人教版高中化学选择性必修1第一章化学反应的热效应章末总结综合课件+学案

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人教版高中化学选择性必修1第一章化学反应的热效应章末总结综合课件+学案

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第一章 化学反应的热效应
第一节 反应热
【学习目标】 1.知道化学反应中的能量转化形式,能解释化学反应中能量变化的本质。2.知道恒温恒压条件下,化学反应的反应热可以用焓变表示。3.以酸碱中和反应为例,了解反应热的测定方法。4.能用热化学方程式表示化学反应中的能量变化,能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。5.理解燃烧热的概念,掌握有关计算方法。
第1课时 反应热 焓变
一、反应热及其相关概念
1.认识体系与环境(以研究盐酸与NaOH溶液的反应为例)
(1)环境:与体系相互影响的其他部分,如盛溶液的试管和溶液之外的空气等。
(2)体系:将试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系,简称体系(又称系统)。
(3)热量:是指因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。
2.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。
3.常见的放热反应和吸热反应
放热反应 吸热反应
常见反应 ①可燃物的燃烧 ②酸碱中和反应 ③金属与酸或水的反应 ④物质的缓慢氧化 ⑤铝热反应 ⑥大多数化合反应 ①大多数分解反应 ②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 ③C和H2O(g)、C和CO2的反应 ④高温条件下C、H2、CO作为还原剂的反应
【判断】
(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)所有的燃烧反应都是放热反应,所以不需要加热就能进行。( × )
(3)浓硫酸溶于水是放热反应。( × )
(4)物质发生化学变化都伴有能量变化。( √ )
 下列需要吸收热量的是(  )
①CaCO3CaO+CO2↑ ②C+O2CO2
③SO3+H2OH2SO4 ④2Na+2H2O2NaOH+H2↑ ⑤铝热反应 ⑥C+H2O(g)CO+H2 ⑦食物腐败 ⑧液氨汽化
A.①⑥⑧ B.①③⑥⑧
C.③④⑥⑦ D.①⑥⑦⑧
答案:A
解析:CaCO3CaO+CO2↑属于分解反应,吸收热量,①符合题意;可燃物燃烧,放出热量,②不符合题意;SO3+H2OH2SO4是放热反应,③不符合题意;2Na+2H2O2NaOH+H2↑是放热反应,④不符合题意;铝热反应是放热反应,⑤不符合题意;C+H2O(g)CO+H2是吸热反应,⑥符合题意;食物腐败过程中发生放热反应,⑦不符合题意;液氨汽化会吸收大量的热,⑧符合题意。综上所述,①⑥⑧符合题意。
@二、中和反应反应热的测定
二、中和反应反应热的测定
1.中和热的概念
2.中和反应反应热的测定
(1)测定原理:通过实验用温度计测定一定量的盐酸和NaOH溶液在反应前后的温度变化,根据有关物质的比热容等来计算反应热。
反应热的计算公式:Q=mcΔt。
Q:中和反应放出的 热量 ;
m:反应混合液的 质量 ;
c:反应混合液的 比热容 ;
Δt:反应前后溶液 温度 的差值。
(2)测定装置
简易量热计示意图
(3)实验步骤及注意事项
①反应前体系温度的测量:分别测量盐酸与NaOH溶液的温度。
②反应后体系温度的测量: 迅速 混合并 搅拌 ,记录 最高 温度。
③重复操作两次,取温度差的 平均值 作为计算依据。
(4)数据处理
某小组用50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行实验。
实验 次数 反应物的 温度/℃ 反应前体 系的温度 反应后体 系的温度 温度差
盐酸 NaOH 溶液 t1/℃ t2/℃ (t2-t1) /℃
1 25.0 25.2  25.1  28.5  3.4 
2 24.9 25.1  25.0  28.3  3.3 
3 25.6 25.4  25.5  29.0  3.5 
设溶液的密度均为1 g·cm-3,反应后溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1,则反应放出的热量Q=cmΔt=c·[m(盐酸)+m(NaOH溶液)]·(t2-t1)≈ 1.42 kJ,那么生成1 mol H2O(l)放出的热量为=  = 56.8 kJ 。
【思考交流1】
问题 分析
药品 用量 (1)为什么采用碱稍过量的方法?             
实验 装置 仪器 选择 (2)能否用金属(不与酸、碱反应)搅拌器代替玻璃搅拌器?             
(3)测量盐酸和NaOH溶液的温度时能否选用不同的温度计?             
实验 操作 (4)测完酸后能否直接测量碱的温度?应该如何操作?             
(5)将溶液迅速倒入内筒后,为什么要立即盖上杯盖?             
(6)能否将NaOH溶液分多次倒入量热计中?             
提示:(1)为了保证盐酸完全被中和
(2)不能,金属搅拌器易导热,会造成实验过程中热量损失
(3)不能,不同的温度计会存在仪器误差
(4)不能,残留的酸会与碱反应,造成碱消耗,热量损失。测定完一种溶液后温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干后再测另一种溶液
(5)为了减少热量的损失
(6)不能,操作要迅速,尽量减少热量的散失
【思考交流2】
(1)本次实验测得数据小于57.3 kJ·mol-1,下列有关实验误差原因分析正确的是  (填序号)。
①量取酸碱溶液时,操作或读数不当,量取体积小于50 mL;②量热计保温效果不好;③溶液混合时速度不够快,或没有及时盖上杯盖;④读取反应后温度时,过早或过晚,不是读取的最高温度。
(2)若改用100 mL 0.50 mol·L-1的盐酸与100 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液混合,所测中和热的数值是否为本实验结果的2倍?
            (3)用浓硫酸代替盐酸对结果会产生什么影响?用醋酸代替盐酸对结果会产生什么影响?
            (4)若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定中和热,测得的数值  (填“>”“<”或“=”)57.3 kJ·mol-1。
提示:(1)①②③④
(2)否;中和热是指在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时的反应热,其数值与反应物的量的多少无关,故所测结果应与本次实验结果基本相同。
(3)浓硫酸溶于水时放热,使所测反应热的数值偏大;弱酸、弱碱电离时吸热,使所测反应热的数值偏小。
(4)>
1.下列有关中和反应反应热测定实验的说法正确的是(  )
A.温度计能代替玻璃搅拌器,用于搅拌反应物
B.强酸与强碱反应生成1 mol H2O(l)释放的热量都约为57.3 kJ
C.测定中和反应反应热的实验中,读取混合溶液不再变化的温度为终止温度
D.某同学通过实验测得盐酸和NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)时,放出的热量为52.3 kJ,造成这一结果的原因不可能是所用酸、碱溶液浓度过大
答案:D
解析:温度计不能代替玻璃搅拌器,温度计只能用于测量溶液的温度,A项错误;强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时,放出的热量不一定等于57.3 kJ,如浓硫酸与NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)时,放出的热量大于57.3 kJ,B项错误;测定中和反应反应热时,应读取混合溶液的最高温度为终止温度,C项错误;浓酸或浓碱溶于水时会放热,则生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ,D项正确。
2.某化学兴趣小组用50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行中和反应的反应热测定实验,实验装置如图。试回答下列问题:
(1)实验时玻璃搅拌器的使用方法是  ;不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器的理由是                                      。
(2)某学生记录的实验数据如表所示。(已知:实验中盐酸和氢氧化钠溶液的密度均为1 g·cm-3,中和反应后溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1)
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 20.2 23.3
2 20.2 20.4 23.4
3 20.4 20.6 23.8
依据该学生的实验数据计算,该实验测得反应放出的热量为  J。
(3)下列操作会导致实验结果出现偏差的是  (填字母)。
a.用量筒量取盐酸的体积时仰视读数
b.把量筒中的氢氧化钠溶液分多次倒入盐酸中
c.将50 mL 0.55 mol·L-1氢氧化钠溶液取成了50 mL 0.55 mol·L-1氢氧化钾溶液
d.做本实验的当天室温较高
e.大烧杯的杯盖中间小孔太大
(4)某同学为了省去清洗温度计的麻烦,建议实验时使用两支温度计分别测量酸和碱的温度,你是否同意该同学的观点,为什么?                   。
(5)如果将NaOH溶液换成等量的NaOH固体,那么实验中测得的中和反应的反应热  (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(6)如果用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行实验,与上述实验相比,二者所放出的热量  (填“相等”或“不相等”,下同),所求的中和反应H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)的反应热  。
答案:(1)上下搅动 Cu是热的良导体,传热快,热量损失大
(2)1 337.6
(3)abe
(4)不同意,因为不同的温度计误差不同
(5)偏小
(6)不相等 相等
解析:(1)实验时为防止打断温度计,玻璃搅拌器的使用方法是上下搅动;Cu是热的良导体,传热快,热量损失大,所以不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器。
(2)三次温度差分别为3.2 ℃、3.1 ℃、3.3 ℃,温度的平均值为3.2 ℃,溶液的总质量为100 g,该实验测得反应放出的热量为Q=4.18 J·g-1·℃-1×100 g×3.2 ℃=1 337.6 J。
(3)用量筒量取盐酸的体积时仰视读数,使盐酸的体积偏小,会导致实验结果出现偏差,故a符合题意;把量筒中的氢氧化钠溶液分多次倒入盐酸中,会使热量散失,会导致实验结果出现偏差,故b符合题意;将50 mL 0.55 mol·L-1氢氧化钠溶液取成了50 mL 0.55 mol·L-1氢氧化钾溶液,氢氧根离子的量不变,对实验结果没有影响,故c不符合题意;做本实验的当天室温较高,但测量的是温度差,与室温无关,对实验结果没有影响,故d不符合题意;大烧杯的杯盖中间小孔太大,会使热量散失,会导致实验结果出现偏差,故e符合题意;故选abe。
(4)因为不同的温度计误差不同,所以不能使用两支温度计分别测量酸和碱的温度。
(5)如果将NaOH溶液换成等量的NaOH固体,由于氢氧化钠固体溶解会放出热量,导致放热增多,使实验测得的中和反应的反应热偏小。
(6)如果用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行实验,由于试剂的量不同,所放出的热量与上述实验不相等,但换算成生成1 mol水时放出的热量相等。
题后归纳
中和热
(1)强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应时,1 mol H+和1 mol OH-反应生成1 mol H2O(l),放出57.3 kJ的热量,表示为H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。
(2)浓的强酸和强碱在发生中和反应的同时还要发生溶解,溶解要放出热量;若是浓的弱酸和弱碱在发生中和反应的同时还要发生电离,电离要吸收热量,故放出的热量均不完全是中和热。例如:利用同样的方法测定氨水与盐酸、NaOH溶液与醋酸的反应热,生成1 mol水时放出的热量数值小于57.3 kJ。
三、反应热与焓变
1.焓和焓变、反应热与焓变的关系
(1)内能
体系内物质的 各种能量 的总和,受温度、压强和物质的聚集状态等影响。
(2)焓与焓变
【注意】
等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变。
2.反应热产生的原因分析
(1)从反应体系始末状态的能量角度——宏观视角
(2)从化学键的变化角度——微观视角
①以H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)(25 ℃,101 kPa下)的能量变化为例。
结论:H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)的反应热ΔH=436 kJ·mol-1+243 kJ·mol-1-2×431 kJ·mol-1=-183 kJ·mol-1。
②化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因。
③ΔH= 化学键断裂吸收的能量 之和- 化学键形成放出的能量 之和。
【判断】
(1)化学变化过程是反应物化学键断裂的同时生成物化学键形成的过程。( √ )
(2)化学反应可分为吸热反应和放热反应。( √ )
(3)化学反应中的能量变化都是以热能形式表现出来的。( × )
(4)吸热反应过程是化学能转变为热能的过程。( × )
1.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?  。
(2)反应的ΔH=  。
(3)a kJ代表的意义为  。
(4)新键生成放出的能量应如何表示?             。
答案:(1)放热反应
(2)-b kJ·mol-1
(3)旧键断裂吸收的热量
(4)(a+b) kJ
2.科学家用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图。
回答下列问题:
(1)从状态Ⅰ到状态Ⅲ为  (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)从状态Ⅰ到状态Ⅱ需要  (填“吸收”或“释放”)能量,CO  (填“是”或“否”)需要断键形成C和O。
(3)从状态Ⅱ到状态Ⅲ形成的化学键是  。
(4)将相同物质的量的CO转化为CO2,CO与O比CO与O2反应放出的热量  (填“多”或“少”),可能的原因是              。
(5)由该反应过程可知,在化学反应中,旧化学键  (填“一定”或“不一定”,下同)完全断裂,但  有新化学键的形成。
答案:(1)放热 (2)吸收 否 (3)碳氧双键(或CO) (4)多 CO与O2反应生成CO2需要先吸收能量断裂O2分子中的共价键 (5)不一定 一定
题后归纳
判断吸热反应、放热反应的依据与误区
(1)判断吸热反应、放热反应的“两大依据”
理论依据:反应物与生成物总能量的相对大小。
计算依据:断裂化学键吸收总能量与形成化学键放出总能量的相对大小。
(2)判断吸热反应、放热反应的“两大误区”
误区一:误以为与反应条件有关。需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应,常温下就能进行的反应不一定是放热反应。
误区二:误以为只要吸热就是吸热反应,只要放热就是放热反应。如水蒸气液化放出热量,但该过程没有发生化学变化,不是放热反应。
课时作业(一)
[对点训练]
题组一 吸热反应、放热反应
1.(2025·河北高一期中)下列反应中,属于吸热反应但不属于氧化还原反应的个数为(  )
①冰融化变为液态水 ②CO2+C2CO
③Ba(OH)2·8H2O与固体NH4Cl混合
④Zn与稀硫酸反应 ⑤CaCO3分解产生CO2和H2O
A.1 B.2 C.3 D.4
答案:B
解析:①冰融化变为液态水,是吸热过程,不是吸热反应;②CO2和C高温反应生成CO,属于吸热反应,反应中碳元素的化合价发生改变,属于氧化还原反应;③Ba(OH)2·8H2O与固体NH4Cl混合生成氯化钡、氨和水,是吸热反应,反应中没有元素化合价发生改变,不属于氧化还原反应;④Zn与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,是放热反应,反应中有元素化合价发生改变,属于氧化还原反应;⑤CaCO3分解产生CO2和H2O,是吸热反应,反应中没有元素化合价发生改变,属于非氧化还原反应。
2.(2025·湖北十堰部分高中期中)《天工开物》中提到“明年,田有粪肥,土脉发烧,东南风助暖,则尽发炎火,大坏苗穗,此一灾也。”下列反应中能量变化与上述不一致的是(  )
A.甲烷燃烧 B.铝热反应
C.碳酸钙高温分解 D.酸碱中和
答案:C
解析:题中涉及到放热反应,甲烷的燃烧、铝热反应、酸碱中和皆为放热反应,碳酸钙高温分解是吸热反应,故C符合题意。
题组二 中和反应反应热及其测定
3.(2025·河南高二期末)将温度为20.0 ℃、浓度为0.50 mol·L-1的盐酸和0.55 mol·L-1的NaOH溶液各50 mL(溶液密度均为1 g·mL-1)在简易量热计中混合,生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1,轻轻搅动,测得混合溶液的终止温度是23.4 ℃。下列说法错误的是(  )
A.实验中测得的终止温度应是混合溶液的最高温度
B.实验中测得的ΔH=-56.8 kJ·mol-1
C.如果用50 mL 0.025 mol·L-1的硫酸代替盐酸进行实验,测得的ΔH会增大
D.如果用等体积等浓度的醋酸代替盐酸,其他均不变,则测得混合溶液的终止温度低于23.4 ℃
答案:C
解析:实验中终止温度是充分反应后混合液的最高温度,A项正确;酸为0.025 mol,碱是过量的,应根据酸的量进行计算,即反应生成了0.025 mol H2O,根据实验数据算出生成1 mol H2O所放出的热量,即ΔH=-[4.18×(50+50)×(23.4-20.0)×10-3]÷0.025=-56.8 kJ·mol-1,B项正确;采用50 mL 0.025 mol·L-1的硫酸代替盐酸进行实验,放出的热量不变,ΔH不变,C项错误;由于CH3COOH电离吸热,所以反应放出的热量会减少,混合溶液的终止温度低于23.4 ℃,D项正确。
4.(2025·广东高二期中)某同学做如图所示实验,探究各反应中的能量变化。下列判断正确的是(  )
甲:将铝片加入盐酸中
乙:将Bg(OH)2· 8H2O和NH4Cl充分混合
丙:测定稀盐酸和稀NaOH溶液反应的反应热
A.上述实验涉及的各反应都是放热反应
B.将实验甲中的铝片更换为等质量的铝粉,温度计的示数升高速率增大
C.将实验丙中盐酸改为等浓度的醋酸,生成1 mol H2O(l)时的反应热不变
D.将实验丙中玻璃搅拌器改为铜质搅拌器,对实验结果没有影响
答案:B
解析:BaCl2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应,故A错误;铝粉和铝片是同一种物质,等质量时放出的热量相同,只是铝粉的接触面积比铝片的大,反应速率较大,所以温度计的示数升高速率增大,故B正确;CH3COOH电离吸热,用醋酸代替稀盐酸进行实验,生成1 mol液态水时反应热的数值减小,故C错误;相较于玻璃搅拌器,铜质搅拌器导热快,会造成热量损失,对实验结果有影响,故D错误。
5.用50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液反应测定中和热,其测量温度的数据如下表所示:(已知盐酸和NaOH溶液的密度ρ=1 g/mL)
实验次数 反应物的 温度/℃ 反应前体 系的温度 反应后体 系的温度 温度差
盐酸 NaOH 溶液 t1/℃ t2/℃ (t2-t1)/℃
1 20.20 20.30 20.25 23.70
2 20.40 20.40 20.40 23.80
3 21.50 21.60 21.55 24.90
4 22.30 22.50 22.40 29.80
(1)计算该实验测得中和热ΔH=       。
(2)上述实验过程中若用同浓度的醋酸代替盐酸,则测得的ΔH  (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
答案:(1)-56.8 kJ/mol (2)偏大
解析:(1)四次实验测得的温度差分别为3.45 ℃、3.40 ℃、3.35 ℃、7.40 ℃,其中第4次实验数据偏差过大,故舍去,则平均温度差t2-t1==3.40 ℃。m=(50 mL+50 mL)×0.1 g/mL=100 g。反应生成水的物质的量等于酸的物质的量,为0.5 mol/L×0.05 L=0.025 mol,则ΔH=-=- kJ/mol≈-56.8 kJ/mol。(2)由于CH3COOH电离吸收热量,故用醋酸代替盐酸生成1 mol H2O(l)时放出的热量减少,故ΔH偏大。
题组三 反应热、焓变
6.(2025·广东河源龙川一中期中)如图所示,下列有关化学反应能量变化的说法错误的是(  )
A.铁与盐酸反应的能量变化可用图1表示
B.图1表示反应物的总键能小于生成物的总键能
C.图1、图2中化学反应的焓变ΔH=(E1-E2)kJ·mol-1=(b-a)kJ·mol-1
D.图2可以表示反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0的能量变化
答案:C
解析:铁与盐酸反应放出热量,反应物的总能量大于生成物的总能量,能量变化可用图1表示,A正确;图1中反应物的总能量大于生成物的总能量,反应为放热反应,ΔH<0,反应物的总键能小于生成物的总键能,B正确;反应的焓变ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量,图1、图2中ΔH=(E2-E1)kJ·mol-1=(a-b)kJ·mol-1,C错误;图2中反应物的总能量小于生成物的总能量,反应为吸热反应,可以表示2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0的能量变化,D正确。
7.H2和I2在一定条件下能发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),1 mol H2完全反应放出a kJ热量。已知:
(a、b、c均大于零)
下列说法不正确的是(  )
A.反应物的总能量高于生成物的总能量
B.断开1 mol H—H和1 mol I—I所需的能量高于断开2 mol H—I所需的能量
C.断开2 mol H—I所需的能量约为(c+b+a) kJ
D.向密闭容器中加入2 mol H2和2 mol I2,充分反应放出的热量小于2a kJ
答案:B
解析:已知H2和I2生成HI的反应是一个放热反应,故反应物的总能量高于生成物的总能量,断开1 mol H—H和1 mol I—I所需的能量低于断开2 mol H—I所需的能量,A正确,B错误;根据反应热等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和,则有-a kJ=b kJ+c kJ-2E(H—I),则2E(H—I)=(a+b+c) kJ,断开2 mol H—I所需的能量约为(c+b+a) kJ,C正确;由于该反应是一个可逆反应,向密闭容器中加入2 mol H2和2 mol I2,2 mol H2不能完全反应,故充分反应放出的热量小于2a kJ,D正确。
8.(2025·重庆五区一诊)碳(C)与氧气反应的焓变如图所示,已知OO的键能为a kJ/mol,CO的键能为b kJ/mol,则CO(g)中碳氧键的键能(单位:kJ/mol)为(  )
A.-283+a- B.-283+2b-
C.-393.5+b- D.-504+2b-
答案:B
解析:由图可知,反应CO(g)+O2(g)CO2(g)的焓变ΔH=(-393.5 kJ/mol)-(-110.5 kJ/mol)=-283 kJ/mol,ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和,设CO(g)中碳氧键的键能为x kJ/mol,则(x+-2×b)kJ/mol=-283 kJ/mol,解得x=(-283+2b-)kJ/mol。故选B。
[综合强化]
9.(2025·成都月考)反应A+BC(ΔH>0)分两步进行:①A+BX(ΔH>0),②XC(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(  )
A B
C D
答案:A
解析:反应A+BX(ΔH>0),焓变为正,反应为吸热反应;反应XC(ΔH<0),焓变为负,反应为放热反应;反应A+BC(ΔH>0),焓变为正,反应为吸热反应。根据选项图像中的能量变化可知,A符合要求。
10.(2025·福建长乐一中月考)我国研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如图所示。物质中化学键键能如下表所示。若反应过程中分解了2 mol水,则下列说法不正确的是(  )
化学键 H—O OO H—H O—O
键能(kJ/mol) 460 498 436 134
A.过程Ⅰ吸收了920 kJ能量
B.过程Ⅱ放出了570 kJ能量
C.过程Ⅲ属于放热反应
D.总反应为2H2O2H2↑+O2↑
答案:C
解析:断裂化学键吸收能量,结合题表中数据可知,过程Ⅰ吸收了460 kJ·mol-1×2 mol=920 kJ能量,A正确;形成化学键释放能量,则过程Ⅱ放出了436 kJ·mol-1×1 mol+134 kJ·mol-1×1 mol=570 kJ能量,B正确;由过程Ⅲ可知,H2O2分解为H2和O2,ΔH=460 kJ·mol-1×2+134 kJ·mol-1-436 kJ·mol-1-498 kJ·mol-1=+120 kJ·mol-1,为吸热反应,C错误;太阳光在催化剂表面实现高效分解水,总反应为2H2O2H2↑+O2↑,D正确。
11.(2025·信阳高二期中)已知中和热测定实验中用50 mL 0.50 mol·L-1盐酸和50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行实验,下列说法不正确的是(  )
A.酸碱混合时,量筒中NaOH溶液应立即倒入小烧杯中,不断用玻璃搅拌器搅拌
B.某同学通过实验测出中和反应生成1 mol H2O(l)反应热ΔH=-58.3 kJ·mol-1,造成这一结果的原因可能是用测量过稀盐酸温度的温度计直接测量稀NaOH溶液温度
C.用量筒量取NaOH溶液时,仰视取液,求得的反应热ΔH不变
D.改用25 mL 0.50 mol·L-1盐酸跟25 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行反应,求出的中和热ΔH和原来相同
答案:B
解析:酸碱混合时为了减少实验过程中的热量损失,要将量筒中NaOH溶液迅速倒入量热计内筒中,并且迅速盖上盖板,且反应过程用玻璃搅拌器上下搅拌混合液,使得酸碱混合均匀、充分反应,使溶液各处温度相同,A正确;某同学通过实验测出中和反应生成1 mol H2O(l)反应热ΔH=-58.3 kJ·mol-1,则生成1 mol H2O(l)时中和反应反应热的数值偏大,实验中测得的热量偏大,造成这一结果的原因不可能是用测量过稀盐酸温度的温度计直接测量稀NaOH溶液温度引起的,因为若用温度计测定稀盐酸溶液温度计直接测定稀氢氧化钠溶液的温度,则氢氧化钠溶液的起始温度偏高,测得的热量偏小,B错误;用量筒量取NaOH溶液时,仰视取液,氢氧化钠溶液的体积高于所需量的体积,但由于碱过量,反应产生水的量不变,则放出的热量不变,测得的中和反应反应热ΔH不变,C正确;反应放出的热量与所用酸和碱的量有关,但生成1 mol H2O(l)时中和热的大小与参加反应的酸碱用量无关,D正确。
12.50 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。
(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ΔH  (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,又知中和反应后所得溶液的比热容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表所示。
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)。
答案:(1)玻璃搅拌器 (2)减少实验过程中的热量损失 (3)c (4)偏大 (5)20.05 20.3 20.3 20.55 51.8
解析:(5)四次实验(t2-t1)(℃)的值分别为3.15、3.1、3.9、3.05,第三次实验数据误差大,舍弃,则温度差平均值为3.1 ℃,生成1 mol水时放出的热量Q== kJ≈51.8 kJ。
第2课时 热化学方程式 燃烧热
一、热化学方程式
1.概念
表明反应所 释放 或 吸收 的热量的化学方程式。
2.意义
热化学方程式不仅表明了化学反应中的 物质 变化,也表明了化学反应中的 能量 变化。
3.书写
氢气与碘蒸气化合反应的能量(或热量)变化,可用以下方程式表示:25 ℃、101 kPa时,H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH=-14.9 kJ·mol-1,它与化学方程式H2+I22HI相比较而言,其特点为:
(1)注明了反应的 温度和压强 ,若在25 ℃、101 kPa时进行的反应,可不注明。
(2)注明了各物质的状态:s(固体)、l(液体)、g(气体)、aq(溶液)。
(3)在热化学方程式的右边注明了ΔH的“+”或“-”及数值和单位。
(4)各物质前的化学计量数只表示物质的量,可以是整数,也可以是分数。
(5)ΔH单位中的“mol-1”不是指某一种物质,而是指“每摩尔反应”。
【判断】
(1)25 ℃、101 kPa时,0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时,放出445.15 kJ的热量。CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1。( √ )
(2)一个化学反应的热化学方程式只有一个。( × )
(3)若H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH=-184.6 kJ·mol-1,则2HCl(g)H2(g)+Cl2(g) ΔH=+184.6 kJ·mol-1。( √ )
(4)热化学方程式既体现物质变化又体现能量变化。( √ )
 (2025·河南林州一中高二上月考)下列热化学方程式或叙述正确的是(  )
A.1 mol液态肼(N2H4)在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气,放出642 kJ的热量:N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=+642 kJ·mol-1
B.12 g石墨转化为CO时,放出110.5 kJ的热量:2C(石墨,s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1
C.已知H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-286 kJ·mol-1,则2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+572 kJ·mol-1
D.已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,则在一定条件下向密闭容器中充入0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反应放出46.2 kJ的热量
答案:C
解析:反应放热,ΔH<0,A错误;2 mol C(石墨,s)即24 g石墨放出的热量是221.0 kJ,B错误;氢气燃烧放热,则水分解吸热,C正确;反应是可逆反应,0.5 mol N2未完全反应,无法计算放出的热量,D错误。
题后归纳
判断热化学方程式正误的“五看”
2.依据事实书写热化学方程式。
(1)已知2.0 g燃料肼气体完全燃烧生成N2和水蒸气时,放出33.4 kJ的热量,则表示肼燃烧的热化学方程式为             。
(2)已知25 ℃、100 kPa时,1 mol葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出2 804 kJ热量。则25 ℃时,CO2(g)与H2O(l)经光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的热化学方程式为             。
(3)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)N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.4 kJ·mol-1
(2)6CO2(g)+6H2O(l)C6H12O6(s)+6O2(g) ΔH=+2 804 kJ·mol-1
(3)C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2Q kJ·mol-1
3.根据能量图书写热化学方程式。
(1)化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)。
试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式             。
(2)如图是1 mol NO2和1 mol 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:                   。
(3)为了有效降低能耗,过渡金属催化还原氮气合成氨被认为是具有巨大前景的一种合成氨的方法。催化过程一般有吸附—解离—反应—脱附等过程,图示为N2和H2在固体催化剂表面合成氨反应路径的势能面图(部分数据略),其中“
”表示被催化剂吸附。
氨的脱附是  (填“吸热”或“放热”)过程,合成氨的热化学方程式为              。
答案:(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(l) ΔH=-2(c+b-a) kJ·mol-1
(2)NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g) ΔH=-234 kJ·mol-1
(3)吸热 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1
题后归纳
热化学方程式的书写
一写化学
方程式—写出配平的化学方程式
  
二标状态—用s、l、g、aq标明物质的聚集状态,不用标[↑、↓]
  
三标条件—标明反应的温度和压强(101 kPa、25 ℃时可不标注)
  
四标ΔH—在化学方程式后写出ΔH,并根据信息注明ΔH的“+”或“-”
  
五标数值—根据化学计量数计算写出ΔH的值
二、燃烧热及应用
1.燃烧热
(1)概念: 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。燃烧热的单位是 kJ·mol-1 。
(2)注意:下列元素完全燃烧生成的指定产物为CCO2(g),HH2O(l),SSO2(g),NN2(g)。
(3)意义:甲烷的燃烧热ΔH=-890.3 kJ· mol-1,它表示25 ℃、101 kPa时,1 mol CH4(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出890.3 kJ的热量。
(4)书写热化学方程式:标准燃烧热是以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的标准燃烧热ΔH=-5 518 kJ·mol-1。
(5)标准燃烧热的计算: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为可燃物的标准燃烧热。
【判断】
(1)在101 kPa下,1 mol纯物质完全燃烧所放出的热量就是其燃烧热。( × )
(2)1 mol H2完全燃烧生成1 mol水蒸气时放出的热量为H2的燃烧热。( × )
(3)表示燃烧热的热化学方程式可以有无数个。( × )
(4)燃烧热的数值与参与反应的可燃物的物质的量成正比。( × )
(5)所有物质的燃烧热其ΔH均小于0。( √ )
【思考交流】
阅读材料,了解我国液体火箭推进剂的发展
中国第一颗人造卫星“东方红一号”采用偏二甲肼推进剂;长征一号采用硝酸-27S和偏二甲肼;长征二号系列、长征四号系列采用四氧化二氮和偏二甲肼;长征三号系列采用四氧化二氮、偏二甲肼和液氧液氢推进剂;长征五号采用液氢液氧推进剂;长征六号、长征七号、长征九号、十一号使用液氧加煤油作为燃料。
1.如果你是火箭设计师,应从哪些方面研究火箭推进剂?       。
提示:①发生燃烧反应,释放热能,能量高;②从环保角度考虑,即排烟少、污染轻;③从成本角度考虑
2.(1)已知肼(N2H4)是一种高能燃料,将16 g气态肼在氧气中燃烧,生成氮气和水蒸气,放出267 kJ热量,试写出该反应的热化学方程式:             。
(2)试用化学反应能量图表示该反应过程中能量的变化。       。
(3)已知:N2O4(l)与C2H8N2(l)燃烧产物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g),并放出大量热;且10.0 g液态偏二甲肼与液态四氧化二氮完全燃烧生成上述产物可放出425 kJ热量。写出该反应的热化学方程式:             。
提示:(1)N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·mol-1
(2)
(3)C2H8N2(l)+2N2O4(l)2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g) ΔH=-2 550 kJ·mol-1
1.(2023·海南卷)各相关物质的燃烧热数据如表。下列热化学方程式正确的是(  )
物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
ΔH/(kJ·mol-1) -1 559.8 -1 411 -285.8
A.C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-1 411 kJ·mol-1
B.C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)
ΔH=-137 kJ·mol-1
C.H2O(l)O2(g)+H2(g)
ΔH=+285.8 kJ·mol-1
D.C2H6(g)+O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)  ΔH=-1 559.8 kJ·mol-1
答案:D
解析:1 mol纯物质完全燃烧生成指定的物质放出的热量称为燃烧热。H2O应该为液态,A错误;C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH=+137 kJ·mol-1,B错误;氢气的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·mol-1,则H2O(l)O2(g)+H2(g) ΔH=+285.8 kJ·mol-1,C错误;C2H6(g)+O2(g)2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 559.8 kJ·mol-1,D正确。
2.一些烷烃的燃烧热如下表:
化合物 燃烧热ΔH/ (kJ·mol-1) 化合物 燃烧热ΔH/ (kJ·mol-1)
甲烷 -890.3 正丁烷 -2 878.0
乙烷 -1 559.8 异丁烷 -2 869.6
丙烷 -2 219.9 2-甲基丁烷 -3 531.3
下列说法正确的是(  )
A.乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-1 559.8 kJ·mol-1
B.稳定性:正丁烷>异丁烷
C.正戊烷的燃烧热ΔH<-3 531.3 kJ·mol-1
D.相同质量的烷烃,碳元素的质量分数越大,燃烧放出的热量越多
答案:C
解析:乙烷的燃烧热ΔH=-1 559.8 kJ·mol-1,说明1 mol乙烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水时会放出-1 559.8 kJ的热量,所以正确的热化学方程式为2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-3 119.6 kJ·mol-1,A项错误;由题表中数据可知,异丁烷的燃烧热ΔH比正丁烷的燃烧热ΔH大,则稳定性:正丁烷<异丁烷,B项错误;正戊烷和2-甲基丁烷互为同分异构体,由题表中正丁烷、异丁烷的燃烧热可知,互为同分异构体的烷烃,支链多的燃烧放热少,则正戊烷的燃烧热ΔH<-3 531.3 kJ·mol-1,C项正确;由题表中数据可知,相同质量的烷烃,氢元素的质量分数越大,燃烧放热越多,D项错误。
3.(2025·河北唐山一模)下列说法正确的是(  )
A.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
B.在一定条件下将1 mol SO2和0.5 mol O2置于密闭容器中充分反应,放出热量79.2 kJ,则反应的热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-158.4 kJ·mol-1
C.已知稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则稀氨水与稀盐酸溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量
D.已知HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成1 mol水时放出的热量为57.3 kJ
答案:A
解析:燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧放出的热量,故 mol葡萄糖燃烧放出热量为1 400 kJ,A正确;该反应为可逆反应,1 mol SO2和0.5 mol O2反应生成的SO3小于1 mol,故2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<-158.4 kJ·mol-1,B错误;一水合氨为弱电解质,不完全电离,电离时吸热,故稀氨水与稀盐酸反应生成1 mol 水放出的热量小于57.3 kJ,C错误;氢氧化钠固体溶于水时放热,其与稀硫酸反应生成1 mol水放出的热量大于57.3 kJ,D错误。
题后归纳
燃烧热和中和热的比较
燃烧热 中和热
相同点 能量变化 放热
ΔH及其单位 ΔH<0,单位均为kJ·mol-1
不同点 反应物的量 1 mol 不一定为1 mol
生成物的量 不确定 生成水的 量为1 mol
反应热的含义 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 在稀溶液里,酸与碱发生中和反应生成1 mol水时所放出的热量
表示方法 燃烧热ΔH=-a kJ·mol-1(a>0) 强酸与强碱反应的中和热ΔH= -57.3 kJ·mol-1
课时作业(二)
[对点训练]
题组一 热化学方程式的概念、意义
1.(2025·内蒙古开鲁县第一中学高二期中)下列有关化学能和热能的叙述中,正确的是(  )
A.伴有热量放出的变化过程都是放热反应
B.化学反应中能量的变化与反应物的状态无关
C.燃烧热的数值与实际参加反应的可燃物的质量无关
D.反应热ΔH的单位中“mol-1”指的是每摩尔的反应物或生成物
答案:C
解析:水蒸气变为液态水,属于放热的物理变化过程,但不属于放热反应,故A错误;物质的状态不同,所含有的能量不同,化学反应过程中能量变化与反应物的状态有关,故B错误;25 ℃,101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量为燃烧热,燃烧热的定义中规定了可燃物为1 mol,所以燃烧热的数值与实际参加反应的可燃物的质量无关,故C正确;ΔH的单位中“mol-1”指的是“每摩尔反应”,故D错误。
2.已知一定温度和压强下:2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-a kJ·mol-1。下列叙述不正确的是(  )
A.2 mol H2(g)和1 mol O2(g)完全反应生成2 mol H2O(g)时放出a kJ的热量
B.2 mol H2O(g)完全分解为2 mol H2(g)和1 mol O2(g)时吸收a kJ的热量
C.2 mol H2(g)和1 mol O2(g)完全反应生成2 mol H2O(l)时放出的热量小于a kJ
D.1 mol H2(g)和0.5 mol O2(g)完全反应生成1 mol H2O(g)时放出0.5a kJ的热量
答案:C
解析:由热化学方程式可知,A项正确;反应逆向发生时,热量的数值不变,B项正确;等量的反应物生成液态水比生成气态水放出的热量多,C项错误;反应物的物质的量减半,反应放出的热量也减半,D项正确。
题组二 热化学方程式正误判断
3.(2025·广东高二期中)常温下,燃烧2 g乙醇(液态),生成二氧化碳气体和液态水,经测定放出的热量为Q kJ,则乙醇燃烧热的热化学方程式书写正确的是(  )
A.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-23Q kJ/mol
B.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=- kJ/mol
C.C2H5OH(l)+O2(g)CO2(g)+H2O(l) ΔH=-Q kJ/mol
D.C2H5OH(l)+3O(g)2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=+23Q kJ/mol
答案:A
解析:燃烧热是在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量;2 g乙醇(液态)物质的量为= mol,生成二氧化碳气体和液态水,经测定放出的热量为Q kJ,则燃烧1 mol乙醇(液态)生成二氧化碳气体和液态水,放出的热量为23Q kJ,表示乙醇燃烧热的热化学方程式是C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-23Q kJ/mol。
4.(2025·兰州高二期中)常温常压下,下列热化学方程式书写正确的是(  )
选项 已知条件 热化学方程式
A H2的标准燃烧热a kJ·mol-1(a>0) H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH=+a kJ·mol-1
B 1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2,放出890.3 kJ的热量 CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
C 12 g石墨比12 g金刚石能量少b kJ(b>0) C(石墨,s)C(金刚石,s) ΔH=+b kJ·mol-1
D 2 mol AB分解生成A2和B2气体,吸收热量c kJ(c>0) 2ABA2+B2 ΔH=+c kJ·mol-1
答案:C
解析:燃烧热是在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;燃烧为放热反应,焓变小于0,A错误;1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2,放出890.3 kJ的热量,则反应的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1,B错误;相同质量的石墨比金刚石的能量低,石墨转化成金刚石要吸热,焓变大于0,C正确;未标明物质的存在状态,D错误。
5.根据如图所给信息,得出的结论正确的是(  )
A.48 g碳完全燃烧放出的热量为1 574 kJ/mol
B.2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-221.0 kJ/mol
C.2CO2(g)2CO(g)+O2(g) ΔH=+283.0 kJ/mol
D.C(s)+O2(g)CO2(s) ΔH=-393.5 kJ/mol
答案:B
解析:48 g C完全燃烧放热为393.5 kJ/mol×4 mol=1 574 kJ,不是1 574 kJ/mol,故A错误;据图示可知,1 mol C燃烧生成CO放热393.5 kJ-283.0 kJ=110.5 kJ,所以2 mol C燃烧生成CO放热221.0 kJ,故B正确;1 mol CO燃烧生成1 mol二氧化碳放热283.0 kJ,所以2CO2(g)2CO(g)+O2(g) ΔH=+566.0 kJ/mol,故C错误;应该生成二氧化碳气体,不是固态,故D错误。
题组三 燃烧热
6.(2025·甘肃酒泉期中)下列热化学方程式正确的是(  )
A.表示硫的燃烧热的热化学方程式:
S(s)+O2(g)SO3(g)
ΔH=-315 kJ·mol-1
B.表示肼(N2H4)的燃烧热的热化学方程式:N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)  ΔH=-622.08 kJ·mol-1
C.表示乙烷的燃烧热的热化学方程式:C2H6(g)+O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)ΔH=-1 560.8 kJ·mol-1
D.表示CO燃烧热的热化学方程式:
2CO(g)+O2(g)2CO2(g)
ΔH=-566 kJ·mol-1
答案:B
解析:硫完全燃烧生成的指定产物不是SO3,而是SO2,A错误;表示肼(N2H4)的燃烧热的热化学方程式为N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l) ΔH=-622.08 kJ·mol-1,产物和状态均正确,B正确;乙烷燃烧的热化学方程式中H2O应为液体,C错误;CO的燃烧热是指1 mol CO气体完全燃烧生成CO2气体时放出的热量,D错误。
7.(2025·北京一零一高二期中)已知反应:
①2C(s)+O2(g)2CO(g)
ΔH=-221 kJ·mol-1
②H+(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ΔH=-110.5 kJ·mol-1
B.2 mol C(s)+1 mol O2(g)的能量比2 mol CO(g)的能量高221 kJ
C.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成2 mol水时,放出的热量为114.6 kJ
D.1 L 0.5 mol·L-1的H2SO4与40 g NaOH固体反应,放出的热量为57.3 kJ
答案:B
解析:2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1,碳完全燃烧生成二氧化碳,因此,碳的燃烧热ΔH小于-110.5 kJ·mol-1,故A错误;2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1,可知该反应为放热反应,所以2 mol C(s)+1 mol O2(g)的能量比2 mol CO(g)的能量高221 kJ,故B正确;CH3COOH电离吸收热量,稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成2 mol水时,放出的热量小于114.6 kJ,故C错误;NaOH固体溶解放出热量,0.5 mol H2SO4与1 mol NaOH固体混合,放出的热量大于57.3 kJ,故D错误。
[综合强化]
8.(2025·大连高二期末)下列关于热化学反应的描述正确的是(  )
A.HCl和NaOH反应的反应热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.甲烷的燃烧热ΔH=-890.3 kJ·mol-1,则CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH<-890.3 kJ·mol-1
C.CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol-1,则2CO2(g)2CO(g)+O2(g)反应的ΔH=+566.0 kJ·mol-1
D.已知:500 ℃、30 MPa下,N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1;将3 mol H2和过量的N2在此条件下充分反应,会放出92.4 kJ热量
答案:C
解析:反应中还生成硫酸钡沉淀,会影响能量变化,故A错误;燃烧热反应中对应生成的水为液态水,且气态水的能量比液态水的能量高,则CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH>-890.3 kJ·mol-1,故B错误;若两个反应互为逆反应时,焓变的数值相同、符号相反,且物质的量与热量成正比,由CO(g)的燃烧热ΔH=-283.0 kJ·mol-1,可知2CO2(g)2CO(g)+O2(g)反应的ΔH=+566.0 kJ·mol-1,故C正确;合成氨为可逆反应,氮气过量时,3 mol H2也不能完全转化,则此条件下充分反应,放出的热量小于92.4 kJ,故D错误。
9.(2025·江苏徐州高二阶段练习)据图判断,下列说法错误的是(  )
A.氢气的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·mol-1
B.2 mol H2(g)与1 mol O2(g)所具有的总能量比2 mol H2O(g)所具有的总能量低
C.液态水分解的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJ·mol-1
D.2 mol H2(g)与1 mol O2(g)生成2 mol H2O(l)时,断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量
答案:B
解析:氢气的燃烧热ΔH=-×(483.6+88) kJ·mol-1=-285.8 kJ·mol-1,A正确;根据图示可知2 mol H2(g)与1 mol O2(g)所具有的总能量比2 mol H2O(g)所具有的总能量高,B错误;根据图示可知,2 mol H2(g)与1 mol O2(g)生成2 mol H2O(l)时放出热量为Q=(483.6+88) kJ=571.6 kJ,则2 mol H2O(l)分解产生2 mol H2(g)与1 mol O2(g)时吸收热量是571.6 kJ,故液态水分解的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJ·mol-1,C正确;根据图示可知2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,由于ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和,所以2 mol H2(g)与1 mol O2(g)比2 mol H2O(l)的键能总和小,说明断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量,D正确。
10.下列有关热化学方程式的评价合理的是(  )
选项 实验事实 热化学方程式 评价
A 若H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJ· mol-1,将稀硫酸和NaOH溶液混合 H2SO4(aq)+2NaOH(aq)Na2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=-57.3 kJ· mol-1 正确
B 醋酸和稀NaOH溶液混合 CH3COOH(aq)+NaOH(aq)CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ· mol-1 不正确,因为醋酸的状态为“l”,而不是“aq”
C 160 g SO3气体与足量液态水反应生成H2SO4放出热量260.6 kJ SO3(g)+H2O(l)H2SO4(aq) ΔH=-130.3 kJ· mol-1 不正确,因为反应热ΔH=-260.6 kJ· mol-1
D 1 mol C6H14(l)在O2(g)中燃烧,生成CO2(g)和H2O(l),放出2 082 kJ的热量 2C6H14(l)+19O2(g)12CO2(g)+14H2O(l) ΔH=-4 164 kJ· mol-1 正确
答案:D
解析:将稀硫酸和NaOH溶液混合生成2 mol H2O(l)时发生反应的热化学方程式为H2SO4(aq)+2NaOH(aq)Na2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=-114.6 kJ· mol-1,A项错误;因醋酸是弱酸,电离时需要吸热,所以反应热ΔH>-57.3 kJ· mol-1,即CH3COOH(aq)+NaOH(aq)CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH>-57.3 kJ·mol-1,B项错误;因160 g (2 mol) SO3气体与适量水恰好完全反应生成H2SO4,放出热量260.6 kJ,则1 mol SO3气体与适量水恰好完全反应生成H2SO4,放出热量130.3 kJ,热化学方程式为SO3(g)+H2O(l)H2SO4(aq) ΔH=-130.3 kJ· mol-1,C项错误;1 mol C6H14(l)在O2(g)中燃烧,生成CO2(g)和H2O(l),放出2 082 kJ的热量,则发生反应的热化学方程式为2C6H14(l)+19O2(g)12CO2(g)+14H2O(l) ΔH=-4 164 kJ· mol-1,D项正确。
11.(2025·三亚高二期中)金刚石和石墨在氧气不足时燃烧均生成CO,充分燃烧时生成CO2,反应中放出的热量如图所示。回答下列问题:
(1)在通常状况下,金刚石和石墨中  (填“金刚石”或“石墨”)更稳定,石墨转化为金刚石的热化学方程式为  。
(2)石墨的燃烧热ΔH=  。
(3)1 mol金刚石与石墨的混合物在足量氧气中充分燃烧,共放出394.5 kJ的热量,则金刚石与石墨的物质的量之比为  。
(4)已知CO的键能:E(C≡O)=1 072 kJ·mol-1,O2的键能:E(OO)=498 kJ·mol-1,则CO2中碳氧键的键能:E(CO)=  。
答案:(1)石墨 C(s,石墨)C(s,金刚石) ΔH=+1.5 kJ·mol-1
(2)-393.5 kJ·mol-1
(3)2∶1
(4)802 kJ·mol-1
解析:(1)据题图可知,等质量的金刚石和石墨相比,金刚石的能量高,所以在通常状况下石墨更稳定,由图可知,1 mol石墨转化为1 mol金刚石吸收的热量为395.0 kJ-(283.0+110.5) kJ=1.5 kJ,所以石墨转化为金刚石的热化学方程式为C(s,石墨)C(s,金刚石) ΔH=+1.5 kJ·mol-1。
(2)1 mol石墨完全燃烧放出的热量是110.5 kJ+283.0 kJ=393.5 kJ,所以表示石墨燃烧热的热化学方程式为C(石墨,s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1,则石墨的燃烧热ΔH=-393.5 kJ·mol-1。
(3)1 mol金刚石与石墨的混合物在足量氧气中充分燃烧,共放出394.5 kJ的热量,设金刚石与石墨的物质的量分别是x、y,则x+y=1 mol,1 mol金刚石完全燃烧放出的热量是395.0 kJ,1 mol石墨完全燃烧放出的热量是393.5 kJ,则395.0 kJ·mol-1·x+393.5 kJ·mol-1·y=394.5 kJ,二式合并,解得x= mol,y= mol,则金刚石与石墨的物质的量之比为2∶1。
(4)由图可知CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1,已知CO的键能为E(C≡O)=1 072 kJ·mol-1,O2的键能为E(OO)=498 kJ·mol-1,根据ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,则CO2中碳氧键的键能:E(CO)=×[1 072 kJ·mol-1+×498 kJ·mol-1-(-283.0 kJ·mol-1)]=802 kJ·mol-1。
12.(2025·珠海市期中联考)Ⅰ.写出对应的反应热和热化学方程式。
(1)足量H2在1 mol O2中完全燃烧生成2 mol液态水,放出571.6 kJ的热量,则H2的燃烧热ΔH=  。
(2)已知:8 g的CH4与足量的O2反应,生成CO2和液态水,放出445.15 kJ的热量,写出表示甲烷燃烧的热化学方程式:             。
Ⅱ.中和热是一类重要的反应热,也是化学研究的重要课题。已知强酸稀溶液与强碱稀溶液发生反应的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。
(3)下列各组试剂混合发生反应的离子方程式为H++OH-H2O的是  (填字母)。
A.盐酸与氢氧化钠溶液
B.稀硫酸与氢氧化钡溶液
C.醋酸与氢氧化钠固体
D.硫酸氢钠溶液与氢氧化钠溶液
E.氢氧化镁溶于稀盐酸
(4)若稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成1 mol H2O(l),则反应放出的热量  (填“>”“<”或“=”)57.3 kJ,原因是         。
Ⅲ.如图所示,某反应在不同条件下的反应历程分别为a、b。
(5)据图可判断出反应物的总键能  (填“>”“<”或“=”,下同)生成物的总键能,则该反应的反应热ΔH  0。
答案:(1)-285.8 kJ·mol-1
(2)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
(3)AD (4)> 氢氧化钠固体溶于水要放出热量
(5)< <
解析:(1)1 mol H2在O2完全燃烧生成液态水所放出的热量为H2的燃烧热,因此则H2的燃烧热ΔH=-=-285.8 kJ·mol-1。
(2)根据题干信息可知0.5 mol CH4在O2完全燃烧生成CO2和液态水所放出的热量为445.15 kJ,故表示甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1。
(3)A项,HCl、NaOH反应的离子方程式可用H++OH-H2O表示,符合题意;D项,NaHSO4、NaOH反应的离子方程式可用H++OH-H2O表示,符合题意;B项,稀硫酸和Ba(OH)2溶液反应的离子方程式应表示为S+2H++Ba2++2OH-BaSO4↓+2H2O,不符合题意;C项,醋酸是弱酸,不能用离子形式表示,不符合题意;E项,Mg(OH)2难溶于水,在离子方程式中不能写成离子形式,不符合题意。故选AD。
(4)稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成1 mol H2O(l),除了发生中和反应放热,氢氧化钠固体溶于水也要放出热量,因此反应放出的热量大于57.3 kJ。
(5)根据图示可以看出该反应反应物的总能量大于生成物的总能量,因此该反应为放热反应,ΔH<0,ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能<0,因此反应物的总键能<生成物的总键能。
第二节 反应热的计算
【学习目标】 1.了解盖斯定律及其简单应用。2.构建盖斯定律模型、理解盖斯定律的实质。
第1课时 盖斯定律
一、盖斯定律
1.盖斯定律的内容
(1)定义:化学家盖斯从大量的实验中总结出一条规律:一个化学反应,不管是一步完成的还是分几步完成,其 反应热 是相同的,这就是盖斯定律。
(2)内容: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。
(3)实例:如果一个反应可以分几步进行,则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是一样的。
即:
ΔH= ΔH1+ΔH2+ΔH3 。
【思考交流】
“盖斯定律”型反应热(焓变)的运算规则
热化学方程式 方程式系数关系 焓变之间的关系
反应Ⅰ:aA(g)B(g) ΔH1 反应Ⅱ:B(g)aA(g) ΔH2 Ⅰ=-Ⅱ ΔH1=  
反应Ⅰ:aA(g)B(g) ΔH1 反应Ⅱ:A(g)B(g) ΔH2 Ⅰ=a×Ⅱ ΔH1=  
- ΔH=  或ΔH=  
提示:-ΔH2 a×ΔH2 ΔH1+ΔH2 ΔH3+ΔH4+ΔH5
2.盖斯定律在生产和科学研究中的意义
有些反应,因为某些原因,导致反应热难以直接测定,如:
(1)有些反应进行得很慢;
(2)有些反应不容易直接发生;
(3)有些反应的产品不纯(有副反应发生)。
1.(2025·广西示范性高中期中联合调研)CH4在一定条件下可发生如图所示的一系列反应。下列说法正确的是(  )
A.ΔH3=ΔH2-ΔH5
B.ΔH1>ΔH5
C.ΔH4=ΔH1+ΔH2+ΔH3
D.ΔH4<0
答案:B
解析:从转化过程可知,反应②+反应③=反应⑤,则ΔH3=ΔH5-ΔH2,A错误;反应①生成气态水,反应⑤生成液态水,生成液态水放出的热量更多,即ΔH1>ΔH5,B正确;根据转化过程可知,反应④=反应①-反应②-反应③,ΔH4=ΔH1-ΔH2-ΔH3,C错误;反应④实质为液态水转化为气态水,液态水转化为气态水吸热,ΔH4>0,D错误。
2.(2025·湖北恩施期中)2022北京冬奥会采用氢气作为火炬燃料,选择氢能汽车作为赛事交通服务用车,充分体现了绿色奥运的理念。已知:
下列说法不正确的是(  )
A.氢气既可以通过燃烧反应提供热能,也可以设计成燃料电池提供电能
B.H2O(g)H2O(l)的过程中,ΔH<0
C.断裂2 mol H2和1 mol O2中化学键所需能量大于断裂2 mol H2O中化学键所需能量
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
答案:C
解析:由题给信息可知,氢气既可以通过燃烧反应提供热能,也可以根据氧化还原反应原理设计成燃料电池提供电能,A正确;由盖斯定律知H2O(g)H2O(l) ΔH==
=-44 kJ·mol-1<0,B正确;氢气燃烧的反应是放热反应,故断裂2 mol氢气和1 mol氧气中化学键所需能量小于断裂2 mol H2O中化学键所需能量,C错误;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,D正确。
3.盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可通过间接的方法测定。现有如下三个热化学方程式:
①Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24.8 kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47.2 kJ·mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+640.5 kJ·mol-1
则CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式为(  )
A.FeO+COFe+CO2 ΔH=+11 kJ·mol-1
B.FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) ΔH=-22 kJ·mol-1
C.FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) ΔH=-218.0 kJ·mol-1
D.FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) ΔH=+22 kJ·mol-1
答案:C
解析:根据盖斯定律,得CO(g)+FeO(s)Fe(s)+CO2(g) ΔH≈-218.0 kJ·mol-1,故选C。
二、盖斯定律的应用
类型一 利用盖斯定律书写热化学方程式
1.“嫦娥”五号在海南文昌发射中心发射,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:             。
答案: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。
2.(1)制备该合成气的一种方法是以CH4和H2O为原料,有关反应的能量变化如图所示。
CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为             。
(2)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,写出该反应的热化学方程式:             。
(3)如图表示在CuO存在下HCl催化氧化的反应过程,则总反应的热化学方程式为             。
答案:(1)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+(-p+3n+m) kJ·mol-1
(2)CH4(g)+2SO2(g)2S(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=+352 kJ·mol-1
(3)2HCl(g)+O2(g)H2O(g)+Cl2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3
解析:(1)依据三个能量关系图像写出对应的热化学方程式,①CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-m kJ·mol-1;②H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH2=-n kJ·mol-1;③CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=-p kJ·mol-1;由盖斯定律③-3×②-①:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=ΔH3-3ΔH2-ΔH1=+(-p+3n+m) kJ·mol-1。
(2)根据图像可知,①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=126 kJ·mol-1-928 kJ·mol-1=-802 kJ·mol-1;②S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH=-577 kJ·mol-1;根据盖斯定律①-②×2,得到CH4和SO2反应的热化学方程式为CH4(g)+2SO2(g)2S(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=+352 kJ·mol-1。
(3)根据盖斯定律,不管化学反应是一步完成还是分几步完成,其反应热都是相同的,由题图可知热化学方程式为2HCl(g)+O2(g)H2O(g)+Cl2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
题后归纳
  利用盖斯定律书写热化学方程式的关键是结合已知热化学方程式消去“中间产物”,得到目标热化学方程式,采用“目标加合法”可快速消去“中间产物”,反应热也随之相加减。
类型二 利用盖斯定律计算反应热
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。
则x为(  )
A.3a+b-c B.c+3a-b
C.a+b-c D.c+a-b
答案:A
解析:已知碳的燃烧热为ΔH1=a kJ·mol-1,则碳燃烧的热化学方程式为①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=a kJ·mol-1,又已知②S(s)+2K(s)K2S(s) ΔH2=b kJ·mol-1,③2K(s)+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s) ΔH3=c kJ·mol-1,根据盖斯定律,由3×①+②-③可得ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3,即x=3a+b-c,A项正确。
4.(1)环戊二烯(
)是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:
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)③ ΔH3=  kJ·mol-1。
(2)工业上利用甲酸的能量关系转换图如图所示:
反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)的焓变ΔH=  kJ·mol-1。
(3)(2025·八省联考河南)在Zn还原SiCl4的过程中会生成副产物SiCl2,抑制SiCl2生成可以增加Si产量并降低生产能耗。该过程存在如下主要化学反应:
反应Ⅰ:SiCl4(g)+2Zn(g)Si(s)+2ZnCl2(g) ΔH1=-134 kJ·mol-1
反应Ⅱ:SiCl4(g)+Zn(g)SiCl2(g)+ZnCl2(g) ΔH2=+98 kJ·mol-1
反应Ⅲ:SiCl4(g)+Si(s)2SiCl2(g) ΔH3=  kJ·mol-1。
(4)(2024·山东卷)水煤气是H2的主要来源,研究CaO对C—H2O体系制H2的影响,涉及主要反应如下:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)(Ⅰ) ΔH1>0
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(Ⅱ) ΔH2<0
CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)(Ⅲ) ΔH3<0
C(s)+CaO(s)+2H2O(g)CaCO3(s)+2H2(g)的焓变ΔH=  (用代数式表示)。
(5)(2024·广东卷)反应a:N(aq)+N(aq)N2(g)+2H2O(l)
已知:
则反应a的ΔH=  。
答案:(1)+89.3 (2)-31.4 (3)+330
(4)ΔH1+ΔH2+ΔH3 (5)ΔH1-ΔH2-ΔH3+ΔH4
解析:(1)根据盖斯定律,由反应①+反应②得反应③,则ΔH3=ΔH1+ΔH2=(+100.3-11.0) kJ·mol-1=+89.3 kJ·mol-1。
(2)根据题图可得如下热化学方程式:①HCOOH(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1=+72.6 kJ·mol-1;②CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1;③H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH3=-241.80 kJ·mol-1。反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)可以由③-①-②得到,由盖斯定律可得ΔH=ΔH3-ΔH1-ΔH2=(-241.80 kJ·mol-1)-(+72.6 kJ·mol-1)-(-283.0 kJ·mol-1)=-31.4 kJ·mol-1。
(3)由盖斯定律得,反应Ⅲ=2×反应Ⅱ-反应Ⅰ,则ΔH3=2ΔH2-ΔH1=(2×98+134) kJ·mol-1=+330 kJ·mol-1。
(4)已知三个反应:
Ⅰ.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
Ⅲ.CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)
设目标反应C(s)+CaO(s)+2H2O(g)CaCO3(s)+2H2(g)为Ⅳ,根据盖斯定律可得,Ⅳ=Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ,所以ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
(5)由已知可得:
Ⅰ.NaNO2(s)+NH4Cl(s)N2(g)+NaCl(s)+2H2O(l) ΔH1;
Ⅱ.NaNO2(s)Na+(aq)+N(aq) ΔH2;
Ⅲ.NH4Cl(s)Cl-(aq)+N(aq) ΔH3;
Ⅳ.NaCl(s)Na+(aq)+Cl-(aq) ΔH4;
由盖斯定律可知,目标热化学方程式N(aq)+N(aq)N2(g)+2H2O(l)可由方程式Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ+Ⅳ得到,故反应ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3+ΔH4。
课时作业(三)
[对点训练]
题组一 盖斯定律及其应用
1.(2025·河南高二阶段练习)盖斯定律表明,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。物质A在一定条件下可发生如图所示一系列转化,则下列关系错误的是(  )
A.A→F的ΔH=-ΔH6
B.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=1
C.C→F的|ΔH|=|ΔH1+ΔH2+ΔH6|
D.ΔH1+ΔH2+ΔH3=-ΔH4-ΔH5-ΔH6
答案:B
解析:根据题图可知,F→A的ΔH=ΔH6,则A→F的ΔH=-ΔH6,故A正确;ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0,故B错误;F→C的ΔH=ΔH6+ΔH1+ΔH2,则C→F的ΔH=-(ΔH6+ΔH1+ΔH2),所以C→F的|ΔH|=|ΔH1+ΔH2+ΔH6|,故C正确;A→D的ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3,D→A的ΔH=ΔH4+ΔH5+ΔH6,二者的绝对值相等,符号相反,故D正确。
2.(2025·杭州期中)CO的利用是当下研究的热门方向。如图为常温、常压下各物质转化关系及其反应热示意图(ΔH表示热化学方程式中各物质间化学计量数为最简整数比时的反应热),已知CH4的燃烧热为a,则反应6CO(g)+6O2(g)+CH3CH2OH(g)8CO2(g)+3H2O(l)的反应热为(  )
A.3(ΔH1+ΔH2-a)-ΔH3
B.-3(ΔH1+ΔH2+a)+ΔH3
C.3(ΔH1+ΔH2-a)+ΔH3
D.-3(ΔH1+ΔH2-a)-ΔH3
答案:A
解析:由题图和题目信息可得以下热化学方程式,3H2(g)+CO(g)CH4(g)+H2O(l) ΔH1,CO(g)+H2O(l)H2(g)+CO2(g) ΔH2,6H2(g)+2CO2(g)3H2O(l)+CH3CH2OH(g) ΔH3,CH4(g)+2O2(g)2H2O(l)+CO2(g) ΔH=-a,根据盖斯定律,结合目标热化学方程式6CO(g)+6O2(g)+CH3CH2OH(g)8CO2(g)+3H2O(l)可知,总反应的反应热为3(ΔH1+ΔH2-a)-ΔH3。
题组二 利用盖斯定律计算ΔH
3.钛被称为“第三金属”,其制取原料为金红石(TiO2),制取步骤如下:TiO2TiCl4Ti。已知:
①C(s)+O2(g)CO(g) ΔH1;
②TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(s)+O2(g) ΔH2。
则反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH为(  )
A.2ΔH1+2ΔH2 B.2ΔH1+ΔH2
C.2ΔH1-ΔH2 D.2ΔH1-2ΔH2
答案:B
解析:依据盖斯定律,由①×2+②可得所求反应,则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(s)+2CO(g) ΔH=2ΔH1+ΔH2。
4.(2025·海南高二期中)著名卤灯原理如下:
Ⅰ.WO2I2(s)WO2(s)+I2(g) ΔH1
Ⅱ.2WO2(s)2WO(s)+O2(g) ΔH2
Ⅲ.2WO(s)2W(s)+O2(g) ΔH3
则W(s)+O2(g)+I2(g)WO2I2(s)的ΔH等于(  )
A.-
B.
C.-
D.2ΔH1+ΔH2+ΔH3
答案:A
解析:由盖斯定律可知该反应可由-×(2Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ)得到,则ΔH=-,故A正确。
5.(2025·大连期中)已知ROH(R=Na、K)固体溶于水放热,有关过程能量变化如图:
下列说法正确的是(  )
A.反应①:ΔH1<0
B.ΔH4(NaOH)<ΔH4(KOH)
C.ΔH3>ΔH2
D.ΔH4=ΔH1+ΔH2+ΔH5+ΔH6
答案:C
解析:已知ROH(R=Na、K)固体溶于水放热,反应①为其逆过程,所以反应①ΔH1>0,A项错误;ΔH4表示ROH破坏离子键的过程,因为r(Na+)<r(K+),破坏离子键氢氧化钠吸收的能量要多,所以ΔH4(NaOH)>ΔH4(KOH),B项错误;由盖斯定律可知ΔH3=ΔH1+ΔH2,ΔH3-ΔH2=ΔH1>0,所以ΔH3>ΔH2,C项正确;由盖斯定律可知:ΔH1+ΔH2=ΔH4+ΔH5+ΔH6,则ΔH4=ΔH1+ΔH2-ΔH5-ΔH6,D项错误。
[综合强化]
6.(2025·甘肃酒泉期中)天然气—水蒸气转化法是目前获取H2的主流方法,反应原理为CH4(g)+2H2O(g)4H2(g)+CO2(g) ΔH=+165.4 kJ·mol-1,已知该反应需要经过两步反应转化,其能量变化如图所示:
则ΔH2等于(  )
A.-165.4 kJ·mol-1
B.+41.0 kJ·mol-1
C.+165.4 kJ·mol-1
D.-41.0 kJ·mol-1
答案:D
解析:天然气—水蒸气转化法是目前获取H2的主流方法,反应原理为CH4(g)+2H2O(g)4H2(g)+CO2(g) ΔH=+165.4 kJ·mol-1,由图可知,该反应第一步为CH4(g)+H2O(g)3H2(g)+CO(g) ΔH1=+206.4 kJ·mol-1;该反应第二步为CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH2,由盖斯定律,第一步反应+第二步反应=总反应,则ΔH1+ΔH2=ΔH,则ΔH2=ΔH-ΔH1=+165.4 kJ·mol-1-206.4 kJ·mol-1=-41.0 kJ·mol-1,D正确。
7.(2025·延安高二检测)2 mol金属钠和1 mol氯气反应的能量关系如图所示,下列说法不正确的是(  )
A.ΔH2>0
B.ΔH4+ΔH5+ΔH8=ΔH1
C.在相同条件下,2K(g)2K+(g)的ΔH<ΔH3
D.ΔH6+ΔH7=ΔH8
答案:B
解析:Na(s)的能量低于Na(g),则ΔH2>0,A正确;根据盖斯定律,ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH8,B不正确;Na的活泼性小于K的,故K比Na更易失电子,失电子吸收的能量更小,在相同条件下,2K(g)2K+(g)的ΔH<ΔH3,C正确;根据盖斯定律,ΔH6+ΔH7=ΔH8,D正确。
8.(2025·河南部分重点中学月考)工业上乙烯催化氧化制乙醛的某一反应原理为2CH2CH2(g)+O2(g)2CH3CHO(aq),其反应热为ΔH,该反应原理可以拆解为如下三步反应:
Ⅰ.CH2CH2(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(  )
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
答案:C
解析:根据ΔH=2ΔH1+2ΔH2+ΔH3,可得2ΔH2=ΔH-2ΔH1-ΔH3,运用盖斯定律,(总反应-2×Ⅰ-Ⅲ)得第Ⅱ步反应:Pd(s)+2CuCl2(aq)PdCl2(aq)+2CuCl(s) ΔH2。
9.(2025·兰州第一中学期中)氢卤酸的能量关系如图所示:
下列说法正确的是(  )
A.ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4
B.相同条件下,HCl(g)的ΔH2比HBr(g)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ΔH2=+a kJ·mol-1
答案:D
解析:根据盖斯定律,ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6,故A错误;断键吸收能量,由于HCl比HBr稳定,所以相同条件下HCl(g)的ΔH2比HBr(g)的大,故B错误;ΔH3+ΔH4代表H(g)H+(g)的焓变,与物质种类无关,故C错误;一定条件下,气态原子生成1 mol H—X放出的能量等于断开1 mol H—X形成气态原子吸收的能量,即为ΔH2=+a kJ·mol-1,故D正确。
10.(2025·湖北荆州中学高二月考)室温下,CuSO4(s)和CuSO4·5H2O(s)溶于水及CuSO4·5H2O受热分解的能量变化如图所示,下列说法不正确的是(  )
A.将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低
B.将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高
C.ΔH3>ΔH2
D.ΔH1=ΔH2+ΔH3
答案:D
解析:如图所示,CuSO4·5H2O(s)溶于水后得到CuSO4溶液的能量较CuSO4·5H2O(s)的高,说明CuSO4·5H2O(s)溶解吸热,会使溶液温度降低,A正确;CuSO4(s)溶于水后得到CuSO4溶液的能量较CuSO4(s)的低,说明CuSO4(s)溶解放热,会使溶液温度升高,B正确;由A、B分析可知,ΔH2<0,ΔH3>0,故ΔH3>ΔH2,C正确;根据盖斯定律,ΔH1=ΔH3-ΔH2,D错误。
11.氯及其化合物在生产、生活中应用广泛。
(1)已知:①Cl2(g)+2NaOH(aq)NaCl(aq)+NaClO(aq)+H2O(l) ΔH1=-101.1 kJ·mol-1
②3NaClO(aq)NaClO3(aq)+2NaCl(aq) 
ΔH2=-112.2 kJ·mol-1
反应3Cl2(g)+6NaOH(aq)5NaCl(aq)+NaClO3(aq)+3H2O(l)的ΔH=   kJ·mol-1。
(2)几种含氯离子的相对能量如下表所示:
离子 Cl-(aq) ClO-(aq) Cl(aq) Cl(aq) Cl(aq)
相对能量/ (kJ·mol-1) 0 60 101 63 38
①在上述五种离子中,最不稳定的离子是  (填离子符号)。
②反应3ClO-(aq)Cl(aq)+2Cl-(aq)的ΔH=  kJ·mol-1。
③写出由Cl反应生成Cl和Cl-的热化学方程式:             。
(3)以HCl为原料,用O2氧化制取Cl2,可提高效益,减少污染,反应如下:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115.4 kJ·mol-1。上述反应在同一反应器中,通过控制合适条件,分两步循环进行,可使HCl转化率接近100%。其基本原理如图所示。
已知过程Ⅰ的反应为2HCl(g)+CuO(s)CuCl2(s)+H2O(g) ΔH1=-120.4 kJ·mol-1。
①过程Ⅱ反应的热化学方程式为             。
②过程Ⅰ流出的气体通过稀NaOH溶液(含少量酚酞)进行检测,氯化初期主要为不含HCl的气体,判断氯化结束时溶液的现象为       。
答案:(1)-415.5 (2)①Cl ②-117 ③4Cl(aq)3Cl(aq)+Cl-(aq) ΔH=-138 kJ·mol-1
(3)①2CuCl2(s)+O2(g)2CuO(s)+2Cl2(g) ΔH=125.4 kJ·mol-1
②溶液由红色变为无色(或溶液红色变浅)
解析:(1)分析题给热化学方程式,根据盖斯定律,由①×3+②可得3Cl2(g)+6NaOH(aq)5NaCl(aq)+NaClO3(aq)+3H2O(l) ΔH=3ΔH1+ΔH2=(-101.1 kJ·mol-1)×3+(-112.2 kJ·mol-1)=-415.5 kJ·mol-1。
(2)①物质具有的能量越高越不稳定,故最不稳定的离子是Cl。②ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量,故反应3ClO-(aq)Cl(aq)+2Cl-(aq)的ΔH=63 kJ·mol-1-3×60 kJ·mol-1=-117 kJ·mol-1。③由Cl反应生成Cl和Cl-的热化学方程式为4Cl(aq)3Cl(aq)+Cl-(aq) ΔH=3×38 kJ·mol-1+0-4×63 kJ·mol-1=-138 kJ·mol-1。
(3)①由题图可知,过程Ⅱ(氧化)发生的反应为2CuCl2(s)+O2(g)2CuO(s)+2Cl2(g),将题给O2氧化HCl的热化学方程式编号为ⅰ,将过程Ⅰ反应的热化学方程式编号为ⅱ,根据盖斯定律,由ⅰ-ⅱ×2可得2CuCl2(s)+O2(g)2CuO(s)+2Cl2(g) ΔH=(-115.4 kJ·mol-1)-(-120.4 kJ·mol-1)×2=+125.4 kJ·mol-1。
12.氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)如图是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)过程中能量的变化示意图,请写出N2和H2反应的热化学方程式:             。
(2)若已知下列数据:
化学键 H—H N≡N
键能/(kJ·mol-1) 435 943
试根据表中及图中数据计算N—H的键能:  kJ·mol-1。
(3)用NH3催化还原NOx还可以消除氮氧化物的污染。已知:
4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-a kJ·mol-1 ①
N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH2=-bkJ·mol-1 ②
若1 mol NH3还原NO至N2,则该反应过程中的反应热ΔH3=  kJ·mol-1(用含a、b的式子表示)。
(4)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂,它们与CO2可发生如下可逆反应:
反应Ⅰ:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq) ΔH1
反应Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq) ΔH2
反应Ⅲ:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq) ΔH3
则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是ΔH3=  。
答案:(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1 (2)390 (3) 
(4)2ΔH2-ΔH1
解析:(1)由图可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,故该反应为放热反应,生成1 mol氨放出46 kJ热量,则反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1。(2)反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能,设N—H的键能为x,则943 kJ·mol-1+3×435 kJ·mol-1-6x=-92 kJ·mol-1,解得x=390 kJ·mol-1。(3)已知①4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-a kJ·mol-1,②N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH2=-b kJ·mol-1,利用盖斯定律将①-3×②可得:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) ΔH=(3b-a)kJ·mol-1,则1 mol NH3还原NO至N2的反应热ΔH3= kJ·mol-1。(4)根据盖斯定律可得,反应Ⅲ=反应Ⅱ×2-反应Ⅰ,因此ΔH3=2ΔH2-ΔH1。
第2课时 反应热的计算 ΔH的大小比较
一、反应热的计算
1.根据热化学方程式计算
热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。例如,
aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) ΔH
 a  b  c  d |ΔH|
n(A) n(B) n(C) n(D) Q
则====。
2.根据物质的燃烧热数值计算
Q(放)=n(可燃物)×|ΔH(燃烧热)|。
3.根据反应物、生成物的键能计算
ΔH=E(反应物的键能总和)-E(生成物的键能总和)。
4.根据图像计算
ΔH=(a-b) kJ·mol-1
=-c kJ·mol-1
ΔH=(a-b) kJ·mol-1
=+c kJ·mol-1
5.根据盖斯定律计算
将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减,得到一个新的热化学方程式及其ΔH。
类型一 热化学方程式计算
1.(2025·兰州高二阶段)在一定条件下,CH4和CO燃烧的热化学方程式分别为CH4(g)+2O2(g)2H2O(l)+CO2(g) ΔH=-890 kJ·mol-1,2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1。若某CH4和CO的混合气体充分燃烧,放出的热量为262.9 kJ,生成的CO2用过量的饱和石灰水完全吸收,得到50 g白色沉淀。则混合气体中CH4和CO的体积比为(  )
A.1∶2 B.1∶3
C.2∶1 D.2∶3
答案:D
解析:设混合气体中CH4和CO物质的量分别为x、y;n(CaCO3)==0.5 mol,根据碳元素守恒可知x+y=0.5 mol;根据能量守恒可知890 kJ·mol-1×x+283 kJ·mol-1×y=262.9 kJ;两式联立解得x=0.2 mol,y=0.3 mol,根据n=可知,在相同温度和压强下,气体的物质的量之比等于气体的体积之比,则混合气体中CH4和CO的体积比为2∶3,答案选D。
2.(2025·湖北高二联考)下列氢气(H2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式分别为:
H2(g) +O2(g)H2O(l)
ΔH=-285.8 kJ·mol-1
CO(g) +O2(g)CO2(g)
ΔH=-283 kJ·mol-1
CH4 (g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)  ΔH=-890.3 kJ·mol-1
则相同质量的H2、CO、CH4完全燃烧时,放出热量最少的是(  )
A.H2(g) B.CO(g)
C.CH4(g) D.无法比较
答案:B
解析:设H2、CO、CH4质量都为m g,相同质量的H2、CO、CH4完全燃烧时,放出热量分别是×285.8 kJ=142.9m kJ、×283 kJ≈10.11m kJ、×890.3 kJ≈55.64m kJ,所以放出热量最少的是CO。
类型二 键能与ΔH计算
3.(2025·云南师大附中高二阶段)常温常压下,断裂1 mol(理想)气体分子化学键所吸收的能量或形成1 mol(理想)气体分子化学键所放出的能量称为键能,下表是一些键能数据(kJ·mol-1):
化学键 键能 化学键 键能 化学键 键能
C—H 414 C—F 489 H—F 565
H—H 436 H—N 391 F—F 158
根据键能数据计算反应CH4(g)+4F2(g)CF4(g)+4HF(g)的反应热ΔH为(  )
A.-1 928 kJ·mol-1
B.+1 928 kJ·mol-1
C.-1 728 kJ·mol-1
D.-868 kJ·mol-1
答案:A
解析:ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和,则ΔH=(414×4+158×4) kJ·mol-1-(489×4+565×4) kJ·mol-1=-1 928 kJ·mol-1,答案选A。
4.(2025·浙江宁波期末)已知1 mol下列物质分解为气态原子消耗能量与热化学方程式信息如下表:
物质 NO CO N2
能量/(kJ/mol) 632 1 076 946
热化学方程式 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-742 kJ/mol
则CO2中碳氧双键的键能为(  )
A.-1 606 kJ/mol B.1 606 kJ/mol
C.803 kJ/mol D.-803 kJ/mol
答案:C
解析:1 mol物质分解为气态原子消耗能量即该物质的键能,设CO2的碳氧双键键能为x kJ/mol,由ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=(2×632+2×1 076) kJ/mol-(946+2×2x) kJ/mol=-742 kJ/mol,解得x=803,故选C。
5.CH3—CH3(g)CH2CH2(g)+H2(g) ΔH,有关化学键的键能如下表:
化学键 C—H CC C—C H—H
键能/ (kJ·mol-1) 414 615 347 435
则该反应的反应热为  。
答案:+125 kJ·mol-1
解析:ΔH=E(C—C)+6E(C—H)-E(CC)-4E(C—H)-E(H—H)=(347+6×414-615-4×414-435) kJ·mol-1=+125 kJ·mol-1。
类型三 反应进程图计算
6.(2025·北京西城外国语学校校考期中)如图为反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g)的能量变化示意图,a>0。下列说法正确的是(  )
A.拆开H2(g)和O2(g)中的化学键成为H、O原子,需要吸收1 368 kJ能量
B.2 mol H2(g)生成2 mol H2O(g),共放出1 852 kJ能量
C.H2的燃烧热ΔH=-a kJ·mol-1
D.该条件下2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-484 kJ·mol-1
答案:D
解析:断开化学键吸收能量,则拆开2 mol H2(g)和1 mol O2(g)中的化学键成为H、O原子共吸收1 368 kJ能量,选项A中没有说明H2(g)和O2(g)的物质的量,A错误;由图可知,2 mol H2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)共放出1 852 kJ-1 368 kJ=484 kJ能量,B错误;在25 ℃、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叫做该物质的燃烧热,由图中信息可知,生成物为H2O(g)而不是H2O(l),且H2(g)的物质的量为2 mol,故H2的燃烧热ΔH<-0.5a kJ·mol-1,C错误;由图可知,2 mol H2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)共放出484 kJ能量,反应的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-484 kJ·mol-1,D正确。
7.(2025·高二甘肃阶段练习)氯原子对O3的分解有催化作用:O3(g)+Cl(g)ClO(g)+O2(g) ΔH1,ClO(g)+O(g)Cl(g)+O2(g) ΔH2。大气臭氧层被消耗的反应是O3(g)+O(g)2O2(g) ΔH,该反应的能量变化如图所示。下列叙述正确的是(  )
A.反应O3(g)+O(g)2O2(g)的ΔH=E1-E3
B.O3(g)+O(g)2O2(g)是吸热反应
C.ΔH=ΔH1+ΔH2
D.氯原子能改变该分解反应的ΔH
答案:C
解析:由题图可知,该反应为放热反应,焓变等于生成物的总能量减去反应物的总能量,即ΔH=E3-E2,A错误;结合选项A可知,该反应是放热反应,B错误;反应1:O3(g)+Cl(g)ClO(g)+O2(g) ΔH1,反应2:ClO(g)+O(g)Cl(g)+O2(g) ΔH2,根据盖斯定律,反应1+反应2=总反应:O3(g)+O(g)2O2(g) ΔH,则反应的焓变ΔH=ΔH1+ΔH2,C正确;氯原子对O3的分解有催化作用,是总反应的催化剂,不能改变反应的始态和终态,即不能改变反应的ΔH,D错误。
类型四 盖斯定律计算ΔH
8.(2025·安庆高二阶段)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知:
Cu(s)+2H+(aq)Cu2+(aq)+H2(g)
ΔH1=+64.39 kJ·mol-1
2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)
ΔH2=-196.46 kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)H2O(l)
ΔH3=-285.84 kJ·mol-1
在H2SO4溶液中,Cu与H2O2反应生成Cu2+(aq)和H2O(l)的反应热ΔH等于(  )
A.-417.91 kJ·mol-1
B.-319.68 kJ·mol-1
C.+546.69 kJ·mol-1
D.-448.46 kJ·mol-1
答案:B
解析:在H2SO4溶液中,Cu与H2O2反应生成Cu2+(aq)和H2O(l)的热化学方程式为Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)Cu2+(aq)+2H2O(l) ΔH,该方程式可以由以下三个方程式进行整理得到
Cu(s)+2H+(aq)Cu2+(aq)+H2(g)
ΔH1=+64.39 kJ·mol-1①
2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)
ΔH2=-196.46 kJ·mol-1②
H2(g)+O2(g)H2O(l)
ΔH3=-285.84 kJ·mol-1③
根(共12张PPT)
第一章 化学反应的热效应
章末总结
[高考热点追踪]
A. 氢气的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·mol-1
B. 题述条件下2 mol H2和1 mol O2,在燃料电池中完全反应,电功+放热量=571.6 kJ
C. 氢能利用的关键技术在于安全储存与运输
D. 不同电极材料电解水所需电压不同,产生2 g H2(g)消耗的电功相同
D
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2. (2024·江西卷)石油开采的天然气含有H2S。综合利用天然气制氢是实现“碳中 和”的重要途径。CH4和H2S重整制氢的主要反应如下:
+11 
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结合以下信息,可知H2的燃烧热ΔH= kJ·mol-1。
-285.8 
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4. (2024·广西卷)合成SOCl2前先制备SCl2。有关转化关系为:
-50 
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5. (2024·安徽卷)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料。由乙烷制乙烯的研究备受 关注。C2H6氧化脱氢反应:
ΔH2=+178.1 kJ·mol-1
解析:将两个反应依次标号为反应①和反应②,反应①-反应②×2可得目标反应, 则ΔH3=ΔH1-2ΔH2=(-209.8-178.1×2) kJ/mol=-566 kJ/mol。
-566 
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吸 
587.02 
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7. (2024·贵州卷)在无氧环境下,CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值 的芳烃产品。一定温度下,CH4芳构化时同时存在如下反应:
ΔS=+80.84 J·mol-1·K-1
已知25 ℃时有关物质的燃烧热数据如表,则反应ⅱ的ΔH2= .
kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。
物质 CH4(g) C6H6(l) H2(g)
ΔH/(kJ·mol-1) a b c
(6a-b-9c)
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8
由题给数据可得出以下热化学方程式:
依据盖斯定律,将反应③×6-④-⑤×9得,反应ⅱ的ΔH2=(6a-b-9c) kJ·mol-1。
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8. (2024·全国甲卷)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联 为丙烯(C3H6)的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题:
已知如下热化学方程式:
-67 
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8(共52张PPT)
第一章 化学反应的热效应
综合(一)
A. 化学反应中一定伴随能量变化
B. S在纯氧中燃烧并未将全部化学能转化为热能
C. 物质所含化学键的键能越低,其越稳定
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
C
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解析:化学变化的本质是旧键的断裂和新键的形成过程,断键吸热,成键放热,所以 物质发生化学反应都伴随着能量变化,故A正确;S在纯氧中燃烧时产生热和光,将 化学能转化为热能和光能,并未将全部化学能转化为热能,故B正确;物质所含化学 键的键能越大,化学键越稳定,物质能量越低,则物质越稳定,故C错误;根据盖斯 定律可知,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,故 D正确。故选C。
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A. 当ΔH小于0时,表示该反应为吸热反应
C. 反应热的大小与反应物所具有的能量和生成物所具有的能量无关
D. 在常温常压下,1 mol C(s)完全燃烧生成CO2(g)放出的热量与1 mol C(s)燃 烧先生成CO(g),CO(g)再燃烧生成CO2(g)放出的热量相等
D
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解析:ΔH<0的反应为放热反应,故A错误;燃烧热是指完全燃烧1 mol纯物质生成 指定产物所放出的能量,碳的燃烧热应该是生成二氧化碳时所放出的能量,故B错 误;反应热取决于反应物和生成物的能量大小关系,当反应物能量大于生成物能量, 反应为放热反应,反之则为吸热反应,故C错误;根据盖斯定律可知化学反应的反应 热只与反应体系的始态和终点状态有关,而与反应的途径无关,两个途径放出的热量 相等,故D正确。故选D。
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1-搅拌器;2-水;3-氧弹;4-引燃线;5-温度计;6-绝热套
D
A. 装置的绝热套可以尽量减少热量散失
B. 实验前要保证充入足够量的氧气,以保证样品完全燃烧
C. 内筒的水面要没过氧弹,以保证测量的准确性
D. 搅拌器是为了保证内筒水温均匀一致,可以用玻璃棒代替
解析:绝热套能防止进行热交换,作用是减少热量损失,故A正确;实验测量有机物 燃烧反应的反应热,要充入足够量的氧气,以保证样品完全燃烧,故B正确;水面浸 没过氧弹是要保证数据的准确性,故C正确;搅拌器是为了保证内筒水温均匀一致, 不能用玻璃棒代替,故D错误。
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5. (2025·常德高二阶段练习)标准状况下,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 X -242
A. O2的键能为249 kJ·mol-1
B. 表中的X=-136
D. H2的燃烧热:ΔH=-242 kJ·mol-1
B
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A. H2的燃烧热ΔH=-572 kJ· mol-1
B. 4E(H—O)-2E(H—H)-E(O O)=-572 kJ· mol-1
C. 燃烧热:ΔH(C)<ΔH(CH4)
D
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7. (2025·韶关高二阶段练习)CO2催化加氢制备CH3OH是CO2资源化利用的重要途 径。已知下图所示的反应的能量变化。
A. 由图1推知反应物断键吸收的能量小于生成物成键释放的能量
B. 图2中,若生成的H2O为液态,则能量变化曲线为①
ΔH=+310 kJ/mol
D. 制备CH3OH的反应使用催化剂时,化学反应速率增大
B
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8. (2025·郑州高二期中)已知298 K、101 kPa时,几种物质的摩尔燃烧焓如下:
物质 ΔH/(kJ·mol-1)
石墨 -393.5
氢气 -285.8
一氧化碳 -283.0
甲烷 -890.3
C
A. 等质量的氢气和甲烷相比,氢气燃烧放热虽然少,但产物更环保
D. 表示CO摩尔燃烧焓的热化学方程式为:
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D
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B. CH4(g)和O2(g)具有的总能量大于CO2(g)和H2O(l)的总能量
C
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11. (2025·南宁二中高二期中考试)设NA为阿伏加德罗常数的值。已知反应:
化学键 C—H O—H
键能/(kJ·mol-1) 798 x 413 463
C
A. b<a
D. 反应②当有NA个C—H断裂时,反应放出的热量为-b kJ
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C
A. 反应①是人们获取H2的途径之一
B. 反应②、③都是化学能转化为热能
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实验序号 反应试剂 实验前
的温度/℃ 实验后
的温度/℃
① 100 mL 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液 (pH=1) 1.20 g铁粉 a b1
② 100 mL 0.2 mol·L-1 Cu(NO3)2溶 液(pH=1) 1.20 g铁粉 a b2
③ 100 mL 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液 0.56 g铁粉 a b3
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A. 实验①中铁粉全部参加反应
B. 实验①和实验②测得ΔH数值相同
D. 根据上述实验内容,可以判断出实验①和③均能测ΔH的准确值
A
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A. FeO+是该反应的催化剂
B. CH3D发生上述反应,可获得2种有机产物
C. 该反应过程中,断裂化学键放出的能量大于生成化学键吸收的能量
D. 在相同条件下,CD4发生上述反应,化学反应速率不变
B
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解析:由题图可知,FeO+是该反应的反应物,不是催化剂,A错误;根据图可知, CH3D与FeO+发生上述反应,可以获得CH3OD、CH2DOH两种有机产物,B正确;旧 化学键断裂吸收能量,新化学键形成放出能量,C错误;已知其他条件不变时,反应 物中的元素被质量数更大的同位素替换时,反应速率会变小,所以相同条件下,CD4 与FeO+发生上述反应,反应速率会变小,D错误。
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二、非选择题(本题包括3小题,共58分)
15. (20分)(2025·安徽淮北高二上阶段练习)随着科学技术的发展,实验仪器也在 不断地变革。某化学兴趣小组利用如图所示的仪器来进行中和热测定实验。
Ⅰ.热量计总热容常数K的测定:
反应瓶中放入500.00 mL蒸馏水打开磁力搅拌器,搅拌。开启精密直流稳压电流,调 节输出电压(电压为5 V)和电流。采集数据,并求出K=2 184.6 J·K-1。
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Ⅱ.中和热的测定:
①将反应瓶中的水倒掉,用干布擦干,重新量取V mL蒸馏水注入其中,然后加 入50.00 mL 1.0 mol·L-1 HCl溶液,再取50.00 mL 1.1 mol·L-1 NaOH溶液注 入储液管中。
②打开磁力搅拌器,搅拌。每分钟记录一次温差,记录到一分钟时,将玻璃棒提起, 使储液管中碱与酸混合反应。继续每分钟记录一次温差,测定10分钟。采集数据(如 图所示)。
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(1)现行教材中和热测定实验中不会用到的实验仪器是 (填字母),装置中 碎泡沫塑料的作用是 。
A. 温度计 B. 漏斗
C. 烧杯 D. 量筒
B 
保温隔热,减少热量散失 
解析:(1)现行教材中和热测定实验中会用到的实验仪器是温度计、量筒、烧杯等容器,不会用到漏斗,故选B;装置中碎泡沫塑料的作用是保温隔热,减少热量散失。
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(2)K的测定步骤中,量取500.00 mL蒸馏水的玻璃仪器可用 (填名称)。
500 mL容量瓶 
解析: (2)K的测定步骤中,量取500.00 mL蒸馏水的玻璃仪器可用500 mL容量瓶,因为量筒分度值为0.1,不能量取500.00 mL。
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(3)中和热测定步骤中,需蒸馏水的体积V= ;利用图中数据求得的 中和热ΔH= kJ·mol-1(保留1位小数)。
400.00 mL 
-56.8 
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(4)上述结果与57.3 kJ·mol-1有偏差,产生此偏差的原因可能是 (填字 母)。
A. 实验装置保温、隔热效果差
B. NaOH过量,未反应完
C. 配制HCl溶液时,定容采用俯视读数
D. 搅拌不充分,盐酸未反应完
AD 
解析: (4)上述结果与57.3 kJ·mol-1有偏差,产生此偏差的原因可能是:实验装置保温、隔热效果差导致热量损失,搅拌不充分,盐酸未反应完,测得中和热不完全,故选 AD。
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(5)若用50.00 mL 1.0 mol·L-1稀硫酸与50.00 mL 1.1 mol·L-1 Ba(OH)2溶液来测 定,所测得中和热的值可能 (填“偏高”“偏低”或“无影响”),其原因 是 。
偏高 
生成硫酸钡会释放热量 
解析: (5)若用50.00 mL 1.0 mol·L-1稀硫酸与50.00 mL 1.1 mol·L-1 Ba(OH)2溶液来测定,所测得中和热的值可能偏高,其原因是生成硫酸钡会释放热量。
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(6)将V1 mL 1.0 mol·L-1盐酸和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录 溶液的温度,实验结果如图所示,实验中始终保持V1+V2=50。下列叙述正确的 是 (填标号)。
AB 
A. 做该实验时环境温度低于22 ℃
B. V1=30 mL时,盐酸和氢氧化钠溶液恰好完全反应
C. NaOH溶液的浓度约为2 mol·L-1
D. 该实验表明有水生成的反应都是放热反应
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解析: (6)22 ℃时加入了一定体积的氢氧化钠溶液,已是反应后达到的温度,说明实验温度低于22 ℃,故A正确;当盐酸和氢氧化钠溶液恰好完全反应时,放出的热量最多,则由图可知,盐酸溶液体积为30 mL时,反应温度最高,说明盐酸和氢氧化钠溶液恰好完全反应,故B正确;由图可知,盐酸和氢氧化钠溶液恰好反应时参加反应的盐酸溶液的体积是30 mL,由V1+V2=50 mL可知,消耗的氢氧化钠溶液的质量为20 mL,由化学方程式可知,氢氧化钠溶液的浓度为1.5 mol·L-1,故C错误;该实验表明酸碱中和生成水是放热反应,但不能说明有水生成的反应都是放热反应,如碳酸氢钠的分解生成碳酸钠、二氧化碳和水的反应是吸热反应,故D错误。
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16. (18分)(2023·广东卷)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热 量变化,其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化,用公式Q=cρV 总·ΔT计算获得。
(1)盐酸浓度的测定:移取20.00 mL待测液,加入指示剂,用0.500 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定至终点,消耗NaOH溶液22.00 mL。
①上述滴定操作用到的仪器有 (填字母)。
AD 
②该盐酸浓度为 mol·L-1。
0.550 0 
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(2)热量的测定:取上述NaOH溶液和盐酸各50 mL进行反应,测得反应前后体系的 温度值(℃)分别为T0、T1,则该过程放出的热量为 J(c和ρ分 别取4.18 J·g-1·℃-1和1.0 g·mL-1,忽略水以外各物质吸收的热量,下同)。
解析:(2)由Q=cρV总·ΔT可得Q=4.18 J·g-1·℃-1×1.0 g·mL-1×(50 mL+50 mL)×(T1-T2)=418(T1-T0)。
418(T1-T0) 
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序号 反应试剂 体系温度/℃
反应前 反应后
ⅰ 0.20 mol·L-1 CuSO4 溶液100 mL 1.20 g铁粉 a b
ⅱ 0.56 g铁粉 a c
①温度:b c(填“>”“<”或“=”)。
②ΔH= (选择表中一 组数据计算)。结果表明,该方法可行。
> 
-20.9(b-a) kJ·mol-1[或-41.8(c-a) kJ·mol-1] 
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查阅资料:配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸。
提出猜想:铁粉与Fe2(SO4)3溶液混合,在反应A进行的过程中,可能存在铁粉和酸 的反应。
实验小结:猜想成立,不能直接测反应A的焓变。
教师指导:鉴于以上问题,特别是气体生成带来的干扰,需要设计出实验过程中无气 体生成的实验方案。
+H2↑ 
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将一定量的铜粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中反应,测量反应
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解析:(5)化学能转化为热能在生产和生活中应用比较广泛,化石燃料的燃烧、炸 药开山、放射火箭等都是化学能转化为热能的应用,另外铝热反应焊接铁轨也是化学 能转化为热能的应用。
燃料燃烧(或铝热
反应焊接铁轨等)
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C(s)+
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+2H2O(g)+N2(g) ΔH=-867 kJ·mol-1
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(3)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示,若生成1 mol N2,其ΔH = kJ·mol-1。
-139 
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(4)CO、H2可用于合成甲醇和甲醚,其反应为(m、n均大于0):
则m与n的关系为 。
n>2m 
1
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CH4(g)+
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