2021高考化学一轮复习第6章化学反应与能量转化第19讲化学反应的热效应学案

第19讲化学反应的热效应

目标要求 1.认识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.认识物质具有能量，认识吸热反应与放热反应，知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化。

3.能量的转化遵循能量守恒定律，知道内能是体系内物质各种能量的总和，受温度、压强、物质聚集状态的影响。

4.认识化学能与热能的相互转化，恒温恒压条件下化学反应的反应热可以用焓变表示，能进行反应焓变的简单计算，能用热化学方程式表示反应中的能量变化，能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。

5.了解盖斯定律及其简单应用。

1．焓变、反应热

(1)焓与焓变

(2)反应热和焓变的关系

反应热是一定条件下化学反应释放或吸收的热量。恒压条件下进行的化学反应的焓变等于反应热，因此常用ΔH表示反应热。

2．焓变计算公式

(1)根据物质具有的能量来计算

ΔH＝E(总生成物)－E(总反应物)

(2)根据化学键的断裂与形成计算

ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和

(3)根据化学反应过程中的能量变化来计算

图示

意义a表示正反应的活化能；b表示逆反应的活化能；c表示该反应的反应热

ΔH 图1：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示放热反应图2：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝c kJ·mol－1，表示吸热反应

3.放热反应和吸热反应的判断

(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。

(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析

(3)记忆常见的放热反应和吸热反应

放热反应：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；

⑤物质的缓慢氧化等。

吸热反应：①大多数分解反应；②盐的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。

4．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。

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)热化学方程式的书写要求及步骤

理解应用

(1)已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，若向一定体积密闭容器中加入1 mol N2和3 mol H2，充分反应后，放出热量________(填“＞”“＜”或“＝”)92.4 kJ，说明判断的理由。

答案＜上述反应为可逆反应，1 mol N2和3 mol H2不可能完全反应，因而放出的热量小于92.4 kJ。

(2)若向相同体积的密闭容器中充入2 mol NH3，在相同条件下，充分反应后，________(填“放出”或“吸收”)热量，数值与(1)的________(填“相同”或“不同”)。写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________。

答案吸收相同2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) ΔH＝92.4 kJ·mol－1

(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)浓H2SO4稀释是放热反应(×)

(4)活化能越大，表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越高(√)

(5)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(√)

(6)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(×)

解析焓变与反应条件无关。

(7)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(√)

(8)800 ℃、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，热化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－38.6 kJ·mol－1(×)

解析该反应可逆，19.3 kJ的热量不是0.5 mol N2完全反应放出的，其次该反应热的数值也不是101 kPa、25 ℃条件下的反应热。

(9)石墨转变为金刚石是吸热反应，则金刚石比石墨更稳定(×)

(1)化学反应一定伴随着能量的变化。化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热，但这并不是唯一的表现形式，其他的还有发光、放电等。

(2)化学反应表现为吸热或放热，与反应开始时是否需要加热无关。

(3)吸热反应、放热反应均指化学反应。

(4)物质能量越高，越不稳定。

题组一化学反应过程中能量变化原因的分析(不定项选择题)

1．CO2和CH4催化重整可制备合成气，对减缓燃料危机具有重要的意义，其反应历程示意图如下：

下列说法不正确的是( )

A．合成气的主要成分为CO和H2

B．①→②既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成

C．①→②吸收能量

D．Ni在该反应中作催化剂

答案 C

解析由图示可知CO2和CH4在Ni催化作用下，最终生成CO和H2，故A项正确；化学反应的过程中存在构成反应物的键的断裂和生成物中键的形成，由图示可知①→②过程中既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成，故B项正确；①的能量总和大于②的能量总和，则①→②的过程放出能量，故C项错误；由图示可知CO2和CH4催化重整生成CO和H2的过程中Ni的质量和化学性质没有发生变化，则Ni为催化剂，故D项正确。

2．(2020·焦作联考)已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g) ΔH＝100 kJ·mol－1的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是( )

A．加入催化剂，该反应的反应热ΔH不变

B．每形成2 mol A—B键，将吸收b kJ能量

C．每生成2分子AB吸收(a－b) kJ热量

D．该反应正反应的活化能大于100 kJ·mol－1

答案AD

解析催化剂不能改变反应热的大小，A正确；形成化学键，释放能量，B错误；热化学方程式中，化学计量数代表物质的量，C错误。

3．化学反应①A B和②B C的能量反应过程图如图所示。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

答案BD

解析A项，A B的反应，反应物总能量(A点)小于生成物总能量(B点)，A B的反应为吸热反应，吸热反应ΔH1＞0，正确；B项，B C的反应，反应物总能量(B点)大于生成物总能量(C点)，反应为放热反应，升高温度时，平衡向逆反应方向移动，错误；D项，总反应③A C反应的反应物总能量(A点)小于生成物总能量(C点)，反应为吸热反应，ΔH3＞0，错误。

(1)焓变与反应发生的条件、反应进行是否彻底无关。

(2)催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。

(3)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。

题组二依据键能或能量变化图计算焓变

4．CO(g)与H2O(g)反应的能量变化如图所示：

回答下列问题：

(1)该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。

(2)该反应的焓变ΔH＝________。

答案(1)放热(2)－41 kJ·mol－1

5．通常把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(ΔH)，化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用。

化学键Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C 键能/kJ·mol

－1

460 360 436 431 176 347

工业上的高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)，该反应的反应热ΔH为________________________________________________________________________。

答案236 kJ·mol－1

解析SiCl4、H2和HCl分子中共价键的数目容易计算，而产物硅属于原子晶体，可根据原子晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。1 mol晶体硅中所含的Si—Si键为 2 mol，即制取高纯硅反应的反应热ΔH＝4×360 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1－(2×176 kJ·mol－1＋4×431 kJ·mol－1)＝236 kJ·mol－1。

熟记常见物质中的化学键数目

物质

CO2

(C==O)

CH4

(C—H)

P4

(P—P)

SiO2

(Si—O

)

石墨金刚石

S8

(S—S)

Si 键数 2 4 6 4 1.5 2 8 2

题组三热化学方程式的判断与书写

6．实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是( )

①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝890.3 kJ·mol－1

②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ

③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1

④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1

A．仅有②④ B．仅有④

C．仅有②③④ D．全部符合要求

答案 B

解析①ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，②焓变的单位不正确，③水的状态不正确。

7．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___________________________。

(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)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：______________________________________________________。

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

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。

1．燃烧热

(1)概念：在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，叫做该物质的燃烧热。

其中的“完全燃烧”，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)等。

(2)在书写热化学方程式时，应以燃烧1 mol 物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如： C 8H 18(l)＋252O 2(g)===8CO 2(g)＋9H 2O(l) ΔH ＝－5 518 kJ·mol －1

。

2．中和热

(1)概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol 水时的反应热叫中和热。 (2)用离子方程式可表示为OH －

(aq)＋H ＋

(aq)===H 2O(l) ΔH ＝－57.3 kJ·mol －1

。 3．中和反应反应热的测定 (1)简易量热计的构造及作用

(2)原理计算公式：Q ＝－C (T 2－T 1)。其中C 表示溶液及量热计的热容，T 1、T 2分别表示反应前和反应后体系的温度。 (3)注意事项

①实验过程保温且操作要快的目的：减少实验过程中的热量损失。 ②为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。

③因为弱酸或弱碱存在电离平衡，电离过程需要吸热。实验中若使用弱酸、弱碱则测得的反应热偏小。 4．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：a.改善开采、运输、加工等各个环节；b.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。

(1)S(s)＋32

O 2(g)===SO 3(g) ΔH ＝－315 kJ·mol －1

(燃烧热) (ΔH 的数值正确)(×)

(2)葡萄糖的燃烧热是2 800 kJ·mol －1

，则12C 6H 12O 6(s)＋3O 2(g)===3CO 2(g)＋3H 2O(l)

ΔH ＝－1 400 kJ·mol －1

(√)

(3)NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H 2O(l) ΔH ＝－57.3 kJ·mol －1

(中和热) (ΔH 的数值正确)(√)

(4)已知稀溶液中，H ＋

(aq)＋OH －

(aq)===H 2O(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(×)

(5)已知H ＋

(aq)＋OH －

(aq)===H 2O(l) ΔH ＝－57.3 kJ·mol －1

，则H 2SO 4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH ＝2×(－57.3) kJ·mol －1

(×)

(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 H 2O 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。

题组一 能源的开发与利用

1．(2020·开封期末)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 ．天然气、水能属于一次能源，水煤气、电能属于二次能源

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 答案 B

解析 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，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。

2．能源可划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

答案 C

解析 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，它们均可从自然界中直接取得，属于一次能源，正确；D 项，水煤气是通过煤和水蒸气制取的，是一氧化

碳和氢气的混合气体，是二次能源，错误。

题组二燃烧热、中和热的理解与应用

3．已知反应：

①101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1

②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1

下列结论中正确的是( )

A．碳的燃烧热等于110.5 kJ·mol－1

B．①的反应热为221 kJ·mol－1

C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为114.6 kJ·mol－1

D．含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.65 kJ的热量

答案 D

解析反应①没有生成稳定氧化物，因此碳的燃烧热大于110.5 kJ·mol－1，故A项错误；①的反应热为－221 kJ·mol－1，故B项错误；稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJ·mol －1，故C项错误；20 g NaOH的物质的量n(NaOH)＝0.5 mol，则Q＝0.5 mol×57.3 kJ·mol－1＝28.65 kJ，D项正确。

4．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)为什么所用NaOH溶液要稍过量？__________________________________________。

(2)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

(3)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ΔH 1、ΔH 2、ΔH 3，则ΔH 1、ΔH 2、ΔH 3的大小关系为____________。 (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：

实验序号

起始温度t 1/ ℃ 终止温度t 2/ ℃ 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)。 (6)________(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________________________________________________________________________。 答案 (1)确保盐酸被完全中和 (2)C (3)D (4)ΔH 1＝ΔH 2＜ΔH 3 (5)－51.8 kJ·mol －1

(6)不能 H 2SO 4与Ba(OH)2反应生成BaSO 4沉淀，沉淀的生成热会影响反应的反应热

1．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 a A ――→ΔH 1B 、A ――→ΔH 21

a

B

ΔH 1＝aΔH 2 A

ΔH 1ΔH 2

B

ΔH 1＝－ΔH 2

ΔH ＝ΔH 1＋ΔH 2

2.反应热大小的比较

(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，参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。 应用体验

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) ΔH 1＜0 A(g)＋B(g)===C(l) ΔH 2＜0

则ΔH 1____(填“>”“＜”或“＝”，下同)ΔH 2。 答案 >

解析 因为C(g)===C(l) ΔH 3＜0 则ΔH 3＝ΔH 2－ΔH 1，ΔH 2＜ΔH 1。 (2)同一反应，反应物状态不同时 S(g)＋O 2(g)===SO 2(g) ΔH 1＜0 S(s)＋O 2(g)===SO 2(g) ΔH 2＜0 则ΔH 1____ΔH 2。 答案 ＜

解析

ΔH 2＋ΔH 3＝ΔH 1，则ΔH 3＝ΔH 1－ΔH 2，又ΔH 3＜0，所以ΔH 1＜ΔH 2。 (3)两个有联系的不同反应相比 C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH 1＜0 C(s)＋1

2O 2(g)===CO(g) ΔH 2＜0

则ΔH 1____ΔH 2。 答案 ＜

解析 根据常识可知，CO(g)＋1

2O 2(g)===CO 2(g) ΔH 3＜0，又因为ΔH 2＋ΔH 3＝ΔH 1，所以

ΔH 2>ΔH 1。

题组一 应用盖斯定律计算或比较焓变(不定项选择题)

1．(2020·汉中高三测试)在25 ℃、101 kPa 时，C(s)、H 2(g)、CH 3COOH(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)＋2H 2(g)＋O 2(g)===CH 3COOH(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 由题知表示各物质燃烧热的热化学方程式分别为 ①C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝－393.5 kJ·mol －1

； ②H 2(g)＋12

O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ·mol －1

；

③CH 3COOH(l)＋2O 2(g)===2CO 2(g)＋2H 2O(l) ΔH ＝－870.3 kJ·mol －1

。

则2C(s)＋2H 2(g)＋O 2(g)===CH 3COOH(l)可由反应①×2＋②×2－③得出，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

。 2．(2019·桂林质检)氢卤酸的能量关系如图所示，下列说法正确的是( )

A ．已知HF 气体溶于水放热，则HF 的ΔH 1＞0

B ．相同条件下，HCl 的ΔH 2比HBr 的小

C ．相同条件下，HCl 的ΔH 3＋ΔH 4比HI 的大

D ．一定条件下，气态原子生成1 mol H —X 键放出a kJ 能量，则该条件下ΔH 2＝a kJ·mol

－

1

答案 AD

解析 A 项，已知HF 气体溶于水放热，则HF 气体溶于水的逆过程吸热，即HF 的ΔH 1＞0，正确；B 项，由于HCl 比HBr 稳定，所以相同条件下HCl 的ΔH 2比HBr 的大，错误；C 项，ΔH 3＋ΔH 4代表H(g)―→H ＋

(aq)的焓变，与是HCl 还是HI 无关，错误；D 项，一定条件下，气态

原子生成1 mol H —X 键放出a kJ 能量，则断开1 mol H —X 键形成气态原子吸收a kJ 的能量，即为ΔH 2＝a kJ·mol －1

，正确。

3．(2020·合肥模拟)已知室温下，将CuSO 4·5H 2O(s)溶于水会使溶液温度降低，将CuSO 4(s)溶于水会使溶液温度升高，则下列能量转化关系的判断不正确的是( )

A ．ΔH 1＞0

B ．ΔH 2＜ΔH 3

C ．ΔH 3＞ΔH 1

D ．ΔH 2＝ΔH 1＋ΔH 3

答案 BC

解析 A 项，CuSO 4·5H 2O(s)受热分解生成CuSO 4(s)，为吸热反应，ΔH 1＞0，正确；B 项，ΔH 2＞0，ΔH 3＜0，则ΔH 2＞ΔH 3，错误；C 项，ΔH 3＜0，ΔH 1＞0，则ΔH 3＜ΔH 1，错误；D 项，根据盖斯定律可知：ΔH 2＝ΔH 1＋ΔH 3，正确。 题组二 利用盖斯定律书写热化学方程式

4．根据已知信息，按要求写出指定反应的热化学方程式 (1)LiH 可作飞船的燃料，已知下列反应：

①2Li(s)＋H 2(g)===2LiH(s) ΔH ＝－182 kJ·mol －1

②2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH ＝－572 kJ·mol －1 ③4Li(s)＋O 2(g)===2Li 2O(s) ΔH ＝－1 196 kJ·mol －1

试写出LiH 在O 2中燃烧的热化学方程式：_______________________________________。 答案 2LiH(s)＋O 2(g)===Li 2O(s)＋H 2O(l) ΔH ＝－702 kJ·mol －1

解析 2LiH(s)===2Li(s)＋H 2(g) ΔH ＝182 kJ·mol －1

2Li(s)＋12O 2(g)===Li 2O(s) ΔH ＝－598 kJ·mol －1

H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝－286 kJ·mol －1

上述三式相加得：2LiH(s)＋O 2(g)===Li 2O(s)＋H 2O(l) ΔH ＝－702 kJ·mol －1

。

(2)工业上制取硝酸铵的流程图如下所示：

已知：4NO(g)＋4NH 3(g)＋O 2(g)4N 2(g)＋6H 2O(g) ΔH ＝－1 745.2 kJ·mol －1

；

6NO(g)＋4NH 3(g)

5N 2(g)＋6H 2O(g) ΔH ＝－1 925.2 kJ·mol －1

。

则反应Ⅰ的热化学方程式可表示为____________________________________________。 答案 4NH 3(g)＋5O 2(g)

4NO(g)＋6H 2O(g) ΔH ＝－1 025.2 kJ·mol －1

解析将已知的两个热化学方程式从上到下依次标记为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。

(3)饮用水中的NO－3主要来自于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________________________________。

答案NH＋4(aq)＋2O2(g)===NO－3(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH＝－346 kJ·mol－1 5．(2019·山东潍坊二模)CH4超干重整CO2的催化转化如图1所示：

(1)已知相关反应的能量变化如图2所示：

过程Ⅰ的热化学方程式为_____________________________________________________。(2)关于上述过程Ⅱ的说法不正确的是________(填字母)。

a．实现了含碳物质与含氢物质的分离

b．可表示为CO2＋H2===H2O(g)＋CO

c．CO未参与反应

d．Fe3O4、CaO为催化剂，降低了反应的ΔH

答案(1)CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝247.4 kJ·mol－1(2)cd

解析(1)由图2可得反应Ⅰ：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝206.2 kJ·mol－1，

反应Ⅱ：CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝－165 kJ·mol－1；根据盖斯定律计算Ⅰ×2＋Ⅱ得到CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝247.4 kJ·mol－1。

(2)过程Ⅱ的第一步反应是CO ＋CO 2＋H 2＋Fe 3O 4＋CaO ―→H 2O(g)＋Fe ＋CaCO 3，第二步反应是Fe ＋CaCO 3―→Fe 3O 4＋CaO ＋CO ；上述分析可知，两步反应实现了含碳物质与含氢物质的分离，a 项正确；反应过程中总反应可表示为CO 2＋H 2===H 2O(g)＋CO ，b 项正确；CO 参与反应后又生成，c 项错误；Fe 3O 4、CaO 为催化剂，改变反应速率但不能改变反应的ΔH ，d 项错误。

利用盖斯定律计算反应热(ΔH )的解题流程

1．[2019·北京，27(1)①②]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H 2和CO 2，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.CH 4(g)＋H 2O(g)===CO(g)＋3H 2(g) ΔH 1 ⅱ.CO(g)＋H 2O(g)===CO 2(g)＋H 2(g) ΔH 2 ⅲ.CH 4(g)===C(s)＋2H 2(g) ΔH 3 ……

ⅲ为积炭反应，利用ΔH 1和ΔH 2计算ΔH 3时，还需要利用__________________反应的ΔH 。 答案 ①CH 4＋2H 2O(g)=====催化剂

4H 2＋CO 2

②C(s)＋2H 2O(g)===CO 2(g)＋2H 2(g)[或C(s)＋CO 2(g)===2CO(g)]

解析 ①根据CH 4与H 2O 反应生成H 2、CO 2的物质的量之比为4∶1，结合原子守恒可得反应的化学方程式为CH 4＋2H 2O(g)=====催化剂

4H 2＋CO 2。②根据盖斯定律，由ⅰ＋ⅱ－ⅲ或ⅰ－ⅱ－ⅲ可得目标热化学方程式。

2．[2019·全国卷Ⅰ，28(3)]水煤气变换[CO(g)＋H 2O(g)===CO 2(g)＋H 2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：

我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。

可知水煤气变换的ΔH ________0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E 正＝________eV ，写出该步骤的化学方程式____________________。 答案 小于 2.02

COOH *

＋H *

＋H 2O *

===COOH *

＋2H *

＋OH *

(或H 2O *

===H *

＋OH *

)

解析 观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，ΔH 小于0。过渡态物质相对能量与起始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E

正

＝1.86 eV －(－0.16 eV)＝2.02 eV ，

该步起始物质为COOH *

＋H *

＋H 2O *

，产物为COOH *

＋2H *

＋OH *

。 3．[2019·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。回答下列问题： 已知

(g)===

(g)＋H 2(g) ΔH 1＝100.3 kJ·mol －1

①

H 2(g)＋I 2(g)===2HI(g) ΔH 2＝－11.0 kJ·mol －1

② 对于反应：

(g)＋I 2(g)===

(g)＋2HI(g)③

ΔH 3＝________kJ·mol －1

。 答案 89.3

解析 根据盖斯定律，由反应①＋反应②得反应③，

则ΔH 3＝ΔH 1＋ΔH 2＝(100.3－11.0)kJ·mol －1

＝89.3 kJ·mol －1

。

4．[2019·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。回答下列问题：

Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行： CuCl 2(s)===CuCl(s)＋12

Cl 2(g) ΔH 1＝83 kJ·mol －1

CuCl(s)＋12O 2(g)===CuO(s)＋12Cl 2(g) ΔH 2＝－20 kJ·mol －1

CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl 2(s)＋H 2O(g) ΔH 3＝－121 kJ·mol －1

则4HCl(g)＋O 2(g)===2Cl 2(g)＋2H 2O(g)的 ΔH ＝________kJ·mol －1

。 答案 －116

解析 将已知热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由(①＋②＋③)×2得4HCl(g)＋O 2(g)===2Cl 2(g)＋2H 2O(g) ΔH ＝－116 kJ·mol －1

。

5．[2017·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____________________、 __________________，制得等量H 2所需能量较少的是________。 答案 H 2O(l)===H 2(g)＋12O 2(g) ΔH ＝286 kJ·mol －1

H 2S(g)===H 2(g)＋S(s) ΔH ＝20 kJ·mol －1

系统(Ⅱ)

解析 隔离分析两个系统，分别将每个系统中的三个方程式相加，即可得到所需答案。