考点 29 化学反应的热效应 1．化学反应中的能量变化 （1）化学反应中的两大变化：物质变化和能量变化。 （2）化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。 （3）化学反应中的能量转化形式：热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。 ① 吸热反应：热能―→化学能。 ② 放热反应：化学能―→热能。 ③ 光合作用：光能―→化学能。 ④ 燃烧反应：化学能―→热能，化学能―→光能。 ⑤ 原电池反应：化学能―→电能。 ⑥ 电解池反应：电能―→化学能。 （4）化学反应的实质与特征 2．焓变、反应热 （1）焓(H) 用于描述物质所具有能量的物理量。 （2）焓变(ΔH) ΔH＝H(生成物)－H(反应物)。单位 kJ·mol－1 或 kJ/mol。 （3）反应热 指当化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号 Q 表示，单位 kJ·mol－1。 （4）焓变与反应热的关系 对于恒温恒压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有如下关系： ΔH＝Qp。 （5）规定：放热反应的 ΔH 为“−”，吸热反应的 ΔH 为“+”。 注意：（1）任何化学反应都伴随着能量的变化，不存在不发生能量变化的化学反应。 （2）反应热的单位是 kJ/mol，热量的单位是 kJ，不能混淆。 （3）比较反应热大小时，应带“+”、“−”一起比较。 反应热的理解 1．从微观的角度说，反应热是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键形成放出的热量的差值，图中 a 表 示旧化学键断裂吸收的热量；b 表示新化学键形成放出的热量；c 表示反应热。 2．从宏观的角度说，反应热是生成物的总能量与反应物的总能量的差值，图中 a 表示活化能，b 表示 活化分子结合成生成物所释放的能量，c 表示反应热。 3．吸热反应和放热反应 化学反应过程中释放或吸收的能量，都可以用热量(或换算成热量)来表述。通常把释放热量的化学反 应称为放热反应，把吸收热量的化学反应称为吸热反应。 类型比较 定义 形成原因 与化学键的关系 表示方法 联系 放热反应 吸热反应 放出热量的化学反应 吸收热量的化学反应 反应物具有的总能量大于生成物具有的 反应物具有的总能量小于生成物具有 总能量 的总能量 生成物分子成键时释放的总能量大于反 生成物分子成键时释放的总能量小于 应物分子断键时吸收的总能量 反应物分子断键时吸收的总能量 ΔH＜0 ΔH＞0 ΔH=ΔH(生成物)−ΔH(反应物)，键能越大，物质能量越低，越稳定；键能越小， 物质能量越高，越不稳定 常见反应类型 （1）所有的燃烧反应； （1）大多数分解反应； （2）酸碱中和反应； （2）少数化合反应，如 C 与 CO2、C （3）金属与酸或水的反应； 与水蒸气的反应； （4）原电池反应； （3）Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 的反应； （5）少数分解反应(如 TNT 爆炸)； （4）盐的水解、弱电解质的电离 （6）大多数化合反应； （7）电石制乙炔的反应 4．吸热反应与放热反应的判断 化学反应过程中释放或吸收的能量，都可以用热量（或换算成热量）来表述。通常把释放热量的化学 反应称为放热反应，把吸收热量的化学反应称为吸热反应。 （1）理论分析判断法 ΔH=生成物的总能量−反应物的总能量。当 ΔH>0 时，反应吸热；当 ΔH<0 时，反应放热。 ΔH=反应物的键能之和−生成物的键能之和。当生成物分子成键释放的总能量>反应物分子断键吸收的 总能量时，该反应表现为放热反应，即 ΔH<0；当生成物分子成键释放的总能量<反应物分子断键吸收的总 能量时，该反应表现为吸热反应，即 ΔH>0。 （2）规律判断法 常见的吸热反应：①大多数分解反应；②以 H2、CO、C 为还原剂的氧化还原反应，如 C+H2O(g) CO+H2；③ Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 晶体的反应。 常见的放热反应：①金属与水或酸的反应；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④燃烧反应；⑤铝 热反应；⑥营养物质在生物体内的氧化反应。 （3）图象判断法 当反应物的总能量高于生成物的总能量时，为放热反应；当反应物的总能量低于生成物的总能量时， 为吸热反应。 （4）反应条件判断法 反应开始需要加热，而停止加热后，反应亦可继续进行，则为放热反应；若反应需要持续不断地加热 才能进行，则可能为吸热反应也可能为放热反应。 （1）反应开始时需要加热的反应可能是吸热反应也可能是放热反应。有些吸热反应不但反应开始时需 要加热，反应发生过程中仍需不断加热才能使反应继续进行下去；有的放热反应在反应开始时也需要加热， 反应发生后会放出一定的热量，如果放出的热量可使反应维持下去，则反应过程中不需要再加热，否则也 必须不断加热才能使反应继续进行下去。 （2）常温下就能进行的反应不一定都是放热反应，如氢氧化钡和氯化铵的反应。 （3）任何化学反应都伴随着能量变化，但能量变化不一定都表现为热量变化，还可能以声、光、电等 形式表现出来。 （4）放出热量（或吸收热量）的物质变化过程不一定是放热反应（或吸热反应），如水蒸气冷凝为水 放热，干冰升华吸热，它们不是放热反应或吸热反应，而是物理变化过程。 5．反应热大小的比较 1．同一反应的比较 （1）反应物状态不同 S(g)+O2(g) SO2(g) ΔH1<0 S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH2<0 因为等量反应物 S(g)比 S(s)所具有的能量多，反应放出的热量就多，ΔH1<ΔH2。 （2）生成物状态不同 H2(g)+ O2(g) H2O(g) ΔH1<0 H2(g)+ O2(g) H2O(l) ΔH2<0 因为等量产物 H2O(g)比 H2O(l)所具有的能量多，反应放出的热量少，所以 ΔH1>ΔH2。（3）化学计量数不 同 H2(g)+ O2(g) H2O(l) ΔH1<0 有 2ΔH1=ΔH2 且 ΔH1>ΔH2。 2．不同反应的比较 2H2(g)+ O2(g) 2H2O(l) ΔH2<0 （1）根据反应物的本性比较 等物质的量的不同物质与同一物质反应时，越活泼，放热越多。 H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g) ΔH1<0 H2(g)+Br2(g) 2HBr(g) ΔH2<0 因 Cl2 比 Br2 活泼，故 ΔH1<ΔH2。 （2）反应程度不同 C(g)+O2(g) CO2(g) ΔH1<0 C(g)+ O2(g) CO(g) ΔH2<0 第一个反应程度大，放热多，因此 ΔH1<ΔH2。 注意：比较反应热时，要将其数值和前面的符号“+”“−”看作一个整体进行比较，不能只比较数值的大小。 （1）若为放热反应，则有 ΔH<0，反应放出的热量越多，ΔH 的值越小。 （2）若为吸热反应，则有 ΔH>0，反应吸收的热量越多，ΔH 的值越大。 （3）对于不同的吸热、放热反应，吸热反应的 ΔH 大于放热反应的 ΔH。 考向一 反应过程与能量变化图象分析 典例 1 单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化如下图所示。下列说法正确的是 A．S(单斜，s)===S(正交，s)　ΔH＝＋0.33 kJ·mol－1 B．正交硫比单斜硫稳定 C．相同物质的量的正交硫比单斜硫所含有的能量高 D．①表示断裂 1 mol O2 中的共价键所吸收的能量比形成 1 mol SO2 中的共价键所放出的能量少 297.16 kJ 【解析】根据盖斯定律，得：S(单斜，s)===S(正交，s)　ΔH＝－0.33 kJ·mol－1，可知单斜硫转化为正 交硫时要放出热量，正交硫的能量要低，较稳定，故 A 项错误、B 项正确；相同物质的量的正交硫比单斜 硫所含有的能量低，C 项错误；①表示断裂 1 mol S(单斜，s)和 1 mol O2(g)中的共价键所吸收的能量比形成 1 mol SO2(g)中的共价键所放出的能量少 297.16 kJ，D 项错误。 【答案】B 1．如图表示某反应的能量变化，对于该图的理解，你认为一定正确的是 A．曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示两个化学反应的能量变化 B．曲线Ⅱ可表示反应 2KClO3 2KCl+3O2↑的能量变化 C．该反应不需要加热就能发生 D．该反应的 ΔH=E2−E1 活化能与焓变的关系图解 （1）在无催化剂的情况下： E1 为正反应的活化能；E2 为逆反应的活化能；ΔH=E1−E2 为此反应的焓变。 （2）催化剂的作用：降低 E1、E2，但不影响 ΔH，反应放热还是吸热取决于起点(反应物)和终点(生成 物)能量的高低。 考向二 利用键能计算反应热 典例 1 根据键能数据估算 CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)的反应热 ΔH 为 化学键 C—H －1 键能/(kJ·mol ) C—F H—F F—F 489 565 155 414 －1 －1 A．－485 kJ·mol 　　　　 B．＋485 kJ·mol C．＋1 940 kJ·mol－1 D．－1 940 kJ·mol－1 【解析】ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝414 kJ·mol－1×4＋155 kJ·mol－1×4－489 kJ·mol－ ×4－565 kJ·mol－1×4＝－1 940 kJ·mol－1。 1 【答案】D 2．（1）乙苯催化脱氢制苯乙烯反应： 已知： 化学键 C—H C—C C=C H—H 键能/kJ·mol−1 412 348 612 436 计算上述反应的 ΔH=　　　　kJ·mol−1。 （2）已知反应 2HI(g) H2(g)+I2(g) 的 ΔH=+11 kJ·mol−1，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时 分别需要吸收 436 kJ、151 kJ 的能量，则 1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为　　　　kJ。 利用键能计算反应热的方法 （1）熟记反应热 ΔH 的计算公式 ΔH=E(反应物的总键能之和)−E(生成物的总键能之和) （2）注意特殊物质中键数的判断 物质(1 mol) P4 C(金刚石) Si SiO2 键数(NA) 6 2 2 4 1．下列化学反应属于放热反应的是 A．浓硫酸溶于水 B．镁溶于盐酸 C．石灰石煅烧 D．Ba(OH)2·8H2O 晶体与 NH4Cl 晶体混合 2．反应 A＋B→C(ΔH<0)分两步进行：① A＋B→X(ΔH>0)，② X→C(ΔH<0)。下列示意图中，能正确表示 总反应过程中能量变化的是 3．研究表明 N2O 与 CO 在 Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，下列说法错误的是 A