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微专题6　化学反应与能量
热练20　反应热　盖斯定律
1. 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在常温下可自发进行，说明该反应的ΔH<0( )
(2)反应4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋H2O(g)　ΔH＝－116 kJ/mol，一定能自发进行( )
(3)反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应( )
(4)反应TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)　ΔH>0能自发进行，其原因是ΔS>0( )
(5)利用甲烷可以除去SO3，反应为8SO3(g)＋6CH4(g)S8(g)＋6CO2(g)＋12H2O(g)，该反应的ΔS<0( )
(6)反应4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔS>0( )
(7)反应2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH<0可用于处理汽车尾气，该反应在任何温度下都能自发进行( )
(8)反应2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH<0，可实现CO2的资源化，该反应在任何温度下均可自发进行( )
(9)Si(s)＋3HCl(g)===H2(g)＋SiHCl3(g)，反应的ΔS>0( )
(10)汽车尾气中的有害气体可通过如下反应实现转化：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)，该反应ΔS<0、ΔH>0( )
2. (2024·南京鼓楼区)甲醇[CH3OH(l)]作为燃料，在化石能源和可再生能源时期均有广泛的应用前景。
Ⅰ.甲醇可以替代汽油和柴油作为内燃机燃料
(1)汽油的主要成分之一是辛烷[C8H18(l)]。已知：25 ℃、101 kPa时，0.2 mol辛烷完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水，放出1 103.6 kJ热量。该反应的热化学方程式为　 　。25 ℃、101 kPa，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－726.5 kJ/mol ，相同质量的甲醇和辛烷分别燃烧释放热量多的是　 　(填“甲醇”或“辛烷”)。
(2)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－393 kJ/mol ，该反应相关化学键键能数据如下表：
化学键 O==O C—O C≡O H—O C—H
E/(kJ/mol) 496 343 1 076 x 413
则x＝　 　。
Ⅱ.甲醇的合成
(3)以CO2(g)和H2(g)为原料合成甲醇，反应的能量变化如图。
①补全图：
图中A处应填入　 　。
②该反应需要加入铜锌基催化剂。加入催化剂后，该反应的ΔH　 　(填“变大”“变小”或“不变”)。
③已知：a. CO的燃烧热为－283 kJ/mol；
b. H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH2＝－242 kJ/mol
c. CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH3＝－676 kJ/mol
以CO(g)和H2(g)为原料合成甲醇的热化学方程式为　　 　。
3. (2025·南京、盐城一模考前模拟)CH4用于烟气脱硝，CH4烟气脱硝相关反应如下：
反应Ⅰ.CH4(g)＋2NO(g)＋O2(g)===CO2(g)＋N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－985.2 kJ/mol
反应Ⅱ.2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝－116.2 kJ/mol
反应Ⅲ.CH4(g)＋2NO2(g)===CO2(g)＋N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝　 　kJ/mol
4. (2025·南通)已知25 ℃时，某些物质的燃烧热数据如下表：
物质 H2(g) C(石墨，s) C(金刚石，s) CH4(g)
燃烧热/(kJ/mol) －285.8 －393.5 －395.0 －890.3
下列热化学方程式书写正确的是( )
A. 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－571.6 kJ/mol
B. CH4(g)===C(石墨，s)＋2H2(g)　ΔH＝＋74.8 kJ/mol
C. C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH＝－1.5 kJ/mol
D. CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ/mol
5. (2025·南通一模)自然界中硫元素主要存在于岩石圈，水圈和大气圈中有少量含硫化合物。反应8SO3(g)＋6CH4(g)S8(g)＋6CO2(g)＋12H2O(g)　ΔH＜0，可用于治理大气污染。下列关于该反应的说法正确的是( )
A. 该反应的ΔS＜0
B. 反应物的键能总和大于生成物的键能总和
C. 该反应的平衡常数K＝
D. 使用高效催化剂可以降低反应的焓变
6. (2025·南通七市二模)已知反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＜0。下列说法正确的是( )
A. 该反应的ΔS＜0
B. 使用催化剂能降低反应的焓变
C. 其他条件不变，增大可提高NH3的平衡转化率
D. 1 mol N—H断裂的同时有1 mol O—H断裂，说明反应到达该条件下的平衡状态
7. (2025·海安)下列说法或表示方法正确的是( )
A. N2H4的燃烧热数值为624.0 kJ/mol，则N2H4(l)＋3O2(g)===2NO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－624.0 kJ/mol
B. N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol，某容器中起始充入1 mol N2(g)和3 mol H2(g)，达到平衡时放出92.4 kJ热量
C. 等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多
D. 在稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ/mol，若将含0.5 mol H2SO4的稀硫酸与含0.5 mol Ba(OH)2的溶液混合，则放出的热量为57.3 kJ
8. (2024·南京)N2(g)和O2(g)反应生成 NO(g)过程中能量变化情况如图a所示。下列说法不正确的是( )
图a
图b
A. 等物质的量的N2(g)、N2(l)具有的能量不相同
B. N2(g)＋O2(g)===2NO(g)的能量关系可用图b表示
C. N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋1 444 kJ/mol
D. N2(g)和O2(g)的反应过程中，断开化学键吸收的总能量大于形成化学键释放的总能量
9. (2024·淮安)一定条件下CO2与NH3合成尿素的反应为2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(l)　ΔH ，其反应过程中能量变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
A. ΔH＞0
B. 该反应平衡常数K＝
C. 升高温度，可分离得到更多的NH2COONH4(l)
D. 合成尿素的反应快慢主要取决于NH2COONH4(l)的分解速率
微专题6　化学反应与能量
热练20　反应热　盖斯定律
1. 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在常温下可自发进行，说明该反应的ΔH<0(√)
(2)反应4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋H2O(g)　ΔH＝－116 kJ/mol，一定能自发进行(×)
(3)反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应(×)
(4)反应TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)　ΔH>0能自发进行，其原因是ΔS>0(√)
(5)利用甲烷可以除去SO3，反应为8SO3(g)＋6CH4(g)S8(g)＋6CO2(g)＋12H2O(g)，该反应的ΔS<0(×)
(6)反应4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔS>0(×)
(7)反应2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH<0可用于处理汽车尾气，该反应在任何温度下都能自发进行(×)
(8)反应2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH<0，可实现CO2的资源化，该反应在任何温度下均可自发进行(×)
(9)Si(s)＋3HCl(g)===H2(g)＋SiHCl3(g)，反应的ΔS>0(×)
(10)汽车尾气中的有害气体可通过如下反应实现转化：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)，该反应ΔS<0、ΔH>0(×)
【解析】 (1)该反应的ΔS<0，在常温下可自发进行，说明该反应的ΔH<0，正确。(2)该反应的ΔS<0、ΔH<0，当ΔH－TΔS<0时，反应自发进行，则需要低温的条件，错误。(3)该反应的ΔS<0，常温下可自发进行，该反应为放热反应，错误。(4)当ΔH－TΔS<0时，反应可以自发进行，该反应ΔH>0，则只有ΔS>0才能在一定温度下自发进行，正确。(5)该反应的正反应为气体分子数增大的反应，ΔS>0，错误。(6)该反应的正反应为气体分子数减小的反应，则ΔS<0，错误。(7)该反应的ΔH<0、ΔS<0，根据反应自发进行的条件ΔH－TΔS<0知，该反应在高温下不能自发进行，错误。(8)该反应的ΔS<0、ΔH<0，由ΔH－TΔS<0知，该反应在低温下可自发进行，错误。(9)该反应的正反应是气体分子数减小的反应，故ΔS<0，错误。(10)该反应的正反应是气体分子数减小的反应，则ΔS<0，该反应能自发进行，说明存在ΔH－TΔS<0，故ΔH<0，错误。
2. (2024·南京鼓楼区)甲醇[CH3OH(l)]作为燃料，在化石能源和可再生能源时期均有广泛的应用前景。
Ⅰ.甲醇可以替代汽油和柴油作为内燃机燃料
(1)汽油的主要成分之一是辛烷[C8H18(l)]。已知：25 ℃、101 kPa时，0.2 mol辛烷完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水，放出1 103.6 kJ热量。该反应的热化学方程式为　C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝－5 518 kJ/mol　。25 ℃、101 kPa，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－726.5 kJ/mol ，相同质量的甲醇和辛烷分别燃烧释放热量多的是　辛烷　(填“甲醇”或“辛烷”)。
(2)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－393 kJ/mol ，该反应相关化学键键能数据如下表：
化学键 O==O C—O C≡O H—O C—H
E/(kJ/mol) 496 343 1 076 x 413
则x＝　465　。
Ⅱ.甲醇的合成
(3)以CO2(g)和H2(g)为原料合成甲醇，反应的能量变化如图。
①补全图：
图中A处应填入　1 mol CO2(g)＋3 mol H2(g)　。
②该反应需要加入铜锌基催化剂。加入催化剂后，该反应的ΔH　不变　(填“变大”“变小”或“不变”)。
③已知：a. CO的燃烧热为－283 kJ/mol；
b. H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH2＝－242 kJ/mol
c. CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH3＝－676 kJ/mol
以CO(g)和H2(g)为原料合成甲醇的热化学方程式为　　CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝－91 kJ/mol　。
【解析】 Ⅰ. (2)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(g)　ΔH＝(413×3＋343 ＋x＋496)kJ/mol－(1 076＋4x)kJ/mol＝－393 kJ/mol，x＝465。Ⅱ. (3)①以CO2(g)和H2(g)为原料合成甲醇，反应生成1 mol CH3OH和1 mol水，根据原子守恒，需要1 mol CO2和3 mol H2，因此图中A处应填入1 mol CO2(g)＋3 mol H2(g)。②加入催化剂，不能改变反应的焓变，因此ΔH不变。③标记反应i：CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－283 kJ/mol，反应ii：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH2＝－242 kJ/mol，反应iii：CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH3＝－676 kJ/mol，根据盖斯定律，由反应i＋2×反应ii－反应iii得到CO(g)和H2(g)为原料合成甲醇的热化学方程式：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)，故该反应的ΔH＝[(－283)＋2×(－242)－(－676)]kJ/mol＝－91 kJ/mol。
3. (2025·南京、盐城一模考前模拟)CH4用于烟气脱硝，CH4烟气脱硝相关反应如下：
反应Ⅰ.CH4(g)＋2NO(g)＋O2(g)===CO2(g)＋N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－985.2 kJ/mol
反应Ⅱ.2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝－116.2 kJ/mol
反应Ⅲ.CH4(g)＋2NO2(g)===CO2(g)＋N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝　－869　kJ/mol
【解析】 根据盖斯定律，反应Ⅰ－反应Ⅱ可得反应Ⅲ，则反应Ⅲ的ΔH＝[－985.2－(－116.2)]kJ/mol＝－869 kJ/mol。
4. (2025·南通)已知25 ℃时，某些物质的燃烧热数据如下表：
物质 H2(g) C(石墨，s) C(金刚石，s) CH4(g)
燃烧热/(kJ/mol) －285.8 －393.5 －395.0 －890.3
下列热化学方程式书写正确的是(B)
A. 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－571.6 kJ/mol
B. CH4(g)===C(石墨，s)＋2H2(g)　ΔH＝＋74.8 kJ/mol
C. C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH＝－1.5 kJ/mol
D. CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ/mol
【解析】 该热化学方程式中的生成物水应为液态，A错误；根据燃烧热数据可得：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ/mol，②C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ/mol，③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol，由①－②－2×③可得CH4(g)===C(石墨，s)＋2H2(g)，故ΔH＝(－890.3＋393.5＋2×285.8)kJ/mol＝＋74.8 kJ/mol，B正确；根据燃烧热的数值可知，C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH＝＋1.5 kJ/mol，C错误；CH4的燃烧热是指1 mol CH4完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量，D错误。
5. (2025·南通一模)自然界中硫元素主要存在于岩石圈，水圈和大气圈中有少量含硫化合物。反应8SO3(g)＋6CH4(g)S8(g)＋6CO2(g)＋12H2O(g)　ΔH＜0，可用于治理大气污染。下列关于该反应的说法正确的是(C)
A. 该反应的ΔS＜0
B. 反应物的键能总和大于生成物的键能总和
C. 该反应的平衡常数K＝
D. 使用高效催化剂可以降低反应的焓变
【解析】 该反应为气体分子数增大的反应，故该反应的ΔS＞0，A错误；依据热化学方程式可知，该反应为放热反应，则反应物的键能总和小于生成物的键能总和，B错误；使用催化剂可以降低反应所需的活化能，加快反应速率，但反应物和生成物的总能量不变，反应的焓变不变，D错误。
6. (2025·南通七市二模)已知反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＜0。下列说法正确的是(D)
A. 该反应的ΔS＜0
B. 使用催化剂能降低反应的焓变
C. 其他条件不变，增大可提高NH3的平衡转化率
D. 1 mol N—H断裂的同时有1 mol O—H断裂，说明反应到达该条件下的平衡状态
【解析】 该反应为气体分子数增大的反应，故该反应的ΔS＞0，A错误；催化剂不改变反应的焓变，B错误；其他条件不变，增大平衡正向移动，NH3的平衡转化率减小，C错误；1 mol N—H断裂的同时有1 mol O—H断裂，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，D正确。
7. (2025·海安)下列说法或表示方法正确的是(C)
A. N2H4的燃烧热数值为624.0 kJ/mol，则N2H4(l)＋3O2(g)===2NO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－624.0 kJ/mol
B. N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol，某容器中起始充入1 mol N2(g)和3 mol H2(g)，达到平衡时放出92.4 kJ热量
C. 等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多
D. 在稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ/mol，若将含0.5 mol H2SO4的稀硫酸与含0.5 mol Ba(OH)2的溶液混合，则放出的热量为57.3 kJ
【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，表示N2H4的燃烧热的热化学方程式中的生成物应是氮气和液态水，而不是二氧化氮，A错误；可逆反应中反应物不能完全转化，故1 mol N2(g)和3 mol H2(g)反应达到平衡时放出热量小于92.4 kJ，B错误；已知等物质的量的硫蒸气具有的总能量比硫固体的高，故在相同条件下，将等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出热量多，C正确；Ba2＋和硫酸根离子反应生成BaSO4也有热效应，故将含0.5 mol H2SO4的稀硫酸与含0.5 mol Ba(OH)2的溶液混合，放出的热量不为57.3 kJ，D错误。
8. (2024·南京)N2(g)和O2(g)反应生成 NO(g)过程中能量变化情况如图a所示。下列说法不正确的是(C)
图a
图b
A. 等物质的量的N2(g)、N2(l)具有的能量不相同
B. N2(g)＋O2(g)===2NO(g)的能量关系可用图b表示
C. N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋1 444 kJ/mol
D. N2(g)和O2(g)的反应过程中，断开化学键吸收的总能量大于形成化学键释放的总能量
【解析】 等物质的量的N2(g)、N2(l)具有的能量不相同，N2(g)能量更高，A正确；由图a可得反应：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)的ΔH＝[(946＋498)－2×632]kJ/mol＝＋180 kJ/mol，即该反应为吸热反应，能量关系可用图b表示，B正确、C错误；N2(g)和O2(g)的反应过程中，断开化学键吸收的总能量大于形成化学键释放的总能量，D正确。
9. (2024·淮安)一定条件下CO2与NH3合成尿素的反应为2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(l)　ΔH ，其反应过程中能量变化如图所示。下列有关说法正确的是(D)
A. ΔH＞0
B. 该反应平衡常数K＝
C. 升高温度，可分离得到更多的NH2COONH4(l)
D. 合成尿素的反应快慢主要取决于NH2COONH4(l)的分解速率
【解析】 该反应为放热反应，即ΔH＜0，A错误；固体物质不列入平衡常数表达式中，B错误；第一步反应为放热反应，升高温度，第一步反应逆向移动，NH2COONH4(l)减少，C错误；第二步反应的活化能E3比第一步反应的活化能E1大，活化能大的是决速步骤，故第二步反应比较慢，即合成尿素的反应快慢主要取决于NH2COONH4(l)的分解速率，D正确。

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