第30讲化学能与热能（热化学）高考化学复习

备战2024年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练第30讲化学能与热能（热化学）本讲复习目标1．了解化学能与热能的相互转化，了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。2．了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。3．掌握有关燃烧热、中和反应反应热的计算。4．理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。夯基·知识精讲一．反应热、焓变1．化学反应的实质与特征(1)实质：反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。(2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化，能量的变化通常主要表现为热量的变化，也有光能和电能等。2．反应热和焓变(1)反应热：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。(2)焓变：在等压条件下进行的化学反应，其反应热等于焓变，其符号为ΔH，单位是kJ/mol(或kJ·mol－1)。3．放热反应和吸热反应(1)化学反应放热和吸热的原因判断依据放热反应吸热反应反应物总能量与生成物总能量的相对大小反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键的关系生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放出的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量ΔH的符号ΔH<0(“－”号)ΔH>0(“＋”号)反应过程图示【注意】①过程(包括物理过程、化学过程)与化学反应的区别，有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应。如水结成冰放热，但不属于放热反应；稀释浓硫酸、氢氧化钠溶于水等过程虽然放热，但不是化学变化，因此属于放热过程而不是放热反应。同理，铵盐溶于水属于吸热过程。②化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O在常温常压下即可进行。(2)记忆常见的放热反应和吸热反应放热反应吸热反应常见反应①可燃物的燃烧②酸碱中和反应③金属与酸的置换反应④物质的缓慢氧化⑤铝热反应⑥大多数化合反应①弱电解质的电离②盐类的水解反应③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应④C和H2O(g)、C和CO2的反应⑤大多数分解反应4．反应焓变的计算(1)计算方法ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能(2)注意事项①利用键能计算反应热的关键，是弄清物质中化学键的数目，清楚中学阶段常见单质、化合物中所含共价键的种类和数目。物质(化学键)CO2(C=O)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)1mol微粒所含键的物质的量2464物质(化学键)石墨(C—C)金刚石(C—C)S8(S—S)Si(Si—Si)1mol微粒所含键数的物质的量282②活化能与焓变的关系a．催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小及平衡转化率。b．在无催化剂的情况，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2，活化能大小影响反应速率。c．起点、终点能量高低判断反应的ΔH，并且物质的能量越低，物质越稳定。③由反应物A转化为生成物C，需经过两步反应，其反应过程与能量变化如图所示：a．E3>E1，即第二步决定化学反应速率。b．能量越低越稳定，稳定性：C>A>B。c．该反应的反应热为E1－E2＋E3－E4。【例题1】已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：共价键H—HH—O键能/(kJ·mol－1)436463热化学方程式2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－482kJ·mol－1则2O(g)=O2(g)的ΔH为()A．428kJ·mol－1 B．－428kJ·mol－1C．498kJ·mol－1 D．－498kJ·mol－1【答案】D【解析】2O(g)=O2(g)的过程形成O=O共价键，是放热过程，其ΔH等于负的O=O共价键的键能，A、C错误；对于热化学方程式2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－482kJ·mol－1，根据键能与焓变的关系ΔH＝2E(H—H)＋E(O=O)－4E(O—H)，可计算得E(O=O)＝－482kJ·mol－1＋4×463kJ·mol－1－2×436kJ·mol－1＝498kJ·mol－1，B错误，D正确。【例题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．破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应C．生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，ΔH>0D．ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关【答案】C【例题3】CH4与Cl2生成CH3Cl的反应历程中，中间态物质的能量关系如下图所示(Ea表示活化能)，下列说法不正确的是()A．已知Cl·是由Cl2在光照条件下化学键断裂生成的，该过程可表示为B．相同条件下，Ea越大反应速率越慢C．图中ΔH<0，其大小与Ea1、Ea2无关D．CH4转化为CH3Cl的过程中，所有C—H键都发生了断裂【答案】D【解析】Cl·是由Cl2在光照条件下化学键断裂生成的，由分子转化为活性原子，该过程可表示为，选项A正确；相同条件下，Ea越大，活化分子百分数越少，反应速率越慢，选项B正确；图中反应物总能量大于生成物总能量，ΔH<0，其大小与Ea1、Ea2无关，选项C正确；CH4转化为CH3Cl的过程中，只有一个C—H键发生了断裂，选项D不正确。【例题4】铋基催化剂对CO2电化学还原制取HCOOH具有高效的选择性。其反应历程与能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。CO2eq\o(→,\s\up7(＋e－))COeq\o\al(－,2)eq\o(→,\s\up11(＋HCO\o\al(－,3)),\s\do4(＋e－))HCOO－eq\o(→,\s\up7(＋H＋))HCOOH(1)使用Bi、Bi2O3两种催化剂，哪个更有利于CO2的吸附？。简述判断依据：。(2)CO2电化学还原制取HCOOH反应的ΔH(填“>”或“<”)0。(3)使用Bi催化剂时，最大能垒是，使用Bi2O3催化剂时，最大能垒是。(4)由*COeq\o\al(－,2)生成*HCOO－的反应为。【答案】(1)Bi2O3由图可知，使用Bi2O3催化剂时，相对能量减小得多，趋于更稳定状态(2)＜(3)0.38eV0.32eV(4)*COeq\o\al(－,2)＋HCOeq\o\al(－,3)＋e－=*COeq\o\al(2－,3)＋*HCOO－【解析】(3)使用Bi催化剂时，*CO2→*COeq\o\al(－,2)过程中的活化能最大，为－0.51eV－(－0.89eV)＝0.38eV，使用Bi2O3催化剂时，*COeq\o\al(－,2)→*COeq\o\al(2－,3)＋*HCOO－过程的活化能最大，为－2.54eV－(－2.86eV)＝0.32eV。【例题5】臭氧层中O3分解过程如图所示，回答下列问题。(1)ΔH(填“>”或“<”)0。(2)催化反应①是(填“吸热”或“放热”，下同)反应，催化反应②是反应。(3)总反应的活化能是，催化反应①的活化能是，催化反应②对应的逆反应的活化能是，总反应对应的逆反应活化能为。【答案】(1)<(2)吸热放热(3)EE1E2＋|ΔH|E＋|ΔH|二．热化学方程式、燃烧热、中和热、能源1．概念：表示参与化学反应的物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。2．意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。例如：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，表示25℃，101kPa下，2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时放出571.6kJ的热量。3．书写热化学方程式注意事项(1)注明反应条件：反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反应是在25℃、101kPa下进行的，可不注明。(2)注明物质状态：常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。(3)注意符号、单位：ΔH应包括“＋”或“－”、数值和单位(kJ·mol－1)。(4)区别于普通方程式：一般不注“↑”“↓”以及“点燃”“加热”等。(5)注意热化学方程式的化学计量数：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，可以是整数，也可以是分数。且化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。(6)同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外，还要注明名称。(7)正、逆反应ΔH的数值相等、符号相反。4．可逆反应的ΔH表示反应物完全反应的热量变化。如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。表示在101kPa、25℃时，1molN2(g)和3molH2(g)完全反应生成2molNH3(g)时放出92.4kJ的热量。但实际上1molN2(g)和3molH2(g)充分反应，不可能生成2molNH3(g)，故实际反应放出的热量肯定小于92.4kJ。5．燃烧热和中和热的比较燃烧热中和热相同点能量变化放热ΔH及其单位ΔHeq\a\vs4\al(＜)0，单位均为kJ·mol－1不同点反应物的量1mol不一定为1mol生成物的量不确定生成物水为1mol反应热含义在101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。【注意】燃烧热中元素所对应的指定产物：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)，N→N2(g)等。在稀溶液里，强酸与强碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量表示方法燃烧热为akJ·mol－1或ΔH＝－akJ·mol－1(a＞0)强酸与强碱在稀溶液中反应的中和热为57.3kJ·mol－1或ΔH＝－57.3kJ·mol－1举例①C的燃烧热为393.5kJ·mol－1，表示在25℃、101kPa条件下，1molC完全燃烧生成CO2放出393.5kJ的热量，用热化学方程式表示为C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1。②25℃、101kPa下，在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成可溶性盐和1molH2O(l)时，放出57.3kJ的热量，热化学方程式可表示为H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。【注意】理解燃烧热和中和反应的反应热(1)有关燃烧热的判断，一看是否以1mol可燃物为标准，二看是否生成指定产物。物质完全燃烧生成的指定产物示例：H→H2O(l)，C→CO2(g)，S→SO2(g)，N→N2(g)。(2)中和反应的实质是H＋和OH－反应生成H2O。①若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质，难电离物质等)，这部分反应热不在中和反应反应热之内。②若用浓溶液或固体，还有溶解热，放出热量增多。③若用弱酸代替强酸(或弱碱代替强碱)，由于弱酸或弱碱电离要吸热，则放出热量减小。(3)对于中和反应反应热、燃烧热，由于它们的反应放热是确定的，所以描述中不带“－”，但焓变为负值。(4)当用热化学方程式表示中和反应反应热时，生成H2O(l)的物质的量必须是1mol，当用热化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必须为1mol。6．中和反应反应热的测定(以稀盐酸与稀NaOH溶液反应为例)(1)测定原理通过量热计测得体系在反应前后的温度变化，再利用有关物质的比热容计算反应热。(2)实验步骤及装置实验装置实验步骤①测量反应物的温度②测量反应后体系温度(记录反应后体系的最高温度)③重复上述步骤①至步骤②两次④数据处理：取三次测量所得温度差的平均值进行计算，生成1molH2O时放出的热量为eq\f(（m1＋m2）·c·（t2－t1）×10－3,n（H2O）)kJc＝4.18J·g－1·℃－1＝4.18×10－3kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。稀溶液的密度用1g·mL－1进行计算。大量实验测得，在25℃和101kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2【易错点】中和反应反应热的测定实验中的注意事项(1)实验所用的酸和碱溶液应为稀溶液，否则会造成较大误差。(2)量取酸溶液和碱溶液时，应当分别使用两个量筒量取。(3)使用同一支温度计分别先后测量酸、碱溶液及混合液的最高温度，测完一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干后再测另一种溶液的温度。(4)取多次实验终止温度(t2)和起始温度(t1)温度差的平均值代入公式计算，计算时应注意单位的统一。(3)注意事项①为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量(0.5mol·L－1HCl、0.55mol·L－1NaOH溶液等体积混合)。②因为弱酸或弱碱存在电离平衡，电离过程需要吸热，实验中若使用弱酸或弱碱则测得的反应热数值偏小。③玻璃搅拌器的作用是使反应物充分接触，实验时不能用铜丝搅拌棒代替玻璃搅拌器，因为铜丝导热性好，比用玻璃搅拌器误差大。④隔热层的作用是减少热量的损失。7．能源(1)能源分类(2)解决能源问题的措施①提高能源的利用效率：a.改善开采、运输、加工等各个环节；b.科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。②开发新能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。【例题1】油酸甘油酯(相对分子质量为884)在体内代谢时可发生如下反应：C57H104O6(s)＋80O2(g)=57CO2(g)＋52H2O(l)已知燃烧1kg该化合物释放出3.8×104kJ热量，油酸甘油酯的燃烧热为()A．3.8×104kJ·mol－1B．－3.8×104kJ·mol－1C．3.4×104kJ·mol－1D．－3.4×104kJ·mol－1【答案】C【解析】1mol油酸甘油酯的燃烧热为eq\f(3.8×104kJ,1000g)×884g·mol－1≈3.4×104kJ·mol－1。【例题2】下列热化学方程式或叙述正确的是()A．1mol液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气，放出642kJ的热量：N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝＋642kJ·mol－1B．12g石墨转化为CO时，放出110.5kJ的热量：2C(石墨，s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝－110.5kJ·mol－1C．已知：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－286kJ·mol－1，则：2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)的ΔH＝＋572kJ·mol－1D．已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，则在一定条件下向密闭容器中充入0.5molN2(g)和1.5molH2(g)充分反应放出46.2kJ的热量【答案】C【例题3】下列关于化学反应与能量的说法正确的是()A．已知正丁烷的燃烧热为2878kJ·mol－1，则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为2CH3CH2CH2CH3(g)＋13O2(g)=8CO2(g)＋10H2O(l)ΔH＝－2878kJ·mol－1B．已知在一定条件下，2molSO2与1molO2充分反应后，释放出98kJ的热量，则其热化学方程式为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－98kJ·mol－1C．已知稀盐酸与稀NaOH溶液反应的中和反应反应热为57.3kJ·mol－1，则表示稀硫酸与稀NaOH溶液反应的热化学方程式为eq\f(1,2)H2SO4(aq)＋NaOH(aq)=eq\f(1,2)Na2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1D．已知CuSO4(s)＋5H2O(l)=CuSO4·5H2O(s)，该反应为熵增加的反应【答案】C【解析】燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成指定产物放出的热量，则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为CH3CH2CH2CH3(g)＋eq\f(13,2)O2(g)=4CO2(g)＋5H2O(l)ΔH＝－2878kJ·mol－1，A错误；不知道该条件下物质的状态，该反应是可逆反应，2molSO2与1molO2充分反应后，参加反应的反应物的量不知，所以不能写出热化学方程式，B错误；在稀溶液中酸和碱发生中和反应生成1molH2O放出的热量是中和反应反应热，C正确；从液态H2O到固态CuSO4·5H2O，且物质的量减少，该反应是熵减的反应，D错误。【例题4】依据事实，写出下列反应的热化学方程式。(1)已知2.0g燃料肼(N2H4)气体完全燃烧生成N2和水蒸气时，放出33.4kJ的热量，则表示肼燃烧的热化学方程式为。(2)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25℃、101kPa下，已知该反应每消耗1molCuCl(s)放热44.4kJ，该反应的热化学方程式是。【答案】(1)N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534.4kJ·mol－1(2)4CuCl(s)＋O2(g)=2CuCl2(s)＋2CuO(s)ΔH＝－177.6kJ·mol－1【例题5】分析图像书写热化学方程式。(1)图甲表示的是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：。(2)图乙表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲在生成1mol气态氢化物时的焓变数据，根据焓变数据可确定a、b、c、d分别代表哪种元素，试写出硒化氢在热力学标准状态下，发生分解反应的热化学方程式：。(3)图丙表示一定条件下，在水溶液中1molCl－、ClOeq\o\al(－,x)(x＝1,2,3,4)的能量相对大小，①D是(填离子符号)。②反应B→A＋C的热化学方程式为(用离子符号表示)。【答案】(1)NO2(g)＋CO(g)=NO(g)＋CO2(g)ΔH＝－234kJ·mol－1(2)H2Se(g)=Se(s)＋H2(g)ΔH＝－81kJ·mol－1(3)①ClOeq\o\al(－,4)②3ClO－(aq)=ClOeq\o\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq)ΔH＝－117kJ·mol－1【解析】(1)根据图甲可知，此反应是放热反应，热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)=CO2(g)＋NO(g)ΔH＝(134－368)kJ·mol－1＝－234kJ·mol－1。(2)同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，其气态氢化物的稳定性逐渐降低，能量逐渐增大，则可确定a、b、c、d分别代表碲、硒、硫、氧元素。b代表硒元素，生成1molH2Se(g)的ΔH＝＋81kJ·mol－1，则其分解反应的热化学方程式为H2Se(g)=Se(s)＋H2(g)ΔH＝－81kJ·mol－1。(3)D中氯元素的化合价为＋7价，应为ClOeq\o\al(－,4)；利用生成物的总能量减去反应物的总能量求得ΔH＝(63－60×3)kJ·mol－1＝－117kJ·mol－1，写出热化学方程式即可。三．盖斯定律、反应热的计算与比较1．盖斯定律(1)内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。即：化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。(2)意义：间接计算某些反应的反应热。2．反应热的计算(1)利用热化学方程式进行有关计算根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。(2)根据燃烧热数据，计算反应放出的热量计算公式：Q＝燃烧热×n(可燃物的物质的量)(3)根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算焓变若反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的ΔH＝E1－E2。(4)利用盖斯定律计算反应热热化学方程式焓变之间的关系aA=BΔH1A=eq\f(1,a)BΔH2ΔH1＝aΔH2aA=BΔH1B=aAΔH2ΔH1＝－ΔH2ΔH＝ΔH1＋ΔH23．利用盖斯定律书写热化学方程式的步骤如①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1；②C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2；由(①－②)×2可得2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝2(ΔH1－ΔH2)。4．反应热大小的比较①看物质的聚集状态。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聚集状态相同时，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聚集状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。(1)根据化学计量数比较反应焓变大小①H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH1②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH2反应②中H2的量更多，因此放热更多，|ΔH1|<|ΔH2|，但ΔH1<0，ΔH2<0，故ΔH1>ΔH2。(2)根据反应进行的程度大小比较反应焓变的大小①C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH1②C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH2反应②中，C完全燃烧，放热更多，|ΔH1|<|ΔH2|，但ΔH1<0，ΔH2<0，故ΔH1>ΔH2。(3)根据反应物或生成物的状态比较反应焓变的大小①S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1②S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2方法一：图像法由图像可知：|ΔH1|>|ΔH2|，但ΔH1<0，ΔH2<0，故ΔH1<ΔH2。方法二：通过盖斯定律构造新的热化学方程式由①－②可得S(g)=S(s)ΔH＝ΔH1－ΔH2<0，故ΔH1<ΔH2。(4)根据特殊反应的焓变情况比较反应焓变的大小①2Al(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Al2O3(s)ΔH1②2Fe(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Fe2O3(s)ΔH2由①－②可得2Al(s)＋Fe2O3(s)=2Fe(s)＋Al2O3(s)ΔH＝ΔH1－ΔH2，已知铝热反应为放热反应，故ΔH<0，ΔH1<ΔH2。【例题1】已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：共价键H-HH-O键能/(kJ·mol-1)436463热化学方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)

ΔH=-482kJ·mol-1则2O(g)=O2(g)的ΔH为()A．428kJ·mol-1 B．-428kJ·mol-1 C．498kJ·mol-1 D．-498kJ·mol-1【答案】D【分析】根据ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和计算。【详解】反应的ΔH=2(H-H)+(O-O)-4(H-O)；-482kJ/mol=2×436kJ/mol+(O-O)-4×463kJ/mol，解得O-O键的键能为498kJ/mol，2个氧原子结合生成氧气的过程需要释放能量，因此2O(g)=O2(g)的ΔH=-498kJ/mol。【例题2】室温下，将1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)=CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。下列判断正确的是()A．ΔH2＞ΔH3 B．ΔH1＜ΔH3C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2＞ΔH3【答案】B【解析】根据题意知，CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液的温度降低，热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)=Cu2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋5H2O(l)ΔH1＞0；CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热化学方程式为CuSO4(s)=Cu2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)ΔH2＜0；根据盖斯定律知，CuSO4·5H2O受热分解的热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)=CuSO4(s)＋5H2O(l)ΔH3＝ΔH1－ΔH2＞0。根据上述分析知，ΔH2＜0，ΔH3＞0，则ΔH2＜ΔH3，A错误；ΔH1＞0，ΔH2＜0，ΔH3＝ΔH1－ΔH2，则ΔH1＜ΔH3，B正确；ΔH3＝ΔH1－ΔH2，C错误；ΔH1＞0，ΔH2＜0，ΔH1＋ΔH2＜ΔH3，D错误。【例题3】已知：①CH3OH(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1②H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l) ΔH＝－285.8kJ·mol－1则CH3OH(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)的ΔH为()A．＋478.7kJ·mol－1 B．－764.5kJ·mol－1C．－478.7kJ·mol－1 D．＋764.5kJ·mol－1【答案】B【例题4】已知：①CaO(s)＋H2O(l)Ca(OH)2(s)ΔH1＝－65.17kJ·mol－1②Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)ΔH2＝－16.73kJ·mol－1③Al(s)＋OH－(aq)＋3H2O(l)[Al(OH)4]－(aq)＋eq\f(3,2)H2(g)ΔH3＝－415.0kJ·mol－1则CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)=Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)的ΔH4＝_______kJ·mol－1。【答案】【解析】根据盖斯定律，①＋②＋2×③可得反应CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)=Ca2＋(aq)＋＋2×(－415.0kJ·mol－1)＝－911.9kJ·mol－1。【例题5】试比较下列各组ΔH的大小：(1)同一反应，生成物的聚集状态不同时A(g)＋B(g)=C(g)ΔH1＜0A(g)＋B(g)=C(l)ΔH2＜0则ΔH1________(填“>”“＜”或“＝”，下同)ΔH2。(2)同一反应，反应物的聚集状态不同时S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1＜0S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2＜0则ΔH1________ΔH2。(3)两个有联系的不同反应相比C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＜0C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2＜0则ΔH1________ΔH2。【答案】(1)>(2)＜(3)＜【解析】(1)因为C(g)=C(l)ΔH3＜0则ΔH3＝ΔH2－ΔH1，ΔH1＞ΔH2。ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3＜0，所以ΔH1＜ΔH2。(3)根据常识可知，CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH3＜0，又因为ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，所以ΔH1＜ΔH2。提能·课后精练1．（2023·全国·高三专题练习）下列变化过程，属于放热反应的是①水蒸气变成液态水

②Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl晶体混合

③浓硫酸与水混合

④碳酸氢钠与稀盐酸充分混合

⑤H2在Cl2中燃烧

⑥食物腐败A．①③⑤⑥ B．④⑥ C．⑤⑥ D．④⑤⑥【答案】C【详解】①水蒸气变成液态水，属于吸热过程，但不是吸热反应，故①不符合题意；②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应，属于吸热反应，故②不符合题意；③浓硫酸与水混合是放热过程，但不是放热反应，故③不符合题意；④碳酸氢钠与稀盐酸反应是吸热反应，故④不符合题意；⑤氢气在氯气中燃烧，属于放热反应，故⑤符合题意；⑥食物腐败，食物被氧化，属于放热反应，故⑥符合题意；综上所述，⑤⑥正确。故选C。2．（2023春·重庆沙坪坝·高三重庆市凤鸣山中学校考阶段练习）甲醇是重要的化工原料，工业上由CO、和合成甲醇的主要反应如下：I．

II．

III．

已知：反应Ⅲ中相关化学键的数据如下表化学键键能/436343a465413则键的键能a为A．1076 B．826 C．779 D．538【答案】A【详解】反应Ⅱ-Ⅰ得：

，根据H=反应物的总键能-生成物的总键能=，解得。故选A。3．（2023·广东汕头·统考三模）用下列装置进行相应的实验，能达到实验目的的是A制备无水AlCl3固体B测定中和反应的反应热C比较NaHCO3和Na2CO3的热稳定性D制备溴苯并验证有HBr产生A．A B．B C．C D．D【答案】A【详解】A．HCl可抑制铝离子的水解，可在HCl气流中加热制备无水氯化铝，A正确；B．图中保温不好，导致热量散失，不能准确测定中和热，B错误；C．碳酸氢钠受热温度低，可分解生成碳酸钠，而碳酸钠加热不分解，为对比稳定性的强弱，小试管中应为碳酸氢钠，C错误；D．挥发的溴与硝酸银溶液反应，不能验证有HBr产生，D错误；故答案为：A。4．（2023·全国·高三专题练习）下列说法中正确的是A．已知C(石墨，s)=C(金刚石，s)

△H＞0，则金刚石比石墨稳定B．化学反应过程所吸收或放出的热量与参加反应的物质的物质的量成正比C．1molH2燃烧生成水时放出的热量是H2的燃烧热D．已知：500℃、30MPa下，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

△H=-92.4kJ•mol-12和过量的N2【答案】B【详解】A．该反应吸热，说明石墨能量低于金刚石，能量越低越稳定，则石墨比金刚石稳定，A错误；B．化学反应中的热效应与物质用量相关，且化学反应过程所吸收或放出的热量与参加反应的物质的物质的量成正比，B正确；C．1molH2燃烧生成液态水放出的热量为H2的燃烧热，所以生成水的状态不知道，不能确定是燃烧热，C错误；2不能完全反应，放出的热量无法计算，D错误；故选B。5．（2023·全国·高三专题练习）选择性催化还原()是目前最有效且应用最广的除去的方法，在催化剂上发生反应的机理如图所示，其中TS表示过渡态。下列说法正确的是A．反应历程中最大的能垒为B．历程中的C．该反应分3步进行D．在反应历程中有极性共价键和非极性共价键的断裂与形成【答案】A【详解】TS表示过渡态，由图可知反应一共分作6步，能垒最大的即活化能最大的是第二步。A．由图可知，第二步反应能垒最大，为，A项正确；B．最后一步反应可知反应物的能量小于生成物的能量，该反应为吸热反应，，B项错误；C．TS表示过渡态，由图可知反应分6步进行，C项错误；D．反应历程中没有非极性共价键的断裂，D项错误；答案选A。6．（2023·全国·高三专题练习）以、为原料合成涉及的主要反应如下：Ⅰ：

Ⅱ：

Ⅲ：

则反应的焓变为A． 【答案】C【详解】根据盖斯定律，反应Ⅲ=Ⅰ-Ⅱ，=，故C正确；故选：C。7．（2023·全国·高三专题练习）甲酸常用于橡胶、医药等工业。在一定条件下可分解生成CO和，在无、有催化剂条件下的能量与反应历程的关系如图所示，下列说法不正确的是A．可以通过和计算HCOOH的总键能B．C．途径Ⅱ中参与反应，通过改变反应途径加快反应速率D．途径Ⅰ未使用催化剂，但途径Ⅱ与途径Ⅰ甲酸平衡转化率相同【答案】A【详解】A．由图可知，可以通过E1和E2计算甲酸转化为一氧化碳和水的正反应活化能，但不能计算甲酸的总键能，故A错误；B．催化剂能改变反应途径，但不能改变反应的焓变，则甲酸转化为一氧化碳和水的焓变△H=，故B正确；C．由图可知，途径Ⅱ中氢离子先做反应物，后做生成物，是改变反应途径的催化剂，能加快反应速率，故C正确；D．催化剂能改变反应途径，但不能改变平衡的移动方向，则途径Ⅱ与途径Ⅰ甲酸平衡转化率相同，故D正确；故选A。8．（2023·全国·高三专题练习）氮肥保障了现代农业的丰收。根据下图的循环过程，有关硫酸铵和氯化铵的说法正确的是A．B．硫酸铵晶体中只含离子键不含共价键C．氯化铵晶体溶于水的过程：D．可以通过的受热分解实验测得的数据【答案】A【详解】A．①；②；③；④；⑤；⑥；则根据盖斯定律④+②+⑥-①-③得⑤，得到，A项正确；B．硫酸铵晶体中既含离子键又含共价键，B项错误；C．氯化铵晶体溶于水的过程中混乱度增大，即熵增大，，C项错误；D．氯化铵受热分解为氯化氢和氨气，氯化氢和氨气又会重新结合生成氯化铵，不能用氯化铵的受热分解实验测的数据，D项错误；答案选A。9．（2023·全国·高三统考专题练习）碳酸钠晶体()失水可得到或，两个化学反应的能量变化示意图如下：下列说法不正确的是A．B．碳酸钠晶体()失水是化学变化C．向中滴加几滴水，温度升高D．失水生成：【答案】D【详解】A．1mol和9molH2O(g)的总能量大于1mol(s)的能量，故，故A正确；B．碳酸钠晶体()失水生成新物质，是化学变化，故B正确；C．1mol和9molH2O(g)的总能量大于1mol(s)，向中滴加几滴水，放出能量，温度升高，故C正确；D．根据盖斯定律②－①得，故D错误；选D。10．（2023·全国·高三专题练习）各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是物质A．B．C．D．【答案】D【详解】1mol纯物质完全燃烧生成指定的物质放出的热量称为燃烧热。A．H2O应该为液态，A错误；B．，B错误；C．氢气的燃烧热为285.8kJ/mol，则，C错误；D．，D正确；故选D。11．（2023·海南·高三统考专题练习）在一定条件下，已知下列物质燃烧的热化学方程式为：。在此条件下，下列叙述正确的是A．B．相同质量的和充分燃烧时，放出的热量更多C．和燃烧共放热D．【答案】B【详解】A．根据盖斯定律，ΔH=-393.5kJ⋅mol-1−572kJ⋅mol-1-(-890kJ⋅mol-1)=-75.5kJ⋅mol-1，A项错误；B．8molH2的质量等于1molCH4，8molH2充分燃烧放出的热量为572kJ×4=2288kJ，1molCH4充分燃烧放出的热量为890kJ，则H2充分燃烧放出的热量高于等质量CH4，B项正确；C．1molH2(g)和1molCH4(g)完全燃烧，共放热+890kJ=1176kJ，C项错误；D．根据盖斯定律，CH4(g)+O2(g)=C(s)+2H2O(l)ΔH=-890kJ⋅mol-1-(-393.5kJ⋅mol-1)=-496.5kJ·mol-1，D项错误；故选：B。12．（2023·全国·高三专题练习）下列说法正确的是A．和反应的中和热为，则和反应的中和热为B．已知；，则的燃烧热是C．在一定温度和压强下，将和置于密闭容器中充分反应生成，放出热量，则其热化学方程式为

D．一定条件下

，

，则【答案】D【详解】A．H2SO3为弱酸，电离时吸收热量，盐酸是强酸，和反应的中和热为，则和反应的中和热小于，故A错误；B．已知；，水是气态，而的燃烧热是1mol完全燃烧生成液态水、二氧化碳气体放出的热量，则C2H5OH(l)的燃烧热不是1366.8kJ/mol，故B错误；C．N2和H2的反应为可逆反应，不能进行完全，所以的△H≠-38.6kJ/mol，故C错误；D．等物质的量的SO3(g)比SO3(l)的能量高，所以生成2molSO3(g)时放出的热量少，焓变大，即0>△H1＞△H2，故D正确；选D。13．（2023·全国·高三专题练习）光解水制氢的关键步骤是水的氧化。我国科学家用仿生催化剂[用表示]实现在NaHCO3溶液中高效催化水的氧化，该过程物质转化及反应能量变化示意图如下：下列说法不正确的是A．步骤①可表示为B．水的氧化反应为：C．D．催化剂参与反应，降低活化能，加快反应速率【答案】A【详解】A．由题干图示信息可知，步骤①可表示为时H原子不守恒，A错误；B．由题干图示信息可知，水的氧化反应(总反应)方程式为：，B正确；C．根据盖斯定律结合题干图示信息可知，，C正确；D．根据碰撞理论可知，催化剂参与反应，通过降低活化能，提高活化分子百分含量，从而加快反应速率，D正确；故答案为：A。14．（2023·全国·高三专题练习），有关物质的能量转化图如图，又已知是的稳定氧化物，试分析计算并回答下列说法不正确的是A．时，单质的标准燃烧热：B．若的摩尔质量为，则的热值为C．转化Ⅱ的热化学方程式为：D．由的热化学方程式为：【答案】C【详解】A．时，的燃烧热为完全燃烧生成的稳定氧化物放出的热量，所以的标准燃烧热：，故A正确；B．转化Ⅱ为和生成放出热量，若的摩尔质量为，则的热值为，故B正确；C．转化Ⅱ为和生成放出热量，则和生成放出热量，则转化Ⅱ的热化学方程式为：，故C错误；D．根据图知，反应转化为时放出热量为393.5kJ-282.9kJ=110.6kJ，所以由转化为的热化学方程式为：，故D正确；故选：。15．（2023·全国·高三专题练习）依据下列含硫物质转化的热化学方程式，得出的相关结论正确的是①S(g)+CO2(g)SO2(g)

ΔH1②S(s)+CO2(g)SO2(g)

ΔH2③2H2S(g)+O2(g)2S(s)+H2O(1)

ΔH3④2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+H2O(1)

ΔH4⑤2H2S(g)+SO2(g)3S(s)+2H2O(1)

ΔH5A．ΔH1>ΔH2 B．ΔH3<ΔH4C．ΔH4=ΔH2+ΔH3 D．2ΔH5=3ΔH3-ΔH4【答案】D【详解】A．气态S的能量比固体S的大，所以气态S燃烧时放出的热量多，放热反应的ΔH为负数，绝对值大的ΔH反而小，故A错误；B．反应③是H2S的不完全燃烧，反应④是H2S的完全燃烧，完全燃烧放出的热量多，放热反应的ΔH为负数，绝对值大的ΔH反而小，所以ΔH3>ΔH4，故B错误；C．根据盖斯定律，②×2＋③得2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+H2O(1)ΔH4=2ΔH2+ΔH3，故C错误；D．根据盖斯定律[③×3-④]得，即2ΔH5=3ΔH3-ΔH4，故D正确；故选：D。16．（2023·全国·高三专题练习）(1)在催化剂作用下，用还原剂[如肼(N2H4)]选择性地与NOx反应生成N2和H2O。2H4(g)=N2(g)＋4NH3(g)ΔH1＝－32.9kJ·mol－1；2H4(g)＋H2(g)=2NH3(g)ΔH2＝－41.8kJ·mol－1。①写出肼的电子式：______________。②200℃时，肼分解成氮气和氢气的热化学方程式为_________________________。(2)研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。工业上利用废气中的CO2合成CH3OH，主要有以下反应：反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.0kJ·mol－1反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH2反应Ⅲ：CH3OCH3(g)＋H2O(g)2CH3OH(g)ΔH3＝＋23.4kJ·mol－1已知某些化学键的键能数据如下：化学键C=OC—OO—H键能/eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(kJ·mol－1))750343465氢气中的H—H比甲醇中的C—H____(填“强”或“弱”)。用盖斯定律计算反应Ⅱ中的ΔH2＝________kJ·mol－1。(3)基于Al2O3载氮体的碳基化学链合成氨技术示意图如下。总反应3C(s)＋N2(g)＋3H2O(l)=3CO(g)＋2NH3(g)ΔH＝__________kJ·mol－1。(4)[2021·全国乙卷，28(4)]Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(ν)光的照射下机理为：NOCl＋hν→NOCl*NOCl＋NOCl*→2NO＋Cl2其中hν表示一个光子能量，NOCl*表示NOCl的激发态。可知，分解1mol的NOCl需要吸收____________mol的光子。【答案】(1)①②N2H4(g)=N2(g)＋2H2(g)ΔH＝＋50.7kJ·mol－1【详解】(1)②根据盖斯定律i－2×ii得肼分解成氮气和氢气的热化学方程式：N2H4(g)=N2(g)＋2H2(g)ΔH＝－32.9kJ·mol－1－(－41.8kJ·mol－1)×2＝＋50.7kJ·mol－1。(2)ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能，根据反应Ⅰ，ΔH1＝2EC＝O＋3EH—H－(3EC—H＋EC－O＋3EO—H)，代入题表数据可得EH—H－EC—H＝63kJ·mol－1>0，故氢气中的H—H比甲醇中的C—H强。根据盖斯定律可知，反应Ⅱ＝反应Ⅰ×2－反应Ⅲ，故ΔH2＝2ΔH1－ΔH3＝－121.4kJ·mol－1。(3)将反应ⅰ和反应ⅱ相加，即可得到总反应3C(s)＋N2(g)＋3H2O(l)=3CO(g)＋2NH3(g)ΔH＝＋708.1kJ·mol－1＋(－274.1kJ·mol－1)＝＋434.0kJ·mol－1(4)Ⅰ.NOCl＋hν→NOCl*Ⅱ.NOCl＋NOCl*→2NO＋Cl2Ⅰ＋Ⅱ得总反应为2NOCl＋hν→2NO＋Cl2，因此分解2molNOCl需要吸收1mol光子能量，则分解1mol的NOCl需要吸收0.5mol的光子。17．（2023·全国·高三专题练习）氯及其化合物在生产、生活中应用广泛。(1)已知：①Cl2(g)＋2NaOH(aq)=NaCl(aq)＋NaClO(aq)＋H2O(l)ΔH1＝－101.1kJ·mol－1②3NaClO(aq)=NaClO3(aq)＋2NaCl(aq)ΔH2＝－112.2kJ·mol－1则反应3Cl2(g)＋6NaOH(aq)=5NaCl(aq)＋NaClO3(aq)＋3H2O(l)的ΔH＝____kJ·mol－1。(2)几种含氯离子的相对能量如下表所示：离子Cl－(aq)ClO－(aq)ClOeq\o\al(－,2)(aq)ClOeq\o\al(－,3)(aq)ClOeq\o\al(－,4)(aq)相对能量/(kJ·mol－1)0601016338①在上述五种离子中，最不稳定的离子是________(填离子符号)。②反应3ClO－(aq)=ClOeq\o\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq)的ΔH＝______________。③写出由ClOeq\o\al(－,3)反应生成ClOeq\o\al(－,4)和Cl－的热化学方程式：___________________。(3)以HCl为原料，用O2氧化制取Cl2，可提高效益，减少污染，反应如下：4HCl(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(CuO/CuCl2))2Cl2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－115.4kJ·mol－1。上述反应在同一反应器中，通过控制合适条件，分两步循环进行，可使HCl转化率接近100%。其基本原理如图所示：已知过程Ⅰ的反应为2HCl(g)＋CuO(s)CuCl2(s)＋H2O(g)ΔH1＝－120.4kJ·mol－1。①过程Ⅱ反应的热化学方程式为____________________________________。②过程Ⅰ流出的气体通过稀NaOH溶液(含少量酚酞)进行检测，氯化初期主要为不含HCl的气体，判断氯化结束时溶液的现象为___________________。【答案】(1)－415.5(2)①ClOeq\o\al(－,2)②－117kJ·mol－1③4ClOeq\o\al(－,3)(aq)=3ClOeq\o\al(－,4)(aq)＋Cl－(aq)ΔH＝－138kJ·mol－1(3)①2CuCl2(s)＋O2(g)=2CuO(s)＋2Cl2(g)ΔH＝＋125.4kJ·mol－1②溶液由红色变为无色(或溶液红色变浅)【详解】(1)分析题给热化学方程式，根据盖斯定律，由①×3＋②可得3Cl2(g)＋6NaOH(aq)=5NaCl(aq)＋NaClO3(aq)＋3H2O(l)ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝(－101.1kJ·mol－1)×3＋(－112.2kJ·mol－1)＝－415.5kJ·mol－1。(2)①物质具有的能量越高，其稳定性越弱，故最不稳定的离子是ClOeq\o\al(－,2)。②ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量，则反应3ClO－(aq)=ClOeq\o\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq)的ΔH＝63kJ·mol－1－3×60kJ·mol－1＝－117kJ·mol－1。③由ClOeq\o\al(－,3)生成ClOeq\o\al(－,4)和Cl－的反应为4ClOeq\o\al(－,3)(aq)=3ClOeq\o\al(－,4)(aq)＋Cl－(aq)，该反应的ΔH＝3×38kJ·mol－1－4×63kJ·mol－1＝－138kJ·mol－1。(3)①由图可知，过程Ⅱ(氧化)发生的反应为2CuCl2(s)＋O2(g)=2CuO(s)＋2Cl2(g)，将题给O2氧化HCl的热化学方程式编号为ⅰ，将过程Ⅰ反应的热化学方程式编号为ⅱ，根据盖斯定律，由ⅰ－ⅱ×2可得2CuCl2(s)＋O2(g)=2CuO(s)＋2Cl2(g)ΔH＝(－115.4kJ·mol－1)－(－120.4kJ·mol－1)×2＝＋125.4kJ·mol－1。18．（2023·全国·高三专题练习）按要求书写热化学方程式。(1)[2022·河北，16(1)]298K时，1gH2燃烧生成H2O(g)放热121kJ，1molH2O(l)蒸发吸热44kJ，表示H2燃烧热的热化学方程式为。(2)[2021·海南，16(1)]已知25℃，100kPa时：1mol葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出2804kJ热量。则25℃时，CO2(g)与H2O(l)经光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的热化学方程式为。(3)[2021·天津，13(3)]合成氨反应常使用铁触媒提高反应速率。如图为有、无铁触媒时，反应的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式：。从能量角度分析，铁触媒的作用是。【答案】(1)H2(g)