第1章 第2节 新知探究课3 盖斯定律 反应热的计算-【名师导航】2023-2024学年高中化学选择性必修1同步讲义(人教版2019)

第二节　反应热的计算 新知探究课3　盖斯定律　反应热的计算 1．认识反应热只与反应体系的始态和终态有关，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。 一、盖斯定律 1．内容 一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。 2．特点 (1)在一定条件下，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)反应热总值一定，如图表示始态到终态的反应热。 则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。 3．意义 有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过盖斯定律间接测定。示例如下：已知 ①C(s)＋O2 (g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol-1 ②CO(g)＋O2 (g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ·mol-1 ③C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH 上述三个反应具有如下关系： ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5 kJ·mol-1。 判一判　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)同温同压下，氢气和氯气分别在光照条件下和点燃的条件下发生反应时的ΔH不同。 (　×　) (2)盖斯定律遵守能量守恒定律。 (　√　) (3)将碳控制燃烧进度，先燃烧生成CO，再将CO燃烧生成CO2，能够放出更多热量。 (　×　) (4)C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－a kJ·mol-1；C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋b kJ·mol-1，则2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的反应热ΔH＝(－a－b) kJ·mol-1。 (　×　) 二、反应热的计算类型 (1)利用热化学方程式计算； (2)利用燃烧热计算； (3)利用盖斯定律计算等。 练一练　1.葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一，设它在人体组织中完全氧化时的热化学方程式为C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－2 800 kJ/mol 计算100 g葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热量为________kJ。 [解析]　Q＝×2 800 kJ/mol≈1 556 kJ。 [答案]　1 556 2．焦炭与水蒸气反应、甲烷与水蒸气反应均是工业上制取氢气的重要方法。这两个反应的热化学方程式分别为 ①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH1＝＋131.5 kJ/mol ②CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋205.9 kJ/mol 试计算CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH为__________________。 [解析]　目标反应＝反应②－反应①，故ΔH＝ΔH2－ΔH1＝＋74.4 kJ·mol-1。 [答案]　＋74.4 kJ·mol-1 盖斯定律的基本计算与应用 发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料和二氧化氮(NO2)为氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。 已知： N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH1＝＋67.7 kJ·mol-1　① N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－543 kJ·mol-1　② H2(g)＋F2(g)===HF(g) ΔH3＝－269 kJ·mol-1　③ H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH4＝－242 kJ·mol-1　④ 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH5＝－571.6 kJ·mol-1　⑤ [问题1]　2HF(g)===H2(g)＋F2(g)的ΔH为多少？ [提示]　根据反应③，可知ΔH＝－2ΔH3＝＋538 kJ·mol-1。 [问题2]　H2O(g)===H2O(l)的ΔH为多少？ [提示]　根据④⑤可知ΔH＝ΔH5－ΔH4＝－43.8 kJ·mol-1。 [问题3]　你能否依据盖斯定律写出肼和二氧化氮反应的热化学方程式？ [提示]　结合盖斯定律：②×2－①可得反应2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)，其反应热ΔH＝(－543 kJ·mol-1)×2－(＋67.7 kJ·mol-1)＝，即2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 153.7 kJ·mol-1。 [问题4]　有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，反应释放的能量更大，试写出肼和氟气反应的热化学方程式。 [提示]　结合盖斯定律知：②＋③×4－④×2得反应(g)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g)，其反应热ΔH＝(－543 kJ·mol-1)＋(－269 kJ·mol-1)×4－(－242 kJ·mol-1)×2＝－1 135 kJ·mol-1，即N2H4(g)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g)　ΔH＝－1 135 kJ·mol-1。 运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＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。 2．加和法：适用于已给热化学方程式 [注意]　①热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘以该数。②热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减，所求之和为其代数和。③将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”号必须随之改变。 1．S(单斜)和S(正交)是硫的两种同素异形体。 已知： ①S(s，单斜)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＝－297.16 kJ·mol-1 ②S(s，正交)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＝－296.83 kJ·mol-1 ③S(s，单斜)===S(s，正交)　ΔH3 下列说法正确的是(　　) A．ΔH3＝＋0.33 kJ·mol-1 B．单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应 C．S(s，单斜)===S(s，正交)　ΔH3＜0，正交硫比单斜硫稳定 D．S(s，单斜)===S(s，正交)　ΔH3＞0，单斜硫比正交硫稳定 C　[依据盖斯定律，由①－②得，S(s，单斜)===S(s，正交)　ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－0.33 kJ·mol-1，反应③为放热反应，则A、B、D三项错误。由于物质能量越低越稳定，故正交硫比单斜硫稳定，C项正确。] 2．在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应： H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g)　ΔH1 2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g)　ΔH2 H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g)　ΔH3 2S(g)===S2(g)　ΔH4 则ΔH4的正确表达式为(　　) A．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) B．ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2) C．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) D．ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3) A　[将四个热化学方程式分别标为①、②、③、④，根据目标反应2S(g)===S2(g)，S(g)和S2(g)在已知反应中只出现一次，而O2(g)和SO2(g)均出现两次，则根据S(g)和S2(g)调整③和②，然后根据O2(g)或SO2(g)调整①，消去O2(g)或SO2(g)，则④＝－2×③＋×②＋×①，根据盖斯定律，ΔH4＝＋ΔH1＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。] 反应热的有关计算 甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下： Ⅰ.CO(g)＋2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)　ΔH1 Ⅱ.CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－58 kJ·mol-1 Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g) ΔH3 已知反应中相关的化学键键能数据如下： 化学键 H—H C—O C≡O H—O C—H E/(kJ·mol-1) 436 351 1 076 462.8 413.4 [问题1]　根据化学键的键能计算ΔH1。 [提示]　ΔH1＝(1 076 kJ·mol-1＋2×436 kJ·mol-1)－(3×413.4 kJ·mol-1＋351 kJ·mol-1＋462.8 kJ·mol-1)＝－106 kJ·mol-1。 [问题2]　根据上述数据能否计算CO2中C===O的键能？为多少？ [提示]　能计算；ΔH2＝[2E(C===O)＋3×436 kJ·mol-1]－(3×413.4 kJ·mol-1＋351 kJ·mol-1＋462.8 kJ·mol-1＋2×462.8 kJ·mol-1)＝－58 kJ·mol-1，故E(C===O)＝806.8 kJ·mol-1。 [问题3]　计算ΔH3。 [提示]　反应Ⅲ＝反应Ⅱ－反应Ⅰ，因此ΔH3＝－58 kJ·mol-1－(－106 kJ·mol-1)＝＋48 kJ·mol-1。 [问题4]　根据反应Ⅱ，放出29 kJ热量时，反应转移的电子数为多少(用NA表示阿伏加德罗常数的值)? [提示]　根据热化学方程式可知放出29 kJ热量时，反应的H2为1.5 mol，转移电子数为1.5×2NA＝3NA。 反应热有关计算的类型及方法 类型 计算方法 根据热化学 方程式计算 热化学方程式与数学上的方程式相似，可以左右移项，同时改变正、负号，各物质前面的化学计量数及ΔH的数值可以同时乘以相同的数 根据盖斯定 律计算　　 将两个或两个以上的热化学方程式(包括ΔH)相加或相减(必要的时候，在热化学方程式相加或相减之前需要乘以或除以一个数)，从而得到一个新的热化学方程式 根据燃烧热 可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热 根据中和热 中和反应放出的热量＝n(H2O)×|ΔH| 根据化学键 的变化　　 ΔH＝反应物的化学键断裂时所吸收的总能量－生成物的化学键形成时所释放的总能量 根据反 应物和 生成物 的总能量　　 ΔH＝E(生成物)－E(反应物) 根据 图像 ΔH＝(a－b)kJ·mol-1＝－c kJ·mol-1 ΔH＝(a－b)kJ·mol-1＝＋c kJ·mol-1 1．已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2 215 kJ·mol-1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g液态水，则放出的热量约为(　　) A．55 kJ B．220 kJ C．550 kJ D．1 108 kJ A　[丙烷分子式是C3H8，丙烷的燃烧热为2 215 kJ·mol-1，则1 mol丙烷完全燃烧会产生4 mol水，放热2 215 kJ，1.8 g液态水的物质的量为0.1 mol，则消耗丙烷的物质的量为0.025 mol，所以反应放出的热量为0.025 mol×2 215 kJ·mol-1＝55.375 kJ，则放出的热量约为55 kJ。] 2．恒温恒容条件下，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图所示。 已知：2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol-1 (1)写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式：_____________________________。 (2)ΔH2＝________kJ·mol-1。 [解析]　(1)由题图可知1 mol S(s)完全燃烧放出的热量为297 kJ，故能表示硫的燃烧热的热化学方程式为S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－297 kJ·mol-1。(2)由题图可知，参加反应的n(SO2)＝1 mol－0.2 mol＝0.8 mol，根据2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol-1，ΔH2＝0.8××(－196.6 kJ·mol-1)＝－78.64 kJ·mol-1。 [答案]　(1)S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－297 kJ·mol-1　(2)－78.64 3．已知C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是－1 411.0 kJ·mol-1和－1 366.8 kJ·mol-1，则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的ΔH为 ____________________________________________________________________。 [解析]　根据题中物质的燃烧热可写出下列热化学方程式： ①C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 411.0 kJ·mol-1； ②C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 366.8 kJ·mol-1。根据盖斯定律，①－②得C2H4(g)＋H2O(l)===C2H5OH(l)　ΔH＝－44.2 kJ·mol-1。 [答案]　－44.2 kJ·mol-1 4．发射卫星时可用肼(N2H4)作燃料，用二氧化氮作氧化剂，这两种物质反应生成氮气和水蒸气。 已知：①N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH1＝＋67.7 kJ·mol-1 ②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－534 kJ·mol-1 计算1 mol气态肼与气态二氧化氮完全反应时放出的热量为________kJ；写出气态肼与气态二氧化氮反应的热化学方程式：_______________________________ ____________________________________________________________________。 [解析]　根据盖斯定律，②×2－①得：2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝(－534 kJ·mol-1)×2－(＋67.7 kJ·mol-1)＝－1 135.7 kJ·mol-1，2 mol肼与二氧化氮完全反应时放出的热量为1 135.7 kJ，则1 mol肼与二氧化氮完全反应时放出的热量为567.85 kJ。 [答案]　567.85　N2H4(g)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－567.85 kJ·mol-1 　能源简介 (1)一次能源与二次能源 一次能源是指自然界以天然形式存在并没有经过加工或转换的能源，如化石燃料、风能、水能、太阳能、海洋能、潮汐能等。二次能源是指由一次能源直接或间接转换成其他形式的能源，如煤气、汽油、电力、氢能等。 (2)常规能源与绿色能源 常规能源一般指化石能源，如石油、煤、天然气等；绿色能源常见的有太阳能、水能、风能、氢能、生物质能、海洋能、地热能等。 1．盖斯定律是指一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。即反应热与反应途径无关。 2．化学反应的两特征：质量守恒与能量守恒。 1．假设反应体系的始态为甲，中间态为乙，终态为丙，它们之间的变化如图所示，则下列说法中不正确的是(　　) A．|ΔH1|＞|ΔH2| B．|ΔH1|＜|ΔH3| C．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0 D．甲→丙的ΔH＝ΔH1＋ΔH2 A　[题述过程中甲为始态，乙为中间态，丙为终态，由盖斯定律可知，甲→丙的ΔH＝ΔH1＋ΔH2，D项正确；在题述过程中ΔH1与ΔH2的相对大小无法判断，A项错误；由|ΔH3|＝|ΔH1|＋|ΔH2|知，|ΔH1|＜|ΔH3|，B项正确；从能量守恒的角度可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0，C项正确。] 2．(科技素材)联氨(N2H4)常温下为无色液体，可用作火箭燃料。下列说法不正确的是(　　) ①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l)　ΔH1 ②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l)　ΔH2 ③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)　ΔH3 ④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH4＝－1 048.9 kJ·mol-1 A．ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1 B．O2(g)＋2H2(g)===2H2O(l)　ΔH5，ΔH5＞ΔH3 C．1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g)的能量 D．联氨和N2O4作火箭推进剂的原因之一是反应放出大量的热且产物无污染 B　[由盖斯定律计算2×③－2×②－①得到④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1, A正确；气态水变化为液态水过程中放出热量，焓变为负值，则ΔH5＜ΔH3, B错误； 反应O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)为放热反应，ΔH3＜0，1 mol O2(g) 和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g)的能量，C正确；分析联氨和N2O5的反应可知反应放出大量热，生成无污染气体， D正确。] 3．(生活素材)人体内葡萄糖的消耗可用下列热化学方程式表示：C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－2 800.6 kJ·mol-1；如果某人每天消耗12 540 kJ热量，则他每天至少要摄入葡萄糖的质量为(　　) A．806 g B．1 000 g C．1 250 g D．1 500 g A　[根据葡萄糖与O2反应的热化学方程式可知每天需要摄入葡萄糖的物质的量为，则葡萄糖的质量为×180 g·mol-1≈806 g。] 4．(科技素材)钛被称为“第三金属”，其制取原料为金红石(TiO2)，制取步骤如下： TiO2→TiCl4Ti。 已知：①C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH1；②TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g) ΔH2。则反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH为(　　) A．2ΔH1＋2ΔH2 B．2ΔH1＋ΔH2 C．2ΔH1－ΔH2 D．2ΔH1－2ΔH2 B　[依据盖斯定律，反应①×2＋②可得：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)　ΔH＝2ΔH1＋ΔH2。] 5．(生产素材)把煤作为燃料可通过下列两种途径： 途径Ⅰ　C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＜0 途径Ⅱ　先制水煤气： C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2＞0　① 再燃烧水煤气： 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3＜0　② 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH4＜0　③ 请回答下列问题： (1)判断两种途径放热：途径Ⅰ放出的热量______(填“大于”“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的热量。 (2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系是____________________________________ ____________________________________________________________________。 (3)由于制取水煤气的反应里，反应物具有的总能量________(填“大于”“等于”或“小于”)生成物具有的总能量，那么在化学反应时，反应物就需要________能量才能转化为生成物，因此其反应条件为_______________________________ ____________________________________________________________________。 [解析]　(1)途径Ⅱ中，根据盖斯定律①＋(②＋③)×可得途径Ⅰ的方程式，故两种途径放出的热量相同。(2)ΔH1＝ΔH2＋(ΔH3＋ΔH4)。(3)因为ΔH2＞0，故反应物的总能量小于生成物的总能量。 [答案]　(1)等于　(2)ΔH1＝ΔH2＋(ΔH3＋ΔH4)　(3)小于　吸收　高温 新知探究课固基练(三)　盖斯定律　反应热的计算 1．工业上常用CH4在复合组分的催化剂作用下还原大气污染物SO2，生成S固体，同时生成CO2和液态H2O。已知：H2(g)、CH4(g)、S(s)的燃烧热(ΔH)分别是－285.8 kJ·mol-1、－890.3 kJ·mol-1、－297.2 kJ·mol-1。下列说法正确的是(　　) A．1 mol S(s)燃烧生成SO3(l)，放出297.2 kJ的热量 B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ·mol-1 C．CH4(g)＋2SO2(g)===CO2(g)＋2S(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－295.9 kJ·mol-1 D．同一条件下，单位质量的CH4完全燃烧放出的热量比H2多 C　[S(s)的燃烧热是指1 mol S(s)燃烧生成SO2(g)所放出的热量，A项错误；根据燃烧热的概念，应该生成液态水，B项错误；S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－297.2 kJ·mol-1，CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol-1，由盖斯定律计算出CH4(g)＋2SO2(g)===CO2(g)＋2S(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－295.9 kJ·mol-1，C项正确；根据燃烧热计算出单位质量的氢气完全燃烧放出的热量更高，D项错误。] 2．汽油(以C8H18表示)、甲烷、氢气、CO燃烧的热化学方程式分别为 2C8H18(g)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－10 944 kJ·mol-1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol-1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol-1 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－565.2 kJ·mol-1 下列有关说法不正确的是(　　) A．等物质的量的四种燃料分别完全燃烧，汽油放出的热量最多 B．等质量的四种燃料分别完全燃烧，氢气放出的热量最多 C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＜－285.8 kJ·mol-1 D．2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)　ΔH＝＋565.2 kJ·mol-1 C　[2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol-1，H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol-1的意义是在101 kPa时1 mol氢气完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ的热量，生成气态水放出的热量小于285.8 kJ，ΔH是焓变，其值为负值时，反应放热，负号后面的数字越小，放出的热量就越少，所以H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＞－285.8 kJ·mol-1。] 3．氧化亚铜常用于制造船底防污漆。用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O，已知反应：2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s)　ΔH＝－314 kJ·mol-1；2Cu2O(s)＋O2(g)===4CuO(s)　ΔH＝－292 kJ·mol-1。则Cu2O(s)===CuO(s)＋Cu(s)的ΔH等于(　　) A．－135 kJ·mol-1 B．＋11 kJ·mol-1 C．＋168 kJ·mol-1 D．－303 kJ·mol-1 B　[已知反应：①2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s)　ΔH＝；②2Cu2O(s)＋O2(g)===4CuO(s)　ΔH＝－292 kJ·mol-1，根据盖斯定律：×(②－①)可得：Cu2O(s)===CuO(s)＋Cu(s)　ΔH＝＋11 kJ·mol-1。] 4．已知：H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋Q1 kJ·mol-1 2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋Q2 kJ·mol-1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－Q3 kJ·mol-1 则H2和CH4的燃烧热的比值为(　　) A．　 B． C． D． C　[由已知得：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－Q2 kJ·mol-1，H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－Q1 kJ·mol-1。根据燃烧热的定义，可得：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－kJ·mol-1，则H2的燃烧热为 kJ·mol-1，CH4的燃烧热为Q3 kJ·mol-1，则H2和CH4的燃烧热的比值为。] 5．已知在10.8 g碳不完全燃烧所得气体中，CO占体积，CO2占体积且C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110 kJ·mol-1；CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－280 kJ·mol-1。与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是(　　) A．39 kJ B．248 kJ C．84 kJ D．326 kJ C　[10.8 g碳的物质的量为n＝＝0.9 mol，不完全燃烧所得气体中，CO占体积，根据碳原子守恒，求得CO的物质的量为0.9 mol×＝0.3 mol，根据CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－280 kJ·mol-1，所以10.8 g碳不完全燃烧生成0.3 mol CO损失的热量为280 kJ·mol-1×0.3 mol＝84 kJ。] 6．(1)实验测得，1 g H2燃烧生成液态水放出142.9 kJ的热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为__________________________________________________ ____________________________________________________________________。 已知：H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol-1，H—O键能为463 kJ·mol-1，O===O键能为498 kJ·mol-1，计算H—H键能为________kJ·mol-1。 (2)H2也可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如图所示，则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为_________________________ [解析]　(1)1 g氢气燃烧生成液态水放出142.9 kJ热量，则2 g氢气即1 mol氢气燃烧生成液态水放出285.8 kJ的热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol-1；利用盖斯定律可求H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol-1；设H—H键能为x kJ·mol-1，则有x＋×498－2×463＝－241.8，可得x＝435.2，故H—H键能为435.2 kJ·mol-1。(2)由三个图可写出相应的热化学方程式：CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－282 kJ·mol-1①、H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol-1②、CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－846.3 kJ·mol-1③，由盖斯定律：用“③－(①＋②×3)”得所求反应的ΔH＝＋161.1 kJ·mol-1，则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋161.1 kJ·mol-1。 [答案]　(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol-1　435.2 (2)CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋161.1 kJ·mol-1 7．(2023·哈尔滨模拟)已知：①P4(s)＋6Cl2(g)===4PCl3(g)　ΔH1＝a kJ·mol-1　 ②P4(s)＋10Cl2(g)===4PCl5(g)　ΔH2＝b kJ·mol-1 P4具有正四面体结构(每个顶点代表一个磷原子)，PCl5中P—Cl键能为c kJ·mol-1，PCl3中P—Cl键能为1.2c kJ·mol-1。 下列叙述正确的是(　　) A．P—P键能大于P—Cl键能 B．可求Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(s)的反应热ΔH C．Cl—Cl键能为 kJ·mol-1 D．P—P键能为 kJ·mol-1 CD　[不同物质中P—Cl的键能不同，无法与P—P的键能比较，故A错误；PCl5的状态为固态，与已知反应状态不同，无法求算，故B错误；根据盖斯定律，②－①，可得4Cl2(g)＋4PCl3(g)===4PCl5(g)　ΔH＝(b－a) kJ·mol-1，把键能带入ΔH的表达式可得：4E(Cl—Cl)＋4×3×1.2c kJ·mol-1－4×5c kJ·mol-1＝(b－a)kJ·mol-1，得出E(Cl—Cl)＝ kJ·mol-1，故C正确；根据盖斯定律，①×5－②×3，可得2P4(s)＋12PCl5(g)===20PCl3(g)　ΔH＝(5a－3b) kJ·mol-1，把键能代入ΔH的表达式可得：2×6E(P—P)＋12×5c kJ·mol-1－20×3×1.2c kJ·mol-1＝(5a－3b)kJ·mol-1，得出E(P—P)＝ kJ·mol-1，故D正确。] 8．工业上乙烯催化氧化制乙醛的某一反应原理为2CH2===CH2(g)＋O2(g)2CH3CHO(aq)　ΔH，该反应原理可以拆解为如下三步反应： Ⅰ.CH2===CH2(g)＋PdCl2(aq)＋H2O(l)===CH3CHO(aq)＋Pd(s)＋2HCl(aq)　ΔH1 Ⅱ.…… Ⅲ.4CuCl(s)＋O2(g)＋4HCl(aq)===4CuCl2(aq)＋2H2O(l)　ΔH3 若第Ⅱ步反应的反应热为ΔH2，且ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2＋ΔH3，则第Ⅱ步反应的热化学方程式为(　　) A．PdCl2(aq)＋2CuCl(s)===Pd(s)＋2CuCl2(aq)　ΔH2 B．2Pd(s)＋4CuCl2(aq)===2PdCl2(aq)＋4CuCl(s)　ΔH2 C．Pd(s)＋2CuCl2(aq)===PdCl2(aq)＋2CuCl(s)　ΔH2 D．2PdCl2(aq)＋4CuCl(s)===2Pd(s)＋4CuCl2(aq)　ΔH2 C　[根据ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2＋ΔH3，则有：2ΔH2＝ΔH－2ΔH1－ΔH3，运用盖斯定律，(总反应－2×反应Ⅰ－反应Ⅲ)得反应Ⅱ：Pd(s)＋2CuCl2(aq)===PdCl2(aq)＋2CuCl(s)。] 9．在环境污染和能源危机日益严重情况下，氢气作为很有发展前景的新型能源备受青睐，下列两种方法都能获取氢气。 (1)正丁烷(C4H10)脱氢制1­丁烯(C4H8)的热化学方程式如下： 已知：①C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)　ΔH1 ②C4H10(g)＋O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g) ΔH2＝－119 kJ·mol-1 ③H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH3＝－242 kJ·mol-1 反应①的ΔH1为________kJ·mol-1。 (2)如图，通过计算，可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________、 ____________________________________________________________________， 制得等量H2所需能量较少的是_________________________________________ ____________________________________________________________________。 [解析]　(1)②C4H10(g)＋O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g)ΔH2＝－119 kJ·mol-1 ③H2(g)＋O2(g)===H2O(g)ΔH3＝－242 kJ·mol-1 ②－③得C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋123 kJ·mol-1。 (2)系统(Ⅰ)涉及水的分解，系统(Ⅱ)涉及硫化氢的分解，利用盖斯定律分别将系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)的热化学方程式相加，可得到水、硫化氢分解的热化学方程式。根据系统(Ⅰ)、系统(Ⅱ)的热化学方程式可知：反应产生1 mol 氢气，后者吸收的热量比前者少，所以制取等量的H2所需能量较少的是系统(Ⅱ)。 [答案]　(1)＋123　 (2)H2O(l)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋286 kJ·mol-1 H2S(g)===H2(g)＋S(s) ΔH＝＋20 kJ·mol-1 系统(Ⅱ) 4/18 学科网（北京）股份有限公司 $$