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第30讲　反应热的测定与计算
【备考目标】　1.了解中和反应反应热测定的原理及操作。2.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1　中和反应反应热的测定
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。
ΔH＝－，
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n为生成的H2O的物质的量。稀溶液的密度用1 g·mL－1进行计算。
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(记录反应后体系的最高温度)
③重复步骤①、②两次
④数据处理：取三次测量所得温度差的平均值进行计算
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
3.注意事项
(1)若采用的酸、碱浓度相等，为保证酸完全中和，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。
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)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(× )
(2)在测定中和反应反应热的实验中，应把NaOH溶液分多次倒入(× )
(3)为测定反应H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)的ΔH，可以选用0.1 mol·L－1 NaHSO4溶液和0.1 mol·L－1 NaOH溶液进行实验(√ )
(4)实验时可用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器(× )
题组练习
1．在测定中和反应反应热的实验中，下列说法正确的是(　　 )
A．使用玻璃搅拌器是为了加快反应速率，减小实验误差
B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触
C．用0.5 mol·L－1 NaOH溶液分别与0.5 mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，若所取的溶液体积都相等，则测得的中和反应反应热数值相同
D．在测定中和反应反应热的实验中，需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计、玻璃搅拌器
解析：选A。B项，温度计水银球应浸入溶液中但不能与烧杯底部接触；C项，盐酸是强酸，醋酸是弱酸，醋酸电离吸热，测得数值不同；D项，在测定中和反应反应热的实验中，不需要滴定管、天平。
2．50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应反应热。回答下列问题：
(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是______________________________。
(2)隔热层的作用是______________________。
(3)倒入NaOH溶液的正确操作是________(填字母)。
a．沿玻璃棒缓慢倒入 b．分三次少量倒入 c．一次迅速倒入
(4)若实验过程中，内筒未加杯盖，求得的中和反应反应热数值________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(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的溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和反应反应热，某学生的实验记录数据如下：
实验序号 反应物的温度/℃ 反应前体系的温度t1/℃ 反应后体系的温度t2/℃
盐酸 氢氧化钠溶液
1 20.0 20.1 23.2
2 20.2 20.4 23.4
3 20.3 20.3 24.2
4 20.5 20.6 23.6
完成表格并依据该学生的实验数据计算，该实验中生成1 mol水时放出的热量为______ kJ(结果保留一位小数)。
解析：(5)四次实验(t2－t1)的值分别为3.15、3.1、3.9、3.05，第三次明显偏大，舍弃，则最终温度差平均值为第1、2、4组实验的温度差之和除以3，为3.1，平均值代入公式计算即可。
答案：(1)玻璃搅拌器　(2)减少实验过程中的热量损失　(3)c　(4)偏小　(5)20.05　20.3　20.3　20.55　51.8
考点2　盖斯定律及其应用
1．盖斯定律
对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。即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．不同热化学方程式中焓变之间的关系
热化学方程式 焓变之间的关系
aA===B　ΔH1A===B　ΔH2 ΔH2＝ΔH1或ΔH1＝aΔH2
aA===B　ΔH1B===aA　ΔH2 ΔH1＝－ΔH2
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
3.运用盖斯定律的三个注意事项
(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。
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)可以直接测量任意一反应的反应热(× )
(2)盖斯定律遵守能量守恒定律(√ )
(3)化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应途径无关(√ )
(4)可以用已经精确测定的反应热效应来计算难于测量或不能测量的反应的热效应(√ )
题组练习
一、利用盖斯定律计算反应热
1．根据下列热化学方程式：
①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1
③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH3＝－870.3 kJ·mol－1
计算出2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为______________________________________________。
解析：由①×2＋②×2－③可得：2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)　ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2－ΔH3＝2×(－393.5 kJ·mol－1)＋2×(－285.8 kJ·mol－1)－(－870.3 kJ·mol－1)＝－488.3 kJ·mol－1。
答案：ΔH＝－488.3 kJ·mol－1
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。
解析：根据盖斯定律，反应①＋反应②得到目标反应，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝[＋100.3＋(－11.0)]kJ·mol－1＝＋89.3 kJ·mol－1。
答案：＋89.3
3．黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为
S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)　ΔH＝x kJ·mol－1
已知：碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·mol－1，
S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1，
2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)　ΔH3＝c kJ·mol－1。
x为______________。
解析：碳燃烧的热化学方程式为①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1，将另外两个热化学方程式进行编号，②S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1，③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)　ΔH3＝c kJ·mol－1，运用盖斯定律，①×3＋②－③得S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)　ΔH＝(3a＋b－c) kJ·mol－1，则x＝3a＋b－c。
答案：3a＋b－c
二、利用盖斯定律推导热化学方程式
一般步骤：
4．(1)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25 ℃、101 kPa时：
①CaO(s)＋H2SO4(l)===CaSO4(s)＋H2O(l)　ΔH＝－271 kJ·mol－1，
②5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l)　ΔH＝－937 kJ·mol－1。
Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是
________________________________________________________________________。
(2)已知：
①Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)　ΔH1＝＋1 344.1 kJ·mol－1
②2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g)　ΔH2＝＋1 169.2 kJ·mol－1
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为__________________________________。
解析：(1)根据盖斯定律可知①×5－②即得到Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋HF(g)＋3H3PO4(l)　ΔH＝－418 kJ·mol－1。
(2)根据盖斯定律可知①－②即得到由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)　ΔH＝＋174.9 kJ·mol－1。
答案：(1)Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋HF(g)＋3H3PO4(l)　ΔH＝－418 kJ·mol－1
(2)Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)　ΔH＝＋174.9 kJ·mol－1
5．如图是发射卫星时用肼(N2H4)作燃料，用NO2作氧化剂(反应生成N2、水蒸气)和用F2作氧化剂(反应生成N2、HF)的反应原理。
通过计算，可知原理Ⅰ和原理Ⅱ氧化气态肼生成氮气的热化学方程式分别为
________________________________、__________________________________________，
消耗等量的N2H4(g)时释放能量较多的是原理________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
解析：根据题给信息可知N2H4(g)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH，结合盖斯定律，此反应可由②－×①得出，所以ΔH＝ΔH2－ΔH1＝－534 kJ·mol－1－×67.7 kJ·mol－1＝－567.85 kJ·mol－1。同理可得N2H4(g)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g)　ΔH，此反应可由反应②＋2×③－④得出，所以ΔH＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH4＝－534 kJ·mol－1＋2×(－538 kJ·mol－1)－(－484 kJ·mol－1)＝－1 126 kJ·mol－1。由所得两个热化学方程式可知，消耗等量N2H4(g)释放能量较多的是原理Ⅱ。
答案：N2H4(g)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－567.85 kJ·mol－1　N2H4(g)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g)　ΔH＝－1 126 kJ·mol－1　Ⅱ
考点3　反应热大小的比较
1．根据反应物量的大小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，放热更多，|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，已知铝热反应为放热反应，故ΔH<0，ΔH7<ΔH8。
题组练习
1．根据以下热化学方程式，ΔH1和ΔH2的大小比较错误的是(　　 )
A．2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l)　ΔH2
则有ΔH1>ΔH2
B．Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH1
Br2(l)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH2
则有ΔH1<ΔH2
C．C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1
C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2
则有ΔH1>ΔH2
D．Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH1
Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH2
则有ΔH1<ΔH2
解析：选A。将A中的热化学方程式依次编号为①②，根据盖斯定律，由①－②可得2S(s)＋2O2(g)===2SO2(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2<0，即ΔH1<ΔH2，A错误；等量的Br2(g)具有的能量高于等量的Br2(l)具有的能量，故1 mol Br2(g)与H2(g)反应生成HBr(g)放出的热量比1 mol Br2(l)与H2(g)反应生成HBr(g)放出的热量多，则有ΔH1<ΔH2，B正确；C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH>0，则ΔH1>ΔH2，C正确；Cl原子半径比Br原子半径小，H—Cl的键能比H—Br的键能大，故ΔH1<ΔH2，D正确。
2．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
解析：选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。
高考真题
1．(2020·北京高考)关于图示关系，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)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)＋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
解析：选C。根据图示，C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ/mol，ΔH1＜0，则石墨燃烧是放热反应，A正确；根据图示，C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ/mol，CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ/mol，根据反应可知都是放热反应，1 mol C(石墨)和1 mol CO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2，1 mol C(石墨)放热多，B正确；根据B项分析，①C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ/mol，②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ/mol，根据盖斯定律，①－②×2可得：C(石墨)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH＝ΔH1－2ΔH2，C错误；根据盖斯定律可知，化学反应的焓变只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关，D正确。
2．(2023·全国卷甲节选)(1)已知下列反应的热化学方程式
①3O2(g)===2O3(g) K1 　ΔH1＝＋285 kJ·mol－1
②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l) K2　ΔH2＝－329 kJ·mol－1
反应③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝________kJ·mol－1。
解析：(1)根据盖斯定律，反应③＝×(②－①)，则反应③的ΔH3＝×(ΔH2－ΔH1)＝－307 kJ·mol－1。
答案：(1)－307
3．(2023·北京高考节选)二十世纪初，工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：
ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4；
ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是________(填字母)。
a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ
b．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应
c．CO2(l)＋2NH3(l)===CO(NH2)2(l)＋H2O(l)　ΔH＝E1－E4
解析：反应ⅰ的活化能是E1，反应ⅱ活化能是E3，E1答案：ab
4．(2022·广东高考节选)Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图1，X(g)―→Y(g)过程的焓变为_________________________________________________________________(列式表示)。
解析：由图可知，X(g)―→Y(g)过程分为3个阶段，第一步反应的焓变ΔH1＝E1－E2，第二步反应的焓变ΔH2＝ΔH，第三步反应的焓变ΔH3＝E3－E4，根据盖斯定律计算总反应的焓变为E1－E2＋ΔH＋E3－E4。
答案：E1－E2＋ΔH＋E3－E4
5．(2022·湖北高考节选)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，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
巩固练习
一、选择题(每题5分，共10题，共50分)
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，需要快速地将两种溶液混合
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
解析：选A。等温条件下，试管中进行的中和反应，反应体系向环境中释放的热量就是反应的热效应，环境是指与体系相互影响的其他部分，如盛有溶液的试管和溶液之外的空气等，A错误；快速混合，防止热量散失，B正确；若用的是弱酸或弱碱，其电离需吸收一部分热量，D正确。
2．(2023·天津河西期末)已知强酸与强碱的稀溶液进行中和反应，理论上生成1 mol H2O时放热为57.3 kJ。下列稀硫酸与稀烧碱溶液反应的热化学方程式正确的是(　　)
A．H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
B．H＋(l)＋OH－(l)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
C．H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ
D．H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝＋114.6 kJ·mol－1
解析：选A。l表示液体，aq表示溶液，氢离子和氢氧根的状态应用aq表示，B错误；反应热的单位是kJ/mol，C错误；中和反应放热，ΔH<0，D错误。
3．为探究 NaHCO3、Na2CO3与盐酸(浓度为1 mol·L－1)反应过程中的热效应，实验测得的数据如表所示：
序号 35 mL试剂 固体 混合前温度/℃ 混合后温度/℃
① 水 2.5 g NaHCO3 20.0 18.5
② 水 3.2 gNa2CO3 20.0 24.3
③ 盐酸 2.5 gNaHCO3 20.0 16.2
④ 盐酸 3.2 g Na2CO3 20.0 25.1
由此得出的结论正确的是(　　 )
A．Na2CO3固体与盐酸的反应是吸热反应
B．NaHCO3固体与盐酸的反应是放热反应
C．20.0 ℃时，含3.2 g Na2CO3的饱和溶液和 35 mL 盐酸混合后的温度将低于25.1 ℃
D.20.0 ℃时，含2.5 g NaHCO3的饱和溶液和 35 mL 盐酸混合后的温度将低于16.2 ℃
解析：选C。由表中数据可知，3.2 g Na2CO3加入盐酸中，包括溶解和反应两个过程，其中溶解使温度升高到24.3 ℃，最终温度为25.1 ℃，说明Na2CO3与盐酸的反应是放热反应，故A错误；2.5 g NaHCO3加入盐酸中，包括溶解和反应两个过程，其中溶解使温度降低到18.5 ℃，最终温度为16.2 ℃，说明NaHCO3与盐酸的反应是吸热反应，故B错误；20.0 ℃时，含3.2 g Na2CO3的饱和溶液和 35 mL 盐酸混合，与固体相比较由于缺少溶解的过程，则混合后的温度将低于25.1 ℃，故C正确；NaHCO3溶于水的过程为吸热过程，20.0 ℃时，含2.5 g NaHCO3的饱和溶液和35 mL盐酸混合，与固体相比较，缺少溶解吸热的过程，混合后的温度将高于16.2 ℃，故D错误。
4．(2024·河北衡水中学模拟)热化学离不开实验，更离不开对反应热的研究。下列有关说法正确的是(　　 )
A．向甲的试管A中加入某一固体和液体，若注射器的活塞右移，说明A中发生了吸热反应
B．将甲虚线框中的装置换为乙装置，若注射器的活塞右移，说明锌粒和稀硫酸的反应为放热反应
C．用丙装置进行中和反应反应热的测定实验时，NaOH要缓缓倒入稀硫酸中
D．用丙装置进行中和反应反应热的测定实验时，每次实验要测量并记录三次温度数值
解析：选D。向甲的试管A中加入某一固体和液体，若注射器的活塞右移，说明气体受热膨胀，A中发生了放热反应或溶解过程放热，A错误；将甲虚线框中的装置换为乙装置，由于锌粒与稀硫酸反应生成H2，生成的H2可使注射器的活塞右移，不能说明锌粒和稀硫酸的反应为放热反应，B错误；用丙装置进行中和反应反应热的测定实验时，为了减少热量损失，NaOH要迅速倒入稀硫酸中，C错误；进行中和反应反应热的测定实验时，每次实验要测量并记录酸溶液的温度、碱溶液的温度、酸碱混合后溶液的最高温度，D正确。
5．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
解析：选B。硫固体转化为硫蒸气的过程为吸热过程，则焓变ΔH2>0，故A正确；硫蒸气的能量高于硫固体的，则1 mol 硫蒸气完全燃烧释放的能量大于2 968 kJ，故B错误；由盖斯定律可知，焓变ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则焓变ΔH2＝ΔH1－ΔH3，故C正确；由图可知，16 g 硫固体完全燃烧释放的能量为×2 968 kJ·mol－1＝1 484 kJ，故D正确。
6．(2024·山东省实验中学模拟)根据HX的水溶液能量循环图：
下列说法不正确的是(　　 )
A．由于氢键的存在，ΔH1(HF)>ΔH1(HCl) B．已知HF气体溶于水放热，则ΔH1(HF)<0
C．相同条件下，ΔH2(HCl)>ΔH2(HBr) D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6
解析：选B。ΔH1为脱水能，为吸热过程，焓变大于零，HF与水分子间存在氢键，所以ΔH1(HF)的焓变更大，故ΔH1(HF)>ΔH1(HCl)，A正确；ΔH1为脱水能，为吸热过程，焓变大于零，B错误；ΔH2为离解能，为吸热过程，氯原子半径小于溴原子，故氢氯键键能更大，则相同条件下，ΔH2(HCl)>ΔH2(HBr)，C正确；由盖斯定律可知，反应的焓变与途径无关，故ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6，D正确。
7．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
解析：选C。反应②生成BaSO4沉淀，为放热反应，ΔH2<0，反应③为NH3·H2O与强酸发生的中和反应，为放热反应，ΔH3<0，A错误；反应④除了生成沉淀放热，还有中和反应放热，放出的热量大于反应②，即ΔH4<ΔH2，B错误；根据盖斯定律可知ΔH4＝2ΔH1＋ΔH2，已知ΔH1<0，ΔH2<0，故ΔH4<ΔH1＋ΔH2，C正确；反应③可表示NH3·H2O与强酸发生的中和反应，NH3·H2O为弱碱，电离需吸收能量，故ΔH3>ΔH1，D错误。
8．肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同，T ℃时在Cu表面分解的机理如图。已知200 ℃时：
反应Ⅰ：3N2H4(g)===N2(g)＋4NH3(g)　ΔH1＝－a kJ·mol－1(a＞0)
反应Ⅱ：N2H4(g)＋H2(g)===2NH3(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1
总反应为N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g)　ΔH3
下列说法不正确的是(　　 )
A．图示反应①是放热反应
B．b＜0
C．3 mol N2H4(g)的总能量大于1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)的总能量
D．ΔH3＝(a＋2b) kJ·mol－1
解析：选D。图示反应①N2H4分解为N2和NH3的ΔH1＜0，则①是放热反应，A项正确；由能量变化图示可知，N2H4(g)＋H2(g)具有的总能量高于2NH3(g)具有的总能量，该反应是放热反应，则b＜0，B项正确；反应Ⅰ是放热反应，则3 mol N2H4(g)具有的总能量高于1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)具有的总能量，C项正确；由Ⅰ－Ⅱ×2可得：N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g)，根据盖斯定律，该反应的ΔH3＝－(a＋2b) kJ·mol－1，D项错误。
9．Li/Li2O体系的能量循环如图所示。下列说法正确的是(　　 )
A．ΔH3<0 B．ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6 C．ΔH6>ΔH5 D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0
解析：选C。O2的气态分子变为气态原子，需要断裂分子中的化学键，因此要吸收能量，ΔH3>0，A项错误；物质含有的能量只与物质的始态与终态有关，与反应途径无关，根据物质转化关系可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6，B、D两项错误。
10．(2023·湘豫名校联盟联考)苯与卤素发生取代反应可细分为：
①C6H6(苯)＋·X＋X2―→C6H5·＋X2＋HX　ΔH1
②C6H5·＋X2＋HX―→C6H5X＋HX＋·X　ΔH2
下图1、2表示反应中部分物质的含量(测量反应过程中多个时间点的各物质含量，去除开始时与结束前的极端值后取平均值)，已知图1为使用催化剂前，图2为使用催化剂后，下表为相关ΔH的数据。
X Cl Br
ΔH1/(kJ·mol－1) 10 20
ΔH2/(kJ·mol－1) －111 －100
下列说法正确的是(　　 )
A．可推知H—Cl键的键能比H—Br键的键能大10 kJ·mol－1
B．1 mol苯与1 mol氯气反应将会向环境释放101 kJ热量
C．使用催化剂后会改变ΔH1，但不会改变ΔH1＋ΔH2
D．反应②为总反应的决速步，催化剂的机理为降低反应②的活化能
解析：选A。从表中可以得出，ΔH1(Cl)－ΔH1(Br)＝(10－20) kJ·mol－1＝－10 kJ·mol－1，两个过程中其它键的断裂情况相同，只有形成的H—Cl键和H—Br键不同，由此可推知H—Cl键的键能比H—Br键的键能大10 kJ·mol－1，A正确；利用盖斯定律，将反应①＋②，可得出C6H6(苯)＋X2―→C6H5X＋HX　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝－101 kJ·mol－1，由题图1、2可知苯与氯气发生的反应为可逆反应，所以1 mol苯与1 mol氯气反应向环境释放的热量小于101 kJ，B不正确；使用催化剂后，只能改变反应的活化能，不能改变ΔH1和ΔH2，也不会改变ΔH1＋ΔH2，C不正确；从图中可以看出，加入催化剂后，C6H5·的百分含量增大较少，而C6H5X的百分含量增大很多，则表明反应①的反应速率慢，反应②的反应速率快，从而确定反应①为总反应的决速步，D不正确。
二、非选择题(共2题，共20分)
11．(13分)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，测得混合液最高温度。回答下列问题：
(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量？
________________________________________________________________________。(2分)
(2)倒入NaOH溶液的正确操作是______(填字母)。(2分)
A．沿玻璃棒缓慢倒入 B．分三次倒入 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______(填字母)。(2分)
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____________________________。(2分)
(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，某学生实验数据记录如下：
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)。(2分)
(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
________________________________________________________________________。(3分)
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)为了减少热量损失，倒入NaOH溶液应该一次迅速倒入。
(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，故反应热的数值要小一些(注意中和热与ΔH的关系)。
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，沉淀的生成热会影响中和反应的反应热
12．(7分)(2023·宁夏石嘴山市模拟节选)回答下列问题
(1)“世上无难事，九天可揽月”，我国的航空航天事业取得了举世瞩目的成就。碳酰肼类化合物[Mn(L)3]( ClO4)2是种优良的含能材料，可作为火箭推进剂的组分，其相关反应的能量变化如图所示，已知ΔH2＝－299 kJ/mol，则ΔH1为________________。(2分)
(2)CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
(a)CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1
(b)CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2
(c)CH4(g) C(s)＋2H2(g)　ΔH3
(d)2CO(g) CO2(g)＋C(s)　ΔH4
(e)CO(g)＋H2(g) H2O(g)＋C(s)　ΔH5
根据盖斯定律，反应(a)的ΔH1＝________(写出一个代数式即可)。(2分)
(3)1 mol CH4(g)完全燃烧生成气态水的能量变化和1 mol S(g)燃烧的能量变化如图所示。在催化剂作用下，CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2(g)，写出该反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________。(3分)
解析：(1)由盖斯定律可知，ΔH1＝2ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝2×(－299 kJ/mol)＋(－1 018 kJ/mol)－(＋87 kJ/mol)＝－1 703 kJ/mol。(2)根据盖斯定律，反应(b)＋(c)－(e)或(c)－(d)得反应(a)，故反应(a)的ΔH1＝ΔH2＋ΔH3－ΔH5或ΔH3－ΔH4。(3)由图可知，①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝(126－928)kJ/mol＝－802 kJ/mol，②S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－577 kJ/mol，根据盖斯定律可知，①－2×②得：CH4(g)＋2SO2(g) 2S(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝＋352 kJ/mol。
答案：(1)－1 703 kJ/mol　(2)ΔH2＋ΔH3－ΔH5(或ΔH3－ΔH4)
(3)CH4(g)＋2SO2(g) 2S(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝＋352 kJ/mol
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第30讲　反应热的测定与计算
【备考目标】　1.了解中和反应反应热测定的原理及操作。2.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1　中和反应反应热的测定
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。
ΔH＝－，
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n为生成的H2O的物质的量。稀溶液的密度用1 g·mL－1进行计算。
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(记录反应后体系的最高温度)
③重复步骤①、②两次
④数据处理：取三次测量所得温度差的平均值进行计算
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
3.注意事项
(1)若采用的酸、碱浓度相等，为保证酸完全中和，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 。
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)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( )
(2)在测定中和反应反应热的实验中，应把NaOH溶液分多次倒入( )
(3)为测定反应H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)的ΔH，可以选用0.1 mol·L－1 NaHSO4溶液和0.1 mol·L－1 NaOH溶液进行实验( )
(4)实验时可用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器( )
题组练习
1．在测定中和反应反应热的实验中，下列说法正确的是(　　 )
A．使用玻璃搅拌器是为了加快反应速率，减小实验误差
B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触
C．用0.5 mol·L－1 NaOH溶液分别与0.5 mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，若所取的溶液体积都相等，则测得的中和反应反应热数值相同
D．在测定中和反应反应热的实验中，需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计、玻璃搅拌器
2．50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应反应热。回答下列问题：
(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是______________________________。
(2)隔热层的作用是______________________。
(3)倒入NaOH溶液的正确操作是________(填字母)。
a．沿玻璃棒缓慢倒入
b．分三次少量倒入
c．一次迅速倒入
(4)若实验过程中，内筒未加杯盖，求得的中和反应反应热数值________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(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的溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和反应反应热，某学生的实验记录数据如下：
实验序号 反应物的温度/℃ 反应前体系的温度t1/℃ 反应后体系的温度t2/℃
盐酸 氢氧化钠溶液
1 20.0 20.1 23.2
2 20.2 20.4 23.4
3 20.3 20.3 24.2
4 20.5 20.6 23.6
完成表格并依据该学生的实验数据计算，该实验中生成1 mol水时放出的热量为______ kJ(结果保留一位小数)。
考点2　盖斯定律及其应用
1．盖斯定律
对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，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．不同热化学方程式中焓变之间的关系
热化学方程式 焓变之间的关系
aA===B　ΔH1A===B　ΔH2 ΔH2＝ΔH1或
aA===B　ΔH1B===aA　ΔH2
3.运用盖斯定律的三个注意事项
(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。
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)可以直接测量任意一反应的反应热( )
(2)盖斯定律遵守能量守恒定律( )
(3)化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应途径无关( )
(4)可以用已经精确测定的反应热效应来计算难于测量或不能测量的反应的热效应( )
题组练习
一、利用盖斯定律计算反应热
1．根据下列热化学方程式：
①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1
③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH3＝－870.3 kJ·mol－1
计算出2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为_________________________________。
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．黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为
S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)　ΔH＝x kJ·mol－1
已知：碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·mol－1，
S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1，
2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)　ΔH3＝c kJ·mol－1。
x为______________。
二、利用盖斯定律推导热化学方程式
一般步骤：
4．(1)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25 ℃、101 kPa时：
①CaO(s)＋H2SO4(l)===CaSO4(s)＋H2O(l)　ΔH＝－271 kJ·mol－1，
②5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l)　ΔH＝－937 kJ·mol－1。
Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是
________________________________________________________________________。
(2)已知：
①Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)　ΔH1＝＋1 344.1 kJ·mol－1
②2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g)　ΔH2＝＋1 169.2 kJ·mol－1
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为____________________________________。
5．如图是发射卫星时用肼(N2H4)作燃料，用NO2作氧化剂(反应生成N2、水蒸气)和用F2作氧化剂(反应生成N2、HF)的反应原理。
通过计算，可知原理Ⅰ和原理Ⅱ氧化气态肼生成氮气的热化学方程式分别为
________________________________、__________________________________________，
消耗等量的N2H4(g)时释放能量较多的是原理________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
考点3　反应热大小的比较
1．根据反应物量的大小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，放热更多，|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，已知铝热反应为放热反应，故ΔH<0，ΔH7<ΔH8。
题组练习
1．根据以下热化学方程式，ΔH1和ΔH2的大小比较错误的是(　　 )
A．2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l)　ΔH2
则有ΔH1>ΔH2
B．Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH1
Br2(l)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH2
则有ΔH1<ΔH2
C．C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1
C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2
则有ΔH1>ΔH2
D．Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH1
Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH2
则有ΔH1<ΔH2
2．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
高考真题
1．(2020·北京高考)关于图示关系，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)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)＋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．(2023·全国卷甲节选)(1)已知下列反应的热化学方程式
①3O2(g)===2O3(g) K1 　ΔH1＝＋285 kJ·mol－1
②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l) K2　ΔH2＝－329 kJ·mol－1
反应③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝________kJ·mol－1。
3．(2023·北京高考节选)二十世纪初，工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：
ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4；
ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是________(填字母)。
a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ
b．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应
c．CO2(l)＋2NH3(l)===CO(NH2)2(l)＋H2O(l)　ΔH＝E1－E4
4．(2022·广东高考节选)Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图1，X(g)―→Y(g)过程的焓变为________________________________________________________________(列式表示)。
5．(2022·湖北高考节选)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。
巩固练习
一、选择题(每题5分，共10题，共50分)
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，需要快速地将两种溶液混合
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．(2023·天津河西期末)已知强酸与强碱的稀溶液进行中和反应，理论上生成1 mol H2O时放热为57.3 kJ。下列稀硫酸与稀烧碱溶液反应的热化学方程式正确的是(　　)
A．H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
B．H＋(l)＋OH－(l)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
C．H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ
D．H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝＋114.6 kJ·mol－1
3．为探究 NaHCO3、Na2CO3与盐酸(浓度为1 mol·L－1)反应过程中的热效应，实验测得的数据如表所示：
序号 35 mL试剂 固体 混合前温度/℃ 混合后温度/℃
① 水 2.5 g NaHCO3 20.0 18.5
② 水 3.2 gNa2CO3 20.0 24.3
③ 盐酸 2.5 gNaHCO3 20.0 16.2
④ 盐酸 3.2 g Na2CO3 20.0 25.1
由此得出的结论正确的是(　　 )
A．Na2CO3固体与盐酸的反应是吸热反应
B．NaHCO3固体与盐酸的反应是放热反应
C．20.0 ℃时，含3.2 g Na2CO3的饱和溶液和 35 mL 盐酸混合后的温度将低于25.1 ℃
D.20.0 ℃时，含2.5 g NaHCO3的饱和溶液和 35 mL 盐酸混合后的温度将低于16.2 ℃
4．(2024·河北衡水中学模拟)热化学离不开实验，更离不开对反应热的研究。下列有关说法正确的是(　　 )
A．向甲的试管A中加入某一固体和液体，若注射器的活塞右移，说明A中发生了吸热反应
B．将甲虚线框中的装置换为乙装置，若注射器的活塞右移，说明锌粒和稀硫酸的反应为放热反应
C．用丙装置进行中和反应反应热的测定实验时，NaOH要缓缓倒入稀硫酸中
D．用丙装置进行中和反应反应热的测定实验时，每次实验要测量并记录三次温度数值
5．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
6．(2024·山东省实验中学模拟)根据HX的水溶液能量循环图：
下列说法不正确的是(　　 )
A．由于氢键的存在，ΔH1(HF)>ΔH1(HCl) B．已知HF气体溶于水放热，则ΔH1(HF)<0
C．相同条件下，ΔH2(HCl)>ΔH2(HBr) D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6
7．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
8．肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同，T ℃时在Cu表面分解的机理如图。已知200 ℃时：
反应Ⅰ：3N2H4(g)===N2(g)＋4NH3(g)　ΔH1＝－a kJ·mol－1(a＞0)
反应Ⅱ：N2H4(g)＋H2(g)===2NH3(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1
总反应为N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g)　ΔH3
下列说法不正确的是(　　 )
A．图示反应①是放热反应
B．b＜0
C．3 mol N2H4(g)的总能量大于1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)的总能量
D．ΔH3＝(a＋2b) kJ·mol－1
9．Li/Li2O体系的能量循环如图所示。下列说法正确的是(　　 )
A．ΔH3<0 B．ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6 C．ΔH6>ΔH5 D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0
10．(2023·湘豫名校联盟联考)苯与卤素发生取代反应可细分为：
①C6H6(苯)＋·X＋X2―→C6H5·＋X2＋HX　ΔH1
②C6H5·＋X2＋HX―→C6H5X＋HX＋·X　ΔH2
下图1、2表示反应中部分物质的含量(测量反应过程中多个时间点的各物质含量，去除开始时与结束前的极端值后取平均值)，已知图1为使用催化剂前，图2为使用催化剂后，下表为相关ΔH的数据。
X Cl Br
ΔH1/(kJ·mol－1) 10 20
ΔH2/(kJ·mol－1) －111 －100
下列说法正确的是(　　 )
A．可推知H—Cl键的键能比H—Br键的键能大10 kJ·mol－1
B．1 mol苯与1 mol氯气反应将会向环境释放101 kJ热量
C．使用催化剂后会改变ΔH1，但不会改变ΔH1＋ΔH2
D．反应②为总反应的决速步，催化剂的机理为降低反应②的活化能
二、非选择题(共2题，共20分)
11．(13分)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，测得混合液最高温度。回答下列问题：
(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量？
________________________________________________________________________。(2分)
(2)倒入NaOH溶液的正确操作是______(填字母)。(2分)
A．沿玻璃棒缓慢倒入 B．分三次倒入 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______(填字母)。(2分)
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____________________________。(2分)
(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，某学生实验数据记录如下：
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)。(2分)
(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
________________________________________________________________________。(3分)
12．(7分)(2023·宁夏石嘴山市模拟节选)回答下列问题
(1)“世上无难事，九天可揽月”，我国的航空航天事业取得了举世瞩目的成就。碳酰肼类化合物[Mn(L)3]( ClO4)2是种优良的含能材料，可作为火箭推进剂的组分，其相关反应的能量变化如图所示，已知ΔH2＝－299 kJ/mol，则ΔH1为________________。(2分)
(2)CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
(a)CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1
(b)CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2
(c)CH4(g) C(s)＋2H2(g)　ΔH3
(d)2CO(g) CO2(g)＋C(s)　ΔH4
(e)CO(g)＋H2(g) H2O(g)＋C(s)　ΔH5
根据盖斯定律，反应(a)的ΔH1＝________(写出一个代数式即可)。(2分)
(3)1 mol CH4(g)完全燃烧生成气态水的能量变化和1 mol S(g)燃烧的能量变化如图所示。在催化剂作用下，CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2(g)，写出该反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________。(3分)
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