高考化学一轮总复习：化学反应中的热效应

高考化学一轮基础复习第17讲化学反应中的热效应考纲要求1.能说明化学反应中能量转化的主要原因，知道化学变化中常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化及其应用。了解吸热反应、放热反应、反应热(焓变)等概念。3.能正确书写热化学方程式，能根据盖斯定律进行有关反应热的简单计算。4.了解提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型化学电源的重要性。认识化学在解决能源危机中的重要作用。考点一焓变、热化学方程式1．反应热(焓变)(1)定义：在恒压条件下进行的反应的热效应。符号：ΔH。单位：kJ·mol－1或kJ/mol。(2)表示方法吸热反应：ΔH>0；放热反应：ΔH<0。(3)产生原因化学反应过程中旧键断裂吸收的能量与新键形成放出的能量不相等，故化学反应均伴随着能量变化。(4)常见的放热反应和吸热反应放热反应：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化；⑥铝热反应等。吸热反应：①大多数分解反应；②盐的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。

2．反应热的本质图示a、b、c表示的意义微观宏观a表示断裂旧化学键吸收的能量；b表示形成新化学键放出的能量；c表示反应热a表示活化能；b表示活化分子结合成生成物所释放的能量；c表示反应热3.热化学方程式(1)概念表示参加反应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。如：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1表示：2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时放出571.6kJ的热量。(3)热化学方程式的书写要求①注明反应的温度和压强(25℃、101kPa下进行的反应可不注明)。②注明反应物和生成物的状态：固态(s)、液态(l)、水溶液(aq)、气态(g)。③热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的物质的量，而不表示分子个数(或原子个数)，因此可以写成分数。④热化学方程式中不用“↑”和“↓”。⑤热化学方程式能反映出该反应已完成的数量。由于ΔH与反应物的物质的量有关，所以热化学方程式中物质的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。当反应向逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。(1)放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应(×)(2)物质发生化学变化都伴有能量的变化(√)(3)吸热反应在任何条件下都不能发生(×)(4)活化能越大，表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越高(√)(5)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量(√)(6)同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同(×)解析焓变与反应条件无关。(7)可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关(√)如图表示某反应的能量变化，按要求回答下列问题：(1)该反应是(填“放热”或“吸热”)反应。(2)该反应的ΔH＝。(3)使用催化剂(填“能”或“不能”)影响该反应的反应热。(4)逆反应的活化能可表示为。答案(1)放热(2)E2－E1(3)不能(4)E3－E2题组一依据图形，理清活化能与焓变的关系1．某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是()A．该反应为放热反应B．催化剂能改变该反应的焓变C．催化剂能降低该反应的活化能D．逆反应的活化能大于正反应的活化能答案C解析由题图可以看出，反应物的总能量低于生成物的总能量，故该反应为吸热反应，A项错误；催化剂不能改变反应的焓变，B项错误；由图像可以看出，催化剂能降低该反应的活化能，C项正确；由图像可以看出E1＞E2，即逆反应的活化能小于正反应的活化能，D项错误。2．某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是()A．反应过程可表示为eq\o(A＋BC,\s\do15(反应物))→eq\o([A…B…C],\s\do15(过渡态))→eq\o(AB＋C,\s\do15(生成物))B．E1为反应物的总能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能C．正反应的热效应ΔH＝E1－E2＜0，所以正反应为放热反应D．此图中逆反应的热效应ΔH＝E1－E2＜0，所以逆反应为放热反应答案D解析由图可知，正反应放热，ΔH为负值；逆反应吸热，ΔH为正值，D错误。正确理解活化能与反应热的关系(1)催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。(2)在无催化剂的情况下，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，即E1＝E2＋|ΔH|。题组二依据键能计算焓变3．已知1g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量143kJ,18g水蒸气变成液态水放出44kJ的热量。其他相关数据如下表：OOH—HH—O(g)1mol化学键断裂时需要吸收的能量/kJ496436x则表中x为()A．920B．557C．463D．188答案C解析根据题意，可得热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－572kJ·mol－1；而18即－484kJ＝2×436kJ＋496kJ－4xkJ，解得x＝463。4．已知反应2HI(g)=H2(g)＋I2(g)ΔH＝＋11kJ·mol－1,1molH2(g)、1molI2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为kJ。答案299解析形成1molH2(g)和1molI2(g)共放出436kJ＋151kJ＝587kJ能量，设断裂2molHI(g)中化学键吸收2akJ能量，则有2a－587＝11，得a＝299kJ。[另解：ΔH＝2E(H—I)－E(H—H)－E(I—I)，2E(H—I)＝ΔH＋E(H—H)＋E(I—I)＝11kJ·mol－1＋436kJ·mol－1＋151kJ·mol－1＝598kJ·mol－1，则E(H—I)＝299kJ·mol－1](1)计算公式：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。(2)根据键能计算反应热的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的数目，如H2O分子中含有2个H—O共价键，NH3分子中含有3个N—H共价键等。要注意晶体结构中化学键的情况，常见的有1molP4含有6molP—P键，1mol晶体硅含有2molSi—Si键，1mol石墨晶体中含有1.5molC—C键，1mol金刚石含有2molC—C键，1molSiO2含有4molSi—O键等。题组三书写热化学方程式5．已知化学反应A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：。答案A2(g)＋B2(g)=2AB(g)ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1解析由图可知，生成物总能量高于反应物总能量，故该反应为吸热反应，ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1。6．化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)。试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式。答案N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)ΔH＝－2(c＋b－a)kJ·mol－17．写出下列反应的热化学方程式(1)一定量N2(g)与一定量H2(g)在一定条件下反应生成2molNH3(g)，放出92.2kJ热量。。(2)14gN2(g)与适量的O2(g)在一定条件下反应生成NO(g)，吸收34kJ热量。。(3)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2gSiH4自燃放出热量89.2kJ。SiH4自燃的热化学方程式为。(4)在25℃、101kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量QkJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为。(5)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)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.2kJ·mol－1(2)N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH＝68kJ·mol－1(3)SiH4(g)＋2O2(g)=SiO2(s)＋2H2O(l)ΔH＝－1427.2kJ·mol－1(4)C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－2QkJ·mol－1(5)4CuCl(s)＋O2(g)=2CuCl2(s)＋2CuO(s)ΔH＝－177.6kJ·mol－1书写热化学方程式要“五查”(1)查热化学方程式是否配平。(2)查各物质的聚集状态是否正确。(3)查ΔH的“＋”“－”符号是否正确(“＋”常省略)。(4)查反应热的单位是否为kJ·mol－1。(5)查反应热的数值与化学计量数是否对应。考点二标准燃烧热、热值、中和热、能源1．标准燃烧热(1)概念：在101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的标准燃烧热。标准燃烧热的单位一般用kJ·mol－1表示。标准燃烧热的限定词有恒压(101kPa时)、可燃物的物质的量(1mol)、完全燃烧、稳定的氧化物等，其中的“完全燃烧”，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)等。(2)表示的意义：例如C的标准燃烧热ΔH为－393.5kJ·mol－1，表示在101kPa时，1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量。(3)书写热化学方程式：标准燃烧热是以1mol纯物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－5518kJ·mol－1，即C8H18的标准燃烧热ΔH为－5518kJ·mol－1。(4)标准燃烧热的计算：可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为Q放＝n(可燃物)×|ΔH|。式中：Q放为可燃物燃烧反应放出的热量；n为可燃物的物质的量；ΔH为可燃物的标准燃烧热。2．热值1g物质完全燃烧所放出的热量叫做该物质的热值。3．中和热(1)概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1mol液态H2O时的反应热叫中和热。(2)注意几个限定词：①稀溶液；②产物是1mol液态H2O；③用离子方程式可表示为OH－(aq)＋H＋(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。(3)中和热的测定①实验装置②实验说明a．中和热的测定实验中，NaOH溶液的浓度稍大于盐酸的浓度是确保HCl反应完全。若采用的酸、碱浓度相等，可采用碱体积稍过量的方法达到这个目的。b．中和热的计算公式ΔH＝－eq\f(m酸＋m碱·c·t终－t始,n水)kJ·mol－1c．实验中若用弱酸(或弱碱)代替强酸(或强碱)，因弱酸(或弱碱)电离出H＋(或OH－)需要吸收热量，故测定的中和热的数值小于57.3kJ·mol－1；若用浓硫酸与强碱反应测定反应热，因浓硫酸稀释要放热，故测定的反应热的数值大于57.3kJ·mol－1。③误差分析a．分析的依据看实验中有哪些因素能造成(t终－t始)出现误差。若(t终－t始)偏大，则|ΔH|偏大；若(t终－t始)偏小，则|ΔH|偏小。b．误差分析实例50mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1NaOH溶液反应的误差分析：引起误差的实验操作t终－t始|ΔH|保温措施不好偏小偏小搅拌不充分偏小偏小所用酸、碱浓度过大偏大偏大用同浓度的氨水代替NaOH溶液偏小偏小用同浓度的醋酸代替盐酸偏小偏小用50mL0.50mol·L－1NaOH溶液偏小偏小4.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。(1)S(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=SO3(g)ΔH＝－315kJ·mol－1(标准燃烧热)(ΔH的数值正确)()(2)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1，则CH3OH(g)的标准燃烧热为192.9kJ·mol－1()(3)葡萄糖的燃烧热是2800kJ·mol－1，则eq\f(1,2)C6H12O6(s)＋3O2(g)=3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1400kJ·mol－1()(4)已知101kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－221kJ·mol－1，则该反应的反应热为221kJ·mol－1()(5)NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1(中和热)(ΔH的数值正确)()(6)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量()(7)H2(g)2(g)ΔH＝571.6kJ·mol－1()(8)CO(g)的燃烧热是283.0kJ·mol－1，则2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝2×283.0kJ·mol－1()(9)已知H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH＝2×(－57.3)J·mol－1()答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×(7)×(8)√(9)×题组一对标准燃烧热、中和热的理解1．25℃、101kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3kJ·mol－1，辛烷的标准燃烧热为5518kJ·mol－1。下列热化学方程式书写正确的是()A．2H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)=BaSO4(s)＋2H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1B．KOH(aq)＋eq\f(1,2)H2SO4(aq)=eq\f(1,2)K2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1C．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(g)ΔH＝－5518kJ·mol－1D．2C8H18(g)＋25O2(g)=16CO2(g)＋18H2O(l)ΔH＝－5518kJ·mol－1答案B解析A项，所列热化学方程式中有两个错误，一是中和热是指反应生成1molH2O(l)时的反应热，二是当有BaSO4沉淀生成时，反应放出的热量会增加，生成1molH2O(l)时放出的热量大于57.3kJ，错误；B项正确；C项，标准燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所产生的热量，产物中的水应为液态水，错误；D项，当2mol辛烷完全燃烧时，产生的热量为11036kJ，且辛烷应为液态，错误。(1)描述反应热时，无论是用“反应热”“焓变”表示还是用ΔH表示，其后所跟数值都需要带“＋”“－”符号(“+”常省略)。如：某反应的反应热(或焓变)为ΔH＝－QkJ·mol－1或ΔH＝QkJ·mol－1(Q>0)。(2)题组二中和反应反应热的测定2．在测定中和热的实验中，下列说法正确的是()A．使用环形玻璃搅拌棒是为了加快反应速率，减小实验误差B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触C．用0.5mol·L－1NaOH溶液分别与0.5mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同D．答案A3．利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：mL0.55mol·L－1NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题：(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量？_____________________________________________________________________________________。(2)倒入NaOH溶液的正确操作是__________(填字母)。A．沿玻璃棒缓慢倒入B．分三次少量倒入C．一次迅速倒入(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是______(填字母)。A．用温度计小心搅拌B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌C．轻轻地振荡烧杯D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L1mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为________________。(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18J·g－1·℃－1。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：实验序号起始温度t1/℃终止温度t2/℃盐酸氢氧化钠溶液混合溶液120.020.123.2220.220.423.4320.520.623.6依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝__________(结果保留一位小数)。(6)________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是________________________________________________________________________________________________________。答案(1)确保盐酸被完全中和(2)C(3)D(4)ΔH1＝ΔH2＜ΔH3(5)－51.8kJ·mol－1(6)不能H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀，沉淀的生成热会影响反应的反应热解析(1)在中和热的测定实验中为了确保反应物被完全中和，常常使加入的一种反应物稍微过量一些。(2)为了减少热量损失，倒入NaOH溶液应该一次迅速倒入。(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作：用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒上下轻轻地搅动。(4)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故反应热的数值要小一些(注意中和热与ΔH的关系)。(5)取三次实验的平均值代入公式计算即可。(6)硫酸与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。题组三反应热大小的比较4．试比较下列各组ΔH的大小。(1)同一反应，生成物状态不同时A(g)＋B(g)=C(g)ΔH1＜0A(g)＋B(g)=C(l)ΔH2＜0则ΔH1____(填“>”“＜”或“＝”，下同)ΔH2。答案>解析因为C(g)=C(l)ΔH3＜0则ΔH3＝ΔH2－ΔH1，ΔH2＜ΔH1。(2)同一反应，反应物状态不同时S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1＜0S(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。(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＜解析根据常识可知，CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH3＜0，又因为ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，所以ΔH2>ΔH1。利用状态，迅速比较反应热的大小若反应为放热反应(1)当反应物状态相同，生成物状态不同时，生成固体放热最多，生成气体放热最少。(2)当反应物状态不同，生成物状态相同时，固体反应放热最少，气体反应放热最多。越小。题组四能源的开发和利用5．未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列属于未来新能源的是()①天然气②煤③核能④石油⑤太阳能⑥生物质能⑦风能⑧氢能A．①②③④ B．③④⑤⑥⑦⑧C．③⑤⑥⑦⑧ D．⑤⑥⑦⑧答案D解析新能源要符合污染小，可再生性强等特点，选D。6．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是()A．H2O的分解反应是放热反应B．氢能源已被普遍使用C．2mol液态H2O具有的总能量低于2molH2和1molO2的能量D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值答案CmolO2的能量。因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输，所以氢能源利用并未普及，但发展前景广阔。考点三盖斯定律及反应热的计算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。(3)应用转化关系反应热间的关系aAeq\o(→,\s\up7(ΔH1))B、Aeq\o(→,\s\up7(ΔH2))eq\f(1,a)BΔH1＝aΔH2Aeq\o(,\s\up7(ΔH1),\s\do5(ΔH2))BΔH1＝－ΔH2ΔH＝ΔH1＋ΔH22.利用盖斯定律计算反应热(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。1．反应热比较选项判断(1)一个反应一步完成或几步完成，两者相比，经过的步骤越多，放出的热量越少()(2)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH1和2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH2中的ΔH1<ΔH2()(3)已知相同条件下2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH1，反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(s)ΔH2，则ΔH1>ΔH2()(4)C(石墨，s)=C(金刚石，s)ΔH>0，说明石墨比金刚石稳定()答案(1)×(2)×(3)√(4)√解析(1)一个反应的ΔH大小只与反应的始态和终态有关，与途径无关。2．已知Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)=3AlCl(g)＋3CO(g)ΔH＝akJ·mol－1。判断下列变化过程是否正确(1)3AlCl(g)＋3CO(g)=Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)ΔH＝akJ·mol－1()(2)AlCl(g)＋CO(g)=eq\f(1,3)Al2O3(s)＋eq\f(1,3)AlCl3(g)＋C(s)ΔH＝－akJ·mol－1()(3)2Al2O3(s)＋2AlCl3(g)＋6C(s)=6AlCl(g)＋6CO(g)ΔH＝－2akJ·mol－1()答案(1)×(2)×(3)×饮用水中的NOeq\o\al(－,3)主要来自于NHeq\o\al(＋,4)。已知在微生物的作用下，NHeq\o\al(＋,4)经过两步反应被氧化成NOeq\o\al(－,3)。两步反应的能量变化示意图如下：1molNHeq\o\al(＋,4)全部被氧化成NOeq\o\al(－,3)的热化学方程式为。答案NHeq\o\al(＋,4)(aq)＋2O2(g)=NOeq\o\al(－,3)(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)ΔH＝－346kJ·mol－1题组一利用盖斯定律比较ΔH大小1．已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH13H2(g)＋Fe2O3(s)=2Fe(s)＋3H2O(g)ΔH22Fe(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Fe2O3(s)ΔH32Al(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Al2O3(s)ΔH42Al(s)＋Fe2O3(g)=Al2O3(s)＋2Fe(s)ΔH5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()A．ΔH1<0，ΔH3>0 B．ΔH5<0，ΔH4<ΔH3C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5答案B解析大多数化合反应为放热反应，而放热反应的反应热(ΔH)均为负值，故A错误；铝热反应为放热反应，故ΔH5<0，而2Fe(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Fe2O3(s)ΔH3③，2Al(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Al2O3(s)ΔH4④，由④－③可得：2Al(s)＋Fe2O3(s)=Al2O3(s)＋2Fe(s)ΔH5＝ΔH4－ΔH3<0，可得ΔH4<ΔH3、ΔH3＝ΔH4－ΔH5，故B正确，D错误；已知：3H2(g)＋Fe2O3(s)=2Fe(s)＋3H2O(g)ΔH2②，2Fe(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Fe2O3(s)ΔH3③，将(②＋③)×eq\f(2,3)可得：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH1＝eq\f(2,3)(ΔH2＋ΔH3)，故C错误。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(s)受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。则下列判断正确的是()A．ΔH2＞ΔH3 B．ΔH1＜ΔH3C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2＞ΔH3答案B解析方法一：“虚拟”路径法。根据盖斯定律：ΔH1＝ΔH3＋ΔH2由于ΔH1>0，ΔH3>0，ΔH2＜0所以ΔH1＜ΔH3。方法二：方程式叠加法。CuSO4·5H2O(s)=Cu2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋5H2O(l)ΔH1>0①CuSO4(s)=Cu2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)ΔH2＜0②CuSO4·5H2O(s)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4(s)＋5H2O(l)ΔH3>0③②＋③：CuSO4·5H2O(s)=Cu2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋5H2O(l)ΔH1＝ΔH2＋ΔH3由于ΔH1>0，ΔH2＜0，ΔH3>0，所以ΔH1＜ΔH3。题组二利用盖斯定律计算反应热3．在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：H2S(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=SO2(g)＋H2O(g)ΔH12H2S(g)＋SO2(g)=eq\f(3,2)S2(g)＋2H2O(g)ΔH2H2S(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=S(g)＋H2O(g)ΔH32S(g)=S2(g)ΔH4则ΔH4的正确表达式为()A．ΔH4＝eq\f(2,3)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)B．ΔH4＝eq\f(2,3)(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)C．ΔH4＝eq\f(3,2)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)D．ΔH4＝eq\f(3,2)(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)答案A解析给题中方程式依次编号为①、②、③、④，由①＋②－③×3得：3S(g)=eq\f(3,2)S2(g)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)，故2S(g)=S2(g)ΔH4＝eq\f(2,3)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。4．在25℃、101kPa时，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5kJ·mol－1、285.8kJ·mol－1、870.3kJ·mol－1，则2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)=CH3COOH(l)的反应热为()A．－488.3kJ·mol－1 B．488.3kJ·mol－1C．－191kJ·mol－1 D．191kJ·mol－1答案A解析由题知表示各物质燃烧热的热化学方程式分别为①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1；②H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1；③CH3COOH(l)＋2O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－870.3kJ·mol－1。则2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)=CH3COOH(l)可由反应①×2＋②×2－③得出，则反应热为－393.5kJ·mol－1×2＋(－285.8kJ·mol－1×2)－(－870.3kJ·mol－1)＝－488.3kJ·mol－1。题组三利用盖斯定律书写热化学方程式5．LiH可作飞船的燃料，已知下列反应：①2Li(s)＋H2(g)=2LiH(s)ΔH＝－182kJ·mol－1②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－572kJ·mol－1③4Li(s)＋O2(g)=2Li2O(s)ΔH＝－1196kJ·mol－1试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式。答案2LiH(s)＋O2(g)=Li2O(s)＋H2O(l)ΔH＝－702kJ·mol－1解析2LiH(s)=2Li(s)＋H2(g)ΔH＝182kJ·mol－12Li(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=Li2O(s)ΔH＝－598kJ·mol－1H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－286kJ·mol－1上述三式相加得：2LiH(s)＋O2(g)=Li2O(s)＋H2O(l)ΔH＝－702kJ·mol－1。6．FeSO4可转化为FeCO3，FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。已知25℃、101kPa时：4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)ΔH＝－1648kJ·mol－1C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－393kJ·mol－12Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)=2FeCO3(s)ΔH＝－1480kJ·mol－1FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是。答案4FeCO3(s)＋O2(g)=2Fe2O3(s)＋4CO2(g)ΔH＝－260kJ·mol－1解析将所给热化学方程式标号：4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)ΔH＝－1648kJ·mol－1①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－393kJ·mol－1②2Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)=2FeCO3(s)ΔH＝－1480kJ·mol－1③根据盖斯定律：③×(－2)＋①＋②×4可得总方程式。1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)相同条件下，等质量的碳按a、b两种途径完全转化，途径a比途径b放出更多热能途径a：Ceq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(高温))CO＋H2eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(燃烧))CO2＋H2O途径b：Ceq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(燃烧))CO2(×)(2)表示燃料燃烧反应的能量变化(×)2．通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是()①C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH1＝akJ·mol－1②CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝bkJ·mol－1③CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH3＝ckJ·mol－1④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH4＝dkJ·mol－1A．反应①、②为反应③提供原料气B．反应③也是CO2资源化利用的方法之一C．反应CH3OH(g)=eq\f(1,2)CH3OCH3(g)＋eq\f(1,2)H2O(l)的ΔH＝eq\f(d,2)kJ·mol－1D．反应2CO(g)＋4H2(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d)kJ·mol－1答案C解析A项，反应①、②提供CO2和H2，正确；B项，反应③将CO2转化为有机原料，是CO2的资源利用，正确；C项，反应生成液态水，放出热量大于eq\f(d,2)，错误；D项，目标反应可由反应②×2＋③×2＋④获得，计算反应热为(2b＋2c＋d)kJ·mol－1，正确。3．通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是()①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH1＝571.6kJ·mol－1②焦炭与水反应制氢：C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH2＝131.3kJ·mol－1③甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH3＝206.1kJ·mol－1A．反应①中电能转化为化学能B．反应②为放热反应C．反应③使用催化剂，ΔH3减小D．反应CH4(g)=C(s)＋2H2(g)的ΔH＝74.8kJ·mol－1答案D解析反应①中是光能转化为化学能，A错误；反应②中ΔH＞0，为吸热反应，B错误；催化剂只降低反应的活化能，不影响反应的焓变，C错误；根据盖斯定律，目标反应可由反应③－②获得，ΔH＝206.1kJ·mol－1－131.3kJ·mol－1＝74.8kJ·mol－1，D正确。4．已知：C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1CO2(g)＋C(s)=2CO(g)ΔH22CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH34Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)ΔH43CO(g)＋Fe2O3(s)=3CO2(g)＋2Fe(s)ΔH5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()A．ΔH1＞0，ΔH3＜0B．ΔH2＞0，ΔH4＞0C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5答案C解析A项，C(s)、CO(g)在O2(g)中燃烧生成CO2，均为放热反应，则有ΔH1<0、ΔH3<0；B项，CO2(g)与C(s)在高温条件下反应生成CO(g)，该反应为吸热反应，则有ΔH2>0，Fe(s)与O2(g)反应生成Fe2O3(s)为放热反应，则有ΔH4<0；C项，将五个热化学方程式依次编号为①、②、③、④、⑤，根据盖斯定律，由②＋③可得①，则有ΔH1＝ΔH2＋ΔH3；D项，根据盖斯定律，由④＋⑤×2可得③×3，则有3ΔH3＝ΔH4＋2ΔH5。5．烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收，可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为NO(g)＋O3(g)=NO2(g)＋O2(g)ΔH＝－200.9kJ·mol－1NO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=NO2(g)ΔH＝－58.2kJ·mol－1SO2(g)＋O3(g)=SO3(g)＋O2(g)ΔH＝－241.6kJ·mol－1则反应3NO(g)＋O3(g)=3NO2(g)的ΔH＝kJ·mol－1。答案－317.36．白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下：2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)=6CaO(s)＋P4(s)＋10CO(g)ΔH1＝＋3359.26kJ·mol－1CaO(s)＋SiO2(s)=CaSiO3(s)ΔH2＝－89.61kJ·mol－12Ca3(PO4)2(s)＋6SiO2(s)＋10C(s)=6CaSiO3(s)＋P4(s)＋10CO(g)ΔH3则ΔH3＝kJ·mol－1。答案2821.6解析2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)=6CaO(s)＋P4(s)＋10CO(g)ΔH1＝＋3359.26kJ·mol－1①CaO(s)＋SiO2(s)=CaSiO3(s)ΔH2＝－89.61kJ·mol－1②由盖斯定律，目标反应可由反应①＋反应②×6，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2×6＝2821.6kJ·mol－1。一、单项选择题1．页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。我国的页岩气储量超过其他任何一个国家，可采储量有1275万亿立方英尺。这些储量足够中国使用300多年，有关页岩气的叙述错误的是()A．页岩气属于一种新能源 B．页岩气属于一次能源C．页岩气属于清洁能源 D．页岩气属于不可再生能源答案A解析页岩气属于天然气，是化石燃料，是不可再生能源。2．美国研究人员将CO和O附着在一种钉催化剂表面，用激光脉冲将其加热到2000K，成功观察到CO与O形成化学键生成CO2的全过程。下列说法不正确的是()A．CO2属于酸性氧化物B．CO与O形成化学键的过程中放出能量C．钉催化剂可以改变该反应的焓变D．CO与O形成化学键的过程中有电子转移答案C解析二氧化碳能和碱反应生成盐和水，说明二氧化碳是酸性氧化物，A项正确；原子结合形成化学键时放出热量，B项正确；催化剂只改变反应速率，不改变反应的焓变，C项错误；一氧化碳转化为二氧化碳时碳的化合价升高，所以一氧化碳和氧形成化学键的过程中有电子转移，D项正确。3．现代火法炼锌过程中发生了以下三个主要反应。下列说法正确的是()①2ZnS(s)＋3O2(g)=2ZnO(s)＋2SO2(g)ΔH1＝akJ·mol－1②2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH2＝bkJ·mol－1③ZnO(s)＋CO(g)=Zn(g)＋CO2(g)ΔH3＝ckJ·mol－1A．以上三个反应中，只有①是放热反应B．反应②的作用是仅为反应③提供还原剂C．反应ZnS(s)＋C(s)＋2O2(g)=Zn(g)＋SO2(g)＋CO2(g)的ΔH＝eq\f(a＋b＋2c,2)kJ·mol－1D．用这种方法得到的是纯净的锌单质答案C解析A项，碳不完全燃烧也是放热反应，错误；B项，反应②的作用既可以为反应③提供还原剂，同时反应放热，也提供能量，错误；C项，根据盖斯定律可知反应(①＋②＋2×③)/2即得到反应ZnS(s)＋C(s)＋2O2(g)=Zn(g)＋SO2(g)＋CO2(g)的ΔH＝eq\f(a＋b＋2c,2)kJ·mol－1，正确；D项，用这种方法得到的是含有杂质(碳或ZnS等)的锌单质，错误。4．下列有关热化学方程式的叙述，正确的是()A．1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的标准燃烧热B．由N2O4(g)2NO2(g)ΔH＝－56.9kJ·mol－1，可知将1molN2O4(g)置于密闭容器中充分反应后放出热量为56.9kJC．由：H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，可知：含1molCH3COOH的溶液与含1molNaOH的溶液混合，放出热量为57.3kJD．已知101kPa时，2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝－221kJ·mol－1，则1mol碳完全燃烧放出的热量大于110.5kJ答案D解析A项，液态的水才是氢的稳定氧化物，错误；B项，N2O4(g)2NO2(g)ΔH＝－56.9kJ·mol－1，这是一个可逆反应不可能完全反应，错误；C项，醋酸是弱电解质，电离的过程要吸收热量，因此1molCH3COOH的溶液与含1molNaOH的溶液混合，放出热量要小于57.3kJ，错误。5．在25℃、101kPa下，1mol白磷(化学式为P4)完全燃烧放出的热量和4mol红磷(化学式为P)完全燃烧放出的热量关系如图所示：由此判断，下列说法正确的是()A．由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷比白磷能量高，白磷比红磷稳定B．由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷比白磷能量低，红磷比白磷稳定C．由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷比白磷能量高，白磷比红磷稳定D．由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷比白磷能量低，红磷比白磷稳定答案D解析由图像知：白磷比红磷能量高，能量越高越不稳定，故红磷比白磷稳定，红磷转化为白磷时需要吸收能量，属于吸热反应。6．下列各组热化学方程式的ΔH前者大于后者的是()①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2②S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH3S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH4③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH52H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH6④CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH7CaO(s)＋H2O(l)=Ca(OH)2(aq)ΔH8A．①B．④C．②③④D．①②③答案C解析ΔH有正、负之分，比较时要连同“＋”“－”在内一起比较，类似数学中的正、负大小的比较。①中第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式可得：CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝ΔH1－ΔH2，该反应为放热反应，即ΔH1－ΔH2<0，所以ΔH1<ΔH2；②等量的固态硫变为硫蒸气时吸收热量，故在与O2反应产生同样的SO2时，气态硫放出的热量多，即ΔH3>ΔH4；③发生同样的燃烧反应，物质的量越多，放出的热量越多，故ΔH5>ΔH6；④碳酸钙分解吸收热量，ΔH7>0，CaO与H2O反应放出热量，ΔH8<0，显然ΔH7>ΔH8。7．下列图示与对应的叙述相符的是()A．图甲中的ΔH1>ΔH2B．图乙表示可逆反应A(s)＋3B(g)2C(g)ΔH>0C．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答案C解析ΔH1、ΔH2、ΔH3均小于零，且ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，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4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，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。二、不定项选择题8．我国利用合成气直接制烯烃获重大突破，其原理是()反应①：C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH1反应②：C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH2反应③：CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH3＝－90.1kJ·mol－1反应④：2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH4，能量变化如图所示反应⑤：3CH3OH(g)=CH3CH=CH2(g)＋3H2O(g)ΔH5＝－31.0kJ·mol－1下列说法正确的是()A．反应③使用催化剂，ΔH3减小B．反应④中正反应的活化能大于逆反应的活化能C．ΔH1－ΔH2<0D．3CO(g)＋6H2(g)=CH3CH=CH2(g)＋3H2O(g)ΔH＝－121.1kJ·mol－1答案C解析A项，催化剂不能改变焓变，错误；B项，反应④是放热反应，其中正反应的活化能小于逆反应的活化能，错误；C项，根据盖斯定律：①－②即得到氢气燃烧的热化学方程式，氢气燃烧放热，所以ΔH1－ΔH2<0，正确；D项，根据盖斯定律：③×3＋⑤得3CO(g)＋6H2(g)=CH3CH=CH2(g)＋3H2O(g)ΔH＝－301.3kJ·mol－1，错误。9．一定条件下，在水溶液中1molCl－、ClOeq\o\al(－,x)(x＝1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示，下列有关说法正确的是()A．e是ClOeq\o\al(－,3)B．b→a＋c反应的活化能为60kJ·mol－1C．a、b、c、d、e中c最稳定D．b→a＋d反应的热化学方程式为3ClO－(aq)=ClOeq\o\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq)ΔH＝－116kJ·mol－1答案D解析A项，e中Cl元素化合价为＋7价，而ClOeq\o\al(－,3)中Cl元素化合价为＋5价，错误；B项，b→a＋c反应的活化能为40kJ·mol－1，错误；C项，a、b、c、d、e中a能量最低，所以最稳定，错误；D项，b→a＋d，根据转移电子守恒得该反应方程式为3ClO－=ClOeq\o\al(－,3)＋2Cl－，反应热＝64kJ·mol－1＋2×0kJ·mol－1－3×60kJ·mol－1＝－116kJ·mol－1，所以该热化学反应方程式为3ClO－(aq)=ClOeq\o\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq)ΔH＝－116kJ·mol－1，正确。10．下列关于焓变(ΔH)的叙述或判断中错误的是()A．2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常