2021高三化学人教版一轮学案：第六章 第一节 化学能与热能 Word版含解析
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第六章 化学反应与能量
第一节 化学能与热能
最新考纲：1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。3.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。5.了解焓变与反应热的含义。6.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。
核心素养：1.变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析热化学反应方程式，运用热化学反应原理解决实际问题。2.科学精神与社会责任：确认能源对社会发展的重要贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
知识点一 焓变和反应热
1．化学反应的实质与特征
2．焓变、反应热
(1)焓(H)
用于描述物质所具有能量的物理量。
(2)焓变(ΔH)
ΔH＝H(生成物)－H(反应物)，单位kJ·mol－1。
(3)反应热
当化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号Q表示，单位kJ·mol－1。
(4)焓变与反应热的关系
对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有：ΔH＝Qp。
3．吸热反应与放热反应
(1)从能量高低角度理解
放热反应
吸热反应
图示
(续表)
放热反应
吸热反应
能量
高低
反应物的总能量大于生成物的总能量，ΔΗ<0
反应物的总能量小于生成物的总能量，ΔH>0
说明
①a表示断裂旧化学键吸收的能量，也可以表示反应的活化能。
②b表示生成新化学键放出的能量，也可以表示活化分子结合成生成物分子所释放的能量。
③图中c表示反应的反应热，可通过计算焓变值求得。
(2)从化学键角度理解
(3)常见的放热反应与吸热反应
放热反应
吸热反应
常见反应
①可燃物的燃烧
②酸碱中和反应
③金属与酸的置换反应
④物质的缓慢氧化
⑤铝热反应
⑥大多数化合反应
①盐类的水解反应
②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
③C和H2O(g)、C和CO2的反应
④大多数的分解反应
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．放热反应中，生成物的总能量高于反应物的总能量( × )
提示：放热反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量。
2．放热反应在任何条件下都可以发生，吸热反应不加热就不能发生( × )
提示：有的放热反应的发生也需要加热，如铝热反应；有的吸热反应不加热也能发生，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应，错误。
3．活化能越大，表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越大( √ )
提示：活化能越大，表明断裂旧化学键需要克服的能量越大，正确。
4．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( × )
提示：焓变与反应条件无关，所以同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同，错误。
5．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( √ )
提示：可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与方程式中的化学计量数有关，与反应是否可逆无关，正确。
6．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( √ )
7．水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热( × )
提示：反应热是指化学变化过程中的热量变化，水蒸气变为液态水是物理变化。
8．化石燃料属于可再生能源，对其过度开采不影响可持续发展( × )
提示：化石燃料为不可再生能源，错误。
9．天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料( √ )
提示：清洁燃料是指燃烧时不产生对人体和环境有害的物质或产生很微量的有害物质，如天然气、液化石油气等，正确。
1．化学反应中的能量变化通常表现为热量变化，还表现为光能变化、电能变化、机械能变化，热量变化不是唯一的表现形式。
2．化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都具有热效应。
3．有能量变化的过程不一定是吸热反应和放热反应，如物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，不属于吸热反应或放热反应。如浓硫酸、NaOH溶于水放出热量，NH4NO3溶于水吸收热量，但它们不是化学反应，其放出或吸收的热量不属于反应热。
4．化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O在常温常压下即可进行，而很多放热反应需要在加热的条件下才能进行。
5．放热反应与吸热反应的区别是放热反应撤去热源后仍能进行，吸热反应必须持续加热才能继续进行。
1．下列说法中正确的是( C )
A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化
B．破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应
C．生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，ΔH>0
D．ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关
解析：化学反应中一定有能量变化，A错误；B项中，由ΔH＝断开旧化学键吸收的能量－形成新化学键放出的能量，得ΔH<0，故为放热反应；吸热反应的ΔH>0，C正确；ΔH的大小与化学方程式的化学计量数成正比关系，D错误。
2．(2020·黑龙江大庆第一中学月考)下列说法正确的是( D )
A．使用高效催化剂能改变反应的活化能和反应热
B．任何化学反应中的能量变化都表现为热量变化
C．有化学键断裂一定发生化学反应
D．灼热的铂丝与NH3、O2混合气接触，铂丝继续保持红热，说是氨的氧化反应是放热反应
解析：催化剂只能改变反应的路径，降低活化能，不能改变反应热，A错误；任何化学反应都伴随着能量变化，但不一定都是热量变化，也可能是光能、电能等多种形式，B错误；某些物质的溶解、电离或状态的变化可能伴随着化学键的断裂，但没有发生化学反应，C错误；氨的催化氧化用灼热的铂丝作催化剂，由于是放热反应，所以铂丝保持红热，故D正确。
3．(2020·福建厦门模拟)氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法正确的是( D )
A．燃烧时化学能全部转化为热能
B．断开1 mol氧氢键吸收930 kJ能量
C．相同条件下，1 mol氢原子的能量为E1,1 mol氢分子的能量为E2，则2E1
E2，C错误；该反应生成1 mol水蒸气时的能量变化为930 kJ－436 kJ－249 kJ＝245 kJ，D正确。
4．下列表述中正确的是( C )
A．根据图1可知合成甲醇的热化学方程式为
CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
ΔH1＝(b－a) kJ·mol－1
B．图2表示2 mol H2(g)所具有的能量比2 mol气态水所具有的能量多483.6 kJ
C．1 mol NaOH分别和1 mol CH3COOH、1 mol HNO3反应，后者比前者ΔH小
D．汽油燃烧时将全部的化学能转化为热能
解析：合成甲醇的反应是放热反应，ΔH1＝－(b－a) kJ·mol－1，A错误；由题干图2知，2 mol H2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量比2 mol气态水所具有的能量多483.6 kJ，B错误；CH3COOH电离吸收热量，所以NaOH与CH3COOH反应放出的热量少，C正确；除转化为热能外还有光能等，D错误。
5．(2020·保定模拟)根据如图能量关系示意图，下列说法正确的是( C )
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热量，则CO热值ΔH＝－10.1 kJ·mol－1
解析：A项，由图可知1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量比1 mol CO2(g)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，由图可知1 mol C(s)与O2(g)生成1 mol CO(g)放出热量为393.5 kJ－282.9 kJ＝110.6 kJ，且物质的量与热量成正比，焓变为负，则热化学方程式为2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.2 kJ·mol－1，正确；D项，若热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量，则CO的热值为≈10.1 kJ·g－1，错误。
6．(2020·天津和平区模拟)硫酸是基础化学工业的重要产品，下列为接触法制硫酸的反应：
①4FeS2(s)＋11O2(g)===2Fe2O3(s)＋8SO2(g)
ΔH＝－3 412 kJ·mol－1
②2SO2(g)＋O2(g)2SO3(s)
ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
③SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)
ΔH＝－130.3 kJ·mol－1
下列有关说法正确的是( D )
A．反应②中使用催化剂越多释放出的热量越大
B．反应①中1 mol FeS2(s)参与反应放出的热量为3 412 kJ
C．64 g SO2与1 mol O2在密闭容器中发生反应释放出98.3 kJ热量
D．FeS2生成H2SO4的热化学方程式可表示为2FeS2(s)＋O2(g)＋4H2O(l)===Fe2O3(s)＋4H2SO4(l) ΔH＝－2 620.4 kJ·mol－1
解析：催化剂不影响反应热大小，A错误；反应①中1 mol FeS2(s)参与反应放出的热量为 kJ＝853 kJ，B错误；由于反应②属于可逆反应，故1 mol SO2不能完全转化为SO3，释放出的热量小于98.3 kJ，C错误；根据盖斯定律，由×①＋2×②＋4×③可得：2FeS2(s)＋O2(g)＋4H2O(l)===Fe2O3＋4H2SO4(l) ΔH＝－2 620.4 kJ·mol－1，D正确。
素养 能量图像理解及焓变计算
1．活化能与焓变的关系
(1)催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小及不影响平衡转化率。
(2)在无催化剂的情况，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2。活化能大小影响反应速率。
(3)起点、终点能量高低判断反应的ΔH，并且物质的能量越低，物质越稳定。
2．依据键能计算ΔH的方法
(1)计算公式：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。
(2)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。如：1 mol NH3中含有3 mol N—H键。
(3)常见物质中化学键的数目
1 mol
物质
CO2
(C===O)
CH4
(C—H)
P4
(P—P)
SiO2
(Si—O)
石墨
(C—C)
金刚石
(C—C)
Si
(Si—Si)
化学
键数
2NA
4NA
6NA
4NA
1.5NA
2NA
2NA
1．(2020·南京市、盐城市一模)H2与ICl的反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示，下列有关说法错误的是( C )
A．反应①、反应②均为放热反应
B．反应①、反应②均为氧化还原反应
C．反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关
D．反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol－1
解析：根据图像可知，反应①和反应②中反应物总能量都大于生成物，则反应①、②均为放热反应，A正确；反应①、②中都存在元素化合价变化，所以反应①、②都是氧化还原反应，B正确；反应①比反应②的速率慢，说明反应①中正反应的活化能较大，反应②中正反应的活化能较小，C错误；反应①、反应②总的能量变化为218 kJ，根据盖斯定律可知，反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol－1，D正确。
2．(2018·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( D )
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：由CO2和CH4制备CH3COOH的化学方程式为CO2＋CH4CH3COOH，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过程中必有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。
3．(2020·周口模拟)反应AC由两步反应A→B→C构成，1 mol A发生反应的能量曲线如图所示。下列有关叙述正确的是( D )
A．AC的正反应为吸热反应
B．加入催化剂会改变A与C的能量差
C．AC正反应的活化能大于其逆反应的活化能
D．AC的反应热ΔH＝E1＋E3－E2－E4
解析：A项，由图像可知，AC的正反应为放热反应，A错误；B项，加入催化剂会改变反应的路径，但不会改变A与C的能量差，B错误；C项，由图像可知，AC的正反应为放热反应，正反应的活化能小于其逆反应的活化能，C错误；D项，根据盖斯定律可知，AC的反应热ΔH＝E1＋E3－E2－E4，D正确。
4．请参考题中图表，已知E1＝134 kJ·mol－1、E2＝368 kJ·mol－1，根据要求回答问题。
(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的变化是减小(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是不变。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)下表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＝(d＋6a＋5c－12b) kJ·mol－1(用含a、b、c、d的代表数式表示)。
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降低，但是ΔH不变；1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO的反应热数值即反应物和生成物的能量差，因此该反应的热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1。
(2)白磷燃烧的化学方程式为P4＋5O2P4O10，结合图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＝(d＋6a＋5c－12b)。
5．(2020·模拟卷节选)(1)CH3—CH3(g)―→CH2===CH2(g)＋H2(g) ΔH，有关化学键的键能如下表：
化学键
C—H
C===C
C—C
H—H
键能/kJ·mol－1
414
615
347
435
则该反应的反应热为＋125_kJ·mol－1。
(2)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯，涉及如下反应：
①2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g) ΔH1
②4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g) ΔH2
③2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) ΔH3
则ΔH3＝2ΔH1－ΔH2(用ΔH1和ΔH2表示)。
已知几种化学键的键能数据如下表所示(亚硝酰氯的结构为Cl—N===O)：
化学键
N≡O
Cl—Cl
Cl—N
N===O
键能/(kJ·mol－1)
630
243
a
607
则反应2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)的ΔH和a的关系为ΔH＝(289－2a)kJ·mol－1。
解析：(1)1 mol CH3—CH3(g)中含有1 mol C—C键、6 mol C—H键，1 mol CH2===CH2(g)中含有1 mol C===C键、4 mol C—H键，故CH3—CH3(g)―→CH2===CH2(g)＋H2(g) ΔH＝E(C—C)＋6E(C—H)－E(C===C)－4E(C—H)－E(H—H)＝(347＋6×414－615－4×414－435) kJ·mol－1＝＋125 kJ·mol－1。
(2)由①×2－②可得③，则ΔH3＝2ΔH1－ΔH2。根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，知ΔH＝2×630 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×(a kJ·mol－1＋607 kJ·mol－1)＝(289－2a) kJ·mol－1。
知识点二 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：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。例如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，表示在25 ℃和1.01×105 Pa下，1 mol H2(g)和 mol O2(g)反应生成1 mol液态水时放出285.8 kJ的热量。
3．热化学方程式的书写方法
4．注意事项
(1)热化学方程式不标“↑”“↓”，但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态。
(2)热化学方程式的化学计量数只表示物质的量，其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。
(3)ΔH应包括“＋”或“－”、数值和单位(kJ·mol－1)。
(4)可逆反应ΔH的数值表示完全反应时的反应热，正、逆反应的ΔH的数值相等、符号相反。
(5)可逆反应的ΔH表示完全反应的热量变化，与反应是否可逆无关。如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，表示在101 kPa、25 ℃时，1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全反应生成2 mol NH3(g)时放出92.4 kJ的热量。
(6)同素异形体之间转化的热化学方程式除了注明物质的聚集状态外，还要注明名称。
5．“五审”突破热化学方程式的正误判断
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ( × )
提示：反应热的单位应该是kJ·mol－1。
2．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O ΔH＝＋57.3 kJ·mol－1( × )
提示：水未注明聚集状态，且酸碱中和反应ΔH<0。
3．S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝＋296.8 kJ·mol－1( × )
提示：燃烧是放热反应，ΔH<0。
4．2NO2===O2＋2NO ΔH＝＋116.2 kJ·mol－1( × )
提示：未注明物质的聚集状态。
5．500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－38.6 kJ·mol－1( × )
提示：该反应为可逆反应，不能进行到底，且热化学方程式应标明反应的温度和压强，错误。
6．C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH>0，说明石墨比金刚石稳定( √ )
提示：能量越低，物质越稳定。
1．ΔH与反应的“可逆性”
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。如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。表示在298 K时，1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全反应生成2 mol NH3(g)时放出92.4 kJ的热量。但实际上1 mol N2(g)和3 mol H2(g)充分反应，不可能生成2 mol NH3(g)，故实际反应放出的热量小于92.4 kJ。
2．ΔH单位“kJ·mol－1”的含义，并不是指每摩尔反应物可以放出或吸收的热量是多少千焦，而是对整个反应而言，是指按照所给的化学方程式的化学计量数完成反应时，每摩尔反应所产生的热效应。
1．航天燃料从液态变为固态， 是一项重大的技术突破。铍是高效率的火箭材料，燃烧时放出巨大的能量，已知1 kg
金属铍完全燃烧放出的热量为62 700 kJ。则铍燃烧的热化学方程式正确的是( C )
A．Be＋O2===BeO ΔH＝－564.3 kJ·mol－1
B．Be(s)＋O2(g)===BeO(s) ΔH＝＋564.3 kJ·mol－1
C．Be(s)＋O2(g)===BeO(s) ΔH＝－564.3 kJ·mol－1
D．Be(s)＋O2(g)===BeO(g) ΔH＝－564.3 kJ·mol－1
解析：1 kg Be的物质的量为＝ mol，又因为1 kg Be完全燃烧放出的热量为62 700 kJ，则1 mol Be完全燃烧放出的热量为 kJ＝564.3 kJ，Be与O2反应生成BeO固体，则其热化学方程式为Be(s)＋O2(g)===BeO(s) ΔH＝－564.3 kJ·mol－1。
2．下列热化学方程式正确的是( D )
选项
已知条件
热化学方程式
A
H2的燃烧热为a kJ·mol－1
H2＋Cl22HCl
ΔH＝－a kJ·mol－1
B
1 mol SO2、0.5 mol O2完全反应，放出热量98.3 kJ
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－98.3 kJ·mol－1
C
H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH＝－114.6 kJ·mol－1
D
31 g白磷比31 g红磷能量多b kJ
P4(白磷，s)===4P(红磷，s) ΔH＝－4b kJ·mol－1
解析：选项A中符合已知条件的应是H2和O2反应，A错；ΔH
应为－196.6 kJ·mol－1，B错；选项C中由于生成BaSO4沉淀，放出的热量大于114.6 kJ，C错。
3．(2020·河北唐山模拟)下列热化学方程式正确的是( C )
A．乙醇燃烧热的热化学方程式：
C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－1 367 kJ·mol－1
B．氢氧化钠溶液与稀盐酸中和热的热化学方程式：
NaOH＋HCl===NaCl＋H2O ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
C．金刚石转化成石墨的热化学方程式：
C(s，金刚石)===C(s，石墨) ΔH＝－1.9 kJ·mol－1
D．硫燃烧的热化学方程式：
S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝＋296.8 kJ·mol－1
解析：本题考查燃烧热、中和热及热化学方程式的判断。根据燃烧热的定义，乙醇的燃烧热是指1 mol C2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出的热量，生成物水必须是液态，A错误；水溶液中进行的离子反应，书写热化学方程式时，NaOH、HCl、NaCl要标注“aq”，H2O要标注“l”，B错误；石墨比金刚石更稳定，C(s，金刚石)转变为C(s，石墨)放出热量，则有ΔH<0，C正确；硫燃烧生成SO2(g)放出热量，则有ΔH<0，D错误。
4．(2020·浙江金丽衢十二校联考)根据合成氨反应的能量变化示意图，下列有关说法正确的是( D )
A．断裂0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)中所有的化学键释放a kJ热量
B．NH3(g)===NH3(l) ΔH＝c kJ·mol－1
C．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－2(a－b) kJ·mol－1
D．2NH3(l)N2(g)＋3H2(g) ΔH＝2(b＋c－a) kJ·mol－1
解析：本题考查化学反应中能量变化、热化学方程式的判断。断裂化学键需要吸收能量，则断裂0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)中所有的化学键吸收a kJ热量，A错误；NH3(g)变成NH3(l)放出热量，则有NH3(g)===NH3(l) ΔH＝－c kJ·mol－1，B错误；反应N2(g)＋H2(g)NH3(g)的正、逆反应的活化能分别为a kJ·mol－1、b kJ·mol－1，则反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH＝2(a kJ·mol－1－b kJ·mol－1)＝2(a－b) kJ·mol－1，C错误；反应NH3(l)N2(g)＋H2(g)的正、逆反应活化能分别为(b＋c) kJ·mol－1、a kJ·mol－1，则该反应的ΔH＝(b＋c) kJ·mol－1－a kJ·mol－1＝(b＋c－a) kJ·mol－1，故有2NH3(l)N2(g)＋3H2(g) ΔH＝2(b＋c－a) kJ·mol－1，D正确。
5．(2020·广东中山期中)金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们燃烧时，若氧气不足生成一氧化碳，若充分燃烧生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。
(1)等质量的金刚石和石墨完全燃烧，金刚石(填“金刚石”或“石墨”)放出的热量更多，写出表示石墨完全燃烧的热化学方程式：C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1。
(2)在通常状况下，石墨(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，写出石墨转化为金刚石的热化学方程式：C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1。
(3)12 g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36 g
，该过程中放出的热量为252.0_kJ。
解析：本题以金刚石、石墨燃烧过程中能量变化图为载体，考查热化学方程式的书写和反应放出热量的计算等。
(1)含有1 mol C原子的金刚石和石墨完全燃烧生成二氧化碳，前者放出热量395.4 kJ，后者放出的热量为110.5 kJ＋283.0 kJ＝393.5 kJ，可见金刚石放出的热量多。石墨完全燃烧的热化学方程式为C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1。
(2)图示中金刚石能量高于石墨，能量越低越稳定，所以石墨更稳定。含有1 mol C原子的石墨的总能量比等质量的金刚石的总能量低(395.4－393.5) kJ＝1.9 kJ，据此可写出反应的热化学方程式：C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1。
(3)石墨的质量是12 g，生成气体的质量是36 g，根据C、O元素守恒可求出CO、CO2的物质的量均为0.5 mol。则反应放出的热量为0.5 mol×110.5 kJ·mol－1＋0.5 mol×393.5 kJ·mol－1＝252.0 kJ。
6．依据事实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SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1。
(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4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ·mol－1。
(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：NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1。
(4)化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)。
试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式
N2(g)＋3H2(g)2NH3(l) ΔH＝－2(c＋b－a) kJ·mol－1。
知识点三 燃烧热、中和热
1．燃烧热和中和热：
2.中和反应反应热的测定：
(1)装置。(请在横线上填写仪器名称)。
(2)计算公式：ΔH＝－ kJ·mol－1。
t1—起始温度，t2—混合溶液的最高温度。
(3)实验步骤。
(4)几个注意问题。
①酸、碱溶液应当用强酸、强碱的稀溶液，因为浓酸或浓碱溶于水一般都要放热。若用弱酸或弱碱，它们电离时要吸收一部分热量。
②测量酸、碱溶液温度时要过一段时间再读数，测量反应混合液温度时应随时读取温度值以记录最高温度。
③溶液混合要迅速，尽量减少热量的散失。
④为保证实验结果的准确性，重复实验2～3次，取其平均值。
⑤为了保证实验中盐酸完全反应，使用的碱稍微过量，计算中和热量按酸来算。
⑥做好保温工作是本实验成功的关键，如为什么用环形玻璃搅拌棒，不能用铁质或铜质环形搅拌棒，还应注意环形玻璃搅拌棒的使用方法。
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．1 mol H2燃烧放出的热量为氢气的燃烧热( × )
提示：氢气的燃烧热是指101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水时放出的热量。
2．1 mol硫完全燃烧生成SO3所放出的热量为硫的燃烧热( × )
提示：1 mol S完全燃烧生成SO2(g)时所放出的热量为硫的燃烧热。
3．根据2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571 kJ·mol－1可知氢气的燃烧热为571 kJ·mol－1( × )
提示：热化学方程式中氢气的化学计量数为2，因此氢气的燃烧热为285.5 kJ·mol－1。
4．用稀醋酸溶液与稀的NaOH溶液测定中和热，所测的中和热ΔH>－57.3 kJ·mol－1( √ )
提示：醋酸是弱酸，电离吸热，使测得的反应放热数值偏小，因此ΔH>－57.3 kJ·mol－1。
5．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则Ca(OH)2和HCl反应的反应热ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1( × )
提示：没有写出具体的热化学方程式，不能断定具体的ΔH。
6．表示乙醇燃烧热的热化学方程式为C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－1 367.0 kJ·mol－1( × )
提示：表示燃烧热的热化学方程式中生成物水应为液态而不是气态。
1．中和热、燃烧热理解注意事项
(1)中和热是强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol H2O(l)放出的热量，为57.3 kJ，弱酸、弱碱电离时吸热，中和反应生成1 mol H2O(l)时放出的热量小于57.3 kJ。浓硫酸稀释时放热，与碱反应生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ。当中和反应有沉淀生成时，生成1 mol H2O(l)放出的热量大于57.3 kJ。
(2)对于中和热、燃烧热，由于它们反应放热是确定的，所以文字描述时可不带“－”，但其焓变为负值。
(3)当用热化学方程式表示中和热时，生成H2O(l)的物质的量必须是1 mol，当用热化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必须为1 mol。
(4)常温时稳定氧化物示例：H→H2O(l)，C→CO2(g)，S→SO2(g)。
2．中和热的测定实验中的注意事项
(1)实验所用的酸和碱溶液应当用稀溶液，否则会造成较大误差。
(2)量取酸和碱时，应当分别使用两只量筒量取。
(3)使用同一支温度计分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度，测完一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干再测另一种溶液的温度。
(4)取多次实验起始温度(t1)、终止温度(t2)的平均值代入公式计算，计算时应注意单位的统一。
1．(2020·九江高三模拟)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( B )
A．2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
B．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
C．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g) ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
D．2C8H18(g)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l) ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
解析：A项，所列热化学方程式中有两个错误，一是中和热是指反应生成1 mol H2O(l)时的反应热，二是当有BaSO4沉淀生成时，反应放出的热量会增加，生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ，错误；C项，燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所产生的热量，产物中的水应为液态水，错误；D项，当2 mol辛烷完全燃烧时，产生的热量为11 036 kJ，且辛烷应为液态，错误。
2．下列热化学方程式或说法正确的是( C )
A．甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
B．500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－38.6 kJ·mol－1
C．同温同压下，等物质的量的H2与足量的Cl2
在光照和点燃条件下充分反应，所产生的热量相同
D．已知中和热为57.3 kJ·mol－1，则稀硫酸与氢氧化钡溶液反应的热化学方程式为2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
解析：甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol－1，表示1 mol甲烷完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，由于水的稳定状态是液态，所以其燃烧的热化学方程式是CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，A错误；由于氮气与氢气产生氨气的反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成氨气的物质的量小于1 mol，该反应的ΔH<－38.6 kJ·mol－1，B错误；由于反应热只与反应物、生成物的状态及物质的量的多少有关，与反应途径无关，所以在同温同压下，等物质的量的H2与足量的Cl2在光照和点燃条件下充分反应，所产生的热量相同，C正确；稀硫酸与氢氧化钡溶液反应生成了BaSO4沉淀和水，生成BaSO4沉淀还需要放出热量，所以该反应的ΔH<－57.3 kJ·mol－1×2，D错误。
3．(2020·吉安模拟)已知碳、一氧化碳、晶体硅的燃烧热分别是ΔH1、ΔH2、ΔH3，则工业冶炼晶体硅反应2C(s)＋SiO2(g)===Si(s)＋2CO(g) ΔH4。则下列判断正确的是( B )
A．ΔH1>ΔH2
B．2ΔH1－2ΔH2－ΔH3＝ΔH4
C．C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH1
D．Si＋O2===SiO2 ΔH3
解析：1 mol C燃烧放出的热量大于1 mol CO燃烧放出的热量，ΔH1<ΔH2，A错误；根据题给信息，可分别得到热化学方程式：①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1，②CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2，③Si(s)＋O2(g)===SiO2(s) ΔH3，将①×2－②×2－③得，2C(s)＋SiO2(s)===Si(s)＋2CO(g) ΔH4＝2ΔH1－2ΔH2－ΔH3，B正确；C、D错误。
4．(2020·黑龙江哈尔滨三中模拟)一些烷烃的燃烧热如下表：
化合物
燃烧热/(kJ·mol－1)
甲烷
890.3
乙烷
1 560.8
丙烷
2 221.5
正丁烷
2 878.0
异丁烷
2 869.6
2甲基丁烷
3 531.3
下列说法正确的是( C )
A．乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1 560.8 kJ·mol－1
B．稳定性：正丁烷>异丁烷
C．正戊烷的燃烧热大于3 531.3 kJ·mol－1
D．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多
解析：表示乙烷燃烧的热化学方程式中，H2O应为液态，且该反应的ΔH＝－3 121.6 kJ·mol－1，A错误；由表中燃烧热数据可知，1 mol正丁烷、异丁烷分别完全燃烧时，正丁烷放出的热量多，说明等量的两种物质，正丁烷具有的能量高于异丁烷，则异丁烷更稳定，B错误；2甲基丁烷的稳定性强于正戊烷，由于2甲基丁烷的燃烧热为3 531.3 kJ·mol－1，故正戊烷的燃烧热大于3 531.3 kJ·mol－1，C正确；由表中数据分析可知，相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越少，D错误。
5．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，测得混合液最高温度。回答下列问题：
(1)所用NaOH溶液要稍过量的原因是确保盐酸被完全中和。
(2)倒入NaOH溶液的正确操作是C(填序号)。
A．沿玻璃棒缓慢倒入
B．分三次少量倒入
C．一次迅速倒入
(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是D(填序号)。
A．用温度计小心搅拌
B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C．轻轻地振荡烧杯
D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
(4)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ΔH1＝ΔH2<ΔH3。
(5)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表：
依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝－51.8_kJ·mol－1(结果保留一位小数)。
(6)不能(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H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4
沉淀，沉淀的生成会影响反应的反应热。
解析：(1)在中和热的测定实验中为了确保反应物被完全中和，常常使加入的一种反应物稍微过量一些。
(2)为了减小热量损失，倒入NaOH溶液应该一次迅速倒入。
(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作：用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动。
(4)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，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故反应热的数值要小一些(注意中和热ΔH的关系)。
(5)取三次实验的平均值代入公式计算即可。
(6)硫酸与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀会影响反应的反应热，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。
素养一 利用盖斯定律书写热化学方程式
1．盖斯定律的内容
对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都一样，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．盖斯定律的应用
(1)热化学方程式相加或相减，如
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1
②C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2
由①－②可得
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2
(2)合理设计反应途径，如
顺时针方向和逆时针方向变化反应热代数和相等，即ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
(3)盖斯定律的理解
热化学方程式
焓变之间的关系
aA===B ΔH1
A===B ΔH2
ΔH2＝ΔH1或ΔH1＝aΔH2
aA===B ΔH1
B===aA ΔH2
ΔH1＝－ΔH2
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
1．(2017·江苏卷)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( C )
①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH1＝a kJ·mol－1
②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
ΔH2＝b kJ·mol－1
③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH3＝c kJ·mol－1
④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)
ΔH4＝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)===CH3OCH3(g)＋H2O(l)的ΔH＝ kJ·mol－1
D．反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d) kJ·mol－1
解析：A项，反应①、②提供CO2和H2，正确；B项，反应③将CO2转化为有机原料，是CO2的资源利用，正确；C项，反应生成液态水，放出热量大于，错误；D项，目标反应可由反应②×2＋③×2＋④获得，计算反应热为2b＋2c＋d，正确。
2．请回答下列问题：
(1)已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g) ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1
2NO2(g)===N2O4(g) ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1
则反应N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝＋53.1 kJ·mol－1。
(2)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)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－111 kJ·mol－1
该催化重整反应的ΔH＝＋247 kJ·mol－1。
(3)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为＋114 kJ·mol－1。
(4)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：
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：3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s) ΔH2＝－254 kJ·mol－1。
解析：(1)把已知两反应按顺序编号为a、b，根据盖斯定律，a式×－b式可得：N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋53.1 kJ·mol－1。
(2)将题给已知三个反应依次编号为①、②、③，
根据盖斯定律，由③×2－①－②可得：
CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247 kJ·mol－1。
(3)将题给两个热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①×3＋②可得：4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)，则有ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝3×48 kJ·mol－1＋(－30 kJ·mol－1)＝＋114 kJ·mol－1。
(4)由题图可知，反应Ⅱ的化学方程式为3SO2＋2H2O2H2SO4＋S↓。根据盖斯定律，反应Ⅱ＝－(反应Ⅰ＋反应Ⅲ)可得：3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s) ΔH2＝－254 kJ·mol－1。
3．(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。
①CaSO4(s)＋CO(g)===CaS(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)===C(s)＋CO2(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＝4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3(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
MnO2(s)＋SO2(g)===MnSO4(s) ΔH＝－248 kJ·mol－1。
(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：
反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)===(NH4)2CO3(aq)
ΔH1
反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)===NH4HCO3(aq)
ΔH2
反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)===2NH4HCO3(aq) ΔH3
ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。
(4)已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)：
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＝＋203.9_kJ·mol－1。
(5)标准摩尔生成焓是指在25 ℃和101 kPa时，最稳定的单质生成1 mol化合物的焓变。已知25 ℃和101 kPa时下列反应：
①2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(l)
ΔH＝－3 116 kJ·mol－1
②C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
写出乙烷标准摩尔生成焓的热化学方程式：2C(石墨，s)＋3H2(g)===C2H6(g) ΔH＝－86.4 kJ·mol－1。
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)根据题中三个反应，反应Ⅲ＝反应Ⅱ×2－反应Ⅰ，因此ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。
(4)根据题意由①－②可得WO2(s)===WO2(g) ΔH＝＋203.9 kJ·mol－1。
(5)根据标准摩尔生成焓的定义，乙烷的标准摩尔生成焓是指由单质C和单质H2生成1 mol C2H6的焓变。根据盖斯定律，(②×4－①＋③×3)÷2得：2C(石墨，s)＋3H2(g)===C2H6(g) ΔH＝－86.4 kJ·mol－1。
规律小结
盖斯定律应用三步流程
素养二 反应热大小比较
1．总体原则
(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。对放热反应，放热越多，ΔH越小；对吸热反应，吸热越多，ΔH越大。
(2)反应物的化学计量数不同，则ΔH不同。
(3)同一物质，状态不同，反应热也不同。
如A(g)A(l)A(s)。
2．比较类型
(1)直接比较法
①物质燃烧时，可燃烧物质的量越大，燃烧放出的热量越多。
②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。
③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。
④对于可逆反应，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。例如：2SO2
(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·mol－1，表示2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全反应生成2 mol SO3(g)时，放出的热量为197 kJ，实际上向密闭容器中通入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)，反应达到平衡后，放出的热量要小于197 kJ。
(2)盖斯定律比较法
①同一反应，生成物状态不同时
如A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1<0
A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2<0
C(g)===C(l) ΔH3<0
ΔH1＋ΔH3＝ΔH2，ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0，
所以ΔH2<ΔH1。
②同一反应，反应物状态不同时
如S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1<0
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2<0
S(g)===S(s) ΔH3<0
ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0，
所以ΔH1<ΔH2。
1．MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M＝Ca、Mg)：
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( C )
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
解析：根据盖斯定律，得ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3；Ca2＋半径大于Mg2＋半径，根据已知信息知，CaCO3的离子键强度弱于MgCO3，CaO的离子键强度弱于MgO。ΔH1表示断裂CO和M2＋间的离子键所吸收的能量，离子键越强，吸收的能量越大，故ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0，A项正确；ΔH2表示断裂CO中共价键形成O2－和CO2需吸收的能量，与M2＋无关，故ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)>0，B项正确；由于ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3，ΔH(MgCO3)≠ΔH(CaCO3)，故ΔH1(MgCO3)＋ΔH2(MgCO3)－ΔH3(MgO)≠ΔH1(CaCO3)＋ΔH2(CaCO3)－ΔH3(CaO)，而ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)，ΔH1(MgCO3)－ΔH3(MgO)≠ΔH1(CaCO3)－ΔH3(CaO)，故ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)≠ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)，C项错误；由于ΔH＋ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，而ΔH>0，故ΔH1＋ΔH2>ΔH3，D项正确。
2．根据以下热化学方程式，ΔH1和ΔH2的大小比较错误的是( A )
A．2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l) ΔH1
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l) ΔH2
则有ΔH1>ΔH2
B．Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g) ΔH1
Br2(l)＋H2(g)===2HBr(g) ΔH2，则有ΔH1<ΔH2
C．4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH1
4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH2
则有ΔH1<ΔH2
D．Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g) ΔH1
Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g) ΔH2，则有ΔH1<ΔH2
解析：将A中的热化学方程式依次编号为①、②，由①－②可得2S(s)＋2O2(g)===2SO2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2<0，即ΔH1<ΔH2，A错误；等量的Br2(g)具有的能量高于等量的Br2(l)具有的能量，故1 mol Br2(g)与H2(g)反应生成HBr(g)放出的热量比1 mol Br2(l)与H2(g)反应生成HBr(g)放出的热量多，则有ΔH1<ΔH2，B正确；将C中的两个反应依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①－②得4Al(s)＋2Fe2O3(s)===2Al2O3(s)＋4Fe(s)，则有ΔH3＝ΔH1－ΔH2<0，则ΔH1<ΔH2，C正确；Cl原子半径比Br原子半径小，H—Cl键的键能比H—Br键的键能大，故ΔH1<ΔH2，D正确。
3．室温下，将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。则下列判断正确的是( B )
A．ΔH2>ΔH3 B．ΔH1<ΔH3
C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3
解析：1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，为吸热反应，故ΔH1>0,1 mol CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，为放热反应，故ΔH2<0,1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水可以分为两个过程，先分解成1 mol CuSO4(s)和5 mol水，然后1 mol CuSO4(s)再溶于水，CuSO4·5H2O的分解为吸热反应，即ΔH3>0，根据盖斯定律得到关系式ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，分析得出答案：ΔH1<ΔH3。
4．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( D )
A．ΔH1>0，ΔH2<0
B．ΔH3>ΔH4
C．ΔH1＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH5
D．2ΔH5＋ΔH1<0
解析：A项，甲醇燃烧是放热反应，ΔH1<0，错误；B项，H2O(g)===H2O(l)，放出热量，反应③放出的热量多，ΔH3小，错误；C项，根据盖斯定律，ΔH1＝ΔH2＋2ΔH3－2ΔH5，错误；D项，根据盖斯定律可得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，正确。
