1.1.2反应焓变的计算-2024-2025学年高一化学学与练（2019选择性必修1）（原卷版）

第一章化学反应与能量转化第一节化学反应的热效应第2课时反应焓变的计算1．正确认识燃烧热的概念，学会利用燃烧热进行相关的计算。2．知道盖斯定律的内容，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。2.学会有关反应热计算的方法技巧，进一步提高化学计算的能力。3.知道能源是人类生存和社会发展的重要基础，知道使用化石燃料的利弊和新能源的开发。重点：焓变的计算。难点：盖斯定律的应用。一、盖斯定律1．盖斯定律的内容一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成，反应热都是。2．盖斯定律的理解(1)在一定条件下，化学反应的反应焓变只与反应体系的有关，而与反应的途径无关。(2)某反应始态和终态相同，反应的途径有如下(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)三种。则ΔH＝＝。3．盖斯定律的意义利用已知反应的焓变来计算其他反应的焓变，计算某些难以直接测得的反应的焓变。【易错警示】运用盖斯定律计算反应热的3个关键(1)热化学方程式的化学计量数加倍，ΔH也相应加倍。(2)热化学方程式相加减，同种物质之间可加减，反应热也相应加减。(3)将热化学方程式颠倒时，ΔH的正负必须随之改变。二、能源摩尔燃烧焓1．能源及能源的综合利用(1)能源的概念：能为人类提供能量的物质或物质运动，包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能、核能、化石燃料等。(2)我国的能源现状：目前，我国能源消费结构以为主，以、天然气为辅，以水能、核能、风能、太阳能为补充。(3)能原的可持续发展：一方面必须“”，即开发核能、风能、太阳能等新能源；另一方面需要“”，加大节能减排的力度，提高能源的利用效率。开源2．煤的综合利用(1)直接燃煤的危害：利用效率，而且会产生大量和多种有害气体。(2)煤的综合利用方法：工业上通过煤的、和等方法来实现煤的综合利用。(3)煤的干馏：在的条件下，煤高温干馏生产焦炭，同时获得煤气、煤焦油等。(4)煤的气化：将煤转化为的过程。(5)煤的液化：在一定条件下，将固体煤转化为液体有机物的过程。3．摩尔燃烧焓(1)概念：在一定反应温度和压强条件下，纯物质完全氧化为同温下的指定产物时的，并指定物质中含有的氮元素氧化为、氢元素氧化为、碳元素氧化为。(2)意义：甲烷的摩尔燃烧焓为－890.3kJ·mol－1，或ΔH＝－890.3kJ·mol－1，它表示25℃、101kPa时，甲烷完全燃烧生成和时放出890.3kJ的热量。【易错警示】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反应ΔH及其单位ΔH<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水的量为1mol表示方法燃烧热为akJ·mol－1或ΔH＝－akJ·mol－1中和热为57．3kJ·mol－1或ΔH＝－57.3kJ·mol－11．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)根据盖斯定律，可计算某些难以直接测得的反应焓变()(2)对一个化学反应，在一定条件下，如果反应的途径不同，其焓变一定不同()(3)使用催化剂能够降低化学反应的反应热()(4)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()(5)化学反应的焓变与方程式的书写方式无关()(6)图示中，ΔH1＝ΔH2＋ΔH3()(7)相同条件下，等质量的碳按以下a和b两种途径完全转化，途径a比途径b放出热量多()途径a：CCO＋H2CO2＋H2O；途径b：CCO2。（8）在101kPa下，1mol纯物质完全燃烧所放出的热量就是其燃烧热（）（9）1molH2完全燃烧生成1mol水蒸气时放出的热量为H2的燃烧热（）（10）所有物质的燃烧热其ΔH均小于02．（2024江苏省盐城市响水中学期中）研究、、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。可采用还原法处理氮的氧化物，一定条件下还原NO生成和气态水。已知几种化学键的键能数据如下：化学键H—HNO中的共价键N≡NH—O键能()436630946463写出还原NO生成和气态水的热化学方程式。3．（2024安徽省马鞍山市第二中学期中素质测试）按要求完成下列填空。(1)化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的，图为和反应生成过程中的能量变化：①该反应为反应(填“吸热”或“放热”)；②该反应中，每生成，放出(或吸收)热量kJ。(2)某实验小组进行如图甲所示实验，请判断b中温度(填“升高”或“降低”)。反应过程(填“a”或“b”)的能量变化可用图乙表示。►问题一能源【典例1】（2024浙江省杭州高级中学分班考试）在压强为、温度达到374℃时，水成为“超临界状态”，此时水可将等含碳化合物转化为有机物，这就是“水热反应”，生物质在地下高温高压条件下通过水热反应可生成石油、煤等矿物能源．下列说法不正确的是A．二氧化碳与超临界水作用生成汽油的反应，属于放热反应B．“水热反应”是一种复杂的物理化学变化C．火力发电厂可望利用废热，将二氧化碳转变为能源物质D．随着科技的进步，“水热反应”制取能源有望实现地球上碳资源的和谐循环【解题必备】能源的分类【变式11】（2024山东省济宁市曲阜市期中）中国十大科技新闻之一是物理化学科学家联合突破海水无淡化原位直接电解制氢技术，向大海要水要资源又有新进展。下列说法正确的是A．该过程将化学能转化为电能B．、、互为同位素C．氢能源代替化石能源可缓解海水酸化D．氢能、太阳能、水能、风能、地热能、潮汐能、天然气属于新能源【变式12】我国力争二氧化碳排放2030年前达到峰值、2060年前实现碳中和。要加快调整优化产业结构、能源结构，太阳能光催化分解水制氢、太阳能光催化二氧化碳转化为燃料等都是加快推动绿色低碳发展，降低碳排放强度的有效措施。下列说法错误的是A．太阳能燃料属于一次能源B．直接电催化CO2制取燃料时，燃料是阴极产物C．用光催化分解水产生的H2是理想的绿色能源D．研发和利用太阳能燃料，有利于经济的可持续发展►问题二燃烧热【典例2】航天燃料从液态变为固态，是一项重大的技术突破。铍是高效率的火箭材料，燃烧时放出巨大的能量，已知1kg金属铍完全燃烧放出的热量为62700kJ。则铍燃烧的热化学方程式正确的是(铍的相对原子质量为9)()A．Be＋eq\f(1,2)O2=BeOΔH＝－564.3kJ·mol－1B．Be(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=BeO(s)ΔH＝＋564.3kJ·mol－1C．Be(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=BeO(s)ΔH＝－564.3kJ·mol－1D．Be(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=BeO(g)ΔH＝－564.3kJ·mol－1【解题必备】燃烧热及表示燃烧热的热化学方程式(2)燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写表示燃烧热的热化学方程式时，应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数，故在其热化学方程式中常出现分数。【变式21】（2024湖南省岳阳市汨罗市第一中学月考）甲醇是一种重要的化工原料，广泛应用于化工生产，也可以直接用作燃料。已知：CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g)ΔH1=﹣443.64kJ•mol﹣12CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH2=﹣566.0kJ•mol﹣1下列说法或热化学方程式正确的是A．CO的燃烧热为﹣566.0kJ•mol﹣1B．2molCO和1molO2的总能量比2molCO2的总能量低C．完全燃烧20g甲醇，生成二氧化碳和水蒸气时放出的热量为908.3kJD．2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)

ΔH=﹣1453.28kJ•mol﹣1【变式22】已知在25℃、101kPa下，1gC8H18(辛烷)完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.4kJ热量。表示该反应的热化学方程式正确的是()A．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(g)ΔH＝－48.4kJ·mol－1B．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－5517.6kJ·mol－1C．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝＋5517.6kJ·mol－1D．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－48.4kJ·mol－1►问题三反应热的比较【典例3】下列两组热化学方程式中，有关ΔH的比较正确的是()①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH2②NaOH(aq)＋eq\f(1,2)H2SO4(aq)=eq\f(1,2)Na2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH3NaOH(aq)＋CH3COOH(aq)=CH3COONa(aq)＋H2O(l)ΔH4A．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＞ΔH4B．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＜ΔH4C．ΔH1＝ΔH2；ΔH3＜ΔH4D．ΔH1＜ΔH2；ΔH3＞ΔH4【解题必备】1．同一物质不同聚集状态H2O(s)===H2O(l)ΔH1H2O(s)===H2O(g)ΔH2由物质的能量E大小比较知热量：Q1<Q2，且均为吸热反应，ΔH为正值，ΔH1＝Q1kJ·mol－1，ΔH2＝Q2kJ·mol－1，得ΔH1<ΔH2。2．同一反应，物质的聚集状态不同S(g)＋O2(g)===SO2(g)ΔH1S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH2由物质的能量(E)的大小知热量：Q1>Q2，此反应为放热反应，则ΔH1＝－Q1kJ·mol－1，ΔH2＝－Q2kJ·mol－1得ΔH1<ΔH2。【变式31】根据以下三个热化学方程式：2H2S(g)＋3O2(g)=2SO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－Q1kJ·mol－12H2S(g)＋O2(g)=2S(s)＋2H2O(l)ΔH＝－Q2kJ·mol－12H2S(g)＋O2(g)=2S(s)＋2H2O(g)ΔH＝－Q3kJ·mol－1判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是()A．Q1>Q2>Q3B．Q1>Q3>Q2C．Q3>Q2>Q1D．Q2>Q1>Q3【变式32】已知：C(s，金刚石)=C(s，石墨)ΔH＝－1.9kJ·mol－1C(s，金刚石)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1C(s，石墨)＋O2(g)=CO2(g)ΔH2根据已述反应所得出的结论正确的是()A．ΔH1＝ΔH2B．ΔH1>ΔH2C．ΔH1<ΔH2D．金刚石比石墨稳定►问题四盖斯定律的应用【典例4】已知反应：①H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH1②eq\f(1,2)N2(g)＋O2(g)=NO2(g)ΔH2③eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)ΔH3则反应2NH3(g)＋eq\f(7,2)O2(g)=2NO2(g)＋3H2O(g)的ΔH为()A．2ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3B．ΔH1＋ΔH2－ΔH3C．3ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3D．3ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3【解题必备】盖斯定律的应用方法(1)“虚拟路径”法若反应物A变为生成物D，可以有两个途径①由A直接变成D，反应热为ΔH；②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。如图所示：则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。(2)“加合”法运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。eq\x(先确定待求的反应方程式)⇒eq\x(找出待求方程式中各物质在已知方程式中的位置)⇒eq\x(根据待求方程式中各物质的计量数和位置对已知方程式进行处理，得到变形后的新方程式)⇒eq\x(将新得到的方程式进行加减反应热也需要相应加减)⇒eq\x(写出待求的热化学方程式)【变式41】已知：①2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝－221.0kJ·mol－1；②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－1。则制备水煤气的反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的ΔH为()A．＋262.6kJ·mol－1B．－131.3kJ·mol－1C．－352.3kJ·mol－1D．＋131.3kJ·mol－1【变式42】发射火箭时使用的燃料可以是液氢和液氧，已知下列热化学方程式：①H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH1＝－285.8kJ·mol－1②H2(g)=H2(l)ΔH2＝－0.92kJ·mol－1③O2(g)=O2(l)ΔH3＝－6.84kJ·mol－1④H2O(l)=H2O(g)ΔH4＝＋44.0kJ·mol－1则反应H2(l)＋eq\f(1,2)O2(l)=H2O(g)的反应热ΔH为()A．＋237.46kJ·mol－1B．－474.92kJ·mol－1C．－118.73kJ·mol－1D．－237.46kJ·mol－1►问题五反应热的计算【典例5】化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。共价键的键能是两种原子间形成1mol共价键(或其逆过程)时释放(或吸收)的能量。已知H—H键的键能为436kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为243kJ·mol－1，H—Cl键的键能为431kJ·mol－1，则H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)的反应热(ΔH)等于()A．－183kJ·mol－1B．183kJ·mol－1C．－862kJ·mol－1D．862kJ·mol－1【解题必备】反应热的四种计算方法：1．根据热化学方程式计算热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。例如，aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)ΔHAbcd|ΔH|n(A)n(B)n(C)n(D)Q则eq\f(nA,a)＝eq\f(nB,b)＝eq\f(nC,c)＝eq\f(nD,d)＝eq\f(Q,|ΔH|)。2．根据反应物、生成物的键能计算：ΔH＝E(反应物的键能总和)－E(生成物的键能总和)。3．根据物质的燃烧热数值计算：Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH|(燃烧热)。4．根据图像计算【变式51】25℃、101kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是ΔH＝－393.5kJ·mol－1、ΔH＝－285.8kJ·mol－1、ΔH＝－890.3kJ·mol－1、ΔH＝－2800kJ·mol－1，则下列热化学方程式正确的是()A．C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1B．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－571.6kJ·mol－1C．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ·mol－1D.eq\f(1,2)C6H12O6(s)＋3O2(g)=3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1400kJ·mol－1【变式52】（2024浙江省杭州市富阳区场口中学月考）已知化学反应A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是A．每生成2分子AB吸收bkJ热量B．断裂1molAA键和1molBB键，放出akJ能量C．该反应中反应物的总能量高于产物的总能量D．该反应吸收的热量为(ab)kJ·mol11．下列说法正确的是()A．书写热化学方程式时，只要在化学方程式的右端写上热量的符号和数值即可B．凡是在加热或点燃条件下进行的反应都是吸热反应C．表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式叫做热化学方程式D．氢气在氧气中燃烧的热化学方程式是2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ2．已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成可溶性盐的热化学方程式用离子方程式可表示为H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，又知弱电解质的电离是吸热过程。向1L0.5mol·L－1的NaOH溶液中分别加入下列物质：①稀醋酸、②浓硫酸、③稀硝酸，恰好完全反应时的焓变分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系是()A．ΔH1＞ΔH2＞ΔH3B．ΔH1＜ΔH3＜ΔH2C．ΔH1＝ΔH3＞ΔH2D．ΔH1＞ΔH3＞ΔH23．（2024四川省成都外国语学校期末）下列关于热化学方程式的说法中，正确的是A．丙烷的燃烧热，则丙烷燃烧的热化学方程式可表示为：B．一定条件下，，则将和置于密闭容器中充分反应放出热量为C．，，，，则D．在稀溶液中：，若将含的盐酸稀溶液与固体混合，放出的热量小于4.已知298K、101kPa时：2H2O(g)=O2(g)＋2H2(g)ΔH1Cl2(g)＋H2(g)=2HCl(g)ΔH22Cl2(g)＋2H2O(g)=4HCl(g)＋O2(g)ΔH3则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是()A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2D．ΔH3＝ΔH1－ΔH25.下列关于热化学反应的描述正确的是()A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热为ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1B．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)的燃烧热为192.9kJ·mol－1C．已知2H2O(g)=2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋484kJ·mol－1，则H2(g)的燃烧热是242kJ·mol－1D．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－16.（2024黑龙江省虎林市高级中学高二上学期第一次月考）下列依据热化学方程式得出的结论正确的是选项热化学方程式结论AH2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)ΔH=−akJ·mol−1H2的燃烧热ΔH=−akJ·mol−1BOH−(aq)+H+(aq)=H2O(l)ΔH=−57.3kJ·mol−1溶质物质的量为0.5mol的Ba(OH)2稀溶液与足量稀H2SO4完全中和，放出的热量等于57.3kJCC(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=−akJ·mol−1；C(s)+O2(g)=CO(g)ΔH2=−bkJ·mol−1ΔH1<ΔH2DP4(s，白磷)=4P(s，红磷)ΔH=−29.2kJ·mol−1P4(s，白磷)比P(s，红磷)稳定A．A B．B C．C D．D7．已知在一定条件下，CO的燃烧热为283kJ·mol－1，CH4的燃烧热为890kJ·mol－1，由1molCO和3molCH4组成的混合气体在上述条件下充分燃烧，释放的热量为()A．2912kJB．2953kJC．3236kJD．3867kJ8．（2024河北省保定市高碑店市崇德实验中学月考）白磷()与氯气反应的能量变化如图所示。回答下列问题：(1)白磷在氯气中燃烧的反应是放热反应，但是启动反应时需要点燃或加热，其原因是。(2)△H=。(3)写出白磷蒸气在氯气中反应生成五氯化磷气体的热化学方程式：。(4)在密闭容器中充入1mol(g)和3mol(g)，发生反应：，若平衡时的转化率为70%，放的出热量为kJ。(5)白磷在氯气中燃烧，开始引燃之后，停止加热，反应能继续进行的原因是。1．以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法，其流程如图所示。已知向反应Ⅰ得到的产物中加过量I2会得到两层溶液含低浓度I2的H2SO4层和含高浓度I2的HI层，这两层分别进行反应Ⅱ和Ⅲ，循环分解制氢。下列说法错误的是A．反应I的化学方程式为SO2+2H2+I2=H2SO4+2HIB．该流程将太阳能转化为化学能，加快了水分解制氢的速率C．反应Ⅲ是分解反应，I2是还原产物D．SO2和I2是反应2H2O=2H2+O2的催化剂2．（2024广东省湛江市某校高二上学期期中）已知：①；②；③；④；下列说法正确的是A．反应②放出197kJ的热量，转移4mol电子B．由反应①可知1mol水分解吸收的热量为285.8kJC．反应③表示燃烧热的热化学方程式D．3．（2024山东省菏泽第一中学期中联考）如图是金属镁和卤素单质的能量变化示意图，下列说法正确的是A．热稳定性：B．金属镁和卤素单质的反应中，生成的焓变最小C．由图可知，此温度下所含化学键的键能最大D．与足量的Mg充分反应，放热1124kJ4．（2024重庆市八中期末）我国研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示。已知相关化学键键能如下表所示，若反应过程中分解了2mol水，下列说法不正确的是化学键键键键键键能460496436138A．过程Ⅰ吸收了能量B．过程Ⅱ放出了574kJ能量C．过程Ⅲ吸收了350