（2）从物质总能量高低角度分析化学反应中的能量变化
①从物质内部能量分析化学反应过程：
化学反应的过程可看作“储存”在物质内部的能量（化学能）转化为热能、电能或光能等形式释放出来，或者是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量（化学能）被“储存”起来的过程。
②物质总能量与化学反应能量变化的关系：
a．图Ⅰ中反应物的总能量大于生成物的总能量，反应释放能量；
b．图Ⅱ中反应物的总能量小于生成物的总能量，反应吸收能量。
1．化学反应的本质是什么？
断裂化学键、形成化学键与物质能量之间有什么关系？
提示：
化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成；断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量。
2．已知下列物质的键能：
H—H
Cl—Cl
H—Cl
键能/（kJ·mol－1）
436.4
242.7
431.8
对于反应：
H2＋Cl2===2HCl，若生成2molHCl，反应过程中断裂化学键共吸收的能量是多少？
形成化学键共放出的能量是多少？
依据以上两个数据判断该反应是放出还是吸收能量，并确定放出或吸收能量的多少？
提示：
反应过程中断裂化学键共吸收的能量是436.4kJ＋242.7kJ＝679.1kJ，形成化学键共放出的能量是431.8kJ×2＝863.6kJ，由于863.6＞679.1，故该反应放出能量，放出的能量为863.6kJ－679.1kJ＝184.5kJ。
1．放热反应与吸热反应的比较
类型
比较
放热反应
吸热反应
概念
有热量放出的化学反应，放热反应的ΔH为“－”或ΔH<0
吸收热量的化学反应，吸热反应的ΔH为“＋”或ΔH>0
形成原因
反应物的总能量>生成物的总能量
反应物的总能量<生成物的总能量
与断键、成键中能量变化关系
断键吸收的总能量<成键放出的总能量
断键吸收的总能量>成键放出的总能量
图示
实例
①绝大多数化合反应，
如CaO＋H2O===Ca（OH）2
②所有的燃烧反应，
如CH4＋2O2
CO2＋2H2O
③酸碱中和反应，
如NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
④活泼金属与酸或水的反应，
如2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
⑤部分特殊反应，如铝热反应、过氧化钠与水或CO2的反应、氨的催化氧化等
①绝大多数分解反应，如CaCO3
CaO＋CO2↑
②铵盐与碱的反应，如
2NH4Cl（s）＋Ba（OH）2·8H2O（s）===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
③以C、CO和H2为还原剂的氧化还原反应，如C（s）＋H2O（g）
CO（g）＋H2（g）
2.注意事项
（1）并非所有的分解反应都为吸热反应，如双氧水的分解为放热反应。
（2）并非所有的化合反应都为放热反应，如CO2＋C
2CO为吸热反应。
1．下列变化一定是放热的化学反应的是（ ）
A．H2O（g）===H2O（l）
B．2HI（g）===H2（g）＋I2（g）
C．形成化学键时共放出能量862kJ的化学反应
D．能量变化如图所示的化学反应
解析：
选D A项，气态水变成液态水放出热量，但属于物理变化；B项，该反应为分解反应，是吸热反应；C项，未告诉断裂化学键吸收的能量，不能判断该反应是吸热反应还是放热反应；D项，反应物的总能量大于生成物的总能量，故该反应为放热反应。
2．（2016·东阳中学期末）2A（g）B（g） ΔH1（ΔH1＜0）；2A（g）B（l） ΔH2；下列能量变化示意图正确的是（ ）
解析：
选B 反应的ΔH1＜0，为放热反应，即反应物的能量高于生成物的能量，且物质由气态转变为液态时，也将放热。
对照选项图像可知B项符合。
热化学方程式
1．概念
表示化学反应中放出或吸收的热量的化学方程式。
2．意义
不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。
3．实例
8gCH4气体完全燃烧生成CO2和液态水，放出445kJ的热量，则反应的热化学方程式为CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－890kJ·mol－1。
氢气在氧气中燃烧的热量变化，可用下列热化学方程式分别表示：
①2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）
ΔH＝－571.6kJ·mol－1
②H2（g）＋
O2（g）===H2O（l）
ΔH＝－285.8kJ·mol－1
③H2（g）＋
O2（g）===H2O（g）
ΔH＝－241.8kJ·mol－1
[问题思考]
1．①与化学方程式2H2＋O2
2H2O相比较，有何特点？
提示：
注明了反应物、生成物的状态；在化学方程式的右边注明了反应热ΔH的正负、数值和单位。
2．①与②相比较，ΔH不同的原因是什么？
提示：
化学计量数不同，参加反应H2的物质的量不同，ΔH不同。
3．②和③相比较，ΔH不同的原因是什么？
提示：
参加反应H2的物质的量相同，生成H2O的状态不同，ΔH不同。
4．③表示的意义是什么？
提示：
在一定条件下，1mol氢气与
mol氧气完全反应，生成1mol气态水放出241.8kJ的热量。
1．书写热化学方程式的“三步骤”
2．理解热化学方程式的“四注意”
（1）反应条件
书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件，一般情况下ΔH是在25℃、1.01×105Pa下测定的，可不注明温度和压强。
（2）能量变化
ΔH表明反应放出或吸收的能量，ΔH只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边，并用空格隔开。
若为放热反应，ΔH<0；若为吸热反应，ΔH>0。
ΔH的单位一般为kJ·mol－1。
（3）物质状态
反应物和生成物的聚集状态不同，ΔH不同。
因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。
热化学方程式中不标“↑”和“↓”。
（4）化学计量数
热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，因此化学计量数可以是整数，也可以是分数，且ΔH与化学计量数对应成比例。
1．（2015·浙江10月考试）已知1molCH4气体完全燃烧生成气态CO2和液态H2O，放出890.3kJ热量，则表示该反应的热化学方程式正确的是（ ）
A．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）
ΔH＝＋890.3kJ·mol－1
B．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝－890.3kJ·mol－1
C．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝＋890.3kJ·mol－1
D．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）
ΔH＝－890.3kJ·mol－1
解析：
选B 因放热反应ΔH为负，结合生成的水为液态，只有B选项正确。
2．（2016·温州普通高中联考）已知在101kPa、298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，下列热化学方程式正确的是（ ）
A．H2O（g）===H2（g）＋
O2（g） ΔH（298K）＝－242kJ·mol－1
B．H2（g）＋
O2（g）===H2O（l） ΔH（298K）＝＋484kJ·mol－1
C．H2（g）＋
O2（g）===H2O（g） ΔH（298K）＝－242kJ·mol－1
D．H2（g）＋
O2（g）===H2O（g） ΔH（298K）＝－484kJ·mol－1
解析：
选C 热化学方程式以下几个方面容易错误，①未注明物质的聚集状态，②系数与ΔH的值不相同，③ΔH的符号相反了。
在298K时，由“2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量”知“1mol氢气燃烧生成水蒸气放出242kJ热量”。
所以选C。
[方法技巧]
判断热化学方程式正误的方法——“四看法”
（1）看各物质的聚集状态是否正确。
（2）看ΔH变化的“＋”、“－”是否正确。
（3）看ΔH的单位是否正确。
（4）看ΔH数值与化学计量数是否相对应。
燃料燃烧释放的热量
1．热值
已知下列几种燃料的热值：
物质
天然气
焦炭
氢气
乙醇
热值/（kJ·g－1）
56
33
143
30
其热化学方程式分别为：
①C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH＝－396kJ·mol－1
②CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－896kJ·mol－1
③H2（g）＋
O2（g）===H2O（l）ΔH＝－286kJ·mol－1
④C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）ΔH＝－1380kJ·mol－1
（1）完全燃烧相等物质的量的上述物质，放出热量的大小顺序是④>②>①>③。
（2）完全燃烧等质量的上述物质，放出热量的大小顺序是③>①>②>④。
（3）我国实施的“西气东输”工程中的“气”是指天然气，主要成分是甲烷，与煤等燃料相比较其优点是热值高，使用起来更经济，对环境污染小。
（4）燃料燃烧放出热量的大小常用热值来衡量。
燃料的热值是指在一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，单位是kJ·g－1。
2．以煤为例，探究提高燃料燃烧效率问题
（1）煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉的依据是与空气中O2的接触面积增大，煤粉燃烧更充分，反应速率加快。
（2）通入适当过量空气的依据是空气充足，煤粉燃烧充分，生成CO2，放出热量多；若空气不足，煤燃烧不完全，生成CO，产生热量减少，且会造成污染。
（3）选择保温隔热且耐热的炉（灶）膛材料的主要目的是防止热量散失。
（4）充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用。
1．煤、石油、天然气是可再生能源吗？
提示：
是不可再生能源。
2．氢气作为一种新型能源，未来发展潜力很大，请分析H2作为新型能源有哪些优点？
提示：
①生产H2的原料来源广（如水）；
②H2的热值高，即单位质量的H2完全燃烧放出的热量多；
③H2的燃烧产物是水，无污染。
3．可燃物燃烧必须具备的条件是什么？
提示：
一是温度达到着火点以上；二是可燃物与O2充分接触。
1．燃料燃烧释放的热量
（1）特点
质量相同的不同燃料，由于它们的热值不同，完全燃烧后放出的热量不相同。
（2）计算方法
燃料燃烧放出的热量＝形成生成物中的化学键放出的总能量－断裂反应物中的化学键吸收的总能量。
2．提高燃料的使用效率
（1）当今世界上使用最多的能源：
化石燃料，即煤、石油、天然气。
（2）化石燃料需亟待解决的问题
（3）解决燃料燃烧存在问题的研究方向
①研究化石燃料完全燃烧的条件和减少燃料燃烧产生的热量损耗的技术，研究提高燃料利用率的措施；
②防止燃料燃烧造成的环境污染；
③通过化学方法把石油、煤等化石燃料转化为洁净燃料；
④开发氢能、核能、太阳能等洁净、高效的新能源。
1．下列说法不正确的是（ ）
①化石燃料在任何条件下都能充分燃烧
②化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体
③直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好
④固体煤变为气体燃料后，燃烧效率更低
A．①④ B．②③④
C．②③D．①③④
解析：
选A 化石燃料充分燃烧的条件是燃料与空气或氧气要尽可能充分地接触，且空气或氧气要适当过量，①不正确；固体煤变为气体燃料后，接触面积增大，燃烧更充分，燃烧效率更高，④不正确。
2．已知反应N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g），有关物质的化学键键能（拆开1mol化学键所需要的能量）如下：
化学键
N≡N
N—H
H—H
键能/（kJ·mol－1）
945.0
391.0
436.0
计算该反应生成2molNH3时吸收或放出的热量是多少？
解析：
旧键断裂需要吸收的能量：
Q吸＝E（N≡N）＋3×E（H—H）＝945.0kJ·mol－1＋3×436.0kJ·mol－1＝2253.0kJ·mol－1。
因为1molNH3中含有3molN—H键，化学反应中生成2molNH3，共含有6molN—H键，所以新键形成放出的能量：
Q放＝6E（N—H）＝6×391.0kJ·mol－1＝2346.0kJ·mol－1，Q吸ΔQ＝Q吸－Q放＝2253.0kJ·mol－1－2346.0kJ·mol－1＝－93.0kJ·mol－1。
即当生成2molNH3时放出的热量为93.0kJ。
答案：
放出93.0kJ的热量
[三级训练·节节过关]
1．下列说法正确的是（ ）
A．化学反应中的能量变化都表现为热量的变化
B．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
C．放热反应在常温下一定很容易发生
D．反应是吸热还是放热必须看旧键断裂时吸收能量和新键形成时释放能量的相对大小
解析：
选D A项，化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化，但不一定就只有热量变化，有时有电能、光能产生，错误；B项，任何反应都需要在一定条件下才能反应，需要加热才能发生的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应，错误；C项，放热反应在常温下也不一定很容易发生，错误；D项，化学反应是原子重新组合的过程，化学反应吸热还是放热必须看旧键断裂时吸收能量和新键形成时释放能量的相对大小，正确。
2．下列属于氧化还原反应，且为吸热反应的是（ ）
A．CaO＋H2O===Ca（OH）2
B．C＋H2O
CO＋H2
C．Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
D．2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O
解析：
选B CaO＋H2O===Ca（OH）2和2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O为非氧化还原反应；Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑是放热的氧化还原反应；C＋H2O===CO＋H2是吸热的氧化还原反应。
3．下列图示变化为吸热反应的是（ ）
解析：
选A A项中生成物的总能量高于反应物的总能量，只能通过吸收能量才能实现；B项则恰好相反；C项中浓硫酸溶于水要放出热量，但此过程是物理变化，没有发生化学反应；D项是放热反应。
4．已知充分燃烧ag乙炔（C2H2）气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（ ）
A．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－2bkJ·mol－1
B．C2H2（g）＋5/2O2（g）===2CO2（g）＋H2O（l）ΔH＝2bkJ·mol－1
C．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－4bkJ·mol－1
D．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝bkJ·mol－1
解析：
选C 由于乙炔（C2H2）分子中含有2个C原子，所以若产生1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则燃烧的乙炔的物质的量是0.5mol。
所以乙炔燃烧的热化学方程式是2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－4bkJ·mol－1。
5.
（1）20世纪30年代，Eyring和Pzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论：
化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。
如图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，说明这个反应是 （填“吸热”或“放热”）反应，NO2和CO的总能量 （填“大于”“小于”或“等于”）CO2和NO的总能量。
（2）已知在高温、高压、催化剂作用下，1mol石墨转化为金刚石，吸收1.9kJ的热量。
①该反应 （填“是”或“不是”）吸热反应。
②石墨和金刚石相比， 能量高， 更稳定。
③推测石墨与金刚石各1mol在相同条件下燃烧， 放出的热量多。
解析：
（1）根据图像可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热；
（2）1mol石墨转化为金刚石吸收1.9kJ的热量，属于吸热反应，金刚石的能量高，石墨的能量低，故石墨更稳定，石墨与金刚石各1mol在相同条件下燃烧时金刚石放出的热量多。
答案：
（1）放热 大于
（2）①是 ②金刚石 石墨
③金刚石
1．下列变化过程需要吸收能量的是（ ）
A．氢气球发生爆炸
B．向污染的河水中投放生石灰
C.
D.
解析：
选D 氢气的燃烧爆炸、CaO与水的反应、形成化学键的过程都要放出能量，断裂化学键时需要吸收能量。
2．下列说法中正确的是（ ）
A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化
B．生成物全部化学键形成时所释放的能量大于破坏反应物全部化学键所吸收的能量时，反应为吸热反应
C．反应产物的总能量大于反应物的总能量时，反应吸热，ΔH>0
D．ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关
解析：
选C 化学反应过程中，既有物质的变化，又有能量的变化，A错误；B项反应为放热反应，错误；ΔH的大小与化学计量数对应成正比，D错误。
3．下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是（ ）
A．氢氧化钠溶液与稀盐酸混合
B．氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合搅拌
C．乙醇燃烧
D．锌与稀硫酸的反应
解析：
选B 生成物的总能量高于反应物的总能量，说明此反应是吸热反应。
A项，反应属于放热反应，错误；B项，属于吸热反应，正确；C项，燃烧是放热反应，错误；D项，锌与稀硫酸的反应属于放热反应，错误。
4．下图为某化学反应的能量—反应进程图，由此可判断该反应（ ）
A．为放热反应 B．为吸热反应
C．属于燃烧反应D．属于中和反应
解析：
选B 由图像可知，该反应反应物的总能量低于生成物的总能量，是吸热反应，而物质的燃烧反应、酸碱中和反应是放热反应。
5．（2016·绍兴一中测试）在热化学方程式中，当ΔH为负值时是放热反应，正值时是吸热反应。
现有下面两个热化学反应：
CH3OH（l）＋1.5O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l） ΔH1
CH3OH（l）＋O2（g）===CO（g）＋2H2O（l） ΔH2
ΔH1与ΔH2关系正确的是（ ）
A．ΔH1＝ΔH2B．ΔH1<ΔH2
C．ΔH1>ΔH2D．ΔH1＝1.5ΔH2
解析：
选B 首先ΔH，要带符号进行比较，CH3OH（l）＋1.5O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）比CH3OH（l）＋O2（g）===CO（g）＋2H2O（l）放出的热量多，所以ΔH1更小，所以选B。
6．（2016·杭州七校联考）下列说法正确的是（ ）
A．若氢气和氧气化合是放热反应，则水电解生成氢气和氧气是吸热反应
B．需要加热才能进行的反应是吸热反应
C．反应放出的热量的多少与反应物的质量和状态无关
D．对放热反应A＋B―→C＋D，A、B的能量总和小于C、D的能量总和
解析：
选A 氢气和氧气化合是放热反应，水电解生成氢气和氧气是吸热反应，故A正确；吸热反应不一定需要加热才能进行，比如氯化铵和氢氧化钡之间的反应是吸热反应，不需加热即可进行，故B错误；反应放出的热量的多少与反应物的质量和状态有关，故C错误；对于放热反应A＋B―→C＋D，A、B的能量总和大于C、D的能量总和，故D错误。
7．下列热化学方程式书写正确的是（ ）
A．2SO2＋O2===2SO3 ΔH＝－196.6kJ·mol－1
B．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）ΔH＝－517.6kJ·mol－1
C．H2（g）＋1/2O2（g）===H2O（l） ΔH＝－285.8kJ
D．C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH＝393.5kJ·mol－1
解析：
选B A项，未注明物质状态，错误；B项正确；C项，ΔH的单位是kJ·mol－1，错误；D项，C（s）＋O2（g）===CO2（g）是放热反应，ΔH<0，错误。
8．（2016·温州十校联考）已知：
2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g） ΔH＝－565.2kJ·mol－
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