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第1讲　化学反应中的热效应
[考纲要求]　1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化，了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。3.了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。
考点一　焓变与反应热
1．化学反应中的能量变化
(1)化学反应中的两大变化：物质变化和能量变化。
(2)化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。
(3)化学反应中的能量转化形式：热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。
2．焓变、反应热
(1)定义：在恒压条件下进行的反应的热效应。
(2)符号：ΔH。
(3)单位：kJ·mol－1或kJ/mol。
3．吸热反应和放热反应
(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。
　
(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析
(3)常见放热反应
①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化。
(4)常见吸热反应
①大多数分解反应；②盐的水解和弱电解质的电离；
③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应。
深度思考
1．同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧，哪一个放出的热量多，为什么？
答案　在空气中燃烧放出的热量多，因在纯氧中燃烧火焰明亮，转化成的光能多，故放出的热量少。
2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应 (　　)
(2)物质发生化学变化都伴有能量的变化 (　　)
(3)伴有能量变化的物质变化都是化学变化 (　　)
(4)吸热反应在任何条件都不能发生 (　　)
(5)Na转化为Na＋时，吸收的能量就是该过程的反应热 (　　)
(6)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热 (　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
解析　(5)(6)是物理变化过程，其能量变化不能称为反应热。
题组训练　反应热的基本计算方法
1．某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是 (　　)
A．反应过程可表示为
B．E1为反应物的平均能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能
C．正反应的热效应为ΔH＝E1－E2<0，所以正反应为放热反应
D．此图中逆反应的热效应ΔH＝E1－E2<0，所以逆反应为放热反应
答案　D
解析　该图表示的正反应放热，ΔH为负值，逆反应吸热，ΔH为正值，D错误。
2．(2011·重庆理综，13)SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol F—F、S—F键需要吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ，则S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为________。
答案　－1 220 kJ·mol－1
解析　断裂1 mol S—S键吸收能量280 kJ，断裂3 mol F—F键吸收能量3×160 kJ，则吸收的总能量为Q吸＝280 kJ＋3×160 kJ＝760 kJ，释放的总能量为Q放＝330 kJ×6＝1 980 kJ，由反应方程式：S(s)＋3F2(g)===SF6(g)可知，ΔH＝760 kJ·mol－1－1 980 kJ·mol－1＝－1 220 kJ·mol－1。
3．通常把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(ΔH)，化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用。
化学键
Si—O
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
Si—C
键能/kJ·mol－1
460
360
436
431
176
347
工业上的高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)，该反应的反应热(ΔH)为________。
答案　236 kJ·mol－1
解析　SiCl4、H2和HCl分子中共价键的数目容易计算，而产物硅属于原子晶体，可根据原子晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。1 mol晶体硅中所含的Si—Si键为2 mol，即制取高纯硅反应的反应热ΔH＝4×360 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1－(2×176 kJ·mol－1＋4×431 kJ·mol－1)＝236 kJ·mol－1。
1．熟记反应热ΔH的基本计算公式
ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量
ΔH＝反应物的总键能之和－生成物的总键能之和
2．规避两个易失分点
(1)旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的,缺少任一个过程都不是化学变化。
(2)计算物质中键的个数时，不能忽略物质的结构，如1 mol晶体硅中含2 mol Si—Si键。1 mol SiO2中含4 mol Si—O键。
考点二　热化学方程式
1．概念
表示参与化学反应的物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。
2．意义
表明了化学反应中的物质变化和能量变化。
如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
表示：2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出571.6 kJ的热量。
3．书写
(1)注明反应条件：反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反应是在25 ℃、101 kPa下进行的，可不注明。
(2)注明物质状态：常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。
(3)注意符号单位：ΔH应包括“＋”或“－”(“＋”常省略)、数字和单位
(kJ·mol－1)。
(4)注意守恒关系：①原子守恒和得失电子守恒；②能量守恒。(ΔH与化学计量数相对应)
(5)区别于普通方程式：一般不注“↑”、“↓”以及“点燃”、“加热”等。
(6)注意热化学方程式的化学计量数
热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，可以是整数，也可以是分数。且化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。
深度思考
1．ΔH的单位“kJ·mol－1”的含义是什么？
答案　“kJ·mol－1”并不是指每摩尔具体物质反应时伴随的能量变化，而是指给定形式的具体反应的能量变化。如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，此反应的反应热是指每摩尔反应[2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)]放出的热量为483.6 kJ。ΔH与化学反应方程式的写法有关，如H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1。另外反应热还与反应物的状态有关，如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1。
2．怎样理解可逆反应中的反应热？
答案　无论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热ΔH都表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。如2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)　ΔH＝－196.64 kJ·mol－1，ΔH是指2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全转化为2 mol SO3(g)时放出的能量。若在相同的温度和压强下，向某容器中加入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)，反应达到平衡时放出的能量为Q，因反应不能完全转化为SO3(g)，故Q<196.64 kJ。
3．实验室用4 mol SO2与2 mol O2在一定条件下进行下列反应：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)　ΔH＝－196.64 kJ·mol－1，当放出314.624 kJ热量时，SO2的转化率为________。
答案　80%
解析　当放出热量为314.624 kJ时，参加反应的SO2的物质的量为×2 mol＝3.2 mol，故SO2的转化率为×100%＝80%。
题组一　热化学方程式的书写
1．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
(1)适量的N2和O2完全反应，每生成23 g NO2吸收16.95 kJ 热量。N2与O2反应的热化学方程式为_______________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为____________
______________________________________________________________________。
(3)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为__________________
______________________________________________________________________。
(4)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)
ΔH＝67.8 kJ·mol－1
(2)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)
ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1
(3)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1
(4)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－2Q kJ·mol－1
解析　(1)23 g NO2的物质的量为0.5 mol，则生成2 mol NO2吸收的热量为67.8 kJ。
吸热反应ΔH为正值，故反应的热化学方程式为N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝
67.8 kJ·mol－1。
(2)2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ,1 mol SiH4自燃放出热量1 427.2 kJ，故热化学方程式为SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1。
(3)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝(946＋436×3－391×6)kJ·mol－1＝－92 kJ·mol－1。
(4)根据C原子守恒有：C2H5OH～2CO2～2CaCO3。生成100 g CaCO3沉淀，则乙醇为0.5 mol，据此可写出反应的热化学方程式。
2.右图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变
化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：_____________________________________________
______________________________________________
_______________________。
答案　NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1
解析　由图可知，产物总能量低于反应物总能量，该反应是放热反应，ΔH＝E1－E2＝134 kJ·mol－1－368 kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1。
题组二　热化学方程式的判断
3．实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是 (　　)
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝890.3 kJ·mol－1
②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
③CH4(g)＋2O2 (g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
A．仅有② B．仅有②④
C．仅有②③④ D．全部符合要求
答案　B
解析　写热化学方程式时要重点注意其与普通化学方程式不同的几点：(1)产物的稳定状态，H2O为液态，C的稳定化合物为CO2；(2)单位是kJ·mol－1，不是kJ；(3)数值，ΔH的数值要与方程式中计量系数保持一致；(4)符号，吸热用“＋”，放热用“－”。仅②④符合要求。
4．下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确) (　　)
A．S(s)＋O2(g)===SO3(g)
ΔH＝－315 kJ·mol－1(燃烧热)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ·mol－1(中和热)
C．C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O
ΔH＝－1 368.8 kJ·mol－1(反应热)
D．2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)
ΔH＝－483.6 kJ·mol－1(反应热)
答案　B
解析　选项A中根据燃烧热的定义可知产物应是SO2；选项C中热化学方程式没有标明各物质的聚集状态；选项D中ΔH应为正值。
　“五看”法判断热化学方程式的正误
(1)看方程式是否配平；
(2)看各物质的聚集状态是否正确；
(3)看ΔH的“＋”(常省略)、“－”符号是否正确；
(4)看反应热的单位是否为kJ·mol－1；
(5)看反应热的数值与化学计量数是否对应。
考点三　燃烧热和中和热
1．燃烧热
(1)概念：在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。燃烧热的单位一般用kJ·mol－1表示。
燃烧热的限定词有恒压(101 kPa时)、可燃物的物质的量(1 mol)、完全燃烧、稳定的氧化物等，其中的“完全燃烧”，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)等。
(2)表示的意义：例如C的燃烧热为393.5 kJ·mol－1，表示在101 kPa时，1 mol C完全燃烧放出393.5 kJ的热量。
(3)书写热化学方程式：燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：
C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝－5 518 kJ·mol－1，即C8H18的燃烧热为5 518 kJ·mol－1。
(4)燃烧热的计算：可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为Q放＝n(可燃物)×ΔH
式中：Q放为可燃物燃烧反应放出的热量；n为可燃物的物质的量；ΔH为可燃物的燃烧热。
2．中和热
(1)概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1_mol液态H2O时的反应热叫中和热。
(2)注意几个限定词：①稀溶液；②产物是1 mol液态H2O；③用离子方程式可表示为OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。
(3)中和热的测定
①测定原理
ΔH＝
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。
②装置如图(在横线上填出仪器的名称)
深度思考
1．装置中碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是什么？
答案　保温、隔热，减少实验过程中热量的损失。
2．怎样才能保证酸、碱完全反应？
答案　使碱稍稍过量。
3．怎样用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液，不能用铜丝搅拌棒代替的理由是什么？
答案　实验时应用环形玻璃搅拌棒上下搅动；因为铜传热快，热量损失大，所以不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒。
4．本实验中用稍过量的NaOH的原因教材中说是为保证盐酸完全被中和。试问：在反应中若因为有放热现象，而造成少量HCl在反应中挥发，则测得的中和热________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
答案　偏小
题组一　燃烧热、中和热的含义及表达
1．已知反应：
①101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1
②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。
下列结论正确的是 (　　)
A．碳的燃烧热大于110.5 kJ·mol－1
B．反应①的反应热为221 kJ·mol－1
C．98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水的中和热为－57.3 kJ·mol－1
D．稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量
答案　A
解析　燃烧热是指在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。反应①中的碳不是1 mol，而且产物CO也不是碳燃烧生成的最稳定氧化物，CO可以继续燃烧放热，故碳的燃烧热应大于反应①放出热量的一半；B项中表示“反应热”的数据前必须带“－”；C项中描述的是中和热，数据前不应带“－”且放出的热量应大于57.3 kJ；D项中的反应热包括H＋与OH－反应放出的热量和稀醋酸电离吸收的热量，所以放出的热量要小于57.3 kJ。
2．下列关于热化学反应的描述中正确的是 (　　)
A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1
B．燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)
ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJ·mol－1
C．H2(g)的燃烧热是285.8 kJ·mol－1，则2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝571.6 kJ·mol－1
D．葡萄糖的燃烧热是2 800 kJ·mol－1，则C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 400 kJ·mol－1
答案　D
解析　本题考查热化学方程式的有关知识，关键在于明确有关反应热的各种概念及热化学方程式的书写方法及正误判断。H2SO4和Ba(OH)2反应时还生成BaSO4沉淀，故反应热还应包括BaSO4沉淀的生成热，A错；甲醇蒸气的燃烧热是1 mol CH3OH(g)完全燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量，B错；燃烧热的定义是1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量，C错；葡萄糖的燃烧热是2 800
kJ·mol－1，故C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 400 kJ·mol－1，D正确。
　反应热答题规范指导
(1)用“焓变(ΔH)”表示反应热时，ΔH>0表示吸热，ΔH<0表示放热，因而，ΔH后所跟数值需要带“＋”(常省略)、“－”符号。
(2)描述反应热时，无论是用“反应热”、“焓变”表示还是用ΔH表示，其后所跟数值需要带“＋”(常省略)、“－”符号。
(3)由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不带“－”号。
题组二　中和热测定误差分析和数据处理
3．利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：
①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温
度；②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，并用
另一温度计测出其温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设
法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题：
(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量？__________________
_____________________________________________________________________。
(2)倒入NaOH溶液的正确操作是__________(填序号)。
A．沿玻璃棒缓慢倒入
B．分三次少量倒入
C．一次迅速倒入
(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是________(填序号)。
A．用温度计小心搅拌
B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C．轻轻地振荡烧杯
D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为________________。
(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：
实验序号
起始温度t1/ ℃
终止温度t2/ ℃
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝__________(结果保留一位小数)。
(6)________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是____________________________________________________________。
答案　(1)确保盐酸被完全中和　(2)C　(3)D　(4)ΔH1＝ΔH2<ΔH3　
(5)－51.8 kJ·mol－1　(6)不能　H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热
解析　(1)在中和热的测定实验中为了确保反应物被完全中和，常常使加入的一种反应物稍微过量一些。
(2)为了减小热量损失，倒入NaOH溶液应该一次迅速倒入。
(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作：用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动。
(4)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故中和热要小一些(注意中和热与ΔH的关系)。
(5)取三次实验的平均值代入公式计算即可。
(6)因为硫酸与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热，故
不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。
考点四　有关反应热的比较、计算
1．ΔH的比较
比较ΔH的大小时需考虑正负号，对放热反应，放热越多，ΔH越小；对吸热反应，吸热越多，ΔH越大。
2．反应热的有关计算
(1)根据热化学方程式计算：反应热与反应物的物质的量成正比。
(2)根据盖斯定律求算
应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时注意：
①参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般2～3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。
②当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”(常省略)、“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。
③将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。
④在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。
(3)根据物质燃烧放热的数值计算：Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH|
说明　方法(2)常用于判断物质能量的大小关系及稳定性。
深度思考
试比较下列三组ΔH的大小
(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(填“>”、“<”或“＝”，下同)。
答案　>
解析　因为C(g)===C(l)　ΔH3<0
则ΔH3＝ΔH2－ΔH1，ΔH2<ΔH1。
(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
则ΔH1____ΔH2。
答案　<
解析　
ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2。
(3)两个有联系的不同反应相比
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0
C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2<0
则ΔH1____ΔH2。
答案　<
解析　根据常识可知CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3<0，又因为ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，
所以ΔH2>ΔH1。
题组一　反应热大小的比较和计算
1．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
④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH7
CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)　ΔH8
A．① B．④ C．②③④ D．①②③
答案　C
解析　本题主要考查对“ΔH”的理解，明确“ΔH”既有“＋”（常省略）、“－”，又有数值大小。碳与氧气反应放热，即ΔH1<0，ΔH2<0，CO再与O2作用时又放热，所以ΔH1<ΔH2；等量的固态硫变为气态硫蒸气时吸收热量，故在与O2作用产生同样多的SO2时，气态硫放出的热量多，即ΔH3>ΔH4；发生同样的燃烧反应，物质的量越多，放出的热量越多，故ΔH5>ΔH6；碳酸钙分解吸收热量，ΔH7>0，CaO与H2O反应放出热量，ΔH8<0，显然ΔH7>ΔH8。故本题答案为C。
2．由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气放热241.8 kJ，写出该反应的热化学方程式：_____________________________________________________________________。
若1 g水蒸气转化成液态水放热2.444 kJ，则反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)的ΔH＝________kJ·mol－1，氢气的燃烧热为__________kJ·mol－1。
答案　H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1　－571.6　285.8
解析　书写热化学方程式时注意：化学计量数改变时，ΔH也同等倍数的改变，故生成水蒸气的热化学方程式可写成：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8
kJ·mol－1或2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1等多种形式。36 g的水蒸气变成36 g液态水时放热36 g×2.444 kJ·g－1＝88 kJ，所以2 mol H2燃烧生成2 mol H2O(l)时，ΔH＝－483.6 kJ·mol－1－88 kJ·mol－1＝－571.6 kJ·mol－1。氢气的燃烧热为1 mol H2燃烧生成1 mol H2O(l)时放出的热量，ΔH＝－＝－285.8 kJ·mol－1。
规避反应热大小比较的易失分点：在比较反应热(ΔH)的大小时，带符号比较。对于放热反应，放出的热量越多，ΔH反而越小。
题组二　盖斯定律的应用
3．已知下列热化学方程式
Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)
ΔH1＝－25 kJ·mol－1 ①
3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g)
ΔH2＝－47 kJ·mol－1 ②
Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)
ΔH3＝19 kJ·mol－1 ③
写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式________________________
______________________________________________________________________。
答案　FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)
ΔH＝－11 kJ·mol－1
解析　依据盖斯定律：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。FeO与CO反应方程式：FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)，通过观察可以发现，此反应可用题给的三个反应来表示：×[3×①－(2×③＋②)]，可得该反应的反应热：ΔH＝[3ΔH1－(2ΔH3＋ΔH2)]＝×[3×(－25 kJ·mol－1)－(19 kJ·mol－1×2－47 kJ·mol－1)]＝－11 kJ·mol－1。
4．已知H2SO4(aq)与Ba(OH)2(aq)反应的ΔH＝－1 584.2 kJ·mol－1；HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－55.6 kJ·mol－1。则生成BaSO4(s)的反应热等于 (　　)
A．－1 528.6 kJ·mol－1 B．－1 473 kJ·mol－1
C．1 473 kJ·mol－1 D．1 528.6 kJ·mol－1
答案　B
解析　H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)
ΔH1＝－55.6 kJ·mol－1 ①
Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)　ΔH2 ②
2H＋(aq)＋2OH－(aq)＋Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH3＝－1 584.2 kJ·mol－1 ③
根据盖斯定律知，ΔH3＝2ΔH1＋ΔH2，
ΔH2＝－1 473 kJ·mol－1。
　利用盖斯定律书写热化学方程式
考点五　能源
1．概念
能提供能量的自然资源。
2．发展阶段
柴草时期→化石能源时期→多能源结构时期。
3．分类
(1)化石燃料
①种类：煤、石油、天然气。
②特点：蕴藏量有限，且不能再生。
(2)新能源
①种类：太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等。
②特点：资源丰富，可以再生，没有污染或污染很小。
4．能源问题
(1)我国目前使用的主要能源是化石燃料，它们的蕴藏量有限，而且不能再生，最终将会枯竭。
(2)化石燃料的大量使用带来严重的环境污染问题。
5．解决能源问题的措施
(1)提高能源的使用效率
①改善开采、运输、加工等各个环节。
②科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。
一是保证燃烧时有适当过量的空气，如鼓入空气、增大O2浓度等。
二是保证燃料与空气有足够大的接触面积，如将固体粉碎成粉末，使液体喷成雾状等。
(2)开发新的能源
开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。
深度思考
1．2009年哥本哈根气候大会，是被称作“人类拯救地球的最后一次机会”的联合国气候变化大会。下列措施有利于节能减排、改善环境质量的是 (　　)
①回收再利用废弃的塑料、金属、纸制品及玻璃等资源
②发展低碳经济、循环经济，开发推广太阳能、水能、风能等能源，减少煤、石油等化石燃料的使用　③使用填埋法处理未经分类的生活垃圾　④推广使用燃煤脱硫技术，防治SO2污染　⑤研制开发新型燃料电池汽车，减少机动车尾气污染
A．①②④⑤ B．①②⑤
C．①②③④ D．③④⑤
答案　A
解析　未经分类的生活垃圾使用填埋法处理的措施不仅污染环境，还造成资源浪费，③不正确。
2．能源分类相关图如右图所示，下列四组选项中，全部符合图中阴
影部分的能源是 (　　)
A．煤炭、石油、沼气
B．水能、生物能、天然气
C．太阳能、风能、潮汐能
D．地热能、海洋能、核能
答案　C
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)使用太阳能热水器、沼气的利用、玉米制乙醇都涉及到生物质能的利用 (×)
(2009·浙江理综，7C)
解析　太阳能热水器的使用不属于生物质能的利用。
(2)石油、煤、天然气、可燃冰、植物油都属于化石燃料 (×)
(2009·浙江理综，7D)
解析　植物油不属于化石燃料。
(3)开发核能、太阳能等新能源，推广甲醇汽油，使用无磷洗涤剂都可直接降低碳排放 (×)
(2010·浙江理综，7B)
解析　无磷洗涤剂与碳的排放不相关。
(4)甲烷的标准燃烧热为－890.3kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1 (×)
(2010·浙江理综，12A)
解析　水的状态错误。
(5)500 ℃、300 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH2(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－38.6 kJ·mol－1(×)
(2010·浙江理综，12B)
解析　合成氨反应为可逆反应，并不能完全转化。
(6)化学反应有新物质生成，并遵循质量守恒定律和能量守恒定律 (√)
(2011·浙江理综，7A)
解析　化学变化遵循能量和质量守恒。
(7)实验测得环己烷(l)、环己烯(l)和苯(l)的标准燃烧热分别为－3 916 kJ·mol－1、－3 747 kJ·mol－1和－3 265 kJ·mol－1，可以证明在苯分子中不存在独立的碳碳双键(√)
(2011·浙江理综，12C)
解析　由盖斯定律，根据环己烷和环己烯的燃烧热，则1 mol环己烷失去2 mol H即1 mol H2燃烧的反应热之和为－3 916 kJ·mol－1＋3 747 kJ·mol－1＝－169 kJ·mol－1；根据环己烷和苯的燃烧热，则1 mol环己烷失去6 mol H即3 mol H2燃烧的反应热之和为－3 916 kJ·mol－1＋3 265 kJ·mol－1＝－651 kJ·mol－1，若苯分子中存在独立的碳碳双键，则两处的反应热之比为1∶3；而显然二者的反应热之比不为1∶3，说明苯分子中不存在独立的碳碳双键。
(8)已知：Fe2O3(s)＋3C(石墨)===2Fe(s)＋3CO(g)
ΔH＝489.0 kJ·mol－1
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
则4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)
ΔH＝－1 641.0 kJ·mol－1(√)
(2011·浙江理综，12D)
解析　运用盖斯定律，将第三个反应×6－第一个反应×2－第二个反应×6，可得目标反应，则ΔH＝－393.5 kJ·mol－1×6－489.0 kJ·mol－1×2－(－283.0 kJ·mol－1)×6＝－1 641.0 kJ·mol－1。
(9)利用太阳能在催化剂参与下分解水制氢是把光能转化为化学能的绿色化学方法
(√)
(2012·浙江理综，7A)
解析　利用太阳能分解水制氢，氢气是清洁能源，符合绿色化学要求。
2．(2012·重庆理综，12)肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如下图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N为942、O===O为500、N—N为154，则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是 (　　)
A．194 B．391 C．516 D．658
答案　B
解析　由题图可知ΔH3＝－(ΔH2－ΔH1)＝－[－2 752 kJ·mol－1－(－534 kJ·mol－1)]＝
2 218 kJ·mol－1,断裂1 mol N—H键所需能量＝(2 218 kJ－500 kJ－154 kJ)×＝391 kJ。
3．(2012·大纲全国卷，9)反应 A＋B―→C(ΔH＜0)分两步进行：①A＋B―→X (ΔH ＞0)，②X―→C(ΔH＜0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是(　　)
答案　D
解析　根据反应物和生成物能量的高低来分析、解决问题。化学反应都伴随能量变化，当反应物的总能量高于生成物的总能量时，该反应为放热反应；当反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应为吸热反应。反应①的ΔH>0，为吸热反应，故可排除A项和C项。反应②的ΔH<0，为放热反应，B项错误，故选D。
4．(2010·课标全国卷，11)已知：HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－12.1 kJ·mol－1；HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－55.6 kJ·mol－1。则HCN在水溶液中电离的ΔH等于(　　)
A．－67.7 kJ·mol－1 B．－43.5 kJ·mol－1
C．43.5 kJ·mol－1 D．67.7 kJ·mol－1
答案　C
解析　根据题意可得如下热化学方程式：HCN(aq)＋OH－(aq)===CN－(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－12.1 kJ·mol－1，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－55.6 kJ·mol－1，依据盖斯定律得到：HCN(aq)===H＋(aq)＋CN－(aq)
ΔH＝(－12.1 kJ·mol－1)－(－55.6 kJ·mol－1)＝43.5 kJ·mol－1。
5．[2012·北京理综，26(1)]已知反应A：4HCl＋O22Cl2＋2H2O
ⅰ.反应A中， 4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量。
ⅱ.
①H2O的电子式是____________。
②反应A的热化学方程式是_____________________________________________。
③断开1 mol H—O 键与断开 1 mol H—Cl 键所需能量相差约为________kJ，H2O中H—O 键比HCl中H—Cl键(填“强”或“弱”)________。
答案　①HH　②4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－115.6 kJ·mol－1
③32　强
解析　①H2O为共价化合物，其电子式为HH。②根据4 mol HCl被氧化放出115.6 kJ的热量，又结合反应条件为400 ℃，故其热化学方程式为4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－115.6 kJ·mol－1。③根据②的热化学反应方程式和O2、Cl2的键能可知，断裂4 mol H—Cl键与1 mol O===O键需吸收的能量比生成2 mol Cl—Cl键和4 mol H—O键放出的能量少115.6 kJ，故4 mol H—O键的键能比4 mol H—Cl键的键能大：115.6 kJ＋498 kJ－2×243 kJ＝127.6 kJ，故断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差约为127.6 kJ÷4≈32 kJ；根据H—O键键能大于H—Cl键键能可知，H—O键比H—Cl键强。
6．[2011·四川理综，29(1)]已知1 g FeS2完全燃烧放出7.1 kJ热量，FeS2燃烧反应的热化学方程式为______________________________________________________。
答案　4FeS2(s)＋11O2(g)===8SO2(g)＋2Fe2O3(s)　ΔH＝－3 408 kJ·mol－1
解析　根据1 g FeS2完全燃烧放出7.1 kJ的热量，可求得1 mol FeS2完全燃烧放出的热量为852 kJ，则该反应的热化学方程式为4FeS2(s)＋11O2(g)===8SO2(g)＋2Fe2O3(s)　ΔH＝－3 408 kJ·mol－1。
7．[2012·广东理综，31(4)]碘也可用作心脏起搏器电源——锂碘电池的材料。
该电池反应为2Li(s)＋I2(s)===2LiI(s)　ΔH
已知：4Li(s)＋O2(g)===2Li2O(s)　ΔH1
4LiI(s)＋O2(g)===2I2(s)＋2Li2O(s)　ΔH2
则电池反应的ΔH＝__________；碘电极作为该电池的________极。
答案　(ΔH1－ΔH2)　正
解析　已知：①4Li(s)＋O2(g)===2Li2O(s)　ΔH1
②4LiI(s)＋O2(g)===2I2(s)＋2Li2O(s)　ΔH2
据盖斯定律，
由(①－②)可得：2Li(s)＋I2(s)===2LiI(s)
ΔH＝(ΔH1－ΔH2)。
由电池反应可知，I2得电子被还原，则碘电极作为该电池的正极。
8．[2011·山东理综，28(2)]已知：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)
ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)　ΔH＝－113.0 kJ·mol－1
则反应NO2(g)＋SO2(g)??SO3(g)＋NO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
答案　－41.8
解析　设所给的两个反应方程式分别标注为2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)　ΔH1＝－196.6 kJ·mol－1、2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)　ΔH2＝－113.0 kJ·mol－1，所求总反应方程式的ΔH为ΔH3，ΔH3＝＝
＝－41.8 kJ·mol－1。
1．下列有关焓变与反应热的说法，正确的是 (　　)
A．反应热和焓变的单位都是kJ
B．如果反应是在恒温恒压条件下进行的，此时的反应热与焓变相等
C．如果反应是在恒温恒容条件下进行的，此时的反应热与焓变相等
D．任何化学反应的反应热均可通过实验直接测定
答案　B
解析　反应热和焓变的单位都是kJ·mol－1，A错误；恒温恒压时的反应热与焓变相等，B正确，C错误；有些反应的反应热不能通过实验直接测定，如C不完全燃烧生成CO，故D错误。
2．对热化学方程式C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝131.3 kJ·mol－1最准确的理解是
(　　)
A．碳和水反应吸收131.3 kJ热量
B．1 mol碳和1 mol水反应生成一氧化碳和氢气，同时放出131.3 kJ热量
C．1 mol碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol CO和1 mol H2，同时吸收131.3 kJ热量
D．1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.1 kJ
答案　C
解析　热化学方程式的系数表示物质的量，故A、D错误；B的说法不准确，未强调“水蒸气”，且应为吸收热量。
3．已知下列各反应均为放热反应，同温同压下，下列各热化学方程式中的ΔH最小的是(　　)
A．2A(l)＋B(l)===2C(g)　ΔH1
B．2A(g)＋B(g)===2C(g)　ΔH2
C．2A(g)＋B(g)===2C(l)　ΔH3
D．2A(l)＋B(l)===2C(l)　ΔH4
答案　C
解析　等物质的量的反应物，气态时所具有的能量高于液态时所具有的能量。根据ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量，可知选项C的ΔH数值最小。
4．已知热化学方程式(Q1、Q2均为正值)：
C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－Q1 kJ·mol－1，
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－Q2 kJ·mol－1，有关上述反应的叙述错误的是(　　)
A．Q1B．生成物总能量均高于反应物总能量
C．由1 mol C反应生成1 mol CO气体时放出Q1 kJ热量
D．1 mol CO2气体具有的能量大于1 mol干冰具有的能量
答案　B
解析　1 mol碳完全燃烧生成CO2放出的热量大于1 mol碳不完全燃烧生成CO放出的热量，Q1、Q2均为正值，故Q2>Q1，A项正确；两反应均为放热反应，故生成物总能量均低于反应物总能量，B项错误；生成1 mol CO气体时放出Q1 kJ热量，C项正确；等物质的量的同种物质，气态时所具有的能量高于固态时所具有的能量，D项正确。
5．下列说法正确的是 (　　)
A．已知a g乙烯气体充分燃烧时生成1 mol CO2和液态水，放出b kJ的热量，则表示乙烯燃烧热的热化学方程式为2C2H4(g)＋6O2(g)===4CO2(g)＋4H2O(l)
　 ΔH＝－4b kJ·mol－1
B．已知：H2(g)＋F2(g)===2HF(g)　ΔH＝－270 kJ·mol－1，则1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2 mol液态氟化氢放出的热量小于270 kJ
C．500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　
　 ΔH＝－38.6 kJ·mol－1
D．已知：①C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1，②C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－395.0 kJ·mol－1，则C(s，金刚石)===C(s，石墨)　ΔH＝
－1.5 kJ·mol－1
答案　D
解析　表示乙烯燃烧热的热化学方程式中C2H4(g)的化学计量数应为1，A错；气体变为液体时要放出热量，所以1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2 mol液态氟化氢放出的热量大于270 kJ，B错；此反应为可逆反应，投入0.5 mol的氮气，最终参加反应的氮气一定小于0.5 mol，因此热化学方程式中ΔH应小于－38.6 kJ·mol－1，选项C不正确；D中由②－①可知正确。
6．已知：
①N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH1＝180 kJ·mol－1
②N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)　ΔH2＝－92.4 kJ·mol－1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3＝－483.6 kJ·mol－1
下列说法正确的是 (　　)
A．反应②中的能量变化如图所示，则ΔH2＝E1－E3
B．H2的燃烧热为241.8 kJ·mol－1
C．由反应②知在温度一定的条件下，在一恒容密闭容器中通入1 mol N2和3 mol H2，反应后放出的热量为Q1 kJ，若通入2 mol N2和6 mol H2反应后放出的热量为Q2 kJ，则184.8>Q2>2Q1
D．氨的催化氧化反应为4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝906 kJ·mol－1
答案　C
7．氧气(O2)和臭氧(O3)是氧元素的两种同素异形体，已知热化学方程式：
4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)　ΔH1①
4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s)　ΔH2②
3O2(g)===2O3(g)　ΔH3③
则 (　　)
A．ΔH1－ΔH2＝ΔH3 B．ΔH1＋ΔH2＝ΔH3
C．ΔH2－ΔH1＝ΔH3 D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0
答案　A
解析　根据盖斯定律可知，①－②＝③，所以ΔH1－ΔH2＝ΔH3。
8．已知：常温下，0.01 mol·L－1 MOH溶液的pH为10，MOH(aq)与H2SO4(aq)反应生成1 mol正盐的ΔH＝－24.2 kJ·mol－1，强酸与强碱的稀溶液的中和热为ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。则MOH在水溶液中电离的ΔH为 (　　)
A．－69.4 kJ·mol－1 B．－45.2 kJ·mol－1
C．69.4 kJ·mol－1 D．45.2 kJ·mol－1
答案　D
解析　依题意，MOH是弱碱：MOH(aq)＋H＋(aq)===M＋(aq)＋H2O(l)　ΔH1＝
－12.1 kJ·mol－1①，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH2＝－57.3 kJ·mol－1②，根据盖斯定律，由①－②得：MOH(aq)??M＋(aq)＋OH－(aq)　ΔH＝(－12.1＋57.3) kJ·mol－1
＝45.2 kJ·mol－1。
9．甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是
①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)
ΔH1＝49.0 kJ·mol－1
②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)
ΔH2＝－192.9 kJ·mol－1
根据上述反应，下列说法正确的是 (　　)
A．反应①中的能量变化如图所示
B．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
C．1 mol CH3OH充分燃烧放出的热量为192.9 kJ
D．可推知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.8 kJ·mol－1
答案　D
解析　A项，反应①为吸热反应，图示能量变化关系错误；B项，从题中反应①②来看，CH3OH转变成H2可能吸热，也可能放热；反应②中生成物H2可以继续燃烧，即1 mol CH3OH充分燃烧放出的热量要大于192.9 kJ；根据盖斯定律可判断D项正确。
10．碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题：
(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N，转化过程如下：　
ΔH＝88.6 kJ·mol－1
则M、N相比，较稳定的是____________。
(2)已知CH3OH(l)的燃烧热为238.6 kJ·mol－1，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，则a______238.6(填“>”、“<”或“＝”)。
(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：_______________________。
(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧，所得物质可作耐高温材料，4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)　ΔH＝－1 176 kJ·mol－1，则反应过程中，每转移1 mol电子放出的热量为____________。
答案　(1)M　(2)<
(3)2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)　ΔH＝－290 kJ·mol－1
(4)98 kJ
解析　(1)M转化为N是吸热反应，所以N的能量高，不稳定。
(2)甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧，放出的热量少，故a<238.6。
(4)所给反应中转移12个电子，故每转移1 mol电子放出的热量为1 176 kJ÷12＝98 kJ。
11．过渡态理论认为：化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是从反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。如图1是1 mol NO2与1 mol CO恰好反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图。
(1)试写出NO2和CO反应的热化学方程式：_____________________________。
该反应的活化能是________kJ·mol－1。
(2)在密闭容器中进行的上述反应是可逆反应，则其逆反应的热化学方程式为____________________________________________________________________，
该反应的活化能为________kJ·mol－1。
(3)图2是某学生模仿图1画出的NO(g)＋CO2(g)===NO2(g)＋CO(g)的能量变化示意图。则图中E3＝______kJ·mol－1，E4＝________kJ·mol－1。
答案　(1)NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)
ΔH＝－234 kJ·mol－1　134
(2)NO(g)＋CO2(g)===NO2(g)＋CO(g)
ΔH＝234 kJ·mol－1　368
(3)368　234
解析　(1)图中E1是活化能，即该反应的活化能为134 kJ·mol－1。生成物和反应物之间的能量差即为反应热。
(2)可逆反应的逆反应的反应热应该与正反应的数值相等，但符号相反。
(3)E3即为逆反应的活化能，E4是反应物与生成物的能量之差。
12．断开1 mol AB(g)分子中的化学键使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B键的键能。下表列出了一些化学键的键能E：
化学键
H—H
Cl—Cl
O===O
C—Cl
C—H
O—H
H—Cl
E/kJ·mol－1
436
247
x
330
413
463
431
请回答下列问题：
(1)如图表示某反应的能量变化关系，则此反应为__________(填“吸热”或“放热”)反应，其中ΔH＝______________(用含有a、b的关系式表示)。
(2)若图示中表示反应H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1，则b＝________kJ·mol－1，x＝__________。
(3)历史上曾用“地康法”制氯气，这一方法是用CuCl2作催化剂，在450 ℃利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气。反应的化学方程式为______________________________。
若忽略温度和压强对反应热的影响，根据上题中的有关数据，计算当反应中有1 mol电子转移时，反应的能量变化为______________。
答案　(1)放热　(a－b) kJ·mol－1　(2)926　496.4　(3)O2＋4HCl2Cl2＋2H2O　放出能量31.4 kJ
解析　(1)反应物的能量高于生成物，因此是放热反应。反应热为反应物与生成物的能量之差，即ΔH＝(a－b)kJ·mol－1。
(2)b表示H、O原子结合为气态水时的能量变化，其数值为463×2＝926；436＋x－926＝－241.8，则x＝496.4。
(3)根据题意易写出方程式。反应的ΔH＝(496.4＋431×4－247×2－463×4) kJ·mol－1＝－125.6 kJ·mol－1，则转移1 mol电子时反应放出的能量为31.4 kJ。
13．(1)已知单质硫在通常条件下以S8(斜方硫)的形式存在，而在蒸气状态时，含有S2、S4、S6及S8等多种同素异形体，其中S4、S6和S8具有相似的结构特点，其结构如下图所示：
①在一定温度下，测得硫蒸气的平均摩尔质量为80 g·mol－1，则该蒸气中S2分子的体积分数不小于__________。
②若已知硫氧键的键能为d kJ·mol－1，氧氧键的键能为e kJ·mol－1，S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，则S8分子硫硫键的键能为____________。
(2)下表是部分化学键的键能数据：
化学键
P—P
P—O
O===O
P===O
键能(kJ·mol－1)
198
360
498
X
①已知白磷的燃烧热为2 982 kJ·mol－1，白磷(P4)、P4O6、P4O10结构如下图所示，则上表中X＝________；
②0.5 mol白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6，放出的热量为________kJ。
答案　(1)①75%　②(2d－a－e) kJ·mol－1
(2)①585　②819
解析　(1)①本题用极值法讨论，因为＝80 g·mol－1，所以当混合气体中只含有S2和S4时，S2的体积分数最小，设S2的体积分数为x，则
＝80 g·mol－1
x＝，即75%。
②设硫硫键的键能为x kJ·mol－1，则：
－a kJ·mol－1＝×8·x kJ·mol－1＋e kJ·mol－1－2d kJ·mol－1，x＝(2d－a－e)kJ·mol－1。
(2)①由题意可知P4＋5O2===P4O10，ΔH＝－2 982 kJ·mol－1。根据图示知，1 mol P4含有
6 mol P—P键，1 mol P4O10含12 mol P—O键，4 mol P===O键，根据键能与反应热关系，反应热等于反应物总键能与产物总键能之差，断裂1 mol共价键吸收的能量与生成1 mol该共价键放出的能量数值相等。有198 kJ·mol－1×6＋498 kJ·mol－1×5－360 kJ·mol－1×12－4X＝－2 982 kJ·mol－1，X＝585 kJ·mol－1。
②P4＋3O2===P4O6,1 mol P4O6含有12 mol P—O键，反应热为ΔH＝198 kJ·mol－1×6＋
498 kJ·mol－1×3－360 kJ·mol－1×12＝－1 638 kJ·mol－1,0.5 mol白磷(P4) 与O2完全反应生成固态P4O6放出的热量为1 638 kJ·mol－1×0.5 mol＝819 kJ。

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