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第一章 化学反应的热效应
第一、二节 反应热及其计算
内容概览
01 竞赛技巧总结 核心策略精讲，高效解题通法提炼
02 技巧针对训练 专项能力突破，弱点题型强化攻坚
03 综合培优精练 高阶思维拓展，综合问题融合演练
04 竞赛真题精练 实战命题解密，赛场节奏模拟特训
竞赛技巧1化学热力学基础的基本概念
一、热力学的三种体系
1、体系和环境　
体系：我们研究的对象，称为体系。
环境：体系以外的其它部分，称为环境。例如：我们研究杯子中的H2O，则H2O是体系，水面上的空气，杯子皆为环境。当然，桌子、房屋、地球、太阳也皆为环境。但我们着眼于和体系密切相关的环境，即为空气和杯子等。又如：若以N2和O2混合气体中的O2作为体系，则N2是环境，容器也是环境。
2、热力学的三种体系
按照体系和环境之间的物质、能量的交换关系，将体系分为三类：
（1）敞开体系：既有物质交换，也有能量交换。
（2）封闭体系：无物质交换，有能量交换。
（3）孤立体系：既无物质交换，也无能量交换。
3、状态和状态函数
（1）状态：由一系列表征体系性质的物理量所确定下来的体系的一种存在形式，称为体系的状态。
（2）状态函数：确定体系状态的物理量，是状态函数。例：某理想气体体系n=1mol，p=1.013×105Pa，V=22.4dm3，T=273K这就是一种存在状态（我们称其处于一种标准状态）。是由n，p，V，T所确定下来的体系的一种状态，因而n，p，V，T都是体系的状态函数。状态一定，则体系的状态函数一定。体系的一个或几个状态函数发生了变化，则体系的状态也要发生变化。
（3）始态和终态：体系变化前的状态为始态；变化后的状态为终态。状态函数的改变量：状态变化始态和终态一经确定，则状态函数的改变量是一定的。
4、过程和途径
（1）过程：体系的状态发生变化，从始态到终态，我们说经历了一个热力学过程。简称过程。若体系在恒温条件下发生了状态变化，我们说体系的变化为“恒温过程”，同样理解“恒压过程”、“恒容过程”。若体系变化时和环境之间无热量交换，则称为之“绝热过程”。
（2）途径：完成一个热力学过程，可以采取不同的方式。我们把每种具体的方式，称为一种途径。过程着重于始态和终态；而途径着重于具体方式。
5、体积功和热力学能（内能）
（1）体积功：化学反应过程中，经常发生体积变化。体系反抗外压改变体积，产生体积功。设：在一截面积为S的圆柱形筒内发生化学反应，体系反抗外压p膨胀，活塞从I位移动到II位。
这种W=p·△V称为体积功，以W表示。若体积变化△V=0，则W=0我们研究的体系与过程，若不加以特别说明，可以认为只做体积功。即：W=W
（2）热力学能（内能）
体系内部所有能量之和，包括分子原子的动能，势能，核能，电子的动能……，以及一些尚未研究的能量，热力学上用符号U表示。
虽然体系的内能尚不能求得，但是体系的状态一定时，内能是一个固定值，因此，U是体系的状态函数。
体系的状态发生变化，始终态一定，则内能变化（△U）是一定值，△U=U－U
理想气体是最简单的体系，可以认为理想气体的内能只是温度的函数，温度一定，则U一定。即△T=0，则△U=0。
竞赛技巧2热力学第一定律
1、热力学第一定律的表示　
某体系由状态I变化到状态II，在这一过程中体系吸热Q，做功(体积功)W，体系的内能改变量用△U表示，则有：
△U=Q–W
体系的内能变化量等于体系从环境吸收的热量减去体系对环境所做的功。显然，热力学第一定律的实质是能量守恒
例如：某过程中，体系吸热100J，对环境做功20J，求体系的内能改变量和环境的内能改变量。
由第一定律表达式：△U=Q－W=100J－20J=80J从环境考虑，吸热－100J，做功－20J，所以：
△U=(－100J)－(－20J)=－80J体系的内能增加了80J，环境的内能减少了80J。
2、功和热　　
（1）功和热的符号规定
Q是指体系吸收的热量。体系吸热为正；放热为负。
W是指体系对环境所做的功。体系对环境做功为正；环境对体系做功为负。
（2）功和热与途径有关
体系由同一始态经不同途径变化到同一终态时，不同途径作的功和热量变化不同，所以功和热不是状态函数。只提出过程的始终态，而不提出具体途径时，是不能计算功和热的。
3、理想气体向真空膨胀——理想气体的内能
法国盖·吕萨克在1807年，英国焦耳在1834年做了此实验：
连通器放在绝热水浴中，A侧充满气体，B侧抽成真空。实验时
打开中间的活塞，使理想气体向真空膨胀。结果发现，膨胀完毕
后，水浴的温度没有变化，△T=0，说明体系与环境之间无热交
换，Q=0。又因是向真空膨胀，p=0，所以W=p·△V=0。
根据热力学第一定律：△U=Q－W=0－0=0
竞赛技巧3 两种反应热
当生成物的温度恢复到反应物的温度时，化学反应中所吸收或放出的热量，称为化学反应热效应，简称反应热（无非体积功）。
（1）恒容反应热
恒容反应中，△V=0，故W=p·△V=0，则有：△rU=Q-W=Qv，即：△rU=Qv，Qv是恒容反应中体系的热量，从△rU=Qv可知，在恒容反应中体系所吸收的热量，全部用来改变体系的内能。当△rU>0时，Qv>0，是吸热反应，△rU<0时，Qv<0，是放热反应，则Qv和状态函数的改变量△rU建立了联系。
（2）恒压反应热
恒压反应中，△p=0，则有：△rU=Qp－W=Qp－p·△V=Qp－△(pV)，所以：Qp=△rU+△(pV)
Qp=△rU+△(pV)=(U2－U1)+(p2V2－p1V1)=(U2+p2V2)－(U1+p1V1)，U，p，V都是状态函数，所以U+pV也是一个状态函数，令H=U+pV，则Qp=△(U+pV)，即：△rH=Qp，H称热焓，或焓，是一个新的状态函数。
注意：焓H：H=U+pV，由于U不可求，故焓H不可求；是一种和能量单位一致的物理量；量度性质，有加合性。对于理想气体，H也只和T有关。
Qp=△rH说明，在恒压反应中，体系所吸收的热量Qp，全部用来改变体系的热焓。
△rH>0时，Qp>0，是吸热反应，△rH<0时，Qp<0，是放热反应
注意：△rU，Qv，△rH，Qp的单位均为焦耳J。
（3）Qv和Qp的关系
同一反应的Qv和Qp并不相等。
Qv=△rU，Qp=△rU+p△V=△rH
由于两个△rU近似相等(对于理想气体，两个△rU相等)，所以：Qp=Qv+p△V
对于无气体参与的液体、固体反应，由于△V很小，故p△V可以忽略，则近似有：
Qv=Qp，对于有气体参加反应，△V不能忽略，p△V=△nRT，所以：Qp=Qv+△nRT，即△rH=△rU+△nRT，对于1摩尔反应在标态下进行，则有：△rHm0=△rUm0+(v2-v1)RT，式中v2是方程式中气态产物化学式前计量数之和，v1是方程式中气态反应物化学式前计量数之和。
竞赛技巧4生成热（焓）
1.定义：某温度下，由处于标准态的各种元素的指定单质，生成标准态的1mol某物质时的热效应，叫做该物质的标准摩尔生成热。简称标准生成热（或生成热）。用符号△fH表示，单位为J·mol－1。
这个反应，称为该物质的生成反应。
指定单质，通常是最稳定的单质，它的△fH当然为零。
人们通过大量试验，将298K时的物质的标准生成热列成表，供查阅使用。如表中可查到：△fHCO(g)=－110.5kJ·mol－1。意思是指CO(g)的生成热的值，为－110.5kJ·mol－1，同时，CO(g)的生成反应C(石)+1/2O2(g)=CO(g)的△fH=－110.5kJ·mol－1
2.标准态
在生成热的定义中，涉及到“标准态”，热力学上，对“标准态”有严格规定：
固态和液态：纯物质为标准态，即：X=1
溶液中物质A：标准态是浓度bA=1mol·kg－1即：A的质量摩尔浓度为1mol·kg－1，经常近似为1mol·dm－3，物质的量浓度。
气体：标准态是指气体分压为1.013×105Pa
3.标准生成热的应用
看如下关系：
根据Hess定律：
△rH(I)+△rH(II)=△rH(III)
所以△rH(II)=△rH(III)－△rH(I)即：
△rH=－（3-6）
由于各种物质的△rH有表可查，故利用公式，可以求出各种反应的焓变△rH，即求出反应的热效应。
竞赛技巧5 热化学方程式的正误判断
1．书写热化学方程式的注意事项
（1）要在物质的化学式后面用括号注明参加反应的物质的聚集状态。一般用英文小写字母g、l和s分别表示气态、液态和固态，水溶液则用aq表示。
（2）ΔH的单位是kJ·mol－1或J·mol－1。
（3）根据焓的性质，对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其ΔH也不同。
如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8kJ·mol－1
H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋285.8kJ·mol－1
（4）热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数，只表示物质的量，它可以是整数也可以是简单分数。
如：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－184.6kJ·mol－1
H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)　ΔH＝－92.3kJ·mol－1
（5）书写热化学方程式时必须标明ΔH的符号，放热反应中ΔH为“－”，吸热反应中ΔH为“＋”（可以省略）。
2.判断热化学方程式正误的“五看”
一看状态―→看各物质的聚集状态是否正确；
二看符号―→看ΔH的“＋”“－”是否正确；
三看单位―→看反应热的单位是否为kJ/mol；
四看数值―→看反应热数值与化学计量数是否相对应；
五看概念―→看燃烧热、中和热的热化学方程式。
3.热化学方程式书写中的常见错误
（1）物质的状态标注错误或漏写，物质的状态不同，ΔH的值不同。
（2）ΔH的正、负及单位书写错误，放热反应的ΔH为“－”，吸热反应的ΔH为“＋”。
（3）ΔH与热化学方程式中化学计量数不对应，相同的反应，化学计量数不同时，ΔH不同。
竞赛技巧6反应热的计算方法
一、根据键能计算反应热
1．熟记反应热ΔH的基本计算公式
ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量
ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能
2．规避易失分点
计算物质中键的个数时，不能忽略物质的结构，如1mol晶体硅中含2molSi—Si键，1molSiO2中含4molSi—O键。
3．利用结构式判断常见物质(1mol)中的化学键数
物质 CO2 (C=O) CH4 (C—H) P4 (P—P) SiO2 (Si—O) 石墨 金刚 石 S8 (S—S) Si
键数 2 4 6 4 1.5 2 8 2
二、“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＝－ΔH2
反应Ⅰ：aA(g)===B(g)　ΔH1 反应Ⅱ：A(g)===1/aB(g)　ΔH2 Ⅰ＝a×Ⅱ ΔH1＝a×ΔH2
— ΔH＝ΔH1＋ΔH2 或ΔH＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5
三、反应热计算的方法
计算依据 计算方法
根据热化学 方程式计算 热化学方程式与数学上的方程式相似，可以左右移项，同时改变正、负号，各物质前面的化学计量数及ΔH的数值可以同时乘以相同的数
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ΔH)相加或相减(必要的时候，在热化学方程式相加或相减之前需要乘以或除以一个数)，从而得到一个新的热化学方程式
根据燃烧热 可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热
根据中和热 中和反应放出的热量＝n(H2O)×|ΔH|
根据化学 键的变化 ΔH＝反应物的化学键断裂时所吸收的总能量－生成物的化学键形成时所放出的总能量
根据反应物和生 成物的总能量 ΔH＝E(生成物)－E(反应物)
根据图像 ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝－ckJ·mol－1 ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝＋ckJ·mol－1
竞赛技巧7反应热的大小比较
1.比较反应热大小的两个注意要点
（1）物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系如图。
（2）在比较反应热(ΔH)的大小时，应带符号比较。对于放热反应，放出的热量越多，ΔH反而越小。
2．大小比较原则
（1）比较ΔH的大小时，必须把反应热的“＋”“－”与反应热的数值看作一个整体进行比较；比较反应放出或吸收的热量时只比较数值的大小；比较“标准燃烧热”“中和热”时，只需比较数值的大小。
（2）反应物的状态、化学计量数不同，则ΔH不同。
（3）ΔH是带符号进行比较的，所有吸热反应的ΔH均比放热反应的ΔH大；放热反应的ΔH<0，放热越多，ΔH越小，但|ΔH|越大。
（4）同一物质，状态不同，反应热亦不同。
。
（5）对于可逆反应，因反应不能进行到底，实际反应过程中放出或吸收的能量要小于热化学方程式中反应热的数值。
竞赛技巧1 化学热力学基础的基本概念
1.下列物理量属于状态函数的是 ：
A. 热量（Q） B. 功（W） C. 焓（H） D. 反应进度
2.判断题 （正确打√，错误打×）
（1） 热量（Q）是状态函数 ，因为其数值与系统始末状态相关。
（2）绝热过程中ΔU= W，系统内能变化仅由做功引起。
（3）标准状态下，稳定单质的标准摩尔熵Sm =0。
（4）ΔG<0 的反应一定自发进行，与温度无关。
竞赛技巧2 热力学第一定律
3.关于热力学第一定律，正确的是
A. ΔU = Q - W B. 能量守恒定律 C. 系统能量变化仅与状态有关
4.热力学第一定律的表达式是 ：
A. ΔU=Q+W B. ΔH=Q p C. ΔG=ΔH TΔS D. ΔS= Qrev/T
竞赛技巧3 两种反应热
5. 判断题 （正确√，错误×）
（1）对气体反应，Qp恒大于Qv。
（2）在密闭刚性容器中进行的反应，Qv=ΔU。
6.2molH2和1molO2，在373K和101.3kPa下反应生成2mol水蒸气，放出483.7kJ的热量。求生成1mol水蒸气时的△H和△U。
竞赛技巧4 生成热（焓）
7.由生成焓数据计算氨的氧化反应的△H，并指出此反应是吸热还是放热反应？
8.由燃烧焓数据，求反应CH3COOH（l）+CH3OH（l）→CH3COOCH3（l）+H2O（l）的△H
竞赛技巧5热化学方程式的正误判断
9．下列热化学反应方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)
A．C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(g) △H=-1367.0kJ/mol(燃烧热)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H=+57.3kJ/mol(中和热)
C．S(g)＋O2(g)=SO2(g) △H=-296.8 kJ/mol(反应热)
D．2NO2=O2＋2NO △H=+116.2kJ/mol(反应热)
10．氢气是人类最理想的能源。已知在25℃、101kPa下，1g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量142.9kJ，则下列热化学方程式书写正确的是
A．2H2+O2=2H2O ΔH=142.9kJ·mol-1
B．2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-142.9kJ·mol-1
C．2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1
D．2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=+571.6kJ·mol-1
竞赛技巧6 反应热的计算方法
11.已知热化学反应方程式：Zn(s)+O2(g)=ZnO(s) ΔH=-351.5kJ·mol-1；Hg(l)+O2(g)=HgO(s) ΔH=-90.84kJ·mol-1，则热化学反应方程式：Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)的ΔH为
A．ΔH=+260.66kJ·mol-1 B．ΔH=+442.34kJ·mol-1
C．ΔH=-442.34kJ·mol-1 D．ΔH=-260.66kJ·mol-1
12．已知25℃、101kPa时，以下反应的热化学方程式为：
Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g)ΔH1=+489kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH2=-564kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH3=-393kJ·mol-1
则的ΔH为
A．-822kJ·mol-1 B．-468kJ·mol-1 C．-186kJ·mol-1 D．+468kJ·mol-1
竞赛技巧7 反应热的大小比较
13．已知：与不足量的反应时，生成S和。根据以下三个热化学方程式：
①
②
③
、、三者大小关系正确的是
A． B．
C． D．
14.由金属单质和氯气反应得到和的能量关系如图所示(M=Ca、Ba)。下列说法不正确的是
A．
B．
C．
D．
1．已知下列热化学方程式：
Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-24.8kJ·mol-1
3Fe2O3（s）+CO（g）=2Fe3O4（s）+CO2（g）△H=-47.2kJ·mol-1
Fe3O4（s）+CO（g）=3FeO（s）+CO2（g）△H=+640.5kJ·mol-1
则14gCO气体与足量FeO充分反应得到Fe单质和CO2气体时的释放或吸收的热量为
A．放出218kJ B．放出109kJ C．吸收218kJ D．吸收109kJ1
2．下图是金属镁和卤素单质（X2）反应的能量变化示意图。下列说法正确的是
A．由图可知此温度下MgBr2（s）与Cl2（g）反应的热化学方程式为：
MgBr2（s）+Cl2（g）=MgCl2（s）+Br2（g）△H=+117kJ·mol-1
B．热稳定性:MgI2＞MgBr2＞MgCl2＞MgF2
C．工业上可由电解MgCl2溶液冶炼金属Mg，该过程需吸收热量
D．金属镁和卤素单质（X2）的反应能自发进行是因为△H均小于零
3．电石气是一种常见燃料，C2H2(g)+5/2O2(g)＝2CO2(g)+H2O(l)ΔH有关化学反应的能量变化如右图所示，已知断裂1mol化学键所需的能量（kJ）：O=O为500、C-H为410，则断裂1molC≡C键所需的能量（kJ）是

A．840 B．1590 C．900 D．1250
4．将1L0.1mol L﹣1BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出akJ热量，将1L0.5mol L﹣1HCl溶液与足量CH3COONa溶液充分反应放出bkJ热量(不考虑醋酸钠水解)；将0.5L1mol L﹣1硫酸溶液与足量(CH3COO)2Ba(可溶性强电解质)溶液反应放出的热量为
A．(5a+2b)kJ B．(5a﹣2b)kJ C．(2b﹣5a)kJ D．(10a+4b)kJ
5．化学反应的能量变化如图所示，已知断裂、分别吸收的能量，则下列说法不正确的是
A．断裂需要吸收的能量
B．和的总能量比总能量多
C．反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应
D．每反应掉和生成放出能量为
6．同温同压下，下列各组热化学方程式中，的有
①已知两个放热反应： ；
②，在光照和点燃条件下的(化学计量数相同)分别为、
③ ；
④ ；
A．1项 B．2项 C．3项 D．4项
7．环戊二烯的键线式为：，其广泛用于农药、橡胶、塑料等工业合成，是一种重要的有机化工原料。其相关键能和能量循环图如下所示，下列说法不正确的是
共价键 键能/(kJ·mol-1)
H-H 436
H-I 299
I-I 151
A．kJ/mol
B．在相同条件下，反应：，则
C．实验测得在25℃和101kPa时，1g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9KJ的热量，氢气燃烧热方程式为：
D．(g)转化为(g)的过程属于氧化反应
8．甲醇作为新型清洁可再生燃料，可通过反应：来合成，反应过程中的能量变化如图所示。已知、的燃烧热()依次为、。下列说法正确的是
A．
B．若产物为，相应的焓变为，则
C．相同条件下，完全燃烧比完全燃烧放出的热量少
D．若反应的焓变为，则
9．汽车尾气中氮氧化物、CO均为大气污染物。有一种催化转化的反应历程如图所示(TS表示过渡态，图示涉及的物质均是气体)，整个过程发生三个基元反应。下列说法正确的是
A．该化学反应的决速步为反应②
B．的稳定性低于(g)
C．使用更高效的催化剂可降低反应所需的活化能和焓变
D．总反应的热化学方程式为
10．一定条件下，与发生加成反应有①、②两种可能，反应进程中能量变化如图所示。下列说法正确的是
A．生成等物质的量比吸收的热量更多
B．反应刚开始时，产物中的比例更大
C．适当提高反应温度，可以提高产物中的比例
D．反应①、反应②对应生成物的总键能相同
11．中国科研人员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。
已知：几种物质中化学键的键能如下表所示。
化学键 H2O中H-O键 O2中O=O键 H2中H-H键 H2O2中O-O键 H2O2中O-H键
键能/(kJ·mol-1) 463 496 436 138 463
若反应过程中分解了2mol水，则下列说法正确的是
A．总反应为2H2OH2↑＋O2↑
B．过程Ⅰ放出了926kJ能量
C．过程Ⅲ属于吸热反应
D．过程Ⅱ吸收了574kJ能量
12．酸催化下与混合溶液反应的离子方程式为：可用于石油开采中油路解堵。
已知：
则的
A． B．
C． D．
13．已知、、的燃烧热分别为、、。混合物完全燃烧，放出热量。则、、的物质的量之比为
A． B． C． D．
14．下列示意图表示正确的是
A．甲图表示 反应的能量变化
B．乙图表示丙烷的燃烧热
C．丙图表示实验的环境温度为，将物质的量浓度相等、体积分别为的溶液混合，混合液的最高温度随的变化(已知)
D．丁图中反应的热化学方程式为
15．2024年10月30日凌晨我国进行了“神舟十九号”载人飞船发射，获得了圆满成功。火箭推进剂在航天和军事等领域具有广泛的应用：
（1）液氧甲烷可以作为火箭推进剂。已知、下甲烷燃烧生成和液态水放出热量，则甲烷的燃烧热，甲烷燃烧的热化学方程式为。
（2）长征5号火箭发射时使用液氢和煤油作为燃料，工业上可用在高温下与水蒸气反应制得。
已知：在、下：



则与水蒸气反应转化为和的热化学方程式为。
（3）用于神舟系列飞船发射的长征二号F使用肼类燃料，已知：
①正反应的话化能，则逆反应的话化能。
②与反应生成和水蒸气的热化学方程式。
③与足量反应生成和液态水时，放出的热量是。(计算结果保留1位小数)
16．等含硫物质均是重要的化学原料。回答下列问题：
（1）已知 ； ，(填“>”“=”或“<”)。
（2）已知稀盐酸与稀NaOH溶液反应的中和热为，表示稀硫酸与稀NaOH溶液反应的热化学方程式为的。
（3）下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
根据系统(Ⅰ)每消耗吸收热量为kJ；根据系统(Ⅱ)可知的。
（4）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： 。
已知：碳的燃烧热； ； ；则x为(用含a、b、c的代数式表示)。
（5）实验室用与在一定条件下进行下列反应： ，当放出314.624kJ热量时，的转化率为。
（6）如图是硫酸生产过程中钒催化剂参与反应的能量变化，与反应生成和的热化学方程式为。
1．（2014高二·广东·竞赛）由金红石(TiO2)制取单质钛过程中涉及的步骤为：TiO2→TiCl4→Ti
已知：C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH2
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)△H3
则反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)的ΔH等于
A．2ΔH1+ΔH2+ΔH3 B．△H2-2ΔH1-△H3
C．ΔH1-ΔH2+ΔH3 D．2ΔH1-△H2+△H3
2．（2013高二·广东·竞赛）已知：Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)ΔH1
3Fe2O3(S)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)ΔH2
Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)ΔH3
则反应FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)的ΔH等于
A．3ΔH1-ΔH2-2ΔH3 B．(3ΔH1-ΔH2–2ΔH3)/6
C．2ΔH1-3ΔH2+△H3 D．(2ΔH1–3ΔH2+△H3)/6
3．（2013高二·江西·竞赛）X、Y、Z有关系，且△H=△H1+△H2符合上述转化关系的X、Z可能是
①Fe和FeCl3；②C和CO2；③AlCl3和NaAlO2；④NaOH和NaHCO3；⑤S和SO3；⑥Na2CO3和CO2
A．①②③ B．④⑤⑥ C．②③④⑥ D．②③④⑤
4．（2013高二·河南·竞赛）已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-Q1；2H2(g)+O2(g)=2H2O（1）ΔH=-Q2。室温下，取体积比3∶2的甲烷和氢气的混合气体11.2L(换算为标准状况下)，经完全燃烧后恢复至室温，则放出的热量为
A．0.3Q1+0.1Q2 B．3Q1+1Q2 C．0.3Q1+0.2Q2 D．3Q1+2Q2
5．（2023高一下·浙江台州·竞赛）已知酸碱中和反应放出的热量与消耗的酸、碱的物质的量成正比。将30mL某稀硫酸与30mL某氢氧化钠溶液混合，恰好完全反应，溶液温度升高ΔT1，保持两种溶液浓度不变，体积均改为90mL进行中和，溶液温度升高ΔT2，若不计热量损失，ΔT1与ΔT2的关系是
A．ΔT1=ΔT2 B．ΔT1=3ΔT2 C．3ΔT1=ΔT2 D．6ΔT1=ΔT2
6．（2024高三下·浙江·竞赛）已知A、B两种气体在一定条件下可发生反应：2A+B=C+3D+4E。现将mg相对分子质量为M的A气体与适量的B气体充入一密闭容器中，恰好完全反应且有少量液滴生成。在相同温度下测得反应前后容器内的压强为6.06×106Pa和1.01×107Pa，且测得反应共放出热量QkJ。则该反应的热化学方程式为：
A．2A(g)+B(g)=C(g)+3D(g)＋4E(g)　△H=-kJ/mol
B．2A(g)+B(g)=C(l)+3D(g)＋4E(g)　△H=-kJ/mol
C．2A(g)+B(g)=C(g)+3D(g)＋4E(l)　△H=-kJ/mol
D．2A(g)+B(g)=C(g)+3D(l)＋4E(g)　△H=-kJ/mol
7．（2017高二·安徽·竞赛）已知下列反应：
SO2(g)+2OH(aq)=(aq)+H2O（1） ΔH1
ClO-(aq)+(aq)=(aq)+Cl-(aq) ΔH2
CaSO4(s)=Ca2+(aq)+(aq) ΔH3
则反应SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq)=CaSO4(s)+H2O（1）+Cl-(aq)的ΔH为
A．ΔH1+ΔH2+ΔH3 B．ΔH1+ΔH2-ΔH3
C．ΔH1-ΔH2+ΔH3 D．ΔH3-ΔH1+ΔH2
8．（2013高二·江西·竞赛）下列有关能量变化的判断正确的是
A．F2(g)+2e-=2F-(g)，ΔH=Q1kJ·mol-1,Cl2(g)+2e-=2C1-(g)，ΔH=Q2kJ·mol-1；则Q1＞Q2
B．K(g)-e-=K+(g)，ΔH=Q1kJ·mol-1,Na(g)-e-=Na+(g)，ΔH=Q2kJ·mol-1；则Q1＞Q2
C．S(s)+O2(g)(纯氧)=SO2(g)，ΔH1=Q1kJ/mol；S(s)+O2(g)(空气)=SO2(g)，ΔH2=Q2kJ/mol，则Q1＞Q2
D．已知：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)；△H=QkJ/mol；若向相同条件(同温、同体积)两容器分别通入：①1molN2和3molH2.充分反应测得△H1=Q1kJ/mol；②0.5molN2和1.5molH2充分反应测得△H2=Q2kJ/mol；则2Q2＞Q1＞Q
9．（2013高二·安徽·竞赛）在一定条件下，已知下列物质燃烧的化学方程式为：
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-572kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890kJ·mol-1
在此条件下，下列叙述正确的是
A．C(s)+2H2(g)=CH4(g) △H=+75.5kJ·mol-1
B．CH4(g)+O2(g)=C(s)+2H2O(g) △H=-1283.5kJ·mol-1
C．1molH2(g)和3molCH4(g)燃烧共放热2956kJ
D．l6gCH4充分燃烧放出的热量约等于4gH2燃烧放出的热量
10．（2011高二·广东·竞赛）根据如图提供的信息，不能够得到的结论是
A．该反应中化学能转化成了热能，为放热反应
B．该反应一定有能量转化成了生成物的化学能
C．该反应生成物的总能量高于反应物的总能量
D．该反应过程中有比生成物能量更高的中间物质生成
11．（2023高二下·重庆·竞赛）Ni活化C2H6反应历程如下图所示：
下列说法正确的是
A．决速步骤反应的活化能为
B．反应历程中存在非极性键和极性键的断裂与形成
C．上述活化反应属于吸热反应
D．三种中间体的稳定性：中间体中间体中间体3
12．（2017高一·浙江温州·竞赛）（双选）一定条件下，在水溶液中1molCl-、ClOx-(x=1，2，3，4)的能量(kJ)相对大小如图所示。下列有关说法正确的是
A．a、b、c、d、e中，c最稳定
B．b→a+c反应的活化能为20kJ·mol-1
C．b→a+d反应的热化学方程式为3ClO-(aq)=ClO3-(aq)+2Cl-(aq)△H=-116kJ·mol-1
D．一定温度下，Cl2与NaOH溶液反应生成的产物有a、b、d，溶液中a、b、d的浓度之比可能为16：1：3
13．（2023高三上·全国·竞赛）有机发光二极管(OLED)具有自发光、宽视角、低能耗等优点，已成为高端显示领域的主流技术。制备OLED器件时，通常需要使用活泼金属化合物作为电子注入材料，这些材料在一定条件下可发生分解，释放活泼金属原子。研究表明，在常温、常压下性质稳定，但在高温、高真空下可能通过以下两种方式发生分解：
（1）
（2）
（1）在标准压力下，假定和与温度无关，分别估算上述两个反应的转折温(即时的温度)。
（2）在温度1000K，压力下，通过精确计算，分别判断上述两个分解反应能否发生？假定所有气体可视为理想气体，且热容不随温度变化。
本题可能用到的热力学数据(298.15K)
204.5 123.91
213.8 37.11
146.9 76.0
0 205.138 29.355
76.5 175.6 20.8
0 85.23 32.21
本题可能用到的积分公式：
14．（2019高二·江苏·竞赛）如何有效利用含氮物质关系人类社会可持续发展，一直是科学研究的热点。
（1）NH4NO3热分解及其与燃料油[以CnH2n表示]反应的方程式及反应热分别为：
①2NH4NO3(s)=2N2(g)+O2(g)+4H2O(g) △H1=akJ·mol-1
②3nNH4NO3(s)+CnH2n(l)=3nN2(g+7nH2O(g)+nCO2(g) △H2=bkJ·mol-1
则反应2CnH2n（1）+3nO2(g)=2nCO2(g)+2nH2O(g)的 △H=kJ·mol-1。
（2）下图是一种用NH3、O2脱除烟气中NO的原理示意图：
则该过程中NO最终转化为H2O和(填化学式)，该过程的总反应方程式为。
（3）雷雨导致空气中的氮气和氧气化合为NO是自然界中氮固定的主要反应之一。经热力学计算得知，在2033K和3000K下，等物质的量的氮气与氧气反应达平衡时系统中的NO体积分数分别为0.8%和4.5%。
①该反应是放热反应还是吸热反应？
②计算2033K时该反应的平衡常数。
15．（2008高二上·全国·竞赛）(CN)2被称为拟卤素，它的阴离子CN-作为配体形成的配合物有重要用途。
（1）HgCl2和Hg(CN)2反应可制得(CN)2，写出反应方程式。
（2）画出CN-、(CN)2的路易斯结构式。
（3）写出(CN)2(g)在O2(g)中燃烧的反应方程式。
（4）298K下，(CN)2(g)的标准摩尔燃烧热为-1095kJ·mol-1，C2H2(g)的标准摩尔燃烧热为-1300kJ·mol1，C2H2(g)的标准摩尔生成焓为227kJ·mol1，H2O(l)的标准摩尔生成焓为-286 kJ·mol1，计算(CN)2(g)的标准摩尔生成焓。
（5）(CN)2在300-500°C形成具有一维双链结构的聚合物，画出该聚合物的结构。
（6）电镀厂向含氰化物的电镀废液中加入漂白粉以消除有毒的CN-，写出化学方程式(漂白粉用ClO-表示)。
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第一章 化学反应的热效应
第一、二节 反应热及其计算
内容概览
01 竞赛技巧总结 核心策略精讲，高效解题通法提炼
02 技巧针对训练 专项能力突破，弱点题型强化攻坚
03 综合培优精练 高阶思维拓展，综合问题融合演练
04 竞赛真题精练 实战命题解密，赛场节奏模拟特训
竞赛技巧1化学热力学基础的基本概念
一、热力学的三种体系
1、体系和环境　
体系：我们研究的对象，称为体系。
环境：体系以外的其它部分，称为环境。例如：我们研究杯子中的H2O，则H2O是体系，水面上的空气，杯子皆为环境。当然，桌子、房屋、地球、太阳也皆为环境。但我们着眼于和体系密切相关的环境，即为空气和杯子等。又如：若以N2和O2混合气体中的O2作为体系，则N2是环境，容器也是环境。
2、热力学的三种体系
按照体系和环境之间的物质、能量的交换关系，将体系分为三类：
（1）敞开体系：既有物质交换，也有能量交换。
（2）封闭体系：无物质交换，有能量交换。
（3）孤立体系：既无物质交换，也无能量交换。
3、状态和状态函数
（1）状态：由一系列表征体系性质的物理量所确定下来的体系的一种存在形式，称为体系的状态。
（2）状态函数：确定体系状态的物理量，是状态函数。例：某理想气体体系n=1mol，p=1.013×105Pa，V=22.4dm3，T=273K这就是一种存在状态（我们称其处于一种标准状态）。是由n，p，V，T所确定下来的体系的一种状态，因而n，p，V，T都是体系的状态函数。状态一定，则体系的状态函数一定。体系的一个或几个状态函数发生了变化，则体系的状态也要发生变化。
（3）始态和终态：体系变化前的状态为始态；变化后的状态为终态。状态函数的改变量：状态变化始态和终态一经确定，则状态函数的改变量是一定的。
4、过程和途径
（1）过程：体系的状态发生变化，从始态到终态，我们说经历了一个热力学过程。简称过程。若体系在恒温条件下发生了状态变化，我们说体系的变化为“恒温过程”，同样理解“恒压过程”、“恒容过程”。若体系变化时和环境之间无热量交换，则称为之“绝热过程”。
（2）途径：完成一个热力学过程，可以采取不同的方式。我们把每种具体的方式，称为一种途径。过程着重于始态和终态；而途径着重于具体方式。
5、体积功和热力学能（内能）
（1）体积功：化学反应过程中，经常发生体积变化。体系反抗外压改变体积，产生体积功。设：在一截面积为S的圆柱形筒内发生化学反应，体系反抗外压p膨胀，活塞从I位移动到II位。
这种W=p·△V称为体积功，以W表示。若体积变化△V=0，则W=0我们研究的体系与过程，若不加以特别说明，可以认为只做体积功。即：W=W
（2）热力学能（内能）
体系内部所有能量之和，包括分子原子的动能，势能，核能，电子的动能……，以及一些尚未研究的能量，热力学上用符号U表示。
虽然体系的内能尚不能求得，但是体系的状态一定时，内能是一个固定值，因此，U是体系的状态函数。
体系的状态发生变化，始终态一定，则内能变化（△U）是一定值，△U=U－U
理想气体是最简单的体系，可以认为理想气体的内能只是温度的函数，温度一定，则U一定。即△T=0，则△U=0。
竞赛技巧2热力学第一定律
1、热力学第一定律的表示　
某体系由状态I变化到状态II，在这一过程中体系吸热Q，做功(体积功)W，体系的内能改变量用△U表示，则有：
△U=Q–W
体系的内能变化量等于体系从环境吸收的热量减去体系对环境所做的功。显然，热力学第一定律的实质是能量守恒
例如：某过程中，体系吸热100J，对环境做功20J，求体系的内能改变量和环境的内能改变量。
由第一定律表达式：△U=Q－W=100J－20J=80J从环境考虑，吸热－100J，做功－20J，所以：
△U=(－100J)－(－20J)=－80J体系的内能增加了80J，环境的内能减少了80J。
2、功和热　　
（1）功和热的符号规定
Q是指体系吸收的热量。体系吸热为正；放热为负。
W是指体系对环境所做的功。体系对环境做功为正；环境对体系做功为负。
（2）功和热与途径有关
体系由同一始态经不同途径变化到同一终态时，不同途径作的功和热量变化不同，所以功和热不是状态函数。只提出过程的始终态，而不提出具体途径时，是不能计算功和热的。
3、理想气体向真空膨胀——理想气体的内能
法国盖·吕萨克在1807年，英国焦耳在1834年做了此实验：
连通器放在绝热水浴中，A侧充满气体，B侧抽成真空。实验时
打开中间的活塞，使理想气体向真空膨胀。结果发现，膨胀完毕
后，水浴的温度没有变化，△T=0，说明体系与环境之间无热交
换，Q=0。又因是向真空膨胀，p=0，所以W=p·△V=0。
根据热力学第一定律：△U=Q－W=0－0=0
竞赛技巧3 两种反应热
当生成物的温度恢复到反应物的温度时，化学反应中所吸收或放出的热量，称为化学反应热效应，简称反应热（无非体积功）。
（1）恒容反应热
恒容反应中，△V=0，故W=p·△V=0，则有：△rU=Q-W=Qv，即：△rU=Qv，Qv是恒容反应中体系的热量，从△rU=Qv可知，在恒容反应中体系所吸收的热量，全部用来改变体系的内能。当△rU>0时，Qv>0，是吸热反应，△rU<0时，Qv<0，是放热反应，则Qv和状态函数的改变量△rU建立了联系。
（2）恒压反应热
恒压反应中，△p=0，则有：△rU=Qp－W=Qp－p·△V=Qp－△(pV)，所以：Qp=△rU+△(pV)
Qp=△rU+△(pV)=(U2－U1)+(p2V2－p1V1)=(U2+p2V2)－(U1+p1V1)，U，p，V都是状态函数，所以U+pV也是一个状态函数，令H=U+pV，则Qp=△(U+pV)，即：△rH=Qp，H称热焓，或焓，是一个新的状态函数。
注意：焓H：H=U+pV，由于U不可求，故焓H不可求；是一种和能量单位一致的物理量；量度性质，有加合性。对于理想气体，H也只和T有关。
Qp=△rH说明，在恒压反应中，体系所吸收的热量Qp，全部用来改变体系的热焓。
△rH>0时，Qp>0，是吸热反应，△rH<0时，Qp<0，是放热反应
注意：△rU，Qv，△rH，Qp的单位均为焦耳J。
（3）Qv和Qp的关系
同一反应的Qv和Qp并不相等。
Qv=△rU，Qp=△rU+p△V=△rH
由于两个△rU近似相等(对于理想气体，两个△rU相等)，所以：Qp=Qv+p△V
对于无气体参与的液体、固体反应，由于△V很小，故p△V可以忽略，则近似有：
Qv=Qp，对于有气体参加反应，△V不能忽略，p△V=△nRT，所以：Qp=Qv+△nRT，即△rH=△rU+△nRT，对于1摩尔反应在标态下进行，则有：△rHm0=△rUm0+(v2-v1)RT，式中v2是方程式中气态产物化学式前计量数之和，v1是方程式中气态反应物化学式前计量数之和。
竞赛技巧4生成热（焓）
1.定义：某温度下，由处于标准态的各种元素的指定单质，生成标准态的1mol某物质时的热效应，叫做该物质的标准摩尔生成热。简称标准生成热（或生成热）。用符号△fH表示，单位为J·mol－1。
这个反应，称为该物质的生成反应。
指定单质，通常是最稳定的单质，它的△fH当然为零。
人们通过大量试验，将298K时的物质的标准生成热列成表，供查阅使用。如表中可查到：△fHCO(g)=－110.5kJ·mol－1。意思是指CO(g)的生成热的值，为－110.5kJ·mol－1，同时，CO(g)的生成反应C(石)+1/2O2(g)=CO(g)的△fH=－110.5kJ·mol－1
2.标准态
在生成热的定义中，涉及到“标准态”，热力学上，对“标准态”有严格规定：
固态和液态：纯物质为标准态，即：X=1
溶液中物质A：标准态是浓度bA=1mol·kg－1即：A的质量摩尔浓度为1mol·kg－1，经常近似为1mol·dm－3，物质的量浓度。
气体：标准态是指气体分压为1.013×105Pa
3.标准生成热的应用
看如下关系：
根据Hess定律：
△rH(I)+△rH(II)=△rH(III)
所以△rH(II)=△rH(III)－△rH(I)即：
△rH=－（3-6）
由于各种物质的△rH有表可查，故利用公式，可以求出各种反应的焓变△rH，即求出反应的热效应。
竞赛技巧5 热化学方程式的正误判断
1．书写热化学方程式的注意事项
（1）要在物质的化学式后面用括号注明参加反应的物质的聚集状态。一般用英文小写字母g、l和s分别表示气态、液态和固态，水溶液则用aq表示。
（2）ΔH的单位是kJ·mol－1或J·mol－1。
（3）根据焓的性质，对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其ΔH也不同。
如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8kJ·mol－1
H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋285.8kJ·mol－1
（4）热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数，只表示物质的量，它可以是整数也可以是简单分数。
如：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－184.6kJ·mol－1
H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)　ΔH＝－92.3kJ·mol－1
（5）书写热化学方程式时必须标明ΔH的符号，放热反应中ΔH为“－”，吸热反应中ΔH为“＋”（可以省略）。
2.判断热化学方程式正误的“五看”
一看状态―→看各物质的聚集状态是否正确；
二看符号―→看ΔH的“＋”“－”是否正确；
三看单位―→看反应热的单位是否为kJ/mol；
四看数值―→看反应热数值与化学计量数是否相对应；
五看概念―→看燃烧热、中和热的热化学方程式。
3.热化学方程式书写中的常见错误
（1）物质的状态标注错误或漏写，物质的状态不同，ΔH的值不同。
（2）ΔH的正、负及单位书写错误，放热反应的ΔH为“－”，吸热反应的ΔH为“＋”。
（3）ΔH与热化学方程式中化学计量数不对应，相同的反应，化学计量数不同时，ΔH不同。
竞赛技巧6反应热的计算方法
一、根据键能计算反应热
1．熟记反应热ΔH的基本计算公式
ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量
ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能
2．规避易失分点
计算物质中键的个数时，不能忽略物质的结构，如1mol晶体硅中含2molSi—Si键，1molSiO2中含4molSi—O键。
3．利用结构式判断常见物质(1mol)中的化学键数
物质 CO2 (C=O) CH4 (C—H) P4 (P—P) SiO2 (Si—O) 石墨 金刚 石 S8 (S—S) Si
键数 2 4 6 4 1.5 2 8 2
二、“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＝－ΔH2
反应Ⅰ：aA(g)===B(g)　ΔH1 反应Ⅱ：A(g)===1/aB(g)　ΔH2 Ⅰ＝a×Ⅱ ΔH1＝a×ΔH2
— ΔH＝ΔH1＋ΔH2 或ΔH＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5
三、反应热计算的方法
计算依据 计算方法
根据热化学 方程式计算 热化学方程式与数学上的方程式相似，可以左右移项，同时改变正、负号，各物质前面的化学计量数及ΔH的数值可以同时乘以相同的数
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ΔH)相加或相减(必要的时候，在热化学方程式相加或相减之前需要乘以或除以一个数)，从而得到一个新的热化学方程式
根据燃烧热 可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热
根据中和热 中和反应放出的热量＝n(H2O)×|ΔH|
根据化学 键的变化 ΔH＝反应物的化学键断裂时所吸收的总能量－生成物的化学键形成时所放出的总能量
根据反应物和生 成物的总能量 ΔH＝E(生成物)－E(反应物)
根据图像 ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝－ckJ·mol－1 ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝＋ckJ·mol－1
竞赛技巧7反应热的大小比较
1.比较反应热大小的两个注意要点
（1）物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系如图。
（2）在比较反应热(ΔH)的大小时，应带符号比较。对于放热反应，放出的热量越多，ΔH反而越小。
2．大小比较原则
（1）比较ΔH的大小时，必须把反应热的“＋”“－”与反应热的数值看作一个整体进行比较；比较反应放出或吸收的热量时只比较数值的大小；比较“标准燃烧热”“中和热”时，只需比较数值的大小。
（2）反应物的状态、化学计量数不同，则ΔH不同。
（3）ΔH是带符号进行比较的，所有吸热反应的ΔH均比放热反应的ΔH大；放热反应的ΔH<0，放热越多，ΔH越小，但|ΔH|越大。
（4）同一物质，状态不同，反应热亦不同。
。
（5）对于可逆反应，因反应不能进行到底，实际反应过程中放出或吸收的能量要小于热化学方程式中反应热的数值。
竞赛技巧1 化学热力学基础的基本概念
1.下列物理量属于状态函数的是 ：
A. 热量（Q） B. 功（W） C. 焓（H） D. 反应进度
【 答案】C
【解析】A.属于过程量，其数值与能量传递的具体路径相关（如加热或冷却的方式），而非系统状态的固有属性，因此不是状态函数，A不符合题意；B. 属于过程量，其大小取决于过程路径（如膨胀或压缩的路径差异），并非由系统状态独立决定，因此不是状态函数，B不符合题意；C.定义为H=U+PV，是状态函数，其值仅由系统当前状态（如温度、压力）决定，与达到该状态的路径无关，C符合题意； D.描述化学反应进行程度的量（通常用ξ表示），其变化依赖于反应路径和过程，不属于标准状态函数范畴，D不符合题意；答案选C。
2.判断题 （正确打√，错误打×）
（1） 热量（Q）是状态函数 ，因为其数值与系统始末状态相关。
（2）绝热过程中ΔU= W，系统内能变化仅由做功引起。
（3）标准状态下，稳定单质的标准摩尔熵Sm =0。
（4）ΔG<0 的反应一定自发进行，与温度无关。
【 答案】（1）×（2）√（3）×（4）×
【解析】（1）状态函数（如内能U、焓H） 仅取决于系统始态和终态 ，与过程路径无关，（1）错误；
（2）绝热过程：系统与环境无热量交换（Q=0），（2）正确；
（3）标准摩尔熵 Sm 是298K、100kPa下的规定值，稳定单质在此条件下熵值均大于0，（3）错误；
（4）ΔG=ΔH TΔS，其数值 强烈依赖温度T 。如ΔH>0,ΔS>0 时（如CaCO3分解）：高温自发（0ΔG<0），低温非自发（ΔG>0）；又如ΔH<0,ΔS<0 时（如H2O(l) → H2O(s)）：低温自发，高温非自发，故ΔG<0 是自发性的判据，但需在 特定温度 下成立，（4）错误。
竞赛技巧2 热力学第一定律
3.关于热力学第一定律，正确的是
A. ΔU = Q - W B. 能量守恒定律 C. 系统能量变化仅与状态有关
【答案】B
【 解析】热力学第一定律本质是能量守恒，数学表达为 ΔU = Q + W，答案选B。
4.热力学第一定律的表达式是 ：
A. ΔU=Q+W B. ΔH=Q p C. ΔG=ΔH TΔS D. ΔS= Qrev/T
【 答案】A
【 解析】 A.热力学第一定律的表达式是ΔU=Q+W。 ΔU ：系统内能变化量，单位为焦耳（J）； Q ：系统吸收的热量（Q > 0 表示吸热，Q < 0 表示放热）； W ：外界对系统做的功（W > 0 表示外界对系统做功，W < 0 表示系统对外做功），A符合题意；B. ΔH=Qp ：描述等压条件下的反应热（焓变），非第一定律通用表达式，B不符合题意； C. ΔG=ΔH TΔS ：吉布斯自由能变化，用于判断反应自发性（属热力学第二定律范畴），C不符合题意；D. ΔS= Q_rev/T ：熵变定义式，仅适用于可逆过程（属热力学第二定律）,D不符合题意；答案选A。
竞赛技巧3 两种反应热
5. 判断题 （正确√，错误×）
（1）对气体反应，Qp恒大于Qv。
（2）在密闭刚性容器中进行的反应，Qv=ΔU。
【 答案】（1） × （2）√
【 解析】（1）若反应后气体分子数减少（Δn<0），pΔV<0，此时Qp（2）恒容过程 W=0，由热一律ΔU=Qv，（2）正确。
6.2molH2和1molO2，在373K和101.3kPa下反应生成2mol水蒸气，放出483.7kJ的热量。求生成1mol水蒸气时的△H和△U。
【分析】该反应是在恒压下进行的，恒压时△H=Q。由于△H=△U+p△V可得
△U=△H－p△V，p△V=p（V2－V1）=n2RT－n1RT=△nRT。
【解析】由于反应2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)是在恒压下进行的，所以
△H=Q==－241.9kJ·mol－1
设V1、n1分别为反应物的体积与物质的量。V2，n2分别为生成物的体积与物质的量。所有气体均为理想气体，则pV1=n1RTpV2=n2RT
在反应中完成的膨胀功p△V可由下式求出：
p△V=p（V2－V1）=n2RT－n1RT=△nRT。
△n=2－3=－1mol，R=8.314J·K-1·mol－-1
p△V=（－1）·（8.314）·（373）=－3101J=－3.1kJ
对生成1molH2O（g）来说，p△V==－1.55kJ·mol－1
又依，△H=△U+p△V
所以△U=△H－P△V=－241.9－(－1.55)=－240.35kJ·mol－1
竞赛技巧4 生成热（焓）
7.由生成焓数据计算氨的氧化反应的△H，并指出此反应是吸热还是放热反应？
【分析】查出各物质的标准生成焓△fH值，代入△rH=∑(△fH)－∑(△fH)即可。
【解析】该反应方程式为：4NH3(g)+5O2(g)==4NO(g)+6H2O(g)
查出各物质的△fH值：△fH=－46.19kJ·mol－1，
△fH=+90.37kJ·mol－1，△fH=－241.83kJ·mol－1。
则△rH=∑(△fH)－∑(△fH)
=[4×90.37+6×（－241.83）]－[4×（－46.19）+5×（0.00）]
=－904.74kJ·mol－1。
△rH＜0表明氨氧化反应是放热反应。
8.由燃烧焓数据，求反应CH3COOH（l）+CH3OH（l）→CH3COOCH3（l）+H2O（l）的△H
【分析】上述反应可以设计为如下过程：
根据盖斯定律：
△rH+∑(△H)=∑(△H)
所以△rH=∑(△H)－∑(△H)
【解析】已知：△H=－874.5kJ·mol－1，
△H=－726.5kJ·mol－1，
△H=－1594.9kJ·mol－1代入得：
△H=∑(△H)－∑(△H)
=[(－874.5)+(－726.5)]－[(－1594.9)+0]
=－6.10kJ·mol－1
竞赛技巧5热化学方程式的正误判断
9．下列热化学反应方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)
A．C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(g) △H=-1367.0kJ/mol(燃烧热)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H=+57.3kJ/mol(中和热)
C．S(g)＋O2(g)=SO2(g) △H=-296.8 kJ/mol(反应热)
D．2NO2=O2＋2NO △H=+116.2kJ/mol(反应热)
【答案】C
【解析】A．燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成指定稳定的物质(水为液态水)过程放出的热量，故乙醇燃烧热的热化学方程式为：C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l) H=-1367.0kJ/mol，A错误；B．中和反应是一个放热反应，故热化学方程式为：NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) H=-57.3kJ/mol，C错误；C．硫燃烧是一个放热反应，故其燃烧的热化学方程式为：S(g)＋O2(g)=SO2(g) H=-296.8 kJ/mol，C正确；D．热化学方程式书写时需注明各物质的状态，故该反应的热化学方程式为：2NO2(g)=O2(g)＋2NO (g) H=+116.2kJ/mol，D错误；故答案为：C。
10．氢气是人类最理想的能源。已知在25℃、101kPa下，1g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量142.9kJ，则下列热化学方程式书写正确的是
A．2H2+O2=2H2O ΔH=142.9kJ·mol-1
B．2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-142.9kJ·mol-1
C．2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1
D．2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=+571.6kJ·mol-1
【答案】C
【解析】A．热化学方程式中要注明物质的状态，A错误；B．该反应表示4克氢气反应，放出的热量不是142.9kJ，B错误；C．1g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量142.9kJ，故4克氢气反应，放出的热量571.6kJ·mol-1，C正确；D．该反应放热，ΔH表示为负值，D错误；故选C。
竞赛技巧6 反应热的计算方法
11.已知热化学反应方程式：Zn(s)+O2(g)=ZnO(s) ΔH=-351.5kJ·mol-1；Hg(l)+O2(g)=HgO(s) ΔH=-90.84kJ·mol-1，则热化学反应方程式：Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)的ΔH为
A．ΔH=+260.66kJ·mol-1 B．ΔH=+442.34kJ·mol-1
C．ΔH=-442.34kJ·mol-1 D．ΔH=-260.66kJ·mol-1
【答案】D
【解析】①Zn(s)+O2(g)=ZnO(s)ΔH=-351.5kJ·mol-1；②Hg(l)+O2(g)=HgO(s)ΔH=-90.84kJ·mol-1，根据盖斯定律，①-②可得：Zn(s)+HgO(s)═ZnO(s)+Hg(l)，则ΔH =-351.5kJ mol-1-(-90.84kJ mol-1)=-260.66kJ mol-1；故选：D。
12．已知25℃、101kPa时，以下反应的热化学方程式为：
Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g)ΔH1=+489kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH2=-564kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH3=-393kJ·mol-1
则的ΔH为
A．-822kJ·mol-1 B．-468kJ·mol-1 C．-186kJ·mol-1 D．+468kJ·mol-1
【答案】A
【解析】已知：Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g)ΔH1=+489kJ·mol-1①
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH2=-564kJ·mol-1②
C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH3=-393kJ·mol-1③
根据盖斯定律-ΔH1-ΔH2+3ΔH3可得反应2Fe(s)+O2(g)=Fe2O3(s)的ΔH=-489kJ·mol-1-×(-564kJ·mol-1)+3×(-393kJ·mol-1)=-822kJ·mol-1，故答案为A。
竞赛技巧7 反应热的大小比较
13．已知：与不足量的反应时，生成S和。根据以下三个热化学方程式：
①
②
③
、、三者大小关系正确的是
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】依据反应的能量守恒可知反应都是放热反应，① ；② ；③ ；ΔH1、ΔH2、ΔH3均为负数，反应②③相比，生成气态水和生成液态水相比，生成液态水放出的热量多，所以 ΔH3>ΔH2；反应①②相比，②反应生成的单质硫转化为二氧化硫时放出热量，所以 ΔH2>ΔH1，综上所述，ΔH1、ΔH2、ΔH3三者大小关系为：ΔH3>ΔH2>ΔH1，故选 B。
14.由金属单质和氯气反应得到和的能量关系如图所示(M=Ca、Ba)。下列说法不正确的是
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【解析】A．和分别代表M元素的第一电离能和第二电离能，均大于0，所以，A错误；B．断键形成两个气态氯原子，该过程吸热，所以，气态氯原子得到一个电子可以形成稳定的8电子结构，该过程放热，所以，因此，B正确；C．同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小，所以第一电离能：，即，C正确；D．由盖斯定律可知：，D正确。故选A。
1．已知下列热化学方程式：
Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-24.8kJ·mol-1
3Fe2O3（s）+CO（g）=2Fe3O4（s）+CO2（g）△H=-47.2kJ·mol-1
Fe3O4（s）+CO（g）=3FeO（s）+CO2（g）△H=+640.5kJ·mol-1
则14gCO气体与足量FeO充分反应得到Fe单质和CO2气体时的释放或吸收的热量为
A．放出218kJ B．放出109kJ C．吸收218kJ D．吸收109kJ1
【答案】B
【解析】试题分析：①Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-24.8kJ·mol-1，②3Fe2O3（s）+CO（g）=2Fe3O4（s）+CO2（g）△H=-47.2kJ·mol-1，③Fe3O4（s）+CO（g）=3FeO（s）+CO2（g）△H=+640.5kJ·mol-1，由盖斯定律可知，得到反应CO（g）+FeO（s）═Fe（s）+CO2（g）
△H=kJ/mol=-109kJ/mol，答案选B。
2．下图是金属镁和卤素单质（X2）反应的能量变化示意图。下列说法正确的是
A．由图可知此温度下MgBr2（s）与Cl2（g）反应的热化学方程式为：
MgBr2（s）+Cl2（g）=MgCl2（s）+Br2（g）△H=+117kJ·mol-1
B．热稳定性:MgI2＞MgBr2＞MgCl2＞MgF2
C．工业上可由电解MgCl2溶液冶炼金属Mg，该过程需吸收热量
D．金属镁和卤素单质（X2）的反应能自发进行是因为△H均小于零
【答案】D
【解析】A.由图可知此温度下MgBr2(s)与Cl2(g)反应是放热反应，热化学方程式为：MgBr2(s)+Cl2(g)MgCl2(s)+Br2(g) ΔH=-117kJ·mol-1，故A错误；B、物质具有的能量越低越稳定，由图可知热稳定性:MgI23．电石气是一种常见燃料，C2H2(g)+5/2O2(g)＝2CO2(g)+H2O(l)ΔH有关化学反应的能量变化如右图所示，已知断裂1mol化学键所需的能量（kJ）：O=O为500、C-H为410，则断裂1molC≡C键所需的能量（kJ）是

A．840 B．1590 C．900 D．1250
【答案】A
【分析】根据热化学方程式的含义可知：旧键断裂所吸收的能量和新键生成所释放的能量之差即为化学反应焓变的数值，结合图示内容来回答即可．
【解析】根据图中内容,可以看出C2H2(g)+5/2O2(g)＝2CO2(g)+H2O(l)ΔH=-1256kJ/mol
则C2H2(g)+5/2O2(g)==2C+2H+5O △H=4166-1256=2910kJ/mol
化学反应的焓变等于产物的能量与反应物能量的差值，旧键断裂吸收能量，新键生成释放能量，设断裂1molC≡C键所需的能量为K，旧键断裂吸收的能量：154+4K+500=2218，解得K=391，4102+K+2.5500=2910kJ/mol，K=2910-4102-2.5500==840kJ/mol，故选A。
4．将1L0.1mol L﹣1BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出akJ热量，将1L0.5mol L﹣1HCl溶液与足量CH3COONa溶液充分反应放出bkJ热量(不考虑醋酸钠水解)；将0.5L1mol L﹣1硫酸溶液与足量(CH3COO)2Ba(可溶性强电解质)溶液反应放出的热量为
A．(5a+2b)kJ B．(5a﹣2b)kJ C．(2b﹣5a)kJ D．(10a+4b)kJ
【答案】A
【分析】将H2SO4溶液与足量(CH3COO)2Ba溶液反应，涉及的离子方程式有
，；将BaCl2溶液与足量稀硫酸反应，涉及的离子方程式为：；将HCl溶液与足量CH3COONa溶液反应，涉及的离子方程式为：，据此作答。
【解析】BaCl2的物质的量为0.1mol，将BaCl2溶液与足量稀硫酸反应，涉及的离子方程式为：，生成0.1molBaSO4，放出akJ热量；HCl溶液的物质的量为0.5mol，将HCl溶液与足量CH3COONa溶液反应，涉及的离子方程式为，生成0.5molCH3COOH，放出bkJ热量；所以H2SO4的物质的量为0.5mol，将H2SO4溶液与足量(CH3COO)2Ba溶液反应，涉及的离子方程式有，，生成0.5molBaSO4，1molCH3COOH，溶液反应放出的热量为(5a+2b)kJ，故选A。
5．化学反应的能量变化如图所示，已知断裂、分别吸收的能量，则下列说法不正确的是
A．断裂需要吸收的能量
B．和的总能量比总能量多
C．反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应
D．每反应掉和生成放出能量为
【答案】D
【解析】A．为断裂、吸收的能量，则，因此断开1mol氢气中化学键需要吸收能量为，故A正确；B．反应的焓变为：，可知，，故B正确；C．该反应中生成物的总能量小于反应物的总能量，该反应为放热反应，故C正确；D．反应的焓变，该反应为可逆反应，因此放出的热量小于92kJ，故D错误；故答案选D。
6．同温同压下，下列各组热化学方程式中，的有
①已知两个放热反应： ；
②，在光照和点燃条件下的(化学计量数相同)分别为、
③ ；
④ ；
A．1项 B．2项 C．3项 D．4项
【答案】A
【解析】①中两式相减得：(气态转为液态是放热)，所以，①符合题意；②，在光照和点燃条件下的(化学计量数相同)分别为、，根据盖斯定律，反应的条件不会影响焓变的，所以说相同物质的量的氢气氯气在点燃和光照条件下反应放出的热量一样，②不符合题意；③，，所以，③不符合题意；④等质量的碳和氧气反应生成二氧化碳放出的热量大，因此，④不符合题意；故选A。
7．环戊二烯的键线式为：，其广泛用于农药、橡胶、塑料等工业合成，是一种重要的有机化工原料。其相关键能和能量循环图如下所示，下列说法不正确的是
共价键 键能/(kJ·mol-1)
H-H 436
H-I 299
I-I 151
A．kJ/mol
B．在相同条件下，反应：，则
C．实验测得在25℃和101kPa时，1g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9KJ的热量，氢气燃烧热方程式为：
D．(g)转化为(g)的过程属于氧化反应
【答案】A
【解析】A．根据盖斯定律：,kJ/mol，A错误；B．比更活泼，说明自身具有的能量大于具有的能量，所以和反应生成，放出的能量大于与反应生成放出的能量，则，B正确；C．实验测得在25℃和101kPa时，1g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9KJ的热量，写出表示氢气燃烧热方程式为：，C正确；D．(g)转化为(g)的过程氢原子减少，属于氧化反应，D正确；故选A。
8．甲醇作为新型清洁可再生燃料，可通过反应：来合成，反应过程中的能量变化如图所示。已知、的燃烧热()依次为、。下列说法正确的是
A．
B．若产物为，相应的焓变为，则
C．相同条件下，完全燃烧比完全燃烧放出的热量少
D．若反应的焓变为，则
【答案】D
【解析】A．由图可知，，A错误；B．若产物为，能量低于，放出热量多，，B错误；C．相同条件下，完全燃烧比完全燃烧放出的热量多，C错误；D．设题干中为反应①，已知、的燃烧热()依次为、，则④，⑤，根据盖斯定律反应③()=①+④-⑤，=-90+()-()=-93，则，D正确；故选D。
9．汽车尾气中氮氧化物、CO均为大气污染物。有一种催化转化的反应历程如图所示(TS表示过渡态，图示涉及的物质均是气体)，整个过程发生三个基元反应。下列说法正确的是
A．该化学反应的决速步为反应②
B．的稳定性低于(g)
C．使用更高效的催化剂可降低反应所需的活化能和焓变
D．总反应的热化学方程式为
【答案】D
【解析】A．活化能最大的是反应①，活化能越大反应速率越慢，整个反应由最慢的一步决定，则该化学反应的决速步为反应①，A错误；B．能量越低越稳定，的相对能量低于(g)，则更稳定，B错误；C．催化剂可降低反应所需的活化能，但不能改变焓变，C错误；D．从图中可得出三个热化学方程式，反应① ，反应② ，反应③ ，利用盖斯定律，将反应①+②+③得 ，D正确；
故选D。
10．一定条件下，与发生加成反应有①、②两种可能，反应进程中能量变化如图所示。下列说法正确的是
A．生成等物质的量比吸收的热量更多
B．反应刚开始时，产物中的比例更大
C．适当提高反应温度，可以提高产物中的比例
D．反应①、反应②对应生成物的总键能相同
【答案】C
【解析】A．焓变在给定反应中，只与始态和终态有关，与中间状态无关，根据图像可知，两个反应均为放热反应，生成等物质的量CH3CHClCH3(g)比CH3CH2CH2Cl(g)放出的热量更多，故A错误；B．反应②的活化能比反应①的活化能低，化学反应速率快，因此相同条件下，CH3CHClCH3(g)的生成速率大于CH3CH2CH2Cl(g)，反应刚开始时，产物中CH3CHClCH3(g)比例更大，故B错误；C．生成CH3CHClCH3(g)时焓变更小，升温时产生的逆向移动效应更明显，相对CH3CH2CH2Cl(g)生成率更大，升高温度，平衡逆向进行，可以提高CH3CH2CH2Cl(g)的比例，故C正确；D．反应的焓变反应物的总键能-生成物的总键能，两个反应反应物相同，，则反应②对应生成物的总键能更大，故D错误；故答案为C。
11．中国科研人员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。
已知：几种物质中化学键的键能如下表所示。
化学键 H2O中H-O键 O2中O=O键 H2中H-H键 H2O2中O-O键 H2O2中O-H键
键能/(kJ·mol-1) 463 496 436 138 463
若反应过程中分解了2mol水，则下列说法正确的是
A．总反应为2H2OH2↑＋O2↑
B．过程Ⅰ放出了926kJ能量
C．过程Ⅲ属于吸热反应
D．过程Ⅱ吸收了574kJ能量
【答案】C
【解析】A．该反应总反应为水在光照条件下分解为氢气和氧气，化学方程式为2H2O2H2↑＋O2↑，故A错误；B．过程I中断裂2mol水中的H-O键，吸收能量为2mol×463kJ/mol=926kJ，故B错误；C．过程Ⅲ可知，H2O2中的O-O、O-H键断裂，O=O、H-H键形成，过程Ⅲ的 H=138+2×463-436-496=+132kJ/mol，是吸热反应，故C正确；D．过程Ⅱ为2-OH+2H=H2+H2O2，ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和，ΔH=(463×2-436-138-463×2)kJ/mol=-574kJ/mol，放出574kJ能量，故D错误；故答案选C。
12．酸催化下与混合溶液反应的离子方程式为：可用于石油开采中油路解堵。
已知：
则的
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】假设为①，为②，为③，为④，根据盖斯定理由①-②-③+④可得，所以，答案选A。
13．已知、、的燃烧热分别为、、。混合物完全燃烧，放出热量。则、、的物质的量之比为
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】已知、、的燃烧热分别为、、。混合物完全燃烧，放出热量。设、、的物质的量分别为x、y、z，可得方程①x+y+z=0.5，②1300x+1400y+1560z=700，反应①×1400-反应②得11x-160z=0，解得，根据选项，只有D项符合，故答案选D。
14．下列示意图表示正确的是
A．甲图表示 反应的能量变化
B．乙图表示丙烷的燃烧热
C．丙图表示实验的环境温度为，将物质的量浓度相等、体积分别为的溶液混合，混合液的最高温度随的变化(已知)
D．丁图中反应的热化学方程式为
【答案】D
【解析】A．由图可知反应物的能量大于生成物的能量，为放热放应，而 为吸热反应，故A错误；B．燃烧热要求生成液态水，而图中显示的却是气态水，故B错误；C．溶液的物质的量浓度相同，当二者的体积比为时，二者恰好完全反应，放出的热量最多，混合液的温度最高，此时硫酸溶液的体积为，氢氧化钠溶液的体积为，故C错误；D．由图可知的能量为原子的能量为的能量为，，故D正确；故选D。
15．2024年10月30日凌晨我国进行了“神舟十九号”载人飞船发射，获得了圆满成功。火箭推进剂在航天和军事等领域具有广泛的应用：
（1）液氧甲烷可以作为火箭推进剂。已知、下甲烷燃烧生成和液态水放出热量，则甲烷的燃烧热，甲烷燃烧的热化学方程式为。
（2）长征5号火箭发射时使用液氢和煤油作为燃料，工业上可用在高温下与水蒸气反应制得。
已知：在、下：



则与水蒸气反应转化为和的热化学方程式为。
（3）用于神舟系列飞船发射的长征二号F使用肼类燃料，已知：
①正反应的话化能，则逆反应的话化能。
②与反应生成和水蒸气的热化学方程式。
③与足量反应生成和液态水时，放出的热量是。(计算结果保留1位小数)
【答案】（1）
（2）
（3）20.5
【解析】（1）已知、下甲烷燃烧生成和液态水放出热量，则放出的热量为，则甲烷的燃烧热，甲烷燃烧的热化学方程式为：。
故答案为：；。
（2）根据盖斯定律，目标热化学方程式为已知反应一+反应三-反应二所得，。
故答案为：。
（3）①根据反应历程图可知：正反应的话化能，整个反应吸收了，则逆反应的话化能；②根据反应历程图得反应I:，反应II：，与反应生成和水蒸气的热化学方程式为反应II2反应I：；③根据第三个反应历程，1mol气态水转化为1mol液态水时还要放出44kJ的热量，则与足量反应生成和液态水时，放出的热量为：。
故答案为：；；20.5。
16．等含硫物质均是重要的化学原料。回答下列问题：
（1）已知 ； ，(填“>”“=”或“<”)。
（2）已知稀盐酸与稀NaOH溶液反应的中和热为，表示稀硫酸与稀NaOH溶液反应的热化学方程式为的。
（3）下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
根据系统(Ⅰ)每消耗吸收热量为kJ；根据系统(Ⅱ)可知的。
（4）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： 。
已知：碳的燃烧热； ； ；则x为(用含a、b、c的代数式表示)。
（5）实验室用与在一定条件下进行下列反应： ，当放出314.624kJ热量时，的转化率为。
（6）如图是硫酸生产过程中钒催化剂参与反应的能量变化，与反应生成和的热化学方程式为。
【答案】（1）>
（2）－57.3
（3）286-20
（4）
（5）80%
（6）
【解析】（1）气态S具有的能量比固态S具有的能量高，放出的热量更多，放热的焓变为负值，故>，故答案为：>；
（2）稀盐酸与稀NaOH溶液反应的中和热为，稀硫酸与稀NaOH溶液反应本质上也是氢离子与氢氧根反应生成水，故表示稀硫酸与稀NaOH溶液反应的热化学方程式为 ，故答案为：－57.3；
（3）根据系统(I)分解水和盖斯定律可知，反应①+②+③得，H2O(l)=O2(g)+H2(g)，每消耗18gH2O(l)吸收热量为；根据系统(II)和盖斯定律，可知反应②+③+④得，，反应，的，故答案为：286；；
（4）由碳的燃烧热ΔH1＝akJ·mol－1，得①C(s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH1＝akJ·mol－1，将另外两个热化学方程式依次编号为②S(s)＋2K(s)=K2S(s)ΔH2＝bkJ·mol－1，③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)=2KNO3(s)ΔH3＝ckJ·mol－1，目标反应可由①×3＋②－③得到，所以ΔH＝3ΔH1＋ΔH2－ΔH3，则x＝3a＋b－c，故答案为：x＝3a＋b－c；
（5）热化学方程式 表示通常条件下2molSO2(g)与1molO2(g)反应生成2molSO3(g)放出热量196.64kJ；放出314.624kJ热量，参加反应的二氧化硫的物质的量为=3.2mol，所以二氧化硫的转化率为×100%=80%，故答案为：80%；
（6）由图象可知：①，
②，根据盖斯定律：②-2×①即可得目标方程式：，故答案为；。
1．（2014高二·广东·竞赛）由金红石(TiO2)制取单质钛过程中涉及的步骤为：TiO2→TiCl4→Ti
已知：C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH2
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)△H3
则反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)的ΔH等于
A．2ΔH1+ΔH2+ΔH3 B．△H2-2ΔH1-△H3
C．ΔH1-ΔH2+ΔH3 D．2ΔH1-△H2+△H3
【答案】D
【解析】将反应依次标记为I、II、III、IV，根据盖斯定律可知，IV=III+2I-II，则ΔH=2ΔH1-△H2+△H3；故选：D。
2．（2013高二·广东·竞赛）已知：Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)ΔH1
3Fe2O3(S)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)ΔH2
Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)ΔH3
则反应FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)的ΔH等于
A．3ΔH1-ΔH2-2ΔH3 B．(3ΔH1-ΔH2–2ΔH3)/6
C．2ΔH1-3ΔH2+△H3 D．(2ΔH1–3ΔH2+△H3)/6
【答案】B
【解析】①Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)ΔH1
②3Fe2O3(S)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)ΔH2
③Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)ΔH3
根据盖斯定律，(①×3-②-③×2)可得反应FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)，则ΔH=(3ΔH1-ΔH2–2ΔH3)/6；故选B。
3．（2013高二·江西·竞赛）X、Y、Z有关系，且△H=△H1+△H2符合上述转化关系的X、Z可能是
①Fe和FeCl3；②C和CO2；③AlCl3和NaAlO2；④NaOH和NaHCO3；⑤S和SO3；⑥Na2CO3和CO2
A．①②③ B．④⑤⑥ C．②③④⑥ D．②③④⑤
【答案】C
【解析】①Fe和FeCl3，Fe与Cl2反应直接得到FeCl3，与HCl反应则只能得到FeCl2，①不能满足题意；②C和CO2，C与O2可先生成CO，再与O2反应生成CO2，也可一步反应生成CO2，②能满足题意；③AlCl3和NaAlO2，AlCl3与少量NaOH反应生成Al(OH)3，在与NaOH反应则得到NaAlO2，也可一步与过量NaOH反应得到NaAlO2，③能满足题意；④NaOH和NaHCO3，NaOH与少量CO2反应生成Na2CO3，再与CO2反应生成NaHCO3，也可一步与过来CO2得到NaHCO3，④能满足题意；⑤S和SO3，S与O2反应生成SO2，再与O2反应生成SO3，但S与O2反应不能一步得到SO3，⑤不能满足题意；⑥Na2CO3和CO2，Na2CO3与少量盐酸反应生成NaHCO3，再与盐酸反应得到CO2，也可与过量盐酸一步反应得到CO2，⑥能满足题意；符合题意的有②③④⑥，故选C。
4．（2013高二·河南·竞赛）已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-Q1；2H2(g)+O2(g)=2H2O（1）ΔH=-Q2。室温下，取体积比3∶2的甲烷和氢气的混合气体11.2L(换算为标准状况下)，经完全燃烧后恢复至室温，则放出的热量为
A．0.3Q1+0.1Q2 B．3Q1+1Q2 C．0.3Q1+0.2Q2 D．3Q1+2Q2
【答案】A
【解析】标准状况下11.2L甲烷和氢气的混合气体的物质的量为=0.5mol，甲烷和氢气的体积比3:2，所以甲烷的物质的量为：0.5mol=0.3mol，氢气的物质的量为0.5mol-0.3mol=0.2mol，由CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-Q1可知0.3mol甲烷燃烧放出的热量为0.3Q1，由2H2(g)+O2(g)=2H2O（1） ΔH=-Q2可知，0.2mol氢气燃烧放出的热量为Q2=0.1Q2，所以放出的热量为0.3Q1+0.1Q2。答案选A。
5．（2023高一下·浙江台州·竞赛）已知酸碱中和反应放出的热量与消耗的酸、碱的物质的量成正比。将30mL某稀硫酸与30mL某氢氧化钠溶液混合，恰好完全反应，溶液温度升高ΔT1，保持两种溶液浓度不变，体积均改为90mL进行中和，溶液温度升高ΔT2，若不计热量损失，ΔT1与ΔT2的关系是
A．ΔT1=ΔT2 B．ΔT1=3ΔT2 C．3ΔT1=ΔT2 D．6ΔT1=ΔT2
【答案】A
【解析】保持两种溶液浓度不变，体积均改为90mL进行中和时，硫酸的物质的量提高了3倍，氢氧化钠物质的量提高了3倍，而稀硫酸和氢氧化钠的质量也都提高了3倍，由Q=mcΔT可知，若不计热量损失，ΔT1=ΔT2，故选：A。
6．（2024高三下·浙江·竞赛）已知A、B两种气体在一定条件下可发生反应：2A+B=C+3D+4E。现将mg相对分子质量为M的A气体与适量的B气体充入一密闭容器中，恰好完全反应且有少量液滴生成。在相同温度下测得反应前后容器内的压强为6.06×106Pa和1.01×107Pa，且测得反应共放出热量QkJ。则该反应的热化学方程式为：
A．2A(g)+B(g)=C(g)+3D(g)＋4E(g)　△H=-kJ/mol
B．2A(g)+B(g)=C(l)+3D(g)＋4E(g)　△H=-kJ/mol
C．2A(g)+B(g)=C(g)+3D(g)＋4E(l)　△H=-kJ/mol
D．2A(g)+B(g)=C(g)+3D(l)＋4E(g)　△H=-kJ/mol
【答案】D
【解析】该反应放热，所以△H<0；在密闭容器中气体的压强与其物质的量成正比，即压强之比等于物质的量之比，反应前后压强之比=6.06×106Pa：1.01×107Pa=3：5，所以反应前后气体的物质的量之比为3：5，物质的量之比等于计量数之比，所以，反应前气体的计量数之和是3，反应后气体的计量数之和是5，mgA放出QkJ热量，即A完全反应放出QkJ的热量，则2molA放出热量为：kJ，由此可知D符合；故选：D。
7．（2017高二·安徽·竞赛）已知下列反应：
SO2(g)+2OH(aq)=(aq)+H2O（1） ΔH1
ClO-(aq)+(aq)=(aq)+Cl-(aq) ΔH2
CaSO4(s)=Ca2+(aq)+(aq) ΔH3
则反应SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq)=CaSO4(s)+H2O（1）+Cl-(aq)的ΔH为
A．ΔH1+ΔH2+ΔH3 B．ΔH1+ΔH2-ΔH3
C．ΔH1-ΔH2+ΔH3 D．ΔH3-ΔH1+ΔH2
【答案】B
【解析】①SO2(g)+2OH(aq)=(aq)+H2O（1） ΔH1
②ClO-(aq)+(aq)=(aq)+Cl-(aq) ΔH2
③CaSO4(s)=Ca2+(aq)+(aq) ΔH3
根据盖斯定律，①+②-③得SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq)=CaSO4(s)+H2O（1）+Cl-(aq)，则ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3，B符合题意；答案选B。
8．（2013高二·江西·竞赛）下列有关能量变化的判断正确的是
A．F2(g)+2e-=2F-(g)，ΔH=Q1kJ·mol-1,Cl2(g)+2e-=2C1-(g)，ΔH=Q2kJ·mol-1；则Q1＞Q2
B．K(g)-e-=K+(g)，ΔH=Q1kJ·mol-1,Na(g)-e-=Na+(g)，ΔH=Q2kJ·mol-1；则Q1＞Q2
C．S(s)+O2(g)(纯氧)=SO2(g)，ΔH1=Q1kJ/mol；S(s)+O2(g)(空气)=SO2(g)，ΔH2=Q2kJ/mol，则Q1＞Q2
D．已知：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)；△H=QkJ/mol；若向相同条件(同温、同体积)两容器分别通入：①1molN2和3molH2.充分反应测得△H1=Q1kJ/mol；②0.5molN2和1.5molH2充分反应测得△H2=Q2kJ/mol；则2Q2＞Q1＞Q
【答案】D
【解析】A．F2(g)+2e-=2F-(g)，ΔH=Q1kJ·mol-1,Cl2(g)+2e-=2C1-(g)，ΔH=Q2kJ·mol-1，均为放热反应，由于F2(g)的活泼性大于Cl2(g)，前者放出的热量更多，由于放热反应的ΔH<0,放出的热量越多，则ΔH越小，则Q19．（2013高二·安徽·竞赛）在一定条件下，已知下列物质燃烧的化学方程式为：
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-572kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890kJ·mol-1
在此条件下，下列叙述正确的是
A．C(s)+2H2(g)=CH4(g) △H=+75.5kJ·mol-1
B．CH4(g)+O2(g)=C(s)+2H2O(g) △H=-1283.5kJ·mol-1
C．1molH2(g)和3molCH4(g)燃烧共放热2956kJ
D．l6gCH4充分燃烧放出的热量约等于4gH2燃烧放出的热量
【答案】C
【解析】A．此反应为甲烷的生成反应。利用盖斯定律组合已知方程式：
C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH2=-572kJ·mol-1（对应2molH2）
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-890kJ·mol-1（逆向反应ΔH=+890kJ·mol-1），计算总焓变：ΔH=[ΔH1+ΔH2]+[-ΔH3]=[-393.5+(-572)]+[+890]=-965.5+890= -75.5kJ·mol-1，A错误；B．目标反应涉及气态水（H2O(g)），但已知方程式中水为液态（H2O(l)），需考虑状态差异：CH4燃烧（液态水）：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-890kJ·mol-1气化过程：2H2O(l)=2H2O(g)ΔH≈+88kJ（标准蒸发焓，每molH2O约+44kJ），碳氧化逆向：CO2(g)=C(s)+O2(g)ΔH=+393.5kJ·mol-1，重新组合路径后，实际反应的焓变计算约为 -408.5kJ·mol-1，B错误；C.1molH2燃烧：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH2=-572kJ（对应2molH2），故1molH2放热 286kJ，3molCH4燃烧：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-890kJ·mol-1，故3molCH4放热 2670kJ （3×890），总放热：286kJ+2670kJ= 2956kJ，C正确；D．16gCH4=1mol（摩尔质量16g·mol-1），燃烧放热 890kJ （ΔH3=-890kJ·mol-1）。4gH2=2mol（摩尔质量2g·mol-1），燃烧放热 572kJ （ΔH2=-572kJ对应2molH2）。890kJ≠572kJ，热量不相等，D错误，答案选C。
10．（2011高二·广东·竞赛）根据如图提供的信息，不能够得到的结论是
A．该反应中化学能转化成了热能，为放热反应
B．该反应一定有能量转化成了生成物的化学能
C．该反应生成物的总能量高于反应物的总能量
D．该反应过程中有比生成物能量更高的中间物质生成
【答案】A
【解析】A．由图可知，生成物的能量比反应物要高，故该反应属于吸热反应，A错误；B．由上述可知，该反应为放热反应，部分热能转化为了化学能，B正确；C．由图可知，生成物的总能量比反应物的总能量要高，C正确；D．根据过渡态理论，反应物先转化为能量最高的过渡态物质，然后再转化为能量较低的生成物，D正确；故选A。
11．（2023高二下·重庆·竞赛）Ni活化C2H6反应历程如下图所示：
下列说法正确的是
A．决速步骤反应的活化能为
B．反应历程中存在非极性键和极性键的断裂与形成
C．上述活化反应属于吸热反应
D．三种中间体的稳定性：中间体中间体中间体3
【答案】D
【解析】A．由题干图示信息可知，过渡态1、过渡态2、过渡态3的活化能依次为(-28.89)-(-56.21)=27.32kJ/mol，(49.50)-(-154.82)=204.32kJ/mol，(-6.57)-(-45.88)=39.31kJ/mol，活化能越大反应速率越慢，活化能最大的一步为决速步骤，则决速步骤反应的活化能为204.32kJ/mol，A错误；B．由题干图示信息可知，反应历程中存在非极性键C-C键和C-H极性键的断裂，只有C-H、C-Ni、Ni-H极性键的形成，未有非极性键的形成，B错误；C．由题干图示信息可知，上述活化反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，故属于放热反应，C错误；D．由题干图示信息可知，能量高低顺序为：中间体3中间体中间体2，能量越高越不稳定，故三种中间体的稳定性：中间体中间体中间体3，D正确；故答案为：D。
12．（2017高一·浙江温州·竞赛）（双选）一定条件下，在水溶液中1molCl-、ClOx-(x=1，2，3，4)的能量(kJ)相对大小如图所示。下列有关说法正确的是
A．a、b、c、d、e中，c最稳定
B．b→a+c反应的活化能为20kJ·mol-1
C．b→a+d反应的热化学方程式为3ClO-(aq)=ClO3-(aq)+2Cl-(aq)△H=-116kJ·mol-1
D．一定温度下，Cl2与NaOH溶液反应生成的产物有a、b、d，溶液中a、b、d的浓度之比可能为16：1：3
【答案】CD
【分析】由图可知a为Cl-、b为ClO-、c为ClO、d为ClO、e为ClO。
【解析】A．a，b，c，d，e中a能量最低，所以a最稳定，A错误；B．依据图中数据无法判断b→a+c反应的活化能，B错误；C．b→a+d，根据转移电子守恒得该反应方程式为3ClO-=ClO3-+2Cl-，=(64kJ/mol+2×0kJ/mol)-3×60kJ/mol=-116kJ/mol，所以该热化学反应方程式为3ClO-(aq)=ClO3-(aq)+2Cl-(aq)=-116kJ/mol，C正确；D．设Cl2+KOH→aKCl+bKClO+dKClO3+fH2O，反应中若a=16，则Cl元素降低得到16个电子，b=1、d=3，则Cl升高失去16个电子，得失电子守恒，即a、b、d之比可能为16：1：3，D正确；故答案为：CD。
13．（2023高三上·全国·竞赛）有机发光二极管(OLED)具有自发光、宽视角、低能耗等优点，已成为高端显示领域的主流技术。制备OLED器件时，通常需要使用活泼金属化合物作为电子注入材料，这些材料在一定条件下可发生分解，释放活泼金属原子。研究表明，在常温、常压下性质稳定，但在高温、高真空下可能通过以下两种方式发生分解：
（1）
（2）
（1）在标准压力下，假定和与温度无关，分别估算上述两个反应的转折温(即时的温度)。
（2）在温度1000K，压力下，通过精确计算，分别判断上述两个分解反应能否发生？假定所有气体可视为理想气体，且热容不随温度变化。
本题可能用到的热力学数据(298.15K)
204.5 123.91
213.8 37.11
146.9 76.0
0 205.138 29.355
76.5 175.6 20.8
0 85.23 32.21
本题可能用到的积分公式：
【答案】（1）反应（1）的转折温度为，反应（2）的转折温度为。
（2）反应（1）不能正向发生，反应（2）能正向发生。
【解析】（1）反应（1）:
，
，
。
反应（2）：
，
。
因此反应（1）、（2）的转折温分别为、。
答案为：反应（1）、（2）的转折温分别为、。
（2）反应（1）：
=
=，
。
，，反应（1）不能正向进行。
反应（2）：同理可计算出：，，
，。
，，因此反应（2）能正向发生。
答案为：反应（1）不能正向发生，反应（2）能正向发生。
14．（2019高二·江苏·竞赛）如何有效利用含氮物质关系人类社会可持续发展，一直是科学研究的热点。
（1）NH4NO3热分解及其与燃料油[以CnH2n表示]反应的方程式及反应热分别为：
①2NH4NO3(s)=2N2(g)+O2(g)+4H2O(g) △H1=akJ·mol-1
②3nNH4NO3(s)+CnH2n(l)=3nN2(g+7nH2O(g)+nCO2(g) △H2=bkJ·mol-1
则反应2CnH2n（1）+3nO2(g)=2nCO2(g)+2nH2O(g)的 △H=kJ·mol-1。
（2）下图是一种用NH3、O2脱除烟气中NO的原理示意图：
则该过程中NO最终转化为H2O和(填化学式)，该过程的总反应方程式为。
（3）雷雨导致空气中的氮气和氧气化合为NO是自然界中氮固定的主要反应之一。经热力学计算得知，在2033K和3000K下，等物质的量的氮气与氧气反应达平衡时系统中的NO体积分数分别为0.8%和4.5%。
①该反应是放热反应还是吸热反应？
②计算2033K时该反应的平衡常数。
【答案】（1）2b-3na
（2）N24NH3+O2+4NO=4N2+6H2O
（3）①吸热反应②K=(0.8%)2/[(1-0.8%)/2]2=2.6×10-4
【解析】（1）根据给出的热化学方程式，我们可以利用盖斯定律来计算目标反应的反应热。已知：
①2NH4NO3(s)=2N2(g)+O2(g)+4H2O(g)△H1=akJ mol 1
②3nNH4NO3(s)+CnH2n(l)=3nN2(g)+7nH2O(g)+nCO2(g)△H2=bkJ mol 1
我们需要求的是反应2CnH2n(l)+3nO2(g)=2nCO2(g)+2nH2O(g)的反应热△H。
根据盖斯定律，将方程式②乘以2后减去方程式①乘以3n，即可得到目标反应。因此，反应热为：△H=2bkJ mol 1 3n×akJ mol 1=(2b 3na)kJ mol 1，答案为2b 3na。
（2）根据原理示意图，NO最终转化为H2O和另一种物质。通过观察反应物和生成物，我们可以推断出另一种物质为N2。该过程的总反应方程式为：4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O，答案为N24NH3+4NO+O2=4N2+6H2O。
（3）①根据题目信息，等物质的量的氮气与氧气在高温（3000K）下反应达平衡时，NO的体积分数比低温（2033K）下高。这说明随着温度的升高，平衡向生成NO的方向移动，因此该反应是吸热反应。这里存在矛盾。然而，根据题目给出的数据和常规热力学分析，当温度升高时平衡向吸热方向移动，所以正确答案应为该反应是吸热反应。
②为了计算2033K时的平衡常数，我们需要知道平衡时各物质的浓度。题目给出了NO的体积分数为0.8%，可以假设反应开始时氮气和氧气的浓度均为1mol/L（或任意相同浓度，因为等物质的量反应），然后根据平衡时NO的体积分数计算出平衡时各物质的浓度。
N2(g)+O2(g) 2NO(g)
起始浓度11
变化浓度xx2x
平衡浓度1-x1-x2x
则2x/2=0.8%，故x=0.8%，则平衡时N2(g)、O2(g)、NO(g)的浓度分别为1-0.8%、1-0.8%、1.6%，平衡常数K=[c(NO)]2/[c(N2)c(O2)]，代入数据计算可得K=(1.6%)2/(1-0.8%)2=2.6×10-4，答案为2.6×10-4。
15．（2008高二上·全国·竞赛）(CN)2被称为拟卤素，它的阴离子CN-作为配体形成的配合物有重要用途。
（1）HgCl2和Hg(CN)2反应可制得(CN)2，写出反应方程式。
（2）画出CN-、(CN)2的路易斯结构式。
（3）写出(CN)2(g)在O2(g)中燃烧的反应方程式。
（4）298K下，(CN)2(g)的标准摩尔燃烧热为-1095kJ·mol-1，C2H2(g)的标准摩尔燃烧热为-1300kJ·mol1，C2H2(g)的标准摩尔生成焓为227kJ·mol1，H2O(l)的标准摩尔生成焓为-286 kJ·mol1，计算(CN)2(g)的标准摩尔生成焓。
（5）(CN)2在300-500°C形成具有一维双链结构的聚合物，画出该聚合物的结构。
（6）电镀厂向含氰化物的电镀废液中加入漂白粉以消除有毒的CN-，写出化学方程式(漂白粉用ClO-表示)。
【答案】（1）HgCl2+Hg(CN)2=Hg2Cl2+(CN)2
（2）、（3）(CN)2(g)+2O2(g)=2CO2(g)+N2(g)
（4）308kJ·mol-1
（5）或
（6）2CN-+5ClO-+H2O=2HCO+N2+5Cl-
【解析】（4）(CN)2(g)+2O2(g)=2CO2(g)+N2(g)
2(CO2)-[(CN)2]=-1095kJ·mol-1
2(CO2)=-1095 kJ·mol-1+[(CN)2]
C2H2(g)+2.5O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)
2(CO2)+(H2O)-(C2H2)=-130kJ·mol-1
2(CO2)=-1300kJ·mol-1+286kJ·mol-1+227kJ·mol-1
[(CN)2]=1095kJ·mol-1-1300kJ·mol-1+286kJ·mol-1+227kJ·mol-1
=308kJ·mol-1
1

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