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第37讲　反应热的测量与计算
[复习目标]　1.了解标准燃烧热的概念及能源利用的意义。2.了解中和反应反应热测量的方法。3.掌握盖斯定律的内容及意义，并能进行有关反应热的计算。
考点一　反应热的测量　标准燃烧热　能源
1．中和反应反应热及其测量
(1)中和反应反应热
在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成____________时所放出的热量。
(2)测定原理
ΔH＝－ kJ·mol－1
C＝VHCl·ρHCl＋VNaOH·ρNaOH)×4.18 J·℃－1。
(3)装置如图
(4)实验步骤
①绝热装置组装→②量取一定体积酸、碱稀溶液→③测反应前酸、碱液温度→④混合酸、碱液测反应时最高温度→⑤重复2～3次实验→⑥求平均温度差(t终－t始)→⑦计算中和反应反应热ΔH。
思考
(1)在中和反应反应热的测定实验中，使用弱酸或弱碱会使测得的中和反应反应热数值________(填“偏高”“不变”或“偏低”)，其原因是________________________________。
(2)有两组实验：①50 mL 0.50 mol·L－1盐酸和50 mL 0.55 mol·L－1NaOH溶液，②60 mL 0.50 mol·
L－1盐酸和50 mL 0.55 mol·L－1NaOH溶液。实验①②反应放出的热量________(填“相等”或“不相等”，下同)，测得的中和反应反应热____，原因是____________________________。
2．标准燃烧热
(1)标准燃烧热与热值的比较
标准燃烧热 热值
研究条件 101 kPa
含义 ______________的反应热 ____________的反应热
意义 衡量燃料燃烧时放出热量的多少
(2)对完全燃烧的理解
燃烧元素 C H S N
稳定产物及状态 CO2(g) H2O(l) SO2(g) N2(g)
3.燃料的选择　能源
(1)燃料的选择原则
(2)能源及利用
1．煤油是可再生能源(　　)
2．H2燃烧过程中热能转化为化学能(　　)
3．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能(　　)
4．开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中PM2.5的含量(　　)
5．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的ΔH＝2×(－57.3 kJ·mol－1)(　　)
一、中和反应反应热测定实验
1．中和反应是放热反应，下列关于中和反应反应热测定的说法错误的是(　　)
A．等温条件下，试管中进行的中和反应，反应体系向空气中释放的热量就是反应的热效应
B．测定中和反应反应热时，需要快速的将两种溶液混合
C．测定中和反应反应热时，最重要的是要保证实验装置的隔热效果
D．不同的酸碱反应生成1 mol液态水释放的热量可能不相同
2．某化学实验小组用简易量热计(装置如图)测量中和反应的反应热，实验采用50 mL 0.5 mol·
L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液反应。下列说法错误的是(　　)
A．采用稍过量的NaOH溶液是为了保证盐酸完全被中和
B．仪器a的作用是搅拌，减小测量误差
C．NaOH溶液应迅速一次性倒入装有盐酸的内筒中
D．反应前测完盐酸温度的温度计应立即插入NaOH溶液中测量温度
二、标准燃烧热　能源利用
3．据某网报道，欧洲一集团公司拟在太空建立巨大的集光装置，把太阳光变成激光用于分解海水制氢，其反应可表示为2H2O2H2↑＋O2↑。有下列几种说法：①水分解反应是放热反应；②若用生成的氢气与空气中多余的二氧化碳反应生成甲醇储存起来，可改善生存条件；③使用氢气作燃料有助于控制温室效应；④氢气是一级能源。其中叙述正确的是(　　)
A．①② B．③④
C．②③ D．①②③④
4．燃料的热值是指单位质量某种燃料完全燃烧放出的热量，其常用单位为kJ·kg－1。已知下列物质的标准燃烧热(25 ℃、101 kPa)：
燃料 H2 CO CH4 C8H18(辛烷)
标准燃烧热/(kJ·mol－1) －285.8 －283.0 －890.3 －5 518
据上表数据回答下列问题：
(1)试写出表示辛烷标准燃烧热的热化学方程式：_________________________________。
(2)CH4的热值约为________(保留3位有效数字)。
(3)上表所列燃料的热值最大的是____(填化学式)。
考点二　盖斯定律及其应用
1．内容
一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。即化学反应的反应热只与反应体系的____________有关，而与____________无关。
2．意义
间接计算某些反应的反应热。
3．应用
转化关系 反应热间的关系
aAB；AB ΔH1＝__________
AB ΔH1＝__________
ΔH＝__________
1．(2022·北京丰台模拟)依据图示关系，下列说法不正确的是(　　)
A．ΔH2＞0
B．1 mol S(g)完全燃烧释放的能量小于2 968 kJ
C．ΔH2＝ΔH1－ΔH3
D．16 g S(s)完全燃烧释放的能量为1 484 kJ
2．已知(g)===(g)＋H2(g)
ΔH1＝100.3 kJ·mol－1①
H2(g)＋I2(g)===2HI(g)
ΔH2＝－11.0 kJ·mol－1②
对于反应：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)
ΔH3＝________kJ·mol－1。
3．火箭的第一、二级发动机中，所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，二者反应生成氮气和气态水。已知：
①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g)
ΔH＝10.7 kJ·mol－1
②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－543 kJ·mol－1
写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式：_________________________________________。
“三步”确定热化学方程式或ΔH
考点三　反应热大小的比较
1．根据反应物量的大小关系比较反应焓变的大小
①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2
反应②中H2的量更多，因此放热更多，|ΔH1|<|ΔH2|，但ΔH1<0，ΔH2<0，故ΔH1____ΔH2。
2．根据反应进行的程度大小比较反应焓变的大小
③C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH3
④C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH4
反应④中，C完全燃烧，放热更____，|ΔH3|<|ΔH4|，但ΔH3<0，ΔH4<0，故ΔH3____ΔH4。
3．根据反应物或生成物的状态比较反应焓变的大小
⑤S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH5
⑥S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH6
方法一：图像法，画出上述两反应能量随反应过程的变化曲线。
由图像可知：|ΔH5|>|ΔH6|，但ΔH5<0，ΔH6<0，故ΔH5____ΔH6。
方法二：通过盖斯定律构造新的热化学方程式。
由反应⑤－反应⑥可得S(g)===S(s)　ΔH＝ΔH5－ΔH6<0，故ΔH5____ΔH6。
4．根据特殊反应的焓变情况比较反应焓变的大小
⑦2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH7
⑧2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH8
由反应⑦－反应⑧可得2Al(s)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋Al2O3(s)　ΔH＝ΔH7－ΔH8，已知铝热反应为________，故ΔH<0，ΔH7<ΔH8。
1．(2022·石家庄模拟)已知几种离子反应的热化学方程式如下：
①H＋＋OH－===H2O(l)　ΔH1；
②Ba2＋＋SO===BaSO4(s)　ΔH2；
③NH3·H2O＋H＋===NH＋H2O(l)　ΔH3；
④Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO===BaSO4(s)＋2H2O　ΔH4。
下列有关判断正确的是(　　)
A．ΔH2>0，ΔH3<0
B．ΔH2<ΔH4
C．ΔH4<ΔH1＋ΔH2
D．ΔH1>ΔH3
2．室温下，将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。下列判断正确的是(　　)
A．ΔH2＞ΔH3 B．ΔH1＜ΔH3
C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2＞ΔH3
3．对于反应a：C2H4(g)??C2H2(g)＋H2(g)，反应b：2CH4(g)??C2H4(g)＋2H2(g)，当升高温度时平衡都向右移动。①C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH1；②2C(s)＋H2(g)===C2H2(g)　ΔH2；③2C(s)＋2H2(g)===C2H4(g)　ΔH3。则①②③中ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小顺序排列正确的是(　　)
A．ΔH1>ΔH2>ΔH3
B．ΔH2>ΔH3>2ΔH1
C．ΔH2>2ΔH1>ΔH3
D．ΔH3>ΔH2>ΔH1
1．(2020·北京，12)依据图示关系，下列说法不正确的是(　　)
A．石墨燃烧是放热反应
B．1 mol C(石墨，s)和1 mol CO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2，前者放热多
C．C(石墨，s)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2
D．化学反应的ΔH，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关
2．(2022·浙江1月选考，18)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1 mol环己烷()的能量变化如图所示：
下列推理不正确的是(　　)
A．2ΔH1≈ΔH2，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比
B．ΔH2<ΔH3，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定
C．3ΔH1<ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
D．ΔH3－ΔH1<0，ΔH4－ΔH3>0，说明苯分子具有特殊稳定性
3．[2020·全国卷Ⅰ，28(1)]硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋O2(g)SO3(g)
ΔH＝－98 kJ·mol－1。钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为_____________________________________________。
4．[2022·广东，19(1)②]Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，X(g)→Y(g)过程的焓变为_____________________________________________________________(列式表示)。
5．[2021·江苏，18(2)]甲烷是重要的资源，通过下列过程可实现由甲烷到氢气的转化。
(2)CH4与CO2重整的主要反应的热化学方程式为
反应Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝246.5 kJ·mol－1
反应Ⅱ：H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝41.2 kJ·mol－1
反应Ⅲ：2CO(g)===CO2(g)＋C(s)　ΔH＝－172.5 kJ·mol－1
①在CH4与CO2重整体系中通入适量H2O(g)，可减少C(s)的生成，反应3CH4(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)===4CO(g)＋8H2(g)的ΔH＝________。
②1.01×105 Pa下，将n起始(CO2)∶n起始(CH4)＝1∶1的混合气体置于密闭容器中，不同温度下重整体系中CH4和CO2的平衡转化率如图1所示。800 ℃下CO2平衡转化率远大于600 ℃下CO2平衡转化率，其原因是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
第37讲　反应热的测量与计算
考点一
归纳整合
1．(1)1 mol H2O(l)
思考　(1)偏低　弱酸或弱碱在水溶液中部分电离，在反应过程中，分子会继续电离，而电离是吸热的过程　(2)不相等　相等　中和反应反应热是以生成1 mol液态水为标准的，与反应物的用量无关
2．(1)1 mol物质完全燃烧　1 g物质完全燃烧
3．(1)保护环境　热值大小　稳定性、来源、价格、运输　(2)煤　石油　天然气　不可再生　可再生
易错辨析
1．×　2.×　3.√　4.√　5.×
专项突破
1．A　2.D　3.C
4．(1)C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　 ΔH＝－5 518 kJ·mol－1　(2) 5.56×104 kJ·kg－1　(3)H2
解析　(2)由于CH4的标准燃烧热为－890.3 kJ·mol－1，则其热值约为×103 g·kg－1≈
5.56×104 kJ·kg－1。
(3)H2、CO、C8H18的热值分别为×103 g·kg－1≈1.43×105 kJ·kg－1、×103 g·
kg－1≈1.01×104 kJ·kg－1、×103 g·kg－1≈4.84×104 kJ·kg－1，所以热值最大的是氢气。
考点二
归纳整合
1．始态和终态　反应的途径
3．aΔH2　－ΔH2　ΔH1＋ΔH2
专项突破
1．B
2．89.3
3．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－1 096.7 kJ·mol－1
解析　根据盖斯定律，由2×②－①得：
2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝2×(－543 kJ·mol－1)－(＋10.7 kJ·mol－1)＝－1 096.7 kJ·mol－1。
考点三
归纳整合
1．>
2．多　>
3．<　<
4．放热反应
专项突破
1．C　2.B
3．B　[对于反应a、b，升高温度平衡都向右移动，故二者均为吸热反应，ΔHa>0、ΔHb>0。由盖斯定律知反应a＝反应②－反应③，ΔHa＝ΔH2－ΔH3>0，推知ΔH2>ΔH3；反应b＝反应③－2×反应①，故ΔHb＝ΔH3－2ΔH1>0，推知ΔH3>2ΔH1。]
真题演练　明确考向
1．C
2．A　[2ΔH1≈ΔH2，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比，但不能是存在相互作用的两个碳碳双键，故A错误；ΔH2＜ΔH3，即单双键交替的物质能量低，更稳定，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定，故B正确；3ΔH1＜ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键，故C正确；ΔH3－ΔH1＜0，ΔH4－ΔH3＞0，说明苯分子具有特殊稳定性，故D正确。]
3．2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s)
ΔH＝－351 kJ·mol－1
解析　据图写出热化学方程式：①V2O4(s)＋2SO3(g)===2VOSO4(s)　ΔH1＝－399 kJ·mol－1；②V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g)　ΔH2＝－24 kJ·mol－1，根据盖斯定律由①－②×2可得：2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s)
ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(－399 kJ·mol－1)－(－24 kJ·mol－1)×2＝－351 kJ·mol－1。
4．(E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4)
解析　设反应过程中第一步的产物为M，第二步的产物为N，则X→M的ΔH1＝E1－E2，M→N的ΔH2＝ΔH，N→Y的ΔH3＝E3－E4，根据盖斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓变为ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝(E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4)。
5．(2)①657.1 kJ·mol－1　②反应Ⅰ和反应Ⅱ的ΔH＞0，高温下反应的平衡常数大(反应正向进行程度大)，CO2的消耗量大，反应Ⅲ的ΔH＜0，高温下反应的平衡常数小(反应正向进行程度小)，CO2的生成量小　
解析　(2)①依据盖斯定律可知反应Ⅰ×3－反应Ⅱ×2即得到反应3CH4(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)===4CO(g)＋8H2(g)　ΔH＝657.1 kJ·mol－1。

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