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第一节　化学能与热能
1.认识化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
2.认识物质具有能量，认识吸热反应与放热反应，知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化。
3.能量的转化遵循能量守恒定律，知道内能是体系内物质各种能量的总和，受温度、压强、物质聚集状态的影响。
4.认识化学能与热能的相互转化，能进行反应焓变的简单计算，能用热化学方程式表示反应中的能量变化，能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。
5.了解盖斯定律及其简单应用。
目录
CONTENTS
1.夯实·必备知识
2.突破·关键能力
3.形成·学科素养
4.体现·核心价值
5.评价·核心素养
01
夯实·必备知识
考点一　焓变　反应热
1.反应热和焓变
（1）反应热：在等温条件下，化学反应体系向 　环境释放　 或从 　环境吸收　 的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。
（2）焓变：在等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变，其符号为 　ΔH　 ，单位是 　kJ/mol　 （或kJ·mol－1）。
环境释放　
环境吸收　
ΔH　
kJ/mol　
2.吸热反应和放热反应
（1）从能量高低角度理解
（2）从化学键角度理解
（3）常见的吸热反应和放热反应
吸热反应（ΔH＞0） 放热反应（ΔH＜0）
①Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应 ②大多数的分解反应 ③弱电解质的电离 ④盐类水解 ⑤C和H2O（g）、C和CO2的反应 ①中和反应
②燃烧反应
③金属与酸或氧气的反应
④铝热反应
⑤酸性氧化物或碱性氧化物与水的反应
⑥大多数的化合反应
3.热化学方程式
（1）意义
表明了化学反应中的 　物质　 变化和 　能量　 变化。例如：2H2（g）＋O2（g）2H2O（l）　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，表示25 ℃，101 kPa下， 　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　 。
物质　
能量　
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　
（2）书写
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化。（　　）
答案：×　
（2）伴有能量变化的物质变化都是化学变化。（　　）
答案：×　
（3）需加热才能进行的反应是吸热反应，不需加热就能进行的反应是放热反应。（　　）
答案：×　
　　
（5）CO（g）＋O2（g）CO2（g）　ΔH＝－Q kJ·mol－1表示标准状况下1 mol CO（g）和 mol O2（g）反应生成1 mol CO2（g）时放出Q kJ的热量。（　　）
答案：×
（4）同温同压下，反应H2（g）＋Cl2（g）2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH相同。（　　）
答案：√　
2.根据如图所示的反应，回答下列问题：
（1）该反应是放热反应，还是吸热反应？ 　　　 　 。
答案：放热反应　
（2）反应的ΔH＝ 　　　　　　 。
答案：－b kJ·mol－1　
（3）反应的活化能为 　　　　　 。
答案：a kJ·mol－1
（4）试在如图中用虚线表示在反应中使用催化剂后活化能的变化情况。
答案：
3.我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH 　　　 　 0（填“大于”“等于”或“小于”）。该历程中最大能垒（活化能）E正＝ 　　　 　 eV，写出该步骤的化学方程式 　 。
解析：根据图像，初始时反应物的总能量为0，反应后生成物的总能量为－0.72 eV，则ΔH＝－0.72 eV，即ΔH小于0。由图像可看出，反应的最大能垒在过渡态2，则此能垒E正＝1.86 eV－（－0.16 eV）＝2.02 eV。由过渡态2初始反应物COOH*＋H*＋H2O*和结束时生成物COOH*＋2H*＋OH*，可得该步骤的化学方程式为COOH*＋H*＋H2O*COOH*＋2H*＋OH*（或H2O*H*＋OH*）。
答案：小于　2.02　COOH*＋H*＋H2O*COOH*＋2H*＋OH*（或H2O*H*＋OH*）
4.依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
（1）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　 。
答案：SiH4（g）＋2O2（g）SiO2（s）＋2H2O（l）
ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1
（2）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：C2H5OH（l）＋3O2（g）2CO2（g）＋3H2O（l）
ΔH＝－2Q kJ·mol－1
（3）NaBH4（s）与H2O（l）反应生成NaBO2（s）和H2（g），在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4（s）放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是　 。
答案：NaBH4（s）＋2H2O（l）NaBO2（s）＋4H2（g）
ΔH＝－216 kJ·mol－1
“五审法”正确判断、书写热化学方程式
考点二　燃烧热和中和反应反应热
1.燃烧热和中和反应反应热的比较
燃烧热 中和反应反应热
相同点 能量变化 放热 ΔH及其单位 ΔH 　＜　 0，单位均为kJ·mol－1 ＜　
燃烧热 中和反应反应热
不同点 反应物的量 　1 mol　 不一定为1 mol
生成物的量 不确定 生成物水为 　1 mol　
反应热含义 在101 kPa 时， 　1 mol　 纯物质 　完全燃烧　 生成指定产物时所放出的热量 在稀溶液里，强酸与强碱发生中和反应生成 　1ol　 水时所放出的热量
表示方法 燃烧热为a kJ·mol－1或ΔH＝－a kJ·mol－1（a＞0） 强酸与强碱在稀溶液中反应的中和热为57.3 kJ·mol－1或ΔH＝ 　－57.3 kJ·mol－1
1 mol　
1 mol　
1
mol　
完全燃
烧　
1
mol　
－57.3 kJ·mol－
1　
｜注意｜
　　燃烧热中元素所对应的指定产物：C→CO2（g），H→H2O（l），S→SO2（g），N→N2（g）等。
2.中和反应反应热的测定（以稀盐酸与稀NaOH溶液反应为例）
（1）测定原理
通过量热计测得体系在反应前后的温度变化，再利用有关物质的比热容计算反应热。
（2）实验步骤及装置
实验装置 实验步骤
①测量反应物的温度
②测量反应后体系温度（记录反应后体系的 　高　 温度）
③重复上述步骤①至步骤②两次
大量实验测得，在25 ℃和101 kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O时，放出 　57.3　 kJ的热量 最高　
57.3　
（3）注意事项
①为保证酸被完全中和，采取的措施是 　碱稍过量　 。
②因为弱酸或弱碱存在电离平衡，电离过程需要吸热，实验中若使用弱酸或弱碱则测得的反应热数值 　偏小　 。
碱稍过量　
偏小　
3.能源
1.25 ℃、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和反应反应热为57.3 kJ·mol－1，辛烷的燃烧热为5 518 kJ·mol－1。下列热化学方程式书写正确的是（　　）
　　
解析：B　A项，所列热化学方程式中有两个错误，一是中和反应反应热是指反应生成1 mol H2O（l）时的反应热，二是当有BaSO4沉淀生成时，反应放出的热量会增加，生成1 mol H2O（l）时放出的热量大于57.3 kJ，错误；C项，燃烧热是指在101 kPa时1 mol 纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，产物中的水应为液态水，错误；D项，当2 mol辛烷完全燃烧时，放出的热量为11 036 kJ，且辛烷应为液态，错误。
2.利用如图所示装置测定中和反应反应热的实验步骤如下：
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，并用同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，测得混合液的最高温度。回答下列问题：
（1）NaOH溶液稍过量的原因是 　 。
答案：确保盐酸被完全中和
（2）倒入NaOH溶液的正确操作是 　　　　 （填字母，下同）。
A.沿玻璃棒缓慢倒入
答案：D　
答案：C
（3）使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是 　　　　 。
A.用温度计小心搅拌
B.揭开杯盖用玻璃棒搅拌
C.轻轻地振荡烧杯
D.用套在温度计上的玻璃搅拌器轻轻地搅动
B.分三次倒入
C.一次迅速倒入
（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 　　　　　　 。
解析：稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和反应反应热相同，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，故反应热的数值要小一些。
答案： ΔH1＝ΔH2＜ΔH3　
（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。为了计算中和反应反应热，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，该实验测得的中和反应反应热ΔH＝ 　　　　　 （结果保留一位小数）。
答案： －51.8 kJ·mol－1
考点三　盖斯定律　反应热的计算与比较
1.盖斯定律
（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：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，而与反应的途径无关。
（2）意义：间接计算某些反应的反应热。
2.反应热的计算
（1）利用热化学方程式进行有关计算
根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。
（2）根据燃烧热数据，计算反应放出的热量
计算公式：Q＝燃烧热×n（可燃物的物质的量）
（3）根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算焓变
若反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的ΔH＝E1－E2。
（4）利用盖斯定律计算反应热
热化学方程式 焓变之间的关系
ΔH1＝ 　aΔH2　
ΔH1＝ 　－ΔH2　
ΔH＝ 　ΔH1＋ΔH2　
aΔH2　
－ΔH2　
ΔH1＋ΔH2　
3.反应热大小的比较
（1）根据反应物的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，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 　多　 ，故ΔH3 　＞　 ΔH4。
＞　
多　
＞　
（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
由⑤－⑥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⑦－⑧可得2Al（s）＋Fe2O3（s）2Fe（s）＋Al2O3（s） ΔH
已知铝热反应为 　放热反应　 ，ΔH＝ΔH7－ΔH8 　＜　 0，故ΔH7 　＜　 ΔH8。
＜　
＜　
放热反应　
＜　
＜　
1.将CO2应用于生产清洁燃料甲醇，既能缓解温室效应的影响，又能为能源的制备开辟新的渠道，其合成反应为CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）。
（1）利用二氧化碳制得的甲醇还可以制取甲胺，其反应原理为CH3OH（g）＋NH3（g）CH3NH2（g）＋H2O（g）　ΔH。已知该反应中相关化学键的键能数据如下：
共价键 C—O H—O N—H C—N
键能/kJ·mol－1 351 463 393 293
则该反应的ΔH＝ 　　　　　　 kJ·mol－1。
解析：反应热等于断裂旧化学键吸收的能量减去形成新化学键释放的能量，故ΔH＝351 kJ·mol－1＋393 kJ·mol－1－293 kJ·mol－1－463 kJ·mol－1＝
－12 kJ·mol－1。
答案：－12　
③N2（g）＋O2（g）2NO（g）　
ΔH3＝＋183 kJ·mol－1
则：2CO（g）＋2NO（g）2CO2（g）＋N2（g）　ΔH＝ 　　　　　 kJ·mol－1。
解析：由盖斯定律：①×2＋②－③×2可得：
2CO（g）＋2NO（g）2CO2（g）＋N2（g）ΔH＝－750 kJ·mol－1。
答案：－750
（2）已知：①CO（g）＋NO2（g）CO2（g）＋NO（g）　ΔH1＝－226 kJ·mol－1
②N2（g）＋2O2（g）2NO2（g）　
ΔH2＝＋68 kJ·mol－1
2.大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时，相关物质的燃烧热数据如下表：
物质 H2（g） C（石墨，s） C6H6（l）
燃烧热ΔH/（kJ·mol－1） －285.8 －393.5 －3 267.5
则25 ℃时H2（g）和C（石墨，s）生成C6H6（l）的热化学方程式为　 。
解析：由题给燃烧热数据可得，①H2（g）＋O2（g）H2O（l）　ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1，②C（石墨，s）＋O2（g）CO2（g）　ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1，③C6H6（l）＋O2（g）6CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH3＝－3 267.5 kJ·mol－1，根据盖斯定律，目标方程式可由3×①＋6×②－③得到，其ΔH＝（－285.8 kJ·mol－1）×3＋（－393.5 kJ·mol－1）×6－（－3 267.5 kJ·mol－1）＝＋49.1 kJ·mol－1，故H2（g）与C（石墨，s）生成C6H6（l）的热化学方程式为3H2（g）＋6C（石墨，s）C6H6（l）　ΔH＝＋49.1 kJ·mol－1。
答案：3H2（g）＋6C（石墨，s）C6H6（l）
ΔH＝＋49.1 kJ·mol－1
3.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
　　　　　　　　　　　　　 。
解析：根据题图知，V2O4（s）＋2SO3（g）2VOSO4（s）　ΔH1＝－399 kJ·mol－1①，V2O4（s）＋SO3（g）V2O5（s）＋SO2（g）　ΔH2＝－24 kJ·mol－1②。根据盖斯定律，由①－②×2得：2V2O5（s）＋2SO2（g）2VOSO4（s）＋V2O4（s）　ΔH＝（－399＋48）kJ·mol－1＝－351 kJ·mol－1。
答案：2V2O5（s）＋2SO2（g）2VOSO4（s）＋V2O4（s）　ΔH＝－351 kJ·mol－1
02
突破·关键能力
盖斯定律在反应热计算中的应用
1.油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。
已知下列反应的热化学方程式：
①2H2S（g）＋3O2（g）2SO2（g）＋2H2O（g）
ΔH1＝－1 036 kJ·mol－1
②4H2S（g）＋2SO2（g）3S2（g）＋4H2O（g）
ΔH2＝94 kJ·mol－1
③2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）
ΔH3＝－484 kJ·mol－1
计算H2S热分解反应④2H2S（g）S2（g）＋2H2（g）的ΔH4＝ 　　　　 kJ·mol－1。
解析：根据盖斯定律，反应④＝，故ΔH4＝＝＋170 kJ·mol－1。
答案：＋170
2.已知：
①CaO（s）＋H2O（l）Ca（OH）2（s）
ΔH1＝－65.17 kJ·mol－1
②Ca（OH）2（s）Ca2＋（aq）＋2OH－（aq）
ΔH2＝－16.73 kJ·mol－1
③Al（s）＋OH－（aq）＋3H2O（l）[Al（OH）4]－（aq）＋H2（g） 　ΔH3＝－415.0 kJ·mol－1
则CaO（s）＋2Al（s）＋7H2O（l）Ca2＋（aq）＋2[Al（OH）4]－（aq）＋3H2（g）的ΔH4＝ 　　　　　 kJ·mol－1。
解析：根据盖斯定律，由①＋②＋2×③可得反应CaO（s）＋2Al（s）＋7H2O（l）Ca2＋（aq）＋2[Al（OH）4]－（aq）＋3H2（g），则ΔH4＝ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3＝（－65.17 kJ·mol－1）＋（－16.73 kJ·mol－1）＋2×（－415.0 kJ·mol－1）＝－911.9 kJ·mol－1。
答案：－911.9
1.利用盖斯定律计算反应热的“思维步骤”
2.运用盖斯定律计算反应热的“注意事项”
（1）热化学方程式乘以某一个数时，反应热的数值必须也乘上该数。
（2）热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也必须相加减。
（3）将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但数值不变。
1.工业生产中硫、氮、碳的氧化物排放都会导致严重环境问题，对这些物质需要进行综合利用。
用CH4催化还原煤燃烧产生的氮氧化物，可以消除污染。已知：
CH4（g）＋2NO2（g）N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH1＝－867.0 kJ·mol－1。
NO2（g）N2O4（g）　ΔH2＝－28.5 kJ·mol－1。
写出CH4催化还原N2O4（g）生成CO2、N2和H2O（g）的热化学方程式
　 。
解析：CH4催化还原N2O4（g）生成CO2、N2和H2O（g）的化学方程式为CH4（g）＋N2O4（g）N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g），对已知热化学方程式依次编号为①②，根据盖斯定律①－②×2得CH4（g）＋N2O4（g）N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）的ΔH＝－867 kJ·mol－1－（－28.5 kJ·mol－1）×2＝－810 kJ·mol－1，即热化学方程式为CH4（g）＋N2O4（g）N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－810 kJ·mol－1。
答案：CH4（g）＋N2O4（g）N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－810 kJ·mol－1
2.环氧乙烷（ ）可用作生产一次性口罩的灭菌剂。工业上常用乙烯氧化法生产环氧乙烷，其原理是：2CH2CH2（g）＋O2（g）2 （g）　ΔH。
已知下列两个反应，
①CH2CH2（g）＋3O2（g）2CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH1＝－1 323 kJ·mol－1
② ＋O2（g）2CO2（g）＋2H2O（g）　
ΔH2＝－1 218 kJ·mol－1
则ΔH＝ 　　　　　　　　　 。
解析：由盖斯定律可知，反应①×2－②×2得到反应：2CH2CH2（g）＋O2（g）2 （g），则其ΔH＝（－1 323 kJ·mol－1）×2－（－1 218 kJ·mol－1）×2＝－210 kJ·mol－1。
答案：－210 kJ·mol－1
3.次氯酸钠氧化法可以制备Na2FeO4。
已知：2H2（g）＋O2（g）2H2O（l）　
ΔH＝a kJ·mol－1
NaCl（aq）＋H2O（l）NaClO（aq）＋H2（g）　
ΔH＝b kJ·mol－1
4Na2FeO4 （aq）＋10H2O（l）4Fe（OH）3（s）＋3O2 （g）＋8NaOH（aq）　ΔH＝c kJ·mol－1
反应2Fe（OH）3（s）＋3NaClO（aq）＋4NaOH（aq）2Na2FeO4 （aq）＋3NaCl（aq）＋5H2O（l）的 ΔH＝ 　　　　 kJ·mol－1。
解析：对已知热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，－③×－②×3－①×得2Fe（OH）3（s）＋3NaClO（aq）＋4NaOH（aq）2Na2FeO4（aq）＋3NaCl（aq）＋5H2O（l）的ΔH＝kJ·mol－1。
答案：－a－3b－c
03
形成·学科素养
1.根据下表中提供的燃烧热数据，回答下列问题：
某些物质的燃烧热（25 ℃，101 kPa）
名称 化学式（聚集状态） ΔH/（kJ·mol－1）
石墨 C（s） －393.5
金刚石 C（s） －395
氢气 H2（g） －285.8
一氧化碳 CO（g） －283.0
甲烷 CH4（g） －890.3
乙醇 CH3CH2OH（l） －1 366.8
（1）“标准状况下，1 mol H2完全燃烧生成液态水时，释放出的能量为285.8 kJ”，这种说法是否正确？为什么？
答案：否。在25 ℃，101 kPa下，1 mol H2完全燃烧生成液态水时，释放出的能量为285.8 kJ，标准状况是0 ℃，101 kPa，条件不同，释放的能量也不相同。
（2）石墨（s）和金刚石（s）都是由碳原子构成的，它们的燃烧热相同吗？为什么？
答案：不相同，因为石墨（s）和金刚石（s）的结构不同，所具有的能量不同。
（3）你能写出表示甲烷、乙醇燃烧热的热化学方程式吗？
答案：CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
CH3CH2OH（l）＋3O2（g）2CO2（g）＋3H2O（l）ΔH＝－1 366.8 kJ·mol－1
（4）氢能是一种理想的绿色能源，有可能成为人类未来的主要能源。请计算相同质量的氢气、甲烷、乙醇在25 ℃和101 kPa时完全燃烧放出的热量，据此说明氢气作为能源的优点。
答案：根据燃烧热数据进行计算，在25 ℃和101 kPa时，质量均为1 g的氢气、甲烷和乙醇燃烧时所放出的热量分别为142.9 kJ、55.6 kJ 和29.7 kJ，所以相同质量的上述三种物质，氢气完全燃烧后放出热量最多，同时，氢气的燃烧产物无污染，这些都是氢气作为能源的优点。
2.肼（N2H4）是一种良好的火箭推进剂，其与适当的氧化剂（如过氧化氢、氧气等）配合，可组成比冲最高的可贮存液体推进剂。
（1）液态肼和液态过氧化氢混合反应时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。若每生成1 mol N2，放出642 kJ的热量，则该反应的热化学方程式为
　
，
消耗16 g液态肼放出的热量为 　　　　　 。
答案：N2H4（l）＋2H2O2（l）N2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝—642 kJ·mol－1　321 kJ
（2） 已知：N2H4（g）＋O2（g）N2（g）＋2H2O（g）
ΔH＝－544 kJ·mo，键能数据如下表：
化学键 N—N N—H O—H
键能/（kJ·mol－1） 193 391 497 463
则氮氮三键的键能为 　　　　　 　 。若H2O（l）H2O（g）　ΔH＝＋44 kJ·mol－1，则N2H4（g）的燃烧热为 　　　　　 　 。
解析：设氮氮三键的键能为x，则：193 kJ·mol－1＋4×391 kJ·mol－1＋497 kJ·mol－1－x－4×463 kJ·mol－1＝－544 kJ·mol－1，解得x＝946 kJ·mol－1。
N2H4（g）＋O2（g）N2（g）＋2H2O（g）　
ΔH＝－544 kJ·mol－1 ①
H2O（l）H2O（g）　ΔH＝＋44 kJ·mol－1 ②
①－②×2可得：N2H4（g）＋O2（g）N2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－632 kJ·mol－1，即N2H4（g）的燃烧热为632 kJ·mol－1。
答案： 946 kJ·mol－1　632 kJ·mol－1
解析：N2（g）＋2O2（g）2NO2（g）　
ΔH＝＋68 kJ·mol－1③
根据盖斯定律，①－×③可得：
N2H4（g）＋NO2（g）N2（g）＋2H2O（g）　
ΔH＝－578 kJ·mol－1。
（3）已知：N2（g）＋2O2（g）2NO2（g）　ΔH＝＋68 kJ·mol－1，则N2H4（g）和NO2（g）反应生成氮气和水蒸气的热化学方程式为 　 。
答案： N2H4（g）＋NO2（g）N2（g）＋2H2O（g）　
ΔH＝－578 kJ·mol－1
04
体现·核心价值
1.（2022·湖南高考·改编）反应物（S）转化为产物（P或P·Z）的能量与反应进程的关系如图所示：
下列有关四种不同反应进程的说法正确的是（　　）
A.进程Ⅰ是吸热反应
B.平衡时P的产率：Ⅱ＞Ⅰ
C.生成P的速率：Ⅲ＞Ⅱ
D.进程Ⅳ中，Z没有催化作用
解析：D　
2.（2022·浙江6月选考）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－1） 249 218 39 10 0 0 －136 －242
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－1。下列说法不正确的是（　　）
A.H2的键能为436 kJ·mol－1
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
　 ΔH＝－143 kJ·mol－1
解析：C　由气态时H、H2的相对能量可知，H2的键能为218 kJ·mol－1×2＝436 kJ·mol－1，A项正确；由表格中数据可知O2的键能为249 kJ·mol－1×2＝498 kJ·mol－1，而H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1，214 kJ·mol－1×2＜498 kJ·mol－1，B项正确；HOO中解离氧氧单键所需能量为249 kJ·mol－1＋39 kJ·mol－1－10 kJ·mol－1＝278 kJ·mol－1，H2O2中解离氧氧单键所需能量为214 kJ·mol－1，C项错误；ΔH＝－136 kJ·mol－1＋242 kJ·mol－1－249 kJ·mol－1＝－143 kJ·mol－1，D项正确。
3.（2021·浙江6月选考）相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是（　　）
（g）＋H2（g） （g）　ΔH1
（g）＋2H2（g） （g）　ΔH2
（g）＋3H2（g） （g）　ΔH3
（g）＋H2（g） （g）　ΔH4
A.ΔH1＞0，ΔH2＞0
B.ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C.ΔH1＞ΔH2，ΔH3＞ΔH2
D.ΔH2＝ΔH3＋ΔH4
解析：C　一般的烯烃与氢气发生的加成反应为放热反应，但是，由于苯环结构的特殊性决定了苯环结构的稳定性，苯与氢气发生加成反应生成1，3－环己二烯时，破坏了苯环结构的稳定性，因此该反应为吸热反应。环己烯、1，3－环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，因此，ΔH1＜0，ΔH2＜0，A不正确；苯分子中没有碳碳双键，其中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的共价键，因此，其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1，3－环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和，即ΔH3≠ΔH1＋ΔH2，B不正确；环己烯、1，3－环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，ΔH1＜0，ΔH2＜0，由于1 mol 1，3－环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯的2倍，故其放出的热量更多，则ΔH1＞ΔH2，苯与氢气发生加成反应生成1，3－环己二烯的反应为吸热反应（ΔH4＞0），根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，因此ΔH3＞ΔH2，C正确；根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，因此ΔH2＝ΔH3－ΔH4，D不正确。
4.（2021·湖南高考）铁的配合物离子（用[L—Fe—H]＋表示）催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：
下列说法错误的是（　　）
B.H＋浓度过大或者过小，均导致反应速率降低
C.该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化
D.该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
解析：D　分析题给反应机理图，可知该过程的反应物为HCOOH，生成物为CO2和H2，则该过程的总反应为HCOOH CO2↑＋H2↑，A正确；H＋浓度过大，抑制HCOOH的电离，HCOO－浓度减小，会降低Ⅰ→Ⅱ步骤的反应速率，H＋浓度过小，会降低Ⅲ→Ⅳ步骤反应速率，故H＋浓度过大或者过小，均会导致反应速率降低，B正确；Ⅰ→Ⅱ中铁与O元素形成共价键，则在 与 [L—Fe—H]＋中铁的化合价不同，C正确；由相对能量的变化情况图可以得出，该反应过程中的Ⅳ→Ⅰ步骤的活化能Ea＝86.1 kJ·mol－1，为该反应进程中的最大活化能，故该过程的决速步骤为Ⅳ→Ⅰ步骤，D错误。
5.（2022·广东高考）铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。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）。
解析：从图像看，Y（g）的能量比X（g）的高，则X（g）转化为Y（g） 的反应为吸热反应，焓变为正值，反应共经历三个过程，均为吸热过程，第一个过程的焓变为（E1－E2），第二个过程的焓变为ΔH，第三个过程的焓变为（E3－E4），根据盖斯定律，将三个过程的焓变相加即为X（g）转化为Y（g）过程的焓变。
答案：（E1－E2）＋（E3－E4）＋ΔH
05
评价·核心素养
　　
一、选择题：本题包括12个小题，每小题仅有1个选项符合题意。
1.南梁陶弘景在《本草经集注》中记载了石灰的制法与性质：“近山生石，青白色；作灶烧竟，以水沃之，即热蒸而解。”下列有关说法不正确的是（　　）
A.“青白色石”主要成分是CaCO3
解析：D　A项，由题意可知，“青白色石”的主要成分是受热能发生分解的碳酸钙，正确；B项，“作灶烧竟”的过程为碳酸钙受热分解生成氧化钙和二氧化碳，正确；C项，“以水沃之”的过程为氧化钙与水反应生成氢氧化钙，反应中会放出大量的热，正确；D项，“热蒸而解”表明生石灰与水反应生成氢氧化钙，错误。
B.“作灶烧竟”过程发生分解反应
C.“以水沃之”过程放出大量的热
D.“热蒸而解”表明石灰受热溶解
2.1，2－丁二烯（CH2CCHCH3）与1，3－丁二烯（CH2CHCHCH2）之间进行转化时的能量变化如图所示。下列说法错误的是（　　）
A.相同条件下，1，3－丁二烯比1，2－丁二烯稳定
B.曲线a对应的活化能高于曲线b
C.1，2－丁二烯转化成1，3－丁二烯的反应是放热反应
D.加入催化剂，反应的反应热（ΔH）减小
解析：D　根据图示可知，在相同条件下，1，3－丁二烯比1，2－丁二烯的能量更低，故1，3－丁二烯比1，2－丁二烯更稳定，A正确；使用催化剂能够降低反应的活化能，使反应在较低条件下发生，因而反应速率加快，根据图示可知曲线a对应的活化能高于使用催化剂时曲线b的活化能，B正确；由于1，2－丁二烯比1，3－丁二烯的能量高，故1，2－丁二烯转化成1，3－丁二烯时会放出热量，该反应是放热反应，C正确；加入催化剂，只能改变反应途径，降低反应的活化能，但不能改变反应物、生成物的能量，因此反应的反应热（ΔH）不变，D错误。
3.已知：2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）　ΔH1
3H2（g）＋Fe2O3（s）2Fe（s）＋3H2O（g） ΔH2
2Fe（s）＋O2（g）Fe2O3（s） ΔH3
2Al（s）＋O2（g）Al2O3（s） ΔH4
2Al（s）＋Fe2O3（s）Al2O3（s）＋2Fe（s） ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是（　　）
A.ΔH1＜0，ΔH3＞0 B.ΔH5＜0，ΔH4＜ΔH3
C.ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D.ΔH3＝ΔH4＋ΔH5
解析：B　燃烧反应都是放热反应，故ΔH3＜0，A错误；将上述反应分别编号为①②③④⑤，反应⑤是铝热反应，显然是放热反应，ΔH5＜0，反应④－反应③可得反应⑤，即ΔH5＝ΔH4－ΔH3＜0，B正确，D错误；反应②＋反应③可得反应3H2（g）＋O2（g）3H2O（g），故ΔH1＝（ΔH2＋ΔH3），C错误。
4.乙烯与水加成制备乙醇的能量变化过程如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A.反应①中有 断裂
B.反应①和反应②均为放热反应
ΔH＝（E1－E2＋E3－E4）kJ·mol－1
D.H2SO4是该合成过程的催化剂，可提高反应物的平衡转化率
C.C2H4（g）＋H2O（l）C2H5OH（l）
解析：D　由图可知乙烯与水加成制备乙醇的过程为①C2H4（g）＋H2SO4（l）C2H5OSO3H（l）　ΔH＝（E1－E2）kJ·mol－1；②C2H5OSO3H（l）＋H2O（l）C2H5OH（l）＋H2SO4（l）　ΔH＝（E3－E4）kJ·mol－1。A项，对比C2H4和C2H5OSO3H可知反应①为加成反应，有 断裂，正确；B项，由图可知反应①、反应②的反应物的总能量均高于生成物的总能量，均为放热反应，正确；C项，结合分析可知①＋②得C2H4（g）＋H2O（l）C2H5OH（l）　ΔH＝（E1－E2＋E3－E4）kJ·mol－1，正确；D项，H2SO4在两步反应中出现，在总反应中未出现，是该合成过程的催化剂，它可提高反应速率，但是不能使平衡发生移动，不能提高反应物的平衡转化率，错误。
5.某科研人员用下列流程实现了太阳能的转化与存储。
反应Ⅰ：2H2SO4（l）2SO2（g）＋2H2O（g）＋O2（g）　ΔH1＝＋551 kJ·mol－1
反应Ⅱ：3SO2（g）＋2H2O（g）2H2SO4（l）＋S（s）　ΔH2＝－254 kJ·mol－1
则能表示S（s）的燃烧热的热化学方程式中的ΔH为（　　）
A.－297 kJ·mol－1 B.－605 kJ·mol－1
C.＋43 kJ·mol－1 D.－43 kJ·mol－1
解析：A　根据盖斯定律反应Ⅰ加反应Ⅱ得到SO2（g）O2（g）＋S（s）　ΔH＝551 kJ·mol－1－254 kJ·mol－1＝＋297 kJ·mol－1，则表示S（s）的燃烧热的热化学方程式S（s）＋O2（g）SO2（g）　ΔH＝－297 kJ·mol－1，A符合题意。
6.氢卤酸的能量关系如图所示，下列说法正确的是（　　）
A.已知HF气体溶于水放热，则HF的ΔH1＜0
B.相同条件下，HCl的ΔH2比HBr的小
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放出a kJ能量，则该条件下ΔH2＝ ＋a kJ·mol－1
解析：D　A项，已知HF气体溶于水放热，则HF气体溶于水的逆过程吸热，即HF的ΔH1＞0，错误；B项，由于HCl比HBr稳定，所以相同条件下HCl的ΔH2比HBr的大，错误；C项，ΔH3＋ΔH4代表H（g）H＋（aq）的焓变，与是HCl还是HI无关，错误；D项，一定条件下，气态原子生成1 mol H—X放出a kJ能量，则断开1 mol H—X形成气态原子吸收a kJ的能量，即ΔH2＝＋a kJ·mol－1，正确。
7.1，3－环己二烯常用作有机合成中间体，已知： （g）＋H2（g）
（g）　ΔH＝a kJ·mol－1 。几种物质之间的能量关系如图所示，则上述反应中的a为（　　）
A.＋28.7 B.＋88.8
C.－88.8 D.－117.5
解析：A　① （g）＋3H2（g） （g）　ΔH1＝－208.4 kJ·mol－1；② （g）＋2H2（g） （g）　ΔH2＝－237.1 kJ·mol－1；由盖斯定律可得目标方程等于①－②，则ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－208.4 kJ·mol－1＋237.1 kJ·mol－1＝＋28.7 kJ·mol－1。
8.我国科学家研究了不同含金化合物催化乙烯加氢[C2H4（g）＋H2（g）C2H6（g）　ΔH＝a kJ·mol－1]的反应历程如图所示，下列说法正确的是（　　）
A.1 mol C2H4（g）与1 mol H2（g）具有的能量之和小于1 mol C2H6（g）的能量
B.过渡态物质的稳定性：过渡态1＞过渡态2
C.该反应的焓变：ΔH＝－129.6 kJ·mol－1
解析：C　由图可知，该反应为反应物总能量高于生成物的总能量的放热反应，A错误；过渡态1的相对能量高于过渡态2，物质的能量越高，越不稳定，所以过渡态1的稳定性小于过渡态2，B错误；反应的焓变ΔH＝－[0－（－129.6 kJ·mol－1）]＝－129.6 kJ·mol－1，C正确；催化剂AuF、催化剂AuP的活化能分别为109.34 kJ·mol－1、26.3 kJ·mol－1，则相应的活化能：催化剂AuF＞催化剂AuP，D错误。
9.如图是金属镁和卤素反应的能量变化图（反应物和产物均为298 K时的稳定状态），下列说法不正确的是（　　）
A.MgBr2与Cl2反应的ΔH＜0
B.MgI2中Mg2＋与I－间的作用力小于MgF2中Mg2＋与F－间的作用力
C.化合物的热稳定性顺序为：MgI2＞MgBr2＞MgCl2＞MgF2
解析：C　由图可知，Mg（s）＋Cl2（g）MgCl2（s）　ΔH1＝－641.3 kJ·mol－1①，Mg（s）＋Br2（l）MgBr2（s）　ΔH2＝－524 kJ·mol－1②，①－②得MgBr2（s）＋Cl2（g）MgCl2（s）＋Br2（l）　ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－117.3 kJ·mol－1＜0，A项正确；由图可知，MgF2比MgI2能量低，所以MgF2中离子键更稳定，所以MgI2中Mg2＋与I－间的作用力小于MgF2中Mg2＋与F－间的作用力，B项正确；能量低的更稳定，则化合物的热稳定性顺序为MgI2＜MgBr2＜MgCl2＜MgF2，C项错误；Mg（s）＋F2（g）MgF2（s）　ΔH＝－1 124 kJ·mol－1①，Mg（s）＋Br2（l）MgBr2 （s）　ΔH＝－524 kJ·mol－1②，将方程式②－①得MgF2（s）＋Br2（l）MgBr2（s）＋F2（g）　ΔH＝＋600 kJ·mol－1，D项正确。
10.已知：在标准压强（100 kPa）、298 K，由最稳定的单质合成1 mol物质B的反应焓变，叫做物质B的标准摩尔生成焓，用ΔH（kJ·mol－1）表示。有关物质的ΔH有如图所示关系。下列有关判断正确的是（　　）
A.2 mol NO（g）的键能大于1 mol N2（g）与1 mol O2（g）的键能之和
B.H2O（l）的ΔH＞－241.8 kJ·mol－1
C.N2H4（l）标准燃烧热为534.2 kJ·mol－1
D.NH3比N2H4稳定
解析：D　NO（g）的标准摩尔生成焓为91.3 kJ·mol－1，故N2（g）＋O2（g）2NO（g）的反应为吸热反应，即2 mol NO（g）的键能小于1 mol N2（g）与1 mol O2（g）的键能之和，A错误；同种物质气态的能量高于液态的能量，H2O（l）的ΔH＜－241.8 kJ·mol－1，B错误；N2H4（l）的标准摩尔生成焓为 50.6 kJ·mol－1，故①N2（g）＋2H2（g）N2H4（l）　ΔH＝50.6 kJ·mol－1，H2O（g）的标准摩尔生成焓为－241.8 kJ·mol－1，故②O2（g）＋2H2（g）2H2O（g）　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，②－①可得N2H4（l）＋O2（g）N2（g）＋2H2O（g），但是标准燃烧热是指生成液态水，根据题意无法计算，C错误；N2H4（l）的标准摩尔生成焓为 50.6 kJ·mol－1，故①N2（g）＋2H2（g）N2H4（l）　ΔH＝50.6 kJ·mol－1，NH3的标准摩尔生成焓为－45.9 kJ·mol－1，故②N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－91.8 kJ·mol－1，说明NH3的能量比N2H4低，故氨气较稳定，D正确。
11.工业上常利用CO2和NH3合成尿素[CO（NH2）2]，该可逆反应分两步进行，整个过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是（　　）
A.NH2COONH4为合成尿素反应的中间产物
B.反应Ⅰ逆反应的活化能＞反应Ⅱ正反应的活化能
C.反应Ⅱ在热力学上进行趋势较小
解析：D　从图像可知，合成尿素的过程中生成了NH2COONH4，其为合成尿素反应的中间产物，A正确；活化能是指化学反应中反应物分子到达活化分子所需的最小能量，由图像可知，反应Ⅰ逆反应的活化能＞反应Ⅱ正反应的活化能，B正确；反应Ⅱ为吸热反应，在热力学上进行趋势较小，C正确；2NH3（g）＋CO2（g）CO（NH2）2（l）＋H2O（l）为放热反应，ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量＜0，即ΔH＝E2－E1，D错误。
12.碳酸二甲酯DMC（ ）是一种低毒、性能优良的有机合成中间体，科学家提出了新的合成方案（吸附在催化剂表面上的物种用*标注），反应机理如图所示。
下列说法错误的是（　　）
A.HO·降低了反应的活化能
C.过程中既有H—O的断裂，又有H—O的形成
D.吸附和脱附过程中共吸收48.1 eV的能量
解析：D　A项，HO·在反应前参与反应，反应后又生成，作催化剂，降低了反应的活化能，提高化学反应速率，正确；B项，活化能大的步骤即决速步骤，由图示可知生成过渡态Ⅰ时的所需的活化能最大，所以CH3OH*＋HO·*CH3O·*＋H2O*是该反应的决速步骤，正确；C项，过程中甲醇反应时有 H—O 的断裂，生成水时有 H—O 的形成，正确；D项，吸附和脱附过程中共吸收的能量为终态减去始态的能量，始态相对能量为0 eV，终态相对能量为112.6×102 eV，则吸附和脱附过程中共吸收的能量为1.126×104 eV，错误。
二、非选择题：本题包括3个小题。
13.如图中：E1＝134 kJ·mol－1，E2＝368 kJ·mol－1，根据要求回答问题：
（1）如图是1 mol NO2（g）和1 mol CO（g）反应生成CO2（g）和NO（g）过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是 　　　　 （填“增大”“减小”或“不变”，下同），ΔH的变化是 　　　　 。请写出NO2（g）和CO（g）反应生成CO2（g）和NO（g）的热化学方程式：　 。
解析：观察图像，E1为反应的活化能，加入催化剂降低反应的活化能，但是ΔH不变；1 mol NO2（g）和1 mol CO（g）反应生成CO2（g）和 NO（g） 的反应热数值即反应物和生成物的能量差，因此该反应的热化学方程式为NO2（g）＋CO（g）CO2（g）＋NO（g）　ΔH＝－234 kJ·mol－1。
答案：减小　不变　NO2（g）＋CO（g）CO2（g）＋NO（g）　ΔH＝－234 kJ·mol－1
②CH3OH（g）＋O2（g）CO2（g）＋2H2（g）
ΔH＝－192.9 kJ·mol－1
又知③H2O（g）H2O（l）　ΔH＝－44 kJ·mol－1，则甲醇蒸气燃烧为液态水的热化学方程式为 　 。
解析：观察热化学方程式，利用盖斯定律，将所给热化学方程式作如下运算：②×3－①×2＋③×2，即可求出甲醇蒸气燃烧的热化学方程式。
（2）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的热化学方程式如下：
①CH3OH（g）＋H2O（g）CO2（g）＋3H2（g）
ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1
答案： CH3OH（g）＋O2（g）CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝－764.7 kJ·mol－1
④2CH3OH（l）＋3O2（g）2CO2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝－1 275.6 kJ·mol－1
⑤2CO（g）＋O2（g）2CO2（g）　
ΔH＝－566.0 kJ·mol－1
⑥H2O（g）H2O（l）　ΔH＝－44.0 kJ·mol－1
请写出1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol 一氧化碳和液态水的热化学方程式：　 。
（3）已知在常温常压下：
解析：根据盖斯定律，由（④－⑤＋⑥×4）×得CH3OH（l）＋O2（g）CO（g）＋2H2O（l） ΔH＝－442.8 kJ·mol－1。
答案： CH3OH（l）＋O2（g）CO（g）＋2H2O（l）
ΔH＝－442.8 kJ·mol－1
14.氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究重点。
Ⅰ.已知：4HCl（g）＋O2（g） 2Cl2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－115.6 kJ·mol－1
H2（g）＋Cl2（g）2HCl（g）　
ΔH＝－184 kJ·mol－1
（1）H2与O2反应生成气态水的热化学方程式是　 。
解析：根据盖斯定律，由第一个热化学方程式＋第二个热化学方程式×2可得2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）　ΔH＝－115.6 kJ·mol－1－184 kJ·mol－1×2＝－483.6 kJ·mol－1。
答案：2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）　
ΔH＝－483.6 kJ·mol－1（答案合理即可）
（2）断开1 mol H—O所需能量为 　　　　 kJ。
Ⅱ.已知：CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）
ΔH＝＋206.2 kJ·mol－1 ①
CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）
ΔH＝＋247.4 kJ·mol－1 ②
又知CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol－1。
解析： 反应2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）发生过程中断裂2 mol H—H和1 mol OO，形成4 mol H—O，则2E（H—H）＋E（OO）－4E（H—O）＝－483.6 kJ·mol－1，则E（H—O）＝kJ·mol－1＝462.9 kJ·mol－1，即断开1 mol H—O所需能量为462.9 kJ。
答案： 462.9
（3）利用上述已知条件写出甲烷完全燃烧的热化学方程式　 。
解析：由CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol－1可得甲烷完全燃烧的热化学方程式为CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1。
（4）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法，CH4（g）与H2O（g）反应生成CO2（g）和H2（g）的热化学方程式为　 。
解析： 根据盖斯定律，由①×2－②即可得到CH4（g）＋2H2O（g）CO2（g）＋4H2（g）　ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1。
答案：CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
答案： CH4（g）＋2H2O（g）CO2（g）＋4H2（g）
ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1
（5）高温下H2O可分解生成分子或原子。高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是 　　　 ，等物质的量的A、H2化学能较低的物质是 　　　　　　　 。
解析：观察图像信息知，高温时水先分解生成H2、O2，然后两种单质分子可继续分解成氢原子、氧原子，由于氢原子比氧原子多，故A是氢原子，B是氧原子。氢气分子分解成氢原子时需要吸收能量，故化学能较低的物质是氢气分子。
答案：H、O（或氢原子、氧原子）　H2
15.CH4在光照条件下与Cl2反应，可得到各种氯代甲烷。
（1）生成CH3Cl的化学方程式是　 。
解析：甲烷与氯气发生取代反应生成CH3Cl和HCl，化学方程式是CH4＋Cl2 CH3Cl＋HCl。
答案：CH4＋Cl2 CH3Cl＋HCl
（2）CH4氯代的机理为自由基（带有单电子的原子或原子团，如Cl·、·CH3）反应，包括以下几步：
Ⅰ.链引发 Ⅱ.链传递 Ⅲ.链终止
Cl2 2Cl·
①写出由CH3Cl生成CH2Cl2过程中链传递的方程式：　
、 　 　 。
②不同卤素原子自由基（X·）均可夺取CH4中的H，反应通式：X·（g）＋CH4（g）·CH3（g）＋HX（g）　ΔH。
已知：25 ℃，101 kPa时，CH4中C—H和HCl中H—Cl的键能分别是439 kJ·mol－1和431 kJ·mol－1。
a.当X为Cl时，ΔH＝ 　　　　 kJ·mol－1。
b.若X依次为F、Cl、Br、I，ΔH随着原子序数增大逐渐 　　　　 （填“增大”或“减小”），结合原子结构解释原因：　 。
③探究光照对CH4与Cl2反应的影响，实验如表。
编号 操作 结果
A 将Cl2与CH4混合后，光照 得到氯代甲烷
B 将Cl2先用光照，然后迅速在黑暗中与CH4混合 得到氯代甲烷
C 将Cl2先用光照，然后在黑暗中放置一段时间，再与CH4混合 几乎无氯代甲烷
D 将CH4先用光照，然后迅速在黑暗中与Cl2混合 几乎无氯代甲烷
a.由B和D得出的结论是　 。
b.依据上述机理，解释C中几乎没有氯代甲烷的原因：　 。
解析：①模仿Cl·＋CH4·CH3＋HCl，·CH3＋Cl2CH3Cl＋Cl·，由CH3Cl生成CH2Cl2过程中链传递的方程式：CH3Cl＋Cl··CH2Cl＋HCl，·CH2Cl＋Cl2CH2Cl2＋Cl·；②a.25 ℃，101 kPa时，CH4中C—H和HCl中H—Cl的键能分别是439 kJ·mol－1和431 kJ·mol－1。X·（g）＋CH4（g）·CH3（g）＋HX（g） 当X为Cl时，ΔH＝439 kJ·mol－1－431 kJ·mol－1＝＋8 kJ·mol－1；b.若X依次为F、Cl、Br、I，生成的卤化物中氢卤键键能逐渐减小，ΔH随着原子序数增大逐渐增大，结合原子结构解释原因：同一主族元素，随着原子序数增大，原子半径逐渐增大，H—X键能逐渐减小；③a.由B将Cl2先用光照，然后迅速在黑暗中与CH4混合，得到氯代甲烷，D将CH4先用光照，然后迅速在黑暗中与Cl2混合，却几乎无氯代甲烷，得出的结论是光照时发生链引发的物质是Cl2而不是CH4；b.依据上述机理，解释C中几乎没有氯代甲烷的原因：黑暗中发生2Cl·Cl2，一段时间后体系中几乎无 Cl· 存在，无法进行链传递。
答案： ①CH3Cl＋Cl··CH2Cl＋HCl　
·CH2Cl＋Cl2CH2Cl2＋Cl·　
②a.＋8　b.增大　同一主族元素，随着原子序数增大，原子半径逐渐增大，H—X键能逐渐减小　③a.光照时发生链引发的物质是Cl2而不是CH4　b.黑暗中发生2Cl·Cl2，一段时间后体系中几乎无Cl·存在，无法进行链传递
（3）丙烷氯代反应中链传递的一步反应能量变化如图。
推知—CH3中C—H键能比 中C—H键能 　　　　 （填“大”或“小”）。
解析：CH3CH2CH3＋Cl·生成·CH2CH2CH3＋HCl，放出的能量比生成CH3HCH3＋HCl少，推知—CH3中C—H键能比 中C—H键能大。
答案：大
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