1.2 反应热的计算(Word教参)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册(人教版)
2026-08-20
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | 高中化学人教版选择性必修1 化学反应原理 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第二节 反应热的计算 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 645 KB |
| 发布时间 | 2026-08-20 |
| 更新时间 | 2026-08-20 |
| 作者 | 高智传媒科技中心 |
| 品牌系列 | 学霸笔记·高中同步精讲 |
| 审核时间 | 2026-08-20 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59245443.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
本讲义聚焦反应热的计算核心知识点,系统梳理盖斯定律的定义、特点及意义,通过实例展示其在间接计算反应热中的应用,进而整合热化学方程式、键能、燃烧热等多种计算方法,构建从原理到应用的学习支架。
特色在于结合“模型构建”“题组训练”等环节,以火箭燃料、氮氧化物治理等真实情境为例,培养学生科学思维中的证据推理与模型认知能力。课中辅助教师高效授课,课后通过归纳总结与分层练习帮助学生查漏补缺,强化知识应用。
内容正文:
第二节 反应热的计算
1.了解盖斯定律及其简单应用,能运用盖斯定律进行反应焓变的简单计算。
2.巩固应用盖斯定律进行有关反应热的简单计算,通过多种方式进行有关反应热的计算。
3.能熟练比较热化学方程式中反应热的大小关系。
知识点一 盖斯定律
1.盖斯定律
一个化学反应,不管是一步完成还是分几步完成的,其反应热是 相同 的。
2.盖斯定律的特点
(1)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)示例:
则ΔH=ΔH1+ΔH2= ΔH3+ΔH4+ΔH5 。
3.盖斯定律的意义
可以间接计算以下情况的反应热:
(1)有些反应进行得 很慢 ;
(2)有些反应 不容易直接 发生;
(3)有些反应往往伴有 副反应 发生。
4.应用实例
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。
求C(s)+O2(g)CO(g)的反应热ΔH。
根据盖斯定律,知:
ΔH1= ΔH+ΔH2 ,
则:ΔH= ΔH1-ΔH2=-393.5 kJ·mol-1-(-283.0 kJ·mol-1)=-110.5 kJ·mol-1 。
【教材挖掘】
教材中指出,利用盖斯定律,可以间接的计算一些不易测准或无法测定的化学反应的反应热。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。
通过计算说明,由石墨变成金刚石是吸热反应还是放热反应?
提示:根据盖斯定律,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。
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)盖斯定律遵守能量守恒定律。( √ )
(2)根据盖斯定律,可计算某些难以直接测得的反应焓变。( √ )
(3)图示中,ΔH1=ΔH2+ΔH3。( × )
2.(2026·黑龙江哈尔滨期中)肼(N2H4)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:
①2NH3(g)+3N2O(g)4N2+3H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1
②N2O(g)+3H2(g)N2H4(l)+H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1
③N2H4(l)+9H2(g)+4O2(g)2NH3(g)+8H2O(l) ΔH3=-c kJ·mol-1
则反应N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)的ΔH(kJ·mol-1)为( )
A.(a-3b+c) B.(a+3b-c)
C.(c-a-3b) D.(3b-a-c)
解析:D 由题意得:(①+③-3×②)变换可得目标方程式,由盖斯定律可知ΔH=(ΔH3+ΔH1-3ΔH2),即ΔH=(3b-a-c)。
归纳总结
应用盖斯定律计算反应热时的注意事项
(1)热化学方程式同乘以某一个数时,反应热数值也必须乘上该数。
(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(带符号)。
(3)将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”必须随之改变,但数值不变。3.(教材改编题)已知:①Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) ΔH1=+19.3 kJ·mol-1
②3FeO(s)+H2O(g)Fe3O4(s)+H2(g) ΔH2=-57.2 kJ·mol-1
③C(s)+CO2(g)2CO(g)
ΔH3=+172.4 kJ·mol-1
碳与水蒸气制氢气和一氧化碳总反应的热化学方程式是 C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g) ΔH=+134.5 kJ·mol-1 。
解析:根据盖斯定律,①+②+③得碳与水制氢气的总反应C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g),则ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=+134.5 kJ·mol-1,故热化学方程式为C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g) ΔH=+134.5 kJ·mol-1。
4.(2026·黑龙江牡丹江月考)已知25 ℃、101 kPa时,部分物质的燃烧热:
化学式
CO(g)
H2(g)
CH3OH(l)
CH4(g)
ΔH/
(kJ·mol-1)
-283.0
-285.8
-726.51
-890.31
根据盖斯定律完成下列反应的热化学方程式:CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) ΔH= 。
答案:-128.09 kJ·mol-1
解析:根据物质的燃烧热,可得到:
①O2(g)+CO(g)CO2(g)ΔH1=-283 kJ·mol-1
②O2(g)+H2(g)H2O(l)ΔH2=-285.8 kJ·mol-1
③CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-726.51 kJ·mol-1
根据盖斯定律,反应①+2×②-③可得热化学方程式:CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) ΔH=ΔH1+2ΔH2-ΔH3=-128.09 kJ·mol-1。
【模型构建】
根据盖斯定律采用加和法计算ΔH的思维模型
知识点二 反应热的计算
1.反应热计算的常用方法
(1)根据物质的量或热化学方程式计算:反应热的绝对值与各物质的物质的量成正比。
(2)根据键能计算:反应热(焓变)等于反应物中的键能总和减去生成物中的键能总和。如反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH=3E(H—H)+E(N≡N)-6E(N—H)。
(3)根据燃烧热计算:由燃烧热的定义可知,相同状况下,可燃物完全燃烧放出的热量=可燃物的物质的量×燃烧热,即Q放=n(可燃物)×|ΔH|。
(4)根据盖斯定律计算: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,得到新的热化学方程式,可进行反应热的有关计算。
(5)根据反应物、生成物的能量或图像计算
例如,1 mol CH4(g)完全燃烧生成气态水的能量变化和1 mol S(g)燃烧的能量变化如图所示。在催化剂作用下,CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2(g),写出该反应的热化学方程式: 。
提示:根据图像可知:①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=126 kJ·mol-1-928 kJ·mol-1=-802 kJ·mol-1;②S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH=-577 kJ·mol-1;根据盖斯定律可知①-②×2即得到CH4和SO2反应的热化学方程式为CH4(g)+2SO2(g)2S(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=+352 kJ·mol-1。
2.反应热大小的比较
(1)反应物和生成物的状态:物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系。
如,①同一反应,生成物状态不同时
A(g)+B(g)C(g) ΔH1<0,
A(g)+B(g)C(l) ΔH2<0,
ΔH1 ΔH2。
提示:因为C(g)C(l) ΔH3<0,则ΔH3=ΔH2-ΔH1,所以ΔH2<ΔH1。
如图:
②同一反应,反应物状态不同时
S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH1<0
S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH2<0
ΔH1 ΔH2。
提示:,ΔH2+ΔH3=ΔH1,则ΔH3=ΔH1-ΔH2,又ΔH3<0,所以ΔH1<ΔH2。
如图:
(2)ΔH的符号:比较反应热的大小时,不要只比较ΔH数值的大小,还要考虑其符号。
(3)化学计量数:当反应物和生成物的状态相同时,化学计量数越大,放热反应的ΔH越小,吸热反应的ΔH越大。如,H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1,2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1,ΔH1 ΔH2。(填“>”“<”或“=”,下同)
提示:因a<b,所以ΔH1>ΔH2。
(4)反应的程度:反应物物质的量和状态相同时,反应的程度越大,热量变化越大。
如,2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH1
2C(s)+2O2(g)2CO2(g) ΔH2
ΔH1 ΔH2。
提示:相同物质的量的C(s),完全燃烧放出的热量多,ΔH1>ΔH2。
1.(2026·河北沧州月考)有关碳及其化合物的循环转化关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.1 mol C(s)完全燃烧放出热量Q=ΔH1+ΔH2
B.CO2+4H2CH4+2H2O ΔH3
C.上述四个反应中,既有放热反应,又有吸热反应
D.上述循环中存在ΔH1+ΔH3=ΔH2+ΔH4
解析:C 1 mol C(s)完全燃烧生成CO2(g),总反应焓变为ΔH1+ΔH2,燃烧放热,ΔH1和ΔH2均为负值,放出的热量Q应为焓变绝对值,即Q=-(ΔH1+ΔH2),A错误;热化学方程式需注明物质状态,ΔH3值与状态相关,B错误;反应1为碳的不完全燃烧,是放热反应;反应4为甲烷的分解反应,是吸热反应,因此,这四个反应中既有放热反应,又有吸热反应,C正确;循环中总焓变之和为0,即ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4=0,可得ΔH1+ΔH3=-(ΔH2+ΔH4),D错误。
2.(2025·河南部分学校高二联考)氮氧化物的治理对大气环境的净化有着重要的意义。已知:
①CO(g)+NO2(g)NO(g)+CO2(g)ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)
②2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=-b kJ·mol-1(b>0)
在NO2转化为N2的总反应中,若有标准状况下4.48 L CO被氧化,则放出的热量为( )
A. kJ B. kJ
C. kJ D. kJ
解析:B 已知:①CO(g)+NO2(g)NO(g)+CO2(g) ΔH=-a kJ·mol-1(a>0);②2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-b kJ·mol-1(b>0),根据盖斯定律:①×2+②可得总反应4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) ΔH=-kJ·mol-1,若有标准状况下4.48 L (即0.2 mol) CO被氧化,则放出的热量 kJ,B项正确。
3.(2025·陕西西安中学期中)下列各组热化学方程式中,化学反应的ΔH前者大于后者的是( )
①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1
C(s)+O2(g)CO(g) ΔH2
②S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3
S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH4
③H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH5
2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH6
④CaO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s) ΔH7
CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) ΔH8
A.①③④ B.②③
C.②④ D.①②③
解析:B ①碳与氧气反应,前者完全燃烧,放出热量较多,后者不完全燃烧,放出热量较少,ΔH1<ΔH2<0,①不选;②1 mol S(g)完全燃烧生成SO2(g)放出的热量大于1 mol S(s) 完全燃烧生成SO2(g)放出的热量,ΔH4<ΔH3<0,②选;③化学方程式中化学计量数表示参加反应的物质的量,2ΔH5=ΔH6<0,即ΔH6<ΔH5<0,③选;④CaO(s)与H2O(l)化合成Ca(OH)2(s)为放热反应,ΔH7<0,CaCO3(s)分解成CaO(s)和CO2(g)为吸热反应,ΔH8>0,则ΔH7<ΔH8,④不选。
1.(教材改编题)已知由氢气和氧气反应生成4.5 g水蒸气时放出60.45 kJ的热量,则反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH中,ΔH为( )
A.-483.6 kJ·mol-1 B.-241.8 kJ·mol-1
C.-120.6 kJ·mol-1 D.+241.8 kJ·mol-1
解析:A 已知氢气和氧气反应生成4.5 g水蒸气时放热60.45 kJ,设反应生成2 mol H2O(g)时放热Q,依据比例关系:=,解得Q=483.6 kJ,则ΔH=-483.6 kJ·mol-1,A正确。
2.运用盖斯定律分析碳及其氧化物的转化有重要意义。下列说法错误的是( )
A.ΔH1>ΔH3
B.ΔH1=ΔH2+ΔH3
C.实验中无法直接测定ΔH3
D.化学反应的反应热只与体系的始态和终态有关,与反应的途径无关
解析:A C燃烧生成CO2时放出的热量大于生成CO时放出的热量,即|ΔH1|>|ΔH3|,且ΔH1、ΔH3为负值,故ΔH1<ΔH3,A错误;根据图中信息,由盖斯定律得,ΔH1=ΔH2+ΔH3,B正确;ΔH3是C不完全燃烧只生成CO时的焓变,不能直接由实验测得,C正确;反应热只与始态、终态有关,与反应的途径无关,D正确。
3.(2026·河南名校联盟月考)一定条件下,某共轭二烯烃X与溴单质按物质的量之比1∶1发生加成反应生成Y和Z,已知:
X+Br2Y ΔH1<0
X+Br2Z ΔH2<0
ZY ΔH3>0
下列叙述正确的是( )
A.ΔH2>ΔH1 B.>1
C.0<<1 D.-1<<0
解析:C 对已知热化学方程式依次编号为①、②、③,根据盖斯定律,①-②得③ZY ΔH3>0,即ΔH3=ΔH1 - ΔH2>0,所以ΔH1>ΔH2,ΔH1<0、ΔH2<0,所以0<<1。
4.(2026·山东济宁月考)H2、CH4、C3H8既是重要的化工原料又是燃料,其燃烧热ΔH分别是-285.8 kJ·mol-1、-890.3 kJ·mol-1、-2 220 kJ·mol-1。请回答下列问题:
(1)燃烧反应中,反应物的总键能 小于 (填“大于”或“小于”)生成物的总键能。
(2)写出C3H8燃烧的热化学方程式 C3H8+5O23CO2+4H2O ΔH=-2 220 kJ·mol-1 。
(3)常温常压下,单位质量的三种燃料完全燃烧,放出热量最多的是 H2 (填化学式);氢气作燃料的优点是 单位质量的燃料放出热量多,产物无污染 。
(4)常温常压下,17 g由H2、CH4组成的混合气体在足量氧气中充分燃烧放出热量1 033.2 kJ,则混合气体中H2和CH4的物质的量分别为 0.5 mol和 1 mol。
解析:(1)燃烧反应为放热反应,ΔH<0,故反应物总键能小于生成物总键能。
(2)C3H8(g)的燃烧热ΔH=-2 220 kJ·mol-1,故C3H8燃烧的热化学方程式为C3H8+5O23CO2+4H2O ΔH=-2 220 kJ·mol-1。
(3)单位质量各物质放出热量: H2:=142.9 kJ·g-1; CH4:≈55.64 kJ·g-1;C3H8:≈50.45 kJ·g-1,因此单位质量的三种燃料完全燃烧,放出热量最多的是H2;氢气作燃料的优点为单位质量的燃料放出热量多,产物无污染。
(4)设H2物质的量为x,CH4物质的量为y,物质总质量: 2 g·mol-1×x+16 g·mol-1×y=17 g,放出总热量: 285.8 kJ·mol-1×x +890.3 kJ·mol-1×y=1 033.2 kJ,联立解得:x=0.5 mol,y=1 mol,混合气体中H2和CH4的物质的量分别为0.5 mol和1 mol。
题组一 盖斯定律及应用
1.(2025·聊城二中月考)下列关于盖斯定律的说法不正确的是( )
A.不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热相同
B.有些反应的反应热不能直接测得,可通过盖斯定律间接计算得到
C.反应热与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关
D.根据盖斯定律,热化学方程式中ΔH直接相加即可得总反应热
解析:D 热化学方程式按一定系数比加和时,其反应热也按该系数比加和,D错误。
2.用NaOH溶液吸收热电企业产生的废气时,涉及如图所示转化,由图示关系可得ΔH4等于( )
A.ΔH1+ΔH2-ΔH3 B.ΔH1+2ΔH2-ΔH3
C.ΔH1+ΔH2+ΔH3 D.ΔH1+ΔH2-2ΔH3
解析:A 根据盖斯定律分析,反应的能量变化取决于反应物和生成物,与反应过程无关,所以根据图示分析,有ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4,可以计算ΔH4=ΔH1+ΔH2-ΔH3,选A。
3.(2025·安徽六安联考)氧化亚铜常用于制船底防污漆。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
解析:B 将已知反应从上到下依次编号为①、②,根据盖斯定律:×(②-①)可得Cu2O(s)CuO(s)+Cu(s) ΔH=+11 kJ·mol-1,B正确。
题组二 反应热的计算
4.(教材改编题)家用液化气中主要成分之一是丁烷。在101 kPa时,10 kg丁烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出热量5×105 kJ,丁烷的燃烧热为( )
A.2 900 kJ·mol-1 B.1 450 kJ·mol-1
C.5 800 kJ·mol-1 D.1 800 kJ·mol-1
解析:A n(C4H10)== mol,则1 mol丁烷完全燃烧放出热量Q==2 900 kJ·mol-1。
5.已知C2H2、C2H4、C2H6的燃烧热分别为1 300 kJ·mol-1、1 400 kJ·mol-1、1 560 kJ·mol-1。0.5 mol混合物完全燃烧,放出热量700 kJ。则C2H2、C2H4、C2H6的物质的量之比为( )
A.6∶2∶3 B.5∶2∶8
C.3∶2∶6 D.8∶1∶5
解析:D 已知C2H2、C2H4、C2H6的燃烧热分别为1 300 kJ·mol-1、1 400 kJ·mol-1、1 560 kJ·mol-1。0.5 mol混合物完全燃烧,放出热量700 kJ。设C2H2、C2H4、C2H6的物质的量分别为x mol、y mol、z mol,可得方程①x+y+z=0.5,②1 300x+1 400y+1 560z=700,反应①×1 400-反应②得100x-160z=0,解得=,根据选项,只有D项符合=。
题组三 ΔH大小的比较
6.(2025·福建泉州名校联考)乙烯是制备合成纤维、合成橡胶、塑料等的基本化工原料。由乙烷制备乙烯的反应如下:
①2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH1=-566 kJ·mol-1
②2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g) ΔH2=-260 kJ·mol-1
③C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH3
则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系正确的是( )
A.ΔH3>ΔH2>ΔH1 B.ΔH3>ΔH1>ΔH2
C.ΔH1>ΔH2>ΔH3 D.ΔH2>ΔH3>ΔH1
解析:A 由×可得反应③,根据盖斯定律得ΔH3=[-260-(-566)]kJ·mol-1×=+153 kJ·mol-1,则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为ΔH3>ΔH2>ΔH1,选A。
7.已知:①2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH1=a kJ·mol-1;
②4H2(g)+2O2(g)4H2O(g)ΔH2=b kJ·mol-1;
③2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH3=c kJ·mol-1;
④4H2(g)+2O2(g)4H2O(l)ΔH4=d kJ·mol-1。
下列a、b、c、d的关系正确的是( )
A.2a=b<0 B.2c=d>0
C.a<c<0 D.b>d>0
解析:A 反应②的化学计量数是反应①的2倍,所以反应②的反应热为反应①的2倍,即2a=b,燃烧反应为放热反应,ΔH<0,所以2a=b<0,A正确;反应④的化学计量数是反应③的2倍,所以反应④的反应热为反应③的2倍,即2c=d,燃烧反应为放热反应,ΔH<0,所以2c=d<0,B错误;等物质的量的氢气,反应生成液态水比生成气态水放热多,a、c、b、d均为负值,所以0>a>c,d<b<0,C、D错误。
8.(2025·四川资阳中学检测)CH4在一定条件下可发生如图所示的一系列反应。下列说法正确的是( )
A.ΔH3=ΔH2-ΔH5
B.ΔH1>ΔH5
C.ΔH4=ΔH1+ΔH2+ΔH3
D.ΔH4<0
解析:B 从转化过程可知,反应②+反应③=反应⑤,则ΔH3=ΔH5-ΔH2,A错误;反应①生成气态水,反应⑤生成液态水,生成液态水放出的热量更多,即ΔH1>ΔH5,B正确;根据转化过程可知,反应④=反应①-反应②-反应③,ΔH4=ΔH1-ΔH2-ΔH3,C错误;反应④实质为液态水转化为气态水,液态水转化为气态水吸热,ΔH4>0,D错误。
9.(2026·湖北武汉月考)关于热化学方程式,下列说法正确的是( )
A.S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH1,S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH2,则ΔH1<ΔH2
B.ΔH的单位中“mol-1”是指“每摩尔反应”
C.已知HCN(g)HNC(g) ΔH>0,则HNC(g)更稳定
D.H2的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·mol-1,则H2燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
解析:B S(s)→S(g)是吸热过程,生成SO2(g)的反应为放热反应,焓变为负值,S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH1,S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2,A错误;已知HCN(g)HNC(g) ΔH>0,为吸热反应,则HNC(g)能量更高,HCN更稳定,C错误;H2的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·mol-1,生成的水为液态,D错误。
10.(2026·河南濮阳期中)已知:①3ClO-(aq)+2Cl- ΔH=-117 kJ·mol-1
②3+Cl- ΔH=-138 kJ·mol-1
③几种含氯微粒的相对能量如表所示:
离子
Cl-
ClO-
相对能量/
(kJ·mol-1)
0
a
63
b
下列叙述错误的是( )
A.a=60
B.b=38
C.上述含氯微粒中Cl-最稳定
D.存在吸热反应+ClO-
解析:D ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量,即-117=(63+2×0)-3a,a=60,A正确;3b+0-4×63=-138,b=38,B正确;微粒的能量越低,稳定性越强,上述含氯微粒中Cl-的能量最低,所以最稳定,C正确;对于反应+ClO-,此方程式氯元素不守恒、电荷不守恒,Cl元素的化合价从+7价分别降低为+5、+1价,不含有化合价升高的元素,不符合氧化还原反应的规律,D错误。
11.(2025·四川宜宾月考)肼(N2H4)是一种良好的火箭推进剂,其与适当的氧化剂(如过氧化氢、氧气等)配合,可组成液体推进剂。
(1)液态肼和液态过氧化氢混合反应时,即产生大量氮气和水蒸气,并放出大量热。若每生成1 mol N2,放出642 kJ的热量,则该反应的热化学方程式为 N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g) ΔH=-642 kJ·mol-1 ,消耗16 g液态肼放出的热量为 321 kJ 。
(2)已知:N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-544 kJ·mol-1,键能数据如下表:
化学键
N—N
N—H
OO
O—H
键能/(kJ·mol-1)
193
391
497
463
则氮氮三键的键能为 946 kJ·mol-1 。若H2O(l)H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1,则N2H4(g)的燃烧热为 632 kJ·mol-1 。
(3)已知:N2(g)+2O2(g)2NO2(g) ΔH=+68 kJ·mol-1,则肼(g)和二氧化氮(g)反应生成氮气和水蒸气的热化学方程式为 N2H4(g)+NO2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-578 kJ·mol-1 。
解析:(1)每生成1 mol N2,放出642 kJ热量,则热化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g) ΔH=-642 kJ·mol-1,1 mol液态肼为32 g,放热642 kJ,则16 g液态肼反应放热321 kJ。
(2)设氮氮三键的键能为x,则193 kJ·mol-1+4×391 kJ·mol-1+497 kJ·mol-1-x-4×463 kJ·mol-1=-544 kJ·mol-1,解得x=946 kJ·mol-1;N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-544 kJ·mol-1①,H2O(l)H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1②,①-②×2可得:N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(l) ΔH=-632 kJ·mol-1,即N2H4(g)的燃烧热是632 kJ·mol-1。
(3)N2(g)+2O2(g)2NO2(g) ΔH=+68 kJ·mol-1③,根据盖斯定律,①-×③可得:N2H4(g)+NO2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-578 kJ·mol-1。
12.(2026·江苏苏州月考)氨及其化合物在生产、生活中具有广泛的用途。回答下列问题:
(1)化学反应N2+3H22NH3 ΔH,能量变化如图所示(a、b、c均大于零)。
①对于反应N2+3H22NH3 ΔH',该反应中ΔH'= -2 (用含a、b、c的代数式表示)kJ·mol-1。
②下列关于NH3N+3H的说法正确的是 A (填字母)。
A.N—H断裂为吸热过程
B.每消耗2.24 L NH3,同时生成1.4 g N
C.每生成0.3 mol H,转移电子的物质的量为0.1 mol
③NH3在生活中的用途有 作制冷剂(或作化肥原料) (写1种即可)。
(2)火箭发射时可以用肼(N2H4,液态)作燃料,NO2作氧化剂,二者反应生成N2和水蒸气。
已知:反应Ⅰ:N2+2O22NO2 ΔH1=+66.4 kJ·mol-1;
反应Ⅱ:N2H4+O2N2+2H2O(g) ΔH2=-534 kJ·mol-1;
反应Ⅲ:2N2H4+2NO23N2+4H2O(g) ΔH3=-1 134.4 kJ·mol-1。
①对于反应Ⅰ,每转移0.8 mol电子,此时能量变化为 6.64 kJ。该反应的能量变化与金属钠溶于水的能量变化 不相同 (填“相同”或“不相同”)。
②对于反应Ⅱ,每断裂0.4 mol N—H,此时生成N2和H2O(g)的总质量为 6.4 g。
③表示N2H4(l)燃烧热的热化学方程式为 N2H4+O2N2+2H2O ΔH=-622 kJ·mol-1 [已知:H2OH2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1]。
解析:(1)①由图可知,生成1 mol NH3(l)时,放出热量为kJ,所以反应N2+3H22NH3 ΔH'中ΔH'=-2(c+b-a)kJ·mol-1;
②断键过程吸热,故N—H断裂为吸热过程,A正确;NH3(g)所处温度压强未知,不能确定NH3(g)的物质的量,不能计算生成N的质量,B错误; H从+1价降低到0价得到1个电子,每生成0.3 mol H,转移电子的物质的量为0.3 mol,C错误。
(2)①对于反应Ⅰ,N2+2O22NO2,N元素由0价升高到+4价,电子转移数目为8e-,每转移0.8 mol电子,生成0.2 mol NO2,吸收能量6.64 kJ;钠与水反应为放热反应,故二者能量变化不相同;②对于反应Ⅱ,每断裂0.4 mol N—H,即反应0.1 mol N2H4,此时生成0.1 mol N2(g)和0.2 mol H2O(g),其总质量为(2.8+3.6) g=6.4 g;③已知反应Ⅱ:N2H4+O2N2+2H2O(g) ΔH2=-534 kJ·mol-1,反应Ⅴ:H2OH2O(g) ΔH5=+44 kJ·mol-1,根据盖斯定律:反应Ⅱ-2×反应Ⅴ可得N2H4+O2N2+2H2O ΔH=-622 kJ·mol-1。
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