCl 3(g ) + H2(g ) ；△H = -318 kJ·mol -l (s ) + 3 HCl(g ) ； △
下列关于上述反应的说法中不正确的是
A ．反应①、②均为氧化还原反应 B ．反应①、②均为置换反应
C ．若反应①放热，则反应②一定吸热 D ．欲提高SiHCl 3产率，可减压或升温
7．(06年广东深圳)1840年前后，俄国科学家盖斯(Hess ) 指出，一个化学反应的热效应，仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关，而与中间步骤无关，这就是著名的“盖斯定理”。现已知，在101 KPa 下，CH 4(g ) 、H 2(g ) 、C (s ) 的燃
－1－1－1烧热分别为890.83 kJ·mol 、285.83 kJ·mol 和393.51 kJ·mol , 则反应C (s ) + 2 H2(g ) = CH4(g)的反应热△H =＿＿＿＿，
根据以上信息，你认为“盖斯定理”在我们确定一些化学反应的反应热时有何重要意义＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
8．（06年东阳）已知：2 H2(g ) + O2(g ) = 2 H2O (g ) ； △H 1；
2 H2(g ) + O2(g ) = 2 H2O (l ) ； △H 2；
2 CO(g ) + O2(g ) = 2 CO2(g ) ； △H 3。
⑴ 写出液态水转化为气态水的热化学方程式。
⑵ CO和H 2分别燃烧生成CO 2(g ) 和H 2O (g ) ，欲得到相同热量，所需CO 和H 2的体积比是 。
能量 9．（06年安徽宿迁）在化学反应中，只有 （极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生 ） 碰撞时才可能发生化学反应，这些分子被称为活 化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最 低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ·mol -1 总能量（E 表示。请认真观察右图，然后回答问题。 （1）图中所示反应是________(填“吸热” 或“放热”) 反应，该反应_______ 总能量（E (填“需要”或“不需要”) 加热，该反应的△H =________ 反应过程
(用含E 1、E 2的代数式表示）。
（2）已知热化学方程式：H 2(g ) ＋1 O 2(g ) = H 2O (g) ； △H = - 241.8 kJ·mol -1，该反应的活化能为167.2 kJ·mol -1，2
则其逆反应的活化能为____________________。
（3）对于同一反应，图中虚线（Ⅱ）与实线（Ⅰ）相比，活化能大大降低，活化分子百分数增多，反应速率加快，你认为最可能的原因是_________________________。
10、（2008全国高考I 套）红磷P （S ）和Cl 2发生反应生成PCL 3和PCL 5，反应过程和能量关系如图所示（图中的△H 表示生成1mol 产物的数据）
根据上图回答下列问题
（1）P 和Cl 2反应生成PCl 3的热化学方程式：
（2）PCl 5分解生成PCl 3和Cl 2的热化学方程式：
上述分解反是一个可逆反应，温度T 1时，在密闭容器中加入0.8mol PCl5，反应达到平衡时还剩余0.6mol PCl5，其分解率α1等于 ；若反应温度由T 1升高到T 2，平衡时PCl 5分解率α2，α12 (填“大于”，“小于”或“等于”) ；
（3）工业上制备PCl 5通常分两步进行，先将P 和Cl 2反应生成中间产物PCl 3，然后降温，再和Cl 2反应生成PCl 5。原因是：（4）P 和Cl 2分两步反应生成1mol PCl3的△H 1= ；P 和Cl 2一步反应生成1mol PCl5的△H 2△H 1(填“大于”，“小于”或“等于”) ；
（5）P Cl5与足量水反应，最终生成两种酸，其化学方程式是：
参考答案与解析：
1、B. (热化学方程式中的硫酸是浓硫酸，溶于水放出大量热)
2、B ．（D 中缺少反应的外部条件以及产物状态）
3、D ．（白磷变成红磷放出热量，可见红磷比白磷能量低、稳定、键能大，这里Q 1 与Q 2 的比较指热量比较，而不是△H 的比较）
4、B ．（自然界中，硅无游离态）
5、BC （注意反应热的概念与反应物状态的不同）
6、D （A 正确，因均有元素化合价变化；B 正确，符合置换反应定义；C 正确，反应反向进行，△H 数值不变，符号相反；错误，欲使①式右移，应加压降温）
－7、△H = - 74.81 kJ·mol 1；对于一些很难用实验方法直接测定热量的化学反应的反应热可以用“盖斯定理”间接测定。
解析：CH 4(g ) 、H 2(g ) 、C (s ) 在101 KPa下燃烧的热化学方程式分别为：
① CH 4(g ) + 2 O2(g ) = CO2(g ) + 2 H2O (l ) ，ΔH1= -890.36 kJ·mol -1
② H 2(g ) +
③ C (s ) + O2(g ) = CO2(g ) ，ΔH 3 = -393.51 kJ·mol -1
根据“盖斯定理”，③ + ② × 2 - ① 得：
－④ C (s ) + 2 H2(g ) = CH4(g ) ，ΔH = ΔH3 + 2 ΔH2–ΔH1 = -74.81 kJ·mol 1
8、 ⑴ H2O (l ) = H2O (g ) ；（△H 1 -△H 2 ）/2 ⑵△H 1 /△H 3
9、（1）放热； 需要； -(E 1 - E2) kJ·mol -1
（2）409 kJ·mol -1； （3）使用了催化剂。
10、（1）2P(s)+3Cl2(g)=2PCl3(g); △H =－612kJ/mol
（2）PCl 5(g)=PCl3(g)+Cl2(g); △H =＋93kJ/mol ；25%；α1α2
（3）原因是因为PCl 5分解反应是吸热反应，温度太高，不利于PCl 5的生成。
（4）P 和Cl 2分两步反应生成1mol PCl3的△H 1=－306kJ/mol ,P 和Cl 2一步反应生成
1mol PCl5的△H 2H 1(填“大于”，“小于”或“等于”) ；
（5）P Cl5与足量水反应，最终生成两种酸，其化学方程式是PCl 5+4H2O=H3PO 4+5HCl
1O 2(g) = 2 H2O (l ) ，ΔH 2 = -285.83 kJ·mol -1 2