1.2 反应热的计算(6大题型,举一反三题型专练,浙江专用)化学人教版选择性必修1
2026-10-09
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内容正文:
第2节 反应热的计算(题型突破·举一反三)
题型01 盖斯定律的的理解
题型02 利用盖斯定律计算△H
题型03 根据燃烧热计算△H
题型04 根据反应物和生成物的总能量计算△H
题型05 根据反应物和生成物的键能计算△H
题型06 焓变的大小比较
▌题型01 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,其反应热是 相同 的。
若一个反应体系的始态到终态可以一步完成(反应热ΔH)。分两步进行:先从始态到a(反应热为ΔH1),再从a到终态(反应热为ΔH2)
ΔH = ΔH1 + ΔH2
在一定条件下,化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应进行的途径无关。
2.盖斯定律的意义
盖斯定律的提出,为反应热的研究提供了极大的方便,使一些不易测定或无法测定的化学反应的反应热可以通过推算间接求得。
【典例01】(2026·浙江杭州高二期中)假设反应体系的始态为甲,中间态为乙,终态为丙,它们之间的变化如图所示,则下列说法不正确的是( )
A.|ΔH1|<|ΔH3| B.ΔH3<0
C.ΔH1+ΔH2+ΔH3=0 D.甲→丙的ΔH=ΔH1+ΔH2<0
【答案】B
【解析】已知反应①甲→乙ΔH1<0,反应②乙→丙ΔH2<0,反应①+反应②得甲→丙ΔH=ΔH1+ΔH2<0;A项,由分析可得ΔH3= -(ΔH1+ΔH2),则绝对值|ΔH1|<|ΔH3|,A项说法正确;B项,由分析可知甲→丙是放热反应,则逆反应为吸热反应,ΔH3>0,B项说法不正确;C项,由分析可知ΔH3=-ΔH=-(ΔH1+ΔH2),则ΔH1+ΔH2+ΔH3=0,C项说法正确;D项,由分析可知甲→丙ΔH=ΔH1+ΔH2<0,D项说法正确;故选B。
【变式1-1】(2026·浙江省强基联盟高三二模)已知环己烯、1,3-环己二烯、苯均能与H2在一定条件下发生加成反应制得环己烷,反应的热化学方程式如下。下列说法不正确的是( )
① ΔH1=-119.6kJ·mol−1
② ΔH2=-237.1kJ·mol−1
③ ΔH3=-208.4kJ·mol−1
A.转化为的热化学方程式为 ΔH=-117.5kJ·mol−1
B.催化加氢生成的反应为放热反应
C.键长:苯中碳碳键>环己烯中碳碳双键
D.1mol物质具有的能量:
【答案】D
【解析】A项,根据盖斯定律可知,②-①可得(g)转化为(g)的热化学方程式为(g) ΔH=-117.5kJ·mol−1,A正确;B项,根据盖斯定律可知,③-①可得(g)催化加氢生成(g)的热化学方程式为(g) ΔH=ΔH3- ΔH1=-208.4kJ·mol−1-(-119.6kJ·mol−1)=-88.8kJ·mol−1,则该反应为放热反应,故B正确;C项,苯中碳碳键键长介于单双键之间,故键长为苯中碳碳键>环己烯C=C,C正确;D项,根据题中信息无法判断1mol(g)和1mol(g)的能量大小关系,D错误;故答案为D。
【变式1-2】(2026·浙江温州高二期中)已知ΔH2、ΔH3、ΔH5对应的反应中O2(g)已省略,且ΔH2>ΔH5;下列说法正确的是( )
A.ΔH4>0 B.ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4
C.ΔH5>ΔH3 D.稳定性:正丁烷>异丁烷
【答案】B
【解析】A项,ΔH4为水的液化热,为放热反应,ΔH4<0,A错误;B项,根据盖斯定律:由CH3CH2CH2CH3生成二氧化碳和水的路径有两条,其焓变应相同,故ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4,B正确;C项,由ΔH5=ΔH3+ΔH4,而ΔH4<0,所以ΔH5<ΔH3,C错误;D项,由ΔH5=ΔH1+ΔH2,ΔH2>ΔH3,所以ΔH1<0,即正丁烷转化为异丁烷放热,异丁烷的能量较低,其更稳定,D错误;故选B。
【变式1-3】(2026·浙江省杭州首考适应性考试)晶格能指的是气态离子形成1mol离子晶体释放的能量值。这个数值并不能通过实验测定得到,但可以通过设计热力学循环,利用盖斯定律计算得到。下图所示过程即为通过盖斯定律计算晶格能的方法,下列说法不正确的是( )
A.NaCl的晶格能为-ΔH1 B.ΔH2=-I1(Na)
C.ΔH5为Cl2的键能 D.ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6
【答案】C
【解析】A项,根据晶格能定义,气态离子形成1mol离子晶体释放的能量为晶格能。该过程Na+ (g)+ Cl-(g)NaCl(s)焓变为ΔH1,此过程放热,ΔH1<0,晶格能为释放的能量数值,因此晶格能为-ΔH1,A正确;B项,是Na的第一电离能,对应过程;题中ΔH2对应过程是其逆过程,逆过程焓变符号相反,因此,B正确;C项,键能是断裂1mol化学键吸收的能量,Cl2的键能对应过程的焓变,大小等于键能(键能为正值)。由图可知 ,不是Cl2的键能,C错误;D项,根据盖斯定律,从始态Na+ (g)+ Cl-(g)到终态NaCl(s),ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6,D正确;故选C。
▌题型02 利用盖斯定律计算△H
1.应用盖斯定律的计算方法
(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)加合法
加合法就是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。
举例说明:
根据如下两个反应,选用上述两种方法,计算出C(s)+O2(g)===CO(g)的反应热ΔH。
Ⅰ.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
①“虚拟路径”法
反应C(s)+O2(g)====CO2(g)的途径可设计如下:
则ΔH=ΔH1-ΔH2=-110.5 kJ·mol-1。
②加合法
分析:找唯一:C、CO分别在Ⅰ、Ⅱ中出现一次
同侧加:C是Ⅰ中反应物,为同侧,则“+Ⅰ”
异侧减:CO是Ⅱ中反应物,为异侧,则“-Ⅱ”
调计量数:化学计量数相同,不用调整,则Ⅰ-Ⅱ即为运算式。所以ΔH=ΔH1-ΔH2=-110.5 kJ·mol-1。
2.根据盖斯定律计算ΔH的步骤
【特别提醒】(1)只调整方程式,忘记同步改变△H(最常见扣分点);
(2)忽略物质聚集状态(\(s、l、g\)),状态不同焓变不同,不能随意抵消;
(3)方程式加减时,中间物质系数未配平就叠加,无法完全消去;
(4)系数为分数时运算出错,焓变也要同步乘除分数;
(5)吸热放热符号混淆,翻转方程式时正负号忘记互换。
【典例02】(2026·浙江Z20名校联盟考前选考模拟)以CH3OH生产高附加值的精细化学品,被认为是优化传统工业合成方法的绿色经济途径。
(1)以CO2和H2为原料在催化剂的作用下合成甲醇:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ·mol−1
已知该转化反应在某固体催化剂表面发生的反应如下:
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ·mol−1
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3
根据以上数据计算ΔH3=___________kJ·mol−1,反应Ⅲ能自发进行的条件是___________。
【答案】(1) -90 低温
【解析】(1)由盖斯定律,反应Ⅰ-反应Ⅱ得到反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),则,ΔH-TΔS<0,反应能够自发进行,反应Ⅲ为放热的熵减反应,能自发进行的条件是低温。
【变式2-1】(2025·浙江省桐乡市三模) “双碳”背景下,以CO2为原料合成CH3OH、H2C2O4等原料有重要的意义。涉及到的反应如下:
已知如下热化学方程式:
反应ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.2kJ·mol−1
反应ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2= -49.41kJ·mol−1
反应ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3
(1)计算:ΔH3= kJ·mol−1。
【答案】(1)-90.6
【解析】(1)由盖斯定律可知,反应ⅱ-反应ⅰ=反应ⅲ,则△H3=△H2-△H1=(-49.4kJ/mol)-(+41.2kJ/mol)=-90.6kJ/mol;
【变式2-2】(2025·浙江省北斗星盟三模)化工生产中排放的CO2可通过热化学、电化学相关技术进行再利用,使其成为廉价易得的碳资源。
已知:I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= -49.5kJ·mol−1
Ⅱ.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH2=-483.6kJ·mol−1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3=-41.2kJ·mol−1
(2)2CO2(g)2CO(g)+O2(g)的逆反应的活化能为,则正反应活化能为 。
【答案】(2) 401.2+a
【解析】(2)已知:Ⅱ.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH2=-483.6kJ·mol−1;Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3=-41.2kJ·mol−1;由盖斯定律,2×Ⅲ-Ⅱ得反应2CO2(g)2CO(g)+O2(g) ,又因为可知,正反应活化能为(401.2+a)kJ·mol−1;
【变式2-3】(2026·浙江Z20名校联盟考前选考模拟,节选)以CH3OH生产高附加值的精细化学品,被认为是优化传统工业合成方法的绿色经济途径。
(1)以CO2和H2为原料在催化剂的作用下合成甲醇:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ·mol−1
已知该转化反应在某固体催化剂表面发生的反应如下:
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ·mol−1
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3
根据以上数据计算ΔH3=___________,反应Ⅲ能自发进行的条件是___________。
【答案】(1) -90 低温
【解析】(1)由盖斯定律,反应Ⅰ-反应Ⅱ得到反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),则,ΔH-TΔS<0,反应能够自发进行,反应Ⅲ为放热的熵减反应,能自发进行的条件是低温。
▌题型03 根据燃烧热计算△H
1.燃烧热定义
(1)定义:101 kPa 时,1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量,叫做该物质的燃烧热。稳定氧化物标准C → CO2(g);H → H2O(l);S → SO2(g);N → N2(g)。
(2)关键要点
①可燃物计量数必须为1 mol;
②燃烧均放热,燃烧热△H< 0;
③热化学方程式产物必须是稳定氧化物。
2.计算公式
设可燃物A的燃烧热为△H燃
(1)1 mol A完全燃烧:△H =△H燃;
(2)n mol A 完全燃烧:△H = n·△H燃;
(3)盖斯综合计算:目标反应=若干燃烧反应做加减变形,对应△H同步代数运算。
3.两大常考题型
题型 1:已知燃烧热,求一定量物质燃烧的反应热/放热数值解题步骤
(1)写出 1 mol 可燃物燃烧的热化学方程式;
(2)计算实际可燃物的物质的量n;
(3)△H= n×△H燃;
(4)放热热量Q=|△H|(Q恒为正值)。
题型 2:已知多种物质燃烧热,利用盖斯定律求陌生反应焓变万能解题逻辑所有反应物、生成物全部写完全燃烧的热化学方程式,通过方程式相减消去O2、燃烧产物,拼凑出目标反应。
4.四步解题模板
(1)写燃烧热方程式:每种可燃物写出 1 mol 完全燃烧生成稳定氧化物的热化学方程式;
(2)构造目标反应:通过方程式加减、翻转,消去中间物质(O2、CO2、液态水等);
(3)同步计算焓变:燃烧热同步做加减运算;
(4)规范书写结果:放热△H带负号,热量Q只写正数。
【典例03】(2025·浙江省嘉兴市高三三模)丙烯是一种重要的有机化工原料,可以制取聚丙烯、丙烯腈、丙酮等化工产品。工业上可采用丙烷催化脱氢法制备丙烯,反应如下:
主反应:C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) ΔH1
副反应:
C3H8(g)C2H4(g)+CH4(g) ΔH2=+81.7kJ·mol−1
C3H8(g)3C(s)+4H2(g) ΔH3=+106kJ·mol−1;
(1)几种物质的燃烧热(25℃,101kPa)如下表所示:则ΔH1= kJ·mol−1。
化学式(状态)
H2(g)
C3H6(g)
C3H8(g)
ΔH/(kJ·mol−1)
-286
-2058
-2220
【答案】(1)+124
【解析】(1)C3H8燃烧热的热化学方程式:C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2220kJ·mol-1 ①;C3H6燃烧热的热化学方程式:C3H6(g)+O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2058kJ·mol-1 ②;H2燃烧热的热化学方程式:③。根据盖斯定律,①-②-③可得到反应Ⅰ,则ΔH=-2220kJ·mol-1-(-2058kJ·mol-1)-(-286kJ·mol-1)=+124kJ·mol-1;
【变式3-1】(2026·浙江东阳中学高二阶段检测)下列热化学方程式正确的是( )
A.通常状况下,将1 g氢气在氯气中完全燃烧,放出92.4 kJ热量:;ΔH=+92.4kJ·mol−1
B.已知充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水,并放出b kJ热量:;
C.1 g炭与适量水蒸气反应生成一氧化碳和氢气,需吸收10.94 kJ的热量:C+H2O=CO+H2 ΔH=+10.94kJ·mol−1
D.已知甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为55.625kJ·mol−1:CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-55.625kJ·mol−1
【答案】B
【解析】A项,放热反应的ΔH<0,正确的热化学方程式为: ,A项错误;B项,充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水,并放出b kJ热量,则生成4 mol CO2和液态水,应放出4b kJ热量:,B项正确;C项,1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2,需吸收10.94 kJ热量,则1 mol碳与水蒸气反应,吸收热量为,且热化学方程式需要标注物质的聚集状态。则此反应的热化学方程式为 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.28kJ·mol−1,C项错误;D项,题目中给出的数据意义是:燃烧1 g的甲烷放出55.625 kJ的热量,换算成燃烧1 mol甲烷放出的热量为890 kJ,故正确的热化学方程式为: CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890kJ·mol−1,D项错误;故选B。
【变式3-2】(2025·浙江省宁波市高三二模)烟气中SO2的去除及回收是一项重要的研究课题。
一定条件下,用CO与高浓度烟气中SO2反应回收硫,发生如下反应:反应1:4CO(g)+2SO2(g)S2(g)+4CO2(g) ΔH。
(2)已知CO和S2(g)的标准燃烧热(ΔH)为:-283 kJ/mol、-722 kJ/mol,计算反应1的ΔH= kJ/mol。
【答案】(2)−410
【解析】(2)根据CO和S2(g)的标准燃烧热(ΔH)为:-283 kJ/mol、-722 kJ/mol,可得①CO(g)+O2(g)=CO2(g) ∆H1=-283 kJ/mol;②S2(g)+2O2(g)=2SO2(g) ∆H2=-722 kJ/mol;根据盖斯定律①×4-②得到:4CO(g)+2SO2(g)S2(g)+4CO2(g) ΔH,∆H=4∆H1-∆H2=4×(-283 kJ/mol)-( -722 kJ/mol)= −410 kJ/mol;
【变式3-3】(2024·浙江省杭州十一中高二期末)途径I:C(s) +O2 (g)=CO2(g) ΔH1<0。
途径Ⅱ:先制水煤气C(s) +H2O(g)=CO(g) +H2(g) ΔH2>0,
再燃烧水煤气:2CO(g) +O2(g)=2CO2(g) ΔH3<0
2H2(g) +O2 (g)=2H2O(g) ΔH4<0。
请回答下列问题:
(1)判断:途径I放出的热量 (填“>”、“=”或“<”)途径Ⅱ放出的热量。
(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3和ΔH4的数学关系式是 。
(3)气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧生成固态三氧化二硼(B2H6)和液态水,放出热量,其热化学方程式 。
【答案】(1)=
(2)ΔH2+( ΔH3+ΔH4)
(3)B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l) △H=-2165 kJ/mol
【解析】(1)根据盖斯定律可知,反应热只与始态和终态有关,而与反应的途径无关,通过观察可知途径I和途径Ⅱ是等效的,途径I和途径Ⅱ等量的煤燃烧消耗的氧气相等,两途径最终生成物只有二氧化碳,所以途径I放出的热量=途径Ⅱ放出的热量。(2)途径I:C(s) +H2O(g)=CO(g) +H2(g) ΔH2>0②;再燃烧水煤气: 2CO(g) +O2(g)=2CO2(g) ΔH3<0③;2H2(g) +O2 (g)=2H2O(g) ΔH4<0④;由盖斯定律可知,②×2+③+④得2C(s) +2O2 (g)=2CO2(g) ΔH=2ΔH2+ΔH3+2ΔH4,所以ΔH1=ΔH=( 2ΔH2+ΔH3+ΔH4) =ΔH2+( ΔH3+ΔH4)。(3)0.5 mol气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水放出1082.5 kJ热量,则1 mol气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水放出热量Q=,故该反应的热化学方程式为:B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l) △H=-2165 kJ/mol。
▌题型04 根据反应物和生成物的总能量计算△H
1.图像基础认知
(1)横坐标:反应过程(反应历程);纵坐标:物质总能量(E)
(2)两类图像:
①反应物总能量高于生成物总能量 → 放热反应,ΔH<0
②反应物总能量低于生成物总能量 → 吸热反应,ΔH>0
(3)核心公式(通用):ΔH = E(生成物总能量) - E(反应物总能量)
2.图像中各能量标识含义
图像信息(a、b、c均大于0)
ΔH=(E2-E1) kJ·mol-1=(a-b) kJ·mol-1=-c kJ·mol-1
ΔH=(E2-E1) kJ·mol-1=(a-b) kJ·mol-1=+c kJ·mol-1
3.解题四步模板
(1)定位坐标:读出图像纵坐标,标注反应物总能量 E反、生成物总能量E生;
(2)套用核心公式:ΔH = E生 -E反;
(3)判断正负:生成物能量高→吸热ΔH >0;反应物能量高→放热ΔH<0;
(4)活化能类计算:ΔH=正反应活化能-逆反应活化能。
【典例04】(2023•浙江1月卷,14)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[已知O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0],下列说法不正确的是 ( )
A.E6-E3=E5-E2
B.可计算Cl-Cl键能为2(E2-E3)kJ•mol-1
C.相同条件下,O3的平衡转化率:历程II>历程I
D.历程I、历程II中速率最快的一步反应的热化学方程式为:ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g) ∆H=(E5-E4)kJ•mol-1
【答案】C
【解析】对比两个历程可知,历程Ⅱ中增加了催化剂,降低了反应的活化能,加快了反应速率。A项,催化剂能降低活化能,但是不能改变反应的焓变,因此E6-E3=E5-E2,A正确;B项,已知Cl2(g)的相对能量为0,对比两个历程可知,Cl(g)的相对能量为(E2-E3)kJ•mol-1,则Cl-Cl键能为2(E2-E3)kJ•mol-1,B正确;C项,催化剂不能改变反应的平衡转化率,因此相同条件下,O3的平衡转化率:历程Ⅱ=历程Ⅰ,C错误;D项,活化能越低,反应速率越快,由图像可知,历程Ⅱ中第二步反应的活化能最低,所以速率最快的一步反应的热化学方程式为:ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g) ∆H=(E5-E4)kJ•mol-1,D正确;故选C。
【变式4-1】(2026·浙江省第二届NBchem高三第一次联考)某反应过程的能量变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A.反应过程b说明有催化剂参与,改变了反应机理
B.由于E1>E2,说明该反应过程的活化能是E1
C.该反应过程的焓变是-|ΔH|
D.升高温度,活化分子数目变多,反应速率上升
【答案】B
【解析】A项,催化剂能够改变反应途径,降低反应的活化能,根据图示可知反应过程b有催化剂参与,A正确;B项,反应过程b使用了催化剂,则活化能为E1,反应过程a未使用催化剂,活化能大于E1,B错误;C项,由图可知,反应物总能量高于生成物总能量,反应为放热反应,因此ΔH,即焓变是-|ΔH|,C正确;D项,升高温度,分子能量升高,更多的普通分子会转化成活化分子,活化分子数目变多,有效碰撞概率增大,反应速率上升,D正确;故选B。
【变式4-2】(2025·浙江省嘉兴八校联盟高二期中)如图所示是298K时,A2与B2反应过程中能量变化的曲线图,下列叙述正确的是( )
A.该反应的热化学方程式为A2(g)+B2(g)=2AB(g)△H=+(a-b)kJ•mol-1
B.该反应要加热才能发生
C.1mol A2(g)和1mol B2(g)的键能总和低于2molAB(g)的键能总和
D.若使用催化剂,则△H减小
【答案】A
【解析】由图可知,该反应为反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应,反应的热化学方程式为A2(g)+B2(g)=2AB(g)△H=+(a-b)kJ•mol-1。A.由分析可知,反应的热化学方程式为A2(g)+B2(g)=2AB(g)△H=+(a-b)kJ•mol-1,故A正确;B.能量变化如图的反应为吸热反应,吸热反应不一定需要加热,如氢氧化钡晶体与氯化铵的反应为吸热反应,该反应不需要加热就可以发生,故B错误;C.反应热=反应物键能和-生成物键能和,该反应为吸热反应,则1mol A2(g)和1mol B2(g)的键能总和高于2molAB(g)的键能总和,故C错误;D.催化剂可以改变活化能,不能改变反应热,故D错误;故选A。
【变式4-3】 (2025·浙江省金华十校高三模拟)甲酸(HCOOH)被认为是潜在的贮氢物质之一。请回答:
(1)加热甲酸可发生两种分解反应,反应过程中的能量变化如图所示。
Ⅰ.HCOOH(g)CO(g)+H2O(g)
Ⅱ.HCOOH(g)CO2(g)+H2(g)
根据能量变化图,计算CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的ΔH= 。
【答案】(1) ΔH2+ΔH3-ΔH1-ΔH4
【解析】(1)①由图可知Ⅰ.HCOOH(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=ΔH2-ΔH4;Ⅱ.HCOOH(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=ΔH1-ΔH3;根据盖斯定律,反应Ⅰ-反应Ⅱ得到CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),则ΔH=(ΔH2-ΔH4)-(ΔH1-ΔH3)=ΔH2+ΔH3-ΔH1-ΔH4;
▌题型05 根据反应物和生成物的键能计算△H
1.计算公式:反应热△H = 反应物的总键能 - 生成物的总键能
(1)断裂反应物中的化学键 → 吸收能量(键能为正值);
(2)形成生成物中的化学键 → 释放能量;
(3)焓变 = 断键吸收总能量 − 成键放出总能量。
(4)焓变正负判断
①△H> 0:断键吸热 > 成键放热,反应吸热;
②△H< 0:断键吸热 < 成键放热,反应放热。
2.解题四步模板
(1)拆分子,数化学键数目:写出化学方程式,画出各物质结构式,准确数清反应物、生成物中所有共价键数量;
注意:单质、化合物多原子分子,不要漏数、多数化学键。
(2)查表,标注每种化学键键能,键能单位: kJ·mol-1。
(3)分别计算总键能
①反应物总键能=各化学键键能×对应物质中键的个数,全部相加;
②生成物总键能同理计算。
(4)代入公式计算△H:△H=反应物总键能-生成物总键能。
【特别提醒】(1)公式记反:用生成物键能减反应物,直接结果符号颠倒;
(2)化学键数目数错,例:1 molNH3含3 mol N-H,容易错算成1 mol;1 molH2O含 2 mol H-O;
(3)忽略物质状态:键能计算仅适用于气态物质;若有液态、固态物质,不能单纯用键能计算,还要考虑汽化/熔化能量;
(4)混淆键能与反应热:单根化学键键能越大,化学键越稳定;但不能直接判断反应吸热放热,必须代入公式计算;
(5)多分子计量数漏乘:生成物系数为2,对应化学键数量必须×2。
【典例05】(2022·浙江省6月卷,18))标准状态下,下列物质气态时的相对能量如下表:
物质(g)
O
H
HO
HOO
H2
O2
H2O2
H2O
能量/ kJ·mol-l
249
218
39
10
0
0
可根据HO(g)+HO(g)= H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-l。下列说法不正确的是( )
A.H2的键能为436 kJ·mol-l
B.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C.解离氧氧单键所需能量: HOO<H2O2
D.H2O(g)+O(g)= H2O2(g) ΔH=-143kJ·mol−1
【答案】C
【解析】A项,根据表格中的数据可知,H2的键能为218×2=436 kJ·mol-l,A正确;
B项,由表格中的数据可知O2的键能为:249×2=498 kJ·mol-l,由题中信息可知H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-l,则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍,B正确;C项,由表格中的数据可知HOO=HO+O,解离其中氧氧单键需要的能量为249+39-10=278 kJ·mol-l,H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-l,C错误;D项,由表中的数据可知H2O(g)+O(g)= H2O2(g)的,D正确;故选C。
【变式5-1】(2025·浙江名校协作体高三联考)已知1 mol下列物质分解为气态原子消耗能量与热化学方程式信息如下表:
物质
NO
CO
N2
能量/(kJ·mol-1)
632
1 076
946
热化学方程式
2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-742 kJ·mol-1
则CO2的碳氧双键键能为( )
A.-1 606 kJ·mol-1 B.1 606 kJ·mol-1 C.803 kJ·mol-1 D.-803 kJ·mol-1
【答案】C
【解析】1 mol物质分解为气态原子消耗的能量即该物质的键能,设CO2的碳氧双键键能为x,由ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=(2×632 kJ·mol-1+2×1 076 kJ·mol-1)-(946 kJ·mol-1+2×2x)=-742 kJ·mol-1,解得x=803 kJ·mol-1,故选C。
【变式5-2】(2026·浙江精诚联盟高二期中联考)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表:
共价键
H-H
H-C1
键能/(kJ·mol-1)
436
431
热化学方程式
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=-183kJ·mol−1
则Cl2(g)=2Cl(g)的ΔH为( )
A.+243kJ·mol−1 B.-243kJ·mol−1 C.+188kJ·mol−1 D.-188kJ·mol−1
【答案】A
【解析】根据热化学方程式H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g),ΔH计算为:ΔH =(H-H键能 + Cl-Cl键能) - 2×H-Cl键能,代入数据:,解得Cl-Cl键能x=243kJ·mol−1 ,则Cl2分解为2Cl(g)需断开Cl-Cl键的键能=+243kJ·mol−1。故选A。
【变式5-3】(2025·浙江省温州新力量联盟高二期中)已知:S2(s)=S2(g) ΔH=+4.5 kJ·mol-1。某些化学键的键能数据如表所示:
化学键
H-H
Cl-Cl
H-Cl
S=S
H-S
键能/(kJ/mol)
436
243
431
255
339
下列说法正确的是
A.1 mol H2(g)与2 mol Cl2(g)反应生成HCl(g)时放出370 kJ热量
B.H2(g)与S2(s)反应生成H2S(g)的热化学方程式为2H2(g)+S2(s)=2H2S(g) ΔH=-229 kJ·mol-1
C.反应的焓变ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和
D.1 mol H2S(g)分解吸收的热量比1 mol HCl(g)分解吸收的热量多,所以H2S(g)比HCl(g)稳定
【答案】C
【解析】A.反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的ΔH=E(Cl—Cl)+E(H—H)-2E(H—Cl)=(243 kJ·mol-1+436 kJ·mol-1)-2×431 kJ·mol-1=-183 kJ·mol-1,当2 mol Cl2(g)与1 mol H2(g)反应时,只有1 mol Cl2(g)参加反应,所以放出的热量为183 kJ,A错误;B.根据表中键能数据可得热化学方程式:2H2(g)+S2(g)=2H2S(g) ΔH=-229 kJ·mol-1,结合S2(s)=S2(g) ΔH=+4.5 kJ·mol-1可得热化学方程式:2H2(g)+S2(s)=2H2S(g) ΔH=-224.5 kJ·mol-1,B错误;C.对于一个化学反应来说,它的反应焓变可以通过反应物和生成物之间的键能差来计算。具体地,反应焓变等于所有生成物键能的总和减去所有反应物键能的总和。这个公式可以表示为:反应的焓变ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和,C正确;D.由于H—Cl的键能大于H—S,所以HCl(g)比H2S(g)稳定,D错误;故选C。
▌题型06 焓变的大小比较
1.同一物质不同状态,具有的能量不同,气态 > 液态 > 固态;
2.解题思路
(1)ΔH 包含正负,比较大小要带符号:
①放热:ΔH<0,数值越大(负得越少),ΔH越大;
②吸热:ΔH>0,数值越大,ΔH越大。
(2)盖斯定律操作:通过方程式翻转、乘系数、叠加,统一目标物质,再对比ΔH。
3.两大基础变换规则
(1)方程式颠倒,ΔH正负翻转;
(2)方程式同乘k,ΔH同步乘k。
4.四步解题模板
(1)定基准:以含相同反应物 / 生成物的方程式为基准;
(2)盖斯变形:翻转、配系数,使两个方程式反应物、生成物尽可能统一;
(3)构建关系式:写出ΔH1、ΔH2的代数等式;
(4)带符号比较:区分吸热(正)、放热(负),完整对比大小。
【典例06】(2026·浙江杭州高二期中)氢卤酸的能量关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.已知HF气体溶于水放热,则HF的ΔH 1 > 0
B.相同条件下,HCl的ΔH2比HBr的大
C.相同条件下,HCl的(ΔH3 + ΔH4)比HI的大
D.一定条件下,气态原子生成1 mol H-X键放出a kJ能量,该条件下ΔH2 = +a kJ·mol-1
【答案】C
【解析】A项,ΔH1代表的是HX气体从溶液中逸出的过程,因为HF气体溶于水放热,则HF气体从溶液中逸出的过程吸热,即HF的ΔH 1 > 0,A正确;B项,由于HCl比HBr稳定,断裂H-Cl键所需能量更多,所以相同条件下HCl的ΔH2比HBr的大,B正确;C项,ΔH3 + ΔH4 代表H(g)→H+(aq)的焓变,所以HCl和HI的ΔH3 + ΔH4相等,C错误;D项,一定条件下,气态原子生成1 mol H-X键放出a kJ能量,则断开1 mol H-X键形成气态原子吸收a kJ的能量,即ΔH2 = +a kJ·mol-1,D正确;故选C。
【变式6-1】(2026·浙江省北斗星联盟高三一模)下列反应均能自发进行,相关判断不正确的是( )
N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1
2N2H4(l)+2H2(g)2NH3(g ΔH2
4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l) ΔH3
4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) ΔH4
4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(l) ΔH5
2N2H4(l)+2NO(g)2N2(g)+2H2O(l) ΔH6
A.ΔH3>ΔH4 B.ΔH3<0 C.ΔH3>ΔH5 D.2ΔH6-ΔH4+2ΔH1= 2ΔH2
【答案】D
【解析】A项, 已知反应①N2(g)+O2(g)2NO(g)需要放电条件下能自发进行,该反应为吸热反应,可知ΔH1>0;反应③4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l)能自发进行,ΔS<0,故ΔH3<0,反应④4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)能自发进行,ΔS<0,故ΔH4<0;利用盖斯定律将(反应③-反应④)得到反应①N2(g)+O2(g)2NO(g),从而得出ΔH3>ΔH4,A正确;B项,4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l)能自发进行, ΔG=ΔH-TΔS<0,因ΔS<0,故ΔH3<0,B正确;C项,反应③4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l)能自发进行,ΔS<0,故ΔH3<0,反应⑤4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(l)能自发进行,ΔS<0,故ΔH5<0。利用盖斯定律将(反应③-反应⑤)得到反应①N2(g)+O2(g)2NO(g),从而得出ΔH3>ΔH5,C正确;D项,已知反应①N2(g)+O2(g)2NO(g),反应④4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l),反应⑥2N2H4(l)+2NO(g)2N2(g)+2H2O(l),运用盖斯定律将反应⑥-反应④+反应①,得到反应2N2H4(l)+3N2(g)+2O2(g)+2H2O(l)4NH3(g)+6NO(l),该反应不是反应②2N2H4(l)+2H2(g)2NH3(g)扩大2倍的反应,故2ΔH6-ΔH4+2ΔH1≠ 2ΔH2,D错误;故选D。
【变式6-2】(2026·浙江省浙南名校联盟三联考一模)相同温度和压强下,已知下列反应均能自发进行,下列判断正确的是( )
ΔH1
ΔH2
ΔH3
ΔH4
A.ΔH1<0,ΔH3>0 B.ΔH1>ΔH2
C.ΔH3>ΔH4 D.ΔH1−ΔH2−ΔH3+ΔH4=0
【答案】C
【解析】A项,石墨完全燃烧生成CO2为放热反应,ΔH1<0;能自发进行,根据自发反应的判断依据ΔG=ΔH−TΔS<0,该反应ΔS<0(气体物质的量减少),所以ΔH3<0,A错误;B项,ΔH1是C(石墨)→CO2的焓变,ΔH2是CO→CO2的焓变,因C(石墨)→CO2释放热量更多,ΔH1<ΔH2,B错误;C项,根据盖斯定律,ΔH3=ΔH4+ΔH2−ΔH1,因ΔH1<ΔH2,ΔH2−ΔH1>0,故ΔH3>ΔH4,C正确;D项,根据盖斯定律,ΔH3=ΔH4+ΔH2−ΔH1,ΔH1−ΔH2−ΔH3+ΔH4=2(ΔH1−ΔH2)≠0,D错误;故选C。
【变式6-3】(2026·浙江温州高二期中)已知的电离过程是个放热过程,下列关于的判断正确的是( )
①HF (aq)+OH-(aq) = F-(aq)+H2O(l) ΔH1
②H3O+(aq)+OH-(aq)=2H2O(l) ΔH2
③HF(aq)+ H2O(l)H3O+(aq)+F-(aq) ΔH3
④H2O(l)+F-(aq)HF(aq)+OH-(aq) ΔH4
A.ΔH3>0,ΔH4>0 B.ΔH1<ΔH2<0
C.H3=ΔH1+ΔH2 D.ΔH4=ΔH2+ΔH3
【答案】B
【解析】反应①为弱酸与强碱发生中和反应为放热反应,ΔH1<0;反应②可简写为H+(aq)+OH-(aq) =H2O(l)为强酸与强碱发生中和反应的离子方程式,ΔH2<0;反应③可简写为HF(aq)H+(aq)+F-(aq)即电离方程式,HF的电离过程是放热过程,ΔH3<0。A项,反应③可简写为HF(aq)H+(aq)+F-(aq)即电离方程式,HF的电离过程是放热过程,ΔH3<0,利用盖斯定律将反应-(②+③)得到反应④H2O(l)+F-(aq)HF(aq)+OH-(aq),ΔH4=-ΔH2-ΔH3,因ΔH3<0,ΔH2<0,ΔH4>0,A错误;B项,反应①为弱酸与强碱发生中和反应为放热反应,ΔH1<0;反应②可简写为H+(aq)+OH-(aq) =H2O(l)为强酸与强碱发生中和反应的离子方程式,ΔH2<0;由于HF是弱酸,电离放热,导致反应①放出的热量多于反应②,即ΔH1<ΔH2<0,B正确;C项,利用盖斯定律将反应①-②得到反应③H2O(l)+HF(aq)H3O+(aq)+F-(aq) ΔH3=ΔH1-ΔH2,C错误;D项,利用盖斯定律将反应-(②+③)得到反应④H2O(l)+F-(aq)HF(aq)+OH-(aq),ΔH4=-ΔH2-ΔH3,D错误;故选B。
【变式6-4】(2026·浙江精诚联盟高二联考)O2 PtF6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O2+ PtF6-(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.ΔH =ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4 B.ΔH4>ΔH1+ΔH2+ΔH3
C.ΔH3>0,ΔH4>0 D.ΔH>0,ΔH2<0
【答案】B
【解析】A项,根据盖斯定律,总反应焓变ΔH等于各分步反应焓变之和。对于反应O2(g)+ PtF6(g)=O2+ PtF6-(g),由能量循环图可知,ΔH+ΔH4=ΔH1+ΔH2+ΔH3,A错误;B项,由A项可知,ΔH+ΔH4=ΔH1+ΔH2+ΔH3,由于离子化合物形成时通常放热(ΔH<0),则ΔH4>ΔH1+ΔH2+ΔH3,B正确;C项,ΔH3是形成气态离子化合物过程的焓变,形成化学键放热,则ΔH3<0;ΔH4是固态化合物变为气态的焓变,升华吸热,则ΔH4>0,C错误;D项,离子化合物形成通常放热,故ΔH<0;ΔH2是PtF6(g)得电子生成阴离子的焓变,得电子放热,即ΔH2<0,D错误;故选B。
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第2节 反应热的计算(题型突破·举一反三)
题型01 盖斯定律的的理解
题型02 利用盖斯定律计算△H
题型03 根据燃烧热计算△H
题型04 根据反应物和生成物的总能量计算△H
题型05 根据反应物和生成物的键能计算△H
题型06 焓变的大小比较
▌题型01 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,其反应热是_______的。
若一个反应体系的始态到终态可以一步完成(反应热ΔH)。分两步进行:先从始态到a(反应热为ΔH1),再从a到终态(反应热为ΔH2)
ΔH =______________
在一定条件下,化学反应的反应热只与反应体系的_______和_______有关,而与反应进行的途径无关。
2.盖斯定律的意义
盖斯定律的提出,为反应热的研究提供了极大的方便,使一些不易测定或无法测定的化学反应的反应热可以通过推算间接求得。
【典例01】(2026·浙江杭州高二期中)假设反应体系的始态为甲,中间态为乙,终态为丙,它们之间的变化如图所示,则下列说法不正确的是( )
A.|ΔH1|<|ΔH3| B.ΔH3<0
C.ΔH1+ΔH2+ΔH3=0 D.甲→丙的ΔH=ΔH1+ΔH2<0
【变式1-1】(2026·浙江省强基联盟高三二模)已知环己烯、1,3-环己二烯、苯均能与H2在一定条件下发生加成反应制得环己烷,反应的热化学方程式如下。下列说法不正确的是( )
① ΔH1=-119.6kJ·mol−1
② ΔH2=-237.1kJ·mol−1
③ ΔH3=-208.4kJ·mol−1
A.转化为的热化学方程式为 ΔH=-117.5kJ·mol−1
B.催化加氢生成的反应为放热反应
C.键长:苯中碳碳键>环己烯中碳碳双键
D.1mol物质具有的能量:
【变式1-2】(2026·浙江温州高二期中)已知ΔH2、ΔH3、ΔH5对应的反应中O2(g)已省略,且ΔH2>ΔH5;下列说法正确的是( )
A.ΔH4>0 B.ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4
C.ΔH5>ΔH3 D.稳定性:正丁烷>异丁烷
【变式1-3】(2026·浙江省杭州首考适应性考试)晶格能指的是气态离子形成1mol离子晶体释放的能量值。这个数值并不能通过实验测定得到,但可以通过设计热力学循环,利用盖斯定律计算得到。下图所示过程即为通过盖斯定律计算晶格能的方法,下列说法不正确的是( )
A.NaCl的晶格能为-ΔH1 B.ΔH2=-I1(Na)
C.ΔH5为Cl2的键能 D.ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6
▌题型02 利用盖斯定律计算△H
1.应用盖斯定律的计算方法
(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=______________。
(2)加合法
加合法就是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。
举例说明:
根据如下两个反应,选用上述两种方法,计算出C(s)+O2(g)===CO(g)的反应热ΔH。
Ⅰ.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
①“虚拟路径”法
反应C(s)+O2(g)====CO2(g)的途径可设计如下:
则ΔH=ΔH1-ΔH2=-110.5 kJ·mol-1。
②加合法
分析:找唯一:C、CO分别在Ⅰ、Ⅱ中出现一次
同侧加:C是Ⅰ中反应物,为同侧,则“+Ⅰ”
异侧减:CO是Ⅱ中反应物,为异侧,则“-Ⅱ”
调计量数:化学计量数相同,不用调整,则Ⅰ-Ⅱ即为运算式。所以ΔH=ΔH1-ΔH2=-110.5 kJ·mol-1。
2.根据盖斯定律计算ΔH的步骤
【特别提醒】(1)只调整方程式,忘记同步改变△H(最常见扣分点);
(2)忽略物质聚集状态(\(s、l、g\)),状态不同焓变不同,不能随意抵消;
(3)方程式加减时,中间物质系数未配平就叠加,无法完全消去;
(4)系数为分数时运算出错,焓变也要同步乘除分数;
(5)吸热放热符号混淆,翻转方程式时正负号忘记互换。
【典例02】(2026·浙江Z20名校联盟考前选考模拟)以CH3OH生产高附加值的精细化学品,被认为是优化传统工业合成方法的绿色经济途径。
(1)以CO2和H2为原料在催化剂的作用下合成甲醇:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ·mol−1
已知该转化反应在某固体催化剂表面发生的反应如下:
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ·mol−1
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3
根据以上数据计算ΔH3=___________kJ·mol−1,反应Ⅲ能自发进行的条件是___________。
【变式2-1】(2025·浙江省桐乡市三模) “双碳”背景下,以CO2为原料合成CH3OH、H2C2O4等原料有重要的意义。涉及到的反应如下:
已知如下热化学方程式:
反应ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.2kJ·mol−1
反应ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2= -49.41kJ·mol−1
反应ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3
(1)计算:ΔH3= kJ·mol−1。
【变式2-2】(2025·浙江省北斗星盟三模)化工生产中排放的CO2可通过热化学、电化学相关技术进行再利用,使其成为廉价易得的碳资源。
已知:I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= -49.5kJ·mol−1
Ⅱ.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH2=-483.6kJ·mol−1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3=-41.2kJ·mol−1
(2)2CO2(g)2CO(g)+O2(g)的逆反应的活化能为,则正反应活化能为 。
【变式2-3】(2026·浙江Z20名校联盟考前选考模拟,节选)以CH3OH生产高附加值的精细化学品,被认为是优化传统工业合成方法的绿色经济途径。
(1)以CO2和H2为原料在催化剂的作用下合成甲醇:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ·mol−1
已知该转化反应在某固体催化剂表面发生的反应如下:
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ·mol−1
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3
根据以上数据计算ΔH3=___________,反应Ⅲ能自发进行的条件是___________。
▌题型03 根据燃烧热计算△H
1.燃烧热定义
(1)定义:101 kPa 时,1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量,叫做该物质的燃烧热。稳定氧化物标准C → CO2(g);H → H2O(l);S → SO2(g);N → N2(g)。
(2)关键要点
①可燃物计量数必须为1 mol;
②燃烧均放热,燃烧热△H< 0;
③热化学方程式产物必须是稳定氧化物。
2.计算公式
设可燃物A的燃烧热为△H燃
(1)1 mol A完全燃烧:△H =△H燃;
(2)n mol A 完全燃烧:△H = n·△H燃;
(3)盖斯综合计算:目标反应=若干燃烧反应做加减变形,对应△H同步代数运算。
3.两大常考题型
题型 1:已知燃烧热,求一定量物质燃烧的反应热/放热数值解题步骤
(1)写出 1 mol 可燃物燃烧的热化学方程式;
(2)计算实际可燃物的物质的量n;
(3)△H= n×△H燃;
(4)放热热量Q=|△H|(Q恒为正值)。
题型 2:已知多种物质燃烧热,利用盖斯定律求陌生反应焓变万能解题逻辑所有反应物、生成物全部写完全燃烧的热化学方程式,通过方程式相减消去O2、燃烧产物,拼凑出目标反应。
4.四步解题模板
(1)写燃烧热方程式:每种可燃物写出 1 mol 完全燃烧生成稳定氧化物的热化学方程式;
(2)构造目标反应:通过方程式加减、翻转,消去中间物质(O2、CO2、液态水等);
(3)同步计算焓变:燃烧热同步做加减运算;
(4)规范书写结果:放热△H带负号,热量Q只写正数。
【典例03】(2025·浙江省嘉兴市高三三模)丙烯是一种重要的有机化工原料,可以制取聚丙烯、丙烯腈、丙酮等化工产品。工业上可采用丙烷催化脱氢法制备丙烯,反应如下:
主反应:C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) ΔH1
副反应:
C3H8(g)C2H4(g)+CH4(g) ΔH2=+81.7kJ·mol−1
C3H8(g)3C(s)+4H2(g) ΔH3=+106kJ·mol−1;
(1)几种物质的燃烧热(25℃,101kPa)如下表所示:则ΔH1= kJ·mol−1。
化学式(状态)
H2(g)
C3H6(g)
C3H8(g)
ΔH/(kJ·mol−1)
-286
-2058
-2220
【变式3-1】(2026·浙江东阳中学高二阶段检测)下列热化学方程式正确的是( )
A.通常状况下,将1 g氢气在氯气中完全燃烧,放出92.4 kJ热量:;ΔH=+92.4kJ·mol−1
B.已知充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水,并放出b kJ热量:;
C.1 g炭与适量水蒸气反应生成一氧化碳和氢气,需吸收10.94 kJ的热量:C+H2O=CO+H2 ΔH=+10.94kJ·mol−1
D.已知甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为55.625kJ·mol−1:CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-55.625kJ·mol−1
【变式3-2】(2025·浙江省宁波市高三二模)烟气中SO2的去除及回收是一项重要的研究课题。
一定条件下,用CO与高浓度烟气中SO2反应回收硫,发生如下反应:反应1:4CO(g)+2SO2(g)S2(g)+4CO2(g) ΔH。
(2)已知CO和S2(g)的标准燃烧热(ΔH)为:-283 kJ/mol、-722 kJ/mol,计算反应1的ΔH= kJ/mol。
【变式3-3】(2024·浙江省杭州十一中高二期末)途径I:C(s) +O2 (g)=CO2(g) ΔH1<0。
途径Ⅱ:先制水煤气C(s) +H2O(g)=CO(g) +H2(g) ΔH2>0,
再燃烧水煤气:2CO(g) +O2(g)=2CO2(g) ΔH3<0
2H2(g) +O2 (g)=2H2O(g) ΔH4<0。
请回答下列问题:
(1)判断:途径I放出的热量 (填“>”、“=”或“<”)途径Ⅱ放出的热量。
(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3和ΔH4的数学关系式是 。
(3)气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧生成固态三氧化二硼(B2H6)和液态水,放出热量,其热化学方程式 。
▌题型04 根据反应物和生成物的总能量计算△H
1.图像基础认知
(1)横坐标:反应过程(反应历程);纵坐标:物质总能量(E)
(2)两类图像:
①反应物总能量高于生成物总能量 → 放热反应,ΔH<0
②反应物总能量低于生成物总能量 → 吸热反应,ΔH>0
(3)核心公式(通用):ΔH = E(生成物总能量) - E(反应物总能量)
2.图像中各能量标识含义
图像信息(a、b、c均大于0)
ΔH=(E2-E1) kJ·mol-1=(a-b) kJ·mol-1=-c kJ·mol-1
ΔH=(E2-E1) kJ·mol-1=(a-b) kJ·mol-1=+c kJ·mol-1
3.解题四步模板
(1)定位坐标:读出图像纵坐标,标注反应物总能量 E反、生成物总能量E生;
(2)套用核心公式:ΔH = E生 -E反;
(3)判断正负:生成物能量高→吸热ΔH >0;反应物能量高→放热ΔH<0;
(4)活化能类计算:ΔH=正反应活化能-逆反应活化能。
【典例04】(2023•浙江1月卷,14)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[已知O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0],下列说法不正确的是 ( )
A.E6-E3=E5-E2
B.可计算Cl-Cl键能为2(E2-E3)kJ•mol-1
C.相同条件下,O3的平衡转化率:历程II>历程I
D.历程I、历程II中速率最快的一步反应的热化学方程式为:ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g) ∆H=(E5-E4)kJ•mol-1
【变式4-1】(2026·浙江省第二届NBchem高三第一次联考)某反应过程的能量变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A.反应过程b说明有催化剂参与,改变了反应机理
B.由于E1>E2,说明该反应过程的活化能是E1
C.该反应过程的焓变是-|ΔH|
D.升高温度,活化分子数目变多,反应速率上升
【变式4-2】(2025·浙江省嘉兴八校联盟高二期中)如图所示是298K时,A2与B2反应过程中能量变化的曲线图,下列叙述正确的是( )
A.该反应的热化学方程式为A2(g)+B2(g)=2AB(g)△H=+(a-b)kJ•mol-1
B.该反应要加热才能发生
C.1mol A2(g)和1mol B2(g)的键能总和低于2molAB(g)的键能总和
D.若使用催化剂,则△H减小
【变式4-3】 (2025·浙江省金华十校高三模拟)甲酸(HCOOH)被认为是潜在的贮氢物质之一。请回答:
(1)加热甲酸可发生两种分解反应,反应过程中的能量变化如图所示。
Ⅰ.HCOOH(g)CO(g)+H2O(g)
Ⅱ.HCOOH(g)CO2(g)+H2(g)
根据能量变化图,计算CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的ΔH= 。
▌题型05 根据反应物和生成物的键能计算△H
1.计算公式:反应热△H = 反应物的总键能 - 生成物的总键能
(1)断裂反应物中的化学键 → 吸收能量(键能为正值);
(2)形成生成物中的化学键 → 释放能量;
(3)焓变 = 断键吸收总能量 − 成键放出总能量。
(4)焓变正负判断
①△H> 0:断键吸热 > 成键放热,反应吸热;
②△H< 0:断键吸热 < 成键放热,反应放热。
2.解题四步模板
(1)拆分子,数化学键数目:写出化学方程式,画出各物质结构式,准确数清反应物、生成物中所有共价键数量;
注意:单质、化合物多原子分子,不要漏数、多数化学键。
(2)查表,标注每种化学键键能,键能单位: kJ·mol-1。
(3)分别计算总键能
①反应物总键能=各化学键键能×对应物质中键的个数,全部相加;
②生成物总键能同理计算。
(4)代入公式计算△H:△H=反应物总键能-生成物总键能。
【特别提醒】(1)公式记反:用生成物键能减反应物,直接结果符号颠倒;
(2)化学键数目数错,例:1 molNH3含3 mol N-H,容易错算成1 mol;1 molH2O含 2 mol H-O;
(3)忽略物质状态:键能计算仅适用于气态物质;若有液态、固态物质,不能单纯用键能计算,还要考虑汽化/熔化能量;
(4)混淆键能与反应热:单根化学键键能越大,化学键越稳定;但不能直接判断反应吸热放热,必须代入公式计算;
(5)多分子计量数漏乘:生成物系数为2,对应化学键数量必须×2。
【典例05】(2022·浙江省6月卷,18))标准状态下,下列物质气态时的相对能量如下表:
物质(g)
O
H
HO
HOO
H2
O2
H2O2
H2O
能量/ kJ·mol-l
249
218
39
10
0
0
可根据HO(g)+HO(g)= H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-l。下列说法不正确的是( )
A.H2的键能为436 kJ·mol-l
B.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C.解离氧氧单键所需能量: HOO<H2O2
D.H2O(g)+O(g)= H2O2(g) ΔH=-143kJ·mol−1
【变式5-1】(2025·浙江名校协作体高三联考)已知1 mol下列物质分解为气态原子消耗能量与热化学方程式信息如下表:
物质
NO
CO
N2
能量/(kJ·mol-1)
632
1 076
946
热化学方程式
2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-742 kJ·mol-1
则CO2的碳氧双键键能为( )
A.-1 606 kJ·mol-1 B.1 606 kJ·mol-1 C.803 kJ·mol-1 D.-803 kJ·mol-1
【变式5-2】(2026·浙江精诚联盟高二期中联考)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表:
共价键
H-H
H-C1
键能/(kJ·mol-1)
436
431
热化学方程式
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=-183kJ·mol−1
则Cl2(g)=2Cl(g)的ΔH为( )
A.+243kJ·mol−1 B.-243kJ·mol−1 C.+188kJ·mol−1 D.-188kJ·mol−1
【变式5-3】(2025·浙江省温州新力量联盟高二期中)已知:S2(s)=S2(g) ΔH=+4.5 kJ·mol-1。某些化学键的键能数据如表所示:
化学键
H-H
Cl-Cl
H-Cl
S=S
H-S
键能/(kJ/mol)
436
243
431
255
339
下列说法正确的是
A.1 mol H2(g)与2 mol Cl2(g)反应生成HCl(g)时放出370 kJ热量
B.H2(g)与S2(s)反应生成H2S(g)的热化学方程式为2H2(g)+S2(s)=2H2S(g) ΔH=-229 kJ·mol-1
C.反应的焓变ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和
D.1 mol H2S(g)分解吸收的热量比1 mol HCl(g)分解吸收的热量多,所以H2S(g)比HCl(g)稳定
▌题型06 焓变的大小比较
1.同一物质不同状态,具有的能量不同,气态_______液态_______固态;
2.解题思路
(1)ΔH 包含正负,比较大小要带符号:
①放热:ΔH<0,数值越大(负得越少),ΔH越_______;
②吸热:ΔH>0,数值越大,ΔH越_______。
(2)盖斯定律操作:通过方程式翻转、乘系数、叠加,统一目标物质,再对比ΔH。
3.两大基础变换规则
(1)方程式颠倒,ΔH正负翻转;
(2)方程式同乘k,ΔH同步乘k。
4.四步解题模板
(1)定基准:以含相同反应物 / 生成物的方程式为基准;
(2)盖斯变形:翻转、配系数,使两个方程式反应物、生成物尽可能统一;
(3)构建关系式:写出ΔH1、ΔH2的代数等式;
(4)带符号比较:区分吸热(正)、放热(负),完整对比大小。
【典例06】(2026·浙江杭州高二期中)氢卤酸的能量关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.已知HF气体溶于水放热,则HF的ΔH 1 > 0
B.相同条件下,HCl的ΔH2比HBr的大
C.相同条件下,HCl的(ΔH3 + ΔH4)比HI的大
D.一定条件下,气态原子生成1 mol H-X键放出a kJ能量,该条件下ΔH2 = +a kJ·mol-1
【变式6-1】(2026·浙江省北斗星联盟高三一模)下列反应均能自发进行,相关判断不正确的是( )
N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1
2N2H4(l)+2H2(g)2NH3(g ΔH2
4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l) ΔH3
4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) ΔH4
4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(l) ΔH5
2N2H4(l)+2NO(g)2N2(g)+2H2O(l) ΔH6
A.ΔH3>ΔH4 B.ΔH3<0 C.ΔH3>ΔH5 D.2ΔH6-ΔH4+2ΔH1= 2ΔH2
【变式6-2】(2026·浙江省浙南名校联盟三联考一模)相同温度和压强下,已知下列反应均能自发进行,下列判断正确的是( )
ΔH1
ΔH2
ΔH3
ΔH4
A.ΔH1<0,ΔH3>0 B.ΔH1>ΔH2
C.ΔH3>ΔH4 D.ΔH1−ΔH2−ΔH3+ΔH4=0
【变式6-3】(2026·浙江温州高二期中)已知的电离过程是个放热过程,下列关于的判断正确的是( )
①HF (aq)+OH-(aq) = F-(aq)+H2O(l) ΔH1
②H3O+(aq)+OH-(aq)=2H2O(l) ΔH2
③HF(aq)+ H2O(l)H3O+(aq)+F-(aq) ΔH3
④H2O(l)+F-(aq)HF(aq)+OH-(aq) ΔH4
A.ΔH3>0,ΔH4>0 B.ΔH1<ΔH2<0
C.H3=ΔH1+ΔH2 D.ΔH4=ΔH2+ΔH3
【变式6-4】(2026·浙江精诚联盟高二联考)O2 PtF6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O2+ PtF6-(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.ΔH =ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4 B.ΔH4>ΔH1+ΔH2+ΔH3
C.ΔH3>0,ΔH4>0 D.ΔH>0,ΔH2<0
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第2节 反应热的计算(题型突破·举一反三)
▌题型01 盖斯定律
【典例01】B
【变式1-1】D
【变式1-2】B
【变式1-3】C
▌题型02 利用盖斯定律计算△H
【典例02】(1) -90 低温
【变式2-1】(1)-90.6
【变式2-2】(2) 401.2+a
【变式2-3】(1) -90 低温
▌题型03 根据燃烧热计算△H
【典例03】(1)+124
【变式3-1】B
【变式3-2】(2)−410
【变式3-3】(1)=
(2)ΔH2+( ΔH3+ΔH4)
(3)B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l) △H=-2165 kJ/mol
▌题型04 根据反应物和生成物的总能量计算△H
【典例04】C
【变式4-1】B
【变式4-2】A
【变式4-3】(1) ΔH2+ΔH3-ΔH1-ΔH4
▌题型05 根据反应物和生成物的键能计算△H
【典例05】C
【变式5-1】C
【变式5-2】A
【变式5-3】C
▌题型06 焓变的大小比较
【典例06】C
【变式6-1】D
【变式6-2】C
【变式6-3】B
【变式6-4】B
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