第一章第二节第2课时 反应热的计算 学案-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第一章　化学反应的热效应 第二节　反应热的计算　第2课时　反应热的计算 学生版（课后核对·独立作答） 一、三维目标 1．知识与技能 ● 巩固应用盖斯定律进行有关反应热的简单计算； ● 能根据热化学方程式、燃烧热、键能以及反应物和生成物的总能量等多种方法计算反应热； ● 理解反应热大小比较的依据，能结合物质状态、化学计量数、反应程度等比较 ΔH 的大小。 2．过程与方法 ● 通过对不同类型反应热计算问题的分析，提取热化学信息，建立解决较复杂反应热问题的思维模型； ● 通过图像、表格信息的读取与加工，提高获取信息、逻辑推理与规范运算的能力。 3．情感态度与价值观 ● 在燃料放热、工业生产等真实情境中进行反应热计算，体会化学定量研究对能源利用的价值； ● 通过规范、严谨的计算过程，养成认真细致、实事求是的科学态度。 二、教学重点与难点 项目 具体内容 教学重点 依据热化学方程式、燃烧热、键能和盖斯定律计算反应热；反应热 ΔH 的大小比较。 教学难点 从图像、表格中提取有效信息并综合运用多种方法计算反应热；比较 ΔH 时正确处理正负号与物质状态。 三、教学过程　知识梳理与典例探究 知识点一　一定量反应物反应热的计算 1．计算依据 反应热的绝对值与各物质的物质的量成正比。热化学方程式中各物质的化学计量数与反应热的数值相对应。 2．常用关系式 ● 依据热化学方程式计算：对于 aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)　ΔH，有 a∶n(A)＝b∶n(B)＝|ΔH|∶Q； ● 依据燃料的燃烧热计算：Q＝n(可燃物)×|ΔH(燃烧热)|。 【例题 1】已知 FeS₂(s)＋11/4O₂(g)=½Fe₂O₃(s)＋2SO₂(g)　ΔH＝−853 kJ·mol⁻¹。计算 1 kg 黄铁矿（FeS₂ 的含量为 90%）完全燃烧放出的热量（写出计算步骤）。 【变式 1-1】在 101 kPa 下，H₂(g)、CO(g)的燃烧热分别为 285.8 kJ·mol⁻¹、283.0 kJ·mol⁻¹。计算由 1 mol H₂(g)和 2 mol CO(g)组成的混合气体完全燃烧生成 H₂O(l)和 CO₂(g)所释放的热量。 【变式 1-2】已知 2SO₂(g)＋O₂(g)⇌2SO₃(g)　ΔH＝−196.6 kJ·mol⁻¹。实验室测得 4 mol SO₂ 发生上述反应时放出 314.3 kJ 热量，计算该反应中 SO₂ 的转化率。 知识点二　常见反应热的计算类型 类型一　根据键能计算 ΔH＝反应物中化学键断裂所吸收的总能量−生成物中化学键形成所释放的总能量，即 ΔH＝反应物键能总和−生成物键能总和。 【例题 2】已知某些化学键的键能数据如下表，写出 CO(g)与 H₂O(g)反应生成 CO₂(g)和 H₂(g)的热化学方程式。 化学键 C=O H—O H—H C≡O 键能/(kJ·mol⁻¹) 803 463 436 1 072 【变式 2-1】合成氨工业的氢气可由天然气和水反应制备：CH₄(g)＋2H₂O(g)=CO₂(g)＋4H₂(g)　ΔH＝＋162 kJ·mol⁻¹。断裂化学键所需能量如下表，求断裂 1 mol C—H 键所需吸收的能量。 化学键 H—O C=O H—H 断裂1 mol吸收能量/kJ 464 803 436 【变式 2-2】已知共价键键能与热化学方程式信息如下表，则 2O(g)=O₂(g)的 ΔH 为（　　） A．＋428 kJ·mol⁻¹ B．−428 kJ·mol⁻¹ C．＋498 kJ·mol⁻¹ D．−498 kJ·mol⁻¹ 热化学方程式：2H₂(g)＋O₂(g)=2H₂O(g)　ΔH＝−482 kJ·mol⁻¹ 共价键 H—H H—O 键能/(kJ·mol⁻¹) 436 463 类型二　根据燃烧热与盖斯定律计算 【例题 3】已知：① C₂H₂(g)＋5/2O₂(g)=2CO₂(g)＋H₂O(l)　ΔH₁＝−1 301.0；② C(s)＋O₂(g)=CO₂(g)　ΔH₂＝−393.5；③ H₂(g)＋½O₂(g)=H₂O(l)　ΔH₃＝−285.8（单位均为 kJ·mol⁻¹）。则反应 ④ 2C(s)＋H₂(g)=C₂H₂(g)的 ΔH 为（　　） A．＋228.2 kJ·mol⁻¹ B．−228.2 kJ·mol⁻¹ C．＋1 301.0 kJ·mol⁻¹ D．＋621.7 kJ·mol⁻¹ 【变式 3-1】已知 25 ℃时相关物质的燃烧热数据如下表，则反应 6C(s，石墨)＋3H₂(g)=C₆H₆(l)的 ΔH 为（　　） A．−30.9 kJ·mol⁻¹ B．＋49.1 kJ·mol⁻¹ C．＋104.7 kJ·mol⁻¹ D．−2 588.2 kJ·mol⁻¹ 物质 H₂(g) C(s，石墨) C₆H₆(l) 燃烧热ΔH/(kJ·mol⁻¹) −285.8 −393.5 −3 267.5 【变式 3-2】以 CO₂、H₂ 为原料合成 CH₃OH 涉及反应：Ⅰ CO₂(g)＋3H₂(g)⇌CH₃OH(g)＋H₂O(g)　ΔH₁＜0；Ⅱ CO(g)＋2H₂(g)⇌CH₃OH(g)　ΔH₂；Ⅲ CO₂(g)＋H₂(g)⇌CO(g)＋H₂O(g)　ΔH₃＞0。已知 CO(g)、H₂(g)、CH₃OH(g)的燃烧热分别为 285.8、283.0、761.0 kJ·mol⁻¹，则 ΔH₂＝________ kJ·mol⁻¹。 类型三　根据图像信息计算 【例题 4】在微生物作用下，NH₄⁺ 经两步反应被氧化成 NO₃⁻，两步反应的能量变化如图所示。 (1) 第一步反应是________（填“放热”或“吸热”）反应，判断依据是________； (2) 写出 1 mol NH₄⁺(aq)全部被氧化成 NO₃⁻(aq)的热化学方程式。 图1　第一步反应的能量变化（ΔH＝−273 kJ·mol⁻¹） 图2　第二步反应的能量变化（ΔH＝−73 kJ·mol⁻¹） 【变式 4-1】科学家实现了 CO₂ 合成甲醛，总反应为 CO₂(g)＋2H₂(g)⇌HCHO(g)＋H₂O(g)，转化步骤如图所示。已知 2H₂(g)＋O₂(g)=2H₂O(g)　ΔH₄，则总反应的 ΔH＝________（用图中焓变及 ΔH₄ 表示）。 图3　CO₂ 合成甲醛的转化步骤 【变式 4-2】Mn²⁺ 催化 H₂O₂ 分解：2H₂O₂(aq)=2H₂O(l)＋O₂(g)　ΔH₁，反应机理如图。若反应Ⅱ的焓变为 ΔH₂，反应Ⅰ、Ⅱ化学计量数均为最简整数比，则反应Ⅰ的焓变 ΔH 为（　　） A．ΔH₁＋ΔH₂ B．ΔH₁−ΔH₂ C．2ΔH₁−ΔH₂ D．ΔH₁−2ΔH₂ 图4　Mn²⁺ 催化 H₂O₂ 分解的机理 知识点三　ΔH 的大小比较 比较反应热要连同“＋”“−”号一起比较，常用角度如下： ● 看物质状态：E(g)＞E(l)＞E(s)，三态转化的能量变化如图5所示； ● 看 ΔH 的符号：吸热反应的 ΔH 一定大于放热反应的 ΔH； ● 看化学计量数：状态相同时，计量数越大，放热反应 ΔH 越小，吸热反应 ΔH 越大； ● 看反应程度：可逆反应中反应程度越大，热量变化越大。 图5　物质三态转化的能量变化 【例题 5】如图为不同聚集状态硫单质燃烧的反应过程能量变化：S(g)＋O₂(g)=SO₂(g)　ΔH₁；S(s)＋O₂(g)=SO₂(g)　ΔH₂。则 Q₁________Q₂，ΔH₁________ΔH₂（均填“＞”“＜”或“＝”）。 图6　不同聚集状态硫燃烧的能量变化 【变式 5-1】有如下三个热化学方程式：① 2H₂(g)＋O₂(g)=2H₂O(g)　ΔH₁；② 2H₂(g)＋O₂(g)=2H₂O(l)　ΔH₂；③ H₂O(g)=H₂O(l)　ΔH₃。下列说法正确的是（　　） A．ΔH₁＞ΔH₂ B．ΔH₃＞0 C．ΔH₁＝ΔH₂＋2ΔH₃ D．由反应①可知 H₂ 的燃烧热 【变式 5-2】已知：① 2Al(s)＋3/2O₂(g)=Al₂O₃(s)　ΔH₁；② 2Fe(s)＋3/2O₂(g)=Fe₂O₃(s)　ΔH₂。比较 ΔH₁ 与 ΔH₂ 的大小，写出分析过程。 四、课堂练习　限时10分钟，检验当堂学习效果 【练习 1】工业上用石英砂经三步反应生产纯硅：① SiO₂＋2C=Si(粗)＋2CO　ΔH₁＝＋682.44；② Si(粗)＋2Cl₂=SiCl₄(l)　ΔH₂＝−657.01；③ SiCl₄(l)＋2Mg=2MgCl₂＋Si(纯)　ΔH₃＝−625.63（kJ·mol⁻¹）。用石英砂生产 28 g 纯硅理论上放出的热量为（　　） A．21.44 kJ B．600.20 kJ C．1 965.10 kJ D．21 435.71 kJ 【练习 2】已知 25 ℃、101 kPa 下石墨、金刚石燃烧的能量关系如图，石墨燃烧热为 393.51 kJ·mol⁻¹，金刚石燃烧热为 395.41 kJ·mol⁻¹。下列说法正确的是（　　） A．金刚石比石墨稳定 B．C(石墨)=C(金刚石)　ΔH＝−1.9 kJ·mol⁻¹ C．ΔH₁＞ΔH₂ D．石墨燃烧产物为 CO 时放热大于 |ΔH₁| 图7　石墨、金刚石燃烧的能量关系 【练习 3】根据如图能量关系，下列说法正确的是（　　） A．1 mol C(s)与 1 mol O₂(g)能量之和为 393.5 kJ B．2CO(g)＋O₂(g)=2CO₂(g)中生成物总能量大于反应物 C．C 的燃烧热方程式为 2C(s)＋O₂=2CO(g)　ΔH＝−221.2 D．2CO(g)＋O₂(g)=2CO₂(g)　ΔH＝−565.8 kJ·mol⁻¹ 图8　C、CO、CO₂ 的能量关系 【练习 4】下列关于热化学反应的描述，正确的是（　　） A．含 1 mol CH₃COOH 的稀溶液与含 1 mol NaOH 的稀溶液混合，放热大于 57.3 kJ B．25 ℃、101 kPa 时，1 mol S 和 2 mol S 的燃烧热相等 C．CO 燃烧热 ΔH＝−283.0，则 2CO₂=2CO＋O₂　ΔH＝＋283.0 D．S(s)燃烧 ΔH₁、S(g)燃烧 ΔH₂，则 ΔH₁＜ΔH₂ 【练习 5】镁和卤素单质(X₂)反应的相对能量变化如图，下列说法正确的是（　　） A．热稳定性：MgF₂＞MgCl₂＞MgBr₂＞MgI₂ B．22.4 L F₂ 与足量 Mg 反应放热 1 124 kJ C．可电解 MgCl₂ 溶液冶炼金属 Mg D．MgBr₂(s)＋Cl₂=MgCl₂(s)＋Br₂(l)　ΔH＝−117 图9　镁与卤素反应的相对能量 【练习 6】以太阳能为热源、经铁氧化合物循环分解水制 H₂ 的示意图如图，过程Ⅱ为 3FeO(s)＋H₂O(l)=H₂(g)＋Fe₃O₄(s)　ΔH＝＋129.2，又知 2H₂O(l)=2H₂＋O₂　ΔH＝＋571.6（kJ·mol⁻¹）。下列说法不正确的是（　　） A．能量转化形式为太阳能→化学能→热能 B．过程Ⅰ为 Fe₃O₄=3FeO＋½O₂　ΔH＝＋156.6 C．H₂ 的燃烧热 ΔH＝−285.8 kJ·mol⁻¹ D．该循环制 H₂ 成本低、产物易分离 图10　铁氧化合物循环分解水制 H₂ 五、课后作业　A组·基础巩固　B组·能力提升 A组　基础巩固 【作业 1】已知丙烷的燃烧热 ΔH＝−2 216 kJ·mol⁻¹。若一定量丙烷完全燃烧后生成 1.8 g 水，则放出的热量为________。 【作业 2】相关化学键键能如下表，利用催化剂将 NH₃ 分解为 N₂ 和 H₂，反应 2NH₃(g)⇌N₂(g)＋3H₂(g)的 ΔH＝________ kJ·mol⁻¹。 化学键 N≡N H—H N—H 键能/(kJ·mol⁻¹) 946 436.0 390.8 【作业 3】根据以下 3 个放热反应：① 2H₂S＋3O₂=2SO₂＋2H₂O(l)　ΔH₁；② 2H₂S＋O₂=2S(s)＋2H₂O(l)　ΔH₂；③ 2H₂S＋O₂=2S(s)＋2H₂O(g)　ΔH₃。三者大小关系为（　　） A．ΔH₁＜ΔH₃＜ΔH₂ B．ΔH₁＜ΔH₂＜ΔH₃ C．ΔH₃＜ΔH₂＜ΔH₁ D．ΔH₂＜ΔH₁＜ΔH₃ 【作业 4】已知 Cl₂、Br₂ 分别与 H₂ 反应：H₂＋Cl₂→2HCl＋Q₁；H₂＋Br₂(g)→2HBr＋Q₂（Q₁、Q₂ 为正值）。下列判断不正确的是（　　） A．Q₁＞Q₂ B．生成物总能量均低于反应物 C．生成 2 mol HCl(g)放热 Q₁ D．生成 2 mol 液态 HBr 时放热低于 Q₂ 【作业 5】下列各组反应中关于反应热的比较，正确的是（　　）① CH₃OH 生成 CO 与生成 CO₂：ΔH₁＜ΔH₂；② 水分解 ΔH₁、Na 与水反应 ΔH₂：ΔH₁＞ΔH₂；③ H₂＋Cl₂ 生成 2HCl 与生成 HCl：ΔH₁＞ΔH₂；④ C＋CO₂ 生成 CO ΔH₁、C＋O₂ 生成 CO ΔH₂：ΔH₁＞ΔH₂。 A．①③ B．②④ C．③④ D．①④ 【作业 6】已知乙炔、氢气的燃烧热分别为 1 300、286 kJ·mol⁻¹。常温下将 21.2 g 由乙炔和氢气组成的混合气体在足量 O₂ 中充分燃烧，共放热 1 097.2 kJ，则混合气体中乙炔和氢气的物质的量之比为________。 B组　能力提升 【作业 7】(1) 反应 4Al(s)＋3TiO₂(s)＋3C(石墨)=2Al₂O₃(s)＋3TiC(s)　ΔH＝−1 176 kJ·mol⁻¹，则每转移 1 mol 电子放热________。(2) 断裂化学键的能量：P—P 198、P—O 360、O=O 498、P=O x（kJ·mol⁻¹），白磷及 P₄O₆、P₄O₁₀ 结构如图。 ① 已知 1 mol 白磷完全燃烧生成固态 P₄O₁₀ 的 ΔH＝−2 982 kJ·mol⁻¹，求 x； ② 0.5 mol 白磷与 O₂ 完全反应生成固态 P₄O₆，放热________ kJ。 图11　白磷、P₄O₆、P₄O₁₀ 的结构 【作业 8】(1) 在 25 ℃、101 kPa 下，SiH₄ 在 O₂ 中完全燃烧后恢复至原状态，平均每转移 1 mol 电子放热 190.0 kJ，写出该反应的热化学方程式。(2) 由金红石(TiO₂)制 Ti：Ⅰ C＋O₂=CO₂　ΔH＝−393.5；Ⅱ 2CO＋O₂=2CO₂　ΔH＝−566；Ⅲ TiO₂＋2Cl₂=TiCl₄(s)＋O₂　ΔH＝＋141（kJ·mol⁻¹）。 ① 求 TiO₂(s)＋2Cl₂(g)＋2C(s)=TiCl₄(s)＋2CO(g)的 ΔH； ② 反应 TiCl₄＋2Mg→2MgCl₂＋Ti 在 Ar 气氛中进行的理由。 【作业 9】(1) 已知 SO₂(g)＋½O₂(g)=SO₃(g)反应过程的能量变化对应 ΔH＝−99.0 kJ·mol⁻¹，求 2SO₃(g)=2SO₂(g)＋O₂(g)的 ΔH。(2) 已知：① N₂H₄(l)＋O₂=N₂＋2H₂O(g)　ΔH＝−534；② 2HF(g)=H₂＋F₂　ΔH＝＋538；③ 2H₂O(g)=2H₂＋O₂　ΔH＝＋484（kJ·mol⁻¹）。写出液态肼与 F₂ 反应生成 N₂ 和 HF(g)的热化学方程式。 【作业 10】回答下列问题： (1) C(s)与水蒸气制取水煤气时，每转移 N_A 个电子吸热 65.75 kJ，写出该反应的热化学方程式； (2) 键能 N≡N 946、O=O 498、N—O 632（kJ·mol⁻¹），三种物质中最稳定的是________；N₂＋O₂=2NO 的 ΔH＝________； (3) 由 CH₃OH(g)＋O₂=CO₂＋2H₂　ΔH＝−192.9，判断 CH₃OH(g)的燃烧热________（填“大于”“等于”或“小于”）192.9 kJ·mol⁻¹； (4) 已知 N₂＋O₂=2NO　ΔH＝＋180.4；4NH₃＋5O₂=4NO＋6H₂O(l)　ΔH＝−905.8，写出 NH₃ 将 NO 转化为无毒物质的热化学方程式。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一章　化学反应的热效应 第二节　反应热的计算　第2课时　反应热的计算 教师版（含答案与解析） 一、三维目标 1．知识与技能 ● 巩固应用盖斯定律进行有关反应热的简单计算； ● 能根据热化学方程式、燃烧热、键能以及反应物和生成物的总能量等多种方法计算反应热； ● 理解反应热大小比较的依据，能结合物质状态、化学计量数、反应程度等比较 ΔH 的大小。 2．过程与方法 ● 通过对不同类型反应热计算问题的分析，提取热化学信息，建立解决较复杂反应热问题的思维模型； ● 通过图像、表格信息的读取与加工，提高获取信息、逻辑推理与规范运算的能力。 3．情感态度与价值观 ● 在燃料放热、工业生产等真实情境中进行反应热计算，体会化学定量研究对能源利用的价值； ● 通过规范、严谨的计算过程，养成认真细致、实事求是的科学态度。 二、教学重点与难点 项目 具体内容 教学重点 依据热化学方程式、燃烧热、键能和盖斯定律计算反应热；反应热 ΔH 的大小比较。 教学难点 从图像、表格中提取有效信息并综合运用多种方法计算反应热；比较 ΔH 时正确处理正负号与物质状态。 三、教学过程　知识梳理与典例探究 知识点一　一定量反应物反应热的计算 1．计算依据 反应热的绝对值与各物质的物质的量成正比。热化学方程式中各物质的化学计量数与反应热的数值相对应。 2．常用关系式 ● 依据热化学方程式计算：对于 aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)　ΔH，有 a∶n(A)＝b∶n(B)＝|ΔH|∶Q； ● 依据燃料的燃烧热计算：Q＝n(可燃物)×|ΔH(燃烧热)|。 【例题 1】已知 FeS₂(s)＋11/4O₂(g)=½Fe₂O₃(s)＋2SO₂(g)　ΔH＝−853 kJ·mol⁻¹。计算 1 kg 黄铁矿（FeS₂ 的含量为 90%）完全燃烧放出的热量（写出计算步骤）。 【答案】放出热量约 6 398 kJ 【解析】n(FeS₂)＝(1 000 g×90%)÷120 g·mol⁻¹＝7.5 mol；Q＝n(FeS₂)×|ΔH|＝7.5 mol×853 kJ·mol⁻¹≈6 398 kJ。 【变式 1-1】在 101 kPa 下，H₂(g)、CO(g)的燃烧热分别为 285.8 kJ·mol⁻¹、283.0 kJ·mol⁻¹。计算由 1 mol H₂(g)和 2 mol CO(g)组成的混合气体完全燃烧生成 H₂O(l)和 CO₂(g)所释放的热量。 【答案】释放热量 851.8 kJ 【解析】Q＝285.8 kJ·mol⁻¹×1 mol＋283.0 kJ·mol⁻¹×2 mol＝851.8 kJ。 【变式 1-2】已知 2SO₂(g)＋O₂(g)⇌2SO₃(g)　ΔH＝−196.6 kJ·mol⁻¹。实验室测得 4 mol SO₂ 发生上述反应时放出 314.3 kJ 热量，计算该反应中 SO₂ 的转化率。 【答案】SO₂ 的转化率为 80% 【解析】由 2 mol SO₂ 完全反应放热 196.6 kJ，参加反应的 n(SO₂)＝314.3/196.6×2 mol≈3.2 mol；转化率＝3.2/4×100%＝80%。 知识点二　常见反应热的计算类型 类型一　根据键能计算 ΔH＝反应物中化学键断裂所吸收的总能量−生成物中化学键形成所释放的总能量，即 ΔH＝反应物键能总和−生成物键能总和。 【例题 2】已知某些化学键的键能数据如下表，写出 CO(g)与 H₂O(g)反应生成 CO₂(g)和 H₂(g)的热化学方程式。 化学键 C=O H—O H—H C≡O 键能/(kJ·mol⁻¹) 803 463 436 1 072 【答案】CO(g)＋H₂O(g)=CO₂(g)＋H₂(g)　ΔH＝−44 kJ·mol⁻¹ 【解析】反应物含 1 个 C≡O、2 个 H—O，生成物含 2 个 C=O、1 个 H—H；ΔH＝(1 072＋2×463)−(2×803＋436)＝1 998−2 042＝−44 kJ·mol⁻¹。 【变式 2-1】合成氨工业的氢气可由天然气和水反应制备：CH₄(g)＋2H₂O(g)=CO₂(g)＋4H₂(g)　ΔH＝＋162 kJ·mol⁻¹。断裂化学键所需能量如下表，求断裂 1 mol C—H 键所需吸收的能量。 化学键 H—O C=O H—H 断裂1 mol吸收能量/kJ 464 803 436 【答案】断裂 1 mol C—H 键吸收 414 kJ 【解析】设 C—H 键能为 a，ΔH＝(4a＋4×464)−(2×803＋4×436)＝＋162，解得 4a＋1 856−3 348＝162，a＝414。 【变式 2-2】已知共价键键能与热化学方程式信息如下表，则 2O(g)=O₂(g)的 ΔH 为（　　） A．＋428 kJ·mol⁻¹ B．−428 kJ·mol⁻¹ C．＋498 kJ·mol⁻¹ D．−498 kJ·mol⁻¹ 热化学方程式：2H₂(g)＋O₂(g)=2H₂O(g)　ΔH＝−482 kJ·mol⁻¹ 共价键 H—H H—O 键能/(kJ·mol⁻¹) 436 463 【答案】D 【解析】−482＝2×436＋E(O=O)−4×463，解得 E(O=O)＝498 kJ·mol⁻¹；2 个 O 原子结合成 O₂ 放热，ΔH＝−498 kJ·mol⁻¹。 类型二　根据燃烧热与盖斯定律计算 【例题 3】已知：① C₂H₂(g)＋5/2O₂(g)=2CO₂(g)＋H₂O(l)　ΔH₁＝−1 301.0；② C(s)＋O₂(g)=CO₂(g)　ΔH₂＝−393.5；③ H₂(g)＋½O₂(g)=H₂O(l)　ΔH₃＝−285.8（单位均为 kJ·mol⁻¹）。则反应 ④ 2C(s)＋H₂(g)=C₂H₂(g)的 ΔH 为（　　） A．＋228.2 kJ·mol⁻¹ B．−228.2 kJ·mol⁻¹ C．＋1 301.0 kJ·mol⁻¹ D．＋621.7 kJ·mol⁻¹ 【答案】A 【解析】由 2×②＋③−①＝④，ΔH₄＝2×(−393.5)−285.8−(−1 301.0)＝＋228.2 kJ·mol⁻¹。 【变式 3-1】已知 25 ℃时相关物质的燃烧热数据如下表，则反应 6C(s，石墨)＋3H₂(g)=C₆H₆(l)的 ΔH 为（　　） A．−30.9 kJ·mol⁻¹ B．＋49.1 kJ·mol⁻¹ C．＋104.7 kJ·mol⁻¹ D．−2 588.2 kJ·mol⁻¹ 物质 H₂(g) C(s，石墨) C₆H₆(l) 燃烧热ΔH/(kJ·mol⁻¹) −285.8 −393.5 −3 267.5 【答案】B 【解析】目标反应＝3×(H₂燃烧)＋6×(石墨燃烧)−(苯燃烧)，ΔH＝3×(−285.8)＋6×(−393.5)−(−3 267.5)＝＋49.1 kJ·mol⁻¹。 【变式 3-2】以 CO₂、H₂ 为原料合成 CH₃OH 涉及反应：Ⅰ CO₂(g)＋3H₂(g)⇌CH₃OH(g)＋H₂O(g)　ΔH₁＜0；Ⅱ CO(g)＋2H₂(g)⇌CH₃OH(g)　ΔH₂；Ⅲ CO₂(g)＋H₂(g)⇌CO(g)＋H₂O(g)　ΔH₃＞0。已知 CO(g)、H₂(g)、CH₃OH(g)的燃烧热分别为 285.8、283.0、761.0 kJ·mol⁻¹，则 ΔH₂＝________ kJ·mol⁻¹。 【答案】ΔH₂＝−90.8 kJ·mol⁻¹ 【解析】反应Ⅱ＝CO 燃烧＋2×H₂ 燃烧−CH₃OH 燃烧，ΔH₂＝−285.8＋2×(−283.0)−(−761.0)＝−90.8 kJ·mol⁻¹。 类型三　根据图像信息计算 【例题 4】在微生物作用下，NH₄⁺ 经两步反应被氧化成 NO₃⁻，两步反应的能量变化如图所示。 (1) 第一步反应是________（填“放热”或“吸热”）反应，判断依据是________； (2) 写出 1 mol NH₄⁺(aq)全部被氧化成 NO₃⁻(aq)的热化学方程式。 图1　第一步反应的能量变化（ΔH＝−273 kJ·mol⁻¹） 图2　第二步反应的能量变化（ΔH＝−73 kJ·mol⁻¹） 【答案】(1) 放热　ΔH＜0（反应物总能量大于生成物总能量） (2) NH₄⁺(aq)＋2O₂(g)=NO₃⁻(aq)＋2H⁺(aq)＋H₂O(l)　ΔH＝−346 kJ·mol⁻¹ 【解析】(2) 两步相加，ΔH＝−273−73＝−346 kJ·mol⁻¹。 【变式 4-1】科学家实现了 CO₂ 合成甲醛，总反应为 CO₂(g)＋2H₂(g)⇌HCHO(g)＋H₂O(g)，转化步骤如图所示。已知 2H₂(g)＋O₂(g)=2H₂O(g)　ΔH₄，则总反应的 ΔH＝________（用图中焓变及 ΔH₄ 表示）。 图3　CO₂ 合成甲醛的转化步骤 【答案】ΔH＝ΔH₁＋ΔH₂＋½ΔH₃−½ΔH₄ 【解析】由盖斯定律，总反应＝①＋②＋½×③−½×④，故 ΔH＝ΔH₁＋ΔH₂＋½ΔH₃−½ΔH₄。 【变式 4-2】Mn²⁺ 催化 H₂O₂ 分解：2H₂O₂(aq)=2H₂O(l)＋O₂(g)　ΔH₁，反应机理如图。若反应Ⅱ的焓变为 ΔH₂，反应Ⅰ、Ⅱ化学计量数均为最简整数比，则反应Ⅰ的焓变 ΔH 为（　　） A．ΔH₁＋ΔH₂ B．ΔH₁−ΔH₂ C．2ΔH₁−ΔH₂ D．ΔH₁−2ΔH₂ 图4　Mn²⁺ 催化 H₂O₂ 分解的机理 【答案】B 【解析】由 总反应−反应Ⅱ＝反应Ⅰ，故 ΔH＝ΔH₁−ΔH₂，B 正确。 知识点三　ΔH 的大小比较 比较反应热要连同“＋”“−”号一起比较，常用角度如下： ● 看物质状态：E(g)＞E(l)＞E(s)，三态转化的能量变化如图5所示； ● 看 ΔH 的符号：吸热反应的 ΔH 一定大于放热反应的 ΔH； ● 看化学计量数：状态相同时，计量数越大，放热反应 ΔH 越小，吸热反应 ΔH 越大； ● 看反应程度：可逆反应中反应程度越大，热量变化越大。 图5　物质三态转化的能量变化 【例题 5】如图为不同聚集状态硫单质燃烧的反应过程能量变化：S(g)＋O₂(g)=SO₂(g)　ΔH₁；S(s)＋O₂(g)=SO₂(g)　ΔH₂。则 Q₁________Q₂，ΔH₁________ΔH₂（均填“＞”“＜”或“＝”）。 图6　不同聚集状态硫燃烧的能量变化 【答案】Q₁＞Q₂，ΔH₁＜ΔH₂ 【解析】气态硫能量高于固态硫，燃烧时放出热量更多，Q₁＞Q₂；均为放热反应，放热越多 ΔH 越小，故 ΔH₁＜ΔH₂。 【变式 5-1】有如下三个热化学方程式：① 2H₂(g)＋O₂(g)=2H₂O(g)　ΔH₁；② 2H₂(g)＋O₂(g)=2H₂O(l)　ΔH₂；③ H₂O(g)=H₂O(l)　ΔH₃。下列说法正确的是（　　） A．ΔH₁＞ΔH₂ B．ΔH₃＞0 C．ΔH₁＝ΔH₂＋2ΔH₃ D．由反应①可知 H₂ 的燃烧热 【答案】A 【解析】生成液态水放热更多、ΔH 更小，ΔH₁＞ΔH₂，A 正确；气态水液化放热，ΔH₃＜0，B 错误；ΔH₁＝ΔH₂−2ΔH₃，C 错误；燃烧热应据生成液态水的反应②，D 错误。 【变式 5-2】已知：① 2Al(s)＋3/2O₂(g)=Al₂O₃(s)　ΔH₁；② 2Fe(s)＋3/2O₂(g)=Fe₂O₃(s)　ΔH₂。比较 ΔH₁ 与 ΔH₂ 的大小，写出分析过程。 【答案】ΔH₁＜ΔH₂ 【解析】由 ①−② 得 2Al(s)＋Fe₂O₃(s)=2Fe(s)＋Al₂O₃(s)（铝热反应），该反应放热，ΔH＝ΔH₁−ΔH₂＜0，故 ΔH₁＜ΔH₂。 四、课堂练习　限时10分钟，检验当堂学习效果 【练习 1】工业上用石英砂经三步反应生产纯硅：① SiO₂＋2C=Si(粗)＋2CO　ΔH₁＝＋682.44；② Si(粗)＋2Cl₂=SiCl₄(l)　ΔH₂＝−657.01；③ SiCl₄(l)＋2Mg=2MgCl₂＋Si(纯)　ΔH₃＝−625.63（kJ·mol⁻¹）。用石英砂生产 28 g 纯硅理论上放出的热量为（　　） A．21.44 kJ B．600.20 kJ C．1 965.10 kJ D．21 435.71 kJ 【答案】B 【解析】①＋②＋③ 得生成 1 mol 纯硅的总反应，ΔH＝682.44−657.01−625.63＝−600.20 kJ·mol⁻¹，B 正确。 【练习 2】已知 25 ℃、101 kPa 下石墨、金刚石燃烧的能量关系如图，石墨燃烧热为 393.51 kJ·mol⁻¹，金刚石燃烧热为 395.41 kJ·mol⁻¹。下列说法正确的是（　　） A．金刚石比石墨稳定 B．C(石墨)=C(金刚石)　ΔH＝−1.9 kJ·mol⁻¹ C．ΔH₁＞ΔH₂ D．石墨燃烧产物为 CO 时放热大于 |ΔH₁| 图7　石墨、金刚石燃烧的能量关系 【答案】C 【解析】石墨能量更低、更稳定，A 错误；石墨→金刚石 ΔH＝ΔH₁−ΔH₂＝＋1.9，B 错误；金刚石放热多、ΔH 更小，ΔH₁＞ΔH₂，C 正确；不完全燃烧放热更少，D 错误。 【练习 3】根据如图能量关系，下列说法正确的是（　　） A．1 mol C(s)与 1 mol O₂(g)能量之和为 393.5 kJ B．2CO(g)＋O₂(g)=2CO₂(g)中生成物总能量大于反应物 C．C 的燃烧热方程式为 2C(s)＋O₂=2CO(g)　ΔH＝−221.2 D．2CO(g)＋O₂(g)=2CO₂(g)　ΔH＝−565.8 kJ·mol⁻¹ 图8　C、CO、CO₂ 的能量关系 【答案】D 【解析】393.5 kJ 是能量差而非能量和，A 错误；CO 燃烧放热，生成物总能量更低，B 错误；燃烧热应生成 CO₂，C 错误；CO＋½O₂=CO₂ ΔH＝−282.9，加倍得 −565.8，D 正确。 【练习 4】下列关于热化学反应的描述，正确的是（　　） A．含 1 mol CH₃COOH 的稀溶液与含 1 mol NaOH 的稀溶液混合，放热大于 57.3 kJ B．25 ℃、101 kPa 时，1 mol S 和 2 mol S 的燃烧热相等 C．CO 燃烧热 ΔH＝−283.0，则 2CO₂=2CO＋O₂　ΔH＝＋283.0 D．S(s)燃烧 ΔH₁、S(g)燃烧 ΔH₂，则 ΔH₁＜ΔH₂ 【答案】B 【解析】醋酸电离吸热，放热小于 57.3，A 错误；燃烧热与可燃物用量无关，B 正确；逆反应且系数加倍，ΔH＝＋566.0，C 错误；气态硫放热多，ΔH₁＞ΔH₂，D 错误。 【练习 5】镁和卤素单质(X₂)反应的相对能量变化如图，下列说法正确的是（　　） A．热稳定性：MgF₂＞MgCl₂＞MgBr₂＞MgI₂ B．22.4 L F₂ 与足量 Mg 反应放热 1 124 kJ C．可电解 MgCl₂ 溶液冶炼金属 Mg D．MgBr₂(s)＋Cl₂=MgCl₂(s)＋Br₂(l)　ΔH＝−117 图9　镁与卤素反应的相对能量 【答案】A 【解析】能量越低越稳定，A 正确；未指明标准状况，B 错误；应电解熔融 MgCl₂，C 错误；生成液态 Br₂ 时 ΔH＜−117，D 错误。 【练习 6】以太阳能为热源、经铁氧化合物循环分解水制 H₂ 的示意图如图，过程Ⅱ为 3FeO(s)＋H₂O(l)=H₂(g)＋Fe₃O₄(s)　ΔH＝＋129.2，又知 2H₂O(l)=2H₂＋O₂　ΔH＝＋571.6（kJ·mol⁻¹）。下列说法不正确的是（　　） A．能量转化形式为太阳能→化学能→热能 B．过程Ⅰ为 Fe₃O₄=3FeO＋½O₂　ΔH＝＋156.6 C．H₂ 的燃烧热 ΔH＝−285.8 kJ·mol⁻¹ D．该循环制 H₂ 成本低、产物易分离 图10　铁氧化合物循环分解水制 H₂ 【答案】A 【解析】两步均为吸热反应，不存在化学能→热能的转化，A 错误；由 ½×(2H₂O分解)−过程Ⅱ 得过程Ⅰ，ΔH＝285.8−129.2＝＋156.6，B 正确。 五、课后作业　A组·基础巩固　B组·能力提升 A组　基础巩固 【作业 1】已知丙烷的燃烧热 ΔH＝−2 216 kJ·mol⁻¹。若一定量丙烷完全燃烧后生成 1.8 g 水，则放出的热量为________。 【答案】放出热量 55.4 kJ 【解析】1 mol 丙烷生成 4 mol 水，生成 0.1 mol 水时消耗丙烷 0.025 mol，Q＝0.025×2 216＝55.4 kJ。 【作业 2】相关化学键键能如下表，利用催化剂将 NH₃ 分解为 N₂ 和 H₂，反应 2NH₃(g)⇌N₂(g)＋3H₂(g)的 ΔH＝________ kJ·mol⁻¹。 化学键 N≡N H—H N—H 键能/(kJ·mol⁻¹) 946 436.0 390.8 【答案】ΔH＝＋90.8 kJ·mol⁻¹ 【解析】ΔH＝6×390.8−(946＋3×436.0)＝2 344.8−2 254＝＋90.8 kJ·mol⁻¹。 【作业 3】根据以下 3 个放热反应：① 2H₂S＋3O₂=2SO₂＋2H₂O(l)　ΔH₁；② 2H₂S＋O₂=2S(s)＋2H₂O(l)　ΔH₂；③ 2H₂S＋O₂=2S(s)＋2H₂O(g)　ΔH₃。三者大小关系为（　　） A．ΔH₁＜ΔH₃＜ΔH₂ B．ΔH₁＜ΔH₂＜ΔH₃ C．ΔH₃＜ΔH₂＜ΔH₁ D．ΔH₂＜ΔH₁＜ΔH₃ 【答案】B 【解析】生成 SO₂ 放热最多、ΔH₁ 最小；生成 S 时气态水能量高、放热偏少，ΔH₃ 最大，故 ΔH₁＜ΔH₂＜ΔH₃。 【作业 4】已知 Cl₂、Br₂ 分别与 H₂ 反应：H₂＋Cl₂→2HCl＋Q₁；H₂＋Br₂(g)→2HBr＋Q₂（Q₁、Q₂ 为正值）。下列判断不正确的是（　　） A．Q₁＞Q₂ B．生成物总能量均低于反应物 C．生成 2 mol HCl(g)放热 Q₁ D．生成 2 mol 液态 HBr 时放热低于 Q₂ 【答案】D 【解析】Cl—Cl 键能大，Q₁＞Q₂，A 正确；均为放热反应，B 正确；气态 HBr 能量高于液态，生成液态 HBr 放热更多，应高于 Q₂，D 错误。 【作业 5】下列各组反应中关于反应热的比较，正确的是（　　）① CH₃OH 生成 CO 与生成 CO₂：ΔH₁＜ΔH₂；② 水分解 ΔH₁、Na 与水反应 ΔH₂：ΔH₁＞ΔH₂；③ H₂＋Cl₂ 生成 2HCl 与生成 HCl：ΔH₁＞ΔH₂；④ C＋CO₂ 生成 CO ΔH₁、C＋O₂ 生成 CO ΔH₂：ΔH₁＞ΔH₂。 A．①③ B．②④ C．③④ D．①④ 【答案】B 【解析】①生成 CO₂ 放热多，ΔH₁＞ΔH₂，错；②水分解吸热、Na 反应放热，ΔH₁＞ΔH₂，对；③放热反应系数大 ΔH 小，ΔH₁＜ΔH₂，错；④前者吸热、后者放热，ΔH₁＞ΔH₂，对。 【作业 6】已知乙炔、氢气的燃烧热分别为 1 300、286 kJ·mol⁻¹。常温下将 21.2 g 由乙炔和氢气组成的混合气体在足量 O₂ 中充分燃烧，共放热 1 097.2 kJ，则混合气体中乙炔和氢气的物质的量之比为________。 【答案】n(乙炔)∶n(H₂)＝4∶1 【解析】设乙炔 x mol、氢气 y mol，则 26x＋2y＝21.2、1 300x＋286y＝1 097.2，解得 x＝0.8、y＝0.2，比值为 4∶1。 B组　能力提升 【作业 7】(1) 反应 4Al(s)＋3TiO₂(s)＋3C(石墨)=2Al₂O₃(s)＋3TiC(s)　ΔH＝−1 176 kJ·mol⁻¹，则每转移 1 mol 电子放热________。(2) 断裂化学键的能量：P—P 198、P—O 360、O=O 498、P=O x（kJ·mol⁻¹），白磷及 P₄O₆、P₄O₁₀ 结构如图。 ① 已知 1 mol 白磷完全燃烧生成固态 P₄O₁₀ 的 ΔH＝−2 982 kJ·mol⁻¹，求 x； ② 0.5 mol 白磷与 O₂ 完全反应生成固态 P₄O₆，放热________ kJ。 图11　白磷、P₄O₆、P₄O₁₀ 的结构 【答案】(1) 98 kJ (2) ① x＝585　② 819 【解析】(1) 反应转移 12 mol 电子，1 176/12＝98 kJ；(2) ① 6×198＋5×498−12×360−4x＝−2 982，解得 x＝585；② 生成 P₄O₆：ΔH＝6×198＋3×498−12×360＝−1 638，0.5 mol 放热 819 kJ。 【作业 8】(1) 在 25 ℃、101 kPa 下，SiH₄ 在 O₂ 中完全燃烧后恢复至原状态，平均每转移 1 mol 电子放热 190.0 kJ，写出该反应的热化学方程式。(2) 由金红石(TiO₂)制 Ti：Ⅰ C＋O₂=CO₂　ΔH＝−393.5；Ⅱ 2CO＋O₂=2CO₂　ΔH＝−566；Ⅲ TiO₂＋2Cl₂=TiCl₄(s)＋O₂　ΔH＝＋141（kJ·mol⁻¹）。 ① 求 TiO₂(s)＋2Cl₂(g)＋2C(s)=TiCl₄(s)＋2CO(g)的 ΔH； ② 反应 TiCl₄＋2Mg→2MgCl₂＋Ti 在 Ar 气氛中进行的理由。 【答案】(1) SiH₄(g)＋2O₂(g)=SiO₂(s)＋2H₂O(l)　ΔH＝−1 520.0 kJ·mol⁻¹ (2) ① ΔH＝−80 kJ·mol⁻¹　② 防止高温下 Mg、Ti 与空气中 O₂（或 CO₂、N₂）作用 【解析】(1) 1 mol SiH₄ 燃烧转移 8 mol 电子，ΔH＝−8×190.0＝−1 520.0；(2) ① 由 2×Ⅰ−Ⅱ＋Ⅲ，ΔH＝2×(−393.5)−(−566)＋141＝−80。 【作业 9】(1) 已知 SO₂(g)＋½O₂(g)=SO₃(g)反应过程的能量变化对应 ΔH＝−99.0 kJ·mol⁻¹，求 2SO₃(g)=2SO₂(g)＋O₂(g)的 ΔH。(2) 已知：① N₂H₄(l)＋O₂=N₂＋2H₂O(g)　ΔH＝−534；② 2HF(g)=H₂＋F₂　ΔH＝＋538；③ 2H₂O(g)=2H₂＋O₂　ΔH＝＋484（kJ·mol⁻¹）。写出液态肼与 F₂ 反应生成 N₂ 和 HF(g)的热化学方程式。 【答案】(1) ΔH＝＋198.0 kJ·mol⁻¹ (2) N₂H₄(l)＋2F₂(g)=N₂(g)＋4HF(g)　ΔH＝−1 126 kJ·mol⁻¹ 【解析】(2) 由 ①−2×②＋③，ΔH＝−534−2×538＋484＝−1 126 kJ·mol⁻¹。 【作业 10】回答下列问题： (1) C(s)与水蒸气制取水煤气时，每转移 N_A 个电子吸热 65.75 kJ，写出该反应的热化学方程式； (2) 键能 N≡N 946、O=O 498、N—O 632（kJ·mol⁻¹），三种物质中最稳定的是________；N₂＋O₂=2NO 的 ΔH＝________； (3) 由 CH₃OH(g)＋O₂=CO₂＋2H₂　ΔH＝−192.9，判断 CH₃OH(g)的燃烧热________（填“大于”“等于”或“小于”）192.9 kJ·mol⁻¹； (4) 已知 N₂＋O₂=2NO　ΔH＝＋180.4；4NH₃＋5O₂=4NO＋6H₂O(l)　ΔH＝−905.8，写出 NH₃ 将 NO 转化为无毒物质的热化学方程式。 【答案】(1) C(s)＋H₂O(g)=CO(g)＋H₂(g)　ΔH＝＋131.5 kJ·mol⁻¹ (2) N₂　＋180 kJ·mol⁻¹ (3) 大于 (4) 4NH₃(g)＋6NO(g)=5N₂(g)＋6H₂O(l)　ΔH＝−1 807.8 kJ·mol⁻¹ 【解析】(1) 转移 2 mol 电子，ΔH＝2×65.75＝＋131.5；(2) ΔH＝946＋498−2×632＝＋180；(4) 由 ②−5×①，ΔH＝−905.8−5×180.4＝−1 807.8。 学科网（北京）股份有限公司 $