第1章 第1节 第2课时 热化学方程式 反应焓变的计算（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（鲁科版）

本讲义聚焦热化学方程式、盖斯定律及反应焓变计算核心知识点，系统梳理热化学方程式的书写规则与意义，通过盖斯定律实现反应焓变的间接计算，衔接能源开发与利用，构建从理论表示到实际应用的学习支架。 以实例分析驱动科学思维培养，如结合N₂H₄与N₂O₄反应示例讲解盖斯定律应用，渗透宏观辨识与微观探析。能源章节联系我国能源现状，强化科学态度与责任，课中辅助教师突破重难点，课后作业助力学生巩固知识、查漏补缺。

第2课时　热化学方程式　反应焓变的计算 学习目标 核心素养 1.能用热化学方程式表示反应中的能量变化，理解热化学方程式的意义和书写规则。 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。 3.能运用反应焓变合理选择和利用化学反应，了解人类社会所面临的能源危机及未来新型能源。 1.变化观念：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化。能多角度、动态地分析化学变化。 2.宏观辨识与微观探析：能从宏观和微观相结合的视角分析与解决反应热的热效应问题，及盖斯定律的认识问题。 3.科学态度与社会责任：通过应用盖斯定律和反应热的有关计算，形成具有节约资源、保护环境的可持续发展意识，认识到资源利用的问题，从自身做起，形成简约适度、绿色低碳的生活方式。 知识点一　热化学方程式 1．概念 在热化学中，常用热化学方程式把一个化学反应中物质的变化和反应的焓变同时表示出来。 2．意义 热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，还表明了化学反应中的能量变化。 3．常用的聚集状态符号 g(气态)、l(液态)、s(固态)、aq(溶液)。 4．实例 已知在298 K时，由N2、H2反应生成1 molNH3(g)放热46.1 kJ，请将下列化学方程式写成热化学方程式： H2＋N2===NH3：H2(g)＋N2(g)===NH3(g)__ΔH＝－46.1_kJ·mol-1； 3H2＋N2===2NH3：3H2(g)＋N2(g)===2NH3(g)__ΔH＝－92.2_kJ·mol-1； NH3===H2＋N2：NH3(g)===H2(g)＋N2(g)__ΔH＝＋46.1_kJ·mol-1。 结论：①ΔH与化学系数对应成比例。 ②反应逆向进行时，与正向相比，ΔH符号相反，绝对值相等。 注意事项： (1)要在物质的化学式后面用括号注明参加反应的物质的聚集状态。 (2)ΔH的单位是kJ·mol-1或K·mol-1。 (3)根据焓的性质，对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其ΔH也不同。若化学方程式中各物质的系数加倍，则ΔH的数值也加倍；若反应逆向进行，则ΔH改变符号，但绝对值不变。 (4)热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数，只表示物质的量，它可以是整数也可以是简单分数。 (5)书写热化学方程式时必须标明ΔH的符号，放热反应中ΔH为“—”，吸热反应中ΔH为“＋”。 [思考探究] 已知有下列方程式： (1)H2＋Cl22HCI； (2)H2 (g)＋Cl2 (g)－2HCl(g) ΔH＝－184.6 kJ·mol-1； (3)H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g) ΔH＝－92.3 kJ·mol-1； (4)H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol-1； (5)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol-1。 1．什么是热化学方程式？ 提示：把一个化学反应中物质的变化和反应的焓变同时表示出来的化学方程式。 2．以上方程式中，哪几个不属于热化学方程式？方程式中的g、l等表示什么意思？固体(态)和水溶液中溶质如何表示？ 提示：(2)(3)(4)(5)属于热化学方程式，方程式中的g、l分别表示气态和液态，固体(态)和水溶液中溶质分别用s和aq表示。 3．方程式(3)应该怎么读？代表什么意义？如果是2 mol H2和2 mol Cl2完全反应，则ΔH为多少？ 提示：表示在25 ℃和101 kPa下，0.5 mol H2(g)与0.5 mol Cl2(g)完全反应生成1 mol HCl(g)时放出92.3 kJ的热量。 其中代表H2(g)和Cl2(g)物质的量，不能代表分子数。如果是2 mol H2和2 mol Cl2完全反应，ΔH＝－4×92.3 kJ·mol-1。 4．由方程式(4)可得到H2O(g)===H2(g)＋O2(g)的ΔH为多少？ 提示：ΔH＝＋241.8 kJ·mol-1。 5．方程式(4)和(5)的ΔH的大小不相同，为什么？ 提示：因为生成H2O的状态不同，所以反应的焓变和物质的聚焦状态有关。 1．热化学方程式书写 根据焓的性质，对于相同反应，当化学计量数不同时，其ΔH也不同，ΔH的数值必须与化学计量数对应，若化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则ΔH的数值也加倍；若反应逆向进行，则ΔH改变符号，但绝对值不变。　　 如，已知H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol-1 则2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol-1； H2O(l)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋285.8 kJ·mol-1。 另外，热化学方程式中不用“↑”“↓”，“===”上不用标明反应条件。 2．热化学方程式正误判断的“五看” “一看”反应物、生成物状态是否注明； “二看”ΔH的“＋”“－”是否与吸热、放热一致； “三看”ΔH与化学计量数是否对应； “四看”热化学方程式是否配平； “五看”ΔH的单位是否为kJ·mol-1。 [典例1]　下列热化学方程式正确的是(　　) A．2SO2＋O2⥫⥬2SO3 ΔH＝－196.6 kJ·mol-1 B．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝393.5 kJ·mol-1 C．H2 (g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ D．2H2 (g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol-1 [解析]　A项，没有标示出物质的状态，故错误；B项，该反应为放热反应，ΔH应为负号，故错误；C项，ΔH的单位是kJ·mol-1，故错误；D项，符合热化学反应方程式的要求，故正确。 [答案]　D 1．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。 (1)1 mol N2(g)与适量H2(g)反应，生成2 mol NH3(g)，放出92.4 kJ热量，其热化学方程式为________________________________________________________________________。 (2)23 g C2H6O(l)和一定量的氧气混合点燃，恰好完全反应，生成CO2(g)和H2O(l)，放出683.5 kJ的热量，其热化学方程式为__________________________。 (3)稀溶液中，1 mol H2SO4与NaOH完全反应时，放出114.6 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol-1 (2)C2H6O(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 367 kJ·mol-1 (3)H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ·mol-1 知识点二　反应焓变的计算 1．盖斯定律 (1)定义：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，反应热都是一样的。 (2)盖斯定律的特点 ①化学反应的焓变只与反应的始态和终态有关，与反应的途径无关。 ②反应焓变一定。如图分别有三个途径：(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)。 则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。 微点拨：化学反应的焓变与反应的过程、条件无关。 2．盖斯定律的应用 (1)科学意义：对于无法或较难通过实验测定的反应的焓变，可应用盖斯定律计算求得。 (2)方法——“叠加法” 若一个化学反应的化学方程式可由另外几个化学反应的化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为另外几个化学反应焓变的代数和。 [思考探究] 1．已知：①C(石墨，s)＋O2(g)===CO2 (g) ΔH1＝－393.1 kJ·mol-1 ②C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2 (g) ΔH2＝－395.0 kJ·mol-1 由石墨变成金刚石是放热反应还是吸热反应？判断金刚石和石墨哪种物质稳定性更强。 提示：由①－②得：C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH＝＋1.9 kJ·mol-1，石墨变成金刚石是吸热反应；石墨的稳定性更强。 2．已知①H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1＝－241.8 kJ·mol-1 ②H2O(g)===H2O(l) ΔH2＝－44 kJ·mol-1 根据①和②，如何求出H2(g)＋O2(g)===H2O(l)的反应热？ 提示：要计算热化学方程式H2 (g)＋O2(g)＝H2O(l)的反应热，此时需要将气态水转化为液态水。如图所示： 由图示可知，反应H2(g)＋O2(g)===H2O(l)可由两步实现，先是H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，然后是H2O(g)===H2O(l)，由此可以得出H2(g)＋O2(g)===H2O(l)的反应热为ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝(－241.8 kJ·mol-1)＋(－44 kJ·mol-1)＝－285.8 kJ·mol-1。 3．相同质量的H2分别与O2完全反应时生成液态水和气态水，哪一个放出的热量多？ 提示：生成液态水放出的热量多。 应用盖斯定律的常用方法 (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 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。 　 ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ 运用盖斯定律计算反应热的三个关键 (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)将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”号必须随之改变，但数值不变。　　 [典例2]　肼(N2H4)是火箭发动机的一种燃料，反应时N2O4为氧化剂，生成N2和水蒸气。已知： ①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH＝＋8.7 kJ·mol-1 ②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534.0 kJ·mol-1 下列表示肼与N2O4反应的热化学方程式，正确的是(　　) A.2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－542.7 kJ·mol-1 B．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2 (g)＋4H2O(g)ΔH＝－1059.3 kJ·mol-1 C．N2H4(g)＋N2O4(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－1076.7 kJ·mol-1 D．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1076.7 kJ·mol-1 [解析]　根据盖斯定律，由②×2－①得 2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1076.7 kJ·mol-1。 [答案]　D 2．近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题： Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行： CuCl2(s)＝CuCl(s)＋Cl2(g) 　ΔH1＝＋83 kJ·mol-1 CuCl(s)＋O2(g)＝CuO(s)＋Cl2(g) 　ΔH2＝－20 kJ·mol-1 CuO(s)＋2HCl(g)＝CuCl2(s)＋H2O(g) 　ΔH3＝－121 kJ·mol-1 则4HCl(g)＋O2(g)＝2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol-1。 解析：将题给三个反应依次编号为：反应Ⅰ、反应Ⅱ、反应Ⅲ，根据盖斯定律知，(反应Ⅰ＋反应Ⅱ＋反应Ⅲ)×2得4HCl(g)＋O2(g)＝2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝(ΔH1＋ΔH2＋ΔH3)×2＝－116 kJ·mol-1。 答案：－116 知识点三　能源的开发和有效利用 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煤为主，以石油、天然气为辅，以水能、核能、风能、太阳能为补充。 (3)能源的可持续发展：一方面必须“开源”，即开发核能、风能、太阳能等新能源；另一方面需要“节流”，加大节能减排的力度，提高能源的利用效率。 2．煤的综合利用 (1)直接燃煤的危害：利用效率低，而且会产生大量固体垃圾和多种有害气体。 (2)煤的综合利用方法：工业上通过煤的干馏 、气化和液化等方法来实现煤的综合利用。 (3)煤的干馏：在隔绝空气的条件下，煤高温干馏生产焦炭，同时获得煤气、煤焦油等。 (4)煤的气化：将煤转化为可燃性气体的过程。 (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，1_mol纯物质完全氧化为同温下的指定产物时的焓变，并指定物质中含有的氮元素氧化为 N2(g)、氢元素氧化为H2O(l)、碳元素氧化为 CO2(g)。 (2)意义：甲烷的摩尔燃烧焓为－890.3 kJ·mol-1，或ΔH＝－890.3 kJ·mol-1，它表示25 ℃、101 kPa时，1_mol甲烷完全燃烧生成CO2(g)和_H2O(l)时放出890.3 kJ的热量。 [思考探究] 燃料的合理选择和综合利用 　(1)人们通常会从哪些角度、依据什么标准来合理选择燃料？ (2)摩尔燃烧焓：某物质的摩尔燃烧焓指在一定反应温度和压强条件下，1 mol纯物质完全氧化为同温下的指定产物时的焓变，并指定物质中所含有的氮元素氧化为N2 (g)、氢元素氧化为H2O(l)、碳元素氧化为CO2 (g)。 请你结合教材表1—1—1中摩尔燃烧焓数据，评价煤、天然气、氢气、一氧化碳作为燃料的优缺点。 (3)煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应为C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ①你认为煤的气化对于提高能源利用效率有哪些价值？ ②已知298 K、101 kPa时，1 mol H2O(l)变为H2O(g)需要吸收44.0 kJ的热量。则上述煤的气化反应的焓变是多少？ 提示：(1)可从物质的摩尔燃烧焓、燃料的储量、开采、运输的条件、价格、对生态环境的影响等各方面综合考虑。 (2)甲烷的摩尔燃烧焓最大，煤的第二，氢气和一氧化碳最小。甲烷、一氧化碳、氢气作为气体可以用管道运输，而煤运输起来比较麻烦。 (3)①将煤进行气化处理，提高煤的综合利用效率，提高了燃烧效率，减少了资源的浪费。 ②ΔH＝131.3 kJ·mol-1 1．能源 (1)沼气和天然气的主要成分都是甲烷，沼气是可再生能源，天然气是不可再生能源。 (2)未来最理想的新能源是氢能。 2．书写表示摩尔燃烧焓的热化学方程式的注意事项 (1)注意摩尔燃烧焓的符号，ΔH一定为负值，单位为kJ·mol-1。 (2)指定物质中含有的氮元素氧化为N2(g)、氢元素氧化为H2O(l)、碳元素氧化为CO2(g)。 (3)可燃物的化学计量数必须为1，然后配平其他物质的化学计量数。 [典例3]　能源是人类生存和发展的重要支撑因素。常规能源(煤、石油、天然气等)日益减少，促使人们去研究能源的利用率、新能源开发及新能源(如太阳能、氢能、核能等)的利用率。 (1)我国目前最主要的能源品种是____________，能源利用中存在的主要问题有________________。 (2)某些科学家对以下3个化学反应很感兴趣： ①3FeCl2＋4H2O(g)Fe3O4＋6HCl＋H2； ②2Fe3O4＋3Cl2＋12HCI===6FeCl3＋6H2O＋O2； ③6FeCl36FeCl2＋3Cl2。 科学家想利用上述反应来制取的一种很有意义的物质是________，该物质作为燃料的优点有________、________、________。 [答案]　(1)煤　人均能源占有量小，能源利用率低，单位产值能耗高(答案合理即可) (2)H2　1 g H2完全燃烧放出的热量高　无污染　资源　丰富 3．(1)在标准状况下的11.2 L甲烷完全燃烧生成CO2和液态水放出444.8 kJ热量(298 K)，能表示其摩尔燃烧焓的热化学方程式是__________________。 (2)氨是制备氮肥、硝酸等的重要原料 已知：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol-1 N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180 kJ·mol-1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol-1 试写出表示氨的摩尔燃烧焓的热化学方程式： ________________________________________________________________________。 解析：(2)本题考查热化学反应方程式的计算，从盖斯定律入手，①N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)， ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(1)， ②×－得出 NH3(g)＋O2(g)===N2(g)＋H2O(l)　ΔH＝kJ·mol-1＝－382.5 kJ·mol-1。 答案：(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－889.6 kJ·mol-1 (2)NH3(g)＋O2(g)===N2(g)＋H2O(l)ΔH＝－382.5 kJ·mol-1 [课堂检测] 1．已知热化学方程式2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH1＝－571.6 kJ·mol-1，则下列关于热化学方程式2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH2的说法正确的是(　　) A．热化学方程式中的系数表示分子数 B．该反应中ΔH2>0 C．该反应中ΔH2＝－571.6 kJ·mol-1 D．该反应与题述反应互为可逆反应 解析：选B　热化学方程式中的系数表示物质的量，不表示分子数。该反应是2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH1＝－571.6 kJ·mol-1逆向进行的反应，其反应热ΔH2＝＋571.6 kJ·mol-1，但该反应与题述反应不互为可逆反应，因为二者的反应条件不同。 2．实验室中可利用FeCO3和O2为原料制备少量铁红，每生成160 g固体铁红放出130 kJ的热量，则下列有关该反应的热化学方程式书写正确的是(　　) A．2FeCO3(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)＋2CO2(g)ΔH＝－130kJ B．4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)ΔH＝＋260 kJ·mol-1 C．4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)ΔH＝－260 kJ·mol-1 D．4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)ΔH＝＋130 kJ·mol-1 解析：选C　160 g铁红的物质的量为1 mol，每生成160 g固体铁红放出130 kJ的热量，生成2 mol Fe2O3放出260 kJ的热量，所以热化学方程式为4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)　ΔH＝－260 kJ·mol-1。 3．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) 解析：选A　给题中方程式依次编号为①、②、③、④，①＋②－③×3得3S(g)＝S2(g)　ΔH′4＝ΔH1＋ΔH2－3ΔH3，故2S(g)＝S2(g)　ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。 4．液氢和液氧是绿色的高能火箭推进剂，已知： ①H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1＝－242 kJ·mol-1； ②H2(g)===H2(l) ΔH2＝－0.92 kJ·mol-1； ③H2O(g)===H2O(l) ΔH3＝－44 kJ·mol-1。 下列说法错误的是(　　) A．上述三个变化均会放出热量 B．1 mol液态H2的能量低于1 mol气态H2的能量 C.若①中H2(g)为H2 (l)，则ΔH1<－242kJ·mol-1 D．若①中的水为液态，则ΔH1<－242 kJ·mol-1 解析：选C　三个变化的ΔH都小于O，都放出热量，A项正确；由②知1 mol液态H2的能量低于1 mol气态H2的能量，B项正确；等量的气态H2、液态H2完全燃烧时，前者放出的热量多，C项错误；液态水的能量低于等量的气态水的能量，D项正确。 5．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 解析：选A　由能量关系图，C(s)键能为717 kJ·mol-1，C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－75 kJ·mol-1，设C—H的键能为x，则反应热ΔH＝反应物总键能－生成物总键能＝(717 kJ·mol-1＋864 kJ·mol-1)－4x＝－75 kJ·mol-1，解得x＝414 kJ·mol-1。 6．已知0.4 mol液态肼(N2H4)和足量H2O2反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65 kJ的热量。 (1)写出H2O2电子式：____________；上述反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。 (2)已知H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol-1，则16 g液态胼燃饶生成氮气和液态水时，放出的热量是________。 (3)已知N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH＝＋67.7 kJ·mol-1； N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534 kJ·mol-1； 根据盖斯定律写出肼与NO2完全反应生成氮气和气态水的热化学方程式________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)双氧水是一种含有氧氧共价键和氧氢共价键的非极性分子，电子式为H∶O,,, ∶O,,, ∶H；已知0.4 mol液态肼和足量双氧水反应生成氮气和水蒸气时放出256.65 kJ的热量，1 mol液态肼反应放出的热量为 kJ≈641.63 kJ，则肼和双氧水反应的热化学方程式：N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－641.63 kJ·mol-1； (2)16 g液态肼物质的量是＝0.5 mol，由①N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－641.63 kJ·mol-1；②H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol-1，结合盖斯定律，将①－4×②得，N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－817.63 kJ·mol-1，所以0.5 mol液态肼与足量双氧水反应生成氮气和液态水时，放出的热量＝0.5 mol×817.63 kJ·mol-1≈408.8 kJ； (3)①N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝＋67.7 kJ·mol-1；②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－534 kJ·mol-1；根据盖斯定律，将②×2－①得2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝2×(－534 kJ·mol-1)－(＋67.7 kJ·mol-1)＝－1135.7 kJ·mol-1，肼与NO2完全反应生成氮气和气态水的热化学方程式为2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1135.7 kJ·mol-1。 答案：(1)H∶O,,, ∶O,,, ∶H N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g) 　ΔH＝－641.63 kJ·mol-1 (2)408.8 (3)2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1135.7 kJ·mol-1课时作业(二)　热化学方程式　反应焓变的计算 一、选择题 1．物质A在一定条件下可发生一系列转化，由图判断下列错误的是(　　) A．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝1 B．A→D，ΔH＝－ΔH4 C．ΔH1＋ΔH2＝－ΔH3－ΔH4 D．B→D，ΔH＝ΔH2＋ΔH3 答案：A 2．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．图中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)的反应热大于ΔH3 解析：选C　通过太阳能实现总反应H2O＋CO2―→H2＋CO＋O2可知：CeO2没有消耗，CeO2为催化剂，故A正确；该过程中在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO，所以把太阳能转变成化学能，故B正确；由图中转化关系及据盖斯定律可知：ΔH1为正值，ΔH2＋ΔH3为负值，则－ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，故C错误；气态水转化为液态水，放出能量，故H2(g)＋O2(g)=== H2O(l)放热更多，焓变更小，故D正确。 3．根据如图所示的物质转化关系，下列说法错误的是(　　) A．相同质量的N2H4(g)和N2H4(l)，前者具有的能量较高 B．相同质量的NO2(g)和N2O4(g)，破坏两种物质中所有的化学键，后者所需的能量高 C．ΔH5＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4 D．N2H4(l)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(l)　ΔH，则ΔH>ΔH4 解析：选D　A项，N2H4(g)变为N2H4(l)要吸收热量，故相同质量的N2H4(g)变为N2H4(l)，N2H4(g)的能量高于N2H4(l)，正确；B项，NO2(g)→N2O4(g)为放热反应，ΔH＜0，故N2O4(g)的键能大，正确；C项，由盖斯定律可知ΔH5＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4，正确；D项，N2H4(l)＋NO2(g)＝N2(g)＋2H2O(l)ΔH ，ΔH＝ΔH3＋ΔH4，ΔH3＜0，故ΔH4＞ΔH。D错误。 4．(双选)固态或气态碘分别与氢气反应的热化学方程式如下： ①H2(g)＋I2(？)⥫⥬2HI(g) ΔH1＝－9.48 kJ·mol-1 ②H2(g)＋I2(？)⥫⥬2HI(g) ΔH2＝＋26.48 kJ·mol-1 下列判断不正确的是(　　) A．①中的I2为固态，②中的I2为气态 B．②的反应物总能量比①的反应物总能量低 C．反应①的产物比反应②的产物热稳定性更好 D．1 mol固态碘升华时将吸热35.96 kJ 解析：选AC　已知反应①放出能量，反应②吸收能量，所以反应①中碘的能量高，则反应①中碘为气态，②中的I2为固态，故A项错误；已知反应①放出能量，反应②吸收能量，所以反应①中碘的能量高，所以②的反应物总能量比①的反应物总能量低，故B项正确；反应①②的产物都是气态碘化氢，所以二者热稳定性相同，故C项错误；由盖斯定律知②－①得I2(s)===I2(g)　ΔH＝＋35.96 kJ·mol-1，故D项正确。 5．已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol-1，CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890 kJ·mol-1。现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况下)，使其完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，若实验测得反应放热3 845.8 kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是(　　) A．1∶1　　　　　　　　B．1∶3 C．1∶4 D．2∶3 解析：选C　设混合气体中含有x mol H2，则CH4的物质的量为(5－x) mol，则285.8x＋890×(5－x)＝3845.8，得x＝1，C项正确。 6．在25 ℃、101 kPa时，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的摩尔燃烧焓分别为393.5 kJ·mol-1、285.8 kJ·mol-1、870.3 kJ·mol-1，则2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为(　　) A．－488.3 kJ·mol-1 B．＋488.3 kJ·mol-1 C．－191 kJ·mol-1 D．＋191 kJ·mol-1 解析：选A　由题知表示各物质摩尔燃烧焓的热化学方程式分别为①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol-1；②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol-1；③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－870.3 kJ·mol-1。则2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)可由反应①×2＋②×2－③得出，则反应热为(－393.5 kJ·mol-1)×2＋(－285.8 kJ·mol-1)×2－(－870.3 kJ·mol-1)＝－488.3 kJ·mol-1。 7．已知：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.0 kJ·mol-1。以太阳能为热源分解Fe3O4，经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下： 过程Ⅰ：2Fe3O4(s)===6FeO(s)＋O2(g)　ΔH＝＋313.2 kJ·mol-1 过程Ⅱ：…… 下列说法不正确的是(　　) A．过程Ⅰ中每消耗232 g Fe3O4转移2 mol电子 B．过程Ⅱ热化学方程式为：3FeO(s)＋H2O(l)===H2(g)＋Fe3O4(s)　ΔH＝＋128.9 kJ·mol-1 C．过程Ⅰ、Ⅱ中能量转化的形式依次是：太阳能→化学能→热能 D．铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点 解析：选C　过程Ⅰ：2Fe3O4(s)===6FeO(s)＋O2(g)，当有2 mol Fe3O4分解时，生成1 mol氧气，而232 g Fe3O4的物质的量为1 mol，故生成0.5 mol氧气，而氧元素由－2价变为0价，故转移2 mol电子，故A正确；已知反应①2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.0 kJ·mol-1和反应②2Fe3O4(s)===6FeO(s)＋O2(g)　ΔH＝＋313.2 kJ·mol-1，根据盖斯定律，将－②×＋①×可得过程Ⅱ的热化学方程式为：3FeO(s)＋H2O(l)===H2(g)＋Fe3O4(s)　ΔH＝＋128.9 kJ·mol-1，故B正确；过程Ⅰ和过程Ⅱ均为吸热反应，故不存在将化学能转化为热能的过程，故C错误；反应3FeO(s)＋H2O(l)===H2(g)＋Fe3O4(s)的产物中，氢气为气体，而Fe3O4为固体，故铁氧化合物循环制H2的产物易分离，且由于利用太阳能，故成本低，故D正确。 8．溴与氢气在一定条件下反应的热化学方程式如下： ①Br2(g)＋H2(g)⥫⥬2HBr(g) 　ΔH＝－Q1 kJ/mol； ②Br2(I)＋H2(g)⥫⥬2HBr(g) 　ΔH＝－Q2 kJ/mol。 (Q1、Q2均大于零)下列说法正确的是(　　) A．Q1<Q2 B．向1 mol Br2(g)中加入1 mol H2(g)在该条件下充分反应，放出Q1 kJ热量 C．相同条件下，Cl2(g)＋H2(g)⥫⥬2HCl(g)　ΔH＞－Q1 kJ/mol D．1 mol HBr(g)具有的能量大于1 mol HBr(l)具有的能量 解析：选D　溴蒸汽的能量比液溴高，故Q2<Q1，A错误；向1 mol Br2(g)中加入1 mol H2(g)在该条件下充分反应，因反应是可逆反应，反应存在限度，故放出热量小于Q1 kJ，B错误；相同条件下，氯气的键能比溴大，H—CI的键能比H—Br大，则Cl2(g)＋H2(g)⥫⥬2HCl(g)反应放出的热量更多，故ΔH<－Q1 kJ/mol，C错误；等量的同一种物质，气态时的能量比液态时高，故1 mol HBr(g)具有的能量大于1 mol HBr(l)具有的能量，D正确。 9．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 解析：选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，该反应为放热反应，则A、B、D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。 10．在标准状态下，气态分子断开1 mol化学键的焓变称为键焓。已知几种化学键的键焓如表所示： 化学键 C—C C===C C≡C C—H H—H Cl—Cl H—Cl 键焓/ (kJ·mol-1) 347.7 615.0 812.0 413.4 436.0 242.7 431 下列说法正确的是(　　) A．CH2===CH2(g) ＋H2(g)→CH3CH3(g) ΔH＝＋123.5 kJ·mol-1 B．CH≡CH(g)＋2H2(g)→CH3CH3(g) ΔH＝－317.3 kJ·mol-1 C.稳定性：H—H键<H—Cl键<C—H键 D．由上表数据可计算乙烷与氯气发生一氯代反应的焓变(ΔH) 解析：选B　CH2===CH2(g)＋H2(g)→CH3CH3(g)　ΔH＝4×413.4 kJ·mol-1＋615 kJ·mol-1＋436 kJ·mol-1－347.7 kJ·mol-1－6×413.4 kJ·mol-1＝－123.5 kJ·mol-1，故A错误；CH≡CH(g)＋2H2(g)→CH3CH3(g)　ΔH＝812 kJ·mol-1＋2×413.4 kJ·mol-1＋2×436 kJ·mol-1－6×413.4 kJ·mol-1－347.7 kJ·mol-1＝－317.3 kJ·mol-1，故B正确；键能越大越稳定，所以稳定性H—H键>H—Cl键>C—H键，故C错误；反应CH3CH3(g)＋Cl2(g)→CH3CH2Cl(g)＋HCl(g)中不知碳和氯之间的键能，不能够计算其焓变，故D错误。 二、非选择题 11．有科学家预言，氢能将成为21世纪的主要能源，而且是一种理想的绿色能源。 (1)氢能被称为绿色能源的原因是________(任答一点)。 (2)在101 kPa下，1 g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9 kJ的热量，请回答下列问题： ①该反应反应物总能量________(填“大于”“小于”或“等于”)生成物总能量。 ②氢气的摩尔燃烧焓为________________________________________________________________________。 ③该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ④若1 mol氢气完全燃烧生成1 mol气态水放出241 kJ的热量，已知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。 (3)氢能的储存是氢能利用的前提，科学家研究出一种储氢合金Mg2Ni，已知： Mg(s)＋H2(g)===MgH2(s) ΔH1＝－74.5 kJ·mol-1； Mg2Ni(s)＋2H2(g)===Mg2NiH4(s) ΔH2＝－64.4 kJ·mol-1； Mg2Ni(s)＋2MgH2(s)===2Mg(s)＋Mg2NiH4(s)ΔH3； 则ΔH3＝________kJ·mol-1。 解析：(1)氢气燃烧生成水，无污染，为清洁能源。 (2)①该反应为放热反应，则生成物的总能量小于反应物总能量； ②2 g氢气为1 mol，完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ的热量，可知摩尔燃烧焓为285.8 kJ·mol-1； ③燃烧热为285.8 kJ·mol-1，则热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol-1； ④若1 mol氢气完全燃烧生成1 mol气态水放出241 kJ的热量，已知H—O键能为463 kJ·mol-1，O===O键能为498 kJ·mol-1，燃烧的热化学方程式：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－482 kJ·mol-1； 设1 mol H—H键完全断裂时吸收热量为x kJ，2x＋498－4×463＝－482，解得x＝436。 (3)①Mg(s)＋H2(g)===MgH2(s) ΔH1＝－74.5 kJ·mol-1； ②Mg2Ni(s)＋2H2(g)===Mg2NiH4(s) ΔH2＝－64.4 kJ·mol-1； Mg2Ni(s)＋2MgH2(s)===2Mg(s)＋Mg2NiH4(s)ΔH3； 由盖斯定律②－2×①得到Mg2Ni(s)＋2MgH2(s)===2Mg(s)＋Mg2NiH4(s)　ΔH3＝－64.4 kJ·mol-1－2×(－74.5 kJ·mol-1)＝＋84.6 kJ·mol-1， 则ΔH3＝＋84.6 kJ·mol-1。 答案：(1)产物无污染(其他合理答案即可) (2)①大于　②285.8 kJ·mol-1 ③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) 　ΔH＝－571.6 kJ·mol-1 ④436　(3)＋84.6 12．试回答下列各题： (1)如图1所示是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：________________________________________________________________________。 (2)化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。 ①已知：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－185 kJ·mol-1 请填空： 共价键 H—H Cl—Cl H—Cl 键能/(kJ·mol-1) 436 247 ______ ②图2中表示氧族元素中氧、硫、硒、碲生成氢化物时的焓变数据，根据焓变数据可确定a、b、c、d分别代表哪种元素，试写出硒化氢在热力学标准状态下，发生分解反应的热化学方程式：________________________________________________________________________。 解析：(1)根据NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图可知，反应物能量高于生成物能量，反应是放热反应，反应焓变＝E1－E2＝134 kJ/mol－368 kJ/mol＝－234 kJ/mol，所以NO2和CO反应的热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g) ΔH＝－234 kJ·mol-1； (2)①ΔH＝436 kJ/mol＋247 kJ/mol－2E(H—Cl)＝－185 kJ/mol，解得：E(H—CI) ＝434 kJ/mol； ②根据元素周期律，同一主族元素非金属性越强，生成气态氢化物越容易，气态氢化物越稳定，而能量越低越稳定，所以a、b、c、d依次为：H2Te、H2Se、H2S、H2O；b为硒化氢的生成热数据，则硒化氢分解放热，ΔH＝－81 kJ/mol，所以H2Se发生分解反应的热化学反应方程式为H2Se(g)===Se(s)＋H2(g)　ΔH＝－81 kJ/mol。 答案：(1)NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2 (g)ΔH＝－234 kJ·mol-1 (2)434 H2Se(g)===Se(s)＋H2(g)ΔH＝－81 kJ·mol-1 13．(1)已知31 g白磷变为31 g红磷释放能量。上述变化属于________(填“物理”或“化学”)变化。常温常压下，白磷与红磷更稳定的是________。 (2)甲醇是人们开发和利用的一种新能源。已知： ①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH1＝－571 kJ/mol； ②CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH2＝－192.9 kJ/mol Ⅰ.表示甲醇摩尔燃烧焓的热化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； Ⅱ.反应②中的能量变化如图所示，则ΔH2＝________。(用E1、E2的相关式子表示)； (3)摘碳技术 主要指捕获CO2在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下反应： 反应Ⅰ： 2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)⥫⥬(NH4)2CO3(aq)　ΔH1 反应Ⅱ： NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)⥫⥬NH4HCO3(aq)　ΔH2 反应Ⅲ： (NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)⥫⥬2NH4HCO3(aq)　ΔH3 则ΔH3与ΔH1、ΔH2与之间的关系为ΔH3＝________； (4)已知反应N2(g) ＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝a kJ/mol，试根据表中所列键能数据估算a的值________。(注明“＋”或“－”)。 化学键 H—H N—H N≡N 键能/kJ/mol 436 391 945 (5)1 mol H2和1 mol CH4完全燃烧放出的热量分别为：286 kJ、890 kJ，等质量的，H2和CH4完全燃烧放出的热量，________(填化学式)放出的热量多。 解析：(1)白磷和红磷是不同物质，所以白磷转变为红磷是化学变化；白磷转变为红磷释放能量，则等质量的白磷具有的能量较大，物质具有的能量越大越不稳定，所以红磷比白磷稳定，故答案为：化学；红磷。 (2)Ⅰ.1 mol CH3OH完全燃烧生成液态水的化学方程式CH3OH(l)＋O2 (g)===CO2(g)＋2H2O(l)， ①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) 　ΔH1＝－571.8 kJ/mol， ②CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH2＝－192 kJ/mol， 根据盖斯定律①＋②计算 CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)的ΔH＝－764.7 kJ/mol，甲醇摩尔燃烧焓的热化学方程式为CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－764.7 kJ/mol。 Ⅱ.焓变ΔH2＝生成物的总能量－反应物的总能量＝E1－E2。 (3)反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)⥫⥬(NH4)2CO3(aq)　ΔH1 反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)⥫⥬NH4HCO3(aq)　ΔH2 根据盖斯定律：反应Ⅱ×2－反应Ⅰ计算反应Ⅲ： (NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)⥫⥬2NH4HCO3(aq)的焓变ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。 (4)反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝(N≡N键键能＋3×H—H键的键能)—N—H的键能×6＝(945＋436×3)kJ/mol－391 kJ/mol×6＝－93 kJ/mol，即a＝－93。 (5)1 mol H2和1 mol CH4完全燃烧放出的热量分别为：286 kJ、890 kJ，则1 g H2和1 g CH4完全燃烧放出的热量分别为：286 kJ×＝143 kJ、890 kJ×＝55.6 kJ，即等质量的H2和CH4完全燃烧放出的热量，H2放出的热量多。 答案：(1)化学　红磷　(2)Ⅰ.CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) 　ΔH＝－764.7 kJ/mol Ⅱ.E1－E2　(3)2ΔH2－ΔH1　(4)－93 (5)H2 学科网（北京）股份有限公司 $$