第5章 第2讲 反应热的计算-【金版教程】2025年高考化学一轮复习创新方案word（新教材，创新版）

金版教程　高考科学复习创新方案　化学 第2讲　反应热的计算 【复习目标】　1.知道燃烧热的概念及能源利用的意义。2.通过实验探究掌握中和反应反应热测定的方法。3.掌握盖斯定律的内容及意义，并能进行有关反应热的计算。 一、燃烧热　中和反应反应热　能源 1.燃烧热 (1)101 kPa时，1__mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，单位：kJ·mol－1。 (2)C的燃烧热为393.5 kJ·mol－1，表示在25 ℃、101 kPa条件下，1__mol C完全燃烧生成CO2(g)放出393.5 kJ的热量，用热化学方程式表示为C(s)＋O2(g)===CO2(g)__ΔH＝－393.5__kJ·mol－1。 (3)物质燃烧一定放热，故物质燃烧的ΔH一定为负值。 [强调]　有关燃烧热的判断，一看是否以1 mol可燃物为标准；二看是否生成指定产物。 2.中和反应反应热及测定 (1)测定原理 ΔH＝－ c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。稀溶液的密度用1 g·mL－1进行计算。 (2)实验装置 (3)注意事项 ①为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量(0.5 mol·L－1 HCl、0.55 mol·L－1 NaOH溶液等体积混合)。 ②实验时不能用铜丝搅拌棒代替玻璃搅拌器。 (4)结论：25 ℃、101 kPa下，强酸的稀溶液和强碱的稀溶液发生中和反应生成可溶性盐和1__mol__H2O(l)时，放出57.3 kJ的热量，热化学方程式可表示为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)__ΔH＝－57.3__kJ·mol－1。 3.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。 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)H2燃烧过程中热能转化为化学能。(×) 错因：应为化学能转化为热能和光能。 (2)化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能。(√) 错因：________________________________________________________________________ (3)开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中PM2.5的含量。(√) 错因：________________________________________________________________________ (4)根据2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571 kJ·mol－1可知氢气的燃烧热为571 kJ·mol－1。(×) 错因：燃烧热是以1__mol可燃物为标准。 (5)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol液态水时放出57.3 kJ的热量。(×) 错因：醋酸为弱酸，电离要吸收热量，放出的热量小于57.3__kJ。 (6)S(s)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH＝－315 kJ·mol－1(燃烧热)(ΔH的数值正确)。(×) 错因：硫的指定产物是SO2(g)。 (7)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH＝2×(－57.3 kJ·mol－1)。(×) 错因：该反应生成BaSO4沉淀也放出热量。 二、盖斯定律及其应用 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 aAB、AB ΔH1＝aΔH2 AB ΔH1＝－ΔH2 ΔH＝ΔH1＋ΔH2 2.反应热大小的比较 (1)根据化学计量数比较反应焓变大小 ①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1 ②2H2(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)＋O2(g)===CO(g)　ΔH1 ②C(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)　ΔH1 ②S(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)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH1 ②2Fe(s)＋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。 3.反应热的计算 (1)根据热化学方程式计算：反应热的绝对值与反应物和生成物各物质的物质的量成正比。 (2)根据反应物和生成物的总能量计算。 (3)根据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算。 (4)根据盖斯定律进行计算。 (5)根据物质燃烧热(ΔH)数值计算。 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)一个反应一步完成或分几步完成，二者相比，经过的步骤越多，放出的热量越多。(×) 错因：反应放出的热量只和始态与终态有关，与过程无关。 (2)若H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－b kJ·mol－1，则a>b。(×) 错因：生成液态水放出的热量更多，a<b。 (3)已知相同条件下H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2，则ΔH1＜ΔH2。(×) 错因：ΔH1＞ΔH2。 (4)已知 ①P4(白磷，s)＋5O2(g)===P4O10(s)　ΔH1＝－2983.2 kJ·mol－1， ②P(红磷，s)＋O2(g)===P4O10(s)　ΔH2＝－738.5 kJ·mol－1， 则白磷转化为红磷的反应是吸热反应。(×) 错因：由①－4×②得P4(白磷，s)===4P(红磷，s)__ΔH＝－29.2__kJ/mol，为放热反应。 (5)已知S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＜0，S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＜0，则ΔH1>ΔH2。(×) 错因：ΔH1<ΔH2。 (6)已知C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1；C(s)＋H2O(g)===H2(g)＋CO(g)　ΔH2；H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH3；CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH4；则ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4。(√) 错因：________________________________________________________________________ 考点1　燃烧热　中和反应反应热　能源 题组一　认知与辨识燃烧热、能源 1.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。下列符合未来新能源标准的是(　　) 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.⑤⑥⑦⑧ C.③⑤⑥⑦⑧ D.③④⑤⑥⑦⑧ 答案　B 2.金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们燃烧时，若氧气不足生成一氧化碳，若充分燃烧生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。 (1)等质量的金刚石和石墨完全燃烧，________(填“金刚石”或“石墨”)放出的热量更多，写出表示石墨燃烧热的热化学方程式：_____________________________________________。 (2)在通常状况下，________(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，写出石墨转化为金刚石的热化学方程式：________________________________________________________。 (3)12 g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36 g，该过程中放出的热量为________。 答案　(1)金刚石　C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1 (2)石墨　C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1 (3)252.0 kJ 解析　(3)石墨的质量是12 g，根据C、O元素守恒可求出CO、CO2的物质的量均为0.5 mol。则反应放出的热量为0.5 mol×110.5 kJ·mol－1＋0.5 mol×393.5 kJ·mol－1＝252.0 kJ。 题组二　探究与归纳中和反应反应热的测定 3.利用如图所示装置测定中和反应反应热的实验步骤如下： ①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸，打开杯盖，倒入量热计的内筒中，盖上杯盖，插入温度计，测出盐酸温度；②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，并用同一温度计(已洗净擦干)测出其温度；③打开杯盖，将NaOH溶液倒入量热计的内筒中，立即盖上杯盖，设法使之混合均匀，测得混合液的最高温度。 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.揭开杯盖用玻璃棒搅拌 C.轻轻地振荡烧杯 D.用套在温度计上的玻璃搅拌器轻轻地搅动 (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1 L 1 mol·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1 g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和反应反应热，某学生实验记录数据如下： 实验序号 起始温度t1/ ℃ 最高温度t2/ ℃ 盐酸 氢氧化钠溶液 混合溶液 1 20.0 20.1 23.2 2 20.2 20.4 23.4 3 20.5 20.6 23.6 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)－51.8 kJ·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中和反应的反应热的测定结果 解析　(4)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和反应反应热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，电离要吸收热量，故反应放热更少，因ΔH是负值，故ΔH1＝ΔH2<ΔH3。 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)取多次实验最高温度(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。 (5)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，则放出热量增多。 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。 考点2　盖斯定律及其应用 题组一　理解与运用盖斯定律计算反应热 1.将TiO2转化为TiCl4是工业冶炼金属钛的主要反应之一。 已知： ①TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋O2(g) ΔH1＝＋140.5 kJ·mol－1 ②C(石墨，s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1 则反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(石墨，s)===TiCl4(l)＋2CO(g)的ΔH是(　　) A.＋80.5 kJ·mol－1 B.＋30.0 kJ·mol－1 C.－30.3 kJ·mol－1 D.－80.5 kJ·mol－1 答案　D 2.(2023·广东省六校联考)分析表中的3个热化学方程式，下列说法正确的是(　　) 2022年北京冬奥会“飞扬”火炬使用的燃料 氢气 (H2) ①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1＝－484 kJ·mol－1 2008年北京奥运会“祥云”火炬使用的燃料 丙烷 (C3H8) ②C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)　ΔH2＝－2039 kJ·mol－1 ③C3H8(g)＋O2(g)===3CO(g)＋4H2O(g)　ΔH3＝－1190 kJ·mol－1 A.丙烷的燃烧热为－2039 kJ·mol－1 B.等质量的氢气与丙烷相比较，充分燃烧时，丙烷放热更多 C.3CO2(g)＋10H2(g)===C3H8(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－381 kJ·mol－1 D.3CO(g)＋7H2(g)===C3H8(g)＋3H2O(g)　ΔH＝＋504 kJ·mol－1 答案　C 解析　1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物放出的热量为燃烧热，其中水的状态是液态，A错误；根据热化学方程式可以计算，氢气与丙烷均取44 g充分燃烧生成CO2和H2O(g)，氢气放出5324 kJ热量，丙烷放出2039 kJ热量，B错误；由盖斯定律知，①×5－②可得3CO2(g)＋10H2(g)===C3H8(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－381 kJ·mol－1，C正确；由盖斯定律知，①×－③可得3CO(g)＋7H2(g)===C3H8(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－504 kJ·mol－1，D错误。 题组二　探析与运用盖斯定律书写热化学方程式 3.发射“嫦娥”五号的火箭第一、二级发动机，所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，二者反应生成氮气和气态水。 已知： ①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH＝＋10.7 kJ·mol－1 ②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543 kJ·mol－1 写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式：___________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________。 答案　2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1096.7 kJ·mol－1 4.近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下： 反应Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g)　ΔH1＝＋551 kJ·mol－1 反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3＝－297 kJ·mol－1 反应Ⅱ的热化学方程式：________________________________________。 答案　3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH2＝－254 kJ·mol－1 利用盖斯定律书写热化学方程式 (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，ΔH也作相应调整。 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。 题组三　分析与推测反应焓变的大小 5.根据以下热化学方程式，ΔH1和ΔH2的大小比较错误的是(　　) A.2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1 2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l)　ΔH2 则有ΔH1>ΔH2 B.Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH1 Br2(l)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH2 则有ΔH1<ΔH2 C.4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)　ΔH1 4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH2 则有ΔH1<ΔH2 D.Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH1 Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH2 则有ΔH1<ΔH2 答案　A 解析　将A项的热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①－②可得2S(s)＋2O2(g)===2SO2(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2<0，即ΔH1<ΔH2，A错误。 6.(2023·浙江省余姚市高三上学期适应性测试)根据以下H2和Cl2反应生成HCl的能量循环图： 下列说法正确的是(　　) A.ΔH4＞0 B.ΔH1＜0 C.ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0 D.ΔH3＞ΔH4 答案　C 1.(2022·浙江6月选考)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表： 物质(g) O H HO HOO 能量/kJ·mol－1 249 218 39 10 物质(g) H2 O2 H2O2 H2O 能量/kJ·mol－1 0 0 －136 －242 可根据HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1。下列说法不正确的是(　　) A.H2的键能为436 kJ·mol－1 B.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍 C.解离氧氧单键所需能量：HOO<H2O2 D.H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)　ΔH＝－143 kJ·mol－1 答案　C 解析　根据题表格中的数据可知，H2的键能为218 kJ·mol－1×2＝436 kJ·mol－1，A正确；由题表格中的数据可知O2的键能为249 kJ·mol－1×2＝498 kJ·mol－1，由题中信息可知H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1，则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍，B正确；因为HOO(g)===HO(g)＋O(g)，由题表格中的数据可知解离其中氧氧单键需要的能量为(249＋39－10) kJ·mol－1＝278 kJ·mol－1，C错误；由题表格中的数据可知H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)的ΔH＝－136 kJ·mol－1－249 kJ·mol－1－(－242 kJ·mol－1)＝－143 kJ·mol－1，D正确。 2.(2021·浙江高考)相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是(　　) (g)＋H2(g)―→ (g)　ΔH1 (g)＋2H2(g)―→ (g)　ΔH2 (g)＋3H2(g)―→ (g)　ΔH3 (g)＋H2(g)―→ (g)　ΔH4 A.ΔH1>0，ΔH2>0 B.ΔH3＝ΔH1＋ΔH2 C.ΔH1>ΔH2，ΔH3>ΔH2 D.ΔH2＝ΔH3＋ΔH4 答案　C 解析　一般，烯烃与氢气发生的加成反应为放热反应，且放出的热量与碳碳双键的数目大致成正比，故ΔH1>ΔH2；苯环结构的特殊性决定了苯环结构的稳定性，苯与氢气发生加成反应生成环己烷比1，3­环己二烯与H2发生加成反应生成环己烷所放出的热量少，故ΔH3>ΔH2。 3.(2020·北京高考)依据图示关系，下列说法不正确的是(　　) A.石墨燃烧是放热反应 B.1 mol C(石墨)和1 mol CO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2，前者放热多 C.C(石墨)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2 D.化学反应的ΔH，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关 答案　C 4.(2023·全国甲卷节选)已知下列反应的热化学方程式： ①3O2(g)===2O3(g)　K1　ΔH1＝285 kJ·mol－1 ②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l)　K2　ΔH2＝－329 kJ·mol－1 反应③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝________kJ·mol－1。 答案　－307 5.(2023·广东卷)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化，其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化，用公式Q＝cρV总·ΔT计算获得。 (1)盐酸浓度的测定：移取20.00 mL待测液，加入指示剂，用0.5000 mol·L－1 NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液22.00 mL。 ①上述滴定操作用到的仪器有________。 ②该盐酸浓度为________mol·L－1。 (2)热量的测定：取上述NaOH溶液和盐酸各50 mL进行反应，测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1，则该过程放出的热量为________J(c和ρ分别取4.18 J·g－1·℃－1和1.0 g·mL－1，忽略水以外各物质吸收的热量，下同)。 (3)借鉴(2)的方法，甲同学测量放热反应Fe(s)＋CuSO4(aq)===FeSO4(aq)＋Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表。 序号 反应试剂 体系温度/℃ 反应前 反应后 ⅰ 0.20 mol·L－1 CuSO4 溶液100 mL 1.20 g Fe粉 a b ⅱ 0.56 g Fe粉 a c ①温度：b________c(填“>”“<”或“＝”)。 ②ΔH＝________(选择表中一组数据计算)。结果表明，该方法可行。 (4)乙同学也借鉴(2)的方法，测量反应A：Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===3FeSO4(aq)的焓变。 查阅资料：配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸。加酸的目的是________。 提出猜想：Fe粉与Fe2(SO4)3溶液混合，在反应A进行的过程中，可能存在Fe粉和酸的反应。 验证猜想：用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1；向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe粉，溶液颜色变浅的同时有气泡冒出，说明存在反应A和_________________________ ___________(用离子方程式表示)。 实验小结：猜想成立，不能直接测反应A的焓变。 教师指导：鉴于以上问题，特别是气体生成带来的干扰，需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。 优化设计：乙同学根据相关原理，重新设计了优化的实验方案，获得了反应A的焓变。该方案为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)化学能可转化为热能，写出其在生产或生活中的一种应用________________。 答案　(1)①AD　②0.5500 (2)418(T1－T0)　 (3)①>　②－20.9(b－a) kJ·mol－1或－41.8(c－a) kJ·mol－1 (4)抑制Fe3＋水解　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　将一定量的Cu粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中反应，测量反应热，计算得到反应Cu(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===CuSO4(aq)＋2FeSO4(aq)的焓变ΔH1；根据(3)中实验计算得到反应Fe(s)＋CuSO4(aq)===Cu(s)＋FeSO4(aq)的焓变ΔH2；根据盖斯定律计算得到反应Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===3FeSO4(aq)的焓变为ΔH1＋ΔH2 (5)燃料燃烧(或铝热反应焊接铁轨等) 解析　(2)由Q＝cρV总·ΔT可得Q＝4.18 J·g－1·℃－1×1.0 g·mL－1×(50 mL＋50 mL)×ΔT＝418(T1－T0) J。 (3)①100 mL 0.20 mol·L－1 CuSO4溶液含有溶质的物质的量为0.02 mol，1.20 g Fe粉和0.56 g Fe粉的物质的量分别为0.021 mol、0.01 mol，实验ⅰ中有0.02 mol CuSO4发生反应，实验ⅱ中有0.01 mol CuSO4发生反应，实验ⅰ放出的热量多，则b>c；②若按实验ⅰ进行计算，ΔH＝－ kJ·mol－1＝－20.9(b－a) kJ·mol－1；若按实验ⅱ进行计算，ΔH＝－ kJ·mol－1＝－41.8(c－a) kJ·mol－1。 6.(2022·海南高考节选)某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环。其中涉及反应： CO2(g)＋4H2(g)2H2O(g)＋CH4(g) 回答问题： (1)已知：电解液态水制备1 mol O2(g)，电解反应的ΔH＝＋572 kJ·mol－1。由此计算H2(g)的燃烧热(焓)ΔH＝________ kJ·mol－1。 (2)已知：CO2(g)＋4H2(g)2H2O(g)＋CH4(g)的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。 若反应为基元反应，且反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|＞Ea。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)。 答案　(1)－286 (2) 解析　(2)由CO2(g)＋4H2(g)2H2O(g)＋CH4(g)的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系图可知，K随着温度升高而减小，故该反应为放热反应。若反应为基元反应，则反应为一步完成，由于反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|＞Ea，因此该反应过程的能量变化示意图为。 航天员呼吸产生的CO2通过反应CO2(g)＋2H2(g)C(s)＋2H2O(g)　ΔH，再电解水可实现O2的循环利用。热力学中规定由最稳定单质生成1 mol某物质的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓(ΔfH)，最稳定单质的标准生成焓规定为0。已知上述反应式中：ΔfH(CO2)＝－394 kJ·mol－1；ΔfH(H2)＝0 kJ·mol－1；ΔfH(C)＝0 kJ·mol－1；ΔfH(H2O)＝－242 kJ·mol－1。则ΔH的数值为(　　) A.－90 kJ·mol－1 B.－100 kJ·mol－1 C.－120 kJ·mol－1 D.－180 kJ·mol－1 答案　A 课时作业 [建议用时：40分钟] 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1.用一氧化碳还原氮氧化物，可防止氮氧化物污染。已知： ⅰ.2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1 ⅱ.N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋181 kJ·mol－1 ⅲ.2CO(g)＋2NO(g)===2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－747 kJ·mol－1 则12 g C(s)完全燃烧所放出的热量为(　　) A.787 kJ B.221 kJ C.393.5 kJ D.442 kJ 答案　C 2.已知反应： ①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1 ②N2(g)＋O2(g)===NO2(g)　ΔH2 ③N2(g)＋H2(g)===NH3(g)　ΔH3 则反应2NH3(g)＋O2(g)===2NO2(g)＋3H2O(g)的ΔH为(　　) A.2ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3 B.ΔH1＋ΔH2－ΔH3 C.3ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3 D.3ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3 答案　C 3.已知25 ℃、101 kPa下，1 mol液态水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ。 2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.66 kJ·mol－1 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.29 kJ·mol－1 则反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热为(　　) A.ΔH＝－396.36 kJ·mol－1 B.ΔH＝－198.55 kJ·mol－1 C.ΔH＝－154.54 kJ·mol－1 D.ΔH＝－110.53 kJ·mol－1 答案　D 4.(2023·浙南名校联盟高三联考)根据图中的各物质间的能量循环图，下列说法正确的是(　　) A.ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＋ΔH7＋ΔH8 B.ΔH5＜0，ΔH7＞0，ΔH8＜0 C.Br(g)的ΔH6小于Cl(g)的ΔH6 D.ΔH5＋ΔH6＋ΔH7＋ΔH8＜ΔH2 答案　D 解析　根据盖斯定律可以计算出该反应的反应热，即ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH8或ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH5＋ΔH6＋ΔH7＋ΔH8，故A错误；钠原子失去电子吸热，即ΔH5>0；钠离子与氯离子结合生成氯化钠放热，即ΔH7<0；物态变化中气态到液态、液态到固态均放热，即ΔH8<0，故B错误；Br的非金属性比Cl的弱，得电子能力比Cl的弱，则放出的热量比Cl的少，故Br(g)的ΔH6大于Cl(g)的ΔH6，故C错误；由题图可知Cl2(g)―→Cl(g)吸热，即ΔH3>0，固态钠气化吸热，即ΔH2>0，又ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH5＋ΔH6＋ΔH7＋ΔH8<0，所以有ΔH2>ΔH5＋ΔH6＋ΔH7＋ΔH8，故D正确。 5.Mg2Ni是一种储氢合金，已知： ①Mg(s)＋H2(g)===MgH2(s)　ΔH1＝－74.5 kJ·mol－1 ②Mg2Ni(s)＋2H2(g)===Mg2NiH4(s)　ΔH2＝－64.4 kJ·mol－1 ③Mg2Ni(s)＋2MgH2(s)===2Mg(s)＋Mg2NiH4(s)　ΔH3，则ΔH3等于(　　) A.－84.6 kJ·mol－1 B.＋84.6 kJ·mol－1 C.－138.9 kJ·mol－1 D.＋138.9 kJ·mol－1 答案　B 6.关于如图所示转化关系(X代表卤素原子)，说法正确的是(　　) A.H2(g)＋X2(g)===2H(g)＋2X(g)　ΔH2<0 B.生成HX(g)的反应热与途径有关，所以ΔH1≠ΔH2＋ΔH3 C.若X分别表示Cl、Br、I，则过程Ⅲ放出的热量依次增多 D.H2(g)＋X2(g)===2HX(g)　ΔH1<0 答案　D 解析　H2(g)＋X2(g)===2H(g)＋2X(g)为共价键的断裂过程，断裂共价键需要吸收热量，则ΔH2>0，故A错误；由盖斯定律可知，反应焓变与反应物和生成物有关，与反应途径无关，则生成HX(g)的反应热ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，故B错误；元素的非金属性越强，气态氢化物的稳定性越强，形成气态氢化物时释放的热量越多，若X分别表示Cl、Br、I，则过程Ⅲ放出的热量依次减少，故C错误。 7.NO催化O3分解的反应机理与总反应为： 第一步：O3(g)＋NO(g)===O2(g)＋NO2(g)ΔH1 第二步：NO2(g)===NO(g)＋O(g)　ΔH2 第三步：O(g)＋O3(g)===2O2(g)　ΔH3 总反应：2O3(g)===3O2(g)　ΔH4 其能量与反应历程的关系如图所示。下列叙述不正确的是(　　) A.ΔH1>0，ΔH2>0 B.ΔH2＝ΔH3－ΔH1 C.ΔH2>ΔH1，ΔH1>ΔH3 D.ΔH3＝ΔH4－ΔH2－ΔH1 答案　B 解析　由题图可知，第一步和第二步反应均为吸热反应，故ΔH1>0，ΔH2>0，A正确；根据盖斯定律，第三步反应减去第一步反应得NO2(g)＋O(g)===NO(g)＋O2(g)　ΔH＝ΔH3－ΔH1，B错误；由题图可知，ΔH2>ΔH1，ΔH1>ΔH3，C正确；根据盖斯定律，将三步反应相加可得总反应，故ΔH3＝ΔH4－ΔH2－ΔH1，D正确。 8.(2023·北京市东城区高三期末)环己烯是有机合成的重要中间体，可由环己烷氧化脱氢制备。已知几种物质的燃烧热(25 ℃、101 kPa)： 名称 氢气 环己烯 环己烷 化学式(状态) H2(g) C6H10(l) C6H12(l) ΔH/(kJ·mol－1) －285.8 －3786.6 －3953.0 下列说法正确的是(　　) A.氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1 B.由燃烧热可知，环己烯的能量小于环己烷的能量 C. (l)=== (l)＋H2(g)　ΔH＝＋119.4 kJ·mol－1 D.环己烷氧化脱氢制备环己烯时，氧气和高锰酸钾均可作氧化剂 答案　C 解析　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，A错误；等量的环己烯、环己烷燃烧耗氧量、生成水的量不同，由燃烧热不能判断环己烯的能量小于环己烷的能量，B错误；环己烯中含有碳碳双键，会被高锰酸钾氧化，D错误。 9.已知：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝a kJ·mol－1 2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－220 kJ·mol－1 H—H、O===O和O—H的键能分别为436 kJ·mol－1、496 kJ·mol－1和462 kJ·mol－1，则a为(　　) A.－332 B.－118 C.＋350 D.＋130 答案　D 解析　根据盖斯定律，由题给的两个热化学方程式可得：2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋(2a＋220) kJ·mol－1，则有：4×462 kJ·mol－1－2×436 kJ·mol－1－496 kJ·mol－1＝＋(2a＋220) kJ·mol－1，解得a＝＋130。 10.已知：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.31 kJ·mol－1 ②2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1452 kJ·mol－1 ③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44.0 kJ·mol－1 下列说法正确的是(　　) A.CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－1452 kJ·mol－1 B.3CH4(g)＋CO2(g)＋2H2O(l)=== 4CH3OH(l)　ΔH＝－585.07 kJ·mol－1 C.等物质的量的CH4(g)和CH3OH(l)完全燃烧，CH3OH(l)放出的热量更多 D.在中性溶液中，CH4(g)和O2(g)能形成燃料电池 答案　D 解析　根据盖斯定律，②＋③×4可得2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)的ΔH＝[－1452＋(－44)×4] kJ·mol－1＝－1628 kJ·mol－1，所以2 mol CH3OH(l)完全燃烧放出的热量为1628 kJ，则1 mol CH3OH(l)完全燃烧放出的热量应为814 kJ，所以CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－814 kJ·mol－1，故A错误；根据盖斯定律，①×3－(②＋③×4)×2可得3CH4(g)＋CO2(g)＋2H2O(l)===4CH3OH(l)的ΔH＝{－890.31×3－[－1452＋(－44)×4]×2} kJ·mol－1＝＋585.07 kJ·mol－1，故B错误；根据①可知1 mol CH4(g)完全燃烧放出的热量为890.31 kJ，根据A项分析可知1 mol CH3OH(l)完全燃烧放出的热量为814 kJ，所以甲烷放出的热量多，故C错误。 11.下列各组中两个反应的反应热，其中ΔH1>ΔH2的是(　　) A.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2 B.S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2 C.2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)　ΔH1 2SO3(g)===O2(g)＋2SO2(g)　ΔH2 D.已知反应：C(s，金刚石)===C(s，石墨)　ΔH＜0， C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1 C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2 答案　A 二、非选择题 12.氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。 (1)如图是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)过程中能量变化示意图，请写出N2和H2反应的热化学方程式：__________________________________________________。 (2)NO与CO反应的热化学方程式可以表示为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1，但该反应的速率很小，若使用机动车尾气催化转化器，尾气中的NO与CO可以转化成无害物质排出。上述反应在使用“催化转化器”后，a________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)用NH3催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如： 4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g) ΔH1＝－a kJ·mol－1　① N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH2＝－b kJ·mol－1　② 若1 mol NH3还原NO至N2，则该反应过程中的反应热ΔH3＝________kJ·mol－1(用含a、b的式子表示)。 (4)已知下列各组热化学方程式 ①Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH1＝－25 kJ·mol－1 ②3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g)　ΔH2＝－47 kJ·mol－1 ③Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH3＝＋640 kJ·mol－1 请写出FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式：______________________________________________________。 答案　(1)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1 (2)不变　(3) (4)FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝－218 kJ·mol－1 解析　(3)根据盖斯定律，①－②×3得 4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH1－3ΔH2＝(3b－a) kJ·mol－1，若1 mol NH3还原NO至N2，则该反应过程中的反应热ΔH3＝ kJ·mol－1。 (4)根据盖斯定律，①×－②×－③×得FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)　ΔH＝－218 kJ·mol－1。 13.CO、CO2的回收和综合利用有利于实现“碳中和”。 (1)CO和H2可以合成简单有机物，已知CO、H2合成CH3OH、HCOOCH3的能量变化如图1、图2所示，计算2CH3OH(g)HCOOCH3(g)＋2H2(g)　ΔH＝__________________。 已知键能数据如下表。 化学键 H—H C—O C O H—O C—H 键能(kJ·mol－1) 436 326 a 464 414 则CO的键能为________________。 (2)已知： 反应1：2CO(g)＋4H2(g)===CH3CH2OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－128.8 kJ·mol－1 反应2：2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－78.1 kJ·mol－1 假设某温度下，反应1的速率大于反应2的速率，则下列反应过程中的能量变化示意图正确的是________(填字母)。 (3)CO2催化加氢制甲醇可分两步完成，反应历程如图3所示。 已知CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝－106 kJ·mol－1 则CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝________________。 该反应进程中总反应速率由第________(“1”或“2”)步决定。 答案　(1)＋135.4 kJ·mol－1　1054 kJ·mol－1　(2)A　(3)－65 kJ·mol－1　1 19 学科网（北京）股份有限公司 $$