2021版新高考地区选考化学（人教版）一轮复习教师用书：课题20　化学能与热能

2021版新高考地区选考化学（人教版）一轮复习教师用书：课题20　化学能与热能

课题 20 化学能与热能 学习任务 1 焓变 热化学方程式 一、反应热(焓变) 1．概念：在恒压条件下进行的反应的热效应。 符号为ΔH，单位为 kJ·mol－1 或 kJ/mol。 2．表示方法 吸热反应：ΔH＞0；放热反应：ΔH＜0。 干冰和冰的升华以及液氨的汽化等过程均为物理变化，它们的热效应不是反应热。 二、吸热反应和放热反应 1．从两角度理解 (1)从物质具有的能量角度理解 ΔH＜0，放热反应 ΔH＞0，吸热反应 (2)从化学键角度理解 [小结] ①化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。 ②物质具有的能量越低，该物质越稳定，断开物质内部的化学键就越难，其键能就越大。 2．常见的吸热反应和放热反应 (1)常见的吸热反应：大多数的分解反应、所有的水解反应、Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 的反应、C 与 H2O(g)的反应、C 与 CO2 的反应等。 (2)常见的放热反应：大多数的化合反应、酸碱中和反应、活泼金属与水的反应、较活 泼金属与酸的反应、所有的燃烧反应、铝热反应、物质的缓慢氧化等。 三、热化学方程式 1．概念：表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。 2．意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。 例如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，表示 2 mol 氢气和 1 mol 氧气 反应生成 2 mol 液态水时放出 571.6 kJ 的热量。 3．书写要求 (1)注明反应的温度和压强(25 ℃、101 kPa 下进行的反应可不注明)。 (2)注明反应物和生成物的状态：固态(s)、液态(l)、水溶液(aq)、气态(g)。 (3)各物质的化学计量数只表示物质的物质的量，而不表示分子个数(或原子个数)，因此 可以写成整数，也可以写成分数。 (4)不用标注“↑”“↓”。 (5)热化学方程式能反映该反应已完成的量。由于ΔH 与反应物质的量有关，所以热化学 方程式中物质的化学计量数必须与ΔH 相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH 也要加倍。当 反应向逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热的数值相等，符号相反。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (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)物质发生化学变化都伴有能量的变化。( ) (3)吸热反应在任何条件下都不能发生。( ) (4)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量。 ( ) (5)同温同压下，反应 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH 不同。( ) (6)可逆反应的ΔH 表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。( ) 答案：(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)√ 2．如图表示某反应的能量变化，按要求回答下列问题： (1)该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。 (2)该反应的ΔH＝________。 (3)使用催化剂________(填“能”或“不能”)影响该反应的反应热。 (4)曲线Ⅰ反应过程的逆反应的活化能可表示为________________。 答案：(1)放热 (2)E2－E1 (3)不能 (4)E3－E2 正确理解活化能与反应热的关系 (1)催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。 (2)在无催化剂的情况下，E1 为正反应的活化能，E2 为逆反应的活化能，E1＝E2＋ΔH。 化学反应中能量变化探析 变化观念与平衡思想 1．化学反应①A B 和②B C 的反应过程中能量变化如图所示。下列有关该反应 的叙述错误的是( ) A．反应①的ΔH1＞0 B．反应②在升高温度时，平衡向正反应方向移动 C．反应②的活化能小于反应①的活化能 D．总反应③A C 的ΔH3＞0 解析：选 B。A 项，反应①中反应物的总能量小于生成物的总能量，所以反应①为吸热 反应，即ΔH1＞0，正确；B 项，反应②中反应物的总能量大于生成物的总能量，所以反应 ②为放热反应，升高温度时，平衡向逆反应方向移动，错误；C 项，由题图可知，反应①的 活化能大于反应②的活化能，正确；D 项，总反应③中反应物的总能量小于生成物的总能量， 所以总反应③为吸热反应，即ΔH3＞0，正确。 2．(双选)某反应使用催化剂后，其反应过程中能量变化如图所示，下列说法错误的是 ( ) A．总反应为放热反应 B．使用催化剂后，活化能不变 C．反应①是吸热反应，反应②是放热反应 D．ΔH＝ΔH2－ΔH1 解析：选 BD。由题图可知，反应①是吸热反应，反应②是放热反应，总反应是放热反 应，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，A、C 正确，D 项错误；催化剂能降低反应的活化能，B 项错误。 3．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 程的示意图如下： 下列说法正确的是( ) A．CO 和 O 生成 CO2 是吸热反应 B．在该过程中，CO 断键形成 C 和 O C．CO 和 O 生成了具有极性共价键的 CO2 D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示 CO 与 O2 反应的过程 解析：选 C。由题图可知，状态Ⅲ的能量低于状态Ⅰ的能量，因此该过程放热，A 项错 误；由题图可知，该过程中 CO 的化学键没有断开，B 项错误；CO 与 O 生成的 CO2 具有极 性共价键，C 项正确；状态Ⅰ→状态Ⅲ表示 CO 与 O 反应生成 CO2 的过程，D 项错误。 (1)焓变与反应发生的条件、反应进行是否彻底无关。 (2)在化学反应中，反应物各原子之间的化学键不一定完全断裂。 依据键能或能量变化图计算焓变 证据推理与模型认知 4．已知 1 g 氢气完全燃烧生成液态水时放出 143 kJ 热量，18 g 水蒸气变成液态水时放 出 44 kJ 热量。其他相关数据如下表： 化学键 O==O(g) H—H(g) H—O(g) 1 mol 化学键断裂时需要吸收的能量/kJ 496 436 x 则表中 x 为( ) A．920 B．557 C．463 D．188 解析：选 C。根据题意可得热化学方程式为 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－572 kJ·mol －1；而 18 g 水蒸气变成液态水时放出 44 kJ 热量，则 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－484 kJ·mol－1，即－484 kJ·mol－1＝2×436 kJ·mol－1＋496 kJ·mol－1－4x kJ·mol－1，解得 x＝463。 5．(双选)根据如下能量关系示意图，判断下列说法正确的是( ) A．1 mol C(s)与 1 mol O2(g)的能量之和为 393.5 kJ B．反应 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)中，生成物的总能量大于反应物的总能量 C．由 C(s)→CO(g)的热化学方程式为 2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.2 kJ·mol－1 D．热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，则 CO 的热值为 10.1 kJ·g －1 解析：选 CD。A 项，由题图可知，1 mol C(s)与 1 mol O2(g)的能量比 1 mol CO2(g)的能 量高 393.5 kJ，错误；B 项，2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)为放热反应，生成物的总能量小于反 应物的总能量，错误；C 项，由题图可知，1 mol C(s)与 0.5 mol O2(g)反应生成 1 mol CO(g) 放出的热量为 393.5 kJ－282.9 kJ＝110.6 kJ，且物质的量与热量成正比，焓变为负值，则热 化学方程式为 2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.2 kJ·mol－1，正确；D 项，热值指一定条 件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，则 CO 的热值为282.9 kJ 28 g ≈10.1 kJ·g－1，正确。 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．常见 1 mol 物质中的化学键数目 1 mol 物质 CO2 (CO) CH4 (C—H) N2H4(N—N、 N—H) P4 SiO2 (Si—O) 石墨 金刚石 S8 Si 化学键 数目 2NA 4NA N—N：NA N—H：4NA 6NA 4NA 1.5NA 2NA 8NA 2NA 热化学方程式的书写 变化观念 6．(教材改编题)依据信息写出下列反应的热化学方程式。 (1)SiH4 是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成 SiO2 和液态 H2O。已知室 温下 2 g SiH4 自燃放出热量 89.2 kJ。SiH4 自燃的热化学方程式为____________________。 (2)CuCl(s)与 O2 反应生成 CuCl2(s)和一种黑色固体。在 25 ℃、101 kPa 下，已知该反应 每消耗 1 mol CuCl(s)，放热 44.4 kJ，该反应的热化学方程式是______________________。 (3)下图是 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：_____________________________________________。 (4)化学反应 N2＋3H2 2NH3 的能量变化如图所示(假设该反应进行完全)。 试写出 N2(g)和 H2(g)反应生成 NH3(l)的热化学方程式：________________________。 答案：(1)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1 (2)4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ·mol－1 (3)NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1 (4)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(l) ΔH＝－2(c＋b－a) kJ·mol－1 书写热化学方程式要“五查” (1)查热化学方程式是否配平。 (2)查各物质的聚集状态是否正确。 (3)查ΔH 的“＋”“－”符号是否正确。 (4)查反应热的单位是否为 kJ·mol－1。 (5)查反应热的数值与化学计量数是否对应。 学习任务 2 燃烧热 中和热 能源 一、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 可燃物 不一定为 1 mol 生成物的量 不确定 生成水的物质的量为 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 二、中和热的测定 1．实验装置 2．测定原理 ΔH＝－(m 酸＋m 碱)·c·(t 终－t 始) n c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1； n 为生成 H2O 的物质的量。 3．注意事项 (1)泡沫塑料板和碎泡沫塑料的作用是保温、隔热，减少实验过程中的热量损失。 (2)若采用的酸、碱浓度相等，为保证酸完全中和，采取的措施是碱体积稍过量。 (3)完成一次实验，需要测定 3 次温度。 (4)实验中若用弱酸(或弱碱)代替强酸(或强碱)，因弱酸(或弱碱)电离出 H＋(或 OH－)需要 吸收热量，故测定的中和热的数值小于 57.3 kJ·mol－1；若用浓硫酸与强碱反应测定反应热， 因浓硫酸稀释要放热，故测定的中和热的数值大于 57.3 kJ·mol－1。 4．误差分析 (1)依据 看实验中有哪些因素能造成(t 终－t 始)出现误差。若(t 终－t 始)偏大，则|ΔH|偏大；若(t 终－ t 始)偏小，则|ΔH|偏小。 (2)实例 50 mL 0.50 mol·L－1 盐酸与 50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH 溶液反应： 引起误差的实验操作 t 终－t 始 |ΔH| 保温措施不好 偏小 偏小 搅拌不充分 偏小 偏小 所用酸、碱浓度过大 偏大 偏大 用同浓度的氨水代替 NaOH 溶液 偏小 偏小 用同浓度的醋酸代替盐酸 偏小 偏小 用 50 mL 0.50 mol·L－1NaOH 溶液 偏小 偏小 三、能源 1．能源分类 2．解决能源问题的措施 (1)提高能源的利用效率：①改善开采、运输、加工等各个环节；②科学控制燃烧反应， 使燃料充分燃烧。 (2)开发新能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)S(s)＋3 2O2(g)===SO3(g) ΔH＝－315 kJ·mol－1(燃烧热)(ΔH 的数值正确)。( ) (2)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式为 CH3OH(g)＋1 2O2(g)===CO2(g) ＋2H2 (g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，则 CH3OH(g)的燃烧热为 192.9 kJ·mol－1。( ) (3)已知 101 kPa 时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1，则 C(s)的燃烧热为 110.5 kJ·mol－1。( ) (4)NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1(中和热)(ΔH 的数值 正确)。( ) (5)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀醋酸与稀氢 氧化钠溶液反应生成 1 mol 水时放出 57.3 kJ 的热量。( ) (6)H2(g)的燃烧热是 285.8 kJ·mol－1，则 2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.6 kJ·mol －1。( ) (7)CO(g)的燃烧热是 283.0 kJ·mol－1，则 2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g) ΔH＝＋(2×283.0) kJ·mol－1。( ) 答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)√ 燃烧热和中和热的理解 证据推理与模型认知 1．(双选)25 ℃、101 kPa 时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为 57.3 kJ·mol －1，辛烷的燃烧热为 5 518 kJ·mol－1。下列热化学方程式书写正确的是( ) A．2H＋(aq)＋SO2－ 4 (aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol －1 B．KOH(aq)＋1 2H2SO4(aq)===1 2K2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 C．C8H18(l)＋25 2 O2(g)===8CO2(l)＋9H2O(l) ΔH＝－5 518 kJ·mol－1 D．2C8H18(g)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l) ΔH＝－5 518 kJ·mol－1 解析：选 BC。A 项，所给热化学方程式中有两个错误，一是中和热指反应生成 1 mol H2O(l) 时所放出的热量，二是当有 BaSO4 沉淀生成时，反应放出的热量会增加，则生成 1 mol H2O(l) 时放出的热量大于 57.3 kJ，错误；C 项，燃烧热指 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，产物中的水为液态水，正确；D 项，当 2 mol 辛烷完全燃烧 时，放出的热量为 11 036 kJ，且辛烷应为液态，错误。 2．下列示意图表示正确的是( ) A．甲图表示 Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝＋26.7 kJ·mol－1 反应的能量变 化 B．乙图表示碳的燃烧热 C．丙图表示实验的环境温度为 20 ℃，将物质的量浓度相等、体积分别为 V1、V2 的 H2SO4、 NaOH 溶液混合，混合液的最高温度随 V(NaOH)的变化(已知 V1＋V2＝60 mL) D．已知稳定性顺序：B＜A＜C，某反应由两步反应 A B C 构成，反应过程中 的能量变化曲线如丁图 解析：选 D。A 项，甲图表示放热反应，而 Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH ＝＋26.7 kJ·mol－1 为吸热反应，错误；B 项，碳完全燃烧生成 CO2，且反应放热，故乙图不 能表示碳的燃烧热，错误；C 项，丙图中 NaOH 溶液体积 V2 为 20 mL 时温度最高，说明此 时酸碱已经完全反应，又实验中始终保持 V1＋V2＝60 mL，所以 H2SO4 溶液体积 V1 为 40 mL， 由酸碱中和关系式 2NaOH～H2SO4 可知，硫酸和氢氧化钠溶液浓度不同，和题干叙述不符， 错误。 (1)有关燃烧热的判断，一看是否以 1 mol 可燃物为标准，二看是否生成稳定氧化物。 (2)有关中和热的判断，一看是否以生成 1 mol H2O(l)为标准，二看酸碱的强弱和浓度， 应充分考虑弱酸、弱碱电离吸热，浓的酸碱稀释放热等因素。 中和热的测定 证据推理与模型认知 3．(教材改编题)利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下： ①用量筒量取 50 mL 0.50 mol·L－1 盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；②用另一量筒量 取 50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH 溶液，并用同一温度计测出其温度；③将 NaOH 溶液倒入小烧 杯中，设法使之混合均匀，测定混合液最高温度。 回答下列问题： (1)写出该反应的热化学方程式[生成 1 mol H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ/mol]： ________________________________________________________________________。 (2)为什么所用 NaOH 溶液要稍过量？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (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)使盐酸与 NaOH 溶液混合均匀的正确操作是______(填字母)。 A．用温度计小心搅拌 B．揭开泡沫塑料板用玻璃棒搅拌 C．轻轻地振荡烧杯 D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒上下轻轻地搅动 (5)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和 1 L 1 mol·L－1 的稀 盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3 的大小关系为 ________________。 (6)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是 1 g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容 c ＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下： 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 20.1 23.2 2 20.2 20.4 23.4 3 20.5 20.6 23.6 依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝________(结果保留一位小数)。 (7)________(填“能”或“不能”)用 Ba(OH)2 溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理 由是_____________________________________________________________________。 解析：(2)在中和热的测定实验中为了确保一种反应物被完全中和，常常使加入的另一 种反应物稍微过量。(3)为了减少热量损失，NaOH 溶液应该一次迅速倒入。(4)使盐酸与 NaOH 溶液混合均匀的正确操作是用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒上下轻轻地搅动。(5)稀氢氧 化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电 解质，它与盐酸反应时，一水合氨的电离要吸收热量，故反应放出的热量要少一些(比较大 小时，注意ΔH 的正负号)。(6)取三次实验的平均值代入公式计算即可。(7)硫酸与 Ba(OH)2 溶液反应生成 BaSO4 沉淀，沉淀的生成热会影响中和热的测定，故不能用 Ba(OH)2 溶液和 硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。 答案：(1)HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 (2)确保盐酸 被完全中和 (3)C (4)D (5)ΔH1＝ΔH2＜ΔH3 (6)－51.8 kJ·mol － 1 (7)不能 H2SO4 与 Ba(OH)2 反应生成 BaSO4 沉淀，沉淀的生成热会影响中和热的测定 能源的开发和利用 科学态度与社会责任 4．(教材改编题)能源可分为一次能源和二次能源，直接从自然界取得的能源称为一次 能源，一次能源经过加工、转换得到的能源称为二次能源。下列能源中属于一次能源的是 ( ) A．氢能 B．电能 C．核能 D．水煤气 解析：选 C。A 项，氢能是通过加工、转换得到的，为二次能源，错误；B 项，电能是 二次能源，错误；C 项，核能又叫原子能，它可分为核聚变能和核裂变能两类，核燃料如氘、 氚，它们均可直接从自然界取得，属于一次能源，正确；D 项，水煤气是通过煤和水蒸气的 反应制取的，是一氧化碳和氢气的混合气体，是二次能源，错误。 5．化学与人类生活、社会可持续发展密切相关，下列说法正确的是( ) A．直接燃烧煤和将煤进行深加工后再燃烧的效率相同 B．我国在南海开采成功的可燃冰属于清洁能源 C．人们可以把放热反应释放的能量转化为其他可利用的能量，而吸热反应没有利用价 值 D．地热能、风能、天然气和氢能都属于新能源 解析：选 B。A 项，将煤进行深加工后，脱硫处理、气化处理能很好地减少污染气体， 提高燃烧效率，燃烧的效果更好，错误；C 项，有时需要通过吸热反应吸收热量降低环境温 度，吸热反应也有利用价值，如“摇摇冰”的上市就是利用了吸热反应原理，错误；D 项， 地热能、风能和氢能都属于新能源，天然气是化石燃料，不属于新能源，错误。 学习任务 3 盖斯定律 反应热的比较与计算 一、盖斯定律 1．内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。 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。 2．意义：间接计算某些反应的反应热。 3．应用 转化关系 反应热间的关系 aA――→ΔH1 B；A――→ΔH2 1 aB ΔH1＝aΔH2 A ΔH1 ΔH2 B ΔH1＝－ΔH2 ΔH＝ΔH1＋ΔH2 二、反应热的比较 1．看物质状态 物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下： 2．看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．看化学计量数 当反应物与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．看反应的程度 对于可逆反应，参加反应物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。 三、利用盖斯定律计算反应热 1．运用盖斯定律的技巧——“三调一加” 一调：根据目标热化学方程式，调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置， 改写已知的热化学方程式。 二调：根据改写的热化学方程式，调整相应ΔH 的符号。 三调：调整中间物质的化学计量数及相应ΔH 的数值。 一加：将调整好的热化学方程式及其ΔH 相加。 2．运用盖斯定律的四个注意事项 (1)热化学方程式乘以某一个数时，反应热的数值必须也乘上该数。 (2)热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也必须相加减。 (3)将一个热化学方程式左右颠倒时，ΔH 的“＋”“－”随之改变，但数值不变。 (4)同一物质的三态变化(固、液、气)，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)已知相同条件下 H2(g)＋1 2O2(g)===H2O(g) ΔH1，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2， 则ΔH1＜ΔH2。( ) (2)已知相同条件下 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH1 ，2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(s) ΔH2，则ΔH1＞ΔH2。( ) (3)C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH＞0，说明石墨比金刚石稳定。( ) 答案：(1)× (2)√ (3)√ 2．[2019·高考全国卷Ⅲ，28(2)]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。 Deacon 发明的直接氧化法为 4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)，可按下列催化过程进行： CuCl2(s)===CuCl(s)＋1 2Cl2(g) ΔH1＝＋83 kJ·mol－1 CuCl(s)＋1 2O2(g)===CuO(s)＋1 2Cl2(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。 解析：将已知热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由(①＋②＋③)×2 得 4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－116 kJ·mol－1。 答案：－116 反应热的比较 证据推理与模型认知 1．试比较下列各组ΔH 的大小。 (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 则ΔH1________(填“＞”“＜”或“＝”，下同)ΔH2。 (2)同一反应，反应物状态不同时 S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＜0 S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＜0 则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 2O2(g)===CO(g) ΔH2＜0 则ΔH1________ΔH2。 解析：(1)因为 C(g)===C(l) ΔH3＜0，根据盖斯定律， ΔH3＝ΔH2－ΔH1＜0，ΔH2＜ΔH1。 (2) ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3＜0，所以ΔH1＜ΔH2。 (3)根据常识可知，CO(g)＋1 2O2(g)===CO2(g) ΔH3＜0，又因为ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，所以 ΔH2＞ΔH1。 答案：(1)＞ (2)＜ (3)＜ 2．(双选)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 解析：选 AD。A 项，甲醇、CO 燃烧是放热反应，ΔH1＜0，ΔH2＜0，正确；B 项， H2O(g)===H2O(l)放出热量，反应③放出的热量多，ΔH 小，故ΔH3＜ΔH4，错误；C 项，根 据盖斯定律，ΔH1＝ΔH2＋2ΔH3－2ΔH5，错误；D 项，根据盖斯定律，由反应⑤×2＋反应 ①得 2CO(g)＋4H2(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝2ΔH5＋ΔH1，相当于 CO、H2 的燃 烧，均为放热反应，故 2ΔH5＋ΔH1＜0，正确。 利用盖斯定律计算反应热(书写热化学方程式) 证据推理与模型认知 3．在 25 ℃、101 kPa 时，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为 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 解析：选 A。由题知表示各物质燃烧热的热化学方程式分别为①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1；②H2(g)＋1 2O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1；③CH3COOH(l) ＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－870.3 kJ·mol－1。根据盖斯定律，由①×2＋②×2－ ③得 2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)，则反应热为(－393.5 kJ·mol－1)×2＋(－285.8 kJ·mol－1)×2－(－870.3 kJ·mol－1)＝－488.3 kJ·mol－1。 4．在 1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应： ①H2S(g)＋3 2O2(g)===SO2(g)＋H2O(g) ΔH1 ②2H2S(g)＋SO2(g)===3 2S2(g)＋2H2O(g) ΔH2 ③H2S(g)＋1 2O2(g)===S(g)＋H2O(g) ΔH3 ④2S(g)===S2(g) ΔH4 则ΔH4 的正确表达式为( ) A．ΔH4＝2 3(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) B．ΔH4＝2 3(3ΔH3－ΔH1－ΔH2) C．ΔH4＝3 2(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) D．ΔH4＝3 2(ΔH1－ΔH2－3ΔH3) 解析：选 A。根据盖斯定律，由反应①×2 3 ＋反应②×2 3 －反应③×2＝反应④，则ΔH4 ＝ΔH1×2 3 ＋ΔH2×2 3 －ΔH3×2＝2 3(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。 5．根据已知信息，按要求写出指定反应的热化学方程式。 (1)LiH 可做飞船的燃料，已知下列反应： ①2Li(s)＋H2(g)===2LiH(s) ΔH＝－182 kJ·mol－1 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－572 kJ·mol－1 ③4Li(s)＋O2(g)===2Li2O(s) ΔH＝－1 196 kJ·mol－1 试写出 LiH 在 O2 中燃烧的热化学方程式： ________________________________________________________________________。 (2)工业上制取硝酸铵的流程如下所示： NH3 ――→Ⅰ NO ――→Ⅱ NO2 ――→Ⅲ HNO3 ――→Ⅳ NH4NO3 已知：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g) 4N2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1 745.2 kJ·mol－1 6NO(g)＋4NH3(g) 5N2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1 925.2 kJ·mol－1 则反应Ⅰ的热化学方程式可表示为_________________________________________。 (3)饮用水中的 NO － 3 主要来自 NH＋ 4 。已知在微生物的作用下，NH ＋ 4 经过两步反应被氧化 成 NO－ 3 。两步反应的能量变化示意图如下： 1 mol NH ＋ 4 全部被氧化成 NO － 3 的热化学方程式为______________________________。 解析：(1)根据盖斯定律，由已知反应②×1 2 ＋反应③×1 2 －反应①得 2LiH(s)＋ O2(g)===Li2O(s)＋H2O(l) ΔH＝－702 kJ·mol－1。 (2)将已知的两个热化学方程式依次标记为①和②，根据盖斯定律，由①×5－②×4 得 4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1 025.2 kJ·mol－1。 答案：(1)2LiH(s)＋O2(g)===Li2O(s)＋H2O(l) ΔH＝－702 kJ·mol－1 (2)4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1 025.2 kJ·mol－1 (3)NH＋ 4 (aq)＋2O2(g)===NO－ 3 (aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH＝－346 kJ·mol－1 1．(2018·高考北京卷)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH 的催化反应历程。该历程示意图如图。 下列说法不正确的是( ) A．生成 CH3COOH 总反应的原子利用率为 100% B．CH4→CH3COOH 过程中，有 C—H 键发生断裂 C．①→②放出能量并形成了 C—C 键 D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 解析：选 D。由 CO2 和 CH4 制备 CH3COOH 的化学方程式为 CO2＋CH4――→催化剂 CH3COOH， 反应中没有副产物生成，所以总反应的原子利用率为 100%，A 项正确；CH4 分子中含有 4 个 C—H 键，而 CH3COOH 分子中含有 3 个 C—H 键，显然 CH4→CH3COOH 过程中，有 C—H 键发生断裂，B 项正确；观察反应的示意图可知，①→②过程中放出能量，且在此过程中形 成了新化学键，即乙酸分子中的 C—C 键，C 项正确；催化剂只能改变化学反应速率，而不 影响化学平衡，不能提高反应物的平衡转化率，D 项错误。 2．(1)[2019·高考全国卷Ⅱ，27(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。 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。 (2)(2018·高考天津卷)CO2 与 CH4 经催化重整，制得合成气： CH4(g)＋CO2(g) 催化剂 2CO(g)＋2H2(g) 已知上述反应中相关的化学键键能数据如下： 化学键 C—H C==O H—H C═←O(CO) 键能/(kJ·mol－1) 413 745 436 1 075 则该反应的ΔH＝________________。 (3)[2017·高考全国卷Ⅰ，28(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__________________、 _______________________________。 (4)[2017·高考全国卷Ⅲ，28(3)]已知： As(s)＋3 2H2(g)＋2O2(g)===H3AsO4(s) ΔH1 H2(g)＋1 2O2(g)===H2O(l) ΔH2 2As(s)＋5 2O2(g)===As2O5(s) ΔH3 则反应 As2O5(s) ＋3H2O(l)===2H3AsO4(s)的ΔH＝________。 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ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，该反应的ΔH＝(413×4＋745×2) kJ·mol－1 －(1 075×2＋436×2) kJ·mol－1＝＋120 kJ·mol－1。 (4)将已知热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由①×2－②×3－③得 As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s) ΔH＝2ΔH1－3ΔH2－ΔH3。 答案：(1)＋89.3 (2)＋120 kJ·mol－1 (3)H2O(l)===H2(g)＋1 2O2(g) ΔH＝＋286 kJ·mol－1 H2S(g)===H2(g)＋S(s) ΔH＝＋20 kJ·mol－1 (4)2ΔH1－3ΔH2－ΔH3 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1．下列说法不正确的是( ) A．化学能可以转变成热能、电能等 B．化学反应必然伴随着能量变化 C．化学反应中的能量变化主要是由化学键的变化引起的 D．化学反应中能量变化的多少与反应物的质量无关 解析：选 D。化学反应的实质是旧化学键断裂与新化学键形成，一定伴随着能量变化； 化学变化过程中产生的能量可以转化为热能、电能等，且化学反应中，反应物的质量(或物 质的量)的多少及物质的聚集状态，影响反应中能量变化的多少。 2．(2020·邢台高三期末)一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法中错误的是 ( ) A．氢能属于二次能源 B．图中能量转化的方式至少有 6 种 C．太阳能电池的供电原理与燃料电池相同 D．太阳能、风能、氢能都属于新能源 解析：选 C。氢能属于二次能源，A 项正确；图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、 水能转化为电能，电能转化为化学能、光能，化学能转化为电能等，B 项正确；太阳能电池 的供电原理是将太阳能转化为电能，而燃料电池的供电原理是将化学能转化为电能，所以二 者供电原理不相同，C 项错误；太阳能、风能、氢能都属于新能源，D 项正确。 3．根据如图所示的反应，判断下列说法中错误的是( ) A．CO2(g)和 CaO(s)的总能量大于 CaCO3(s)的总能量 B．该反应的焓变大于零 C．该反应中既有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键生成放出 能量 D．由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应 解析：选 D。因为碳酸钙受热分解是吸热反应，所以 CO2(g)和 CaO(s)的总能量大于 CaCO3(s)的总能量，焓变大于零，A、B 项正确；在 CaCO3 中，Ca2＋和 CO 2－ 3 之间存在离子 键，CO 2－ 3 中 C 与 O 之间存在共价键，故反应中既有离子键断裂也有共价键断裂，断键吸收 能量，成键放出能量，C 项正确；需要加热才发生的反应不一定为吸热反应，如碳的燃烧反 应就是放热反应，D 项错误。 4．已知反应：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1 CO2(g)＋C(s)===2CO(g) ΔH2 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3 2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s) ΔH4 CO(g)＋CuO(s)===CO2(g)＋Cu(s) ΔH5 下列说法正确的是( ) A．ΔH1＞0，ΔH3＜0 B．ΔH2＝ΔH1－ΔH3 C．ΔH2＜0，ΔH4＞0 D．ΔH5＝ΔH1＋1 2ΔH4 解析：选 B。将已知反应依次编号为①②③④⑤。反应①和反应③都是放热反应，因此 ΔH1＜0，ΔH3＜0，故 A 错误；根据盖斯定律，由②＋③可得反应①，因此ΔH1＝ΔH2＋ΔH3， 即ΔH2＝ΔH1－ΔH3，故 B 正确；反应②为吸热反应，因此ΔH2＞0，反应④为放热反应，因 此ΔH4＜0，故 C 错误；根据盖斯定律，由1 2 ×(③－④)可得反应⑤，因此ΔH5＝1 2ΔH3－1 2ΔH4， 故 D 错误。 5．火箭推进器常以联氨(N2H4)为燃料、过氧化氢为助燃剂。已知下列各物质反应的热 化学方程式： N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－533.23 kJ·mol－1 H2O(g)===H2O(l) ΔH2＝－44 kJ·mol－1 2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g) ΔH3＝－196.4 kJ·mol－1 则联氨与过氧化氢反应的热化学方程式可表示为( ) A．N2H4(g)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝＋817.63 kJ·mol－1 B．N2H4(g)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－641.63 kJ·mol－1 C．N2H4(g)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－641.63 kJ·mol－1 D．N2H4(g)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－817.63 kJ·mol－1 解析：选 B。将已知反应依次编号为①②③，根据盖斯定律，由①＋2×②＋③得联氨 与过氧化氢反应生成液态水的反应热ΔH＝ΔH1＋2×ΔH2＋ΔH3＝－817.63 kJ·mol－1；根据盖 斯定律，由①－2×②＋③得联氨与过氧化氢反应生成气态水的反应热ΔH＝ΔH1－2×ΔH2 ＋ΔH3＝－641.63 kJ·mol－1，故 B 正确。 6．已知：①Cu(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2(g) ΔH1 ②2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g) ΔH2 ③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH3 则反应 Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l)的ΔH＝( ) A．ΔH1＋1 2ΔH2＋1 2ΔH3 B．ΔH1＋1 2ΔH2－1 2ΔH3 C．ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3 D．2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 解析：选 A。根据盖斯定律，由①＋②×1 2 ＋③×1 2 可得所求的热化学方程式，即ΔH＝ ΔH1＋1 2ΔH2＋1 2ΔH3。 7 ． 已 知 ： CH4(g) ＋ 2O2(g)===CO2(g) ＋2H2O(l) ΔH1 ＝ －890.3 kJ·mol － 1 ； H2(g) ＋ 1 2O2(g)===H2O(l) ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1。CO2 与 H2 反应生成甲烷与液态水的热化学方程 式为 CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(l) ΔH3，则ΔH3＝( ) A．－252.9 kJ·mol－1 B．＋252.9 kJ·mol－1 C．－604.5 kJ·mol－1 D．＋604.5 kJ·mol－1 解析：选 A。将已知反应依次编号为①②，根据盖斯定律，由 4×②－①可得所求热化 学方程式，则ΔH3＝4ΔH2－ΔH1＝－252.9 kJ·mol－1。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 8．(2020·济南教学质量检测)工业上，在一定条件下利用乙烯和水蒸气反应制备乙醇， 化学原理为 CH2==CH2(g)＋H2O(g)===CH3CH2OH(g) ΔH。已知几种共价键的键能如下表所 示： 化学键 C—H C==C H—O C—C C—O 键能/ (kJ·mol－1) 413 615 463 348 351 下列说法中错误的是( ) A．上述合成乙醇的反应是加成反应 B．相同时间段内，反应中用三种物质表示的反应速率相等 C．碳碳双键的键能小于碳碳单键的键能的 2 倍 D．上述反应式中，ΔH＝－96 kJ·mol－1 解析：选 D。题述反应式中，ΔH＝615 kJ·mol－1＋413 kJ·mol－1×4＋463 kJ·mol－1×2－ 348 kJ·mol－1－413 kJ·mol－1×5－463 kJ·mol－1－351 kJ·mol－1＝－34 kJ·mol－1，D 项错误。 9．NO与CO 在金属铑(Rh)的催化下发生反应2NO(g)＋CO(g) N2O(g)＋CO2(g) ΔH， 该反应过程经历如下两步： 反应Ⅰ：NO(g)＋CO(g)＋Rh(s) RhN(s)＋CO2(g) ΔH1＝－33.44 kJ·mol－1 反应Ⅱ：RhN(s)＋NO(g) Rh(s)＋N2O ΔH2＝－319.35 kJ·mol－1 如图所示为该反应在无催化剂(a)和有催化剂(b)时反应过程的能量变化对比图。下列有 关判断正确的是( ) A．ΔH＝－285.91 kJ·mol－1 B．E1 为反应 2NO(g)＋CO(g) N2O(g)＋CO2(g)不使用催化剂和使用催化剂的活化能 之差 C．E2 为使用催化剂后降低的活化能 D．使用合适的催化剂可降低反应的活化能，提高反应速率 解析：选 BD。根据盖斯定律，由反应Ⅰ＋反应Ⅱ可得 2NO(g)＋CO(g) N2O(g)＋CO2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝－352.79 kJ·mol－1，A 项错误；E1 为 2NO(g)＋CO(g) N2O(g)＋CO2(g) 不使用催化剂和使用催化剂的活化能之差，B 项正确；E2 为 2NO(g)＋CO(g) N2O(g)＋ CO2(g)的焓变，C 项错误；使用合适的催化剂可降低反应的活化能，从而提高反应速率，D 项正确。 10．(2020·山东第一次联考)HBr 被 O2 氧化依次由如下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反应组成，1 mol HBr 被氧化为 Br2 放出 12.67 kJ 热量，其能量与反应过程曲线如图所示。 (Ⅰ)HBr(g)＋O2(g)===HOOBr(g) (Ⅱ)HOOBr(g)＋HBr(g)===2HOBr(g) (Ⅲ)HOBr(g)＋HBr(g)===H2O(g)＋Br2(g) 下列说法中正确的是( ) A．三步反应均为放热反应 B．步骤(Ⅰ)的反应速率最慢 C．步骤(Ⅰ)中 HOOBr 比 HBr 和 O2 稳定 D．热化学方程式为 4HBr(g)＋O2(g)===2H2O(g)＋2Br2(g) ΔH＝－12.67 kJ·mol－1 解析：选 B。放热反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，根据题图可知，第一步 反应为吸热反应，A 项错误；步骤(Ⅰ)为吸热反应，导致体系温度降低，反应速率减慢，其 余反应均为放热反应，温度升高，反应速率加快，B 项正确；步骤(Ⅰ)中 HOOBr 的能量比 HBr 和 O2 的总能量高，能量越高，物质越不稳定，C 项错误；1 mol HBr 被氧化为 Br2 放出 12.67 kJ 热量，则热化学方程式为 4HBr(g)＋O2(g)===2H2O(g)＋2Br2(g) ΔH＝－50.68 kJ·mol －1，D 项错误。 11．(改编题)研究表明 CO 与 N2O 在 Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所 示，两步反应分别为①N2O＋Fe＋===N2＋FeO＋(慢)、②FeO＋＋CO===CO2＋Fe＋(快)。下列说 法正确的是( ) A．反应①②都是氧化还原反应 B．两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反应②决定 C．Fe＋使反应的活化能减小，FeO＋是中间产物 D．若转移 1 mol 电子，则消耗 11.2 L N2O 解析：选 AC。A 项，反应①②均有元素化合价的升降，因此都是氧化还原反应，正确； B 项，由题图可知，反应①②都是放热反应，总反应的化学反应速率由速率慢的反应①决定， 错误；C 项，Fe＋做催化剂，使反应的活化能减小，FeO＋是反应过程中产生的物质，因此是 中间产物，正确；D 项，由于没有指明外界条件，所以不能确定气体的体积，错误。 三、非选择题 12．请参考题中图表，根据要求回答下列问题： (1)图Ⅰ是 1 mol NO2(g)和 1 mol CO(g)反应生成 CO2 和 NO 过程中的能量变化示意图， 若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1 的变化是________(填“增大”“减小”或 “不变”，下同)，ΔH 的变化是________。 (2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程式如 下： ①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1 ②CH3OH(g)＋1 2O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1 又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1，则甲醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方 程式为______________________________________________________________________。 (3)如表所示是部分化学键的键能参数： 化学键 P—P P—O O==O P==O 键能/(kJ·mol－1) a b c x 已知白磷的燃烧热为 d kJ·mol－1，白磷及其完全燃烧的产物的结构如图Ⅱ所示，则表 中 x＝________(用含 a、b、c、d 的代数式表示)。 解析：(1)观察图像，E1 应为反应的活化能，加入催化剂，反应的活化能减小，但ΔH 不 变。 (2)观察方程式，利用盖斯定律，将所给热化学方程式做如下运算：②×3－①×2＋ ③×2，即可求出甲醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方程式。 (3)白磷燃烧的化学方程式为 P4＋5O2===== 点燃 P4O10，结合题图Ⅱ中白磷及其完全燃烧产物 的结构，根据“反应热＝反应物键能总和－生成物键能总和”与燃烧热概念可得等式：6a ＋5c－(4x＋12b)＝－d，据此可得 x＝1 4(d＋6a＋5c－12b)。 答案：(1)减小 不变 (2)CH3OH(g)＋3 2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－764.7 kJ·mol－1 (3)1 4(d＋6a＋5c－12b) 13．(1)用 CaSO4 代替 O2 与燃料 CO 反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯 CO2，是 一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术。反应①为主反应，反应②和③为副反应。 ①1 4CaSO4(s)＋CO(g) 1 4CaS(s)＋CO2(g) ΔH1＝－47.3 kJ·mol－1 ②CaSO4(s)＋CO(g) CaO(s)＋CO2(g)＋SO2(g) ΔH2＝＋210.5 kJ·mol－1 ③CO(g) 1 2C(s)＋1 2CO2(g) ΔH3＝－86.2 kJ·mol－1 反 应 2CaSO4(s) ＋ 7CO(g) CaS(s) ＋ CaO(s) ＋ 6CO2(g) ＋ C(s) ＋ SO2(g) 的 ΔH ＝ _______(用ΔH1、ΔH2 和ΔH3 表示)。 (2)已知：25 ℃、101 kPa 时， Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s) ΔH＝－520 kJ·mol－1 S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－297 kJ·mol－1 Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s) ΔH＝－1 065 kJ·mol－1 SO2 与 MnO2 反应生成无水 MnSO4 的热化学方程式是__________________________。 (3)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： ①2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) (NH4)2CO3(aq) ΔH1 ②NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) NH4HCO3(aq) ΔH2 ③(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq) ΔH3 ΔH3 和ΔH1、ΔH2 之间的关系是ΔH3＝_______________________________。 (4)已知： ①WO2(s)＋2H2(g) W(s)＋2H2O(g) ΔH＝＋66.0 kJ·mol－1 ②WO2(g)＋2H2(g) W(s)＋2H2O(g) ΔH＝－137.9 kJ·mol－1 则 WO2(s) WO2(g)的ΔH＝____________________________。 解析：(1)根据盖斯定律，由①×4＋②＋③×2 得 2CaSO4(s)＋7CO(g) CaS(s)＋CaO(s) ＋6CO2(g)＋C(s)＋SO2(g) ΔH＝4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3。 (2)将已知3个热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由③－①－②得MnO2(s) ＋SO2(g)===MnSO4(s) ΔH＝(－1 065 kJ·mol－1)－(－520 kJ·mol－1)－(－297 kJ·mol－1)＝－ 248 kJ·mol－1。 (3)根据盖斯定律，反应③＝反应②×2－反应①，因此ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。 (4)根据盖斯定律，由①－②可得 WO2(s) WO2(g) ΔH＝＋203.9 kJ·mol－1。 答案：(1)4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3 (2)MnO2(s)＋SO2(g)===MnSO4(s) ΔH＝－248 kJ·mol－1 (3)2ΔH2－ΔH1 (4)＋203.9 kJ·mol－1