反应热的类型、计算及比较




一、反应热的类型
由于反应的情况不同，反应热可以分为许多种，如燃烧热、中和热等等。
1．燃烧热
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。
对于可燃物的燃烧反应来讲，由于它们都是放热反应，因此可以通过燃烧热的计算，来了解燃烧反应为我们所提供的热量。
[例证1]　下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25℃，101 kPa)：
①C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)
ΔH＝－2 878 kJ/mol
②C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)
ΔH＝－2 658 kJ/mol
③C4H10(g)＋O2(g)===4CO(g)＋5H2O(l)
ΔH＝－1 746 kJ/mol
④C4H10(g)＋O2(g)===4CO(g)＋5H2O(g)
ΔH＝－1 526 kJ/mol
由此判断，正丁烷的燃烧热是(　　)
A．－2 878 kJ/mol　　　　　    B．－2 658 kJ/mol
C．－1 746 kJ/mol              D．－1 526 kJ/mol
[解析]　本题考查燃烧热定义，意在考查考生对基本概念的理解与运用。②中，生成物水是气态；③④中均生成CO，气态水和CO均不是稳定的氧化物。
[答案]　A
2．中和热
在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)，这时的反应热叫中和热。
在中学阶段，只讨论强酸和强碱反应的中和热，当强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应时，1 mol H＋与1 mol OH－起反应生成1 mol H2O，都放出57.3 kJ的热量，可表示为：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
[例证2]　25℃，101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ ·mol－1，则下列描述正确的是(　　)
A．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)
ΔH＝＋57.3 kJ·mol－1
C．H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热为
ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1
D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量
[解析]　根据中和热的定义和题意，A正确；中和反应为放热反应，ΔH为负值，B错误；中和热与生成水的量无关，C错误；D中醋酸是弱酸，电离要吸收热量，生成1 mol水时放出的热量小于57.3 kJ。
[答案]　A
二、反应热的计算与比较
1．反应焓变的简单计算
(1)根据概念计算：
ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)＝反应物中化学键断裂吸收的总能量－生成物中化学键形成释放的总能量＝生成物的总能量－反应物的总能量。
(2)根据热化学方程式进行计算：
热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正、负号；各项的系数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。其计算方法步骤与根据一般化学方程式计算相似，可以把反应热看做方程式内的一项进行处理。
(3)根据盖斯定律进行计算：
若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加或相减得到，则该化学反应的热化学方程式可以由以上反应的热化学方程式包括其ΔH(含“＋”、“－”)相加或相减而得到。
2．反应焓变的比较方法
影响反应焓变的因素有：①参加反应的物质的量：对于同一反应，其他条件相同时，参加反应的物质的量越多，反应吸收或放出的热越多，相应的焓变越大或越小。②各物质的聚集状态：物质的聚集状态不同，所具有的能量不同，反应热也不同。
(1)根据反应规律和影响ΔH大小的因素直接进行比较：
依照规律、经验和常识可直接判断不同反应的ΔH的大小，如吸热反应的ΔH肯定比放热反应的大(前者大于0，后者小于0)；2 mol H2燃烧放出的热量肯定比1 mol H2燃烧放出的热量多；等量的碳完全燃烧生成CO2放出的热量肯定比不完全燃烧生成CO放出的热量多；生成同一种物质液态产物比气态产物放出的热量多。
需要注意的是，ΔH的符号、数值和单位属于一个整体，不能随意分割，在比较两个热化学方程式中ΔH的大小时，比的是其代数值，要带正、负号进行比较；在比较两个反应放出或吸收的热量多少时，比的是其绝对值，应去掉正、负号进行比较。
(2)盖斯定律法：
依据盖斯定律，化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各反应产物)有关，而与反应进行的具体途径无关。热化学方程式可以像一个代数式一样进行移项、变向和加、减、乘、除等多种数学运算。依据进行数学运算后所得的新反应或过程的ΔH可以比较运算前的各反应ΔH的大小，这种方法称为盖斯定律法。
[例证3]　已知热化学方程式：
C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g)　    ΔH1①
C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　        ΔH2②
C(s，石墨)===C(s，金刚石)
ΔH3＝＋1.9 kJ·mol－1　③
下列说法正确的是(　　)
A．石墨转化为金刚石的反应是吸热反应
B．金刚石比石墨稳定
C．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
D．ΔH1>ΔH2
[解析]　由方程式③中ΔH3＝1.9 kJ·mol－1>0得出③反应吸热，石墨比金刚石稳定，A项正确，B项错误；由盖斯定律可得ΔH3＝ΔH2－ΔH1，因ΔH3>0，可得ΔH2>ΔH1，C、D项错误。
[答案]　A


1．(2011·上海高考，有改动)根据碘与氢气反应的热化学方程式
(ⅰ)I2(g)＋H2(g)2HI(g)
ΔH＝－9.48 kJ·mol－1
(ⅱ)I2(s)＋H2(g)2HI(g)
ΔH＝＋26.48  kJ·mol－1
下列判断正确的是(　　)
A．254 g I2(g)中通入2 g H2(g)，反应放热9.48 kJ
B．1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJ
C．反应(ⅰ)的产物比反应(ⅱ)的产物稳定
D．反应(ⅱ)的反应物总能量比反应(ⅰ)的反应物总能量低
解析：因H2(g)＋I2(g)2HI(g)为可逆反应，故254 g I2与2 g H2不可能完全反应生成2 mol HI，放出的热量小于9.48 kJ，A错误；1 mol 固态碘与1 mol气态碘所含的能量差为9.48  kJ－(－26.48 kJ)＝35.96 kJ，B错误；产物相同均为HI，稳定性一致，C错误；因反应物中氢气相同，而固态碘比气态碘所含的能量低，D正确。
答案：D
2．在同温同压下，下列各组热化学方程式中，ΔH1>ΔH2的是(　　)
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　    ΔH1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　        ΔH2
B．S(g)＋O2(g)===SO2(g)　        ΔH1
S(s)＋O2(g)===SO2(g)　        ΔH2
C．C(s)＋O2(g)===CO(g)　    ΔH1
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　        ΔH2
D．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　    ΔH1
H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)　    ΔH2
解析：放热反应ΔH<0，所以放出的热量越多，ΔH就越小，A中气态水变成液态水要放热，故ΔH1<ΔH2；B中固态硫变成气态硫需要吸热，故ΔH1<ΔH2；C中一氧化碳继续燃烧生成二氧化碳要放热，故ΔH1>ΔH2；D中后一反应的系数为前一反应对应物质系数的一半，故ΔH1<ΔH2。
答案：C
3．盖斯定律认为能量总是守恒的，化学反应过程一步完成或分步完成，整个过程的热效应是相同的。
已知：①H2O(g)===H2O(l)　        ΔH1＝Q1 kJ/mol
②C2H5OH(g)===C2H5OH(l)　        ΔH2＝Q2 kJ/mol
③C2H5OH(g)＋3O2(g)―→2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH3＝Q3 kJ/mol
若使23 g液态酒精完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为(kJ)(　　)
A．Q1＋Q2＋Q3　　　　　　    B．1.5Q1－0.5Q2＋0.5Q3
C．0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3          D．0.5(Q1＋Q2＋Q3)
解析：将③－②＋3×①，就能得到46 g液态酒精完全燃烧最后恢复到室温所放出的热量，然后将该热量再除以2即可。
答案：B