内容正文:
第二节 反应热的计算
教材知识——一遍过
高考趋向——全练通
1. (链接教材P15“内文”)氢气和氧气反应生成水的能量关系如图所示,下
列说法正确的是( )
A. ΔH2<0
B. ΔH5>0
C. ΔH1<ΔH2+ΔH3+ΔH4
D. ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=0
盖斯定律的理解及应用
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解析:化学键断裂吸收能量,ΔH2>0,A错误;气态转化为液态放出能
量,ΔH5<0,B错误;根据盖斯定律可知ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5,因为
ΔH5<0,所以ΔH1<ΔH2+ΔH3+ΔH4,C正确;根据盖斯定律可知ΔH1=ΔH2
+ΔH3+ΔH4+ΔH5,ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5-ΔH1=0,D错误。
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2. 载人飞船中通过如下过程实现O2再生:
①CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(l)
ΔH1=-252.9 kJ·mol-1
②2H2O(l) 2H2(g)+O2(g) ΔH2=+571.6 kJ·mol-1
下列说法错误的是( )
A. H2的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·mol-1
B. CH4(g)+O2(g) CO2(g)+2H2(g) ΔH=-318.7 kJ·mol-1
C. 2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
D. CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+890.3 kJ·mol-1
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解析:根据反应②可知2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH=-571.6
kJ·mol-1,则1 mol H2完全燃烧产生液态水放出的热量是285.8 kJ,故H2的燃烧
热ΔH=-285.8 kJ·mol-1,故A、C正确;根据盖斯定律,由-(①+②)整
理可得CH4(g)+O2(g) CO2(g)+2H2(g) ΔH=-318.7 kJ·
mol-1,故B正确;根据盖斯定律,由-(①+②×2)整理可得CH4(g)+2O2
(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1,故D错误。
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3. (2026·浙江丽水高二质检)已知热化学方程式:C(金刚石,s)+O2(g) CO2(g) ΔH1 ;C(石墨,s)+O2(g) CO2(g) ΔH2;C(石墨,s) C(金刚石,s) ΔH3=+1.9 kJ·mol-1。下列说法正确的是( )
A. 金刚石比石墨稳定
B. ΔH1 >ΔH2
C. ΔH3=ΔH1 -ΔH2
D. 石墨转化成金刚石的反应是吸热反应
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解析:石墨转化为金刚石要吸收能量,说明石墨的能量低,石墨比金刚石
稳定,A错误;石墨的能量低于金刚石的能量,故石墨燃烧放出的能量比金刚
石低,放热反应的ΔH<0,则ΔH1<ΔH2,B错误;将3个反应依次编为1式、2
式、3式,根据盖斯定律,3式=2式-1式,故ΔH3=ΔH2-ΔH1,C错误;石墨
转化为金刚石反应的ΔH3=+1.9 kJ·mol-1,为吸热反应,D正确。
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|易错警示|
(1)物质具有的能量越低,物质越稳定,化学键断裂(或形成)时吸收
(或放出)的能量越多。
(2)同素异形体的转化过程中,若吸收热量,则由稳定物质变为不稳定物
质;若放出热量,则由不稳定物质变为稳定物质。
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4. 已知丙烷的燃烧热ΔH=-2 215 kJ·mol-1,若一定量的丙烷完全燃烧后生成
1.8 g液态水,则放出的热量约为( )
A. 55 kJ B. 220 kJ
C. 550 kJ D. 1 108 kJ
解析:丙烷分子式是C3H8,丙烷的燃烧热为2 215 kJ·mol-1,则1 mol丙烷
完全燃烧会产生4 mol水,放热2 215 kJ,1.8 g液态水的物质的量为0.1 mol,则
消耗丙烷的物质的量为0.025 mol,所以反应放出的热量为0.025 mol×2 215
kJ·mol-1=55.375 kJ,则放出的热量约为55 kJ。
根据热化学方程式计算反应热
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5. 乙苯催化脱氢制备苯乙烯是目前生产苯乙烯的主要方法,反应原理:
CH2(l)+H2(g) ΔH=+117.4 kJ·mol-1。下列有关说
法正确的是( )
A. 使用催化剂可降低该反应的ΔH
B. 的总能量大于 CH2(l)与H2(g)的总能量
C. 1 g 完全反应转化为 CH2(l)需吸收约1.1 kJ的能量
D. CH2(g)+H2(g) ΔH<+117.4 kJ·mol-1
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解析:催化剂不能改变反应的ΔH,A错误;反应吸热说明生成物的总能量
大于反应物的总能量,B错误;1 g 的物质的量约为0.009 4 mol,1
mol 完全反应吸收117.4 kJ能量,则1 g 完全反应转化
为 CH2(l)需吸收约1.1 kJ能量,C正确; CH2(l)转化
成 CH2(g)需吸热,故反应 CH2(g)
+H2(g) ΔH>+117.4 kJ·mol-1,D错误。
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6. 已知C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别是393.5 kJ·mol-1、
285.8 kJ·mol-1和870.3 kJ·mol-1,则2C(s)+2H2(g)+O2(g)
CH3COOH(l)的ΔH为( )
A. -488.3 kJ·mol-1 B. -762.6 kJ·mol-1
C. -654.9 kJ·mol-1 D. +191 kJ·mol-1
根据盖斯定律计算反应热
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解析:根据燃烧热的数据可以写出相应的热化学方程式:H2(g)+ O2
(g) H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1①,C(s)+O2(g) CO2
(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1②,CH3COOH(l)+2O2(g) 2CO2
(g)+2H2O(l) ΔH=-870.3 kJ·mol-1③,由盖斯定律可知,①×2+②
×2-③可得反应2C(s)+2H2(g)+O2(g) CH3COOH(l),其ΔH
=2×(-285.8 kJ·mol-1)+2×(-393.5 kJ·mol-1)+870.3 kJ·mol-1=-
488.3 kJ·mol-1。
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7. 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=-235.5 kJ·mol-1
②2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g)
ΔH=-761.0 kJ·mol-1
在NO2转化为N2的总反应中,若有标准状况下11.2 L CO被氧化,则放出的热量
为( )
A. 761.5 kJ B. 154.0 kJ
C. 380.75 kJ D. 117.75 kJ
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解析:①CO(g)+NO2(g) NO(g)+CO2(g) ΔH=-235.5
kJ·mol-1;②2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=-
761.0 kJ·mol-1,根据盖斯定律,①×2+②可得总反应4CO(g)+2NO2
(g) N2(g)+4CO2(g) ΔH=2×(-235.5 kJ·mol-1)-761.0
kJ·mol-1=-1 232 kJ·mol-1,若有标准状况下11.2 L CO(0.5 mol)被氧化,
则放出的热量为 ×1 232 kJ·mol-1=154.0 kJ。
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8. 已知:①某些化学键的键能如表。
化学键 N—N O O N≡N N—H
键能/(kJ·mol-1) 154 500 942 a
②火箭燃料肼( )的有关化学反应的能量变化如图所示。
根据键能计算反应热
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下列说法错误的是( )
A. N2比O2稳定
B. 表中的a=194
C. N2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·mol-1
D. 图中的ΔH3=+2 218 kJ·mol-1
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解析:N≡N的键能为942 kJ·mol-1,O O的键能为500 kJ·mol-1,所以N2
比O2稳定,A正确;利用ΔH3建立有关a的等量关系,即ΔH3=(154+4a+
500)kJ·mol-1=(2 752-534)kJ·mol-1,a=391,B错误;从题图中可以看
出,反应物为N2H4(g)+O2(g),生成物为N2(g)+2H2O(g),反应热
ΔH=-534 kJ·mol-1,则反应的热化学方程式为N2H4(g)+O2(g) N2
(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·mol-1,C正确;题图中的ΔH3=2 752
kJ·mol-1-534 kJ·mol-1=+2 218 kJ·mol-1,D正确。
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9. 断开(或形成)1 mol化学键所吸收(或释放)的能量,叫做该化学键的键
能,某些化学键的键能数据如下表所示。
化学键 C≡O O O C O
键能/(kJ·mol-1) 1 072 497.3 798
则可知CO(g)+ O2(g) CO2(g)的ΔH约为( )
A. -26.7 kJ·mol-1 B. +26.7 kJ·mol-1
C. -275.35 kJ·mol-1 D. +275 kJ·mol-1
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解析:CO(g)+ O2(g) CO2(g)的ΔH=反应物的总键能-生成
物的总键能=1 072 kJ·mol-1+ ×497.3 kJ·mol-1-2×798 kJ·mol-1=-
275.35 kJ·mol-1。
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强化综合命题 引导知识融通
1. 白磷燃烧的能量变化(图Ⅰ)和白磷、产物的结构(图Ⅱ)如图所示。下列有
关说法不正确的是( )
A. 该反应的ΔH=E1-E2
B. 1个白磷分子中含6个P—P
C. 1 mol P4O10中P O的数目为4NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
D. 假设P—P、P—O、O O的键能分别为a、b、c,则P O的键能为
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解析:ΔH=E1-E2,A正确;白磷分子是正四面体结构,则1个白磷分子
中含6个P—P,B正确;1个P4O10分子中有12个P—O、4个P O,则1 mol
P4O10中P O的数目为4NA,C正确;ΔH=反应物键能总和-生成物键能总
和,则E1-E2=(6a+5c)-12b-4E(P O),解得E(P O)=
,D错误。
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2. (2026·河南高二月考)三硫化四磷用于制造火柴等,可由P4和S8化合而得。它们的结构式如图所示,依据下列键能(气态分子中1 mol 化学键解离成气态原子所吸收的能量)数据,反应8P4(g)+3S8(g) 8P4S3(g)的ΔH为( )
化学键 S—S P—P P—S
键能/(kJ·mol-1) x y z
A. (48z-24x-24y)kJ·mol-1
B. (24x-32y-24z)kJ·mol-1
C. (3x+8y-3z)kJ·mol-1
D. 24(x+y-2z)kJ·mol-1
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解析:断裂8 mol P4(每个P4含6个P—P)需要的能量=8×6y kJ=48y kJ,
断裂3 mol S8(每个S8含8个S—S)需要的能量=3×8x kJ=24x kJ;形成8 mol
P4S3(每个P4S3含3个P—P和6个P—S)放出的能量=8×3y kJ+8×6z kJ=
(24y+48z) kJ。ΔH=反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量
=(48y+24x) kJ·mol-1-(24y+48z)kJ·mol-1=(24x+24y-48z)
kJ·mol-1=24(x+y-2z) kJ·mol-1,故选D。
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3. (2026·浙江金华高二质检)北京冬奥会火炬采用的是碳纤维材质,燃烧的是
氢能源,在奥运史上首次实现了零碳排放。涉及氢燃烧反应的物质的汽化热
(1 mol纯净物由液态变为气态所需要的热量)如下:
物质 H2 O2 H2O
汽化热/(kJ·mol-1) a b c
若H2(g)的燃烧热ΔH1=-Q kJ·mol-1,则火炬燃烧反应H2(l)+ O2(g)
H2O(g)的ΔH为( )
创新命题设计 培育创新思维
A. (-Q-a-c)kJ·mol-1
B. (-Q+a+c)kJ·mol-1
C. (-Q- b+a+c)kJ·mol-1
D. (-Q+ b-a-c)kJ·mol-1
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解析:由题意知,①H2(g)+ O2(g) H2O(l) ΔH1=-Q
kJ·mol-1、②H2(l) H2(g) ΔH2=+a kJ·mol-1、③H2O(l) H2O
(g) ΔH3=+c kJ·mol-1,根据盖斯定律,由①+②+③可得目标反应的热
化学方程式,即ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=(-Q+a+c)kJ·mol-1。
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4. 工业上乙烯催化氧化制乙醛的某一反应原理为2CH2 CH2(g)+O2
(g) 2CH3CHO(aq) ΔH,该反应原理可以拆解为如下
三步反应:
Ⅰ.CH2 CH2(g)+PdCl2(aq)+H2O(l) CH3CHO(aq)+Pd(s)
+2HCl(aq) ΔH1
Ⅱ.……
Ⅲ.4CuCl(s)+O2(g)+4HCl(aq) 4CuCl2(aq)+2H2O(l) ΔH3
若第Ⅱ步反应的反应热为ΔH2,且ΔH=2ΔH1+2ΔH2+ΔH3,则第Ⅱ步反应的
热化学方程式为( )
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A. PdCl2(aq)+2CuCl(s) Pd(s)+2CuCl2(aq) ΔH2
B. 2Pd(s)+4CuCl2(aq) 2PdCl2(aq)+4CuCl(s) ΔH2
C. Pd(s)+2CuCl2(aq) PdCl2(aq)+2CuCl(s) ΔH2
D. 2PdCl2(aq)+4CuCl(s) 2Pd(s)+4CuCl2(aq) ΔH2
解析:根据ΔH=2ΔH1+2ΔH2+ΔH3,则有2ΔH2=ΔH-2ΔH1-ΔH3,运
用盖斯定律, (总反应-2×反应Ⅰ-反应Ⅲ)得Pd(s)+2CuCl2(aq)
PdCl2(aq)+2CuCl(s) ΔH2。
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5. (2026·江苏苏州高二检测)为理解离子化合物溶解过程的能量变化,可设想
NaCl固体溶于水的过程分两步实现,如图所示。下列说法正确的是( )
A. NaCl固体溶解是放热过程
B. 根据各微粒的状态,可判断a>0,b<0
C. 根据盖斯定律可知:a=b+4
D. 溶解过程的能量变化,与NaCl固体和NaCl溶液中微粒间作用力的强弱无关
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解析:由题图可知溶解总过程ΔH3=+4 kJ·mol-1,焓变为正值,说明NaCl
固体溶解是吸热过程,A错误;ΔH1表示NaCl(s)解离为气态离子的能量变
化,克服离子键吸热,故a>0,ΔH2表示气态离子水合为水合离子的能量变
化,释放热量,故b<0,B正确;根据盖斯定律,NaCl(s)直接溶解(ΔH3=
+4 kJ·mol-1)与先解离为气态离子(ΔH1=a kJ·mol-1)再水合(ΔH2=b
kJ·mol-1)的总焓变相等,即a+b=4,C错误;溶解过程的能量变化取决于
破坏NaCl固体中的离子键所需的能量和形成水合离子的水合能(离子与水分子
间的作用力)的相对大小,即与NaCl固体和NaCl溶液中微粒间作用力的强弱有
关,D错误。
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6. 回答下列问题:
(1)在微生物作用的条件下,N 经过两步反应被氧化成N 。两步反应的
能量变化示意图如图所示。
突出真实情境 倡导学以致用
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①第一步反应是 (填“放热”或“吸热”)反应,判断依据是
。
解析:从图像中可知,第一步反应中反应物的总能量大于生成物的总能量,是
放热反应。
②1 mol N (aq)全部被氧化成N (aq)的热化学方程式是
。
放热
ΔH
<0(或反应物的总能量大于生成物的总能量)
N
(aq)+2O2(g) N (aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-346
kJ·mol-1
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解析:第一步反应的热化学方程式是N (aq)+1.5O2(g) N
(aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-273 kJ·mol-1,第二步反应的热化学
方程式是N (aq)+0.5O2(g) N (aq) ΔH=-73 kJ·mol-1,
根据盖斯定律,第一步反应+第二步反应得到1 mol N (aq)全部被氧化成
N (aq)的热化学方程式:N (aq)+2O2(g) N (aq)+2H
+(aq)+H2O(l) ΔH=-346 kJ·mol-1。
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(2)有科学家预言,氢能将成为21世纪的主要能源,而且是一种理想的绿色能
源。若1 mol氢气完全燃烧生成1 mol气态水放出241 kJ的热量,已知H—O的键
能为463 kJ·mol-1,O O的键能为498 kJ·mol-1,计算H—H的键能
为 kJ·mol-1。
解析:根据题意,1 mol氢气完全燃烧生成1 mol气态水的热化学方程式为H2
(g)+ O2(g) H2O(g) ΔH=-241 kJ·mol-1 ,由ΔH=反应物总
键能-生成物总键能可知,ΔH=E(H—H)+498 kJ·mol-1× -463 kJ·mol
-1×2=-241 kJ·mol-1,求得H—H的键能为436 kJ·mol-1。
436
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(3)氢能的储存是氢能利用的前提,科学家研究出一种储氢合金Mg2Ni,
已知:
①Mg(s)+H2(g) MgH2(s) ΔH1=-74.5 kJ·mol-1;
②Mg2Ni(s)+2H2(g) Mg2NiH4(s) ΔH2=-64.4 kJ·mol-1;
③Mg2Ni(s)+2MgH2(s) 2Mg(s)+Mg2NiH4(s) ΔH3。
则ΔH3= kJ·mol-1。
+84.6
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解析:已知:①Mg(s)+H2(g) MgH2(s) ΔH1=-74.5 kJ·mol-1;
②Mg2Ni(s)+2H2(g) Mg2NiH4(s) ΔH2=-64.4 kJ·mol-1。根据
盖斯定律,②-①×2得Mg2Ni(s)+2MgH2(s) 2Mg(s)+Mg2NiH4
(s) ΔH3=+84.6 kJ·mol-1。
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7. Ⅰ.朱雀二号发射升空,它是世界首次将载荷送入轨道的、使用燃料M的新型
火箭。已知在标准状况下,1.68 L气态燃料M(仅由C、H两种元素组成)质量
为1.2 g,在常温常压下完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时,放出66.77 kJ的
热量。
(1)M的分子式为 。该气体的燃烧热为 (保留一
位小数)。
CH4
890.3 kJ·mol-1
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解析:标准状况下,1.68 L气态燃料M的物质的量为 =0.075 mol,
其摩尔质量M= =16 g·mol-1。该燃料仅由C、H元素组成,则其分子
式为CH4。根据题干信息可知0.075 mol CH4完全燃烧生成CO2(g)和H2O
(l)放出66.77 kJ热量,则1 mol CH4完全燃烧放出的热量为 ×66.77
kJ≈890.3 kJ,则其燃烧热为890.3 kJ·mol-1。
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Ⅱ.长征5号火箭发射时使用液氢和煤油作为燃料。H2可用CO在高温下与水蒸气
反应制得,是目前大规模制取氢气的方法之一。
已知:在25 ℃、101 kPa下,
H2O(g) H2(g)+ O2(g) ΔH1=+241.8 kJ·mol-1
C(s)+ O2(g) CO(g) ΔH2=-110.5 kJ·mol-1
C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH3=-393.5 kJ·mol-1
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(2)25 ℃、101 kPa下,CO与水蒸气反应转化为H2和CO2的热化学方程式
为 。
解析:令题述热化学方程式分别为反应ⅰ、ⅱ、ⅲ,根据盖斯定律,由ⅰ-ⅱ+
ⅲ即得到反应ⅳ:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) ΔH=
(+241.8 kJ·mol-1)-(-110.5 kJ·mol-1)+(-393.5 kJ·mol-1)
=-41.2 kJ·mol-1。
CO(g) +H2O(g) H2(g)+ CO2(g) ΔH = -41.2 kJ·mol-1
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Ⅲ.(链接教材P19“练习与应用”T4)火箭发射常用N2H4(l)作燃料,与氧
化剂NO2反应生成N2和水蒸气。
已知:
(3)请写出N2H4作为火箭燃料与NO2反应的热化学方程式:
。
2N2H4(l) +
2NO2(g) 3N2(g) +4H2O(g) ΔH = -1 134.4 kJ·mol-1
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解析:根据图像可写出如下热化学方程式:①N2(g)+2O2(g) 2NO2
(g) ΔH1=+66.4 kJ·mol-1、②N2H4(l)+O2(g) N2(g)+2H2O
(g) ΔH2=-534 kJ·mol-1、③H2O(l) H2O(g) ΔH3=+44
kJ·mol-1,根据盖斯定律,②×2-①即可得到目标热化学方程式④:2N2H4
(l)+2NO2(g) 3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=2ΔH2-ΔH1=-1 134.4
kJ·mol-1。
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(4)1 mol N2H4与足量NO2反应生成N2和液态水时,放出的热量
是 kJ。
解析:根据盖斯定律,由④-4×③得2N2H4(l)+2NO2(g) 3N2(g)+
4H2O(l)ΔH=-1 134.4 kJ·mol-1-4×44 kJ·mol-1=-1 310.4 kJ·mol-1。根据热化学方程式的含义可知:1 mol N2H4与足量NO2反应生成N2和液态水
时,放出的热量为 kJ=655.2 kJ。
655.2
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(5)上述N2H4与NO2反应能够成功用于火箭推进器的原因:①反应释放大量的
热;② 。
解析:根据N2H4与NO2的反应分析,该反应能够成功用于火箭推进器的原因除
了反应释放大量的热之外,还能快速产生大量气体。
能快速产生大量气体
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