第2课时 焓变 热化学方程式
[核心素养发展目标] 1.变化观念：能辨识化学反应中的能量转化形式，形成能量可以相互转化的观念，理解焓变的含义、表示方法。2.模型认知：建立从定性到定量描述化学反应中的能量变化的思维模型，掌握热化学方程式的书写方法和意义。
一、化学反应的焓变
1．焓
焓是用来描述物质所具有的能量的物理量，符号为H。
2．反应焓变
(1)定义：反应产物的总焓与反应物的总焓之差。
(2)表达式及单位
表达式：ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)。
单位：kJ·mol－1(或J·mol－1)。
(3)化学反应的焓变示意图
3．反应焓变与反应热的关系
在等压条件下，反应中物质的能量变化全部转化为热能时，焓变与化学反应的反应热相等，数学表达式为ΔH＝Qp。
(1)相同质量的物质，物质的聚集状态不同，焓值不同。
(2)化学反应中焓变不为0。
(3)焓变(ΔH)的计算方法
①ΔH＝H总(生成物)－H总(反应物)
②ΔH＝E总(断键吸收总能量)－E总(成键释放总能量)
1．反应焓变与物质能量的关系
2.反应焓变与化学键变化的关系
ΔH＝E1－E2
据此判断下列说法中正确的是( )
A．石墨转变为金刚石是吸热反应
B．白磷比红磷稳定
C．S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2 则ΔH1ΔH2
D．CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH0
答案 A
解析 A项，由图像可知石墨的能量比金刚石的低，因此由石墨转变为金刚石是吸热反应，正确；B项，由图像可知白磷具有的能量比红磷的高，能量越低越稳定，错误；C项，由图像知，
ΔH1
ΔH2
，由于ΔH1、ΔH2均小于零，故ΔH1ΔH2，错误；D项，由图像可知反应CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)为放热反应，ΔH0，错误。
思维启迪——反应焓变的大小比较
(1)同温同压下反应物或生成物的状态不同
①同一反应物的反应物状态不同：
如S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1；
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2；则ΔH1＜ΔH2。
②同一反应物的生成物状态不同：
如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1；
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2；则ΔH1＞ΔH2。
(2)反应物的物质的量不同
物质的量越多，对于放热反应，放热越多，ΔH越小；对于吸热反应，吸热越多，ΔH越大。
如H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH1；
2H2(g)＋2Cl2(g)===4HCl(g) ΔH2；则ΔH1＞ΔH2。
(3)ΔH的符号不同
CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH2；则ΔH1＞ΔH2。
二、热化学方程式
1．热化学方程式的概念及意义
(1)概念
把一个化学反应中的物质的变化和反应的焓变同时表示出来的式子。
(2)意义
热化学方程式不仅表明了物质的变化，还表明了焓变(能量变化)。
2．热化学方程式的书写方法
(1)写出相应的化学方程式。热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数只表示其物质的量，可以是整数或分数。
(2)标注反应的温度和压强。没有特殊说明是指25℃、kPa，该条件可以不标注，但其他条件必须标注。
(3)标注各物质聚集状态。在物质后面用括号标注各物质的聚集状态：气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。
(4)标注ΔH的正负。化学方程式后面空一格标注ΔH，若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。
(5)计算ΔH的数值。根据化学方程式中的化学计量数计算写出ΔH的数值。ΔH单位是kJ·mol－1。
(1)热化学方程式书写的常见误区
①热化学方程式中不用标明反应条件(如“加热”“高温”“催化剂”等)。
②热化学方程式中不再用“↑”“↓”来标记气体生成物和难溶生成物。
③热化学方程式中一般用“===”(可逆反应中用“”)，即便是有机反应的热化学方程式中也不用“―→”。
(2)热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，若化学计量数加倍，则ΔH的数值也要加倍。
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－.6kJ
D．C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝.5kJ·mol－1
答案 B
解析 A项中反应物和生成物都未标明聚集状态；C项中ΔH的单位不正确；D项中为放热反应，ΔH符号应为“－”。
思维启迪——“四看”法判断热化学方程式的正误
(1)看各物质的聚集状态是否正确；
(2)看ΔH的“＋”“－”符号是否正确；
(3)看反应热的单位是否为kJ·mol－1；
(4)看反应热的数值与化学计量数是否对应。
(1)已知1molC(石墨，s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)，吸收.3kJ热量，请写出该反应的热化学方程式：
。
(2)1.7gNH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物，放出22.67kJ的热量：
(3)已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4kJ·mol－1，请写出1molNH3分解对应的热化学方程式：
(4)已知一些化学键的键能数据如下表所示：
请根据键能数据估算CH4(g)和F2(g)反应生成CF4(g)和HF(g)的热化学方程式：
答案 (1)C(石墨，s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝.3kJ·mol－1
(4)CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)ΔH＝－kJ·mol－1
解析 (1)化学式相同的同素异形体除需标明状态还需标明其名称(因为结构不同，具有的能量不同)，如金刚石应表示为“C(金刚石，s)”。
(2)1.7gNH3的物质的量为0.1mol，则4molNH3发生反应放出的热量为22.67kJ×40＝
(4)首先根据反应物和生成物写出反应方程式，注明各物质的状态，化学反应的反应热等于断裂旧化学键吸收的能量和形成新化学键放出的能量的差，根据键能数据可知，所求反应的反应热ΔH＝kJ·mol－1×4＋kJ·mol－1×4－kJ·mol－1×4－kJ·mol－1×4＝
－kJ·mol－1。
思维启迪
严格按照书写规则书写热化学方程式，构建热化学方程式书写及其正误判断的思维模型，促进“模型认知”化学核心素养的发展。
热化学方程式的书写方法
1．热化学方程式C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝.3kJ·mol－1表示( )
A．C(s)和水反应吸收.3kJ能量
B．1molC(s)和1mol水反应生成1mol一氧化碳和1mol氢气并吸收.3kJ热量
C．1molC(s)和1mol水蒸气反应生成1mol一氧化碳气体和1mol氢气，吸收.3kJ热量
D．1个C(s)原子和1分子水蒸气反应吸热.3kJ
答案 C
2．根据下图所示情况，判断下列说法中正确的是( )
A．其热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH＝41kJ·mol－1
B．该反应为吸热反应
C．该反应为放热反应
D．当H2O为液态时，其反应热大于41kJ·mol－1
解析 根据图示可知，A项将反应物与反应产物写反了，错误；反应产物的总能量比反应物的总能量高，故该反应为吸热反应，B项正确、C项错误。
3．(·广东佛山校级期中考试)下列关于2C4H10(g)＋13O2(g)===8CO2(g)＋10H2O(l) ΔH＝－kJ·mol－1的叙述错误的是( )
A．该反应的反应热ΔH＝－kJ·mol－1，是放热反应
B．该反应的ΔH与各物质的状态有关，与化学计量数也有关
C．该热化学方程式表示在25℃、kPa下，2molC4H10气体完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出热量kJ
D．该反应表明2mol丁烷燃烧时一定会放出kJ的热量
答案 D
解析 由热化学方程式表示的意义可知，A、B项正确；在热化学方程式没有标明温度、压强的情况下，对应的温度、压强为常温、常压，C项正确；2mol丁烷在常温常压下完全燃烧生成液态水时放出的热量才是kJ，D项错误。
4．今有如下三个热化学方程式：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝ckJ·mol－1
关于它们的下列表述正确的是( )
A．它们都是吸热反应
B．a、b和c均为正值
C．反应热的关系：a＝b
D．反应热的关系：2b＝c
解析 A项，H2燃烧属于放热反应；B项，放热反应的焓变为负值；C项，生成1molH2O(g)放出热量比生成1molH2O(l)放出热量少，所以ab；D项，状态相同，由于化学计量数成2倍关系，所以2b＝c。
5．(·西安高新一中期中考试)已知在25℃、kPa下，1gC8H18(辛烷)完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.4kJ热量。表示该反应的热化学方程式正确的是( )
解析 C8H18(辛烷)的摩尔质量为g·mol－1，所以1molC8H18(辛烷)完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出.6kJ热量。
题组一 反应热与焓变
1．下列说法中不正确的是( )
A．若反应产物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，ΔH0
B．破坏反应产物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，ΔH0
C．反应焓变是指1mol物质参加反应时的能量变化
D．在稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3kJ·mol－1，若将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3kJ
2．已知热化学方程式2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH，下列有关ΔH的说法正确的是( )
A．与化学方程式的书写形式无关
B．与H—H键、O==O键、H—O键的键能有关
C．与是否使用催化剂有关
D．与物质的状态无关
解析 化学计量数不同时，反应的焓变不同，A项错误；化学反应的焓变与键能的相对大小有关，与反应条件无关，B项正确、C项错误；同一物质的状态不同时，自身具有的能量也不同，从而导致反应的焓变不同，D项错误。
题组二 热化学方程式的含义
3．工业生产水煤气的反应为C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝.4kJ·mol－1，下列判断正确的是( )
A．反应物能量总和大于反应产物能量总和
B．CO(g)＋H2(g)===C(s)＋H2O(l)ΔH＝－.4kJ·mol－1
C．水煤气反应中生成1molH2(g)吸收.4kJ热量
D．水煤气反应中生成1体积CO(g)吸收.4kJ热量
解析 A项，由题中信息知合成水煤气反应为吸热反应，故可判断反应物总能量小于反应产物总能量；B项，若生成的H2O为气态时ΔH＝－.4kJ·mol－1；C项，生成1molH2(g)吸收.4kJ的热量；D项，应为生成1molCO(g)吸收.4kJ热量。
4．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－.6kJ·mol－1，则下列关于方程式2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)的ΔH的说法中正确的是( )
A．方程式中的系数表示分子数
B．该反应ΔH大于零
C．该反应ΔH＝－.6kJ·mol－1
D．可表示36g水分解时的热效应
解析 热化学方程式的系数表示物质的量，A项错误；在书写热化学方程式时，若反应物和反应产物对换，则ΔH的符号相反，数值不变，故B项正确、C项错误；D项未注明水是液态，错误。
5．根据碘与氢气反应的热化学方程式
①I2(g)＋H2(g)2HI(g) ΔH＝－9.48kJ·mol－1
②I2(s)＋H2(g)2HI(g) ΔH＝26.48kJ·mol－1
下列判断正确的是( )
A．gI2(g)中通入2gH2(g)，反应放热9.48kJ
B．1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量相差17.00kJ
C．反应①的产物比反应②的产物稳定
D．反应②的反应物总能量比反应①的反应物总能量低
解析 A项，因为是可逆反应，所以不能进行完全，放出的热量小于9.48kJ，错误；B项，1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量相差26.48kJ－(－9.48kJ)＝35.96kJ，错误；C项，反应产物都是气态HI，一样稳定，错误；D项，等量的同一物质，固态物质的能量比气态物质能量低，反应②的反应物总能量比反应①的反应物总能量低，正确。
6．下列关于热化学方程式的描述或结论正确的是( )
解析 由给出的热化学方程式可知，该反应为吸热反应，故臭氧的能量比氧气的高，A项错误；丙烷吸收能量，分解为乙烯和甲烷两种物质，无法比较反应物与生成物之一的稳定性，B项错误；由已知热化学方程式可知1molNaOH与HCl完全反应放出57.3kJ热量，故含10.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全反应放出的热量为14.kJ≈14.3kJ，C项正确；ΔH1、ΔH2均小于0，燃烧越充分放出的热量越多，ΔH越小，故ΔH1＜ΔH2，D项错误。
7．已知：H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－kJ·mol－1，下列说法正确的是( )
A．氟化氢气体分解生成氢气和氟气的反应是放热反应
B．1molH2与1molF2反应生成2mol液态HF放出的热量小于kJ
C．在相同条件下，1molH2与1molF2的能量总和小于2molHF气体的能量
D．该反应中的能量变化可用下图来表示
解析 由热化学方程式可知ΔH0，H2和F2反应生成HF是放热反应，则HF分解生成H2和F2为吸热反应，A项错误；HF(g)转变为HF(l)放热，则1molH2与1molF2反应生成2mol液态HF，放出的热量大于kJ，B项错误；该反应为放热反应，则反应物的总能量高于反应产物的总能量，C项错误、D项正确。
题组三 热化学方程式的书写与正误判断
8．在25℃、kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，下列热化学方程式正确的是( )
B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－.52kJ·mol－1
C．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－.76kJ·mol－1
D．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝.52kJ·mol－1
解析 1molCH3OH燃烧生成CO2和液态水时放热为32×22.68kJ＝.76kJ,2molCH3OH完全燃烧生成CO2和液态水时，放热2×.76kJ＝.52kJ，B项正确。
9．标准状况下，气态分子断开1mol化学键的焓变称为键焓。已知H—H、H—O和O==O键的键焓分别为kJ·mol－1、kJ·mol－1和kJ·mol－1，下列热化学方程式正确的是( )
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－kJ·mol－1
解析 根据题给数据，可计算出2molH2和1molO2完全反应生成2molH2O(g)产生的焓变是kJ·mol－1×2＋kJ·mol－1－kJ·mol－1×4＝－kJ·mol－1，所以该过程的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－kJ·mol－1，D项正确。
10．N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。25℃kPa时0.25molN2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出.5kJ热量。则下列热化学方程式中正确的是( )
B．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－.5kJ·mol－1
C．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝kJ·mol－1
D．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－kJ·mol－1
解析 热化学方程式中ΔH0表示吸热，ΔH0表示放热，A、C项中ΔH的符号错误；热化学方程式中化学式前面的系数仅表示物质的量，0.25molN2H4(g)燃烧放热.5kJ，故1molN2H4(g)燃烧放热4×.5kJ，D项正确、B项错误。
11．燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量。下列热化学方程式中ΔH代表燃烧热的是( )
C．C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l) ΔH3
D．2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH4
解析 A项，CH4没有完全燃烧，错误；B项，S在O2中燃烧生成SO2(g)，而不是SO3(s)，错误；C项，C6H12O6(s)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，正确；D项，应为1molCO(g)完全燃烧生成CO2(g)，错误。
A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1
B．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝2(b－a)kJ·mol－1
13．若已知反应N2＋3H22NH3 ΔH＝－92kJ·mol－1及下列数据。
试根据表中数据计算N—H键的键能为kJ·mol－1。
答案
解析 设N—H键的键能为x，故反应热ΔH＝－92kJ·mol－1＝(3×＋)kJ·mol－1－6x，x＝kJ·mol－1。
14．用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A，可实现氯的循环利用。
已知：Ⅰ.反应A中，4molHCl被氧化，放出.6kJ的热量。
Ⅱ.
(1)反应A的热化学方程式是
(2)断开1molH—O键与断开1molH—Cl键所需能量相差约为kJ，H2O中H—O键比HCl中H—Cl键(填“强”或“弱”)。
答案 (1)4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－.6kJ·mol－1
(2)31.9 强
解析 (1)反应A中水为气态。
(2)[4E(H—Cl)＋E(O==O)]－[4E(H—O)＋2E(Cl—Cl)]＝－.6kJ·mol－1，
故E(H—O)－E(H—Cl)＝31.9kJ·mol－1，H—O键比H—Cl键强。
15．按要求书写热化学方程式。
(1)已知16g固态硫完全燃烧时放出.4kJ的热量，该反应的热化学方程式是
(2)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6℃和76℃，AX5的熔点为℃。室温时AX3与气体X2反应生成1molAX5，放出热量.8kJ。该反应的热化学方程式为。
(3)0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧，生成固态的三氧化二硼和液态水，放出.5kJ热量，其热化学方程式为。
又已知：H2O(l)===H2O(g) ΔH＝44kJ·mol－1。则11.2L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是kJ。
(4)下图是一定温度和压强下N2和H2反应生成1molNH3的反应过程中的能量变化示意图，根据下图，写出工业合成氨的热化学方程式：
(ΔH的数值用含字母Q1、Q2的代数式表示)
答案 (1)S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－.8kJ·mol－1
(2)X2(g)＋AX3(l)===AX5(s)ΔH＝－.8kJ·mol－1
(3)B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l)ΔH＝－kJ·mol－1 6.5
(4)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝2(Q1－Q2)kJ·mol－1[或ΔH＝－2(Q2－Q1)kJ·mol－1]
(2)根据题给熔点与沸点的数据可判断，室温时AX3为液态，AX5为固态。故其热化学方程式为X2(g)＋AX3(l)===AX5(s) ΔH＝－.8kJ·mol－1。
(4)由图可知生成1molNH3(g)放出的热量为(Q2－Q1)kJ，则生成2molNH3(g)放出的热量为2(Q2－Q1)kJ，故该反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝2(Q1－Q2)kJ·mol－1。
16．已知下列两个热化学方程式：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－.6kJ·mol－1
C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－kJ·mol－1
根据上面两个热化学方程式，试完成下列问题：
(1)1molH2和2molC3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为。
(2)现有H2和C3H8的混合气体共5mol，完全燃烧时放热kJ，则在混合气体中H2和C3H8的体积比是。
(3)已知：H2O(l)===H2O(g) ΔH＝44.0kJ·mol－1。试写出丙烷燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式。
答案 (1)4.8kJ (2)3∶1
(3)C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－kJ·mol－1
解析 (1)1molH2和2molC3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为.8kJ·mol－1×
1mol＋kJ·mol－1×2mol＝4.8kJ。(2)设混合气体中H2的物质的量为x，则C3H8的物质的量为5mol－x，所以.8kJ·mol－1×x＋(5mol－x)×kJ·mol－1＝kJ，解方程得x≈3.75mol，则5mol－x＝1.25mol，故V(H2)∶V(C3H8)＝3.75mol∶1.25mol＝3∶1。
(3)给已知方程式编号：
C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－kJ·mol－1①
H2O(l)===H2O(g)ΔH＝44.0kJ·mol－1②
根据盖斯定律将①＋②×4得：
C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－kJ·mol－1。