第一章 高考题型专项突破 热化学方程式的书写及反应热的计算-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1创新导学案word（人教版2019，不定项版）

化学　选择性必修1[不定项] 热化学方程式的书写及反应热的计算 　(2023·浙江6月选考节选) 水煤气变换反应： CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41.2 kJ·mol－1 该反应分两步完成： 3Fe2O3(s)＋CO(g) 2Fe3O4(s)＋CO2(g)　ΔH1＝－47.2 kJ·mol－1 2Fe3O4(s)＋H2O(g) 3Fe2O3(s)＋H2(g)　ΔH2 请回答： ΔH2＝________kJ·mol－1。 [答案]　＋6 　(2023·新课标卷节选)根据图中数据计算反应N2(g)＋H2(g) NH3(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。 [答案]　－45 　(2023·重庆卷节选)银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。 在银催化下，乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA)。根据图所示，回答下列问题： (1)中间体OMC生成吸附态EO(ads)的活化能为________kJ/mol。 (2)由EO(g)生成AA(g)的热化学方程式为______________________________________。 [答案]　(1)83　(2)EO(g)===AA(g)　ΔH＝－102 kJ/mol 一、解答有关热化学方程式和反应热计算类题目的一般思路 二、书写热化学方程式的命题角度 1.根据反应释放或吸收的热量书写热化学方程式 这种情况一般考查的是根据化学方程式计算反应热，所以可先写出化学方程式，然后写出相应的热化学方程式。 2.根据化学键键能书写热化学方程式 利用键能书写热化学方程式的方法步骤： （1）明确每个反应物和生成物分子中的化学键种类和数目。 （2）根据化学方程式中各物质的化学计量数，计算反应物的总键能和生成物的总键能。 （3）依据“ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能”计算反应热。 （4）写出热化学方程式。 3.根据能量图像书写热化学方程式 将化学反应中的能量变化过程通过图像的方式呈现出来是这类题目最大的特点。解答这类题目的关键： （1）读懂图像，明确图像所提供的信息。 （2）根据图像提供的信息综合运用相关知识，分析、判断、计算。 4.根据盖斯定律书写热化学方程式 该题型主要通过盖斯定律利用加和法进行计算。其步骤如下： （1）确定目标反应的热化学方程式。 （2）找出目标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”的原则进行处理。 （4）根据未知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。 1.（1）（2022·全国乙卷节选）油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题： 已知下列反应的热化学方程式： ①2H2S（g）＋3O2（g）===2SO2（g）＋2H2O（g）ΔH1＝－1036 kJ·mol－1 ②4H2S（g）＋2SO2（g）===3S2（g）＋4H2O（g）ΔH2＝＋94 kJ·mol－1 ③2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH3＝－484 kJ·mol－1 计算H2S热分解反应④2H2S（g）===S2（g）＋2H2（g）的ΔH4＝　　　　 kJ·mol－1。 （2）（2022·海南高考节选）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。 （3）（2022·广东高考节选）铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。 催化剂Cr2O3可由（NH4）2Cr2O7加热分解制备，反应同时生成无污染气体。 ①完成化学方程式：（NH4）2Cr2O7Cr2O3＋　　　　＋　　　　。 ②Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，X（g）―→Y（g）过程的焓变为　　　　　　　　　　　　　（列式表示）。 答案　（1）＋170　（2）－286　 （3）①N2↑　4H2O　②（E1－E2）＋ΔH＋（E3－E4） 解析　（1）根据盖斯定律，（①＋②）×－③即得到2H2S（g）===S2（g）＋2H2（g）的ΔH4＝（－1036＋94） kJ·mol－1×＋484 kJ·mol－1＝＋170 kJ·mol－1。 （3）②设反应过程中第一步的产物为M，第二步的产物为N，则X―→M　ΔH1＝（E1－E2），M―→N　ΔH2＝ΔH，N―→Y　ΔH3＝（E3－E4），根据盖斯定律可知，X（g）―→Y（g）的焓变为ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝（E1－E2）＋ΔH＋（E3－E4）。 2.（2021·广东高考节选）我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应： a）CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）　ΔH1 b）CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）　ΔH2 c）CH4（g）C（s）＋2H2（g）　ΔH3 d）2CO（g）CO2（g）＋C（s）　ΔH4 e）CO（g）＋H2（g）H2O（g）＋C（s）　ΔH5 根据盖斯定律，反应a的ΔH1＝　　　　　　　　（写出一个代数式即可）。 答案　ΔH2＋ΔH3－ΔH5或ΔH3－ΔH4 3.（2021·湖南高考节选）氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过氨热分解法制氢气。 相关化学键的键能数据 化学键 N≡N H—H N—H 键能E/（kJ·mol－1） 946.0 436.0 390.8 则反应2NH3（g）N2（g）＋3H2（g）　ΔH＝　　　　 kJ·mol－1。 答案　＋90.8 课时作业 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1．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 2．根据图中的能量关系，可求得C—H的键能为(　　) A．414 kJ·mol－1 B．377 kJ·mol－1 C．235 kJ·mol－1 D．197 kJ·mol－1 答案　A 3．已知△(g)＋H2(g)―→CH3CH2CH3(g)　ΔH＝－157 kJ·mol－1。已知环丙烷(g)的燃烧热ΔH＝－2092 kJ·mol－1，丙烷(g)的燃烧热ΔH＝－2220 kJ·mol－1，1 mol液态水蒸发为气态水的焓变ΔH＝＋44 kJ·mol－1。则2 mol氢气完全燃烧生成气态水的ΔH(kJ·mol－1)为(　　) A．－658 B．－482 C．－329 D．－285 答案　B 4．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　由题给两个热化学方程式结合盖斯定律可得：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。 5．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　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。 二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意) 6．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，CH4(g)放出的热量更多 D．在中性溶液中，CH4和O2能形成燃料电池 答案　CD 解析　由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，所以甲醇的燃烧热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甲烷完全燃烧放出的热量为890.31 kJ，根据A项分析可知1 mol甲醇完全燃烧放出的热量为814 kJ，所以甲烷放出的热量多，故C正确；只要溶液为电解质溶液形成闭合回路，就可以形成燃料电池，故D正确。 7．某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变成H2、CO，其过程如下： mCeO2(m－x)CeO2·xCe＋xO2 (m－x)CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2mCeO2＋xH2＋xCO 下列说法不正确的是(　　) A．该过程中CeO2没有消耗 B．该过程实现了太阳能向化学能的转化 C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)的反应热大于ΔH3 答案　C 解析　由图中转化关系可知：ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0，C不正确。 8．工业上，氯化亚砜(SOCl2)可用如下反应制得： ①SO3(g)＋SCl2(g)===SOCl2(g)＋SO2 (g) ΔH1＝＋302 kJ·mol－1 ②SO2(g)＋PCl5(g)===SOCl2(g)＋POCl3(g) ΔH2＝－268 kJ·mol－1 ③SO3(g)＋SCl2(g)＋PCl5(g)===2SOCl2(g)＋POCl3(g)　ΔH3 已知各分子中化学键的键能如表所示： 分子 SO2(g) PCl5(g) POCl3(g) SOCl2(g) 化学键 S===O P—Cl P===O P—Cl S—Cl S===O 键能/ (kJ·mol－1) 364 331 585 320 a 382 下列推断正确的是(　　) A．ΔH3＝＋570 kJ·mol－1、a＝724 B．ΔH3＝＋34 kJ·mol－1、a＝362 C．ΔH3＝＋34 kJ·mol－1、a＝724 D．ΔH3＝－570 kJ·mol－1、a＝362 答案　B 9．关于如图所示转化关系(X代表卤素)，说法正确的是(　　) A．2H(g)＋2X(g)===2HX(g)　ΔH3>0 B．反应热与反应的途径无关，所以ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 C．Cl—Cl、Br—Br、I—I键能依次减小，所以途径Ⅱ吸收的热量依次增多 D．途径Ⅰ生成HCl放出的热量比生成HBr的多，说明HCl比HBr稳定 答案　BD 解析　原子形成化学键放热，焓变小于0，2H(g)＋2X(g)===2HX(g)　ΔH3＜0，故A错误；Cl—Cl、Br—Br、I—I键能依次减小，断裂化学键需要的能量减小，所以途径Ⅱ吸收的热量依次减小，故C错误。 三、非选择题 10．氮是一种地球上含量丰富的元素，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)①－②×3得4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝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)①×－②×－③×得FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式：FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)　ΔH＝－218 kJ·mol－1。 11．(1)研究氮的氧化物的性质对于消除汽车尾气中的有害物质具有重要意义。已知NO2有较强的氧化性，能将SO2氧化成SO3，自身被还原为NO。根据图1、图2，写出NO2(g)氧化SO2(g)生成SO3(g)和NO(g)的热化学方程式：________________________________ ________________。 (2)工业上制取硝酸铵的流程如下图所示。 已知：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)===4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1745.2 kJ·mol－1 6NO(g)＋4NH3(g)===5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1925.2 kJ·mol－1 则反应Ⅰ的热化学方程式可表示为____________________________________。 (3)CH4超干重整CO2的催化转化如图3所示，相关反应的能量变化如图4所示，则过程Ⅰ的热化学方程式为__________________________________。 答案　(1)NO2(g)＋SO2(g)===SO3(g)＋NO(g)　ΔH＝－41.8 kJ·mol－1 (2)4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1025.2 kJ·mol－1 (3)CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋247.4 kJ·mol－1 解析　(3)由图3可知，过程Ⅰ的化学方程式为CH4＋CO2===2CO＋2H2，由图4可得反应①：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206.2 kJ·mol－1，反应②：CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－165 kJ·mol－1，根据盖斯定律，由①×2＋②可得CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋247.4 kJ·mol－1。 10 学科网（北京）股份有限公司 $$