内容正文:
考点三 热化学方程式的书写
与焓变的计算
1
真题领航
1
1
核心再悟
2
内
容
索
引
精准演练
3
真题领航
01
3
2H2S(g)+3O2(g)===2SO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1 036 kJ· mol-1
解析:将题给已知热化学方程式依次编号为Ⅰ、Ⅱ,根据盖斯定律,由Ⅰ×2+Ⅱ×2得2H2S(g)+3O2(g)===2SO2(g)+2H2O(g) ΔH=(-221.2 kJ·mol-1)×2+(-296.8 kJ· mol-1)×2=-1 036 kJ· mol-1。
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2.(2025·陕晋宁青卷)MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用MgCO3与H2反应生成CH4的路线,主要反应如下:
Ⅰ.MgCO3(s)===MgO(s)+CO2(g) ΔH1=+101 kJ· mol-1
Ⅱ.CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g) ΔH2=-166 kJ· mol-1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)===H2O(g)+CO(g) ΔH3=+41 kJ· mol-1
计算Ⅳ.MgCO3(s)+4H2(g)===MgO(s)+2H2O(g)+CH4(g) ΔH4=________ kJ·mol-1。
-65
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解析:根据盖斯定律,由 Ⅰ + Ⅱ 可得Ⅳ.MgCO3(s)+4H2(g)===MgO(s)+2H2O(g)+CH4(g) ΔH4=ΔH1+ΔH2=+101 kJ· mol-1+(-166 kJ·
mol-1)=-65 kJ· mol-1。
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c-2a-3b
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-267.8
4.(2025·广东卷)以TiCl4为原料可制备TiCl3。将5.0 mol TiCl4与10.0 mol Ti放入容积为V0 L的恒容密闭容器中,反应体系存在下列过程。
计算ΔH1=________kJ· mol-1。
编号 过程 ΔH
(a) Ti(s)+TiCl4(g)⇌ 2TiCl2(s) ΔH1
(b) TiCl2(s)+TiCl4(g) ⇌2TiCl3(g) +200.1 kJ· mol-1
(c) Ti(s)+3TiCl4(g)⇌ 4TiCl3(g) +132.4 kJ· mol-1
(d) TiCl3(g)⇌TiCl3(s) ΔH2
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解析:根据盖斯定律,由反应(c)-2×反应(b)可得Ti(s)+TiCl4(g)⇌2TiCl2(s) ΔH1=+132.4 kJ·mol-1-2×(+200.1 kJ·mol-1)=-267.8 kJ·mol-1。
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核心再悟
02
11
1.反应热的计算方法
已知信息 计算方法
反应物、生成物的能量
反应物、生成物中化学键键能
正、逆反应的活化能
反应物和生成物的燃烧热
ΔH=生成物具有的总能量-反应物具有的总能量
ΔH=反应物总键能-生成物总键能
ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能
ΔH=反应物的燃烧热总和-生成物的燃烧热总和
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已知信息 计算方法
反应物和生成物总的标准摩尔生成焓
多个反应的反应热
ΔH=生成物总的标准摩尔生成焓-反应物总的标准摩尔生成焓
若反应Ⅰ=a×反应Ⅱ+b×反应Ⅲ-c×反应Ⅳ,则ΔHⅠ=aΔHⅡ+bΔHⅢ-cΔHⅣ(盖斯定律)
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2.热化学方程式书写时的注意事项
注意“+”“-”
注意单位
注意物质的聚集状态
放热反应的ΔH一定为“-”,吸热反应的ΔH一定为“+”
ΔH的单位为“kJ· mol-1”或“kJ/ mol”,易漏写或错写成“kJ”
s表示固态,l表示液态,g表示气态,在溶液中用aq表示
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注意数值
的对应性
注意是否
符合概念
注意ΔH
的意义
反应热的数值必须与化学方程式中的化学计量数相对应,即化学计量数与ΔH成正比,当反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反
注意燃烧热和中和反应反应热的概念以及与此相关的热化学方程式。表示燃烧热的热化学方程式中1 mol纯物质完全燃烧且生成指定产物
不管化学反应是不是可逆反应,ΔH都是指物质按化学方程式完全反应时的热效应,而不是平衡时的热效应(可逆反应)
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精准演练
03
1.(2025·萍乡一模)CO2经催化加氢可合成重要的化工原料乙烯,热化学方程式为2CO2(g)+6H2(g)⇌C2H4(g)+4H2O(g) ΔH。已知:几种物质的能量(在标准状况下,规定单质的能量为0,测得其他物质在生成时所放出或吸收的热量)见下表:
则ΔH=______________。
解析:ΔH=生成物总能量-反应物总能量=52 kJ· mol-1+4×(-242 kJ· mol-1)-2×(-394 kJ· mol-1)-6×0 kJ· mol-1=-128 kJ· mol-1。
物质 H2(g) CO2(g) CH2===CH2(g) H2O(g)
能量/ (kJ·mol-1) 0 -394 52 -242
-128 kJ·mol-1
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2.(2025·哈尔滨一模)甲酸(HCOOH)可分解产生氢气,相关热化学方程式如下:
Ⅰ.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ· mol-1
Ⅱ.C(s)+H2(g)+O2(g)===HCOOH(g) ΔH2=-378.7 kJ· mol-1
Ⅲ.HCOOH(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH3
ΔH3=__________kJ· mol-1。
解析:根据盖斯定律,反应Ⅰ-反应Ⅱ=反应Ⅲ,则ΔH3=ΔH1-ΔH2=-393.5 kJ·mol-1-(-378.7 kJ·mol-1)=-14.8 kJ·mol-1。
-14.8
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3.(2025·大连一模)已知:H2(g)、C2H4(g)的燃烧热(ΔH)分别为-286 kJ/mol、-1 411 kJ/mol;1 mol H2O(l)汽化需吸收44 kJ的能量。写出二氧化碳加氢制乙烯和H2O(g)的热化学方程式:___________________________________________________________。
6H2(g)+2CO2(g)===C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=-129 kJ/mol
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4.(2025·河南新发展联盟一模)工业合成氨的原料气包括N2、H2。传统合成氨工业中,H2来源于化石燃料的综合利用。如甲烷的重整反应(重整反应时伴随积碳副反应):
重整反应:CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g) ΔH1;
积碳副反应:Ⅰ.2CO(g)⇌CO2(g)+C(s) ΔH2=-172 kJ· mol-1;Ⅱ.CH4(g)⇌C(s)+2H2(g) ΔH3=+75 kJ· mol-1。
重整反应的焓变ΔH1=__________________,若该反应正反应的活化能为Ea1、逆反应的活化能为Ea2,则Ea1________(填“>”“<”或“=”)Ea2。
+247 kJ· mol-1
>
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解析:根据盖斯定律,由Ⅱ-Ⅰ可得CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g) ΔH1=+75 kJ·mol-1-(-172 kJ·mol-1)=+247 kJ·mol-1;由于该反应是吸热反应,ΔH1=Ea1-Ea2>0,所以活化能Ea1>Ea2。
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5.(2025·渭南三模)工业上利用NH3和CO2合成CO(NH2)2,某兴趣小组在一定温度下,向容积为1 L的密闭容器中充入1 mol NH3和1 mol CO2发生反应:2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(g)+H2O(g)。相关化学键的键能见下表:
制备30 g CO(NH2)2________(填“吸”或“放”)热__________kJ。
化学键 H—O C===O N—H C—N
键能/(kJ· mol-1) 464 803 393 293
吸
37.5
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解析:根据表中化学键的键能进行计算,该反应的ΔH=6×393 kJ· mol-1+2×803 kJ· mol-1-(803+4×393+293×2) kJ· mol-1-2×464 kJ·
mol-1=+75 kJ· mol-1。制备30 g(0.5 mol) CO(NH2)2 会吸热0.5 mol×75 kJ· mol-1=37.5 kJ。
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6.(2025·丹东一模)已知在101 kPa和一定温度下,由元素的最稳定单质生成1 mol纯物质的热效应称为该物质的标准生成焓,用ΔfHm(kJ· mol-1)表示。相同状况下有关物质的标准生成焓ΔfHm如下图所示。
火箭推进剂可用N2H4作为燃料,N2O4作为氧化剂,反应的热化学方程式可表示为2N2H4(l)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=_________________。
-1 079.2 kJ·mol-1
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1.(2025·北京卷)已知:H2S(g)+O2(g)===S(s)+H2O(g) ΔH=-221.2 kJ· mol-1;S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-296.8 kJ· mol-1。由H2S制SO2的热化学方程式为_____________________________________________________________。
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