命题分析
考向 1反应热的计算
常见的命题角度有如下几种情况：利用键能求解，利用盖斯定律求解，利用物质的能量关系图求解。
（ 1）利用键能求解
例 1．断裂下列化学键需要吸收的能量分别为： H— H 436 kJ/ mol F— F 153 kJ/ mol H— F 565 kJ/ mol下列说法正确的是()
A． H 2与 F 2反应的热化学方程式为： H 2 (g)＋ F 2 (g)= 2 HF (g)Δ H＝－ 541 kJ
B． 2 L HF气体分解成 1 L H 2和 1 L F 2吸收 541 kJ的热量
C． 1 mol H 2与 1 mol F 2反应生成 2 mol液态 HF放出的热量小于 541 kJ
D．在相同条件下， 1 mol H 2与 1 mol F 2的能量总和大于 2 mol HF气体的能量
解析：焓变Δ H=反应物总键能 -生成物总键能。焓变Δ H的单位是 kJ/ mol， A项错误；依据题目提供的键能数据，可知应是 2 mol HF气体分解成 1 mol H 2和 1 mol F 2时吸收 541 kJ的热量， B项错误；气态 HF变为液态时要放出热量，所以 1 mol H 2与 1 mol F 2反应生成 2 mol液态 HF放出的热量大于 541 kJ， C项错误； H 2与 F 2的反应是放热反应，说明在相同条件下，反应物的总能量大于生成物的总能量， D项正确。
答案： D
（ 2）利用盖斯定律求解
例 1．( 2010·广东高考)在 298 K、 100 kPa时，已知： 2 H 2 O (g)= O 2 (g)＋ 2 H 2 (g)Δ H 1;
Cl 2 (g)＋ H 2 (g)= 2 HCl (g)Δ H 2; 2 Cl 2 (g)＋ 2 H 2 O (g)= 4 HCl (g)＋ O 2 (g)Δ H 3,则Δ H 3与Δ H 1和Δ H 2间的关系正确的是( )
A．Δ H 3＝Δ H 1＋ 2Δ H 2 B．Δ H 3＝Δ H 1＋Δ H 2
C．Δ H 3＝Δ H 1－ 2Δ H 2 D．Δ H 3＝Δ H 1－Δ H 2
解析：根据盖斯定律，第二个热化学方程式乘以 2，再和第一个热化学方程式相加，即得出第三个热化学方程式。
答案： A
例 2．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 O 2 (g)= 2 P 2 O 5 (s)Δ H＝ Q 1 kJ· mol－ 1; 4 P(红， s)＋ 5 O 2 (g)= 2 P 2 O 5 (s)Δ H＝ Q 2 kJ· mol－ 1, 则下列说法中正确的是( )
A． Q 1> Q 2，白磷比红磷稳定 B． Q 1> Q 2，红磷比白磷稳定
C． Q 1< Q 2，白磷比红磷稳定 D． Q 1< Q 2，红磷比白磷稳定
解析：根据 31 g白磷变成红磷放出 18.39 kJ的热量可知，白磷所含的能量高，红磷所含的能量低，红磷比白磷稳定；红磷转化为白磷的反应是吸热反应。根据“盖斯定律”，将两个方程式相减得： P 4 (s)= 4 P(红， s)Δ H＝( Q 1－ Q 2) kJ· mol－ 1< 0，因此选 D
答案： D
（ 3）利用物质的能量关系图
例 1.( 2012·温州八校联考)( 1)①根据下列图示，写出反应的热化学方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②根据如图所示情况，判断下列说法中正确的是( )
A．其热化学方程式为： CO (g)＋ H 2 O (g)= CO 2 (g)＋ H 2 (g)Δ H＝＋ 41 kJ/ mol
B．该反应为吸热反应
C．该反应为放热反应
D．当 H 2 O为液态时，其反应热值小于 41 kJ/ mol
( 2)已知 16 g固体硫完全燃烧时放出 148.4 kJ的热量，该反应的热化学方程式是_______________________________________________________________________
________________。
( 3)如图是某温度下， N 2与 H 2反应过程中能量变化的曲线图。该反应的热化学方程式为：________________________________________________________________________
________________________。
A、 b两条曲线产生区别的原因很可能是_______________________________________________________________。
解析：( 1)②以图示形式将反应 CO 2 (g)＋ H 2 (g)= CO (g)＋ H 2 O (g)的质变与能变呈现出来，并要求判断反应类型及Δ H情况。根据所给图示可知， A选项将反应的反应物与生成物弄反了，故不对；生成物的能量比反应物的能量高，故该反应为吸热反应， B选项正确，则 C选项错误； D选项未限定 H 2 O的物质的量，故不对。答案为 B。
( 3) b反应中使用催化剂，可以降低反应的活化能，但反应的热效应不会改变。
答案：( 1)① CO (g)＋ H 2 O (g)= CO 2 (g)＋ H 2 (g)Δ H＝－ 41 kJ/ mol② B
( 2) S (s)＋ O 2 (g)= SO 2 (g)Δ H＝－ 296.8 kJ/ mol
( 3) N 2 (g)＋ 3 H 2 (g)
2 NH 3 (g)Δ H＝－ 92 kJ/ mol
a不使用催化剂， b使用了催化剂
考向 2热化学方程式的书写
命题角度主要有两点：一是利用盖斯定律，根据已 知的若干个热化学方程式找出其中的关系写出新的热化学方程式（实质上就是求对应反应焓变），而是根据燃烧热或一定量物质变化产生的能量数据来写相应的热化 学方程式。难点是如何将已知的热化学方程式转化为待求的化学反应方程式，方法就是通过观察已知、待求热化学反应方程式的组成关系，然后将已知方程式进行加 减运算（有时需要先对计量数进行同倍数的扩大或减小）得到待求式，此过程中已知的热化学反应方程式的反应热要进行同样的运算。
热化学方程式的书写应注意：
1．若为同素异形体，除了注明聚集状态，还要注明名称。因为同素异形体虽然构成元素相同，但是为不同物质，其本身具有的能量不同，所以反应中的Δ H也不同。
如① S( s，单斜)＋ O 2 (g)= SO 2 (g)Δ H 1＝－ 297.16 kJ/ mol
② S( s，正交)＋ O 2 (g)= SO 2 (g)Δ H 2＝－ 296.83 kJ/ mol
③ S( s，单斜)＝ S( s，正交)Δ H 3＝－ 0.33 kJ/ mol
2．热化学方程式的书写，一般不写反应条件、生成物沉淀符号和气体符号。
3．相同条件(温度、压强)，相同物质的化学反应(互逆反应，不一定是可逆反应)，正向进行的反应和逆向进行的反应，其反应热Δ H数值相等，符号相反。
如： 2 H 2 (g)＋ O 2 (g)＝ 2 H 2 O (l)Δ H＝－ 571.6 kJ· mol－ 1； 2 H 2 O (l)＝ 2 H 2 (g)＋ O 2 (g)Δ H＝＋ 571.6 kJ· mol－ 1。
4．不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热Δ H表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。
如： 2 SO 2 (g)＋ O 2 (g) 2 SO 3 (g)Δ H＝－ 197 kJ· mol－ 1是指 2 mol SO 2 (g)和 1 mol O 2 (g)完全转化为 2 mol SO 3 (g)时放出的能量。若在相同的温度和压强时，向某容器中加入 2 mol SO 2 (g)和 1 mol O 2 (g)反应达到平衡时，放出的能量为 Q，因反应不能完全转化生成 2 mol SO 3 (g)，故 Q＜ 197 kJ。同时看出热化学方程式中的反应热Δ H与可逆符号及等号无关。
5．Δ H和测定条件(温度、压强)有关。因此，书写热化学方程式时注明Δ H的测定条件。绝大多数的Δ H是在 25℃、 1.01× 10 5 Pa下测定的，可不注明温度和压强。
例 1．( 2011·新课标全国卷节选)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知 H 2 (g)、 CO (g)和 CH 3 OH (l)的燃烧热Δ H分别为－ 285.8 kJ· mol－ 1、－ 283.0 kJ· mol－ 1和－ 726.5 kJ· mol－ 1。请回答下列问题：
( 1)用太阳能分解 10 mol水消耗的能量是________ kJ；
( 2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为________________________________________________________________________。
解析：( 1)分解 10 mol水消耗的能量在数值上等于 10 mol H 2 (g)完全燃烧时所放出的热量： 10 mol× 285.8 kJ· mol－ 1＝ 2 858 kJ。
( 2)根据 CO (g)、 CH 3 OH (l)燃烧热的热化学方程式 CO (g)＋ H 2 O (g)= CO 2 (g)＋ H 2 (g)Δ H＝－ 41 kJ/ mol； CH 3 OH (l)＋ 3/2 O 2 (g)= CO 2 (g)＋ 2 H 2 O (l)Δ H＝－ 725.8 kJ· mol－ 1，再由盖斯定律可写出甲醇不完全燃烧的热化学方程式。
答案：( 1) 2 858
( 2) CH 3 OH (l)＋ O 2 (g)= CO (g)＋ 2 H 2 O (l)Δ H＝－ 443.5 kJ· mol－ 1
例 2．( 2012·无锡质检)已知：①将煤转化为水煤气的主要化学反应为 C (s)＋ H 2 O (g)= CO (g)＋ H 2 (g)；② C (s)、 CO (g)和 H 2 (g)完全燃烧的热化学方程式分别为： C (s)＋ O 2 (g)= CO 2 (g)Δ H＝－ 393.5 kJ· mol－ 1； CO (g)＋ 1/2 O 2 (g)= CO 2 (g)Δ H＝－ 283.0 kJ· mol－ 1； H 2 (g)＋ 1/2 O 2 (g)= H 2 O (g)Δ H＝－ 242.0 kJ· mol－ 1
请回答：
( 1)根据以上信息，写出 C (s)与水蒸气反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
( 2)比较反应热数据可知， 1 mol CO (g)和 1 mol H 2 (g)完全燃烧放出的热量之和比 1 mol C (s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”；乙同学根据盖斯定律做出如图所示的循环图，并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。
请分析：甲、乙两同学观点正确的是________(填“甲”或“乙”)；判断的理由是________________________________________________________________________。
( 3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点，请列举其中的两个优点________________________________________________________________________。
解析：( 1)根据盖斯定律，观察②中的三个反应，用第一个反应减去第二个反应，再减去第三个反应即为①中的反应。
( 2)根据能量守恒，可知甲不正确，没有考虑煤气化所吸收的能量。
答案：( 1) C (s)＋ H 2 O (g)= CO (g)＋ H 2 (g)Δ H＝＋ 131.5 kJ· mol－ 1
( 2)乙甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量(或Δ H 1＝Δ H 2＋Δ H 3，且Δ H 2> 0)
( 3)①减少污染；②燃烧充分；③方便运输
例 3.在 25℃、 101 kPa下， 1 g甲醇燃烧生成 CO 2和液态水时放热 22.68 kJ，下列热化学方程式正确的是()
A． CH 3 OH (l)＋ O 2 (g)= CO 2 (g)＋ 2 H 2 O (l)Δ H＝＋ 725.8 kJ· mol－ 1
B． 2 CH 3 OH (l)＋ 3 O 2 (g)= 2 CO 2 (g)＋ 4 H 2 O (l)Δ H＝－ 1452 kJ· mol－ 1
C． 2 CH 3 OH (l)＋ 3 O 2 (g)= 2 CO 2 (g)＋ 4 H 2 O (l)Δ H＝－ 725.8 kJ· mol－ 1
D． 2 CH 3 OH＋ 3 O 2= 2 CO 2＋ 4 H 2 OΔ H＝－ 1452 kJ· mol－ 1
解析： B因反应放热，Δ H< 0，故 A项错误；热化学方程式中必须标明各物质的状态， D项错误； 1 mol甲醇的质量为 32 g，由 1 g甲醇燃烧生成 CO 2和液态水时放热 22.68 kJ，可得 1 mol甲醇燃烧生成 CO 2和液态水时放热 22.68 kJ× 32≈ 725.8 kJ。故只有 B项正确。
答案： B
[点评]把握热化学方程式书写中的易错点，明确命题者在该知识点考查中的设错方式，有利于快速、准确地判断热化学方程式的正误。热化学方程式正误判断中的关键点有：①漏写或错写物质的聚集状态；②忽视反应热Δ H的正负号；③错写或漏写Δ H的单位；④反应热的数值与化学计量数不对应等。请结合下面的变式题对此加深理解。
考向 3能量变化的图像问题
在此类题中图像一般是以能量为纵坐标，异反应时间为横坐标，考察能量的变化情况，判断反应是吸热反应还是放热反应，或使用与不使用催化剂的同一反应的能量变化曲线。同一反应，使用与不使用催化剂，曲线的起点相同，但不使用催化剂的曲线在上，使用催化剂的曲线在下。
例 1. T℃时， N 2与 H 2反应生成 NH 3，其能量变化如图 18－ 2(Ⅰ)所示。若保持其他条件不变，温度分别为 T 1℃和 T 2℃时， H 2的体积分数与时间的关系如图(Ⅱ)所示。则下列结论不正确的是( )
A．该反应的热化学方程式： N 2 (g)＋ H 2 (g)
NH 3 (g)Δ H＝－( b－ a) kJ· mol－ 1
B．该反应的热化学方程式： N 2 (g)＋ 3 H 2 (g) 2 NH 3 (l)Δ H＝ 2( a－ b－ c) kJ· mol－ 1
C． T 1＞ T 2，且正反应为放热反应
D．其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，且 H 2的转化率增大
解析：由图Ⅱ可知反应在 T 1条件下先达到平衡，则说明 T 1高于 T 2，而 T 1温度下平衡时氢气的体积分数大，说明该反应为放热反应。 A、 B、 C项正确；升高温度平衡向逆反应方向移动，氢气的转化率减小， D项错误。
答案： B
模拟题训练
1．已知氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏 1 mol氢气中的化学键消耗的能量为 Q 1 kJ，破坏 1 mol氯气中的化学键消耗的能量为 Q 2 kJ，形成 1 mol氯化氢中的化学键释放的能量为 Q 3 kJ，下列关系式正确的是()
A． Q 1＋ Q 2> Q 3 B． Q 1＋ Q 2> 2 Q 3
C． Q 1＋ Q 2< Q 3 D． Q 1＋ Q 2< 2 Q 3
[答案] D
解析：燃烧为放热反应，即生成物的键能之和大于反应物的键能之和。
2．下列变化一定为放热的化学反应的是()
A． H 2 O (g)= H 2 O (l)放出 44 kJ热量
B．Δ H> 0的化学反应
C．形成化学键时共放出能量 862 kJ的化学反应
D．能量变化如图所示的化学反应
答案： D
解析：化学反应放热还是吸热，取决于 H(生成物)与 H(反应物)的相对大小。若 H(生成物)> H(反应物)，则反应吸热，反之放热。 A项 H 2 O (g)= H 2 O (l)为物理变化； B项Δ H> 0，即 H(生成物)> H(反应物)，反应吸收热量； C项无法确定反应放热还是吸热； D项，由图可知 H(生成物)< H(反应物)，反应放热。
3.下列说法正确的是( )
A.反应热就是反应中放出的能量
B．在 101 kPa时， 1 mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热
C．由 C(石墨)→ C(金刚石)Δ H＝＋ 1.9 kJ· mol－ 1可知，金刚石比石墨稳定
D．等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多
答案： D
解析：反应过程中所放出或吸收的热量都是反应热，因此 A错；在 101 kPa时， 1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量叫做该物质的燃烧热， B选项未指明碳完全燃烧生成二氧化碳，是错误的；由 C(石墨)―→ C(金刚石)Δ H＝＋ 1.9 kJ· mol－ 1可知，金刚石能量高，不稳定；因为硫固体变为硫蒸气要吸热，所以等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多是正确的(相同条件下，同一物质在气态时具有的能量最多，液态时次之，固态时最少，反应放出的热量等于反应物所具有的能量减去生成物所具有的能量，因为生成物是一样的，所以等量的硫蒸气燃烧时放出的热量比硫固体放出的多)。
4．科学家已获得了极具理论研究意义的 N 4分子，其结构为正四面体(如图所示)，与白磷分子相似。已知断裂 1 mol N— N键吸收 193 kJ热量，断裂 1 mol N≡ N键吸收 941 kJ热量，则()
A. N 4的熔点比 P 4高
B. 1 mol N 4气体转化为 N 2时要吸收 724 kJ能量
C. N 4是 N 2的同系物
D. 1 mol N 4气体转化为 N 2时要放出 724 kJ能量
答案： D
解析： N 4与白磷( P 4)结构相似，均为分子晶体，由于 N 4相对分子质量小于 P 4，故其分子间作用力弱于 P 4，其熔点低于 P 4， A错； N 4与 N 2互为同素异形体，而不是同系物，则 C错；从结构图中可看出，一个 N 4分子中含有 6个 N— N键，根据 N 4 (g)= 2 N 2 (g)Δ H，有Δ H＝ 6× 193 kJ· mol－ 1－ 2× 941 kJ· mol－ 1＝－ 724 kJ· mol－ 1，故 B项错误， D项正确。
5．下列说法正确的是()
A.书写热化学方程式时，只要在化学方程式的右端写上热量的符号和数值即可
B.凡是在加热或点燃条件下进行的反应都是吸热反应
C.表明反应所放出或吸收热量的化学方程式叫做热化学方程式
D.氢气在氧气中燃烧的热化学方程式是： 2 H 2 (g)＋ O 2 (g)= 2 H 2 O (l)Δ H＝－ 483.6 kJ
答案： C
解析： A项，热化学方程式还应注明各物质的聚集状态； B项，放热反应有时在点燃或加热时才能发生； D项，Δ H单位错误。
6.已知： H 2 (g)＋ F 2 (g)= 2 HF (g)Δ H＝－ 270 kJ· mol－ 1，下列说法正确的是( )
A. 2 L氟化氢气体分解成 1 L氢气与 1 L氟气吸收 270 kJ热量
B. 1 mol氢气与 1 mol氟气反应生成 2 mol液态氟化氢放出的热量小于 270 kJ
C.在相同条件下， 1 mol氢气与 1 mol氟气的能量总和大于 2 mol氟化氢气体的能量
D. 1个氢气分子与 1个氟气分子反应生成 2个氟化氢气体分子放出 270 kJ热量
答案： C
解析： A项中用 L做单位是错误的，因为热化学方程式的化学计量数表示物质的量； B项中放出的热量小于 270 kJ是错误的，应大于 270 kJ； D项中说几个分子间反应是错误的； C项正确。
7.在同温同压下，下列各组热化学方程式中，Δ H 1>Δ H 2的是( )
A． 2 H 2 (g)＋ O 2 (l)= 2 H 2 O (l)Δ H 1
2 H 2 (g)＋ O 2 (g)= 2 H 2 O (g)Δ H 2
B． S (g)＋ O 2 (g)= SO 2 (g)Δ H 1
S (s)＋ O 2 (g)= SO 2 (g)Δ H 2
C． C (s)＋ O 2 (g)= CO (g)Δ H 1
C (s)＋ O 2 (g)= CO 2 (g)Δ H 2
D． H 2 (g)＋ Cl 2 (g)= 2 HCl (g)Δ H 1
H 2 (g)＋ Cl 2 (g)= HCl (g)Δ H 2
答案： C
解析： A选项， H 2 O (g)―→ H 2 O (l)还要放热，故Δ H 1<Δ H 2； B选项，反应物 S (s)―→ S (g)需吸热，故Δ H 1<Δ H 2； C选项， CO＋ O 2―→ CO 2的反应放热，故Δ H 1>Δ H 2； D选项，后一反应的化学计量数为前一反应对应物质的一半，故Δ H 1<Δ H 2。
8.在进行中和热的测定中，下列操作错误的是( )
A．反应前酸、碱溶液的温度要相同
B．测量溶液的温度计要一直插在溶液中
C．为了使反应均匀进行，可以向酸(碱)中分次加入碱(酸)
D．为了使反应更完全，可以使酸或碱适当过量
答案： C
解析：分次加入混合时，容易造成热量损失，使测试结果不准确。
9.根据热化学方程式： S (l)＋ O 2 (g)= SO 2 (g)Δ H＝－ 293.23 kJ· mol－ 1，分析下列说法正确的是( )
A． S (s)＋ O 2 (g)= SO 2 (g)，反应放出的热量大于 293.23 kJ· mol－ 1
B． S (g)＋ O 2 (g)= SO 2 (g)，反应放出的热量小于 293.23 kJ· mol－ 1
C． 1 mol SO 2的化学键断裂吸收的能量总和大于 1 mol硫和 1 mol氧气的化学键断裂吸收的能量之和
D． 1 mol SO 2的化学键断裂吸收的能量总和小于 1 mol硫和 1 mol氧气的化学键断裂吸收的能量之和
答案： C
10.0. 3 mol的气态高能燃料乙硼烷( B 2 H 6)在氧气中燃烧，生成固态的三氧化二硼和液态水，放出 649.5 kJ热量，其热化学方程式为_______________________________。又已知： H 2 O (l)= H 2 O (g)Δ H＝＋ 44 kJ· mol－ 1。则 11.2 L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是__________ kJ。
答案： B 2 H 6 (g)＋ 3 O 2 (g)= B 2 O 3 (s)＋ 3 H 2 O (l)Δ H＝－ 2 165 kJ· mol－ 1 1 016.5
解析： 1 mol B 2 H 6燃烧放出热量＝ 2 165 kJ， 0.5 mol B 2 H 6燃烧生成液态水( 1.5 mol)放出热量为× 2 165 kJ， 1.5 mol H 2 O (l)变为 1.5 mol H 2 O (g)需吸收热量为 66 kJ，所以 0.5 mol B 2 H 6燃烧生成气态水时放出热量为× 2 165 kJ－ 1.5× 44 kJ＝ 1 016.5 kJ。
12．下表中的数据是破坏 1 mol物质中的化学键所消耗的能量 (kJ)：
根据上述数据回答( 1)～( 4)题。
( 1)下列物质本身具有的能量最低的是()
A． H 2 B． Cl 2 C． Br 2 D． I 2
( 2)下列氢化物本身具有的能量最低的是()
A． HCl B． HBr C． HI D． HF
( 3) X 2＋ H 2= 2 HX( X代表 Cl、 Br、 I)的反应是________反应。(填“吸热”或“放热”)
( 4)相同条件下， X 2( X代表 Cl、 Br、 I)分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出的热量最多的是__________。
答案：( 1) A( 2) A( 3)放热 ( 4) Cl 2
解析：( 1)破坏物质中的化学键消耗能量越多，说明原物质越稳定，本身能量越少，由表知 H 2应具有最低能量。( 2)物质越不活泼，与 H 2形成氢化物越不稳定，本身能量越高，故选 A。( 3)由表可知，反应物 X 2＋ H 2的能量都小于氢化物 2倍的能量，故均为放热反应。( 4)由表可知，反应物 Cl 2＋ H 2所具有的能量，与 2倍 HCl的能量相差最大，故放热最多，因化学反应的本质是旧键断裂吸热，新键形成放热。
