备战2021 高考化学 考点32 反应热的计算（解析版）

备战2021 高考化学 考点32 反应热的计算（解析版）

考点 32 反应热的计算 一、反应热的计算 1．盖斯定律 内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热都是一样的。即化学反应的反 应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。如：由反应物 A 生成产物 B 可以设计如下两 条途径，则ΔH、ΔH1、ΔH2 的关系可以表示为ΔH＝ΔH1＋ΔH2。 2．运用盖斯定律计算反应热 第一步，找目标 确定目标方程式，找出目标方程式中各物质出现在已知化学方程式中的位置。 第二步，定转变 根据目标方程式中各物质计量数和所在位置对已知化学方程式进行转变：或调整计 量数，或调整方向。 第三步，相加减 对热化学方程式进行四则运算得到目标方程式及其ΔH。 应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时需要注意以下问题： ①参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般 2～3 个)进行合理“变形”，如 热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方 程式的ΔH 与原热化学方程式之间ΔH 的换算关系。 ②当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH 也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时， ΔH 也同样要进行加减运算，且要带“＋”“－”符号，即把ΔH 看作一个整体进行运算。 ③将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH 的符号也随之改变，但数值不变。 ④在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会 吸热；反之会放热。 热化学方程式 焓变之间的关系 mA B ΔH1 A 1 m B ΔH2 ΔH2= 1 m ΔH1 或ΔH1=mΔH2 mA B ΔH1 B mA ΔH2 ΔH1=−ΔH2 mA B ΔH1 B nC ΔH2 mA nC ΔH ΔH=ΔH1+ΔH2 3．根据热化学方程式的反应热计算 计算依据：反应热与反应物中各物质的物质的量成正比。若题目给出了相应的热化学方程式，则按照 热化学方程式与ΔH 的关系计算反应热；若没有给出热化学方程式，则根据条件先得出热化学方程式，再计 算反应热。 4．根据反应物和生成物的能量计算 （1）计算公式：ΔH=生成物的总能量−反应物的总能量。 （2）根据燃烧热计算要紧扣反应物为“1 mol”、生成物为稳定的氧化物来确定。Q 放=n(可燃物)×ΔH。 5．根据反应物和生成物的键能计算 计算公式：ΔH=反应物的键能总和−生成物的键能总和。 根据键能计算反应热的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的数目。 常见物质的共价键数目 物质 CH4 (C—H) Si （Si—Si） SiO2 (Si—O) 金刚石 （C—C） 石墨 （C—C） P4 （P—P）） 1 mol 微粒所含 共价键数目/NA 4 2 4 2 1.5 6 二、反应热大小比较的技巧 直接比较法 ΔH 是一个有正负的数值，比较时应连同“+”、“−”号一起比较。 （1）吸热反应的ΔH 肯定比放热反应的大(前者大于 0，后者小于 0)。 （2）同种物质燃烧时，可燃物物质的量越大，燃烧放出的热量越多，ΔH 越小。 （3）等量的可燃物完全燃烧所放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多，对应ΔH 越小。 （4）产物相同时，同种气态物质燃烧放出的热量比等量的固态物质燃烧放出的热量多，放出的热量多 对应ΔH 越小。 反应物相同时，生成同种液态物质放出的热量比生成等量的气态物质放出的热量多，放出的热量多对 应ΔH 越小。 （5）生成等量的水时，强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱或弱碱和强酸或弱酸和弱碱的稀溶液反 应放出的热量多，放出的热量多对应ΔH 越小。 （6）对于可逆反应，热化学方程式中的反应热是完全反应时的反应热，若按方程式反应物对应物质的 量投料，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数 值，放出的热量少对应ΔH 越大。 例如： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=−197 kJ/mol， 则向密闭容器中通入 2 mol SO2 和 1 mol O2，反应达到平衡后，放出的热量要小于 197 kJ。 （7）不同单质燃烧，能态高（不稳定）的放热多，对应ΔH 越小。如：金刚石比石墨能态高，两者燃 烧，金刚石放热多，对应ΔH 越小。 盖斯定律比较法 （1）同一反应生成物状态不同时： A(g)+B(g) C(g) ΔH1<0 A(g)+B(g) C(l) ΔH2<0 因为 C(g) C(l) ΔH3<0，而ΔH3=ΔH2−ΔH1， 所以|ΔH2|>|ΔH1|。 （2）同一反应物状态不同时： S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH1<0 S(g)+O2(g) SO2(g) ΔH2<0 S(s) SO2(g) ΔH3>0 ΔH3+ΔH2=ΔH1，且ΔH3>0，所以|ΔH1|<|ΔH2|。 （3）两个有联系的不同反应相比： C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH1<0 C(s)+ 1 2 O2(g) CO(g) ΔH2<0 ΔH3+ΔH2=ΔH1，所以|ΔH1|>|ΔH2|。 图示比较法 画出化学变化过程中的能量变化图后，依据反应物的总能量与生成物的总能量的高低关系可以很方便 地比较ΔH 的大小。对于反应 2A+B 2C 的能量变化如图所示： 考向一 反应热的计算 典例 1 已知：Fe2O3(s)＋3 2C(s)===3 2CO2(g)＋2Fe(s) ΔH＝＋234.1 kJ·mol－1； C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1。 则 2Fe(s)＋3 2O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH 是 A．－169.4 kJ·mol－1 B．－627.6 kJ·mol－1 C．－744.7 kJ·mol－1 D．－824.4 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】将题目所给热化学方程式编号，①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1；②Fe2O3(s) ＋3 2C(s)===3 2CO2(g)＋2Fe(s) ΔH＝＋234.1 kJ·mol－1，根据盖斯定律①×3 2 －②即可以得到 2Fe(s)＋ 3 2O2(g)===Fe2O3(s) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1×3 2 －234.1 kJ·mol－1≈－824.4 kJ·mol－1，故 D 正确。 1．已知(1)Zn(s)＋ 1 2 O2(g)===ZnO(s)ΔH＝－348.3kJ·mol－1 (2)2Ag(s)＋ 1 2 O2(g)===Ag2O(s)ΔH＝－31.0kJ·mol－1 则 Zn(s)＋Ag2O(s)===ZnO(s)＋2Ag(s)的ΔH 等于 A．－317.3kJ·mol－1 B．－379.3kJ·mol－1 C．－332.8kJ·mol－1 D．317.3kJ·mol－1 【答案】A 【详解】 根据盖斯定律可知，(1)-(2)可得 Zn(s)＋Ag2O(s)=ZnO(s)＋2Ag(s)，则ΔH=－348.3kJ·mol-1+31.0kJ·mol-1=－ 317.3kJ·mol-1，答案为 A。 利用盖斯定律进行计算的一般步骤 考向二 焓变(ΔH)的比较 典例 2 下列各组热化学方程式中ΔH1＜ΔH2 的是 A．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1 C(s)＋1 2O2(g)===CO(g) ΔH2 B．S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1 S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2 C．H2(g)＋1 2O2(g)===H2O(l) ΔH1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2 D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH1 CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH2 【答案】A 【解析】A 项，碳单质完全燃烧生成二氧化碳放热多于不完全燃烧生成一氧化碳放的热，反应的焓变是负 值，故ΔH1＜ΔH2；B 项，物质的燃烧反应是放热的，所以焓变是负值，固态硫变为气态硫需要吸收热量， 故ΔH1＞ΔH2；C 项，2 mol 氢气燃烧放出较多能量，反应热较小，ΔH1＞ΔH2；D 项，碳酸钙的分解为吸热 反应，ΔH1>0，氧化钙与水的反应为放热反应，ΔH2<0，则ΔH1＞ΔH2。 2．已知：(1)H2(g)＋ 1 2 O2(g)= H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol－1 (2)2H2(g)＋O2(g)= 2H2O(g) ΔH2＝b kJ·mol－1 (3)H2(g)＋ 1 2 O2(g)= H2O(l) ΔH3＝c kJ·mol－1 (4)2H2(g)＋O2(g)= 2H2O(l) ΔH4＝d kJ·mol－1 下列关系式中正确的是( ) A．a＜c＜0 B．2a＝b＜0 C．b＞d＞0 D．2c＝d＞0 【答案】B 【详解】 同一物质，液态比气态稳定；物质越稳定，能量越低；氢气与氧气生成水均是放热反应，则 a、b、c、d 均 小于 0；故有 0>b>d；0>a>c；2a＝b<0；2c＝d<0；综上所诉，答案为 B。 比较反应热大小的四个注意要点 （1）反应物和生成物的状态： 物质的气、液、固三态的变化与反应热关系： （2）ΔH 的符号：比较反应热大小时不要只比较ΔH 数值的大小，还要考虑其符号。 （3）化学计量数：当反应物和生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的ΔH 越小，吸热反 应的ΔH 越大。 （4）正确理解可逆反应的反应热(ΔH)，如：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=−92.4 kJ·mol−1 中的 92.4 kJ 是 1 mol N2(g)与 3 mol H2(g)完全反应生成 2 mol NH3(g)时放出的热量。 1 ． 已 知 ： ① H2O(g) H2O(l) ΔH1=-Q1 kJ/mol ， ② C2H5OH(g) C2H5OH(l) ΔH2=-Q2 kJ/mol ， ③ C2H5OH(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g) ΔH3=-Q3 kJ/mol。则表示酒精燃烧热的热化学方程式是 A．C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-(Q1-Q2+Q3) kJ/mol B．C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-(3Q1 +Q3) kJ/mol C．C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-(3Q1-Q2+Q3) kJ/mol D．C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-(3Q1-Q2+Q3) kJ/mol 【答案】C 【解析】根据盖斯定律，由 3×①-②+③得 C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-(3Q1-Q2+Q3) kJ/mol，C 项正确。 2．在 25 ℃、101 kPa 条件下，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热ΔH 分别为－393.5 kJ·mol－1、 －285.8 kJ·mol－1、－870.3 kJ·mol－1，则 2C(s)＋2H2(g)＋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 【答案】A 【解析】25 ℃、101 kPa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，则 H2(g)＋ 1 2 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 2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)，其反应热为 2×(－285.8 kJ·mol－1)＋2×(－393.5 kJ· mol－1)＋870.3 kJ·mol－1＝－488.3 kJ·mol－1。 3．已知：①2CH3OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH1 ②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2 ③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH3 ④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH4 ⑤CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH5 下列关于上述反应焓变的判断正确的是 A．ΔH1>0，ΔH2<0 B．ΔH3>ΔH4 C．ΔH1＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH5 D．2ΔH5＋ΔH1<0 【答案】D 【解析】因①②③④反应均为燃烧反应，故ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4 均小于 0，根据盖斯定律，2ΔH5＋ΔH1 ＝ΔH2＋2ΔH3<0。 4．已知下列反应的热化学方程式： 6C(s)＋5H2(g)＋3N2(g)＋9O2(g)===2C3H5(ONO2)3(l) ΔH1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2 C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3 则反应 4C3H5(ONO2)3(l)===12CO2(g)＋10H2O(g)＋O2(g)＋6N2(g)的ΔH 为 A．12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1 B．2ΔH1－5ΔH2－12ΔH3 C．12ΔH3－5ΔH2－2ΔH1 D．ΔH1－5ΔH2－12ΔH3 【答案】A 【解 析】 设三个 热化学 方程 式依次 是①、 ②、 ③，根 据盖 斯定律 ，③×12＋②×5 － ①×2 得： 4C3H5(ONO2)3(l)===12CO2(g)＋10H2O(g)＋O2(g)＋6N2(g) ΔH＝12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1。 5．氧化亚铜是一种重要的工业原料。已知 1 g C(s)燃烧生成一氧化碳放出 9.2 kJ 的热量，氧化亚铜与氧气反 应的能量变化如图所示。 下列有关判断正确的是 A．碳[C(s)]的燃烧热为-110.4 kJ/mol B．氧化亚铜与氧气的反应为吸热反应 C．氧化亚铜与氧气反应的活化能为 292 kJ/mol D．足量炭粉与 CuO 反应生成 Cu2O 的热化学方程式为 C(s)+2CuO(s) Cu2O(s)+CO(g) ΔH=+35.6 kJ/mol 【答案】D 【解析】燃烧热是指 1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，而该题中 C(s)燃烧的生 成物为 CO，故通过ΔH=9.2 kJ/g×12 g/mol=-110.4 kJ/mol 计算所得的结果不是碳[C(s)]的燃烧热，A 项错误。 由题给图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应放热，B 项错误。由题给图像可知，氧 化亚铜与氧气反应的活化能为 348 kJ/mol，C 项错误。根据题给信息可得热化学方程式 2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH1=-220.8 kJ/mol①；根据题图信息可写出热化学方程式 2Cu2O(s)+O2(s) 4CuO(s) ΔH2=-292 kJ/mol②。足量炭粉与氧化铜反应的热化学方程式为 C(s)+2CuO(s) Cu2O(s)+CO(g) ΔH③， 1 2 ×(反应①-反应②)=反应③，则ΔH= 1 2 (ΔH1-ΔH2)=+35.6 kJ/mol，D 项正确。 6．已知下列热化学方程式： Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) △ H=−24.8 kJ·mol−1 Fe2O3(s)+ 3 1 CO(g) 3 2 Fe3O4(s)+CO2(g) △ H=−15.73 kJ·mol−1 Fe3O4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g) △ H=+640.4 kJ·mol−1 则 14g CO 气体还原足量 FeO 固体得到固体 Fe 和 CO2 气体时，对应的 △ H 为 A．−218 kJ·mol−1 B．−109 kJ·mol−1 C．+218 kJ·mol−1 D．+109 kJ·mol−1 【答案】B 【解析】已知：①Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)；△H=−24.8 kJ/mol ②Fe2O3(s)+ 3 1 CO(g) 3 2 Fe3O4(s)+CO2(g)；△H=−15.73 kJ/mol ③Fe3O4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g)；△H=+640.4 kJ/mol 由盖斯定律可知，  3 3 6 2    ① ② ③ 得到反应 CO+FeO Fe+CO2，所以其反应热 △H=  24.8kJ/mol 3 15.73kJ/mol 3 640.4kJ/mol 2( ) ( ) 6         =−218 kJ/mol，14 g CO 气体还原足 量 FeO 固体得到固体 Fe 和 CO2 气体时，对应的△H 为−109 kJ/mol，答案选 B。 7．已知:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=akJ·mol-1 2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1 H—H、O=O 和 O—H 键的键能分别为 436 kJ  mol-1，496 kJ  mol-1 和 462 kJ  mol-1。则 a 为 ( ) A．-332 B．-118 C．+350 D．+130 【答案】D 【详解】 ①C(s) + H2O(g) =CO(g) + H2(g) ΔH＝a kJ·mol-1,②2C(s) +O2(g) =2CO(g)ΔH＝－220 kJ·mol-1 ，将①-② × 1 2 得：H2O(g) = H2(g)+ 1 2 O2(g)ΔH＝(a+110) kJ·mol-1，2 × 462-(436+ 1 2 × 496)=a+110，解得 a=+130。所以 D 符 合题意； 故答案：D。 8．已知：Fe2O3(s)+ 3 2 C(s)= 3 2 CO2(g)+2Fe(s) ΔH=＋234.14 kJ/mol， C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH= -393.5 kJ/mol， 则 2Fe(s)+ 3 2 O2(g)=Fe2O3(s)的ΔH 是（ ） A．-824.4 kJ/mol B．-627.6 kJ/mol C．-744.7 kJ/mol D．-169.4 kJ/mol 【答案】A 【详解】 已知①Fe2O3(s)+ 3 2 C(s)= 3 2 CO2(g)+2Fe(s) ΔH=＋234.14 kJ/mol， ②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH= -393.5 kJ/mol， 根据盖斯定律，将②× 3 2 -①，整理可得 2Fe(s)+ 3 2 O2(g)=Fe2O3(s)的ΔH=-824.4 kJ/mol，故答案为 A。 9．为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的焓变，并采取相应措施。化学 反应的焓变通常用实验进行测定，也可进行理论推算。 （1）实验测得 5 g 甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出 113.5 kJ 的热量，试写出 甲醇燃烧的热化学方程式： 。 （2）由气态基态原子形成 1 mol 化学键释放的最低能量叫做键能。从化学键的角度分析，化学反应的过 程就是反应物的化学键被破坏和生成物的化学键形成的过程。在化学反应过程中，破坏化学键需要消耗 能量，形成化学键又会释放能量。 化学键 H—H N—H N≡N 键能/(kJ·mol－1) 436 391 945 已知反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝a kJ·mol－1 试根据表中所列键能数据估算 a 为 。 （3）依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知： C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ·mol －1 2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－2 599 kJ·mol－1 根据盖斯定律，计算 298 K 时，由 C(石墨，s)和 H2(g)生成 1 mol C2H2(g)反应的焓变ΔH＝ 。 （4）根据键能数据估算 CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)的反应热ΔH 为 。 化学键 C—H C—F H—F F—F 键能/(kJ·mol－1) 414 489 565 155 （5）将 TiO2 转化为 TiCl4 是工业冶炼金属钛的主要反应之一。已知： TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋O2(g) ΔH＝140.5 kJ·mol－1 C(s，石墨)＋1 2O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol－1 则反应 TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s，石墨)===TiCl4(l)＋2CO(g)的ΔH 是 。 【答案】（1）CH3OH(l)＋3 2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－726.4 kJ·mol－1 （2）－93 （3）＋226.7 kJ·mol－1 （4）－1 940 kJ·mol－1 （5）－80.5 kJ·mol－1 【解析】（1）设 1 mol CH3OH(l)完全燃烧生成 CO2 气体和液态水放出的热量为 Q kJ。则有 5 g 32 g·mol－1 113.5 kJ ＝ 1 mol Q kJ ，解得 Q＝726.4，所以甲醇燃烧的热化学方程式为 CH3OH(l)＋3 2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝ －726.4 kJ·mol－1。 （2）反应热ΔH＝a kJ·mol－1＝∑E(反应物)－∑E(生成物)＝3×436 kJ·mol－1＋945 kJ·mol－1－6×391 kJ·mol－ 1＝－93 kJ·mol－1。 （3）C(石墨，s)与 H2(g)反应生成 C2H2(g)的热化学方程式为 2C(石墨，s)＋H2(g)===C2H2(g) ΔH，根据 盖斯定律可得出ΔH＝4ΔH1＋ΔH2－ΔH3 2 ＝[4×(－393.5 kJ·mol－1)＋(－571.6 kJ·mol－1)－(－2 599 kJ·mol－ 1)]×1 2 ＝＋226.7 kJ·mol－1。 （4）ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝414 kJ·mol－1×4＋155 kJ·mol－1×4－489 kJ·mol－1×4－ 565 kJ·mol－1×4＝－1 940 kJ·mol－1。 10．（1）用 NH3 可以消除氮氧化物的污染，已知： 反应Ⅰ：4NH3(g)＋3O2(g) 2N2(g)＋6H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol－1 反应Ⅱ：N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH2＝b kJ·mol－1 反应Ⅲ：4NH3(g)＋6NO(g) 5N2(g)＋6H2O(g) ΔH3＝c kJ·mol－1 则反应Ⅱ中的 b＝________(用含 a、c 的代数式表示)，反应Ⅲ中的ΔS________(填“>”“<”或“＝”)0。 （2）(2019·甘肃名校联考)已知：①2CO(g)＋SO2(g) S(l)＋2CO2(g) ΔH1＝－37.0 kJ·mol－1 ②2H2(g)＋SO2(g) S(l)＋2H2O(g) ΔH2＝＋45.4 kJ·mol－1 ③CO 的燃烧热ΔH3＝－283 kJ·mol－1，请回答： 表示液态硫(S)的燃烧热的热化学方程式为________________ ________________________； 反应②中，正反应活化能 E1________(填“>”“<”或“＝”)ΔH2。 （3）若某温度下，CH3COOH(aq)与 NaOH(aq)反应的ΔH＝－46.8 kJ·mol－1，H2SO4(aq)与 NaOH(aq)的中 和热为 57.3 kJ·mol－1，则 CH3COOH 在水溶液中电离的反应热ΔH1＝________。 （4）已知： 化学键 C—H C—C C==C H—H 键能/(kJ·mol－1) 412 348 612 436 则 ＋H2(g) ΔH＝________； 又知 H2 和苯乙烯的燃烧热ΔH 分别为－290 kJ·mol－1 和－4 400 kJ·mol－1，则乙苯的燃烧热ΔH＝________ kJ·mol－1。 【答案】（1）a－c 3 > （2）S(l)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－529 kJ·mol－1 > （3）＋10.5 kJ·mol－1 （4）＋124 kJ·mol－1 －4 566 【解析】（1）根据盖斯定律，由(反应Ⅰ－反应Ⅲ)÷3，得 N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH2＝a－c 3 kJ·mol －1。反应Ⅲ中生成物气体的物质的量大于反应物的，所以反应Ⅲ是熵增反应，ΔS>0。 （2）由已知信息③可得 CO(g)＋1 2O2(g)===CO2(g) ΔH3＝－283 kJ·mol－1，将该热化学方程式及已知信 息①中热化学方程式依次编号为 a、b，根据盖斯定律，由 a×2－b 得：S(l)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝(－283 kJ·mol－1)×2＋37.0 kJ·mol－1＝－529 kJ·mol－1。设 E2 为逆反应的活化能，则 E1－E2＝ΔH2>0，所以 E1>ΔH2。 （3）醋酸和 NaOH 的中和反应(反应热ΔH)，可以分为 CH3COOH 的电离(反应热ΔH1)、H＋和 OH－的中和 (反应热ΔH2)两步，故ΔH1＝ΔH－ΔH2＝－46.8 kJ·mol－1－(－57.3 kJ·mol－1)＝＋10.5 kJ·mol－1。 （4）反应热＝反应物总键能－生成物总键能，由有机物的结构可知，乙苯催化脱氢反应的反应热等于 —CH2CH3 的总键能与—CH===CH2、H2 的总键能之差，故乙苯催化脱氢反应的ΔH＝(5×412＋348－3×412 －612－436) kJ·mol－1＝＋124 kJ·mol－1，根据盖斯定律，乙苯的燃烧热ΔH＝－290 kJ·mol－1＋(－4 400 kJ·mol－1)＋(＋124 kJ·mol－1)＝－4 566 kJ·mol－1。 1．（2020·北京高考真题）依据图示关系，下列说法不正确的是 A．石墨燃烧是放热反应 B．1molC(石墨)和 1molCO 分别在足量 O2 中燃烧，全部转化为 CO2，前者放热多 C．C(石墨)+CO2(g)=2CO(g) ΔH=ΔH1-ΔH2 D．化学反应的ΔH，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关 【答案】C 【解析】A．所有的燃烧都是放热反应，根据图示，C(石墨)+O2(g)= CO2(g) ΔH1=-393.5kJ/mol，ΔH1＜0，则 石墨燃烧是放热反应，正确；B．根据图示，C(石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5kJ/mol， CO(g)+ 1 2 O2(g)=CO2(g) ΔH2=-283.0kJ/mol，根据反应可知都是放热反应，1molC(石墨)和 1molCO 分别 在足量 O2 中燃烧，全部转化为 CO2，1molC(石墨)放热多，正确；C．根据分析，①C(石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5kJ/mol，②CO(g)+ 1 2 O2(g)=CO2(g) ΔH2=-283.0kJ/mol，根据盖斯定律①-②ｘ2 可得：C(石 墨)+CO2(g)=2CO(g) ΔH=ΔH1-2ΔH2，错误；D．根据盖斯定律可知，化学反应的焓变只与反应体系的始 态和终态有关，与反应途径无关，正确；答案选 C。 2．[2019·4 月浙江选考]MgCO3 和 CaCO3 的能量关系如图所示(M＝Ca、Mg)： M2+(g)＋CO32−(g) M2+(g)＋O2−(g)＋CO2(g) 已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法不正确的是 A．ΔH1(MgCO3)＞ΔH1(CaCO3)＞0 B．ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)＞0 C．ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)＝ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO) D．对于 MgCO3 和 CaCO3，ΔH1＋ΔH2＞ΔH3 【答案】C 【解析】根据盖斯定律，得ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3，又易知 Ca2+半径大于 Mg2+半径，所以 CaCO3 的离子键 强度弱于 MgCO3，CaO 的离子键强度弱于 MgO。 A．ΔH1 表示断裂 CO32−和 M2+的离子键所吸收的能量，离子键强度越大，吸收的能量越大，因而ΔH1(MgCO3) ＞ΔH1(CaCO3)＞0，A 项正确； B．ΔH2 表示断裂 CO32−中共价键形成 O2−和 CO2 吸收的能量，与 M2+无关，因而ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3) ＞0，B 项正确； C．由上可知ΔH1(CaCO3)−ΔH1(MgCO3)<0，而ΔH3 表示形成 MO 离子键所放出的能量，ΔH3 为负值，CaO 的离子键强度弱于 MgO，因而ΔH3(CaO)>ΔH3(MgO)，ΔH3(CaO)−ΔH3(MgO)>0，C 项错误； D．由上分析可知ΔH1+ΔH2>0，ΔH3<0，故ΔH1＋ΔH2＞ΔH3，D 项正确。故答案选 C。 3．[2017 江苏]通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3 )。下列说法不正确．．．的是 ①C(s) + H2O(g) CO(g) + H2 (g) ΔH1 = a kJ·mol−1 ②CO(g) + H2O(g) CO2 (g) + H2 (g) ΔH 2 = b kJ·mol−1 ③CO2 (g) + 3H2 (g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH 3 = c kJ·mol−1 ④2CH3OH(g) CH3OCH3 (g) + H2O(g) ΔH 4 = d kJ·mol−1 A．反应①、②为反应③提供原料气 B．反应③也是 CO2 资源化利用的方法之一 C．反应 CH3OH(g) 1 2 CH3OCH3 (g) + 1 2 H2O(l)的ΔH = 2 d kJ·mol−1 D．反应 2CO(g) + 4H2 (g) CH3OCH3 (g) + H2O(g)的ΔH = ( 2b + 2c + d ) kJ·mol−1 【答案】C 【解析】A．反应①、②的生成物 CO2 和 H2 是反应③的反应物，A 正确；B．反应③可将二氧化碳转化 为甲醇，变废为宝，B 正确；C．4 个反应中，水全是气态，没有给出水由气态变为液态的焓变，所以 C 错误；D．把反应②③④三个反应按(②+③)×2+④可得该反应及对应的焓变，D 正确。 【名师点睛】本题以合成新能源二甲醚为背景，考查学生对简单化工流程的反应原理、能量的转化关系、 化学反应焓变的概念、盖斯定律的运用等知识的掌握和理解程度，同时关注了节能减排、工业三废资源 化处理、开发利用新能源等社会热点问题。 4．[2019 新课标Ⅱ节选]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： （1）已知： (g) (g)+H2(g) ΔH1=100.3 kJ·mol −1 ① H2(g)+ I2(g) 2HI(g) ΔH2=−11.0 kJ·mol −1 ② 对于反应： (g)+ I2(g) (g)+2HI(g) ③ ΔH3=___________kJ·mol −1。 【答案】（1）89.3 【解析】（1）根据盖斯定律①+②，可得反应③的ΔH=89.3kJ/mol； 答案：89.3； 5．[2019 新课标Ⅲ节选]近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增 长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题： （2）Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行： CuCl2(s)=CuCl(s)+ 1 2 Cl2(g) ΔH1=83 kJ·mol− 1 CuCl(s)+ 1 2 O2(g)=CuO(s)+ 1 2 Cl2(g) ΔH2=− 20 kJ·mol− 1 CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=− 121 kJ·mol− 1 则 4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=_________ kJ·mol− 1。 【答案】（2）-116 【解析】（2）根据盖斯定律知，（反应 I+反应 II+反应 III）×2 得 2 2 24HCl(g) O (g) 2Cl (g) 2H O(g)   ∆H=（∆H1+∆H2+∆H3）×2=−116kJ·mol− 1。 6．[2019 北京节选]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。 （1）甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。 ①反应器中初始反应的生成物为 H2 和 CO2，其物质的量之比为 4∶1，甲烷和水蒸气反应的方程式 是______________。 ②已知反应器中还存在如下反应： 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。 【答案】（1）① CH4 + 2H2O= 4H2 + CO2 ②C(s)+CO2(g)=2CO(g) 【解析】（1）①由于生成物为 H2 和 CO2，其物质的量之比为 4：1，反应物是甲烷和水蒸气，因而反应 方程式为 CH4 + 2H2O= 4H2 + CO2； ②ⅰ− ⅱ可得 CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g),设为ⅳ，用ⅳ− ⅲ可得 C(s)+CO2(g)=2CO(g)，因为还需利用 C(s)+CO2(g)=2CO(g)反应的焓变。 7．[2019 天津节选]多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。 回答下列问题： Ⅰ．硅粉与 HCl 在 300℃时反应生成 31mol SiHCl 气体和 2H ，放出 225kJ 热量，该反应的热化学方程 式为________________________。 3SiHCl 的电子式为__________________。 Ⅱ．将 4SiCl 氢化为 3SiHCl 有三种方法，对应的反应依次为： ①        4 2 3SiCl g H g SiHCl g HCl g  1 0H  ②        4 2 33SiCl g 2H g Si s 4SiHCl g   2 0H  ③          4 2 32SiCl g H g Si s HCl g 3SiHCl g    3H （4）反应③的 3H  ______（用 1H ， 2H 表示）。温度升高，反应③的平衡常数 K ______（填“增大”、 “减小”或“不变”）。 【答案】Ⅰ．        3 2 300 Si s 3HCl g SiHCl g H g  ℃ 1225kJ molH     Ⅱ．（4） 2 1H H   减小 【解析】 【分析】 I.书写热化学方程式时一定要标注出各物质的状态，要将热化学方程式中焓变的数值与化学计量数对应。 本题的反应温度需要标注为条件； II.（4）此问是盖斯定律的简单应用，对热化学方程式直接进行加减即可。 【详解】I.参加反应的物质是固态的 Si、气态的 HCl，生成的是气态的 SiHCl3 和氢气，反应条件是 300℃， 配平后发现 SiHCl3 的化学计量数恰好是 1，由此可顺利写出该条件下的热化学方程式：Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) ∆H=− 225kJ·mol− 1；SiHCl3 中硅与 1 个 H、3 个 Cl 分别形成共价单键，由此 可写出其电子式为： ，注意别漏标 3 个氯原子的孤电子对； II.（4）将反应①反向，并与反应②直接相加可得反应③，所以∆H3=∆H2− ∆H1，因∆H2<0、∆H1>0，所以 ∆H3 必小于 0，即反应③正反应为放热反应，而放热反应的化学平衡常数随着温度的升高而减小。 8．[2018 新课标Ⅱ卷] CH4-CO2 催化重整不仅可以得到合成气（CO 和 H2），还对温室气体的减排具有重要 意义。回答下列问题： （1）CH4-CO2 催化重整反应为：CH4(g)+ CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。 已知：C(s)+2H2(g)= CH4 (g) ΔH=-75 kJ·mol−1 C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol−1 C(s)+ 2 1 O2 (g)=CO(g) ΔH=-111 kJ·mol−1 该催化重整反应的ΔH=__________ kJ·mol−1。 【答案】（1）247 【解析】（1）已知： ①C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75 kJ·mol−1 ②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol−1 ③C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111 kJ·mol−1 根据盖斯定律可知③×2－②－①即得到该催化重整反应 CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的ΔH=＋247 kJ·mol−1。. 9．[2018 新课标Ⅲ卷]三氯氢硅（SiHCl3）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题： （1）SiHCl3 在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)2O 等，写出该反应的化 学方程式__________________________。 （2）SiHCl3 在催化剂作用下发生反应： 2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g) ΔH1=48 kJ·mol−1 3SiH2Cl2(g) SiH4(g)+2SiHCl3 (g) ΔH2=−30 kJ·mol−1 则反应 4SiHCl3(g) SiH4(g)+ 3SiCl4(g)的ΔH=__________ kJ·mol−1。 【答案】（1）2SiHCl3+3H2O (HSiO)2O+6HCl （2）114 【 解 析 】 （ 1 ） 根 据 题 目 表 述 ， 三 氯 氢 硅 和 水 蒸 气 反 应 得 到 (HSiO)2O ， 方 程 式 为 ： 2SiHCl3+3H2O=(HSiO)2O+6HCl。 （2）将第一个方程式扩大 3 倍，再与第二个方程式相加就可以得到第三个反应的焓变，所以焓变为 48×3+(－30)=114kJ·mol-1。 10．[2018 北京卷] 近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下： （1）反应Ⅰ：2H2SO4(l) 2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol－1 反应Ⅲ：S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH3=－297 kJ·mol－1 反应Ⅱ的热化学方程式：________________________________。 【答案】（1）3SO2(g)+2H2O (g) 2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=−254 kJ·mol−1 【解析】（1）根据过程，反应 II 为 SO2 催化歧化生成 H2SO4 和 S，反应为 3SO2+2H2O=2H2SO4+S。应用 盖斯定律，反应 I+反应 III 得，2H2SO4（l）+S（s）=3SO2（g）+2H2O（g）ΔH=ΔH1+ΔH3=（+551kJ/mol） +（-297kJ/mol）=+254kJ/mol，反应 II 的热化学方程式为 3SO2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）+S（s）ΔH=-254 kJ/mol。 11．[2018 江苏卷] NOx（主要指 NO 和 NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的 NOx 是环境保护 的重要课题。 （1）用水吸收 NOx 的相关热化学方程式如下： 2NO2(g)+H2O(l) HNO3(aq)+HNO2(aq) ΔH=−116.1 kJ·mol−1 3HNO2(aq) HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l) ΔH=75.9 kJ·mol−1 反应 3NO2(g)+H2O(l) 2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=___________kJ·mol−1。 【答案】（1）−136.2 【解析】（1）将两个热化学方程式编号， 2NO2（g）+H2O（l）=HNO3（aq）+HNO2（aq） ΔH=−116.1 kJ·mol−1（①式） 3HNO2（aq）=HNO3（aq）+2NO（g）+H2O（l） ΔH=75.9 kJ·mol−1（②式） 应用盖斯定律，将（①式×3+②式）÷2 得，反应 3NO2（g）+H2O（l）=2HNO3（aq）+NO（g）ΔH=[（−116.1 kJ·mol−1）×3+75.9 kJ·mol−1]÷2=-136.2kJ·mol−1。 12．[2017 北京]TiCl4 是由钛精矿（主要成分为 TiO2）制备钛（Ti）的重要中间产物，制备纯 TiCl4 的流程示 意图如下： 资料：TiCl4 及所含杂质氯化物的性质 化合物 SiCl4 TiCl4 AlCl3 FeCl3 MgCl2 沸点/℃ 58 136 181（升华） 316 1412 熔点/℃ −69 −25 193 304 714 在TiCl4中的溶解性 互溶 —— 微溶 难溶 （1）氯化过程：TiO2 与 Cl2 难以直接反应，加碳生成 CO 和 CO2 可使反应得以进行。 已知：TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g) ΔH1=+175.4 kJ·mol−1 2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2=−220.9 kJ·mol−1 1 沸腾炉中加碳氯化生成 TiCl4(g)和 CO(g)的热化学方程式：_______________________。 【答案】（1）①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(g)+2CO(g) △H=−45.5 kJ/mol 【解析】（1）①生成 TiCl4 和 CO 的反应方程式为 TiO2＋2Cl2＋2C===TiCl4＋2CO，根据盖斯定律，两式相 加，得到 TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(g)+2CO(g) △H=ΔH1+ΔH2=（−220.9 kJ·mol−1 ）+（+175.4 kJ·mol−1）=−45.5 kJ·mol－1。 13．[2017 新课标Ⅰ]近期发现，H2S 是继 NO、CO 之后的第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节 神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题： （2）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。 通过计算，可知系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）制氢的热化学方程式分别为________________、______________， 制得等量 H2 所需能量较少的是_____________。 【答案】（2）H2O(l)===H2(g)+ 2 1 O2(g) ΔH=+286 kJ/mol H2S(g)===H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ/mol 系统（II） 【解析】（2）①H2SO4(aq)===SO2(g)+H2O(l)+ 2 1 O2(g) △H1=＋327 kJ/mol ②SO2(g)+I2(s)+ 2H2O(l)===2HI(aq)+ H2SO4(aq) △H2=－151 kJ/mol ③2HI(aq) ===H2 (g)+ I2(s) △H3=＋110 kJ/mol ④H2S(g)+ H2SO4(aq) ===S(s)+SO2(g)+ 2H2O(l) △H4=＋61 kJ/mol ①+②+③，整理可得系统（I）的热化学方程式 H2O(l) ===H2(g)+ 2 1 O2(g) △H=+286 kJ/mol； ②+③+④，整理可得系统（II）的热化学方程式 H2S (g) ===H2(g)+S(s) △H=+20 kJ/mol。 根据系统 I、系统 II 的热化学方程式可知：每反应产生 1mol 氢气，后者吸收的热量比前者少，所以制取等 量的 H2 所需能量较少的是系统 II。 14．[2017 新课标Ⅱ]丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题： （1）正丁烷（C4H10）脱氢制 1−丁烯（C4H8）的热化学方程式如下： ①C4H10(g)= C4H8(g)+H2(g) ΔH1 已知：②C4H10(g)+ 1 2 O2(g)= C4H8(g)+H2O(g) ΔH2=−119 kJ·mol−1 ③H2(g)+ 1 2 O2(g)= H2O(g) ΔH3=−242 kJ·mol−1 反应①的ΔH1 为________kJ·mol−1。 【答案】（1）+123 【解析】（1）根据盖斯定律，用②式−③式可得①式，因此ΔH1=ΔH2−ΔH3=−119 kJ/mol +242 kJ/mol =+123 kJ/mol。