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第一章　化学反应的热效应
第二节　反应热的计算
目
录
知识点二　反应热的计算
课时作业
知识点一　盖斯定律
即时演练
1.变化观念与平衡思想:知道化学反应的能量转化遵循能量守恒定律,理解盖斯定律的内容,了解其在科学研究中的意义。2.证据推理与模型认知:理解盖斯定律的本质,形成运用盖斯定律进行相关判断或计算的思维模型;了解常见反应热计算的类型,建立解决反应热问题的思维模型。
核心素养发展目标
一
知识点一　盖斯定律
1.内容
1836年,化学家盖斯从大量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的,其反应热是____的。该规律叫做盖斯定律。
2.意义
应用盖斯定律,可以间接计算以下情况(不能直接测定)的反应热:
(1)有些反应进行得很慢。
(2)有些反应不容易直接发生。
(3)有些反应往往伴有副反应发生。
相同
3.应用盖斯定律计算反应热的两种方法
对于以下两个反应:
C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g) CO2(g)　ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
根据盖斯定律,设计合理的途径,计算出C(s)+O2(g) CO(g)的反应热ΔH。
方法一　虚拟路径法
根据所给的两个方程式,反应C(s)+O2(g) CO2(g)可设计为如下途径:
ΔH1=ΔH+ΔH2
ΔH=ΔH1-ΔH2=-393.5 kJ·mol-1-(-283.0 kJ·mol-1)=________________。
-110.5 kJ·mol-1
方法二　加和法
根据所给的两个热化学方程式,利用“加和法”求C(s)+O2(g)
CO(g)的ΔH。
根据C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
CO2(g) CO(g)+O2(g)　ΔH3=+283.0 kJ·mol-1
上述两式相加得C(s)+O2(g) CO(g)　ΔH=-110.5 kJ·mol-1。
炭在火炉中燃烧很旺时,再往炉膛内红热的炭上喷洒少量水的瞬间,炉子内火会更旺。
问题探究
炭可通过下列两种途径作为燃料:
(1)写出途径Ⅰ反应的热化学方程式。
C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1。
(2)写出步骤①②③的热化学方程式,途径Ⅱ中最初的反应物和最终的生成物分别是什么 C(s)+O2(g) CO2(g)的ΔH是多少
①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH1=+131.5 kJ·mol-1;②CO(g)+
O2(g) H2O(g)
　ΔH3=-242 kJ·mol-1。将三个步骤中的化学方程式相加可得C(s)+O2(g)
CO2(g),故最初的反应物是C(s)和O2(g),最终的生成物是CO2(g);ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=-393.5 kJ·mol-1。
(3)途径Ⅰ和途径Ⅱ中相同质量的炭完全燃烧放出的热量有何关系 由此你得出的结论是什么
途径Ⅰ与途径Ⅱ中相同质量的炭完全燃烧放出的热量相等。化学反应中能量的变化只与反应体系的始态和终态有关,与反应的途径无关。
“加和法”计算ΔH的四步骤
归纳提升
定 确定待求反应的热化学方程式
找 找出待求热化学方程式中只在已知化学方程式中出现一次的物质
调 依据该物质调整已知化学方程式的方向(同侧相加,异侧相减)和化学计量数,每个已知化学方程式只能调整一次
算 ΔH与化学方程式一一对应调整和运算
1.下列关于盖斯定律的说法不正确的是 (　 　)
A.不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热相同
B.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
C.有些反应的反应热不能直接测得,可通过盖斯定律间接计算得到
D.根据盖斯定律,热化学方程式中ΔH直接相加即可得总反应热
D
2.利用CO2催化加氢合成CH3OH是一种实现“双碳”目标的有效方法。
已知:①CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.0 kJ·mol-1
②CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.0 kJ·mol-1
则CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的ΔH为(　 　)
A.+90.0 kJ·mol-1 B.+8.0 kJ·mol-1
C.-8.0 kJ·mol-1 D.-90.0 kJ·mol-1
D
解析:已知:①CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.0 kJ·mol-1,②CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.0 kJ·mol-1,根据盖斯定律,由①-②得到CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),则该反应的ΔH=-49.0 kJ·mol-1-41.0 kJ·mol-1=-90.0 kJ·mol-1,故选D。
二
知识点二　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.根据反应物和生成物的总能量计算
ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量。
4.根据反应物和生成物的键能计算
ΔH=E(反应物的键能总和)-E(生成物的键能总和)。
5.根据图像计算
6.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。
1.黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸反应为S(s)+ 2KNO3(s)+3C(s) K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)　ΔH。已知:①碳的燃烧热为ΔH1,②S(s)+2K(s) K2S(s)　ΔH2,③2K(s)+N2(g)+3O2(g)
2KNO3(s)　ΔH3;则ΔH为 (　 　)
A.3ΔH1+ΔH2-ΔH3
B.ΔH3+3ΔH1-ΔH2
C.ΔH1+ΔH2-ΔH3
D.ΔH3+ΔH1-ΔH2
解析:①的热化学方程式为C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH1,由盖斯定律可得黑火药爆炸反应=3×①+②-③,故ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3。
A
2.已知一定温度下的一些热化学方程式:
①N2(g)+O2(g) 2NO(g)　ΔH1=+180.5 kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH2=-571.6 kJ·mol-1
则该温度下H2催化还原22.4 L(标准状况下)NO达到消除环境污染目的的能量变化为(　 　)
A.放出376.05 kJ B.放出752.1 kJ
C.吸收376.05 kJ D.吸收752.1 kJ
A
解析:反应②-反应①得2H2(g)+2NO(g) 2H2O(l)+N2(g)　ΔH=ΔH2-ΔH1=(-571.6 kJ·mol-1)-(+180.5 kJ·mol-1)=-752.1 kJ·mol-1;还原22.4 L(标准状况下为1 mol)NO放出=376.05 kJ的能量。
3.在25 ℃、101 kPa条件下,H2(g)、C(s)、CH3COOH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8 kJ·mol-1、-393.5 kJ·mol-1、-870.3 kJ·mol-1,则2H2(g)+2C(s)+O2(g) CH3COOH(l)的反应热为(　 　)
A.-488.3 kJ·mol-1 B.+488.3 kJ·mol-1
C.-191 kJ·mol-1 D.+191 kJ·mol-1
A
解析:在25 ℃、101 kPa条件下,H2(g)、C(s)和CH3COOH(l)的燃烧热ΔH分别是-285.8 kJ·mol-1、-393.5 kJ·mol-1和-870.3 kJ·mol-1,对应燃烧热的热化学方程式如下:H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1①,
C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1②,CH3COOH(l) +2O2(g)
2CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-870.3 kJ·mol-1③,由盖斯定律可知,①×2+
②×2-③可得反应2H2(g)+2C(s)+O2(g) CH3COOH(l)　ΔH=2×
(-285.8 kJ·mol-1)+2×(-393.5 kJ·mol-1)+870.3 kJ·mol-1=-488.3 kJ·mol-1,故选A。
三
即时演练
B
1.C(s)与O2(g)生成CO2(g)的反应可以一步完成,也可以分两步完成,各步反应之间的关系如图所示,下列说法错误的是 (　 　)
A.6 g C(s)完全燃烧放出热量为196.75 kJ
B.ΔH=ΔH1+ΔH2
C.相同质量的碳,完全燃烧比不完全燃烧放出的热量更多
D.在一定条件下,化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
解析:由题图可知,1 mol C(s)完全燃烧生成CO2(g)放出热量393.5 kJ,6 g C(s)(0.5 mol)完全燃烧放出热量为0.5×393.5 kJ=196.75 kJ,A正确;根据盖斯定律,反应热只与反应的始态和终态有关,与反应途径无关,应该是ΔH2=ΔH+ΔH1,即ΔH=ΔH2-ΔH1,B错误;由ΔH=ΔH2-ΔH1=(-393.5+283.0) kJ·mol-1=-110.5 kJ·mol-1,即1 mol碳与氧气反应生成CO放出热量110.5 kJ,1 mol碳完全燃烧放出热量393.5 kJ,C正确;在一定条件下,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。
A
2.已知: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;
④FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)　ΔH4。
则ΔH4为 (　 　)
A.
B.
C.
D.
解析:由盖斯定律可得,反应④=×③,因此ΔH4=。
A
3.已知几种化学键的键能数据,N≡O:630 kJ·mol-1;Cl—Cl:243 kJ·mol-1;Cl—N:a kJ·mol-1;N O:607 kJ·mol-1。则反应2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g)的ΔH为(ClNO的结构式为Cl—N O)(　 　)
A.(289-2a) kJ·mol-1
B.(a-243) kJ·mol-1
C.(2a+341) kJ·mol-1
D.(896-2a) kJ·mol-1
解析:焓变=反应物的总键能-生成物的总键能。2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g)　ΔH=630 kJ·mol-1×2+243 kJ·mol-1-(607 kJ·mol-1+a kJ·mol-1)
×2=(289-2a) kJ·mol-1,故选A。
4.书写下列热化学方程式。
(1)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:___________________________ _______________________________________。
NO2(g)+CO(g)
CO2(g)+NO(g)　ΔH=-234 kJ·mol-1
解析:根据题图可知1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO的焓变ΔH=(E1-E2) kJ·mol-1=134 kJ·mol-1-368 kJ·mol-1=-234 kJ·mol-1,故热化学方程式为NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)　ΔH=-234 kJ·mol-1。
(2)已知:C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-437.3 kJ·mol-1
H2(g)+O2(g) H2O(g)　
ΔH=-285.8 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g) CO2(g)　
ΔH=-283.0 kJ·mol-1
则固态碳与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气的热化学方程式是________________________________________________。
C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g)　ΔH=+131.5 kJ·mol-1
解析:已知:①C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-437.3 kJ·mol-1,②H2(g)+ O2(g) H2O(g)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1,③CO(g)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1,根据盖斯定律可知,①-②-③即得到固态碳与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气的热化学方程式为C(s)+H2O(g) H2(g) +CO(g)　ΔH=+131.5 kJ·mol-1。
(3)氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。甲烷和水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。已知存在如下反应:
ⅰ.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH1
ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH2
ⅲ.CH4(g) C(s)+2H2(g)　ΔH3
……
ⅲ为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用_________________
________________________反应的ΔH。
C(s)+CO2(g) 2CO(g)(合理即可)
解析:比较反应ⅰ、ⅱ和ⅲ的热化学方程式,可发现反应ⅰ和反应ⅱ中没有出现碳单质,且只有反应ⅱ中有CO2,故还需要利用反应C(s)+CO2(g)
2CO(g)的焓变。
四
课时作业3
A
1.(3分)下列关于盖斯定律的描述,正确的是(　 　)
A.盖斯定律是化学热力学发展的基础
B.盖斯定律违背了能量守恒定律
C.不能利用盖斯定律计算有副反应发生的反应热
D.反应热的大小与反应物和生成物的种类、物质的量、聚集状态等无关
解析:盖斯定律的提出,为反应热的研究提供了极大的方便,使一些不易测准或无法测定的化学反应的反应热可以通过推算间接求得,因此盖斯定律是化学热力学发展的基础,A正确;盖斯定律以能量守恒为基础,总能量变化与路径无关,因此不违背能量守恒定律,B错误;盖斯定律适用于总反应热计算,即使存在副反应,只要明确各步骤的热效应,仍可通过代数运算得出结果,C错误;反应热与反应物和生成物的种类、物质的量、聚集状态等直接相关(如物质的聚集状态不同会导致焓变不同),D错误。
B
2.(3分)工业上利用甲烷和水蒸气在高温下制备氢气,涉及以下反应:
①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH1=+206.2 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH2=-41.2 kJ·mol-1
则反应CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)的ΔH为(　 　)
A.-165.0 kJ·mol-1
B.+165.0 kJ·mol-1
C.+247.4 kJ·mol-1
D.-247.4 kJ·mol-1
解析:目标反应为CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g),根据盖斯定律
可通过反应①与反应②相加得到ΔH=ΔH1+ΔH2=[+206.2+(-41.2)] kJ·mol-1 =+165.0 kJ·mol-1。
3.(3分)常温下,CuSO4(s)和CuSO4·5H2O(s)溶于水及CuSO4·5H2O(s)受热分解的能量变化如图所示。下列说法正确的是 (　 　)
A.CuSO4·5H2O(s)受热分解是放热反应
B.CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高
C.ΔH3<ΔH2
D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
B
解析:CuSO4·5H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l)　ΔH1>0,则CuSO4·5H2O(s)
受热分解是吸热反应,A不正确;CuSO4(s)溶于水时生成Cu2+(aq)和S
(aq),ΔH2<0,表示溶解放出热量,会使溶液温度升高,B正确;从题图中可以看出,ΔH3>0,ΔH2<0,则ΔH3>ΔH2,C不正确;从题图中可以看出,ΔH3=ΔH1+
ΔH2,D不正确。
A
4.(3分)已知:2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1;CO(g)+
O2(g) CO2(g)　ΔH=-282.9 kJ·mol-1。某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ热量,同时生成3.6 g液态水,则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为 (　 　)
A.1︰1　　 B.2︰1
C.1︰2　　 D.2︰3
解析:液态水中的H元素全部来自H2,因此,根据液态水的质量,可以求出H2O的物质的量n==0.2 mol,根据反应式2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)
可知,H2与H2O的化学计量数之比为2︰2=1︰1,故H2的物质的量为0.2 mol。根据题干中给出的H2燃烧的热化学方程式可知,2 mol H2对应ΔH=
-571.6 kJ·mol-1,因此,0.2 mol H2燃烧放热为×0.2=57.16 kJ。H2和CO的混合气体完全燃烧总放热为113.74 kJ,CO放出的热量为113.74 kJ-57.16 kJ=56.58 kJ。根据题干所给CO燃烧的热化学方程式可知,ΔH=
-282.9 kJ·mol-1对应1 mol CO,故CO的物质的量为=0.2 mol。因此,H2和CO均为0.2 mol,则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为1︰1。
5.(3分)如图所示为NH4Cl的热循环过程,结合数据计算可得ΔH6(kJ·mol-1)为(　 　)
A.-2 332
B.+248
C.+876
D.-1 704
C
解析:根据题图,①N2(g)+2H2(g)+Cl2(g) NH4Cl(s)ΔH1=-314 kJ·mol-1;②NH3(g) N2(g)+H2(g)　ΔH2=+46 kJ·mol-1;③H2(g)-e- H+(g)
ΔH3=+1 533 kJ·mol-1;④Cl2(g)+e- Cl-(g)　ΔH4=-243 kJ·mol-1;
⑤NH4Cl(s) N(g)+Cl-(g)　ΔH5=+682 kJ·mol-1。根据盖斯定律,③+④-①-②-⑤,得N(g) NH3(g)+H+(g)　ΔH6=ΔH3+ΔH4-ΔH1-ΔH2-ΔH5=+876 kJ·mol-1,故选C。
B
6.(3分)已知H2S的燃烧热ΔH=-518 kJ·mol-1、CH4的燃烧热ΔH=-890 kJ·mol-1;一定质量的H2S和CH4的混合气体充分燃烧,放出的热量为333.4 kJ,生成的气体先通入足量的浓硫酸,再通入足量的碱石灰中,碱石灰增重28 g。则混合气体中H2S和CH4的物质的量之比为(　 　)
A.1︰3　　 B.3︰2
C.2︰1　　 D.1︰2
解析:设H2S的物质的量为x mol,CH4的物质的量为y mol。根据燃烧热,共放出的热量为518x kJ+890y kJ=333.4 kJ;混合气体完全燃烧生成的SO2和CO2总质量为64x g+44y g=28 g;计算得x=0.3,y=0.2,故x︰y=3︰2,混合气体中H2S和CH4的物质的量之比为3︰2。故选B。
7.(3分)设NA为阿伏加德罗常数的值。已知反应:
①CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH1=a kJ·mol-1
②CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)　ΔH2=b kJ·mol-1
其他数据如下表:
化学键 C O O O C—H O—H
键能/(kJ·mol-1) 798 x 413 463
B
下列说法正确的是 (　 　)
A.a>b
B.上表中x=(1 796+b)
C.H2O(g) H2O(l)　ΔH=(a+b) kJ·mol-1
D.当有4NA个C—H断裂时,该反应放出热量一定为a kJ
解析:已知H2O(l) H2O(g)是一个吸热过程,反应①放出的热量比反应②更多,因为a、b均为负值,故b>a,A错误;根据反应热ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和,即ΔH2=4E(C—H)+2E(O O)-2E(C O)-4E(O—H)=4×413 kJ·mol-1+2x kJ·mol-1-2×798 kJ·mol-1-4×463 kJ·
mol-1=b kJ·mol-1,解得x=,B正确;已知反应①CH4(g)+2O2(g) CO2(g) +2H2O(l)　ΔH1=a kJ·mol-1,反应②CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+
2H2O(g)　ΔH2=b kJ·mol-1,则由×(①-②)可得H2O(g) H2O(l)　ΔH=(a-b) kJ·mol-1,C错误;当有4NA个C—H断裂时,有1 mol CH4反应,若生成H2O(l)放出-a kJ热量,若生成H2O(g)放出-b kJ热量,D错误。
8.(3分)一些烷烃的燃烧热(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)如表:
化合物 甲烷 乙烷 丙烷
燃烧热ΔH/ (kJ·mol-1) -891.0 -1 560.8 -2 221.5
下列说法中正确的是 (　 　)
A.C—H的键能为 kJ·mol-1
B.乙烷燃烧的热化学方程式为C2H6(g)+O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH=-1 560.8 kJ·mol-1
C.等质量的三种烷烃完全燃烧,丙烷放出的热量最多
D.由表中数据不能确定C—C的键能
D
解析:燃烧热不是燃料的键能和,故C—H的键能不是 kJ·mol-1,A项错误;乙烷燃烧的热化学方程式中H2O应为液体,B项错误;1 g甲烷、乙烷、丙烷完全燃烧放出的热量分别是 kJ≈50.49 kJ,甲烷放出的热量最多,C项错误;ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,由乙烷燃烧的热化学方程式C2H6(g)+
O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 560.8 kJ·mol-1可知,反应物和生成物中涉及的共价键有C—H、C—C、O O、C O和H—O,共五种键,已知三种烷烃的燃烧热,只能列出3个代数方程,故不能计算C—C的键能,
D项正确。
9.(8分)CO2的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。
(1)用CO2催化加氢可以制取C2H4:CO2(g)+3H2(g) C2H4(g)+
2H2O(g)。
①若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示,则该反应的ΔH=______________(用含a、b的式子表示)。
-(b-a) kJ·mol-1
解析:①由题图可知,该反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应,反应的ΔH=-(b-a) kJ·mol-1。
②相关化学键的键能如下表所示,测得上述反应的ΔH=-153 kJ·mol-1,表中的x=______。
解析:反应的焓变ΔH=反应物键能和-生成物键能和,则803 kJ·mol-1×2+436 kJ·mol-1×3-[(x kJ·mol-1+414 kJ·mol-1×4)×+464 kJ·mol-1×4]=-153 kJ·mol-1,解得x=766。
化学键 C O H—H C C C—H H—O
键能/(kJ·mol-1) 803 436 x 414 464
766
(2)14 g C2H4(g)完全燃烧生成CO2(g)和液态水时,放出705 kJ的热量,其燃烧热的热化学方程式为__________________________________________ ________________________________________________。
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,由题意可知,C2H4的燃烧热ΔH=- =-1 410 kJ·mol-1,则表示C2H4燃烧热的热化学方程式为C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-1 410 kJ·mol-1。
C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-1 410 kJ·mol-1
10.(13分)系统研究化学反应中的能量变化具有关键价值。回答下列问题:
(1)NaBH4是一种常用的储氢剂,已知1 mol NaBH4固体与液态水反应生成NaBO2固体和氢气时,放出的热量为216 kJ,则该反应的热化学方程式为____________________________________________________________。
解析:已知1 mol NaBH4固体与液态水反应生成NaBO2固体和氢气时,放出的热量为216 kJ,则该反应的热化学方程式为NaBH4(s)+2H2O(l)
NaBO2(s)+4H2(g)　ΔH=-216 kJ·mol-1。
NaBH4(s)+2H2O(l) NaBO2(s)+4H2(g)　ΔH=-216 kJ·mol-1
(2)化合物ClF3可用作高温金属的切割油。
Cl2(g)+ClF3(g) 3ClF(g)
ΔH1=+15 kJ·mol-1
2Cl2(g)+3F2(g) 3ClF(g)+ClF3(g)　ΔH2=-303 kJ·mol-1
①断开Cl—Cl需要____(填“吸收”或“放出”)能量。
②Cl2(g)+3F2(g) 2ClF3(g)　ΔH3=________ kJ·mol-1。
解析:ⅰ.Cl2(g)+ClF3(g) 3ClF(g)　ΔH1=+15 kJ·mol-1。ⅱ.2Cl2(g)+
3F2(g) 3ClF(g)+ClF3(g)　ΔH2=-303 kJ·mol-1。①断开Cl—Cl需要吸收能量。②依据盖斯定律,将反应ⅱ-ⅰ得Cl2(g)+3F2(g) 2ClF3(g)　ΔH3=
ΔH2-ΔH1=(-303 kJ·mol-1)-(+15 kJ·mol-1)=-318 kJ·mol-1。
吸收
-318
(3)甲醇、乙醇可用于燃料、溶剂、有机合成等,均是基本有机原料。甲醇、乙醇的燃烧热如下表所示:
①热值是指单位质量的燃料完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,CH3OH(l)与CH3CH2OH(l)相比,热值较高的是______________。
解析:CH3OH(l)的热值为≈22.69 kJ·g-1,CH3CH2OH(l)的热值为≈29.70 kJ·g-1,则二者相比,热值较高的是CH3CH2OH(l)。
燃料 CH3OH(l) CH3CH2OH(l)
燃烧热ΔH/ (kJ·mol-1) -726 -1 366
CH3CH2OH(l)
②若将由CH3OH(l)与CH3CH2OH(l)组成的1 mol混合物完全燃烧并恢复到常温下,反应放出的热量为1 206 kJ,则CH3OH(l)与CH3CH2OH(l)的物质的量之比为______。
解析:设CH3OH(l)的物质的量为x mol,则CH3CH2OH(l)的物质的量为(1-x) mol,则726x+1 366(1-x)=1 206,x=0.25,1-x=0.75,所以CH3OH(l)与CH3CH2OH(l)的物质的量之比为0.25 mol︰0.75 mol=1︰3。
1︰3
Thank you
本课结束第二节　反应热的计算
1.变化观念与平衡思想:知道化学反应的能量转化遵循能量守恒定律,理解盖斯定律的内容,了解其在科学研究中的意义。2.证据推理与模型认知:理解盖斯定律的本质,形成运用盖斯定律进行相关判断或计算的思维模型;了解常见反应热计算的类型,建立解决反应热问题的思维模型。
知识点一　盖斯定律
1.内容
1836年,化学家盖斯从大量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的,其反应热是相同的。该规律叫做盖斯定律。
2.意义
应用盖斯定律,可以间接计算以下情况(不能直接测定)的反应热:
(1)有些反应进行得很慢。
(2)有些反应不容易直接发生。
(3)有些反应往往伴有副反应发生。
3.应用盖斯定律计算反应热的两种方法
对于以下两个反应:
C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
根据盖斯定律,设计合理的途径,计算出C(s)+O2(g)CO(g)的反应热ΔH。
方法一　虚拟路径法
根据所给的两个方程式,反应C(s)+O2(g)CO2(g)可设计为如下途径:
ΔH1=ΔH+ΔH2
ΔH=ΔH1-ΔH2=-393.5 kJ·mol-1-(-283.0 kJ·mol-1)=-110.5 kJ·mol-1。
方法二　加和法
根据所给的两个热化学方程式,利用“加和法”求C(s)+O2(g)CO(g)的ΔH。
根据C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
CO2(g)CO(g)+O2(g)　ΔH3=+283.0 kJ·mol-1
上述两式相加得C(s)+O2(g)CO(g)　ΔH=-110.5 kJ·mol-1。
　炭在火炉中燃烧很旺时,再往炉膛内红热的炭上喷洒少量水的瞬间,炉子内火会更旺。
炭可通过下列两种途径作为燃料:
途径Ⅰ:C(s)CO2(g)
(1)写出途径Ⅰ反应的热化学方程式。
C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1。
(2)写出步骤①②③的热化学方程式,途径Ⅱ中最初的反应物和最终的生成物分别是什么 C(s)+O2(g)CO2(g)的ΔH是多少
①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH1=+131.5 kJ·mol-1;②CO(g)+
O2(g) H2O(g)　ΔH3=-242 kJ·mol-1。将三个步骤中的化学方程式相加可得C(s)+O2(g) CO2(g),故最初的反应物是C(s)和O2(g),最终的生成物是CO2(g);ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=-393.5 kJ·mol-1。
(3)途径Ⅰ和途径Ⅱ中相同质量的炭完全燃烧放出的热量有何关系 由此你得出的结论是什么
途径Ⅰ与途径Ⅱ中相同质量的炭完全燃烧放出的热量相等。化学反应中能量的变化只与反应体系的始态和终态有关,与反应的途径无关。
“加和法”计算ΔH的四步骤
定 确定待求反应的热化学方程式
找 找出待求热化学方程式中只在已知化学方程式中出现一次的物质
调 依据该物质调整已知化学方程式的方向(同侧相加,异侧相减)和化学计量数,每个已知化学方程式只能调整一次
算 ΔH与化学方程式一一对应调整和运算
1.下列关于盖斯定律的说法不正确的是 (　D　)
A.不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热相同
B.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
C.有些反应的反应热不能直接测得,可通过盖斯定律间接计算得到
D.根据盖斯定律,热化学方程式中ΔH直接相加即可得总反应热
2.利用CO2催化加氢合成CH3OH是一种实现“双碳”目标的有效方法。
已知:①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.0 kJ·mol-1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.0 kJ·mol-1
则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的ΔH为(　D　)
A.+90.0 kJ·mol-1 B.+8.0 kJ·mol-1
C.-8.0 kJ·mol-1 D.-90.0 kJ·mol-1
解析:已知:①CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.0 kJ·mol-1,②CO2(g)+
H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.0 kJ·mol-1,根据盖斯定律,由①-②得到CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),则该反应的ΔH=-49.0 kJ·mol-1-41.0 kJ·mol-1=-90.0 kJ·mol-1,故选D。
知识点二　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.根据反应物和生成物的总能量计算
ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量。
4.根据反应物和生成物的键能计算
ΔH=E(反应物的键能总和)-E(生成物的键能总和)。
5.根据图像计算
6.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。
1.黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸反应为S(s)+2KNO3(s)+3C(s)K2S(s)+
N2(g)+3CO2(g)　ΔH。已知:①碳的燃烧热为ΔH1,②S(s)+2K(s)K2S(s)　ΔH2,③2K(s)
+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s)　ΔH3;则ΔH为 (　A　)
A.3ΔH1+ΔH2-ΔH3
B.ΔH3+3ΔH1-ΔH2
C.ΔH1+ΔH2-ΔH3
D.ΔH3+ΔH1-ΔH2
解析:①的热化学方程式为C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH1,由盖斯定律可得黑火药爆炸反应=3×①+②-③,故ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3。
2.已知一定温度下的一些热化学方程式:
①N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH1=+180.5 kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH2=-571.6 kJ·mol-1
则该温度下H2催化还原22.4 L(标准状况下)NO达到消除环境污染目的的能量变化为(　A　)
A.放出376.05 kJ B.放出752.1 kJ
C.吸收376.05 kJ D.吸收752.1 kJ
解析:反应②-反应①得2H2(g)+2NO(g) 2H2O(l)+N2(g)　ΔH=ΔH2-ΔH1=(-571.6 kJ·mol-1)-(+180.5 kJ·mol-1)=-752.1 kJ·mol-1;还原22.4 L(标准状况下为1 mol)NO放出=376.05 kJ的能量。
3.在25 ℃、101 kPa条件下,H2(g)、C(s)、CH3COOH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8 kJ·mol-1、-393.5 kJ·mol-1、-870.3 kJ·mol-1,则2H2(g)+2C(s)+O2(g)CH3COOH(l)的反应热为(　A　)
A.-488.3 kJ·mol-1 B.+488.3 kJ·mol-1
C.-191 kJ·mol-1 D.+191 kJ·mol-1
解析:在25 ℃、101 kPa条件下,H2(g)、C(s)和CH3COOH(l)的燃烧热ΔH分别是-285.8 kJ·mol-1、-393.5 kJ·mol-1和-870.3 kJ·mol-1,对应燃烧热的热化学方程式如下:H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1①,C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1②,CH3COOH(l)+2O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-870.3 kJ·mol-1③,由盖斯定律可知,①×2+②×2-③可得反应2H2(g)+2C(s)+O2(g) CH3COOH(l)　ΔH=2×(-285.8 kJ·mol-1)+2×(-393.5 kJ·mol-1)+870.3 kJ·mol-1=-488.3 kJ·mol-1,故选A。
1.C(s)与O2(g)生成CO2(g)的反应可以一步完成,也可以分两步完成,各步反应之间的关系如图所示,下列说法错误的是 (　B　)
A.6 g C(s)完全燃烧放出热量为196.75 kJ
B.ΔH=ΔH1+ΔH2
C.相同质量的碳,完全燃烧比不完全燃烧放出的热量更多
D.在一定条件下,化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
解析:由题图可知,1 mol C(s)完全燃烧生成CO2(g)放出热量393.5 kJ,6 g C(s)(0.5 mol)完全燃烧放出热量为0.5×393.5 kJ=196.75 kJ,A正确;根据盖斯定律,反应热只与反应的始态和终态有关,与反应途径无关,应该是ΔH2=ΔH+ΔH1,即ΔH=ΔH2-ΔH1,B错误;由ΔH=ΔH2-ΔH1=(-393.5+283.0) kJ·mol-1=-110.5 kJ·mol-1,即1 mol碳与氧气反应生成CO放出热量110.5 kJ,1 mol碳完全燃烧放出热量393.5 kJ,C正确;在一定条件下,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。
2.已知: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;
④FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)　ΔH4。
则ΔH4为 (　A　)
A.
B.
C.
D.
解析:由盖斯定律可得,反应④=×③,因此ΔH4=。
3.已知几种化学键的键能数据,N≡O:630 kJ·mol-1;Cl—Cl:243 kJ·mol-1;Cl—N:a kJ·mol-1;NO:607 kJ·mol-1。则反应2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)的ΔH为(ClNO的结构式为Cl—NO)(　A　)
A.(289-2a) kJ·mol-1
B.(a-243) kJ·mol-1
C.(2a+341) kJ·mol-1
D.(896-2a) kJ·mol-1
解析:焓变=反应物的总键能-生成物的总键能。2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)　ΔH=630 kJ·mol-1×2+243 kJ·mol-1-(607 kJ·mol-1+a kJ·mol-1)×2=(289-2a) kJ·mol-1,故选A。
4.书写下列热化学方程式。
(1)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:NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)　ΔH=-234 kJ·mol-1。
(2)已知:C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-437.3 kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1
则固态碳与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气的热化学方程式是C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g)　ΔH=+131.5 kJ·mol-1。
(3)氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。甲烷和水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。已知存在如下反应:
ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH1
ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH2
ⅲ.CH4(g)C(s)+2H2(g)　ΔH3
……
ⅲ为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用C(s)+CO2(g) 2CO(g)(合理即可)反应的ΔH。
解析:(1)根据题图可知1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO的焓变ΔH=(E1-E2) kJ·mol-1=134 kJ·mol-1-368 kJ·mol-1=-234 kJ·mol-1,故热化学方程式为NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)　ΔH=-234 kJ·mol-1。(2)已知:①C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-437.3 kJ·mol-1,②H2(g)+O2(g) H2O(g)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1,③CO(g)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1,根据盖斯定律可知,①-②-③即得到固态碳与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气的热化学方程式为C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g)　ΔH=+131.5 kJ·mol-1。(3)比较反应ⅰ、ⅱ和ⅲ的热化学方程式,可发现反应ⅰ和反应ⅱ中没有出现碳单质,且只有反应ⅱ中有CO2,故还需要利用反应C(s)+CO2(g) 2CO(g)的焓变。
1.(3分)下列关于盖斯定律的描述,正确的是(　A　)
A.盖斯定律是化学热力学发展的基础
B.盖斯定律违背了能量守恒定律
C.不能利用盖斯定律计算有副反应发生的反应热
D.反应热的大小与反应物和生成物的种类、物质的量、聚集状态等无关
解析:盖斯定律的提出,为反应热的研究提供了极大的方便,使一些不易测准或无法测定的化学反应的反应热可以通过推算间接求得,因此盖斯定律是化学热力学发展的基础,A正确;盖斯定律以能量守恒为基础,总能量变化与路径无关,因此不违背能量守恒定律,B错误;盖斯定律适用于总反应热计算,即使存在副反应,只要明确各步骤的热效应,仍可通过代数运算得出结果,C错误;反应热与反应物和生成物的种类、物质的量、聚集状态等直接相关(如物质的聚集状态不同会导致焓变不同),D错误。
2.(3分)工业上利用甲烷和水蒸气在高温下制备氢气,涉及以下反应:
①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH1=+206.2 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH2=-41.2 kJ·mol-1
则反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)的ΔH为 (　B　)
A.-165.0 kJ·mol-1
B.+165.0 kJ·mol-1
C.+247.4 kJ·mol-1
D.-247.4 kJ·mol-1
解析:目标反应为CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g),根据盖斯定律可通过反应①与反应②相加得到ΔH=ΔH1+ΔH2=[+206.2+(-41.2)] kJ·mol-1=+165.0 kJ·mol-1。
3.(3分)常温下,CuSO4(s)和CuSO4·5H2O(s)溶于水及CuSO4·5H2O(s)受热分解的能量变化如图所示。下列说法正确的是 (　B　)
A.CuSO4·5H2O(s)受热分解是放热反应
B.CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高
C.ΔH3<ΔH2
D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
解析:CuSO4·5H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l)　ΔH1>0,则CuSO4·5H2O(s)受热分解是吸热反应,A不正确;CuSO4(s)溶于水时生成Cu2+(aq)和S(aq),ΔH2<0,表示溶解放出热量,会使溶液温度升高,B正确;从题图中可以看出,ΔH3>0,ΔH2<0,则ΔH3>ΔH2,C不正确;从题图中可以看出,ΔH3=ΔH1+ΔH2,D不正确。
4.(3分)已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1;CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-282.9 kJ·mol-1。某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ热量,同时生成3.6 g液态水,则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为 (　A　)
A.1︰1　　 B.2︰1
C.1︰2　　 D.2︰3
解析:液态水中的H元素全部来自H2,因此,根据液态水的质量,可以求出H2O的物质的量n==0.2 mol,根据反应式2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)可知,H2与H2O的化学计量数之比为2︰2=1︰1,故H2的物质的量为0.2 mol。根据题干中给出的H2燃烧的热化学方程式可知,2 mol H2对应ΔH=-571.6 kJ·mol-1,因此,0.2 mol H2燃烧放热为×0.2=57.16 kJ。H2和CO的混合气体完全燃烧总放热为113.74 kJ,CO放出的热量为113.74 kJ-57.16 kJ=56.58 kJ。根据题干所给CO燃烧的热化学方程式可知,ΔH=-282.9 kJ·mol-1对应1 mol CO,故CO的物质的量为=0.2 mol。因此,H2和CO均为0.2 mol,则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为1︰1。
5.(3分)如图所示为NH4Cl的热循环过程,结合数据计算可得ΔH6(kJ·mol-1)为 (　C　)
A.-2 332 B.+248
C.+876 D.-1 704
解析:根据题图,①N2(g)+2H2(g)+Cl2(g) NH4Cl(s)　ΔH1=-314 kJ·mol-1;②NH3(g) N2(g)+H2(g)　ΔH2=+46 kJ·mol-1;③H2(g)-e-H+(g)　ΔH3=+1 533 kJ·mol-1;
④Cl2(g)+e-Cl-(g)　ΔH4=-243 kJ·mol-1;⑤NH4Cl(s) N(g)+Cl-(g)　ΔH5=+682 kJ·mol-1。根据盖斯定律,③+④-①-②-⑤,得N(g) NH3(g)+H+(g)　ΔH6=ΔH3+
ΔH4-ΔH1-ΔH2-ΔH5=+876 kJ·mol-1,故选C。
6.(3分)已知H2S的燃烧热ΔH=-518 kJ·mol-1、CH4的燃烧热ΔH=-890 kJ·mol-1;一定质量的H2S和CH4的混合气体充分燃烧,放出的热量为333.4 kJ,生成的气体先通入足量的浓硫酸,再通入足量的碱石灰中,碱石灰增重28 g。则混合气体中H2S和CH4的物质的量之比为(　B　)
A.1︰3　　 B.3︰2
C.2︰1　　 D.1︰2
解析:设H2S的物质的量为x mol,CH4的物质的量为y mol。根据燃烧热,共放出的热量为518x kJ+890y kJ=333.4 kJ;混合气体完全燃烧生成的SO2和CO2总质量为64x g+44y g=28 g;计算得x=0.3,y=0.2,故x︰y=3︰2,混合气体中H2S和CH4的物质的量之比为3︰2。故选B。
7.(3分)设NA为阿伏加德罗常数的值。已知反应:
①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH1=a kJ·mol-1
②CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH2=b kJ·mol-1
其他数据如下表:
化学键 CO OO C—H O—H
键能/(kJ·mol-1) 798 x 413 463
下列说法正确的是 (　B　)
A.a>b
B.上表中x=(1 796+b)
C.H2O(g)H2O(l)　ΔH=(a+b) kJ·mol-1
D.当有4NA个C—H断裂时,该反应放出热量一定为a kJ
解析:已知H2O(l) H2O(g)是一个吸热过程,反应①放出的热量比反应②更多,因为a、b均为负值,故b>a,A错误;根据反应热ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和,即ΔH2=4E(C—H)+2E(OO)-2E(CO)-4E(O—H)=4×413 kJ·mol-1+2x kJ·mol-1-2×798 kJ·mol-1-4×463 kJ·mol-1=b kJ·mol-1,解得x=,B正确;已知反应①CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH1=a kJ·mol-1,反应②CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)　ΔH2=b kJ·mol-1,则由×(①-②)可得H2O(g) H2O(l)　ΔH=(a-b) kJ·mol-1,C错误;当有4NA个C—H断裂时,有1 mol CH4反应,若生成H2O(l)放出-a kJ热量,若生成H2O(g)放出-b kJ热量,D错误。
8.(3分)一些烷烃的燃烧热(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)如表:
化合物 甲烷 乙烷 丙烷
燃烧热ΔH/ (kJ·mol-1) -891.0 -1 560.8 -2 221.5
下列说法中正确的是 (　D　)
A.C—H的键能为 kJ·mol-1
B.乙烷燃烧的热化学方程式为C2H6(g)+O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH=-1 560.8 kJ·mol-1
C.等质量的三种烷烃完全燃烧,丙烷放出的热量最多
D.由表中数据不能确定C—C的键能
解析:燃烧热不是燃料的键能和,故C—H的键能不是 kJ·mol-1,A项错误;乙烷燃烧的热化学方程式中H2O应为液体,B项错误;1 g甲烷、乙烷、丙烷完全燃烧放出的热量分别是 kJ≈50.49 kJ,甲烷放出的热量最多,C项错误;ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,由乙烷燃烧的热化学方程式C2H6(g)+O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 560.8 kJ·mol-1可知,反应物和生成物中涉及的共价键有
C—H、C—C、OO、CO和H—O,共五种键,已知三种烷烃的燃烧热,只能列出3个代数方程,故不能计算C—C的键能,D项正确。
9.(8分)CO2的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。
(1)用CO2催化加氢可以制取C2H4:CO2(g)+3H2(g)C2H4(g)+2H2O(g)。
①若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示,则该反应的ΔH=-(b-a) kJ·mol-1(用含a、b的式子表示)。
②相关化学键的键能如下表所示,测得上述反应的ΔH=-153 kJ·mol-1,表中的x=766。
化学键 CO H—H CC C—H H—O
键能/(kJ·mol-1) 803 436 x 414 464
(2)14 g C2H4(g)完全燃烧生成CO2(g)和液态水时,放出705 kJ的热量,其燃烧热的热化学方程式为C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-1 410 kJ·mol-1。
解析:(1)①由题图可知,该反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应,反应的ΔH=-(b-a) kJ·mol-1。②反应的焓变ΔH=反应物键能和-生成物键能和,则803 kJ·mol-1×2+436 kJ·mol-1×3-[(x kJ·mol-1+414 kJ·mol-1×4)×+464 kJ·mol-1×4]=-153 kJ·mol-1,解得x=766。(2)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,由题意可知,C2H4的燃烧热ΔH=-=-1 410 kJ·mol-1,则表示C2H4燃烧热的热化学方程式为C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-1 410 kJ·mol-1。
10.(13分)系统研究化学反应中的能量变化具有关键价值。回答下列问题:
(1)NaBH4是一种常用的储氢剂,已知1 mol NaBH4固体与液态水反应生成NaBO2固体和氢气时,放出的热量为216 kJ,则该反应的热化学方程式为NaBH4(s)+2H2O(l)NaBO2(s)+
4H2(g)　ΔH=-216 kJ·mol-1。
(2)化合物ClF3可用作高温金属的切割油。
Cl2(g)+ClF3(g)3ClF(g) ΔH1=+15 kJ·mol-1
2Cl2(g)+3F2(g)3ClF(g)+ClF3(g)　ΔH2=-303 kJ·mol-1
①断开Cl—Cl需要吸收(填“吸收”或“放出”)能量。
②Cl2(g)+3F2(g)2ClF3(g)　ΔH3=-318 kJ·mol-1。
(3)甲醇、乙醇可用于燃料、溶剂、有机合成等,均是基本有机原料。甲醇、乙醇的燃烧热如下表所示:
燃料 CH3OH(l) CH3CH2OH(l)
燃烧热ΔH/ (kJ·mol-1) -726 -1 366
①热值是指单位质量的燃料完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,CH3OH(l)与CH3CH2OH(l)相比,热值较高的是CH3CH2OH(l)。
②若将由CH3OH(l)与CH3CH2OH(l)组成的1 mol混合物完全燃烧并恢复到常温下,反应放出的热量为1 206 kJ,则CH3OH(l)与CH3CH2OH(l)的物质的量之比为1︰3。
解析:(1)已知1 mol NaBH4固体与液态水反应生成NaBO2固体和氢气时,放出的热量为216 kJ,则该反应的热化学方程式为NaBH4(s)+2H2O(l) NaBO2(s)+4H2(g)　ΔH=-216 kJ·mol-1。(2)ⅰ.Cl2(g)+ClF3(g) 3ClF(g)　ΔH1=+15 kJ·mol-1。ⅱ.2Cl2(g)+3F2(g)
3ClF(g)+ClF3(g)　ΔH2=-303 kJ·mol-1。①断开Cl—Cl需要吸收能量。②依据盖斯定律,将反应ⅱ-ⅰ得Cl2(g)+3F2(g) 2ClF3(g)　ΔH3=ΔH2-ΔH1=(-303 kJ·mol-1)-(+15 kJ·mol-1)=-318 kJ·mol-1。(3)①CH3OH(l)的热值为≈22.69 kJ·g-1,CH3CH2OH(l)的热值为≈29.70 kJ·g-1,则二者相比,热值较高的是CH3CH2OH(l)。②设CH3OH(l)的物质的量为x mol,则CH3CH2OH(l)的物质的量为(1-x) mol,则726x+1 366(1-x)=1 206,x=0.25,1-x=0.75,所以CH3OH(l)与CH3CH2OH(l)的物质的量之比为0.25 mol︰0.75 mol=1︰3。

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