2023年12月18日发(作者：)
第3讲 能量守恒与热化学反应方程式
一、化学反应中的热量变化
１．从热效应角度对化学反应分类： 放 反应和 吸 反应。
２．常见放热反应
（1）所有燃烧反应；（2）金属跟酸反应；（3）大多数化合反应；（4）酸碱中和反应
３．常见的吸热反应
（1）大多数分解反应 （2）C＋CO2 △ 2CO
（3）C＋H2O △ CO＋H2
（4）Ca(OH)2＋2NH4Cl=CaCl2＋2H2O＋
2NH3
４．化学反应的本质：
（1）有新物质的生成。
（2）旧分子拆成原子，原子重新组合成新分子。
（3）从化学键角度认识：即 旧化学键的断裂，新化学键的形成 。
５．化学反应伴有能量变化的原因：
（1）从反应物与生成物能量的高低解释：
△E>0， 吸 热反应
△E = ∑E(生成物)－∑E(反应物)
△E<0， 放 热反应
（2）从化学键的角度解释
新化学键形成
旧化学键断裂
生成物
反应物
释放能量E
吸收能量E1
2
△E = E1－E2 △E>0， 吸 热反应；△E<0， 放 热反应
二、化学反应的焓变
１．概念
（1）焓变（即“反应热”）：恒温、恒压条件下，化学反应过程中 放出或吸收 的热量称为焓变。
（2）标准燃烧热：在101k Pa 下，1mol 物质完全燃烧生成稳定产物（即C元素生成气态－CO2、H元素生成液态水，N元素生成N2）的反应热，单位kJ·mol1 。
（3）热值：在101k Pa 下，1g 物质完全燃烧生成稳定产物的反应热，单位kJ/g 。
（4）关系：标准燃烧热＝热值×M（摩尔质量）
例1．甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是
－①CH3OH(g)+H2O(g)＝CO2(g)+3H2(g)；△H＝ + 49.0 kJ·mol1
②CH3OH(g)+1－O2(g)＝CO2(g)+2H2(g)；△H＝ - 192.9 kJ·mol1
2下列说法正确的是
－A．CH3OH的燃烧热为192.9 kJ·mol1
B．反应①中的能量变化如右图所示
C．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
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（ ）
D．根据②推知反应：CH3OH(l)+1－O2(g)＝CO2(g)+2H2(g)的△H>-192.9kJ·mol1
2【答案】D
２．热化学方程式
（1）概念：能够表示 反应热 的化学方程式。
（2）意义：既能表达质量守恒（方程式可加减），又能表达能量守恒（反应热可加减）。
（3）注意事项：
①必须标明各物质的聚集状态，气态（ g ）、液态（ l ）、固态（ s ）、溶液（ aq ）。
②热化学方程式的计量数只表示 物质的量 。
－③“ + ”表示吸热，“ － ”表示放热，反应热的单位为 kJ·mol1
。
例2．已知在1×105Pa、298K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ的热量，下列热化学方程式正确的是 （ ）
【答案】A
（4）键能与反应热的关系：△H＝Σ E（反应物）－Σ E（生成物）
例3．化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程，化学键的键能是形成（或拆开）l mol化学键时释放（或吸收）出的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能
－（kJ·mol1）P－P：198 P－O：360 O=O：498，则反应P4(白磷)+3O2→P4O6的反应热△H为 （ ）
A．－1638kJ/mol
C．－126kJ/mol
B．+1638kJ/mol
D．+126kJ/mol
【答案】A
例4．（2012·北京理综·26）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。
反应A：4HCl+O22Cl2+2H2O
（1）已知：
i反应A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量。
ii
①H2O的电子式是_______________.
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②反应A的热化学方程式是_______________。
③断开1 mol H－O 键与断开 1 mol H－Cl 键所需能量相差约为
H－O 键比HCl中H－Cl键（填“强”或“弱”） 。
【答案】
（1）
①
kJ，H2O中②4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)
△H=-115.6kJ·mol-1
③32 ，强
【解析】
（1）反应热＝反应物的键能和－生成物的键能和
－－[4E（H－Cl）+498kJ·mol1]－[2×243 kJ·mol1+4 E（H－O）]= -115.6kJ·mol-1
E（H－Cl）－E（H－O]=-31.9 kJ·mol-1
所以H－O键比H－Cl键强。
三、能量守恒与盖斯定律
（1）概念：反应不论一步进行还是分布进行，反应物和生成物的始态和终态一致，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的。
（2）表达：反应式可加减，各分步反应式左边加左边等于右边加右边，能得到总反应式，则总反应式的焓变等于各分步反应式焓变之和。
例5：（2011·江苏·20）
氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知： CH4(g)+ H2O(g)===CO(g)+3H2(g) △H= 206.2kJ·mol-1
CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) △H= 247.4kJ·mol-1
2H2S(g)===2H2(g)+S2(g) △H= 169.8kJ·mol-1
（1）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
【答案】CH4(g)+2H2O(g) ＝ CO2(g)+4H2(g)
H = +165.0 kJ·mol-1
【解析】
2CH4(g)+2 H2O(g) ＝ 2CO(g)+6H2(g) △H= 206.2kJ·mol-1×2
+) 2CO(g)+2H2(g)
＝ CH4(g)+CO2(g) △H= -247.4kJ·mol-1
CH4(g)+ 2H2O(g) ＝ CO2(g)+4H2(g) △H= 206.2kJ·mol-1×2-247.4kJ·mol-1
∴ CH4(g)+2H2O(g) ＝ CO2(g)+4H2(g)
H = +165.0 kJ·mol-1
例6．火箭发射时可用肼（N2H4）做燃料、二氧化氮（NO2）作氧化剂，两者反应生成氮气和水蒸气。已知：
－ （1）N2（g）＋2O2（g）＝2NO2（g）；△H＝+67.7KJ·mol1
－（2）N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋2H2O（g）；△H＝－534KJ·mol1
计算： 1 mol 气态肼和NO2完全反应时放出的热量为 kJ ，
该反应的热化学方程式为 。
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【答案】567.85 ，
－ 2N2H4（g）+2NO2（g）＝3N2（g）+4H2O（g）；△H＝－1135.7kJ·mol1
【解析】
－2NO2（g）＝N2（g）＋2O2（g）；△H＝-67.7KJ·mol1
－+） 2N2H4（g）+2O2（g）＝2N2（g）+4H2O（g）；△H＝-534×2kJ·mol1
－2N2H4（g）+2NO2（g）＝3N2（g）+4H2O（g）；△H＝（-534×2-67.7）kJ·mol1
－∴ 2N2H4（g）+2NO2（g）＝3N2（g）+4H2O（g）；△H＝－1135.7kJ·mol1
∴ N2H4（g）+NO2（g）＝N2（g）+2H2O（g）；△H＝－567.85kJ·mol1
－3
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