专题09 反应热的计算与大小比较
——建立模型巧解题
化学反应热的计算是高考的必考点和热点内容，考查的知识点主要是运用化学键的键能、热化学方程式、标准燃烧热和盖斯定律计算化学反应的反应热。由于这一知识点涉及的计算方法较多，学生在做题时不能正确选择计算方法，导致计算错误。
我们在学习过程中可以绘制思维导图，凝练关键词，理清知识点之间的关系，构建化学反应热计算的思维导图模型，解决反应热计算中存在的困惑。运用思维导图进行化学反应热计算方法的总结能够帮助我们解决反应热计算中存在的问题，培养证据推理与模型建构的化学核心素养，从而提高化学计算成绩，实现真正的素养教育。
1．【2019新课标Ⅱ节选】环戊二烯（）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：
（1）已知：(g)(g)+H2(g) ΔH1=+100.3 kJ·mol?1 ①
H 2(g)+ I2(g)2HI(g) ΔH2=?11.0 kJ·mol?1 ②
对于反应：(g)+ I 2(g)(g)+2HI(g) ③ΔH3=___________kJ·mol?1。
【答案】(1)+89.3
【解析】（1）根据盖斯定律①+②，可得反应③的ΔH=+89.3kJ/mol；
【素养解读】确定③为目标方程式，已知方程式①和②与之比较，可知氢气为中间物质，处理的目标为消去氢气，在两个方程式中系数相同，在不同边，直接相加即可。
2．【2019新课标Ⅲ节选】近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
（2）Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行： CuCl 2(s)=CuCl(s)+1
2
Cl 2(g) ΔH 1=83 kJ·mol ? 1 CuCl(s)+
12O 2(g)=CuO(s)+1
2
Cl 2(g) ΔH 2=? 20 kJ·mol ? 1 CuO(s)+2HCl(g)=CuCl 2(s)+H 2O(g) ΔH 3=? 121 kJ·mol ? 1 则4HCl(g)+O 2(g)=2Cl 2(g)+2H 2O(g)的ΔH =_________ kJ·mol ? 1。 【答案】（2）? 116
【解析】（2）根据盖斯定律知，（反应I+反应II+反应III ）×2得2224HCl(g)O (g)2Cl (g)2H O(g)+=+ ?H=（?H 1+?H 2+?H 3）×
2=? 116kJ·mol ? 1。 【素养解读】已知方程式中确定CuCl 、CuO 、CuCl 2为中间物质，三个方程式直接相加，然后与目标方程式 相比，是其两倍关系，故乘以2，即可。
3．【2019江苏】氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是 A ．一定温度下，反应2H 2(g)+O 2(g)
2H 2O(g)能自发进行，该反应的ΔH <0
B ．氢氧燃料电池的负极反应为O 2+2H 2O+4e ?
4OH ?
C ．常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H 2，转移电子的数目为6.02×1023
D ．反应2H 2(g)+O 2(g)
2H 2O(g)的ΔH 可通过下式估算：
ΔH =反应中形成新共价键的键能之和?反应中断裂旧共价键的键能之和 【答案】A
【解析】A.体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向，该反应属于混乱度减小的反应，能 自发说明该反应为放热反应，即?H<0，故A 正确；B.氢氧燃料电池，氢气作负极，失电子发生氧化反应， 中性条件的电极反应式为：2H 2 ? 4e ? =4H +，故B 错误；C.常温常压下，V m ≠22.L/mol ，无法根据气体体 积进行微粒数目的计算，故C 错误；D.反应中，应该如下估算：?H=反应中断裂旧化学键的键能之和? 反 应中形成新共价键的键能之和，故D 错误；故选A 。 【素养解读】D 选项为通过键能计算焓变的模型。
1、反应热ΔH 的基本计算公式
（1）熟记反应热ΔH 的基本计算公式
ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量
ΔH＝反应物的总键能之和－生成物的总键能之和
（2）常见物质中的化学键数目
【典例1】通常把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(ΔH)，化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用。
工业上的高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)，该反应的反应热ΔH为______。
【答案】＋236 kJ·mol－1
【解析】SiCl4、H2和HCl分子中共价键的数目容易计算，而产物硅属于原子晶体，可根据原子晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。1 mol晶体硅中所含的Si—Si键为2 mol，即制取高纯硅反应的反应热ΔH ＝4×360 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1－(2×176 kJ·mol－1＋4×431 kJ·mol－1)＝＋236 kJ·mol－1。
【素养解读】通过键能计算焓变的模型计算反应的焓变关键在于对物质结构的理解。比如晶体硅中Si-Si键的数目，采用均摊法进行计算得到。
2、盖斯定律计算模型
（1）运用盖斯定律的技巧——“三调一加”
一调：根据目标热化学方程式，调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置，改写已知的热化学方程式。
二调：根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。
三调：调整中间物质的化学计量数。
一加：将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。
（2）运用盖斯定律的三个注意事项
①热化学方程式乘以某一个数时，反应热的数值必须也乘上该数。
②热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也必须相加减。
③将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但数值不变。
【典例2】【2019·湖北六校联合体联考】在一定条件下，CH4可与NO x反应除去NO x，已知有下列热化学方程式：
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
②N 2(g)＋2O2(g)2NO2(g)ΔH＝＋67.0 kJ·mol－1
③H2O(g)===H2O(l)ΔH＝－41.0 kJ·mol－1
则CH 4(g)＋2NO2(g)CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) ΔH＝____________。
【答案】－875.3 kJ·mol－1
【解析】由盖斯定律知①－②－2×③可得目标方程式。故ΔH＝ΔH①－ΔH②－2ΔH③＝[－890.3－(＋67.0)－
2×(－41.0)]kJ·mol－1＝－875.3 kJ·mol－1。
【素养解读】运用盖斯定律解题的关键是建立已知方程式和目标方程式之间的联系。可以以找反应的中间物质和消去中间物质为处理方程式的目标。
3、反应热大小的比较
（1）看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下：
（2）看ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。
（3）看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。
（4）看反应的程度。对于可逆反应，参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。【典例3】同一反应，反应物状态不同时
S(g)＋O2(g)===SO2(g)ΔH1＜0
S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH2＜0
则ΔH1____ΔH2。
【答案】＜
【解析】
ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3＜0，所以ΔH1＜ΔH2。
【素养解读】该题反应热大小比较中，我们可以将各物质的能量在图像中表达出来，然后比较直观的比
较，得出结论。
1．【2019·长沙市第一中学高三测试】在25 ℃、101 kPa时，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5 kJ·mol－1、285.8 kJ·mol－1、870.3 kJ·mol－1，则2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为() A．－488.3 kJ·mol－1B．＋488.3 kJ·mol－1
C．－191 kJ·mol－1D．＋191 kJ·mol－1
2．【2019·邯郸教学质量检测】工业上，在一定条件下利用乙烯和水蒸气反应制备乙醇。化学原理：
CH2==CH2(g)＋H2O(g)===CH3CH2OH(g)ΔH。已知几种共价键的键能如下表所示：
化学键C—H C==C H—O C—C C—O
键能/kJ·mol－1413 615 463 348 351
下列说法中错误的是()
A．上述合成乙醇的反应是加成反应
B．相同时间段内，反应中用三种物质表示的反应速率相等
C．碳碳双键的键能小于碳碳单键键能的2倍
D．上述反应式中，ΔH＝－96 kJ·mol－1
3．【2018·湖北联考】下列图示与对应的叙述相符的是()
A．图甲中的ΔH1>ΔH2
B．图乙表示可逆反应A(s)＋3B(g) 2C(g)ΔH>0
C．图丙表示充满NO2气体的试管，倒置于水槽中，向其中缓慢通入氧气直至试管中全部充满水，假设溶质不扩散，溶质的物质的量浓度与通入氧气的体积关系
D．由图丁可说明烯烃与H2加成反应是放热反应，虚线表示在有催化剂的条件下进行
4．根据已知信息，按要求写出指定反应的热化学方程式
LiH可作飞船的燃料，已知下列反应：
①2Li(s)＋H 2(g)===2LiH(s) ΔH ＝－182 kJ·mol －
1 ②2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH ＝－57
2 kJ·mol －1 ③4Li(s)＋O 2(g)===2Li 2O(s) ΔH ＝－1 196 kJ·mol －1
试写出LiH 在O 2中燃烧的热化学方程式______________________________________。 5．【2018·全国卷Ⅱ，27(1) 】CH 4—CO 2催化重整反应为CH 4(g)＋CO 2(g)===2CO(g)＋2H 2(g)。 已知：C(s)＋2H 2(g)===CH 4(g) ΔH ＝－75 kJ·mol －
1
C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝－394 kJ·mol －
1 C(s)＋12O 2(g)===CO(g) ΔH ＝－111 kJ·mol －1
该催化重整反应的ΔH ＝________kJ·mol －
1。 6．【2016·全国卷Ⅲ，27(4)②】已知下列反应：
SO 2(g)＋2OH －
(aq)===SO 2－
3(aq)＋H 2O(l) ΔH 1
ClO －
(aq)＋SO 2－
3(aq)===SO 2－
4(aq)＋Cl －
(aq) ΔH 2
CaSO 4(s)===Ca 2＋(aq)＋SO 2－
4(aq) ΔH 3
则反应SO 2(g)＋Ca 2＋
(aq)＋ClO －
(aq)＋2OH －
(aq)===CaSO 4(s)＋H 2O(l)＋Cl －
(aq)的ΔH ＝_________。
1．A 由题知表示各物质燃烧热的热化学方程式分别为①C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝－393.5 kJ·mol
－1
；②H 2(g)＋12
O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ·mol －
1；③CH 3COOH(l)＋2O 2(g)===2CO 2(g)＋2H 2O(l)
ΔH ＝－870.3 kJ·mol －
1。则2C(s)＋2H 2(g)＋O 2(g)===CH 3COOH(l)可由反应①×2＋②×2－③得出，则反应热为－393.5 kJ·mol －
1×2＋(－285.8 kJ·mol －
1×2)－(－870.3 kJ·mol －
1)＝－488.3 kJ·mol －
1。
2．D 题述反应式中，ΔH ＝615 kJ·mol －
1＋413 kJ·mol －
1×4＋463 kJ·mol －
1×2－348 kJ·mol －
1－413 kJ·mol －
1×5
－463 kJ·mol －
1－351 kJ·mol －
1＝－34 kJ·mol －
1，D 项错误。
3．C ΔH 1、ΔH 2、ΔH 3均小于零，且ΔH 1＝ΔH 2＋ΔH 3，故A 错误；平衡常数不会随压强的改变而改变，
故B 错误；试管中发生的总反应为4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3，所以随氧气通入，溶质的物质的量浓度不变，故C 正确；催化剂会降低反应的活化能，故D 错误。 4．2LiH(s)＋O 2(g)===Li 2O(s)＋H 2O(l) ΔH ＝－702 kJ·mol －
1 【解析】2LiH(s)===2Li(s)＋H 2(g) ΔH ＝＋18
2 kJ·mol －
1 2Li(s)＋12O 2(g)===Li 2O(s) ΔH ＝－598 kJ·mol －
1
H 2(g)＋12
O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝－286 kJ·mol －
1
上述三式相加得：2LiH(s)＋O 2(g)===Li 2O(s)＋H 2O(l) ΔH ＝－702 kJ·mol －
1。 5．247
【解析】C(s)＋2H 2(g)===CH 4(g) ΔH ＝－75 kJ·mol －
1① C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝－394 kJ·mol －
1② C(s)＋12
O 2(g)===CO(g) ΔH ＝－111 kJ·mol －1③
运用盖斯定律，③×2－①－②可得CH 4(g)＋CO 2(g)===2CO(g)＋2H 2(g) ΔH ＝[(－111×2)－(－75)－(－394)] kJ·mol －
1＝247 kJ·mol －
1。 6．ΔH 1＋ΔH 2－ΔH 3
【解析】将题中的3个反应依次标记为①、②、③，根据盖斯定律，①＋②－③即得所求的反应，ΔH ＝ΔH 1 ＋ΔH 2－ΔH 3。