1.2反应热的计算--【导学案】2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修1

1.2反应热的计算 【学习目标】 （一）学习目标 1．认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间的相互转化，能量的转化遵循能量守恒定律，培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。 2．了解盖斯定律及其简单应用，能进行反应焓变的简单计算，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。 【学习重难点】 （一）学习重难点 【学习重点】用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。 【学习难点】能运用盖斯定律计算化学反应中的焓变。 【预习新知】 （一）盖斯定律 一、盖斯定律 1、内容：不管化学反应是一步或分几步完成，其反应热是 （填“相同”或“不同”）的。 2、特点： （1）化学反应的热效应只与反应体系的 和 有关，而与反应的路径 。 （2）反应热总值一定，如图表示始态到终态的反应热。 ΔH= = [思考] ①你能否从能量守恒的角度解释化学反应的热效应只与反应体系的始态和终态有关？ ②能直接测出反应C (g) +O2 (g) ==CO (g) 的反应热ΔH吗？为什么？ 3、应用盖斯定律解题的常用方法 (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＝ 。 (2)加和法 ①确定待求反应的热化学方程式。 ②找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式中的位置(是同侧还是异侧)。 ③利用同侧相加、异侧相减进行处理。 ④根据待求方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整已知反应的化学计量数，并消去中间产物。 ⑤实施叠加并确定反应热的变化。 4、应用盖斯定律计算反应热的解题流程 第一步：先确定待求反应的化学方程式 第二步：找出待求方程式中各物质在已知方程式中的位置，若在“同侧”，计算ΔH时用" + "，若在“异侧"，计算ΔH时用"－"，即“同侧相加、异侧相减" 第三步：根据待求方程式中各物质的化学计量数确定对已知方程式的乘数，即“化学计量数定乘数” 第四步：依据第二步、第三步的结论，计算待求反应的ΔH （一）反应热的计算 二、反应热的计算 （一）利用热量求反应热 （二）利用燃烧热求反应热 （三）利用热化学方程式和盖斯定律求反应热 （四）利用化学键的键能求反应热：ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和 三、反应热大小比较 （一）如果热化学方程式中化学计量数加倍，ΔH也要加倍，再通过吸放热反应类型比较ΔH大小放热 放热 （二）同一反应中反应物或生成物状态不同时，要考虑A(g) A(l) A(s)；或者从物质三种状态自身所具有的能量比较：E(g)>E(l)>E(s),可知反应热大小也不相同吸热 吸热 （三）对于晶体类型不同，产物相同的反应，其反应热也不同。例如：C(石墨, s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=—akJ/mol ①, C(金刚石, s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=—bkJ/mol ②,由①②推出C(石墨, s)=C(金刚石, s) ΔH=(b—a)kJ/mol，又因为石墨的所具有的能量<金刚石所具有的能量，所以 ΔH>0，即b—a>0，所以b>a 注：在比较反应热大小时，要注意比较的是放出热量的大小还是ΔH的大小，当反应为放热反应时，二者的比较结果正好相反 （四）根据反应进行的程度比较反应热的大小 1、其他条件相同时，燃烧越充分，放出热量越多，ΔH越小 2、对于可逆反应，由于反应物不可能完全转化为生成物，所以实际放出（或吸收）的热量小于相应的热化学方程式中的ΔH的绝对值 （五）中和反应中反应热的大小 1、浓硫酸和氢氧化钠固体反应生成1mol水时，放出的热量一定大于57.3kJ（浓硫酸稀释和氢氧化钠固体溶解时都会放出热量） 2、醋酸和氢氧化钠溶液反应生成1mol水时，放出的热量一定小于57.3kJ（醋酸电离会吸热） 3、稀硫酸和氢氧化钡溶液反应生成1mol水时，放出的热量一定大于57.3kJ（SO42-和Ba2+反应生成的BaSO4沉淀会放热） 四、中和反应反应热的测定 (1)中和反应反应热可以用实验的方法测得。先将反应器置于绝热容器中,然后在反应器内将酸、碱稀溶液混合,发生中和反应,放出的热传入水(稀溶液)中,测量出水(稀溶液)的温度变化,根据水的质量、比热容等可求出反应放出的热量。 (2)实验仪器装置——量热计 3.实验测量数据 (1)初始温度(t1 ℃) 用一量筒量取50 mL 0.50 mol ·L-1盐酸,倒入简易量热计中,测量并记录其温度;用另一量筒量取50 mL 0.50 mol ·L-1 NaOH溶液,测量并记录其温度,取两温度平均值为t1 ℃。 (2)终止温度(t2 ℃) 把量筒中的NaOH溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中,立即盖上盖板,用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度,记录终止温度为 t2 ℃。 (3)重复实验操作三次,记录每次的实验数据,取其平均值作为计算依据。 4.实验数据处理 盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液,其密度近似地认为都是 1 g·cm-3,反应后溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1,忽略量热计的比热容。该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是 0.418(t2-t1)kJ,中和热ΔH= 。 [学有所思] 如何利用盖斯定律计算反应热? 提示:(1)首先要明确所求反应的始态和终态,各物质化学计量数;判断该反应是吸热还是放热。 (2)不同途径对应的最终结果应一样。 (3)叠加各反应式时,有的反应要逆向写,ΔH>0或ΔH<0也要作相应改变,有的反应式要扩大或减小倍数,ΔH也要相应扩大或减小相同倍数。 (4)不要忽视弱电解质的电离、水解反应吸热,浓硫酸的稀释、氢氧化钠固体的溶解放热,都对反应热有影响。 【思考探究】 （一）思考探究 城市生活垃圾资源化清洁再生利用，是近年新兴起来的朝阳产业。针对我国现阶段城市生活垃圾多组分、高水分、低热值的特点，浙大热能所提出了内循环燃烧、气力输送式冷渣分选回送，湍流式烟气净化法为主要内容的“城市生活垃圾清洁焚烧”新方法，并成功应用于日处理800吨城市生活垃圾流化床焚烧炉的工程示范。该研究成果包括重金属、有机污染物、二英、氟、氯及化合物、小颗粒及温室气体等污染物的生成机理及控制技术，特别是对多种污染物的同时脱除进行了开创性的研究工作。实现了城市生活垃圾的高效洁净焚烧和能源化利用。 [问题1]　阅读素材分析城市生活垃圾焚烧应注意哪些问题？ (素养角度——科学态度与社会责任) [提示]　生活垃圾焚烧时的热能利用；防止二次污染。 [问题2]　生活垃圾送到焚烧发电厂之后，卸至垃圾池内，发酵七天左右，可以实现脱水。然后才焚烧发电。分析这样操作的原因是什么？(素养角度——科学探究与创新意识) [提示]　诸如果皮等生活垃圾富含水分，如果直接送到焚烧炉里，难以彻底燃烧。脱水之后的生活垃圾更容易燃烧，利用率自然更高，产生的固体废物也更少，生活垃圾的处理也更加彻底。 [问题3]　 发酵的垃圾中含有沼气，沼气可以很好地助燃，炉内温度可达850 ℃以上。含铅汽油、煤、防腐处理过的木材等各种废弃物在燃烧温度低于400 ℃时容易产生二英。但是燃烧炉温度保持在850 ℃以上，可以有效分解二英，基本可以消除二英对环境的不良影响。沼气的主要成分是甲烷，已知1 g甲烷完全燃烧生成液态水时放出55.64 kJ的热量，写出甲烷燃烧的热化学方程式，并计算出甲烷的燃烧热ΔH是多少？(素养角度——宏观辨识与微观探析) [提示]　CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.24 kJ·mol－1；甲烷的燃烧热ΔH＝－890.24 kJ·mol－1。 【同步训练】 1．我国高含硫天然气资源丰富，天然气脱硫有重要的现实意义。天然飞脱硫工艺涉及如下反应： ①2H2S(g)+SO2(g)=S2(g)+2H2O(g)  ΔH1=akJ·mol-1 ②2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g)  ΔH2=bkJ·mol-1 ③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  ΔH3=ckJ·mol-1 ④2H2S(g)=S2(g)+2H2(g) ΔH4，则ΔH4的正确表达式为 A． B． C． D． 2．土壤中的微生物可将大气中的经两步反应氧化成，两步反应的能量变化如图。 下列说法不正确的是 A．O的非金属性大于S，推知热稳定性： B．两步反应中化学键断裂吸收的总能量均小于化学键形成释放的总能量 C．   D．结合的燃烧热，可求算的 3．物质的燃烧推动了文明的进步和科技的发展，部分物质的燃烧热数据如下表： 物质 下列热化学方程式正确的是 A．   B．   C．   D．   4．化学反应的能量变化如图所示，则下列说法中正确的是 A．该反应是吸热反应 B．断裂2molAB中化学键需要吸收ykJ能量 C．和的总能量低于2molAB的总能量 D．该反应断开化学键消耗的总能量大于形成化学键释放的总能量 5．下图为反应的能量变化示意图。下列说法正确的是 A．拆开2 mol 和1 mol 中的化学键成为H、O原子，共放出1368 kJ能量 B． C．2mol 和1 mol 反应生成2 mol ，放出能量小于484 kJ D． 6．2月24日，俄乌战争爆发，乌方违反《第三议定书》明令禁止使用白磷弹。白磷(化学式为P4)、红磷(化学式为P)燃烧的热化学方程式(0℃，101 kPa)分别为： ； 。 由此判断下列说法不正确的是 A．由红磷转化为白磷是吸热反应，红磷比白磷更稳定 B．白磷的燃烧热为3093.2 kJ/mol C．已知白磷分子为正四面体结构，则P-P键之间的夹角为109°28′ D．等质量的白磷和红磷在相同条件下分别与足量氯气反应，设产物只有PCl5，则白磷放出的热量更多 7．已知反应A＋B→C＋D的能量变化如图所示，对该反应的下列说法中正确的是 A．该反应只有在加热条件下才能进行 B．反应物键能之和大于生成物键能之和 C．该反应为吸热反应，A的能量一定低于C的能量 D．该反应可能是硫酸与溶液反应 8．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﹣1 2CO(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﹣1 B．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908.3kJ D．2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)  ΔH=﹣1453.28kJ•mol﹣1 9．表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．1L0.1mol/L的溶液中含有的氢离子数为 B．常温下，的溶液中含的数目为 C．由  ，若反应放出46.1kJ的热量，则生成个 D．氢氧燃料电池装置中，当有参加反应时，转移的电子数为 10．在，与反应时的能量变化如图所示。下列热方程式正确的是 A．   B．   C．   D．   11．已知断裂1 mol H2(g)中的H－H键需要吸收436.4 kJ的能量，断裂1 mol O2(g)中的共价键需要吸收498 kJ的能量，生成H2O(g)中的1 mol H－O键能放出462.8 kJ的能量。下列说法正确的是 A．断裂1 mol H2O中的化学键需要吸收925.6 kJ的能量 B．H2(g)＋O2(g)=H2O(g)  ΔH=－240.2 kJ·mol－1 C．2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)  ΔH=471.6 kJ·mol－1 D．H2(g)＋O2(g)=H2O(l) ΔH=－240.2 kJ·mol－1 12．下列关于热化学反应的描述正确的是 A．HCl和NaOH反应的反应热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 B．甲烷的燃烧热ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，则CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g)  ΔH<－890.3 kJ·mol－1 C．CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)＝2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋566.0 kJ·mol－1 D．已知：500 ℃、30 MPa下，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)  ΔH＝－92.4 kJ·mol－1；将3 mol H2和过量的N2在此条件下充分反应，会放出92.4 kJ热量 13．将转化为是含铅物质转化的重要途径。已知： ①   ②   则反应的是 A． B． C． D． 14．已知氢气中1 mol H—H键断裂时吸收热量为436 kJ ，且氧气中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中1 mol H—O键形成时放出热量463 kJ，则1 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量 A．221 kJ B．557 kJ C．242 kJ D．188 kJ 15．标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下(已知O2和Cl2的相对能量为0)，下列说法错误的是 A． B．可计算键能为 C．相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ=历程Ⅰ D．历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为：ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g) ΔH=(E4-E5)kJ∙mol−1 16．甲醇作为燃料，在化石能源和可再生能源时期均有广泛的应用前景。 (1)甲醇可以替代汽油和柴油作为内燃机燃料。汽油的主要成分之一是辛烷[C8H18(l)]。已知：25°C、101 kPa 时，1 molC8H18(l)完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水，放出5518kJ热量。该反应燃烧热的热化学方程式为 。 (2)甲醇的合成以CO2(g)和H2(g)为原料合成甲醇，反应的能量变化如下图所示。 ①补全上图：图中A处应填入 。 ②该反应需要加入铜-锌基催化剂。加入催化剂后，该反应的ΔH 。(填“变大”“变小”或“不变”) (3)已知下列反应的焓变 ①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1= -870.3kJ/mol ②C(s)+O2(g) =CO2(g) ΔH2= -393.5kJ/mol ③2H2(g)+O2(g) =2H2O(l) ΔH3= -285.8kJ/mol 试计算反应2C(s)+2H2(g)+O2(g) =CH3COOH(l)的焓变ΔH= 。 17．已知氮元素及其化合物的转化关系如下图所示，回答下列问题。 (1)已知1mol氨气发生反应②，完全反应生成NO和水蒸气时放出226kJ的热，该反应的热化学方程式是 。 (2)反应④的离子方程式为 。理论上如图N2合成1mol硝酸，至少需要氧气共 mol。 (3)汽车尾气净化装置中，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，该过程的总反应化学方程式为 。 (4)工业制硝酸时尾气中含有NO、NO2，可用NaOH溶液吸收。发生的反应有：2NaOH+NO+NO2=2NaNO2+H2O，2NaOH+2NO2=NaNO3+NaNO2+H2O，用不同浓度的NaOH溶液吸收NO2含量不同的尾气，关系如下图： (α表示尾气里NO、NO2中NO2的含量) ①根据上图得知 (填字母)。 A．NaOH溶液浓度越大，氮氧化物的吸收率越大 B．NO2含量越大，氮氧化物的吸收率越大 ②当α小于50%时，加入H2O2能提升氮氧化物的吸收率，原因是 。 18．化学反应与能量变化是化学研究的重要问题，根据相关材料分析回答： (1)在一定相同条件下，金刚石和石墨燃烧反应中的能量变化如图所示。 由图示可知：C(石墨)的摩尔燃烧焓 。金刚石的稳定性 石墨(填“>”、“=”或“＜”) (2)已知，工业生产利用两步热循环制， 第一步以太阳能为热源分解，第二步：FeO与水反应获得。 第一步：。 请写出第二步反应的热化学方程式 。 (3)甲烷是常见的燃料，加氢可制备甲烷，其反应为。对于加氢制备甲烷的反应，有关说法正确的是_______。 A．该反应理论上可以设计成原电池 B．该反应过程中既有极性共价键的断裂，又有非极性共价键的生成 C．干冰变为时破坏了内部的化学键 D．反应结束，体系中物质的总能量降低 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 1.2反应热的计算 【学习目标】 （一）学习目标 1．认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间的相互转化，能量的转化遵循能量守恒定律，培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。 2．了解盖斯定律及其简单应用，能进行反应焓变的简单计算，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。 【学习重难点】 （一）学习重难点 【学习重点】用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。 【学习难点】能运用盖斯定律计算化学反应中的焓变。 【预习新知】 （一）盖斯定律 一、盖斯定律 1、内容：不管化学反应是一步或分几步完成，其反应热是 （填“相同”或“不同”）的。 2、特点： （1）化学反应的热效应只与反应体系的 和 有关，而与反应的路径 。 （2）反应热总值一定，如图表示始态到终态的反应热。 ΔH= = [思考] ①你能否从能量守恒的角度解释化学反应的热效应只与反应体系的始态和终态有关？ ②能直接测出反应C (g) +O2 (g) ==CO (g) 的反应热ΔH吗？为什么？ 3、应用盖斯定律解题的常用方法 (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＝ 。 (2)加和法 ①确定待求反应的热化学方程式。 ②找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式中的位置(是同侧还是异侧)。 ③利用同侧相加、异侧相减进行处理。 ④根据待求方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整已知反应的化学计量数，并消去中间产物。 ⑤实施叠加并确定反应热的变化。 4、应用盖斯定律计算反应热的解题流程 第一步：先确定待求反应的化学方程式 第二步：找出待求方程式中各物质在已知方程式中的位置，若在“同侧”，计算ΔH时用" + "，若在“异侧"，计算ΔH时用"－"，即“同侧相加、异侧相减" 第三步：根据待求方程式中各物质的化学计量数确定对已知方程式的乘数，即“化学计量数定乘数” 第四步：依据第二步、第三步的结论，计算待求反应的ΔH （一）反应热的计算 二、反应热的计算 （一）利用热量求反应热 （二）利用燃烧热求反应热 （三）利用热化学方程式和盖斯定律求反应热 （四）利用化学键的键能求反应热：ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和 三、反应热大小比较 （一）如果热化学方程式中化学计量数加倍，ΔH也要加倍，再通过吸放热反应类型比较ΔH大小放热 放热 （二）同一反应中反应物或生成物状态不同时，要考虑A(g) A(l) A(s)；或者从物质三种状态自身所具有的能量比较：E(g)>E(l)>E(s),可知反应热大小也不相同吸热 吸热 （三）对于晶体类型不同，产物相同的反应，其反应热也不同。例如：C(石墨, s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=—akJ/mol ①, C(金刚石, s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=—bkJ/mol ②,由①②推出C(石墨, s)=C(金刚石, s) ΔH=(b—a)kJ/mol，又因为石墨的所具有的能量<金刚石所具有的能量，所以 ΔH>0，即b—a>0，所以b>a 注：在比较反应热大小时，要注意比较的是放出热量的大小还是ΔH的大小，当反应为放热反应时，二者的比较结果正好相反 （四）根据反应进行的程度比较反应热的大小 1、其他条件相同时，燃烧越充分，放出热量越多，ΔH越小 2、对于可逆反应，由于反应物不可能完全转化为生成物，所以实际放出（或吸收）的热量小于相应的热化学方程式中的ΔH的绝对值 （五）中和反应中反应热的大小 1、浓硫酸和氢氧化钠固体反应生成1mol水时，放出的热量一定大于57.3kJ（浓硫酸稀释和氢氧化钠固体溶解时都会放出热量） 2、醋酸和氢氧化钠溶液反应生成1mol水时，放出的热量一定小于57.3kJ（醋酸电离会吸热） 3、稀硫酸和氢氧化钡溶液反应生成1mol水时，放出的热量一定大于57.3kJ（SO42-和Ba2+反应生成的BaSO4沉淀会放热） 四、中和反应反应热的测定 (1)中和反应反应热可以用实验的方法测得。先将反应器置于绝热容器中,然后在反应器内将酸、碱稀溶液混合,发生中和反应,放出的热传入水(稀溶液)中,测量出水(稀溶液)的温度变化,根据水的质量、比热容等可求出反应放出的热量。 (2)实验仪器装置——量热计 3.实验测量数据 (1)初始温度(t1 ℃) 用一量筒量取50 mL 0.50 mol ·L-1盐酸,倒入简易量热计中,测量并记录其温度;用另一量筒量取50 mL 0.50 mol ·L-1 NaOH溶液,测量并记录其温度,取两温度平均值为t1 ℃。 (2)终止温度(t2 ℃) 把量筒中的NaOH溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中,立即盖上盖板,用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度,记录终止温度为 t2 ℃。 (3)重复实验操作三次,记录每次的实验数据,取其平均值作为计算依据。 4.实验数据处理 盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液,其密度近似地认为都是 1 g·cm-3,反应后溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1,忽略量热计的比热容。该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是 0.418(t2-t1)kJ,中和热ΔH= 。 [学有所思] 如何利用盖斯定律计算反应热? 提示:(1)首先要明确所求反应的始态和终态,各物质化学计量数;判断该反应是吸热还是放热。 (2)不同途径对应的最终结果应一样。 (3)叠加各反应式时,有的反应要逆向写,ΔH>0或ΔH<0也要作相应改变,有的反应式要扩大或减小倍数,ΔH也要相应扩大或减小相同倍数。 (4)不要忽视弱电解质的电离、水解反应吸热,浓硫酸的稀释、氢氧化钠固体的溶解放热,都对反应热有影响。 【思考探究】 （一）思考探究 城市生活垃圾资源化清洁再生利用，是近年新兴起来的朝阳产业。针对我国现阶段城市生活垃圾多组分、高水分、低热值的特点，浙大热能所提出了内循环燃烧、气力输送式冷渣分选回送，湍流式烟气净化法为主要内容的“城市生活垃圾清洁焚烧”新方法，并成功应用于日处理800吨城市生活垃圾流化床焚烧炉的工程示范。该研究成果包括重金属、有机污染物、二英、氟、氯及化合物、小颗粒及温室气体等污染物的生成机理及控制技术，特别是对多种污染物的同时脱除进行了开创性的研究工作。实现了城市生活垃圾的高效洁净焚烧和能源化利用。 [问题1]　阅读素材分析城市生活垃圾焚烧应注意哪些问题？ (素养角度——科学态度与社会责任) [提示]　生活垃圾焚烧时的热能利用；防止二次污染。 [问题2]　生活垃圾送到焚烧发电厂之后，卸至垃圾池内，发酵七天左右，可以实现脱水。然后才焚烧发电。分析这样操作的原因是什么？(素养角度——科学探究与创新意识) [提示]　诸如果皮等生活垃圾富含水分，如果直接送到焚烧炉里，难以彻底燃烧。脱水之后的生活垃圾更容易燃烧，利用率自然更高，产生的固体废物也更少，生活垃圾的处理也更加彻底。 [问题3]　 发酵的垃圾中含有沼气，沼气可以很好地助燃，炉内温度可达850 ℃以上。含铅汽油、煤、防腐处理过的木材等各种废弃物在燃烧温度低于400 ℃时容易产生二英。但是燃烧炉温度保持在850 ℃以上，可以有效分解二英，基本可以消除二英对环境的不良影响。沼气的主要成分是甲烷，已知1 g甲烷完全燃烧生成液态水时放出55.64 kJ的热量，写出甲烷燃烧的热化学方程式，并计算出甲烷的燃烧热ΔH是多少？(素养角度——宏观辨识与微观探析) [提示]　CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.24 kJ·mol－1；甲烷的燃烧热ΔH＝－890.24 kJ·mol－1。 【同步训练】 1．我国高含硫天然气资源丰富，天然气脱硫有重要的现实意义。天然飞脱硫工艺涉及如下反应： ①2H2S(g)+SO2(g)=S2(g)+2H2O(g)  ΔH1=akJ·mol-1 ②2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g)  ΔH2=bkJ·mol-1 ③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  ΔH3=ckJ·mol-1 ④2H2S(g)=S2(g)+2H2(g) ΔH4，则ΔH4的正确表达式为 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由盖斯定律得，（2×反应①+反应②-3×反应③）÷3得到反应④，即，故选B。 2．土壤中的微生物可将大气中的经两步反应氧化成，两步反应的能量变化如图。 下列说法不正确的是 A．O的非金属性大于S，推知热稳定性： B．两步反应中化学键断裂吸收的总能量均小于化学键形成释放的总能量 C．   D．结合的燃烧热，可求算的 【答案】C 【详解】A．非金属性越强的元素简单气态氢化物稳定性越强，O的非金属性大于S，推知热稳定性，A正确； B．由图可知两步反应均为放热反应，所以反应物化学键断裂吸收的能量小于生成物化学键形成放出的能量，B正确； C．由图可知，第一步热化学反应为 ，第二步反应为 ，根据盖斯定律两步反应式相加 ，故C错误； D．结合的燃烧热可得到代表S(s)的燃烧热的热化学方程式，再结合第一步热化学方程式，按盖斯定律，可求算的，D正确； 故本题答案选C。 3．物质的燃烧推动了文明的进步和科技的发展，部分物质的燃烧热数据如下表： 物质 下列热化学方程式正确的是 A．   B．   C．   D．   【答案】A 【分析】燃烧热是在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量； 【详解】A．燃烧热为-283.0，则  ，A正确； B．反应为生成液体水，而不是气态水，B错误； C．反应为生成液体水，而不是气态水，C错误； D．由盖斯定律可知，氢气燃烧热×2+一氧化碳燃烧热-甲醇燃烧热得反应：，则，D错误； 故选A。 4．化学反应的能量变化如图所示，则下列说法中正确的是 A．该反应是吸热反应 B．断裂2molAB中化学键需要吸收ykJ能量 C．和的总能量低于2molAB的总能量 D．该反应断开化学键消耗的总能量大于形成化学键释放的总能量 【答案】B 【详解】A．反应物总能量大于生成物总能量，该反应是放热反应，故A错误； B．根据图示，断裂AB中化学键需要吸收ykJ能量，故B正确； C．和的总能量大于2molAB的总能量，故C错误； D．该反应断开化学键消耗的总能量小于形成化学键释放的总能量，故D错误； 故答案选B。 5．下图为反应的能量变化示意图。下列说法正确的是 A．拆开2 mol 和1 mol 中的化学键成为H、O原子，共放出1368 kJ能量 B． C．2mol 和1 mol 反应生成2 mol ，放出能量小于484 kJ D． 【答案】D 【详解】A．断开化学键吸收能量，则拆开2molH2(g)和1molO2(g)中的化学键成为H、O原子共吸收1368kJ能量，A错误； B．根据题目信息可知，，B错误； C．由图可知，2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2molH2O(g)共放出484kJ能量，则反应生成2 mol H2O(l)，放出能量大于484 kJ，C错误； D．根据题目信息可知，，D正确； 故选D。 6．2月24日，俄乌战争爆发，乌方违反《第三议定书》明令禁止使用白磷弹。白磷(化学式为P4)、红磷(化学式为P)燃烧的热化学方程式(0℃，101 kPa)分别为： ； 。 由此判断下列说法不正确的是 A．由红磷转化为白磷是吸热反应，红磷比白磷更稳定 B．白磷的燃烧热为3093.2 kJ/mol C．已知白磷分子为正四面体结构，则P-P键之间的夹角为109°28′ D．等质量的白磷和红磷在相同条件下分别与足量氯气反应，设产物只有PCl5，则白磷放出的热量更多 【答案】C 【详解】A．根据盖斯定律，该反应是吸热反应，因此红磷能量更低更稳定，故A正确； B．燃烧热的是1mol纯物质燃烧生成指定化合物时释放的热量，故B正确； C．已知白磷分子为正四面体结构，P原子位于正四面体的顶点，则黄磷分子中P-P键之间的夹角为60°，故C错误； D．根据A的解析可知红磷能量更低，因此白磷和氯气反应放出的热量更多，故D正确； 故选：C。 7．已知反应A＋B→C＋D的能量变化如图所示，对该反应的下列说法中正确的是 A．该反应只有在加热条件下才能进行 B．反应物键能之和大于生成物键能之和 C．该反应为吸热反应，A的能量一定低于C的能量 D．该反应可能是硫酸与溶液反应 【答案】B 【详解】A．化学反应中的能量变化与是否需要加热无关，A错误； B．该反应是吸热反应，则反应物键能之和-生成物键能之和＞0，则反应物键能之和大于生成物键能之和，B正确； C．根据题意和图象，A、B为反应物，C、D为生成物，A与B的总能量小于C与D的总能量，为吸热反应，C错误； D．硫酸与Ba(OH)2溶液反应是放热反应，D错误； 故选B。 8．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﹣1 2CO(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﹣1 B．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908.3kJ D．2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)  ΔH=﹣1453.28kJ•mol﹣1 【答案】D 【详解】A．1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量为燃烧热，2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  ΔH2=-566.0kJ•mol-1，则CO的燃烧热为-283kJ·mol－1，故A错误； B．放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，所以2molCO和1molO2的总能量比2 mol CO2的总能量高，故B错误； C．已知：①CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g) ΔH1=-443.64kJ•mol-1；②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  ΔH2=-566.0kJ•mol-1，根据盖斯定律①+②×得CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)  ΔH=-726.64kJ•mol-1，则完全燃烧20g甲醇，即0.625mol，则放出的热量为0.625mol×726.64kJ•mol-1=454.15kJ，故C错误； D．由C项知：CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)  ΔH=-726.64kJ•mol-1，则2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)  ΔH=-1453.28kJ•mol-1，故D正确； 故选D。 9．表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．1L0.1mol/L的溶液中含有的氢离子数为 B．常温下，的溶液中含的数目为 C．由  ，若反应放出46.1kJ的热量，则生成个 D．氢氧燃料电池装置中，当有参加反应时，转移的电子数为 【答案】C 【详解】A．H2S溶于水为弱酸，只有少部分发生电离，故1L0.1mol/L的H2S溶液中含有的氢离子数小于0.2NA，A错误； B．pH=2的溶液中c(H+)=0.01mol/L，1L这样的溶液含有H+0.01mol，数目为0.01NA，B错误； C．由所给热反应方程式，每生成2mol NH3(g) 反应放出92.2kJ的热量，故反应放出46.1kJ的热量，则生成NA个NH3(g)，C正确； D．未指明标准状况，11.2LH2的物质的量无法计算，转移电子数也无法计算，D错误； 本题选C。 10．在，与反应时的能量变化如图所示。下列热方程式正确的是 A．   B．   C．   D．   【答案】B 【详解】 反应物的总键能-生成物的总键能=436+243-2×431=-183，故选B。 11．已知断裂1 mol H2(g)中的H－H键需要吸收436.4 kJ的能量，断裂1 mol O2(g)中的共价键需要吸收498 kJ的能量，生成H2O(g)中的1 mol H－O键能放出462.8 kJ的能量。下列说法正确的是 A．断裂1 mol H2O中的化学键需要吸收925.6 kJ的能量 B．H2(g)＋O2(g)=H2O(g)  ΔH=－240.2 kJ·mol－1 C．2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)  ΔH=471.6 kJ·mol－1 D．H2(g)＋O2(g)=H2O(l) ΔH=－240.2 kJ·mol－1 【答案】B 【分析】焓变等于断键吸收的能量减去成键释放的能量，且物质的量与热量成正比，互为逆反应时焓变的数值相同、符号相反，以此来解答。 【详解】A．生成H2O(g)中的1 mol H－O键能放出462.8 kJ的能量，则断裂1 mol H2O(g)中的化学键需要吸收热量462.8kJ×2=925.6 kJ，但并未说明水的状态，故A错误； B．H2(g)＋O2(g)=H2O(g)  ΔH=436.4kJ/mol+0.5×498kJ/mol－2×（462.8kJ/mol）=－240.2 kJ·mol－1，故B正确； C．液态水转化为气态水的能量变化未知，无法计算反应热，故C错误； D．液态水转化为气态水的能量变化未知，无法计算反应热，故D错误； 故答案选B。 12．下列关于热化学反应的描述正确的是 A．HCl和NaOH反应的反应热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 B．甲烷的燃烧热ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，则CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g)  ΔH<－890.3 kJ·mol－1 C．CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)＝2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋566.0 kJ·mol－1 D．已知：500 ℃、30 MPa下，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)  ΔH＝－92.4 kJ·mol－1；将3 mol H2和过量的N2在此条件下充分反应，会放出92.4 kJ热量 【答案】C 【详解】A．反应中还生成硫酸钡沉淀，会影响能量变化，故A错误； B．燃烧热反应中对应生成的水为液态水，且气态水的能量比液态水的能量高，则CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g)　△H>−890.3kJ⋅mol−1，故B错误； C．若两个反应互为逆反应时，焓变的数值相同、符号相反，且物质的量与热量成正比，由CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol，可知2CO2(g)═2CO(g)+O2(g)反应的△H=+566.0kJ/mol，故C正确； D．合成氨为可逆反应，氮气过量时，3 mol H2也不能完全转化，则此条件下充分反应，放出的热量小于92.4 kJ，故D错误； 故选C。 13．将转化为是含铅物质转化的重要途径。已知： ①   ②   则反应的是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据盖斯定律，由反应①+②×2得反应，故选C。 14．已知氢气中1 mol H—H键断裂时吸收热量为436 kJ ，且氧气中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中1 mol H—O键形成时放出热量463 kJ，则1 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量 A．221 kJ B．557 kJ C．242 kJ D．188 kJ 【答案】C 【详解】1 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时的热化学方程式为：；=反应物的键能和-生成物的键能和=kJ/mol= -242kJ/mol，则1 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量242kJ，故C正确； 故选：C。 15．标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下(已知O2和Cl2的相对能量为0)，下列说法错误的是 A． B．可计算键能为 C．相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ=历程Ⅰ D．历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为：ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g) ΔH=(E4-E5)kJ∙mol−1 【答案】D 【分析】由图可知，历程Ⅰ是O3和氧原子结合生成O2，该过程放热，；历程Ⅱ有两个过程，过程一是臭氧、氧原子和氯原子作用生成氧气、氧原子和ClO，，过程二是氧气、氧原子和ClO作用生成2O2和Cl，，两个过程都放热；历程Ⅱ反应前后都有Cl，所以Cl相当于催化剂。 【详解】A．结合图像分析，历程Ⅱ相当于历程Ⅰ在催化剂Cl(g)参与的条件下进行的反应，催化剂可以降低反应的活化能，但是不能改变反应的焓变，因此，A正确； B．已知O2和Cl2的相对能量为0(即E6=0)，破坏1 mol Cl2(g)中的Cl-Cl键形成2 mol Cl，吸收的能量为，结合得，所以键能为，B正确； C．由以上分析可知，历程Ⅰ和历程Ⅱ的区别就是有Cl做催化剂，催化剂不能改变反应物的平衡转化率，因此相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ=历程Ⅰ，C正确； D．活化能越低，反应速率越快，由图像可知，历程Ⅱ中第二步反应的活化能最低，所以速率最快的一步反应的热化学方程式为：ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g)  ，D错误； 故选D。 16．甲醇作为燃料，在化石能源和可再生能源时期均有广泛的应用前景。 (1)甲醇可以替代汽油和柴油作为内燃机燃料。汽油的主要成分之一是辛烷[C8H18(l)]。已知：25°C、101 kPa 时，1 molC8H18(l)完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水，放出5518kJ热量。该反应燃烧热的热化学方程式为 。 (2)甲醇的合成以CO2(g)和H2(g)为原料合成甲醇，反应的能量变化如下图所示。 ①补全上图：图中A处应填入 。 ②该反应需要加入铜-锌基催化剂。加入催化剂后，该反应的ΔH 。(填“变大”“变小”或“不变”) (3)已知下列反应的焓变 ①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1= -870.3kJ/mol ②C(s)+O2(g) =CO2(g) ΔH2= -393.5kJ/mol ③2H2(g)+O2(g) =2H2O(l) ΔH3= -285.8kJ/mol 试计算反应2C(s)+2H2(g)+O2(g) =CH3COOH(l)的焓变ΔH= 。 【答案】(1)C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)  ΔH=-5518kJ·mol-1 (2) 1molCO2(g)+3molH2(g) 不变 (3)-202.5kJ/mol 【详解】（1）25°C、101 kPa 时，1 molC8H18(l)完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水，放出5518kJ热量，则该反应燃烧热的热化学方程式为：C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)  ΔH=-5518kJ·mol-1； （2）①A为反应物，结合生成物及原子守恒可知，图中A处应填入：1molCO2(g)+3molH2(g)； ②催化剂不改变反应的始、终态，则加入催化剂后，该反应的△H不变； （3）已知下列反应的焓变： ①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1= -870.3kJ/mol ②C(s)+O2(g) =CO2(g) ΔH2= -393.5kJ/mol ③2H2(g)+O2(g) =2H2O(l) ΔH3= -285.8kJ/mol 结合盖斯定律可知，②×2+③-①得到反应：2C(s)+2H2(g)+O2(g) =CH3COOH(l)，故其焓变ΔH=(-393.5kJ/mol)2+( -285.8kJ/mol)-( -870.3kJ/mol)= -202.5kJ/mol。 17．已知氮元素及其化合物的转化关系如下图所示，回答下列问题。 (1)已知1mol氨气发生反应②，完全反应生成NO和水蒸气时放出226kJ的热，该反应的热化学方程式是 。 (2)反应④的离子方程式为 。理论上如图N2合成1mol硝酸，至少需要氧气共 mol。 (3)汽车尾气净化装置中，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，该过程的总反应化学方程式为 。 (4)工业制硝酸时尾气中含有NO、NO2，可用NaOH溶液吸收。发生的反应有：2NaOH+NO+NO2=2NaNO2+H2O，2NaOH+2NO2=NaNO3+NaNO2+H2O，用不同浓度的NaOH溶液吸收NO2含量不同的尾气，关系如下图： (α表示尾气里NO、NO2中NO2的含量) ①根据上图得知 (填字母)。 A．NaOH溶液浓度越大，氮氧化物的吸收率越大 B．NO2含量越大，氮氧化物的吸收率越大 ②当α小于50%时，加入H2O2能提升氮氧化物的吸收率，原因是 。 【答案】(1)4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)，ΔH=-904kJ/mol (2) 3NO2+H2O=2H++2NO+NO (3) (4) B H2O2具有氧化性，能将NO氧化成NO2，NO2含量增大，氮氧化物吸收率提高 【分析】N2与H2反应转化为NH3，NH3催化氧化转化为NO，NO与O2反应转化为NO2，NO2与水反应生成HNO3和NO，据此回答。 【详解】（1）已知1mol氨气发生反应4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H20(g)，完全反应生成NO和水蒸气时放出226kJ的热，则4mol氨气反应放热226kJ4=904kJ，该反应的热化学方程式是4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)，ΔH=-904kJ/mol； （2）①反应④是二氧化氮与水的反应，离子方程式为：3NO2+H2O=2H++2NO3-+NO； ②理论上如图N2合成1mol硝酸，根据，1molO2转移4mol电子，则需要molO2； （3）催化转化过程中，总反应为。 （4）①根据上述图像可知： A．随着NaOH溶液浓度增大，氮氧化物的吸收率先增加后减小，A错误； B．当NaOH溶液浓度一定时，NO2量越大，氮氧化物的吸收率越大，B正确； 故选B； ②根据图示可知：当混合气体中NO2含量小于50%时，通入具有氧化性的H2O2，会将NO氧化成NO2，使NO2的含量增大，从而使氮氧化物的吸收率增大。 18．化学反应与能量变化是化学研究的重要问题，根据相关材料分析回答： (1)在一定相同条件下，金刚石和石墨燃烧反应中的能量变化如图所示。 由图示可知：C(石墨)的摩尔燃烧焓 。金刚石的稳定性 石墨(填“>”、“=”或“＜”) (2)已知，工业生产利用两步热循环制， 第一步以太阳能为热源分解，第二步：FeO与水反应获得。 第一步：。 请写出第二步反应的热化学方程式 。 (3)甲烷是常见的燃料，加氢可制备甲烷，其反应为。对于加氢制备甲烷的反应，有关说法正确的是_______。 A．该反应理论上可以设计成原电池 B．该反应过程中既有极性共价键的断裂，又有非极性共价键的生成 C．干冰变为时破坏了内部的化学键 D．反应结束，体系中物质的总能量降低 【答案】(1) ＜ (2) (3)AD 【详解】（1）由图示可知：C(石墨)的摩尔燃烧焓△H=−110.5kJ∙mol−1+(−283kJ∙mol−1)=−393.5kJ∙mol−1，根据能量图，石墨的能量比金刚石的能量低，根据能量越低越稳定，则金刚石的稳定性＜石墨； （2）第一步：2Fe3O4(s)=6FeO(s)+O2(g) △H=+604.8kJ∙mol−1，根据2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) △H=+571.0kJ∙mol−1，总反应减去第一步反应，再除以2得到第二步反应的热化学方程式H2O(l)+3FeO(s)=Fe3O4(s)+H2(g) △H=−16.9kJ∙mol−1； （3）A．该反应是自发进行的放热的氧化还原反应，理论上可以设计成原电池，故A正确； B．该反应过程中没有非极性共价键的生成，故B错误； C．干冰变为CO2时破坏了分子间作用力，没有破坏化学键，故C错误； D．该反应是放热反应，因此反应结束，体系中物质的总能量降低，故D正确； 答案为AD。 学科网（北京）股份有限公司 $$