内容正文:
第一章 化学反应的热效应
第二节 反应热的计算
要点 1 盖斯定律
1.盖斯定律的内容
(1)定义:化学家盖斯从大量的实验中总结出一条规律:一个化学反应,不管是一步完成的还是分几步完成,其反应热是相同的,这就是盖斯定律。
(2)内容: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。
(3)实例:如果一个反应可以分几步进行,则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是一样的。
即:
ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
2.盖斯定律的意义和应用
盖斯定律在科学研究中具有重要意义。在众多的反应中,有些反应进行得很慢,有些反应不容易直接发生,有些反应往往伴有副反应发生,利用盖斯定律可以间接地将他们的反应热计算出来。
要点 2 反应热的计算
1.根据热化学方程式计算
热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。示例如下:
则====
2.根据反应物、生成物的键能计算
ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和。
3.根据物质的燃烧热数值计算
Q(放)=n(可燃物)×|ΔH(燃烧热)|。
4.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其ΔH相加或相减,得到一个新的热化学方程式及其ΔH。
5.用反应物和生成物的总能量计算
(1)反应热ΔH的计算公式:
ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量:
(2)实例(图甲、图乙)
图甲
ΔH=(a-b) kJ·mol-1=-c kJ·mol-1
图乙
ΔH=(a-b) kJ·mol-1=+c kJ·mol-1
要点 3 反应热大小比较
1.看符号比较ΔH
ΔH的大小比较时包含“+”“-”的比较。
吸热反应ΔH>0,放热反应ΔH<0,可判断吸热反应的ΔH>放热反应的ΔH。
2.看化学计量数比较ΔH
同一化学反应:ΔH与化学计量数成正比。
如:H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1
可判断:b=2a,所以ΔH1>ΔH2。
3.看物质的聚集状态比较ΔH
(1)同一反应,生成物的聚集状态不同
如:A(g)+B(g)===C(g) ΔH1<0
A(g)+B(g)===C(l) ΔH2<0
由物质的能量(E)的大小知热量:Q1<Q2,反应为放热反应,所以ΔH1>ΔH2。
(2)同一反应,反应物的聚集状态不同
如:S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2
由物质的能量(E)的大小知热量:Q1>Q2,反应为放热反应,则ΔH1<ΔH2。
4.看反应之间的联系比较ΔH
如:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH2
可判断:C(s)CO2(g),
C(s)CO(g)CO2(g);
ΔH2+ΔH3=ΔH1,又因为ΔH3<0,所以ΔH2>ΔH1。
5.看可逆反应比较ΔH
如:工业生产硫酸过程中,SO2在接触室中被催化氧化为SO3,已知该反应为可逆反应,现将2 mol SO2、1 mol O2充入一密闭容器中充分反应后,放出的热量为98.3 kJ,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-Q kJ·mol-1,则Q>98.3。
6.看中和反应的酸碱比较ΔH
生成1 mol H2O时:强酸和强碱的稀溶液的中和反应反应热ΔH=-57.3 kJ·mol-1;弱酸、弱碱电离时吸热,反应时放出的总热量小于57.3 kJ;浓硫酸稀释时放热,反应时放出的总热量大于57.3 kJ。
【方法技巧】
(1)ΔH的大小比较时包含“+”“-”的比较。
(2)物质的聚集状态、化学计量数不同,则ΔH不同。
(3)先画出物质的能量(E)的草图,比较热量的大小,再根据吸、放热加上“+”“-”,进行比较。
(4)可逆反应的ΔH为完全反应时的值,因不能完全反应,吸收或放出的能量一般小于|ΔH|。
要点 4 热化学方程式的书写
1.根据反应的热量变化
ΔH与化学方程式一一对应,利用已知的质量或物质的量及对应的能量变化换算成与化学方程式的计量数对应的ΔH,一定要标注物质的聚集状态。
例1.根据下列叙述写出相应的热化学方程式:
(1)已知16 g固体硫完全燃烧时放出148.4 kJ的热量,写出表示硫燃烧的热化学方程式:________________。
(2)在1.01×105 Pa时,4 g氢气在O2中完全燃烧生成液态水,放出572 kJ的热量,表示氢气燃烧的热化学方程式为_______________________________________________。
(3)1 mol N2与适量的O2完全反应生成NO,吸收180 kJ热量,反应的热化学方程式为__________________。
2.根据化学键的键能
(1)明确每种物质化学键的种类和数目,并按照化学计量数表示的物质的量计算。
(2)ΔH=E(反应物的总键能)-E(生成物的总键能)。
例2.(25-26高二上·甘肃武威·期中)设为阿伏加德罗常数的值。已知反应:
①
②
其他数据如下表:
化学键
键能/()
798
413
463
下列说法正确的是
A.
B.上表中
C.
D.当有个断裂时,该反应放出热量一定为
3.根据能量图像
例3.(25-26高二上·北京·期中)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,历程Ⅱ为有催化剂存在时的变化情况,下列说法不正确的是
A.E5-E6=E2-E3
B.ClO(g)+O(g)=O2(g)+ Cl(g) ΔH=(E5-E4) kJ/mol
C.相同条件下,反应放出的热:历程Ⅱ=历程Ⅰ
D.历程Ⅰ中,反应物化学键中储存的总能量比生成物化学键中储存的总能量高
4.根据盖斯定律
例4.火箭升空需要高能的燃料,经常用N2O4和N2H4作为燃料,工业上利用N2和H2可以合成NH3,NH3又可以进一步制备联氨(N2H4)等。
已知:①N2(g)+2O2(g)===2NO2(g) ΔH=+67.7 kJ·mol-1
②N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.0 kJ·mol-1
③NO2(g)N2O4(g) ΔH=-26.35 kJ·mol-1
试写出气态联氨在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式:______________________。
命题点 1 盖斯定律与反应热的计算
典例1(25-26高二上·河南漯河·期中)在298 K、101 kPa时,已知:;;,则与和间的关系正确的是
A. B.
C. D.
变式1(25-26高二上·辽宁大连·期中)已知下列反应的热化学方程式:
①
②
③
则反应的为( )
A. B.
C. D.
变式2(25-26高二上·河北衡水·期中)发射“嫦娥一号”月球探测卫星的长征三号甲运载火箭的第三子级使用的燃料是液氢和液氧,已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ·mol-1
②H2(g)=H2(l) ΔH2=-0.92 kJ·mol-1
③O2(g)=O2(l) ΔH3=-6.84 kJ·mol-1
④H2O(l)=H2O(g) ΔH4=44.0 kJ·mol-1
则反应H2(l)+O2(l)=H2O(g)的反应热ΔH为
A.237.46 kJ·mol-1 B.-474.92 kJ·mol-1
C.-118.73 kJ·mol-1 D.-237.46 kJ·mol-1
命题点 2 盖斯定律与热化学方程式
典例2(25-26高二上·安徽·期中)乙醇是重要的化工原料,已知下列热化学反应方程式,则由乙烯和水蒸气制备乙醇蒸气的热化学方程为
①
②
③
A.
B.
C.
D.
变式1(25-26高二上·江苏苏州·期中)已知:,CO的标准燃烧热为。下列说法正确的是
A.燃烧热的热化学方程式:
B.
C.CO燃烧的热化学方程式为
D.燃烧生成CO的反应中反应物的总键能高于生成物的总键能
变式2(25-26高二上·安徽·期中)工业常用“丙烷蒸汽重整法”制备氢气,其核心反应体系涉及三步反应,相关数据如下:
①
②
③
已知:键键能,CO2中键键能为。
下列说法正确的是
A.反应的
B.由反应③知和断裂键和键消耗的能量为1992.8 kJ
C.若将完全转化为和理论上放热16.1 kJ
D.理论上完全分解为和吸收的能量约为1598.0 kJ
命题点 3 反应热大小比较
典例3(24-25高二上·广东河源·期中)下列各组热化学方程式中,的是
A.
B.
C.
D.
变式1(24-25高二上·广东广州·期中)下列有关热化学方程式的表示及说法正确的是
A.25℃、101 kPa时,1 mol S和2 mol S的燃烧热不相等
B.2 mol SO2、1 mol O2混合反应后,放出热量a kJ,则2SO2(g)+O2(g) ⇌ 2SO3(g) △H=-a kJ/mol
C.已知: ,则氢气的燃烧热241.8 kJ/mol
D.已知:C(s)+O2(g) = CO2(g) △H1;C(s)+ O2(g)=CO(g) △H2,则△H1<△H2
变式2(24-25高二上·重庆万州·期中)下列关于热化学方程式的叙述正确的是
A.已知 ,则白磷比红磷稳定
B.已知 ,则燃烧热为
C. 、 ,则
D.在稀溶液中: ,若将1L浓度均为的和NaOH溶液混合,放出的热量等于5.73kJ
命题点 4 盖斯定律与反应热大小比较
典例4(25-26高二上·浙江·期中)是一种深红色固体,由英国化学家巴特列特发现,属于离子化合物,其晶体可用(s)表示。该晶体形成过程中的能量变化如图所示,下列说法正确的是
A. B.
C. D.
变式1(25-26高二上·安徽·期中)有关水煤气转化中的能量变化如图所示。
已知:、的燃烧热分别为、;。下列叙述正确的是
A.
B.如果焦炭与液态水制水煤气,则
C.表示燃烧热的热化学方程式为
D.
变式2(25-26高二上·河北·期中)如图所示,下列有关说法不正确的是
A.
B.
C.
D.1 mol 石墨(s)和1 mol CO(g)分别完全燃烧,石墨(s)放出的热量多
命题点 5 盖斯定律与图像分析
典例5(25-26高二上·河南·期中)以太阳能为热源分解,热化学铁氧化合物循环分解液态水制的过程如图所示。已知,反应Ⅰ中每消耗1 mol 吸收302.4 kJ的能量。则反应Ⅱ中生成2 mol 的能量变化为
A.吸收134.3 kJ的能量 B.放出33.2 kJ的能量
C.吸收16.6 kJ的能量 D.放出16.6 kJ的能量
变式1(24-25高二上·广东广州·期末)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:
反应Ⅲ:
下列说法正确的是
A.反应Ⅰ中化学能转化为热能
B.反应Ⅱ是氧化还原且只有硫元素发生了化合价变化
C.反应Ⅱ的热化学方程式为
D.1molS(g)与氧气反应生成1mol(g)放出的热量小于297kJ
变式2(25-26高二上·福建·期中)如图是金属镁和卤素单质()反应的能量变化示意图,下列说法不正确的是
A.金属镁和卤素单质()的反应都是放热反应
B.由制取Mg是吸热过程
C.热稳定性:
D.由图可知,此温度下与反应的热化学方程式为
点拨 1 应用盖斯定律计算ΔH的方法
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:ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
2.加合法
依据目标方程式中各物质的位置和化学计量数,调整已知方程式,最终加合成目标方程式,ΔH同时作出相应的调整和运算。
3.利用盖斯定律计算ΔH的四步骤
(1)定:确定待求反应的热化学方程式。
(2)找:找出待求热化学方程式中只在已知化学方程式中出现一次的物质。
(3)调:依据该物质调整已知化学方程式的方向(同侧相加,异侧相减)和化学计量数,每个已知化学方程式只能调整一次。
(4)算:ΔH与化学方程式一一对应调整和运算。
点拨 2 盖斯定律在反应热计算中的应用
1.利用盖斯定律计算反应热的“思维步骤”
2.运用盖斯定律计算反应热的“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。
点拨 3 计算反应热方法归纳
计算依据
计算反应热方法
热化学方程式
热化学方程式与数学上的方程式相似,可以左右颠倒同时改变正负号,各项的化学计量数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数
根据盖斯定律
根据盖斯定律,可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减,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×|燃烧热|
根据化学键的变化
ΔH=反应物的化学键断裂所吸收的能量和-生成物的化学键形成所放出的能量和
根据反应物和
生成物的总能量
ΔH=E(生成物)-E(反应物)
点拨4 几种ΔH大小比较方法
1.如果化学计量数加倍,ΔH的绝对值也要加倍
例如:H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1;
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1,
其中ΔH2<ΔH1<0,且b=2a。
2.同一反应,反应物或生成物的状态不同,反应热不同
在同一反应里,反应物或生成物状态不同时,要考虑A(g)A(l)A(s),或者从三状态自身的能量比较:E(g)>E(l)>E(s),可知反应热大小亦不相同。
3.根据反应进行的程度比较反应热大小
①其他条件相同,燃烧越充分,放出热量越多,ΔH越小,如C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH1;C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2。
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。如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-197 kJ·mol-1,向密闭容器中通入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g),发生上述反应,达到平衡后,放出的热量小于197 kJ,但ΔH仍为-197 kJ·mol-1。
4.中和反应中反应热的大小不同
①浓硫酸和氢氧化钠固体反应生成1 mol水时,放出的热量一定大于57.3 kJ(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NaOH溶液反应生成1 mol水时,放出的热量一定小于57.3 kJ(醋酸电离会吸热)
③稀硫酸和Ba(OH)2溶液反应生成1 mol水时,反应放出的热量一定大于57.3 kJ(SO和Ba2+反应生成BaSO4沉淀会放热)。
◆能力强化练
1.(25-26高二上·浙江·期中)催化分解反应: ,其反应机理如下:
若反应Ⅱ的焓变为,反应Ⅰ、Ⅱ的化学计量数均为最简整数比,则反应Ⅰ的焓变为
A. B. C. D.
2.(25-26高二上·河南·期中)下列关于热化学反应的描述,正确的是
A.含NaOH 20.0 g的稀溶液与足量的稀盐酸反应,放出28.7 kJ的热量,表示该反应的热化学方程式是
B.葡萄糖的燃烧热,则
C.在一定条件下,将1 mol 和0.5 mol 置于密闭容器中充分反应,放出热量79.2 kJ,则该反应的热化学方程式为
D.的燃烧热,则反应的
3.(25-26高二上·河南·期中)下列热化学方程式中,正确的是
A.甲烷的摩尔燃烧焓为,则表示甲烷摩尔燃烧焓的热化学方程式可表示为
B.若将和置于密闭容器中充分反应生成放热19.3kJ,则其热化学方程式为:
C.已知 ,则HNC比HCN稳定
D.若 ; ,则
4.(25-26高二上·吉林·期中)下列说法正确的是
A.由C(s,石墨)=C(s,金刚石)可知:金刚石比石墨更稳定
B.相同条件下,若、所具有的能量分别为、,则
C.,在恒温恒压的条件下,达到平衡后加入Y,该反应变大
D.已知,,则
5.(25-26高二上·陕西西安·期中)下列说法正确的是
A.已知 ; ,则
B.500℃、30 MPa下,将0.5 mol (g)和1.5 mol (g)置于密闭容器中充分反应生成(g),放热19.3 kJ,其热化学方程式为:
C.在稀溶液中: ,若将溶质为0.5 mol的溶液与溶质为0.5 mol的溶液混合,放出的热量等于57.3 kJ
D.C(金刚石,s)=C(石墨,s) kJ/mol,所以石墨比金刚石稳定
6.(25-26高二上·江苏连云港·期中)某科学家利用二氧化铈()在太阳能作用下将转变为。其过程如下:
下列说法错误的是
A. B.反应①中有两种元素化合价发生变化
C.图中 D.该过程实现了太阳能向化学能的转化
7.(25-26高二上·山东·期中)科学家在寻求将太阳能转化成化学能的办法,方法之一就是利用太阳能将分解成,再将化学能转化为其他能源。下图是有关的能量循环示意图(已知:H-H的键能为a kJ/mol,的键能为b kJ/mol)。常压下发生下图的转化,下列有关说法正确的是
A.图中
B.mol完全燃烧生成液态水的能量变化为
C.断开1 mol 所需要的太阳能为kJ
D.水蒸气所具有的能量比液态水多kJ
8.(25-26高二上·河北廊坊·期中)已知下列反应的热化学方程式:
①
②
③
则反应的为
A.
B.
C.
D.
9.(25-26高二上·福建福州·期中)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-1
②Br2(l)+H2(g)2HBr(g) ΔH=-Q2 kJ·mol-1
下列说法正确的是
A.Q1>Q2
B.1 mol HBr(g)具有的能量小于1 mol HBr(l)具有的能量
C.相同条件下,Cl2(g)+H2(g)2HCl(g) ΔH>-Q1 kJ·mol-1
D.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
10.(25-26高二上·河南南阳·期中)已知:(1)
(2) △H=bkJ/ mol
(3) ΔH=ckJ/ mol
下列关系式中正确的是
A.a<b B.a>c C.2a+b=0 D.a-c=0
◆综合拔高练
11.(25-26高二上·山西·期中)电解饱和食盐水的能量关系如图所示(所有数据均在室温下测得)。
中,等于
A. B.
C. D.
12.(25-26高二上·山西·期中)现代工业采用乙烯氧化制备环氧乙烷(EO),其总反应方程式为 ,其反应历程包含如下基元反应(代表活化能):
① ;② ;③氧分子在银表面被吸附并解离。
已知如下信息:
i. 慢;
ii. 慢;
iii. 快;
iv. 快。
下列叙述错误的是
A.Ag作乙烯氧化反应的催化剂 B.总反应的原子利用率为
C. D.反应②是总反应的控速步骤
13.(25-26高二上·广西贵港·期中)几种物质转化时的能量变化如图所示,下列说法正确的是
A.在一定条件下,化学反应的反应热与反应的途径有关
B.28gCO(g)在中完全燃烧,放出的能量为566.0 kJ
C.
D.反应1中,反应物的总能量小于生成物的总能量
14.(25-26高二上·广东揭阳·期中)下列有关热化学方程式的说法中,正确的是
A. ,则碳的燃烧热为
B.500℃、下,,将和过量的在此条件下充分反应,放出热量
C. ,则
D.密闭容器中,硫粉与铁粉混合加热生成硫化亚铁时,放出热量。则
15.(25-26高二上·河南·期中)下列关于热化学方程式的描述正确的是
A.已知31 g白磷的能量比31 g红磷的能量多b kJ,则P4(白磷,s)=4P(红磷,s) ΔH=-4b kJ·mol-1
B.相同条件下,CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1,CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
C.101 kPa时,2 g H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ热量,表示氢气摩尔燃烧焓的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
D.已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则H2SO4(aq)和Ba(OH)2(aq)反应的热化学方程式为H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=-114.6 kJ·mol-1
16.(25-26高二上·安徽·期中)工业常用“丙烷蒸汽重整法”制备氢气,其核心反应体系涉及三步反应,相关数据如下:
①
②
③
已知:键键能中键键能为。
下列说法正确的是
A.反应的
B.由反应③知和断裂键和键消耗的能量为
C.若将完全转化为和理论上放热
D.理论上完全分解为和吸收的能量约为
17.(25-26高二上·安徽·期中)工业常用“丙烷蒸汽重整法”制备氢气,其核心反应体系涉及三步反应,相关数据如下:
①
②
③
已知:键键能,中键键能为。
下列说法正确的是
A.反应的
B.由反应③知和断裂键和键消耗的能量为
C.若将完全转化为和理论上放热
D.理论上1mol完全分解为C(s)和吸收的能量约为1598.0kJ
18.(25-26高二上·安徽·期中)甲醇可合成甲醛、醋酸等。已知:、和的燃烧热分别为、和-。相关化学键的键能如下表所示,则CO中键键能约为
化学键
键
键
键
键
键能
436.0
413.4
351.0
462.8
A. B. C. D.
19.(25-26高二上·安徽·期中)工业常用“丙烷蒸汽重整法”制备氢气,其核心反应体系涉及三步反应,相关数据如下:
① kJ/mol
② kJ/mol
③ kJ/mol
已知:键键能436 kJ/mol,中键键能为799 kJ/mol。
下列说法正确的是
A.反应)的 kJ/mol
B.由反应③知1 mol 和1 mol 断裂键和键消耗的能量为1992.8 kJ
C.若将1 mol 完全转化为和理论上放热16.1 kJ
D.理论上1 mol 完全分解为C(s)和(g)吸收的能量约为1598.0 kJ
20.(25-26高二上·安徽阜阳·期中)CO2催化加氢制备CH3OH是CO2资源化利用的重要途径。已知某些反应的能量变化如图1、2所示,下列说法正确的是
A.图1中反应的热化学方程式可表示为2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1
B.CH3OH(g)燃烧热的热化学方程式可表示为
C.图2中,若生成的H2O为液态,则能量变化可用曲线①表示
D.CO2催化加氢制备CH3OH的反应为放热反应
◆高考真题练
1.(2025·重庆卷)肼()与氧化剂剧烈反应,释放大量的热量,可作火箭燃料。已知下列反应:
①
②
③
则反应的为
A. B. C. D.
2.(2025·北京卷)为理解离子化合物溶解过程的能量变化,可设想固体溶于水的过程分两步实现,示意图如下。
下列说法不正确的是
A.固体溶解是吸热过程
B.根据盖斯定律可知:
C.根据各微粒的状态,可判断,
D.溶解过程的能量变化,与固体和溶液中微粒间作用力的强弱有关
3.(2025·浙江卷)下列反应均能自发进行,相关判断不正确的是
A. B. C. D.
4.(2024·重庆卷)二氧化碳甲烷重整是资源化利用的重要研究方向,涉及的主要热化学方程式有:
①
②
③
已知键能为,键能为,键能为,则中的碳氧键键能(单位:)为
A. B. C. D.
5.(2025·湖北卷)粉末可在较低温度下还原。回答下列问题:
(1)已知一定温度下:
则的 (用m和n表示)。
6.(2025·北京卷)利用工业废气中的制备焦亚硫酸钠()的一种流程示意图如下。
已知:
物质
、
(1)制
已知:
由制的热化学方程式为 。
7.(2025·陕晋青宁卷)/循环在捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用与反应生成的路线,主要反应如下:
I.
II.
III.
回答下列问题,
(1)计算 。
8.(2025·安徽卷)I.通过甲酸分解可获得超高纯度的。甲酸有两种可能的分解反应:
①
②
(1)反应的 。
9.(2024·山东卷)水煤气是H2的主要来源,研究CaO对C-H2O体系制H2的影响,涉及主要反应如下:
C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH1>0 (Ⅰ)
CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH2<0 (Ⅱ)
CaO(s)+CO2(g)===CaCO3(s) ΔH3<0 (Ⅲ)
则C(s)+CaO(s)+2H2O(g)⇌CaCO3(s)+2H2(g)的焓变ΔH=______________(用代数式表示)。
10.(2024·广东卷)酸催化下NaNO2与NH4Cl混合溶液的反应(反应a),可用于石油开采中油路解堵。
反应a:NO(aq)+NH(aq)===N2(g)+2H2O(l)
已知:
则反应a的ΔH=________。
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第一章 化学反应的热效应
第二节 反应热的计算
要点 1 盖斯定律
1.盖斯定律的内容
(1)定义:化学家盖斯从大量的实验中总结出一条规律:一个化学反应,不管是一步完成的还是分几步完成,其反应热是相同的,这就是盖斯定律。
(2)内容: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。
(3)实例:如果一个反应可以分几步进行,则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是一样的。
即:
ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
2.盖斯定律的意义和应用
盖斯定律在科学研究中具有重要意义。在众多的反应中,有些反应进行得很慢,有些反应不容易直接发生,有些反应往往伴有副反应发生,利用盖斯定律可以间接地将他们的反应热计算出来。
要点 2 反应热的计算
1.根据热化学方程式计算
热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。示例如下:
则====
2.根据反应物、生成物的键能计算
ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和。
3.根据物质的燃烧热数值计算
Q(放)=n(可燃物)×|ΔH(燃烧热)|。
4.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其ΔH相加或相减,得到一个新的热化学方程式及其ΔH。
5.用反应物和生成物的总能量计算
(1)反应热ΔH的计算公式:
ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量:
(2)实例(图甲、图乙)
图甲
ΔH=(a-b) kJ·mol-1=-c kJ·mol-1
图乙
ΔH=(a-b) kJ·mol-1=+c kJ·mol-1
要点 3 反应热大小比较
1.看符号比较ΔH
ΔH的大小比较时包含“+”“-”的比较。
吸热反应ΔH>0,放热反应ΔH<0,可判断吸热反应的ΔH>放热反应的ΔH。
2.看化学计量数比较ΔH
同一化学反应:ΔH与化学计量数成正比。
如:H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1
可判断:b=2a,所以ΔH1>ΔH2。
3.看物质的聚集状态比较ΔH
(1)同一反应,生成物的聚集状态不同
如:A(g)+B(g)===C(g) ΔH1<0
A(g)+B(g)===C(l) ΔH2<0
由物质的能量(E)的大小知热量:Q1<Q2,反应为放热反应,所以ΔH1>ΔH2。
(2)同一反应,反应物的聚集状态不同
如:S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2
由物质的能量(E)的大小知热量:Q1>Q2,反应为放热反应,则ΔH1<ΔH2。
4.看反应之间的联系比较ΔH
如:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH2
可判断:C(s)CO2(g),
C(s)CO(g)CO2(g);
ΔH2+ΔH3=ΔH1,又因为ΔH3<0,所以ΔH2>ΔH1。
5.看可逆反应比较ΔH
如:工业生产硫酸过程中,SO2在接触室中被催化氧化为SO3,已知该反应为可逆反应,现将2 mol SO2、1 mol O2充入一密闭容器中充分反应后,放出的热量为98.3 kJ,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-Q kJ·mol-1,则Q>98.3。
6.看中和反应的酸碱比较ΔH
生成1 mol H2O时:强酸和强碱的稀溶液的中和反应反应热ΔH=-57.3 kJ·mol-1;弱酸、弱碱电离时吸热,反应时放出的总热量小于57.3 kJ;浓硫酸稀释时放热,反应时放出的总热量大于57.3 kJ。
【方法技巧】
(1)ΔH的大小比较时包含“+”“-”的比较。
(2)物质的聚集状态、化学计量数不同,则ΔH不同。
(3)先画出物质的能量(E)的草图,比较热量的大小,再根据吸、放热加上“+”“-”,进行比较。
(4)可逆反应的ΔH为完全反应时的值,因不能完全反应,吸收或放出的能量一般小于|ΔH|。
要点 4 热化学方程式的书写
1.根据反应的热量变化
ΔH与化学方程式一一对应,利用已知的质量或物质的量及对应的能量变化换算成与化学方程式的计量数对应的ΔH,一定要标注物质的聚集状态。
例1.根据下列叙述写出相应的热化学方程式:
(1)已知16 g固体硫完全燃烧时放出148.4 kJ的热量,写出表示硫燃烧的热化学方程式:________________。
(2)在1.01×105 Pa时,4 g氢气在O2中完全燃烧生成液态水,放出572 kJ的热量,表示氢气燃烧的热化学方程式为_______________________________________________。
(3)1 mol N2与适量的O2完全反应生成NO,吸收180 kJ热量,反应的热化学方程式为__________________。
【答案】(1)S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-296.8 kJ·mol-1
(2)2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-572 kJ·mol-1
(3)N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1
【解析】(1)16 g固体硫为0.5 mol,完全燃烧时放出148.4 kJ的热量,则1 mol固体硫完全燃烧时放出296.8 kJ的热量,则热化学方程式是S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-296.8 kJ·mol-1。
2.根据化学键的键能
(1)明确每种物质化学键的种类和数目,并按照化学计量数表示的物质的量计算。
(2)ΔH=E(反应物的总键能)-E(生成物的总键能)。
例2.(25-26高二上·甘肃武威·期中)设为阿伏加德罗常数的值。已知反应:
①
②
其他数据如下表:
化学键
键能/()
798
413
463
下列说法正确的是
A.
B.上表中
C.
D.当有个断裂时,该反应放出热量一定为
【答案】B
【解析】已知是一个吸热过程,反应①放出的热量比反应②更多,因为a、b均为负值,故,A错误;根据反应热反应物的键能之和-生成物的键能之和,即,解得:,B正确;已知反应①,反应②,则有可得,故,C错误;当有个键断裂时,有反应,若生成放出热量,若生成放出热量,D错误;故选B。
3.根据能量图像
例3.(25-26高二上·北京·期中)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,历程Ⅱ为有催化剂存在时的变化情况,下列说法不正确的是
A.E5-E6=E2-E3
B.ClO(g)+O(g)=O2(g)+ Cl(g) ΔH=(E5-E4) kJ/mol
C.相同条件下,反应放出的热:历程Ⅱ=历程Ⅰ
D.历程Ⅰ中,反应物化学键中储存的总能量比生成物化学键中储存的总能量高
【答案】D
【解析】E5-E2和E6-E3均表示反应的生成物总能量与反应物总能量之差(即ΔH),因催化剂不改变反应的ΔH,故E5-E2=E6-E3,则E5-E6=E2-E3,A正确;反应ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g)的ΔH等于生成物总能量减去反应物总能量,由历程II得,E4为(ClO+O+O2)的相对能量,E5为(2O2+Cl)的相对能量,所以E5-E4表示的能量数值可以为ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g)的焓变,则ΔH=(E5-E4)kJ/mol,B正确;催化剂仅降低活化能,不改变反应的焓变(ΔH),故相同条件下两历程放出的热量相等,C正确;历程I为放热反应,ΔH=生成物总能量-反应物总能量<0,即反应物总能量高于生成物,而化学键储存的总能量(键能总和)越高,物质越稳定,物质总能量越低,所以反应物键能总和低于生成物,D错误;故选D。
4.根据盖斯定律
例4.火箭升空需要高能的燃料,经常用N2O4和N2H4作为燃料,工业上利用N2和H2可以合成NH3,NH3又可以进一步制备联氨(N2H4)等。
已知:①N2(g)+2O2(g)===2NO2(g) ΔH=+67.7 kJ·mol-1
②N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.0 kJ·mol-1
③NO2(g)N2O4(g) ΔH=-26.35 kJ·mol-1
试写出气态联氨在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式:______________________。
【答案】2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 083.0 kJ·mol-1
【解析】由盖斯定律可知,将②×2-①-③×2得2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=2×(-534.0 kJ·mol-1)-67.7 kJ·mol-1-2×(-26.35 kJ·mol-1)=-1 083.0 kJ·mol-1。
命题点 1 盖斯定律与反应热的计算
典例1(25-26高二上·河南漯河·期中)在298 K、101 kPa时,已知:;;,则与和间的关系正确的是
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】①;②;③。①2+②可以得到,,A错误;①-②可以得到,,B错误;①-2②可以得到,,C错误;①+2②可以得到,,D正确;故选D。
变式1(25-26高二上·辽宁大连·期中)已知下列反应的热化学方程式:
①
②
③
则反应的为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】根据盖斯定律,目标反应可由12×③+5×②-2×①组合得到,因此,故答案选A。
变式2(25-26高二上·河北衡水·期中)发射“嫦娥一号”月球探测卫星的长征三号甲运载火箭的第三子级使用的燃料是液氢和液氧,已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ·mol-1
②H2(g)=H2(l) ΔH2=-0.92 kJ·mol-1
③O2(g)=O2(l) ΔH3=-6.84 kJ·mol-1
④H2O(l)=H2O(g) ΔH4=44.0 kJ·mol-1
则反应H2(l)+O2(l)=H2O(g)的反应热ΔH为
A.237.46 kJ·mol-1 B.-474.92 kJ·mol-1
C.-118.73 kJ·mol-1 D.-237.46 kJ·mol-1
【答案】D
【解析】根据盖斯定律,目标反应=,则,因此反应H2(l)+O2(l)=H2O(g)的反应热ΔH为-237.46 kJ·mol-1,故选D。
命题点 2 盖斯定律与热化学方程式
典例2(25-26高二上·安徽·期中)乙醇是重要的化工原料,已知下列热化学反应方程式,则由乙烯和水蒸气制备乙醇蒸气的热化学方程为
①
②
③
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】由乙烯与水蒸气制备乙醇蒸气的化学方程式为,根据盖斯定律,该反应可由已知反应①-②-③得到,则,因此热化学方程式为,故选A。
变式1(25-26高二上·江苏苏州·期中)已知:,CO的标准燃烧热为。下列说法正确的是
A.燃烧热的热化学方程式:
B.
C.CO燃烧的热化学方程式为
D.燃烧生成CO的反应中反应物的总键能高于生成物的总键能
【答案】A
【解析】①
CO的标准燃烧热为,则热化学方程式为:
②CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol⁻1
依据盖斯定律,将反应①÷2+②得,甲烷燃烧的热化学方程式为 ΔH=(-1214.6 kJ·mol⁻1)÷2+(-283 kJ·mol⁻1)=-890.3 kJ·mol⁻1,A正确;若H2O为气态,生成气态水比生成液态水释放的热量更少,ΔH>-1214.6 kJ·mol⁻1,B错误;CO的燃烧热为283 kJ·mol⁻1,则2mol CO燃烧的ΔH应为-566 kJ·mol⁻1,C错误;ΔH<0说明生成物的总能量低于反应物的总能量,则反应物的总键能低于生成物的总键能,D错误;故选A。
变式2(25-26高二上·安徽·期中)工业常用“丙烷蒸汽重整法”制备氢气,其核心反应体系涉及三步反应,相关数据如下:
①
②
③
已知:键键能,CO2中键键能为。
下列说法正确的是
A.反应的
B.由反应③知和断裂键和键消耗的能量为1992.8 kJ
C.若将完全转化为和理论上放热16.1 kJ
D.理论上完全分解为和吸收的能量约为1598.0 kJ
【答案】B
【解析】根据盖斯定律,①+②×3可得反应的ΔH为143.9 kJ/mol + 3×131.3 kJ/mol=+537.8 kJ/mol,A错误;反应③的ΔH3= 反应物键能总和 - 生成物键能总和。由题目数据可知,反应物总键能=-41.2 kJ/mol +436 kJ/mol +799×2 kJ/mol=1992.8 kJ/mol,即和断裂键和键消耗的能量为1992.8 kJ,B正确;根据盖斯定律,若将完全转化为和,该反应可由①+②×3+③×3得到,反应的ΔH为143.9 kJ/mol + 3×131.3 kJ/mol-3×41.2 kJ/mol =+414.2 kJ/mol,为吸热反应,C错误;分解CO2为C(s)和O2(g)需破坏两个C=O键,生成一个O-O键,但题目未提供O2的键能,无法确定,D错误;故选B。
命题点 3 反应热大小比较
典例3(24-25高二上·广东河源·期中)下列各组热化学方程式中,的是
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】C不完全燃烧生成CO, ,;C完全燃烧生成CO2 ,,完全燃烧放出的热量比不完全燃烧多,而放热反应,放出热量越多,越小。所以,A正确;是放热反应, ,是吸热反应,,所以,B错误; ,除了酸碱中和反应放热,还有沉淀生成的热效应;只是酸碱中和反应,前者放出热量更多,由于都是放热反应,,放出热量越多,越小,所以,C错误;HCl是强酸,是弱酸,弱酸电离吸热,;,与NaOH反应放出热量比HCl与NaOH反应放出热量少,因为都是放热反应, ,放出热量越少,越大,所以,D错误;故选A。
变式1(24-25高二上·广东广州·期中)下列有关热化学方程式的表示及说法正确的是
A.25℃、101 kPa时,1 mol S和2 mol S的燃烧热不相等
B.2 mol SO2、1 mol O2混合反应后,放出热量a kJ,则2SO2(g)+O2(g) ⇌ 2SO3(g) △H=-a kJ/mol
C.已知: ,则氢气的燃烧热241.8 kJ/mol
D.已知:C(s)+O2(g) = CO2(g) △H1;C(s)+ O2(g)=CO(g) △H2,则△H1<△H2
【答案】D
【解析】物质的燃烧热与燃烧物质的物质的量无关,故A错误;该反应是可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,故△H>-a kJ/mol,故B错误;燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量,因此1 mol气态H2完全燃烧生成液态水时放出的热量为H2的燃烧热,题干热化学方程式中水为气态,因此无法计算氢气的燃烧热,故C错误;碳燃烧生成二氧化碳放出的热量大于生成一氧化碳时放出的热量,燃烧为放热反应,焓变为负值,则ΔH1<ΔH2,故D正确;综上所述,正确的是D项。
变式2(24-25高二上·重庆万州·期中)下列关于热化学方程式的叙述正确的是
A.已知 ,则白磷比红磷稳定
B.已知 ,则燃烧热为
C. 、 ,则
D.在稀溶液中: ,若将1L浓度均为的和NaOH溶液混合,放出的热量等于5.73kJ
【答案】C
【解析】物质能量越低越稳定,已知 ,则白磷能量比红磷高,红磷比白磷稳定,故A错误;燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成指定产物放出的热量, 中水是气态不是液态,不符合燃烧热概念,故B错误;硫由固体变成气体,需要吸热, 、 ,则,故C正确;醋酸为弱酸,电离时需要吸热,在稀溶液中: ,若将1L浓度均为的和NaOH溶液混合,放出的热量少于5.73kJ,故D错误;故选C。
命题点 4 盖斯定律与反应热大小比较
典例4(25-26高二上·浙江·期中)是一种深红色固体,由英国化学家巴特列特发现,属于离子化合物,其晶体可用(s)表示。该晶体形成过程中的能量变化如图所示,下列说法正确的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】根据盖斯定律,总反应焓变等于各分步反应焓变之和。对于反应+=(g),由能量循环图可知,,A错误;由A项可知,,由于离子化合物形成时通常放热(),则>,B正确;是形成气态离子化合物过程的焓变,形成化学键放热,则;是固态化合物变为气态的焓变,升华吸热,则,C错误;离子化合物形成通常放热,故;是得电子生成阴离子的焓变,得电子放热,即,D错误;故选B。
变式1(25-26高二上·安徽·期中)有关水煤气转化中的能量变化如图所示。
已知:、的燃烧热分别为、;。下列叙述正确的是
A.
B.如果焦炭与液态水制水煤气,则
C.表示燃烧热的热化学方程式为
D.
【答案】D
【解析】根据题干已知信息、,则 ,A项错误;由题干信息, ,如果焦炭与液态水制水煤气,液态水吸收热量变为气态水,则会吸收更多的热量,故,B项错误;燃烧热是1mol纯物质完全燃烧生成指定产物所放出的热量,表示 CO(g)燃烧热的热化学方程式为: ,C项错误;根据 C(s)、CO(g)的燃烧热数据,① ,③ ,根据盖斯定律,2×(①-③)得到目标反应,故目标反应的,D项正确;故选D。
变式2(25-26高二上·河北·期中)如图所示,下列有关说法不正确的是
A.
B.
C.
D.1 mol 石墨(s)和1 mol CO(g)分别完全燃烧,石墨(s)放出的热量多
【答案】B
【解析】由盖斯定律可知,=,A正确;由①,②,①-2×②可得=+172.5,B错误; 因为反应的能量只与始态和末态有关,与中间过程无关,故△H5=△H4+△H1,△H1>0,故△H5>△H4,C正确;由图可知:、,1 mol 石墨(s)和1 mol CO(g)分别完全燃烧,石墨(s)放出的热量多,D正确;故选B。
命题点 5 盖斯定律与图像分析
典例5(25-26高二上·河南·期中)以太阳能为热源分解,热化学铁氧化合物循环分解液态水制的过程如图所示。已知,反应Ⅰ中每消耗1 mol 吸收302.4 kJ的能量。则反应Ⅱ中生成2 mol 的能量变化为
A.吸收134.3 kJ的能量 B.放出33.2 kJ的能量
C.吸收16.6 kJ的能量 D.放出16.6 kJ的能量
【答案】B
【解析】反应Ⅰ为分解生成FeO和,每消耗1 mol吸收302.4 kJ,其热化学方程式为。总反应为,即。反应Ⅱ为FeO与反应生成和,根据盖斯定律,总反应(1 mol 分解)=反应Ⅰ+反应Ⅱ,故反应Ⅱ生成1 mol 的(放出16.6 kJ)。生成2 mol 时,(放出33.2 kJ);故选B。
变式1(24-25高二上·广东广州·期末)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:
反应Ⅲ:
下列说法正确的是
A.反应Ⅰ中化学能转化为热能
B.反应Ⅱ是氧化还原且只有硫元素发生了化合价变化
C.反应Ⅱ的热化学方程式为
D.1molS(g)与氧气反应生成1mol(g)放出的热量小于297kJ
【答案】B
【解析】反应Ⅰ为吸热反应,热能转化为化学能,A错误;反应Ⅱ方程式为:,反应Ⅱ中硫元素从+4价部分升至+6价(H2SO4),部分降至0价(S),只有硫的化合价变化,B正确;反应Ⅱ的正确方程式应为:,由盖斯定律可知,反应,则,C错误;反应Ⅲ: ,S(g)比S(s)能量高,生成SO2时释放的热量应大于297 kJ,D错误;故选B。
变式2(25-26高二上·福建·期中)如图是金属镁和卤素单质()反应的能量变化示意图,下列说法不正确的是
A.金属镁和卤素单质()的反应都是放热反应
B.由制取Mg是吸热过程
C.热稳定性:
D.由图可知,此温度下与反应的热化学方程式为
【答案】C
【解析】由能量变化图可知,金属镁与卤素单质反应的产物能量均低于反应物的总能量,则金属镁和卤素单质()的反应都是放热反应,A正确;由A项可知,金属镁和Cl2制备的反应是放热反应,则由制取Mg是吸热过程,B正确;由图可知,产物能量:MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2,物质能量越低越稳定,则热稳定性:MgF2>MgCl2>MgBr2>MgI2,C错误;由图可分别得到热化学方程式:①、②,②-①式得与反应的热化学方程式为 ΔH,由盖斯定律可得该反应的,D正确;故选C。
点拨 1 应用盖斯定律计算ΔH的方法
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:ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
2.加合法
依据目标方程式中各物质的位置和化学计量数,调整已知方程式,最终加合成目标方程式,ΔH同时作出相应的调整和运算。
3.利用盖斯定律计算ΔH的四步骤
(1)定:确定待求反应的热化学方程式。
(2)找:找出待求热化学方程式中只在已知化学方程式中出现一次的物质。
(3)调:依据该物质调整已知化学方程式的方向(同侧相加,异侧相减)和化学计量数,每个已知化学方程式只能调整一次。
(4)算:ΔH与化学方程式一一对应调整和运算。
点拨 2 盖斯定律在反应热计算中的应用
1.利用盖斯定律计算反应热的“思维步骤”
2.运用盖斯定律计算反应热的“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。
点拨 3 计算反应热方法归纳
计算依据
计算反应热方法
热化学方程式
热化学方程式与数学上的方程式相似,可以左右颠倒同时改变正负号,各项的化学计量数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数
根据盖斯定律
根据盖斯定律,可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减,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×|燃烧热|
根据化学键的变化
ΔH=反应物的化学键断裂所吸收的能量和-生成物的化学键形成所放出的能量和
根据反应物和
生成物的总能量
ΔH=E(生成物)-E(反应物)
点拨4 几种ΔH大小比较方法
1.如果化学计量数加倍,ΔH的绝对值也要加倍
例如:H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1;
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1,
其中ΔH2<ΔH1<0,且b=2a。
2.同一反应,反应物或生成物的状态不同,反应热不同
在同一反应里,反应物或生成物状态不同时,要考虑A(g)A(l)A(s),或者从三状态自身的能量比较:E(g)>E(l)>E(s),可知反应热大小亦不相同。
3.根据反应进行的程度比较反应热大小
①其他条件相同,燃烧越充分,放出热量越多,ΔH越小,如C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH1;C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2。
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。如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-197 kJ·mol-1,向密闭容器中通入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g),发生上述反应,达到平衡后,放出的热量小于197 kJ,但ΔH仍为-197 kJ·mol-1。
4.中和反应中反应热的大小不同
①浓硫酸和氢氧化钠固体反应生成1 mol水时,放出的热量一定大于57.3 kJ(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NaOH溶液反应生成1 mol水时,放出的热量一定小于57.3 kJ(醋酸电离会吸热)
③稀硫酸和Ba(OH)2溶液反应生成1 mol水时,反应放出的热量一定大于57.3 kJ(SO和Ba2+反应生成BaSO4沉淀会放热)。
◆能力强化练
1.(25-26高二上·浙江·期中)催化分解反应: ,其反应机理如下:
若反应Ⅱ的焓变为,反应Ⅰ、Ⅱ的化学计量数均为最简整数比,则反应Ⅰ的焓变为
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由题中信息可写出①H2O2(aq)+Mn2+(aq)=2H+(aq)+MnO2(s) ΔH;
②MnO2(s)+H2O2(aq)+2H+(aq)=Mn2+(aq)+O2(g)+2H2O(l) ΔH2;
根据盖斯定律,①+②得2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g) ΔH1,即ΔH1=ΔH+ΔH2,则ΔH=ΔH1-ΔH2,故B正确。
2.(25-26高二上·河南·期中)下列关于热化学反应的描述,正确的是
A.含NaOH 20.0 g的稀溶液与足量的稀盐酸反应,放出28.7 kJ的热量,表示该反应的热化学方程式是
B.葡萄糖的燃烧热,则
C.在一定条件下,将1 mol 和0.5 mol 置于密闭容器中充分反应,放出热量79.2 kJ,则该反应的热化学方程式为
D.的燃烧热,则反应的
【答案】B
【解析】含NaOH 20.0 g的稀溶液与足量的稀盐酸反应,放出28.7 kJ的热量,则含1 mol NaOH的稀溶液与足量稀盐酸反应,放出57.4 kJ的热量,热化学方程式是 ,A错误;葡萄糖的燃烧热是指1 mol葡萄糖完全燃烧生成指定产物放出的热量,热化学方程式中的化学计量数为,则,B正确;在一定条件下,将1 mol 和0.5 mol 置于密闭容器中充分反应,放出热量79.2 kJ,由于该反应是可逆反应,因此反应消耗的二氧化硫的物质的量小于1 mol,放出热量79.2 kJ,而该反应的热化学方程式为中是2 mol二氧化硫全部反应,则放出的热量大于158.4 kJ,C错误;的燃烧热,则有反应① ,根据盖斯定律可知,①得: ,D错误;故选B。
3.(25-26高二上·河南·期中)下列热化学方程式中,正确的是
A.甲烷的摩尔燃烧焓为,则表示甲烷摩尔燃烧焓的热化学方程式可表示为
B.若将和置于密闭容器中充分反应生成放热19.3kJ,则其热化学方程式为:
C.已知 ,则HNC比HCN稳定
D.若 ; ,则
【答案】D
【解析】燃烧焓要求生成液态水,而方程式中H2O为气态,不符合题意,A错误;可逆反应无法完全进行,实际放热19.3kJ小于理论上完全反应所放出的热量,所以该热化学方程式的ΔH应小于-38.6kJ·mol-1,B错误;ΔH>0表示HNC能量高于HCN,能量越低越稳定,因此HCN更稳定,C错误;C完全燃烧生成CO2放热更多,ΔH1比ΔH2更小,故ΔH1<ΔH2,D正确;故选D。
4.(25-26高二上·吉林·期中)下列说法正确的是
A.由C(s,石墨)=C(s,金刚石)可知:金刚石比石墨更稳定
B.相同条件下,若、所具有的能量分别为、,则
C.,在恒温恒压的条件下,达到平衡后加入Y,该反应变大
D.已知,,则
【答案】D
【解析】,说明石墨转化为金刚石吸热,石墨能量更低,更稳定,A错误;分子中O原子形成化学键会释放能量,因此的能量应小于2 mol O原子的能量2,即,B错误;是反应的固有性质,与反应物浓度或平衡移动无关,加入Y不会改变,C错误;生成的反应放热更多,更小,而生成CO的较更大,D正确;故选D。
5.(25-26高二上·陕西西安·期中)下列说法正确的是
A.已知 ; ,则
B.500℃、30 MPa下,将0.5 mol (g)和1.5 mol (g)置于密闭容器中充分反应生成(g),放热19.3 kJ,其热化学方程式为:
C.在稀溶液中: ,若将溶质为0.5 mol的溶液与溶质为0.5 mol的溶液混合,放出的热量等于57.3 kJ
D.C(金刚石,s)=C(石墨,s) kJ/mol,所以石墨比金刚石稳定
【答案】D
【解析】比较和时,完全燃烧生成比不完全燃烧生成CO放热更多,ΔH更负,故,A错误;合成氨为可逆反应,实际放热19.3kJ小于完全反应的理论值,应小于,B错误;与反应生成沉淀,额外释放热量,总放热量大于57.3 kJ,C错误;ΔH为负说明金刚石转化为石墨放热,石墨能量更低更稳定,D正确;故选D。
6.(25-26高二上·江苏连云港·期中)某科学家利用二氧化铈()在太阳能作用下将转变为。其过程如下:
下列说法错误的是
A. B.反应①中有两种元素化合价发生变化
C.图中 D.该过程实现了太阳能向化学能的转化
【答案】A
【解析】由能量图可知,ΔH1为H2O(g)分解为H2(g)和O2(g)的焓变(吸热,ΔH1>0),ΔH3为H2(g)和O2(g)生成H2O(l)的焓变(放热,ΔH3<0),-ΔH3表示H2O(l)分解的焓变,而ΔH1是H2O(g)分解的焓变,二者数值不同(因H2O(l)汽化需吸热),故ΔH1≠-ΔH3,A错误;反应①中,CeO2中Ce为+4价,产物中部分Ce为0价,Ce元素化合价降低;O元素由-2价升高为0价,共两种元素化合价变化,B正确;根据盖斯定律,图中三步反应构成循环,总焓变为0,即,C正确;反应①利用太阳能使CeO2分解,将太阳能转化为化学能储存在产物中,实现了太阳能向化学能的转化,D正确;故选A。
7.(25-26高二上·山东·期中)科学家在寻求将太阳能转化成化学能的办法,方法之一就是利用太阳能将分解成,再将化学能转化为其他能源。下图是有关的能量循环示意图(已知:H-H的键能为a kJ/mol,的键能为b kJ/mol)。常压下发生下图的转化,下列有关说法正确的是
A.图中
B.mol完全燃烧生成液态水的能量变化为
C.断开1 mol 所需要的太阳能为kJ
D.水蒸气所具有的能量比液态水多kJ
【答案】B
【解析】氢气燃烧是放热反应,而水的分解为吸热反应,则ΔH1> 0,故A错误;由题给信息知,1 mol H2与mol O2反应产生1 mol H2O(1)的能量变化为ΔH3,故B正确;根据△H= 反应物总键能 - 生成物总键能,,则,故C错误;没有指明水蒸气的物质的量,则水蒸气所具有的能量不一定比液态水多ΔH2 kJ,故D错误;故选B。
8.(25-26高二上·河北廊坊·期中)已知下列反应的热化学方程式:
①
②
③
则反应的为
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】据盖斯定律可知,12×③+5×②-2×①得反应,故=,故选A。
9.(25-26高二上·福建福州·期中)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-1
②Br2(l)+H2(g)2HBr(g) ΔH=-Q2 kJ·mol-1
下列说法正确的是
A.Q1>Q2
B.1 mol HBr(g)具有的能量小于1 mol HBr(l)具有的能量
C.相同条件下,Cl2(g)+H2(g)2HCl(g) ΔH>-Q1 kJ·mol-1
D.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
【答案】A
【解析】物质从气态变为液态会放出热量,溴蒸气转化为液态溴会放出热量,说明Br2(g)的能量高于Br2(l)。根据盖斯定律,反应①-②可得Br2(g)Br2(l) ΔH=Q2−Q1<0,因此Q1>Q2,A正确;同理,HBr(g)的能量高于HBr(l),因此1mol HBr(g)所具有的能量大于1mol HBr(l),B错误;Cl2(g)的键能比Br2(g)大,Cl2(g)与H2(g)反应生成HCl(g)的过程放出热量更多,反应的|ΔH|更大,即ΔH<−Q1,因此ΔH>−Q1的说法错误,C错误;Br2(g)与 H2(g)的反应为可逆反应,1mol Br2(g)和1mol H2(g)无法完全反应,实际放出的热量小于Q1 kJ,D错误;故选A。
10.(25-26高二上·河南南阳·期中)已知:(1)
(2) △H=bkJ/ mol
(3) ΔH=ckJ/ mol
下列关系式中正确的是
A.a<b B.a>c C.2a+b=0 D.a-c=0
【答案】B
【解析】反应(2)是反应(1)的两倍,故b=2a。由于燃烧反应放热,a和b均为负值,且绝对值b更大,因此a>b,A错误;反应(3)生成液态水,比反应(1)生成气态水释放更多热量,ΔH更负,故c<a,即a>c,B正确;由b=2a可知,2a+b=4a≠0(a为负值),C错误;液态水与气态水的焓变不同,a和c不相等,所以a-c≠0,D错误;故选B。
◆综合拔高练
11.(25-26高二上·山西·期中)电解饱和食盐水的能量关系如图所示(所有数据均在室温下测得)。
中,等于
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】根据电解饱和食盐水的能量关系图:
①2Cl⁻(aq)+2H2O(l)=2OH⁻(aq)+H2(g)+Cl₂(g) ΔH1;
②2Cl⁻(aq)-2e-=2Cl (aq) ΔH2;
③2Cl (aq)= 2Cl (g) ΔH3;
④2Cl (g)= Cl2(g) ΔH4;
⑤2H2O(l)= 2OH⁻(aq)+2H+(aq) ΔH5;
⑥2H+(aq)+2e-= 2H(aq)ΔH6;
⑦2H(aq)= H2(g) ΔH7;
根据盖斯定律②+③+④+⑥+⑦得ΔH=,故选D。
12.(25-26高二上·山西·期中)现代工业采用乙烯氧化制备环氧乙烷(EO),其总反应方程式为 ,其反应历程包含如下基元反应(代表活化能):
① ;② ;③氧分子在银表面被吸附并解离。
已知如下信息:
i. 慢;
ii. 慢;
iii. 快;
iv. 快。
下列叙述错误的是
A.Ag作乙烯氧化反应的催化剂 B.总反应的原子利用率为
C. D.反应②是总反应的控速步骤
【答案】D
【解析】Ag在反应①中被消耗,在反应②中重新生成,总反应中未被消耗,符合催化剂特征,A正确;总反应中所有反应物原子均转化为产物EO,原子利用率=产物摩尔质量/反应物摩尔质量总和=88/88=100%,B正确;总ΔH为各基元反应ΔH之和。基元反应①的ΔH1=正反应活化能E1−逆反应活化能E-1=a−b,基元反应②的ΔH2=正反应活化能E2−逆反应活化能E-2=c−d。总反应需进行两次①和两次②,故ΔH=2(a−b+c−d)=2(a+c−b−d),C正确;决速步骤由活化能最高的慢步骤决定。反应①的正、逆步骤(E1=a,E-1=b)均为慢步骤,而反应②的正、逆步骤(E2=c,E-2=d)为快步骤。总反应速率由反应①的慢步骤决定,而非反应②,D错误;故选D。
13.(25-26高二上·广西贵港·期中)几种物质转化时的能量变化如图所示,下列说法正确的是
A.在一定条件下,化学反应的反应热与反应的途径有关
B.28gCO(g)在中完全燃烧,放出的能量为566.0 kJ
C.
D.反应1中,反应物的总能量小于生成物的总能量
【答案】C
【解析】根据盖斯定律,化学反应的反应热只与始态和终态有关,与反应途径无关,A错误;反应2为的物质的量为完全燃烧放出566.0 kJ能量,则1 molCO完全燃烧放出283.0 kJ能量,B错误;由图可知,反应1:2C(s)+2O2(g)=2CO(g)+O2(g) ΔH1=-221.0 kJ·mol-1,反应2:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566.0 kJ·mol-1,反应3为2CO2(g)=2C(s)+2O2(g)(反应1+反应2的逆反应),则ΔH3=-(ΔH1+ΔH2)=-(-221.0-566.0)=+787.0 kJ·mol-1,C正确;反应1的ΔH1=-221.0 kJ·mol-1<0,为放热反应,反应物总能量大于生成物总能量,D错误;故选C。
14.(25-26高二上·广东揭阳·期中)下列有关热化学方程式的说法中,正确的是
A. ,则碳的燃烧热为
B.500℃、下,,将和过量的在此条件下充分反应,放出热量
C. ,则
D.密闭容器中,硫粉与铁粉混合加热生成硫化亚铁时,放出热量。则
【答案】D
【解析】燃烧热应为碳完全燃烧生成的焓变,而该反应生成,未达完全燃烧,A错误;可逆反应无法完全进行,实际反应量小于理论值,放出热量应小于,B错误;生成沉淀会额外放热,ΔH应小于(更负),C错误;铁为限量试剂,完全反应生成,,D正确;故选D。
15.(25-26高二上·河南·期中)下列关于热化学方程式的描述正确的是
A.已知31 g白磷的能量比31 g红磷的能量多b kJ,则P4(白磷,s)=4P(红磷,s) ΔH=-4b kJ·mol-1
B.相同条件下,CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1,CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
C.101 kPa时,2 g H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ热量,表示氢气摩尔燃烧焓的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
D.已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则H2SO4(aq)和Ba(OH)2(aq)反应的热化学方程式为H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=-114.6 kJ·mol-1
【答案】A
【解析】31 g白磷(0.25 mol)转化为红磷时释放b kJ能量,1 mol白磷释放4b kJ,ΔH=-4b kJ·mol-1,A正确;生成液态水比气态水释放更多热量,则ΔH1更小(负的更多),故ΔH1<ΔH2,B错误;2 g H2(1 mol)燃烧放热285.8 kJ,摩尔燃烧焓应为1 mol H2对应ΔH=-285.8 kJ·mol-1,但方程式写2 mol H2,C错误;硫酸与氢氧化钡反应的离子方程式还有部分是生成BaSO4,生成BaSO4沉淀会额外放热,总ΔH应小于-114.6 kJ·mol-1,D错误;故选A。
16.(25-26高二上·安徽·期中)工业常用“丙烷蒸汽重整法”制备氢气,其核心反应体系涉及三步反应,相关数据如下:
①
②
③
已知:键键能中键键能为。
下列说法正确的是
A.反应的
B.由反应③知和断裂键和键消耗的能量为
C.若将完全转化为和理论上放热
D.理论上完全分解为和吸收的能量约为
【答案】B
【解析】根据盖斯定律,将反应①与3倍反应②相加,总,A错误;反应③的,通过键能计算=断裂键能-形成键能,断裂键能=+形成键能=,断裂的键能为和断裂键和键,B正确;总反应,根据盖斯定律,C错误;理论上完全分解为和,方程式未提供碳碳键、O=O键键能,也无法利用盖斯定律找到关系,故该反应无法计算,D错误;故选B。
17.(25-26高二上·安徽·期中)工业常用“丙烷蒸汽重整法”制备氢气,其核心反应体系涉及三步反应,相关数据如下:
①
②
③
已知:键键能,中键键能为。
下列说法正确的是
A.反应的
B.由反应③知和断裂键和键消耗的能量为
C.若将完全转化为和理论上放热
D.理论上1mol完全分解为C(s)和吸收的能量约为1598.0kJ
【答案】B
【解析】根据盖斯定律,反应①+②得反应,其(+143.9 + 3×131.3 ) kJ/mol =+ 537.8 kJ/mol,故A错误;反应③的ΔH3=反应物键能总和−生成物键能总和,生成物键能总和为(2×799+ 436) kJ/mol =2034 kJ/mol,ΔH3=−41.2 kJ/mol,故反应物键能总和=(2034−41.2) kJ/mol =1992.8 kJ/mol。断裂的键为1mol CO的C≡O键和1mol H2O的两个O-H键,总能量为1992.8 kJ/mol,故B正确;总反应为C3H8 (g)+6H2O(g)=3CO2(g)+10H2(g),根据盖斯定律,方程式①+②+③可得上述方程式,故ΔH=ΔH1+3ΔH2+3ΔH3=(143.9+393.9−123.6) kJ/mol =+414.2 kJ/mol,故C错误;
D.1598.0 kJ是1 mol CO2(g)断键生成气态原子吸收的能量,而该反应的产物为C(s)和O2(g),生成产物会释放能量,故反应吸收的能量不等于1598.0 kJ,故D错误;故选B。
18.(25-26高二上·安徽·期中)甲醇可合成甲醛、醋酸等。已知:、和的燃烧热分别为、和-。相关化学键的键能如下表所示,则CO中键键能约为
化学键
键
键
键
键
键能
436.0
413.4
351.0
462.8
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】根据题给三种物质的燃烧热可以写出:
①
②
③
根据盖斯定律,①×2+②-③可得反应的ΔH=2ΔH1+ΔH2-ΔH3=2×(-285.8 kJ/mol)+(-283.0 kJ/mol)-(-764.5 kJ/mol)=-90.1 kJ/mol,由ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和,CO中键键能为-90.1 kJ/mol +3×413.4 kJ/mol +351.0 kJ/mol +462.8 kJ/mol-2×436.0 kJ/mol=1091.9 kJ/mol,故选B。
19.(25-26高二上·安徽·期中)工业常用“丙烷蒸汽重整法”制备氢气,其核心反应体系涉及三步反应,相关数据如下:
① kJ/mol
② kJ/mol
③ kJ/mol
已知:键键能436 kJ/mol,中键键能为799 kJ/mol。
下列说法正确的是
A.反应)的 kJ/mol
B.由反应③知1 mol 和1 mol 断裂键和键消耗的能量为1992.8 kJ
C.若将1 mol 完全转化为和理论上放热16.1 kJ
D.理论上1 mol 完全分解为C(s)和(g)吸收的能量约为1598.0 kJ
【答案】B
【解析】反应①的ΔH1为+143.9 kJ/mol,反应②的ΔH2为+131.3 kJ/mol,根据盖斯定律可知,总反应可由①+3×②得到,则ΔH总=143.9 kJ/mol +3×131.3 kJ/mol =537.8 kJ/mol,A错误;反应③的ΔH3=断裂键能总和−形成键能总和,已知CO2中C=O键能为799 kJ/mol,H-H键能为436 kJ/mol,代入ΔH3=-41.2 kJ/mol,得断裂键能总和=2×799 kJ/mol +436 kJ/mol −41.2 kJ/mol =1992.8 kJ/mol,即CO的C≡O键和H2O的2个O-H键断裂消耗1992.8 kJ,B正确;若将1 mol C3H8完全转化为CO2(g)和H2(g),该反应为①+3×②+3×③得到,则ΔH总=143.9 kJ/mol +3×131.3 kJ/mol +3×(-41.2 kJ/mol) =+414.2 kJ/mol,C错误;分解CO2为C(s)和O2(g)需打破2个C=O键(总1598 kJ),但形成O2的O=O键会释放能量(键能未给出),无法确定,D错误;故选B。
20.(25-26高二上·安徽阜阳·期中)CO2催化加氢制备CH3OH是CO2资源化利用的重要途径。已知某些反应的能量变化如图1、2所示,下列说法正确的是
A.图1中反应的热化学方程式可表示为2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1
B.CH3OH(g)燃烧热的热化学方程式可表示为
C.图2中,若生成的H2O为液态,则能量变化可用曲线①表示
D.CO2催化加氢制备CH3OH的反应为放热反应
【答案】D
【解析】图1热化学方程式为 ;图2表示热化学方程式为 。图1中反应物为,产物为,,热化学方程式为 ,若生成2 mol,应为,即 ,A错误;图2表示热化学方程式为 ,燃烧热要求生成指定产物,、,而该反应中为,不符合燃烧热定义,即该反应不能表示燃烧热的热化学方程式,B错误;变为是放热过程,生成液态水时产物能量更低,反应放出热量更多(ΔH更负),曲线应在原产物能量下方,曲线①对应的产物能量更高,则不符合,C错误;目标反应为,根据盖斯定律,图1反应图2反应得到目标反应,故 ,为放热反应,D正确;故选D。
◆高考真题练
1.(2025·重庆卷)肼()与氧化剂剧烈反应,释放大量的热量,可作火箭燃料。已知下列反应:
①
②
③
则反应的为
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】根据目标方程式与原方程式的特点可知,将原方程式进行(①-3×②+③)变换,可得目标方程式,所以,ΔH应为。选项A的表达式为,但根据推导结果,ΔH应为,与A不符,A错误;推导过程中,通过组合反应①、③及反转的反应②×3,得到总ΔH为,再除以4得,与选项B一致,B正确;选项C未除以4,直接取,不符合目标反应的系数比例,C错误;选项D的表达式为,符号和系数均与推导结果不符,D错误;故选B。
2.(2025·北京卷)为理解离子化合物溶解过程的能量变化,可设想固体溶于水的过程分两步实现,示意图如下。
下列说法不正确的是
A.固体溶解是吸热过程
B.根据盖斯定律可知:
C.根据各微粒的状态,可判断,
D.溶解过程的能量变化,与固体和溶液中微粒间作用力的强弱有关
【答案】C
【解析】由图可知,固体溶于水的过程分两步实现,第一步为NaCl固体变为Na+和Cl-,此过程离子键发生断裂,为吸热过程;第二步为Na+和Cl-与水结合形成水合钠离子和水合氯离子的过程,此过程为成键过程,为放热过程。由图可知,固体溶解过程的焓变为,为吸热过程,A正确;由图可知,固体溶于水的过程分两步实现,由盖斯定律可知,即,B正确;由分析可知,第一步为NaCl固体变为Na+和Cl-,此过程离子键发生断裂,为吸热过程,a>0;第二步为Na+和Cl-与水结合形成水合钠离子和水合氯离子的过程,此过程为成键过程,为放热过程,b<0,C错误;由分析可知,溶解过程的能量变化,却决于固体断键吸收的热量及Na+和Cl-水合过程放出的热量有关,即与固体和溶液中微粒间作用力的强弱有关,D正确;故选C。
3.(2025·浙江卷)下列反应均能自发进行,相关判断不正确的是
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】将五个方程式依次编号为①、②、③、④、⑤。酸碱中和反应为放热反应,难溶于水而氢氧化钠易溶于水,已知反应① ,
② ,则反应①放出的热量小于反应②,即,故,A正确;已知反应② ,
③ ,
利用盖斯定律将反应③-反应②得到,该反应为放热反应,则该反应的,即,B正确;已知反应⑤(化合反应)为放热反应,即,利用盖斯定律,将反应④-反应③得到反应⑤,即,,C错误;已知反应③为放热反应,,结合C项解析知:,则,D正确;故选C。
4.(2024·重庆卷)二氧化碳甲烷重整是资源化利用的重要研究方向,涉及的主要热化学方程式有:
①
②
③
已知键能为,键能为,键能为,则中的碳氧键键能(单位:)为
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】根据盖斯定律反应①+②-③可得反应:,该反应,根据反应物键能和-生成物键能和可得:4c+2b-3a-中的碳氧键键能=,中的碳氧键键能=(),故B正确;故选B。
5.(2025·湖北卷)粉末可在较低温度下还原。回答下列问题:
(1)已知一定温度下:
则的 (用m和n表示)。
【答案】(1)
【解析】(1)①
②
③
×①+×②得到反应③,根据盖斯定律可知=×+×= 。
6.(2025·北京卷)利用工业废气中的制备焦亚硫酸钠()的一种流程示意图如下。
已知:
物质
、
(1)制
已知:
由制的热化学方程式为 。
【答案】(1)
【解析】(1)已知:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
将Ⅰ×2+Ⅱ×2得: ,所以由制的热化学方程式为 。
7.(2025·陕晋青宁卷)/循环在捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用与反应生成的路线,主要反应如下:
I.
II.
III.
回答下列问题,
(1)计算 。
【答案】(1)
【解析】(1)已知:
I.
Ⅱ.
将I+ Ⅱ可得 =,故答案为。
8.(2025·安徽卷)I.通过甲酸分解可获得超高纯度的。甲酸有两种可能的分解反应:
①
②
(1)反应的 。
【答案】(1)-41.2
【解析】(1)由盖斯定律,②-①可以得到目标反应,则。
9.(2024·山东卷)水煤气是H2的主要来源,研究CaO对C-H2O体系制H2的影响,涉及主要反应如下:
C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH1>0 (Ⅰ)
CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH2<0 (Ⅱ)
CaO(s)+CO2(g)===CaCO3(s) ΔH3<0 (Ⅲ)
则C(s)+CaO(s)+2H2O(g)⇌CaCO3(s)+2H2(g)的焓变ΔH=______________(用代数式表示)。
【答案】ΔH1+ΔH2+ΔH3
【解析】根据盖斯定律,由Ⅰ +Ⅱ+Ⅲ可得目标热化学方程式,所以ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
10.(2024·广东卷)酸催化下NaNO2与NH4Cl混合溶液的反应(反应a),可用于石油开采中油路解堵。
反应a:NO(aq)+NH(aq)===N2(g)+2H2O(l)
已知:
则反应a的ΔH=________。
【答案】ΔH1-ΔH2-ΔH3+ΔH4
【解析】由已知信息可得:Ⅰ.NaNO2(s)+NH4Cl(s)===N2(g)+NaCl(s)+2H2O(l) ΔH1
Ⅱ.NaNO2(s)===Na+(aq)+NO(aq) ΔH2
Ⅲ.NH4Cl(s)===Cl-(aq)+NH(aq) ΔH3
Ⅳ.NaCl(s)===Na+(aq)+Cl-(aq) ΔH4
根据盖斯定律,由Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ+Ⅳ可得目标热化学方程式,故ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3+ΔH4。
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