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第22讲 化学反应与能量变化-2022年高考化学一轮复习名师精讲练
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这是一份第22讲 化学反应与能量变化-2022年高考化学一轮复习名师精讲练，共21页。
第22讲 化学反应与能量变化
【知识梳理】
一、反应热与焓变
1. 反应热：当一个化学反应在一定温度下进行时，反应释放或吸收的热量称为此反应在该温度下的反应热，单位是kJ/mol。反应热的大小与参加反应的物质的多少有关，也与参加反应的物质状态和生成物状态有关，而与反应的途径无关。在化学反应中，旧键的断裂需要吸收能量 ，而新键的形成则放出能量，总能量的变化取决于上述两个过程能量变化的相对大小。
2.焓变：
（1）焓：焓是用来描述物质所具有的能量的物理量，用符号H表示。
（2）焓变：生成物的总焓与反应物的总焓之差，用符号ΔH表示。ΔH ＞ 0 反应吸收热量；ΔH ＜ 0反应放出热量。
（3）焓变与键能的关系：ΔH=﹣（生成物的键能之和—反应物的键能之和）
温馨提示：对于一定量的纯净物质，在一定的状态（如温度、压强）下，焓有确定的数值。在同样的条件下，不同的物质具有的能量也不同，焓的数值也就不同；同一物质所处的环境条件（温度、压强）不同，以及物质的聚集状态不同，焓的数值也不同。焓的数值的大小与物质的量有关，在相同的条件下，当物质的物质的量增加一倍时，焓的数值也增加一倍。因此，当一个化学反应在不同的条件下进行，尤其是物质的聚集状态不同时，反应焓变是不同的。
3. 吸热反应和放热反应：
类型比较
放热反应
吸热反应
定义
放出热量的化学反应
吸收热量的化学反应
形成原因
反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量
反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
与化学键的关系
生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量
生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量
表示方法
ΔH＜0
ΔH＞0
联系
ΔH＝ΔH(生成物)－ΔH(反应物)，键能越大，物质能量越低，越稳定；键能越小，物质能量越高，越不稳定
图示
常见反应类型
①所有的燃烧反应
②大多数化合反应
③酸碱中和反应
④金属与酸或水的反应
①大多数分解反应
②盐的水解和弱电解质的电离
③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
④C和H2O或CO2的反应
4. 燃烧热和中和热：根据反应类型和研究对象的不同，反应热可分为生成热、分解热、中和热.燃烧热、溶解热等。
比较
燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热
ΔH
ΔH<0，单位：kJ/mol
不同点
反应物的量
1 mol(O2不限量)
不限量
生成物的量
不限量
H2O(l)是1 mol
反应热的含义
1 mol可燃物完全燃烧时放出的热量；不同可燃物，燃烧热不同
生成1 mol H2O(l)时放出的热量；不同的反应物中和热大致相同，均约为57.3 kJ/mol
例题1、下列说法正确的是 。
①生成物能量一定低于反应物总能量
②放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
③HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ/mol，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热△H＝2×(－57.3)kJ/mol
④需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
⑤1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
⑥依据盖斯定律，反应焓变的大小与反应的途径有关，无论是一步完成还是分几步完成，其总的热效应完全相同
⑦25 ℃、101kPa,1molS和2molS的燃烧热相等
⑧反应中旧键断裂需吸收能量，新键形成需放出能量，所以总能量不变
⑨化学反应在物质变化的同时，伴随着能量变化，其表现形式只有吸热和放热两种
⑩由反应物X转化为Y和Z的能量变化 所示可知，由X→Z反应的ΔH<0
⑪由778 K时氮气与氢气合成氨反应过程中能量变化的曲线图可知，b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线
⑫1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
二、热化学方程式和盖斯定律
1.热化学方程式
定义
表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式
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氢气和0.5 mol氧气完全反应生成1 mol液态水时放出285.8 kJ的热量
书写步骤
正误判断
2.盖斯定律
内容
根据能量守恒定律，无论反应是一步完成还是几步完成，只要反应的起始状态和终了状态确定，反应热就是个定值，这就是著名的盖斯定律。如ΔH＝ΔH1＋ΔH2
化学反应中反应热的大小与反应物、生成物的种类、量及聚集状态有关，与反应途径无关。
反应热计算
步骤：设未知量→写方程式→列比例式→求解→答
注意必须代数据，且数据后必须带单位
ΔH为对应于某一特定反应的反应热，而不是某种物质的反应热，因此不能在△H后用下标或加括号代表某种物质的反应热
热化学方程式的加减用数字代表即可，不需要写出中间方程式
反应热比较
比较反应热的大小，一般是在不同条件下（温度、压强、物质的聚集状态等）下的同一化学反应，或同一条件（温度、压强）下的同类化学反应之间进行
若反应为放热反应，当反应物状态相同，生成物状态不同时，生成固体放热最多，生成气体放热最少
若反应为放热反应，当反应物状态不同，生成物状态相同时，固体反应放热最少，气体反应放热最多
若反应为放热反应，在比较反应热(ΔH)的大小时，应带符号比较。对于放热反应，放出的热量越多，ΔH反而越小
例题2、(1) 已知下列反应：SO2(g)＋2OH－(aq)===SO(aq)＋H2O(l) ΔH1，ClO－(aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq) ΔH2，CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq) ΔH3，则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)的ΔH＝ 。
(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原理是：①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式： __________________。
(3)下表是部分化学键的键能数据，已知1 mol白磷(P4)完全燃烧放热为d kJ，白磷及其完全燃烧的产物结构如图Ⅱ所示，则表中x＝________ kJ·mol－1(用含有a、b、c、d的代数式表示)。
化学键
P—P
P—O
O===O
P===O
键能/(kJ·mol－1)
a
b
c
x
（4）①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l) ΔH1②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l) ΔH2③O2(g)＋
2H2(g)===2H2O(g) ΔH3④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH4＝－1 048.9 kJ·mol－1
上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝ ，
联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为 。
（5）甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：①CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH1②CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2③CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH3，已知反应①中相关的化学键键能数据如下：
化学键
H—H
C—O
C≡O
H—O
C—H
E/(kJ·mol－1)
436
343
1 076
465
413
由此计算ΔH1＝ kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，则ΔH3＝ kJ·mol－1。
（5）已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·mol－1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为 kJ。
（6）碘可用作心脏起搏器电源——锂碘电池的材料。该电池反应为：2Li(s)＋I2(s)＝2LiI(s) ΔH ，已知：4Li(s)＋O2(g)＝2Li2O(s) ΔH1，4LiI(s)＋O2(g)＝2I2(s)＋2Li2O(s)ΔH2，则电池反应的ΔH＝____________。
（7）25℃101kPa下，①2Na(s)＋O2(g)===Na2O(s)ΔH1＝－414kJ·mol－1②2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s)ΔH2＝－511kJ·mol－1，则Na2O2(s)＋2Na(s)===2Na2O(s)ΔH是_______。
（8）已知25℃时，①HF(aq)＋OH－(aq)===F－(aq)＋H2O(l)ΔH＝－67.7kJ·mol－1②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为：HF(aq)F－(aq)＋H＋(aq)ΔH＝ kJ·mol－1。
（9）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－1②WO2(g)＋2H2(g)=W(s)＋2H2O(g)ΔH＝－137.9 kJ·mol－1，则WO2(s)=WO2(g)的ΔH＝____________。
（10）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_________________________。
[指点迷津]书写热化学方程式应注意的几点：①表示焓变的数值ΔH写在方程式的右边，吸热反应在数值前加“+”号，放热反应在数值前加“-”号，单位用kJ·mol-1表示。②必须在各物质的化学式后边注明各物质的聚集状态或晶型。③反应系数只表示物质的量，不表示分子数,因此系数可以是分数，也不用最简系数，但要注意焓变数值与相应的方程式相配。
【课时练习】
1．下列变化过程，属于放热反应的是
①NH4Cl固体溶于水②炸药爆炸③食物因氧化而腐败④铝热反应⑤酸碱中和反应⑥煅烧石灰石制生石灰⑦溴蒸气液化
A．②③④⑤⑦ B．①②④⑤ C．②③④⑤ D．①②③⑥⑦
2．肼（N2H4）是一种高效清洁的火箭燃料。8gN2H4（g）完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5kJ热量。则下列热化学方程式中正确的是
A．N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋2H2O（g） △H＝－534 kJ·mol－1
B．N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋2 H2O（g） △H＝＋534 kJ·mol－1
C．N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋H2O（l） △H＝－267 kJ·mol－1
D．N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋H2O（g） △H＝＋267 kJ·mol－1
3．在298K、1.01×105Pa下，将 0.5molCO2 通入750mL1mol·L-1NaOH溶液中充分反应，测得反应放出 ykJ 的热量。已知在该条件下，1molCO2 通入1L 2mol·L-1NaOH溶液中充分反 应放出 xkJ 的热量，则 CO2 与 NaOH 溶液反应生成 NaHCO3 的热化学方程式正确的是
A．CO2(g)＋NaOH(aq)=NaHCO3(aq) ΔH=－(4y－x)kJ·mol-1
B．CO2(g)＋NaOH(aq)=NaHCO3(aq) ΔH=－(2x－y)kJ·mol-1
C．CO2(g)＋NaOH(aq)=NaHCO3(aq) ΔH=－(4x－y)kJ·mol-1
D．CO2(g)＋NaOH(l)=NaHCO3(l) ΔH=－(4x－y)kJ·mol-1
4．用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知：
Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+H2(g) ΔH=+64.39 kJ/mol
2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) ΔH=-196.46 kJ/mol
H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.84 kJ/mol
在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2+(aq)和H2O(l)的反应热ΔH等于
A．－319.68 kJ/mol B．－417.91 kJ/mol
C．－448.46 kJ/mol D．＋546.69 kJ/mol
5．已知：①C(s、金刚石)+ O2(g)= CO2(g) ΔH1=-395.4 kJ•mol-1，② C(s、石墨) + O2(g)= CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ•mol-1，上述反应中的能量变化如图所示，下列说法错误的是
A．石墨和金刚石之间的转化是化学变化 B．图中b代表反应①的能量变化
C．C(s、金刚石)=C(s、石墨) ΔH= +1.9 kJ•mol-1 D．石墨比金刚石的热稳定性好
6．CO2 和 CH4 催化重整可制备合成气，对减缓燃料危机具有重要意义，其反应历程示意图如图：
下列说法正确的是
A．合成气的主要成分为 CO B．①→②过程可表示为 CO2+NiC=2CO+Ni
C．①→②过程吸收能量 D．Ni在该反应中是中间产物
7．某反应由两步反应ABC构成，它的反应能量曲线如图，下列叙述正确的是（ ）
A．三种化合物中C最稳定
B．两步反应均为吸热反应
C．A与C的能量差为E4
D．AB反应，反应条件一定要加热
8．T ℃时，红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和 PCl5(g)。反应过程和能量关系如下图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)，下列说法或热化学方程式错误的是( )
A．P(s)＋Cl2(g)=PCl3(g) ΔH＝－310 kJ·mol－1
B．2PCl5(g)=2P(s)＋5Cl2(g) ΔH＝＋800 kJ·mol－1
C．PCl3(g)＋Cl2(g)=PCl5(g) ΔH＝－90 kJ·mol－1
D．P和Cl2两步反应生成1 mol PCl5焓变与P和Cl2一步反应生成1 mol PCl5焓变不相等
9．下列三个化学反应的平衡常数（K1、K2、K3）与温度的关系分别如下表所示：
化学反应
平衡常数
温度
973K
1173K
① Fe(s) + CO2(g)FeO(s) + CO(g) ΔH1
K1
1.47
2.15
② Fe(s) + H2O(g)FeO(s) + H2(g) ΔH2
K2
2.38
1.67
③ CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g) ΔH3
K3
？
？
则下列说法正确的是
A．ΔH1＜0，ΔH 2＞0
B．反应①②③的反应热满足关系：ΔH2－ΔH1＝ΔH3
C．反应①②③的平衡常数满足关系：K1·K2＝K3
D．要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，可采取升温措施
10．2 mol金属钠和l mol氯气反应的能量关系如图所示，下列说法不正确的是：( )
A．原子失电子为吸热过程，相同条件下，K(s)的(ΔH2'＋ΔH3')
C．ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5>－(ΔH6＋ΔH7)
D．2Na(s)＋Cl2(g)＝2NaCl(s)在较低温度下自发进行
11．如图(Ea表示活化能)是CH4与Cl2生成CH3Cl的部分反应过程中各物质物质的能量变化关系图，下列说法正确的是（ ）
A．Cl·可由Cl2在高温条件下生成，是CH4与Cl2反应的催化剂
B．升高温度，Ea1、Ea2均减小，反应速率加快
C．增大Cl2的浓度，可提高反应速率，但不影响ΔH的大小
D．第一步反应的速率大于第二步反应
12．NO在催化剂表面催化分解反应历程如图所示(TS表示反应中的过渡态)。下列有关说法中正确的是
A．分解反应的热化学方程式为 2NO(g)N2(g)+O2(g)△H = +43.77 kcal• mol-1
B．中间产物3中的键能大于中间产物4的，中间产物3更稳定
C．历程中“5→TS4→6”的活化能最大，该历程决定整个反应的快慢
D．使用高效催化剂，降低NO的相对能量，从而影响反应热的大小
13．为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下三套实验装置：
（1）上述3个装置中，不能证明“铜与浓硝酸反应是吸热反应还是放热反应”的是_____。
（2）某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，在甲试管里加入适量氢氧化钡溶液与稀硫酸，U形管中可观察到的现象是____，说明该反应属于___(填“吸热”或“放热”)反应。
（3）为探究固体M溶于水的热效应，选择装置Ⅱ进行实验(反应在甲中进行)。
①若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是_____；
②若观察到烧杯里产生气泡，则说明M溶于水____(填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”)；
③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，则M可能是____。
14．Ⅰ.用50mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L的氢氧化钠溶液在如图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：
(1)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是______________；
(2)环形玻璃搅拌棒_______(填“能”或“不能”)用环形铁质搅拌棒代替，其原因是________；
(3)实验时氢氧化钠溶液的浓度要用0.55 mol/L的原因是___________。实验中若改用60 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L的氢氧化钠溶液进行反应， 与上述实验相比，所放出的热量______ (填“相等”“不相等”)，若实验操作均正确，则所求中和热_______ (填“相等”“不相等”)。
(4)已知在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1 mol H2O时，放出57.3 kJ的热量，则上述反应的热化学方程式为：________。
Ⅱ.FeSO4可转化为FeCO3，FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。已知25℃，101 kPa时：
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH=-1648 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393 kJ·mol-1
2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s) ΔH=-1480 kJ·mol-1
FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是___________。
15．化学链燃烧技术的基本原理是借助载氧剂(如Fe2O3，FeO等)将燃料与空气直接接触的传统燃烧反应分解为几个气固反应，燃料与空气无须接触，由载氧剂将空气中的氧气传递给燃料。回答下列问题：
(1)用FeO作载氧剂，部分反应的lgKp与温度的关系如图所示。［已知：平衡常数Kp是用平衡分压(平衡分压＝总压×物质的量分数)代替平衡浓度］
①图中涉及的反应中，属于放热反应的是反应________(填字母 a ， b 或 c) 。
②R 点对应温度下，向某恒容密闭容器中通入 1. 5mol CO， 并加入足量的 FeO， 只发生反应a：CO(g) + FeO(s)⇌CO2 (g)+ Fe(s)， 则CO的平衡转化率为_________。
(2)在T℃下，向某恒容密闭容器中加入 2mol CH4 ( g ) 和 8mol FeO ( s ) 进行反应 b：CH4 (g) + 4FeO(s)⇌4Fe(s)+ 2H2O( g) +CO2 ( g) 。反应起始时压强为 P0，达到平衡状态时 ，容器的气体压强是起始压强的 2 倍。
①反应达平衡时 ，容器内气体的总物质的量为______mol;
②T℃下，该反应的Kp =________。
③若起始时向该容器中加入 0. 5mol CH4 (g)， 2mol FeO(s)， 3mol H2O(g)， 1. 5mol CO2 (g)， 此时反应向______(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。
(3)一种微胶囊吸收剂 ，将煤燃烧排放的 CO2 以安全、高效的方式处理掉，胶囊内部充有 Na2CO3 溶液，其原理如下图所示。
①这种微胶囊吸收 CO2 的原理是_________(用离子方程式表示)。
②将解吸后的CO2 催化加氢可制取乙烯。
已知：C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g) △H1 =-1323kJ• mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H2= -483. 6kJ• mol-1
则该过程的反应热为： 2CO2 (g) +6H2 (g)=C2H4(g) + 4 H2O ( g) △H3 ＝_______。
16．SO2是空气污染物 ，含有SO2 的尾气需处理后才能排放，有多种方法可除 去尾气中SO2。回答下列问题：
（1）氨水吸收法。利用氨水吸收烟气中的SO2， 其相关反应的主要热化学方程式如下：
SO2(g)+NH 3 • H2O(aq)=NH4HSO3(aq) △H1=akJ•mol-1；
NH 3 • H2O(aq)+NH4HSO3(aq)=(NH4)2SO3(aq)+H2O（1）△H2= b kJ• mol-1；
2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4 （aq）△H3 =ckJ• mol-1；
则反应 2SO2(g)+4 NH 3 • H2O(aq)+ O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的△H=___________kJ• mol-1（用含a、b、c的代数式表示）。
（2）热解气还原法。已知CO与SO2 在加热和催化剂作用 下生成生成S(g)和CO2。
①该反应的化学方程式为__________。
②在T °C时，向lL恒容的密闭容器中入充1 mol CO、0.5molSO2发生上述反应（S为气态）．5min时达到化学平衡，平衡时测得SO2的转化率为90 %，则 0 ~ 5 mi n 内 反应的平均速率v(SO2)=__________。此温度下该反应的平衡常数 K1=_______。下列选项中能够说明该反应已经达到平衡状态的是_____（填字母）。
a.体系的压强保持不变
b.混合气体的密度保持不变
c.混合气体的平均摩尔质量保持不变
d.单位时间内CO消耗的物质的量与 SO2 生成的物质的量之比为2：1
（3）氧化锌吸收法。配制ZnO悬浊液（含少量 MgO、CaO）在吸收塔中封闭循环脱硫。发生的主要反应为ZnO十SO2 = ZnSO3(s)．吸收过程中，测得pH、吸收效率η随 时间t的变化如图a所示。溶液中含硫元素微粒各组分浓度之比如图b所示。
①已知纯ZnO的悬浮液 pH 约为6.8，判断在pH-t曲线cd 段发生的主要反应的离子方程式为____________。
②SO2的吸收效率η随 pH 降低而减小的原因是____________。
参考答案
例题1、⑦⑩
【解析】生成物的总能量低于反应总能量的反应，是放热反应，若是吸热反应则相反，①错误；反应速率与反应是吸热还是放热没有必然的联系，②错误；中和热是指在一定条件下强酸于强碱的稀溶液反应生成1molH2O所放出的热量，与酸和碱的元数无关，③错误；加热是化学反应的条件，与反应是为否放热和吸热无关，④错误；燃烧热是指1mol的物质完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量，这里的稳定化合物包含两层意思，一是化合物稳定，如C燃烧可生成CO和CO2，其中CO2比CO稳定，二是化合物的状态稳定，如气态的水就不如液态的水稳定，⑤错误；从盖斯定律来看，反应焓变的大小与途径无关，⑥错误；燃烧热指在25 ℃、101 kPa时1 mol该物质完全燃烧生成稳定的氧化物，所放出的热量，与实际燃烧的硫的物质的量无关，⑦正确；任何一个化学反应，其反应前后都有能量的变化，⑧错误；化学反应的能量变化可以以光能、热能等形式变化，⑨错误；由图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，即由X→Z反应的ΔH＜0，⑩正确；由图可知该反应为放热反应，b曲线活化能降低，说明反应加入了催化剂，⑪正确；1 molCH4燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量才是甲烷的燃烧热，⑫错误。
例题2、（1）ΔH1＋ΔH2－ΔH3 (2)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－764.7 kJ·mol－1(3)（4）2ΔH3－2ΔH2－ΔH1 反应放出热量大，产生大量的气体（4）－99 ＋41（5）299（6）ΔH＝（7）－317kJ·mol－1（8）－10.4 kJ·mol－1（9）＋203.9 kJ·mol－1（10）MnO2(s)＋ SO2 (g)===MnSO4(s) ΔH＝－248 kJ·mol－1
【解析】（1）将题中的3个反应依次标记为①、②、③，根据盖斯定律，①＋②－③即得所求的反应，ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。(2)根据盖斯定律，由3×②－①×2＋③×2得：CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝3×(－192.9 kJ·mol－1)－2×49.0 kJ·mol－1＋(－44 kJ·mol－1)×2＝－764 kJ·mol－1。(3)反应热＝反应物键能总和－生成物键能总和，即6a＋5c－(4x＋12b)＝－d，可得x＝。（4）对照目标热化学方程式中的反应物和生成物在已知热化学方程式中的位置和化学计量数，利用盖斯定律，将热化学方程式③×2，减去热化学方程式②×2，再减去热化学方程式①，即可得出热化学方程式④，故ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1；联氨具有强还原性，N2O4具有强氧化性，两者混合在一起易自发地发生氧化还原反应，反应放出热量大，并产生大量的气体，可为火箭提供很大的推进力。（4）根据键能与反应热的关系可知，ΔH1＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝(1 076 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1)－(413 kJ·mol－1×3＋343 kJ·mol－1＋465 kJ·mol－1)＝－99 kJ·mol－1。根据质量守恒定律：由②－①可得：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，结合盖斯定律可得：ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝(－58 kJ·mol－1)－(－99 kJ·mol－1)＝＋41 kJ·mol－1。（5）形成1 mol H2(g)和1 mol I2(g)共放出436 kJ＋151 kJ＝587 kJ能量，设断裂2 mol HI(g)中化学键吸收2a kJ能量，则有：2a kJ－587 kJ＝11 kJ，得a＝299。[另解：ΔH＝2E(H—I)－E(H—H)－E(I—I)，2E(H—I)＝ΔH＋E(H—H)＋E(I—I)＝11 kJ·mol－1＋436 kJ·mol－1＋151 kJ·mol－1＝598 kJ·mol－1，则E(H—I)＝299 kJ·mol－1]。（6）给已知两个热化学方程式依次编号为①、②，观察可知得锂—碘电池反应的热化学方程式，根据盖斯定律可知，ΔH＝。（7）观察可知，①×2－②可得：Na2O2(s)＋2Na(s)===2Na2O(s)；根据盖斯定律，Na2O2(s)＋2Na(s)===2Na2O(s)的ΔH＝ΔH1×2－ΔH2＝(－414 kJ·mol－1)×2－(－511 kJ·mol－1)＝－317 kJ·mol－1。（8）根据盖斯定律，将①式减去②式可得：HF(aq) H＋(aq)＋F－(aq) ΔH＝－10.4 kJ·mol－1。（9）根据题意由①－②可得WO2(s)=WO2(g) ΔH＝＋203.9 kJ·mol－1。（10）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。
课时练习
1．C【解析】①NH4Cl固体溶于水，水解吸热，①不符合题意；
②炸药爆炸属于放热反应，②符合题意；
③食物因氧化而腐败，缓慢氧化属于放热反应，③符合题意；
④铝热反应放出大量的热，属于放热反应，④符合题意；
⑤酸碱中和反应属于放热反应，⑤符合题意；
⑥煅烧石灰石制生石灰为分解反应，属于吸热反应，⑥不符合题意；
⑦溴蒸气液化为物理变化，不是化学反应，⑦不符合题意；
综上，②③④⑤属于放热反应，答案选B。
2．A【解析】A、0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出133.5 kJ热量，则1mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出133.5 ×4kJ=534KJ热量，热化学方程式为N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋2H2O（g） △H＝－534 kJ·mol－1，A正确；
B．0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出133.5 kJ热量，则1mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出133.5 ×4kJ=534KJ热量，热化学方程式中焓变应为负值，B错误；
C．0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出133.5 kJ热量，则1mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出133.5 ×4kJ=534KJ热量，但生成液态水则放热更多，C错误；
D．0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出133.5 kJ热量，则1mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出133.5 ×4kJ=534KJ热量，热化学方程式中焓变应为负值，D错误；
故选A。
3．A【解析】0.5molCO2通入750mL1mol·L-1NaOH溶液中生成碳酸钠和碳酸氢钠，且碳酸钠和碳酸氢钠的物质的量之比为1：1，放出热量为y kJ，2molCO2反应放出热量为4y k.J，热化学反应方程式为 2CO2(g) + 3NaOH(aq)=NaHCO3(aq) + Na2CO3(aq) + H2O(l) ΔH= -4y kJ·mol-1 ①；
1molCO2通入1L2mol·L-1NaOH溶液中反应生成碳酸钠，放出的热量为xkJ，则热化学方程式为2NaOH(aq) + CO2(g) = Na2CO3(aq) ΔH= -x kJ·mol-1 ②；根据盖斯定律可知，①-②得：CO2(g) + NaOH(aq)=NaHCO3(aq) ΔH= -(4y-x) kJ·mol-1，A满足题意。
答案选A。
4．A【解析】①Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+H2(g) ΔH=+64.39 kJ/mol
②2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) ΔH=-196.46 kJ/mol
③H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.84 kJ/mol
根据盖斯定律，将①+×②+③，整理可得：Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+2H2O(l) ΔH=-319.68 kJ/mol，故合理选项是A。
5．C【解析】A．石墨和金刚石是由碳元素构成的两种不同的单质，石墨和金刚石之间的转化是化学变化，故A正确；
B．已知：①C(s、金刚石)+O2(g)═CO2(g)△H1=-395.4kJ•mol-1，②C(s、石墨)+O2(g)═CO2(g)△H2=-393.5kJ•mol-1，根据盖斯定律可知：将①-②可得：C(s、金刚石)═C(s、石墨)△H=-1.9 kJ•mol-1，金刚石的能量比石墨的能量高，故图b代表的是①的能量变化，故B正确；
C．根据B项分析可知，C(s、金刚石)=C(s、石墨) ΔH= -1.9 kJ•mol-1，故C错误；
D．根据物质能量越低越稳定，结合B项分析，金刚石的能量比石墨的能量高，石墨比金刚石的热稳定性好，故D正确；
答案选C。
6．B【解析】A．由图中信息可知，CO2 和 CH4 催化重整的产物是H2和CO，故合成气的主要成分为H2和CO，A错误；
B．由图示信息可知，①→②过程可表示为 CO2+NiC=2CO+Ni，B正确；
C．由图中信息可知，①→②过程中，反应物总能量高于生成物总能量，故该过程放出能量，C错误；
D．由图中信息可知，Ni在反应前后没有发生变化，但其参与了反应过程，故其为催化剂，在该反应中NiC才是中间产物，D错误。
故答案为：B。
7．A【解析】A、根据能量越低越稳定的原则，三种化合物中C的能量最低，所以C最稳定，故A正确；
B、由图象可知，第一步反应为吸热反应，第二步反应为放热反应，故B错误；
C、A与C的能量差为ΔH=（E1-E2）+（E3-E4）=E1+E3-E2-E4，则C错误；
D、AB的反应是吸热反应，与反应发生的条件无关，即吸热反应不一定要加热，故D错误。
答案选A。
8．D【解析】A．由图：P(s)＋Cl2(g)=PCl3(g)+Cl2(g)， ΔH＝－310 kJ·mol－1即：P(s)＋Cl2(g)=PCl3(g) ΔH＝－310 kJ·mol－1，故A正确；
B．由图①PCl3(g)+Cl2(g)=PCl5(g)，ΔH＝-90kJ·mol－1，②P(s)＋Cl2(g)=PCl3(g)+Cl2(g)ΔH＝-310 kJ·mol－1 ，由盖斯定律(①+②)×(-2)：2PCl5(g)=2P(s)＋5Cl2(g) ΔH＝＋800 kJ·mol－1，故B正确；
C．由图得：PCl3(g)＋Cl2(g)=PCl5(g) ΔH＝－90 kJ·mol－1，故C正确；
D．根据盖斯定律，根据盖斯定律分步反应和一步直接反应的反应热相同。P和Cl2两步反应生成1 mol PCl5焓变与P和Cl2一步反应生成1 mol PCl5焓变相等，故D错误；
故选D。
9．B【解析】A．反应①温度升高，K值增大，则反应吸热，△H1＞0，反应②温度升高，K值减小，则反应放热，△H2＜0，故A错误；
B．根据盖斯定律可得，②－①＝③，则有△H2－△H1＝△H3，故B正确；
C．K1＝，K2＝，K3＝，则有K2÷K1＝K3，故C错误；
D．根据K2÷K1＝K3，可知反应③在973K时的K值比1173K时的K值大，温度升高，K值减小，则反应放热，所以要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，可采取降温措施，故D错误。
故选B。
10．C【解析】A. 原子失电子为吸热过程，相同条件下，K与Na同一主族，电离能同主族从上到下逐渐减小，K(s)的(△H2'＋△H3')
C. 由盖斯定律可知，反应一步完成和分步完成的能量相同，则△H2+△H3+△H4+△H5+△H6+△H7=△H1，则△H2＋△H3＋△H4＋△H5= △H1－(△H6＋△H7)，故C错误；
D. 2Na(s)＋Cl2(g)＝2NaCl(s)反应中，△H<0，△S<0，低温下△G=△H-T△S<0可自发进行，故D正确；
答案选C。
11．C【解析】A．Cl·由Cl2在光照条件下生成，是CH4与Cl2反应的“中间体”，而不是反应的催化剂，A错误；
B．Ea1、Ea2分别为第一步反应、第二步反应所需活化能，升高温度，反应所需活化能不变，即Ea1、Ea2不变，B错误；
C．Cl2是该反应的反应物，增大反应物的浓度，反应速率增大，而反应的△H和反应的途径无关，只与反应的始态和终态有关，即增大氯气的浓度不影响△H的大小，C正确；
D．第一步反应所需活化能Ea1大于第二步反应所需活化能Ea2，第一步反应单位体积内活化分子百分数低于第二步反应，故第二步反应速率更大，D错误。
答案选C。
12．C【解析】A．由图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应为放热反应，则分解反应的热化学方程式为 2NO(g)N2(g)+O2(g)△H = -43.77 kcal• mol-1，故A错误；
B．由图像可知，中间产物3能量高于中间产物4的能量，为放热反应，中间产物3中的键能小于中间产物4的，能量越低越稳定，则中间产物4更稳定，故B错误；
C．过渡态和反应物的能量差(△E)称为活化能，根据图示计算可得，历程中“5→TS4→6”的活化能最大，活化能越大，反应速率越慢，反应历程中慢反应决定整个反应的快慢，故C正确；
D．使用高效催化剂，可以改变反应物的活化能，但不能影响反应热，反应热由反应物的总能量和生成物的总能量决定，故D错误；
答案选C。
13．（1）Ⅲ（2）左端液柱降低，右端液柱升高；放热（3）①产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管内形成一段液柱②可能是放热反应③硝酸铵(或其他合理答案)
【解析】（1）装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热还是吸热；装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应放热还是吸热；装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能证明该反应是放热反应还是吸热反应，故答案为Ⅲ。
（2）氢氧化钡与硫酸的反应属于中和反应，中和反应都是放热反应，所以锥形瓶中气体受热膨胀，导致U型管左端液柱降低，右端液柱升高，故答案为左端液柱降低，右端液柱升高；放热。
（3）①若M为钠，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应为放热反应，放热的热量使大试管中温度升高，气体压强增大，所以右边烧杯中有气泡产生；反应结束，冷却后大试管中温度降低，压强减小，右边烧杯中的导管会形成一端液柱，故答案为产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管内形成一段液柱。
②若观察到烧杯里产生气泡，说明M溶于水放出热量，由于放热反应一定属于化学变化，而有热量放出的反应不一定为化学变化，所以不一定属于放热反应，如浓硫酸溶于水会放出热量，但是不属于放热反应，故答案为可能是放热反应。
③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，说明M溶于水后导致大试管中温度降低，压强减小，证明M溶于水为吸热过程，溶于水能够吸收热量的物质有：硝酸铵等，故答案为硝酸铵。
14．（1）减少实验过程中的热量损失（2）不能；环形铁质搅拌棒易传热，散发热量，会使测出的温度偏低，所得中和热的测定值比理论值偏低（3）要保证盐酸反应完全，以盐酸的量为准进行准确计算；不相等；相等（4）HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H=-57.3kJ/mol（5）4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g) △H=﹣260kJ/mol
【解析】（1）利用该装置测量中和热，在两个烧杯间填满碎泡沫塑料，目的是减少实验过程中的热量损失；
（2）实验过程中应用环形玻璃搅拌棒而不能同环形铁质搅拌棒，原因是环形铁质搅拌棒易传热，散发热量，会使测出的温度偏低，所得中和热的测定值比理论值偏低；
（3）实验过程中碱应稍过量，原因是要保证盐酸反应完全，以盐酸的量为准进行准确计算；若利用60 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L的氢氧化钠溶液进行反应，反应所放出的热量与上一实验不相等，但经过计算该次实验的中和热与前一实验的中和热相同。
（4）上述反应的热化学方程式为HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ/mol；
（5）根据盖斯定律，第一个方程式加上第二个方程式的4倍减去第三个方程式的2倍即得到目标方程式，目标方程式的热化学方程式为4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)△H=﹣260kJ/mol。
15．(1)①a②50%(2) ①4②P02③逆反应(3) ①CO2++H2O=2②−127.8kJ•mol−1
【解析】(1)①lgKP越大，表明平衡向正反应方向进行的程度越大。图中随温度的升高，lgKP增大，说明升高温度，平衡正向移动，才表明该反应是吸热反应，属于吸热反应的是反应bc；图中随温度的升高，lgKP减小，说明升高温度，平衡逆向移动，才表明该反应是放热反应，属于放热反应的是反应a，故答案为：a；
②R 点对应温度下，lgKP=0，KP=1，
因此1.5-x=x，解得：x=0.75mol，CO的平衡转化率=×100%=50%，故答案为：50%；
(2)在T℃下，向某恒容密闭容器中加入 2mol CH4 ( g ) 和 8mol FeO ( s ) 进行反应 b: CH4 (g) + 4FeO(s)⇌4Fe(s)+ 2H2O( g) +CO2 ( g) 。反应起始时压强为 P0，达到平衡状态时 ，容器的气体压强是起始压强的 2 倍，压强之比为气体物质的量之比，说明平衡时气体的物质的量是原来的2倍，因此平衡时气体的物质的量为4mol，故答案为：4；
②
因此2-x+2x+x=4，解得：x=1mol，则
Kp===p02，故答案为：p02；
③若起始时向该容器中加入0.5mol CH4(g)，2mol FeO(s)，3mol H2O(g)，1.5mol CO2(g)，根据方程式CH4(g)+4FeO(s) ⇌4Fe(s)+2H2O(g)+CO2(g)，相当于加入4mol H2O(g)，2.5mol CO2(g)，而加入 2mol CH4 ( g ) 和 8mol FeO ( s ) 相当于加入4mol H2O(g)，2mol CO2(g)，因此相当于加入0.5mol CO2(g)，平衡向逆反应方向移动，故答案为：逆反应；
(3)①由图1的吸收过程可知，该微胶囊吸收CO2的过程就是球形微胶囊内部的Na2CO3溶液吸收CO2的过程，故原理是CO2+H2O+=2，故答案为：CO2+H2O+=2；
②由题意可知：i．C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g)△H=-1323kJ/mol，ii．2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol，盖斯定律计算ii×3-i可知：2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g)△H=-127.8kJ/mol，故答案为：-127.8 kJ/mol。
16．（1）2a+2b+c（2）①2CO+SO2S(g)+2CO2②0.09mol·L—1·min—1；729；d（3）①ZnSO3+SO2+H2O=Zn2+ +2HSO②pH 降低，c(H+)增大，ZnSO3溶解
【解析】（1）利用氨水吸收烟气中的SO2， 其相关反应的主要热化学方程式如下：
①SO2(g)+NH3• H2O(aq)=NH4HSO3(aq)△H1=akJ•mol-1；
②NH3• H2O(aq)+NH4HSO3(aq)=(NH4)2SO3(aq)+H2O（1）△H2= b kJ• mol-1；
③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4（aq）△H3=ckJ• mol-1；
根据盖斯定律可知，①´2+②´2+③可得2SO2(g)+4 NH3• H2O(aq)+ O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)，则反应2SO2(g)+4 NH3• H2O(aq)+ O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的△H=2△H1+2△H2+△H3=(2a+2b+c) kJ• mol-1。
（2）①CO与SO2在加热和催化剂作用 下生成生成S(g)和CO2，该反应的化学方程式为2CO+SO2S(g)+2CO2。
②在T °C时，向lL恒容的密闭容器中入充1 mol CO、0.5molSO2发生上述反应，5min时达到化学平衡，平衡时测得SO2的转化率为90 %，则 0 ~ 5 mi n 内SO2的变化量为0.45mol，则CO、S(g)、2CO2的变化量为0.9 mol、0.45 mol、0.9 mol，CO、SO2、S(g)、2CO2的平衡浓度分别为0.1mol/L、0.05mol/L、0.45mol/L、0.9mol/L。 0 ~ 5 mi n 内反应的平均速率v(SO2)=0.09mol·L—1·min—1。此温度下该反应的平衡体系中，平衡常数 K1=729。
a. 反应前后气体的分子数相同，故压强在反应过程中始终不变，当恒容的密闭容器中体系的压强保持不变时，不能判断是否达到化学平衡状态；
b.根据质量守恒定律可知，恒容的密闭容器中气体的质量不变、体积不变，故在反应过程中混合气体的密度保持不变，无法据此判断反应是否达到平衡状态；
c.在反应过程中，气体的总物质的量不变，气体的质量也不变，故混合气体的平均摩尔质量保持不变，不能据此判断反应是否达到化学平衡状态；
d.单位时间内CO消耗的物质的量与SO2生成的物质的量之比为2：1，说明正反应速率和逆反应速率相等，可以说明反应已经达到平衡状态。
综上所述，能够说明该反应已经达到平衡状态的是d。
（3）①由图象可知，在pH-t曲线bc段，溶液的pH变化较小，可知该阶段主要发生ZnO+SO2= ZnSO3；在pH-t曲线cd 段，溶液的pH变小较快，可以推断ZnSO3转化为易溶于水的酸式盐Zn(HSO)2，该反应的离子方程式为ZnSO3+SO2+H2O=Zn2++2HSO。
②由上面分析可知，ZnSO3可以转化为易溶于水的酸式盐Zn(HSO)2。由图b可知，HSO的水溶液显酸性，SO2在酸性溶液中的溶解度较小，所以，SO2的吸收效率η随 pH 降低而减小的原因是：pH 降低，c(H+)增大，ZnSO3溶解。
第22讲 化学反应与能量变化
【知识梳理】
一、反应热与焓变
1. 反应热：当一个化学反应在一定温度下进行时，反应释放或吸收的热量称为此反应在该温度下的反应热，单位是kJ/mol。反应热的大小与参加反应的物质的多少有关，也与参加反应的物质状态和生成物状态有关，而与反应的途径无关。在化学反应中，旧键的断裂需要吸收能量 ，而新键的形成则放出能量，总能量的变化取决于上述两个过程能量变化的相对大小。
2.焓变：
（1）焓：焓是用来描述物质所具有的能量的物理量，用符号H表示。
（2）焓变：生成物的总焓与反应物的总焓之差，用符号ΔH表示。ΔH ＞ 0 反应吸收热量；ΔH ＜ 0反应放出热量。
（3）焓变与键能的关系：ΔH=﹣（生成物的键能之和—反应物的键能之和）
温馨提示：对于一定量的纯净物质，在一定的状态（如温度、压强）下，焓有确定的数值。在同样的条件下，不同的物质具有的能量也不同，焓的数值也就不同；同一物质所处的环境条件（温度、压强）不同，以及物质的聚集状态不同，焓的数值也不同。焓的数值的大小与物质的量有关，在相同的条件下，当物质的物质的量增加一倍时，焓的数值也增加一倍。因此，当一个化学反应在不同的条件下进行，尤其是物质的聚集状态不同时，反应焓变是不同的。
3. 吸热反应和放热反应：
类型比较
放热反应
吸热反应
定义
放出热量的化学反应
吸收热量的化学反应
形成原因
反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量
反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
与化学键的关系
生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量
生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量
表示方法
ΔH＜0
ΔH＞0
联系
ΔH＝ΔH(生成物)－ΔH(反应物)，键能越大，物质能量越低，越稳定；键能越小，物质能量越高，越不稳定
图示
常见反应类型
①所有的燃烧反应
②大多数化合反应
③酸碱中和反应
④金属与酸或水的反应
①大多数分解反应
②盐的水解和弱电解质的电离
③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
④C和H2O或CO2的反应
4. 燃烧热和中和热：根据反应类型和研究对象的不同，反应热可分为生成热、分解热、中和热.燃烧热、溶解热等。
比较
燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热
ΔH
ΔH<0，单位：kJ/mol
不同点
反应物的量
1 mol(O2不限量)
不限量
生成物的量
不限量
H2O(l)是1 mol
反应热的含义
1 mol可燃物完全燃烧时放出的热量；不同可燃物，燃烧热不同
生成1 mol H2O(l)时放出的热量；不同的反应物中和热大致相同，均约为57.3 kJ/mol
例题1、下列说法正确的是 。
①生成物能量一定低于反应物总能量
②放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
③HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ/mol，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热△H＝2×(－57.3)kJ/mol
④需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
⑤1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
⑥依据盖斯定律，反应焓变的大小与反应的途径有关，无论是一步完成还是分几步完成，其总的热效应完全相同
⑦25 ℃、101kPa,1molS和2molS的燃烧热相等
⑧反应中旧键断裂需吸收能量，新键形成需放出能量，所以总能量不变
⑨化学反应在物质变化的同时，伴随着能量变化，其表现形式只有吸热和放热两种
⑩由反应物X转化为Y和Z的能量变化 所示可知，由X→Z反应的ΔH<0
⑪由778 K时氮气与氢气合成氨反应过程中能量变化的曲线图可知，b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线
⑫1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
二、热化学方程式和盖斯定律
1.热化学方程式
定义
表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式
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氢气和0.5 mol氧气完全反应生成1 mol液态水时放出285.8 kJ的热量
书写步骤
正误判断
2.盖斯定律
内容
根据能量守恒定律，无论反应是一步完成还是几步完成，只要反应的起始状态和终了状态确定，反应热就是个定值，这就是著名的盖斯定律。如ΔH＝ΔH1＋ΔH2
化学反应中反应热的大小与反应物、生成物的种类、量及聚集状态有关，与反应途径无关。
反应热计算
步骤：设未知量→写方程式→列比例式→求解→答
注意必须代数据，且数据后必须带单位
ΔH为对应于某一特定反应的反应热，而不是某种物质的反应热，因此不能在△H后用下标或加括号代表某种物质的反应热
热化学方程式的加减用数字代表即可，不需要写出中间方程式
反应热比较
比较反应热的大小，一般是在不同条件下（温度、压强、物质的聚集状态等）下的同一化学反应，或同一条件（温度、压强）下的同类化学反应之间进行
若反应为放热反应，当反应物状态相同，生成物状态不同时，生成固体放热最多，生成气体放热最少
若反应为放热反应，当反应物状态不同，生成物状态相同时，固体反应放热最少，气体反应放热最多
若反应为放热反应，在比较反应热(ΔH)的大小时，应带符号比较。对于放热反应，放出的热量越多，ΔH反而越小
例题2、(1) 已知下列反应：SO2(g)＋2OH－(aq)===SO(aq)＋H2O(l) ΔH1，ClO－(aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq) ΔH2，CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq) ΔH3，则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)的ΔH＝ 。
(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原理是：①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式： __________________。
(3)下表是部分化学键的键能数据，已知1 mol白磷(P4)完全燃烧放热为d kJ，白磷及其完全燃烧的产物结构如图Ⅱ所示，则表中x＝________ kJ·mol－1(用含有a、b、c、d的代数式表示)。
化学键
P—P
P—O
O===O
P===O
键能/(kJ·mol－1)
a
b
c
x
（4）①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l) ΔH1②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l) ΔH2③O2(g)＋
2H2(g)===2H2O(g) ΔH3④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH4＝－1 048.9 kJ·mol－1
上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝ ，
联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为 。
（5）甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：①CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH1②CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2③CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH3，已知反应①中相关的化学键键能数据如下：
化学键
H—H
C—O
C≡O
H—O
C—H
E/(kJ·mol－1)
436
343
1 076
465
413
由此计算ΔH1＝ kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，则ΔH3＝ kJ·mol－1。
（5）已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·mol－1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为 kJ。
（6）碘可用作心脏起搏器电源——锂碘电池的材料。该电池反应为：2Li(s)＋I2(s)＝2LiI(s) ΔH ，已知：4Li(s)＋O2(g)＝2Li2O(s) ΔH1，4LiI(s)＋O2(g)＝2I2(s)＋2Li2O(s)ΔH2，则电池反应的ΔH＝____________。
（7）25℃101kPa下，①2Na(s)＋O2(g)===Na2O(s)ΔH1＝－414kJ·mol－1②2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s)ΔH2＝－511kJ·mol－1，则Na2O2(s)＋2Na(s)===2Na2O(s)ΔH是_______。
（8）已知25℃时，①HF(aq)＋OH－(aq)===F－(aq)＋H2O(l)ΔH＝－67.7kJ·mol－1②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为：HF(aq)F－(aq)＋H＋(aq)ΔH＝ kJ·mol－1。
（9）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－1②WO2(g)＋2H2(g)=W(s)＋2H2O(g)ΔH＝－137.9 kJ·mol－1，则WO2(s)=WO2(g)的ΔH＝____________。
（10）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_________________________。
[指点迷津]书写热化学方程式应注意的几点：①表示焓变的数值ΔH写在方程式的右边，吸热反应在数值前加“+”号，放热反应在数值前加“-”号，单位用kJ·mol-1表示。②必须在各物质的化学式后边注明各物质的聚集状态或晶型。③反应系数只表示物质的量，不表示分子数,因此系数可以是分数，也不用最简系数，但要注意焓变数值与相应的方程式相配。
【课时练习】
1．下列变化过程，属于放热反应的是
①NH4Cl固体溶于水②炸药爆炸③食物因氧化而腐败④铝热反应⑤酸碱中和反应⑥煅烧石灰石制生石灰⑦溴蒸气液化
A．②③④⑤⑦ B．①②④⑤ C．②③④⑤ D．①②③⑥⑦
2．肼（N2H4）是一种高效清洁的火箭燃料。8gN2H4（g）完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5kJ热量。则下列热化学方程式中正确的是
A．N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋2H2O（g） △H＝－534 kJ·mol－1
B．N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋2 H2O（g） △H＝＋534 kJ·mol－1
C．N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋H2O（l） △H＝－267 kJ·mol－1
D．N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋H2O（g） △H＝＋267 kJ·mol－1
3．在298K、1.01×105Pa下，将 0.5molCO2 通入750mL1mol·L-1NaOH溶液中充分反应，测得反应放出 ykJ 的热量。已知在该条件下，1molCO2 通入1L 2mol·L-1NaOH溶液中充分反 应放出 xkJ 的热量，则 CO2 与 NaOH 溶液反应生成 NaHCO3 的热化学方程式正确的是
A．CO2(g)＋NaOH(aq)=NaHCO3(aq) ΔH=－(4y－x)kJ·mol-1
B．CO2(g)＋NaOH(aq)=NaHCO3(aq) ΔH=－(2x－y)kJ·mol-1
C．CO2(g)＋NaOH(aq)=NaHCO3(aq) ΔH=－(4x－y)kJ·mol-1
D．CO2(g)＋NaOH(l)=NaHCO3(l) ΔH=－(4x－y)kJ·mol-1
4．用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知：
Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+H2(g) ΔH=+64.39 kJ/mol
2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) ΔH=-196.46 kJ/mol
H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.84 kJ/mol
在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2+(aq)和H2O(l)的反应热ΔH等于
A．－319.68 kJ/mol B．－417.91 kJ/mol
C．－448.46 kJ/mol D．＋546.69 kJ/mol
5．已知：①C(s、金刚石)+ O2(g)= CO2(g) ΔH1=-395.4 kJ•mol-1，② C(s、石墨) + O2(g)= CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ•mol-1，上述反应中的能量变化如图所示，下列说法错误的是
A．石墨和金刚石之间的转化是化学变化 B．图中b代表反应①的能量变化
C．C(s、金刚石)=C(s、石墨) ΔH= +1.9 kJ•mol-1 D．石墨比金刚石的热稳定性好
6．CO2 和 CH4 催化重整可制备合成气，对减缓燃料危机具有重要意义，其反应历程示意图如图：
下列说法正确的是
A．合成气的主要成分为 CO B．①→②过程可表示为 CO2+NiC=2CO+Ni
C．①→②过程吸收能量 D．Ni在该反应中是中间产物
7．某反应由两步反应ABC构成，它的反应能量曲线如图，下列叙述正确的是（ ）
A．三种化合物中C最稳定
B．两步反应均为吸热反应
C．A与C的能量差为E4
D．AB反应，反应条件一定要加热
8．T ℃时，红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和 PCl5(g)。反应过程和能量关系如下图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)，下列说法或热化学方程式错误的是( )
A．P(s)＋Cl2(g)=PCl3(g) ΔH＝－310 kJ·mol－1
B．2PCl5(g)=2P(s)＋5Cl2(g) ΔH＝＋800 kJ·mol－1
C．PCl3(g)＋Cl2(g)=PCl5(g) ΔH＝－90 kJ·mol－1
D．P和Cl2两步反应生成1 mol PCl5焓变与P和Cl2一步反应生成1 mol PCl5焓变不相等
9．下列三个化学反应的平衡常数（K1、K2、K3）与温度的关系分别如下表所示：
化学反应
平衡常数
温度
973K
1173K
① Fe(s) + CO2(g)FeO(s) + CO(g) ΔH1
K1
1.47
2.15
② Fe(s) + H2O(g)FeO(s) + H2(g) ΔH2
K2
2.38
1.67
③ CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g) ΔH3
K3
？
？
则下列说法正确的是
A．ΔH1＜0，ΔH 2＞0
B．反应①②③的反应热满足关系：ΔH2－ΔH1＝ΔH3
C．反应①②③的平衡常数满足关系：K1·K2＝K3
D．要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，可采取升温措施
10．2 mol金属钠和l mol氯气反应的能量关系如图所示，下列说法不正确的是：( )
A．原子失电子为吸热过程，相同条件下，K(s)的(ΔH2'＋ΔH3')
C．ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5>－(ΔH6＋ΔH7)
D．2Na(s)＋Cl2(g)＝2NaCl(s)在较低温度下自发进行
11．如图(Ea表示活化能)是CH4与Cl2生成CH3Cl的部分反应过程中各物质物质的能量变化关系图，下列说法正确的是（ ）
A．Cl·可由Cl2在高温条件下生成，是CH4与Cl2反应的催化剂
B．升高温度，Ea1、Ea2均减小，反应速率加快
C．增大Cl2的浓度，可提高反应速率，但不影响ΔH的大小
D．第一步反应的速率大于第二步反应
12．NO在催化剂表面催化分解反应历程如图所示(TS表示反应中的过渡态)。下列有关说法中正确的是
A．分解反应的热化学方程式为 2NO(g)N2(g)+O2(g)△H = +43.77 kcal• mol-1
B．中间产物3中的键能大于中间产物4的，中间产物3更稳定
C．历程中“5→TS4→6”的活化能最大，该历程决定整个反应的快慢
D．使用高效催化剂，降低NO的相对能量，从而影响反应热的大小
13．为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下三套实验装置：
（1）上述3个装置中，不能证明“铜与浓硝酸反应是吸热反应还是放热反应”的是_____。
（2）某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，在甲试管里加入适量氢氧化钡溶液与稀硫酸，U形管中可观察到的现象是____，说明该反应属于___(填“吸热”或“放热”)反应。
（3）为探究固体M溶于水的热效应，选择装置Ⅱ进行实验(反应在甲中进行)。
①若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是_____；
②若观察到烧杯里产生气泡，则说明M溶于水____(填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”)；
③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，则M可能是____。
14．Ⅰ.用50mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L的氢氧化钠溶液在如图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：
(1)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是______________；
(2)环形玻璃搅拌棒_______(填“能”或“不能”)用环形铁质搅拌棒代替，其原因是________；
(3)实验时氢氧化钠溶液的浓度要用0.55 mol/L的原因是___________。实验中若改用60 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L的氢氧化钠溶液进行反应， 与上述实验相比，所放出的热量______ (填“相等”“不相等”)，若实验操作均正确，则所求中和热_______ (填“相等”“不相等”)。
(4)已知在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1 mol H2O时，放出57.3 kJ的热量，则上述反应的热化学方程式为：________。
Ⅱ.FeSO4可转化为FeCO3，FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。已知25℃，101 kPa时：
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH=-1648 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393 kJ·mol-1
2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s) ΔH=-1480 kJ·mol-1
FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是___________。
15．化学链燃烧技术的基本原理是借助载氧剂(如Fe2O3，FeO等)将燃料与空气直接接触的传统燃烧反应分解为几个气固反应，燃料与空气无须接触，由载氧剂将空气中的氧气传递给燃料。回答下列问题：
(1)用FeO作载氧剂，部分反应的lgKp与温度的关系如图所示。［已知：平衡常数Kp是用平衡分压(平衡分压＝总压×物质的量分数)代替平衡浓度］
①图中涉及的反应中，属于放热反应的是反应________(填字母 a ， b 或 c) 。
②R 点对应温度下，向某恒容密闭容器中通入 1. 5mol CO， 并加入足量的 FeO， 只发生反应a：CO(g) + FeO(s)⇌CO2 (g)+ Fe(s)， 则CO的平衡转化率为_________。
(2)在T℃下，向某恒容密闭容器中加入 2mol CH4 ( g ) 和 8mol FeO ( s ) 进行反应 b：CH4 (g) + 4FeO(s)⇌4Fe(s)+ 2H2O( g) +CO2 ( g) 。反应起始时压强为 P0，达到平衡状态时 ，容器的气体压强是起始压强的 2 倍。
①反应达平衡时 ，容器内气体的总物质的量为______mol;
②T℃下，该反应的Kp =________。
③若起始时向该容器中加入 0. 5mol CH4 (g)， 2mol FeO(s)， 3mol H2O(g)， 1. 5mol CO2 (g)， 此时反应向______(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。
(3)一种微胶囊吸收剂 ，将煤燃烧排放的 CO2 以安全、高效的方式处理掉，胶囊内部充有 Na2CO3 溶液，其原理如下图所示。
①这种微胶囊吸收 CO2 的原理是_________(用离子方程式表示)。
②将解吸后的CO2 催化加氢可制取乙烯。
已知：C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g) △H1 =-1323kJ• mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H2= -483. 6kJ• mol-1
则该过程的反应热为： 2CO2 (g) +6H2 (g)=C2H4(g) + 4 H2O ( g) △H3 ＝_______。
16．SO2是空气污染物 ，含有SO2 的尾气需处理后才能排放，有多种方法可除 去尾气中SO2。回答下列问题：
（1）氨水吸收法。利用氨水吸收烟气中的SO2， 其相关反应的主要热化学方程式如下：
SO2(g)+NH 3 • H2O(aq)=NH4HSO3(aq) △H1=akJ•mol-1；
NH 3 • H2O(aq)+NH4HSO3(aq)=(NH4)2SO3(aq)+H2O（1）△H2= b kJ• mol-1；
2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4 （aq）△H3 =ckJ• mol-1；
则反应 2SO2(g)+4 NH 3 • H2O(aq)+ O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的△H=___________kJ• mol-1（用含a、b、c的代数式表示）。
（2）热解气还原法。已知CO与SO2 在加热和催化剂作用 下生成生成S(g)和CO2。
①该反应的化学方程式为__________。
②在T °C时，向lL恒容的密闭容器中入充1 mol CO、0.5molSO2发生上述反应（S为气态）．5min时达到化学平衡，平衡时测得SO2的转化率为90 %，则 0 ~ 5 mi n 内 反应的平均速率v(SO2)=__________。此温度下该反应的平衡常数 K1=_______。下列选项中能够说明该反应已经达到平衡状态的是_____（填字母）。
a.体系的压强保持不变
b.混合气体的密度保持不变
c.混合气体的平均摩尔质量保持不变
d.单位时间内CO消耗的物质的量与 SO2 生成的物质的量之比为2：1
（3）氧化锌吸收法。配制ZnO悬浊液（含少量 MgO、CaO）在吸收塔中封闭循环脱硫。发生的主要反应为ZnO十SO2 = ZnSO3(s)．吸收过程中，测得pH、吸收效率η随 时间t的变化如图a所示。溶液中含硫元素微粒各组分浓度之比如图b所示。
①已知纯ZnO的悬浮液 pH 约为6.8，判断在pH-t曲线cd 段发生的主要反应的离子方程式为____________。
②SO2的吸收效率η随 pH 降低而减小的原因是____________。
参考答案
例题1、⑦⑩
【解析】生成物的总能量低于反应总能量的反应，是放热反应，若是吸热反应则相反，①错误；反应速率与反应是吸热还是放热没有必然的联系，②错误；中和热是指在一定条件下强酸于强碱的稀溶液反应生成1molH2O所放出的热量，与酸和碱的元数无关，③错误；加热是化学反应的条件，与反应是为否放热和吸热无关，④错误；燃烧热是指1mol的物质完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量，这里的稳定化合物包含两层意思，一是化合物稳定，如C燃烧可生成CO和CO2，其中CO2比CO稳定，二是化合物的状态稳定，如气态的水就不如液态的水稳定，⑤错误；从盖斯定律来看，反应焓变的大小与途径无关，⑥错误；燃烧热指在25 ℃、101 kPa时1 mol该物质完全燃烧生成稳定的氧化物，所放出的热量，与实际燃烧的硫的物质的量无关，⑦正确；任何一个化学反应，其反应前后都有能量的变化，⑧错误；化学反应的能量变化可以以光能、热能等形式变化，⑨错误；由图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，即由X→Z反应的ΔH＜0，⑩正确；由图可知该反应为放热反应，b曲线活化能降低，说明反应加入了催化剂，⑪正确；1 molCH4燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量才是甲烷的燃烧热，⑫错误。
例题2、（1）ΔH1＋ΔH2－ΔH3 (2)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－764.7 kJ·mol－1(3)（4）2ΔH3－2ΔH2－ΔH1 反应放出热量大，产生大量的气体（4）－99 ＋41（5）299（6）ΔH＝（7）－317kJ·mol－1（8）－10.4 kJ·mol－1（9）＋203.9 kJ·mol－1（10）MnO2(s)＋ SO2 (g)===MnSO4(s) ΔH＝－248 kJ·mol－1
【解析】（1）将题中的3个反应依次标记为①、②、③，根据盖斯定律，①＋②－③即得所求的反应，ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。(2)根据盖斯定律，由3×②－①×2＋③×2得：CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝3×(－192.9 kJ·mol－1)－2×49.0 kJ·mol－1＋(－44 kJ·mol－1)×2＝－764 kJ·mol－1。(3)反应热＝反应物键能总和－生成物键能总和，即6a＋5c－(4x＋12b)＝－d，可得x＝。（4）对照目标热化学方程式中的反应物和生成物在已知热化学方程式中的位置和化学计量数，利用盖斯定律，将热化学方程式③×2，减去热化学方程式②×2，再减去热化学方程式①，即可得出热化学方程式④，故ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1；联氨具有强还原性，N2O4具有强氧化性，两者混合在一起易自发地发生氧化还原反应，反应放出热量大，并产生大量的气体，可为火箭提供很大的推进力。（4）根据键能与反应热的关系可知，ΔH1＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝(1 076 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1)－(413 kJ·mol－1×3＋343 kJ·mol－1＋465 kJ·mol－1)＝－99 kJ·mol－1。根据质量守恒定律：由②－①可得：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，结合盖斯定律可得：ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝(－58 kJ·mol－1)－(－99 kJ·mol－1)＝＋41 kJ·mol－1。（5）形成1 mol H2(g)和1 mol I2(g)共放出436 kJ＋151 kJ＝587 kJ能量，设断裂2 mol HI(g)中化学键吸收2a kJ能量，则有：2a kJ－587 kJ＝11 kJ，得a＝299。[另解：ΔH＝2E(H—I)－E(H—H)－E(I—I)，2E(H—I)＝ΔH＋E(H—H)＋E(I—I)＝11 kJ·mol－1＋436 kJ·mol－1＋151 kJ·mol－1＝598 kJ·mol－1，则E(H—I)＝299 kJ·mol－1]。（6）给已知两个热化学方程式依次编号为①、②，观察可知得锂—碘电池反应的热化学方程式，根据盖斯定律可知，ΔH＝。（7）观察可知，①×2－②可得：Na2O2(s)＋2Na(s)===2Na2O(s)；根据盖斯定律，Na2O2(s)＋2Na(s)===2Na2O(s)的ΔH＝ΔH1×2－ΔH2＝(－414 kJ·mol－1)×2－(－511 kJ·mol－1)＝－317 kJ·mol－1。（8）根据盖斯定律，将①式减去②式可得：HF(aq) H＋(aq)＋F－(aq) ΔH＝－10.4 kJ·mol－1。（9）根据题意由①－②可得WO2(s)=WO2(g) ΔH＝＋203.9 kJ·mol－1。（10）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。
课时练习
1．C【解析】①NH4Cl固体溶于水，水解吸热，①不符合题意；
②炸药爆炸属于放热反应，②符合题意；
③食物因氧化而腐败，缓慢氧化属于放热反应，③符合题意；
④铝热反应放出大量的热，属于放热反应，④符合题意；
⑤酸碱中和反应属于放热反应，⑤符合题意；
⑥煅烧石灰石制生石灰为分解反应，属于吸热反应，⑥不符合题意；
⑦溴蒸气液化为物理变化，不是化学反应，⑦不符合题意；
综上，②③④⑤属于放热反应，答案选B。
2．A【解析】A、0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出133.5 kJ热量，则1mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出133.5 ×4kJ=534KJ热量，热化学方程式为N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋2H2O（g） △H＝－534 kJ·mol－1，A正确；
B．0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出133.5 kJ热量，则1mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出133.5 ×4kJ=534KJ热量，热化学方程式中焓变应为负值，B错误；
C．0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出133.5 kJ热量，则1mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出133.5 ×4kJ=534KJ热量，但生成液态水则放热更多，C错误；
D．0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出133.5 kJ热量，则1mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出133.5 ×4kJ=534KJ热量，热化学方程式中焓变应为负值，D错误；
故选A。
3．A【解析】0.5molCO2通入750mL1mol·L-1NaOH溶液中生成碳酸钠和碳酸氢钠，且碳酸钠和碳酸氢钠的物质的量之比为1：1，放出热量为y kJ，2molCO2反应放出热量为4y k.J，热化学反应方程式为 2CO2(g) + 3NaOH(aq)=NaHCO3(aq) + Na2CO3(aq) + H2O(l) ΔH= -4y kJ·mol-1 ①；
1molCO2通入1L2mol·L-1NaOH溶液中反应生成碳酸钠，放出的热量为xkJ，则热化学方程式为2NaOH(aq) + CO2(g) = Na2CO3(aq) ΔH= -x kJ·mol-1 ②；根据盖斯定律可知，①-②得：CO2(g) + NaOH(aq)=NaHCO3(aq) ΔH= -(4y-x) kJ·mol-1，A满足题意。
答案选A。
4．A【解析】①Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+H2(g) ΔH=+64.39 kJ/mol
②2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) ΔH=-196.46 kJ/mol
③H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.84 kJ/mol
根据盖斯定律，将①+×②+③，整理可得：Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+2H2O(l) ΔH=-319.68 kJ/mol，故合理选项是A。
5．C【解析】A．石墨和金刚石是由碳元素构成的两种不同的单质，石墨和金刚石之间的转化是化学变化，故A正确；
B．已知：①C(s、金刚石)+O2(g)═CO2(g)△H1=-395.4kJ•mol-1，②C(s、石墨)+O2(g)═CO2(g)△H2=-393.5kJ•mol-1，根据盖斯定律可知：将①-②可得：C(s、金刚石)═C(s、石墨)△H=-1.9 kJ•mol-1，金刚石的能量比石墨的能量高，故图b代表的是①的能量变化，故B正确；
C．根据B项分析可知，C(s、金刚石)=C(s、石墨) ΔH= -1.9 kJ•mol-1，故C错误；
D．根据物质能量越低越稳定，结合B项分析，金刚石的能量比石墨的能量高，石墨比金刚石的热稳定性好，故D正确；
答案选C。
6．B【解析】A．由图中信息可知，CO2 和 CH4 催化重整的产物是H2和CO，故合成气的主要成分为H2和CO，A错误；
B．由图示信息可知，①→②过程可表示为 CO2+NiC=2CO+Ni，B正确；
C．由图中信息可知，①→②过程中，反应物总能量高于生成物总能量，故该过程放出能量，C错误；
D．由图中信息可知，Ni在反应前后没有发生变化，但其参与了反应过程，故其为催化剂，在该反应中NiC才是中间产物，D错误。
故答案为：B。
7．A【解析】A、根据能量越低越稳定的原则，三种化合物中C的能量最低，所以C最稳定，故A正确；
B、由图象可知，第一步反应为吸热反应，第二步反应为放热反应，故B错误；
C、A与C的能量差为ΔH=（E1-E2）+（E3-E4）=E1+E3-E2-E4，则C错误；
D、AB的反应是吸热反应，与反应发生的条件无关，即吸热反应不一定要加热，故D错误。
答案选A。
8．D【解析】A．由图：P(s)＋Cl2(g)=PCl3(g)+Cl2(g)， ΔH＝－310 kJ·mol－1即：P(s)＋Cl2(g)=PCl3(g) ΔH＝－310 kJ·mol－1，故A正确；
B．由图①PCl3(g)+Cl2(g)=PCl5(g)，ΔH＝-90kJ·mol－1，②P(s)＋Cl2(g)=PCl3(g)+Cl2(g)ΔH＝-310 kJ·mol－1 ，由盖斯定律(①+②)×(-2)：2PCl5(g)=2P(s)＋5Cl2(g) ΔH＝＋800 kJ·mol－1，故B正确；
C．由图得：PCl3(g)＋Cl2(g)=PCl5(g) ΔH＝－90 kJ·mol－1，故C正确；
D．根据盖斯定律，根据盖斯定律分步反应和一步直接反应的反应热相同。P和Cl2两步反应生成1 mol PCl5焓变与P和Cl2一步反应生成1 mol PCl5焓变相等，故D错误；
故选D。
9．B【解析】A．反应①温度升高，K值增大，则反应吸热，△H1＞0，反应②温度升高，K值减小，则反应放热，△H2＜0，故A错误；
B．根据盖斯定律可得，②－①＝③，则有△H2－△H1＝△H3，故B正确；
C．K1＝，K2＝，K3＝，则有K2÷K1＝K3，故C错误；
D．根据K2÷K1＝K3，可知反应③在973K时的K值比1173K时的K值大，温度升高，K值减小，则反应放热，所以要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，可采取降温措施，故D错误。
故选B。
10．C【解析】A. 原子失电子为吸热过程，相同条件下，K与Na同一主族，电离能同主族从上到下逐渐减小，K(s)的(△H2'＋△H3')
C. 由盖斯定律可知，反应一步完成和分步完成的能量相同，则△H2+△H3+△H4+△H5+△H6+△H7=△H1，则△H2＋△H3＋△H4＋△H5= △H1－(△H6＋△H7)，故C错误；
D. 2Na(s)＋Cl2(g)＝2NaCl(s)反应中，△H<0，△S<0，低温下△G=△H-T△S<0可自发进行，故D正确；
答案选C。
11．C【解析】A．Cl·由Cl2在光照条件下生成，是CH4与Cl2反应的“中间体”，而不是反应的催化剂，A错误；
B．Ea1、Ea2分别为第一步反应、第二步反应所需活化能，升高温度，反应所需活化能不变，即Ea1、Ea2不变，B错误；
C．Cl2是该反应的反应物，增大反应物的浓度，反应速率增大，而反应的△H和反应的途径无关，只与反应的始态和终态有关，即增大氯气的浓度不影响△H的大小，C正确；
D．第一步反应所需活化能Ea1大于第二步反应所需活化能Ea2，第一步反应单位体积内活化分子百分数低于第二步反应，故第二步反应速率更大，D错误。
答案选C。
12．C【解析】A．由图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应为放热反应，则分解反应的热化学方程式为 2NO(g)N2(g)+O2(g)△H = -43.77 kcal• mol-1，故A错误；
B．由图像可知，中间产物3能量高于中间产物4的能量，为放热反应，中间产物3中的键能小于中间产物4的，能量越低越稳定，则中间产物4更稳定，故B错误；
C．过渡态和反应物的能量差(△E)称为活化能，根据图示计算可得，历程中“5→TS4→6”的活化能最大，活化能越大，反应速率越慢，反应历程中慢反应决定整个反应的快慢，故C正确；
D．使用高效催化剂，可以改变反应物的活化能，但不能影响反应热，反应热由反应物的总能量和生成物的总能量决定，故D错误；
答案选C。
13．（1）Ⅲ（2）左端液柱降低，右端液柱升高；放热（3）①产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管内形成一段液柱②可能是放热反应③硝酸铵(或其他合理答案)
【解析】（1）装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热还是吸热；装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应放热还是吸热；装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能证明该反应是放热反应还是吸热反应，故答案为Ⅲ。
（2）氢氧化钡与硫酸的反应属于中和反应，中和反应都是放热反应，所以锥形瓶中气体受热膨胀，导致U型管左端液柱降低，右端液柱升高，故答案为左端液柱降低，右端液柱升高；放热。
（3）①若M为钠，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应为放热反应，放热的热量使大试管中温度升高，气体压强增大，所以右边烧杯中有气泡产生；反应结束，冷却后大试管中温度降低，压强减小，右边烧杯中的导管会形成一端液柱，故答案为产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管内形成一段液柱。
②若观察到烧杯里产生气泡，说明M溶于水放出热量，由于放热反应一定属于化学变化，而有热量放出的反应不一定为化学变化，所以不一定属于放热反应，如浓硫酸溶于水会放出热量，但是不属于放热反应，故答案为可能是放热反应。
③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，说明M溶于水后导致大试管中温度降低，压强减小，证明M溶于水为吸热过程，溶于水能够吸收热量的物质有：硝酸铵等，故答案为硝酸铵。
14．（1）减少实验过程中的热量损失（2）不能；环形铁质搅拌棒易传热，散发热量，会使测出的温度偏低，所得中和热的测定值比理论值偏低（3）要保证盐酸反应完全，以盐酸的量为准进行准确计算；不相等；相等（4）HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H=-57.3kJ/mol（5）4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g) △H=﹣260kJ/mol
【解析】（1）利用该装置测量中和热，在两个烧杯间填满碎泡沫塑料，目的是减少实验过程中的热量损失；
（2）实验过程中应用环形玻璃搅拌棒而不能同环形铁质搅拌棒，原因是环形铁质搅拌棒易传热，散发热量，会使测出的温度偏低，所得中和热的测定值比理论值偏低；
（3）实验过程中碱应稍过量，原因是要保证盐酸反应完全，以盐酸的量为准进行准确计算；若利用60 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L的氢氧化钠溶液进行反应，反应所放出的热量与上一实验不相等，但经过计算该次实验的中和热与前一实验的中和热相同。
（4）上述反应的热化学方程式为HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ/mol；
（5）根据盖斯定律，第一个方程式加上第二个方程式的4倍减去第三个方程式的2倍即得到目标方程式，目标方程式的热化学方程式为4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)△H=﹣260kJ/mol。
15．(1)①a②50%(2) ①4②P02③逆反应(3) ①CO2++H2O=2②−127.8kJ•mol−1
【解析】(1)①lgKP越大，表明平衡向正反应方向进行的程度越大。图中随温度的升高，lgKP增大，说明升高温度，平衡正向移动，才表明该反应是吸热反应，属于吸热反应的是反应bc；图中随温度的升高，lgKP减小，说明升高温度，平衡逆向移动，才表明该反应是放热反应，属于放热反应的是反应a，故答案为：a；
②R 点对应温度下，lgKP=0，KP=1，
因此1.5-x=x，解得：x=0.75mol，CO的平衡转化率=×100%=50%，故答案为：50%；
(2)在T℃下，向某恒容密闭容器中加入 2mol CH4 ( g ) 和 8mol FeO ( s ) 进行反应 b: CH4 (g) + 4FeO(s)⇌4Fe(s)+ 2H2O( g) +CO2 ( g) 。反应起始时压强为 P0，达到平衡状态时 ，容器的气体压强是起始压强的 2 倍，压强之比为气体物质的量之比，说明平衡时气体的物质的量是原来的2倍，因此平衡时气体的物质的量为4mol，故答案为：4；
②
因此2-x+2x+x=4，解得：x=1mol，则
Kp===p02，故答案为：p02；
③若起始时向该容器中加入0.5mol CH4(g)，2mol FeO(s)，3mol H2O(g)，1.5mol CO2(g)，根据方程式CH4(g)+4FeO(s) ⇌4Fe(s)+2H2O(g)+CO2(g)，相当于加入4mol H2O(g)，2.5mol CO2(g)，而加入 2mol CH4 ( g ) 和 8mol FeO ( s ) 相当于加入4mol H2O(g)，2mol CO2(g)，因此相当于加入0.5mol CO2(g)，平衡向逆反应方向移动，故答案为：逆反应；
(3)①由图1的吸收过程可知，该微胶囊吸收CO2的过程就是球形微胶囊内部的Na2CO3溶液吸收CO2的过程，故原理是CO2+H2O+=2，故答案为：CO2+H2O+=2；
②由题意可知：i．C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g)△H=-1323kJ/mol，ii．2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol，盖斯定律计算ii×3-i可知：2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g)△H=-127.8kJ/mol，故答案为：-127.8 kJ/mol。
16．（1）2a+2b+c（2）①2CO+SO2S(g)+2CO2②0.09mol·L—1·min—1；729；d（3）①ZnSO3+SO2+H2O=Zn2+ +2HSO②pH 降低，c(H+)增大，ZnSO3溶解
【解析】（1）利用氨水吸收烟气中的SO2， 其相关反应的主要热化学方程式如下：
①SO2(g)+NH3• H2O(aq)=NH4HSO3(aq)△H1=akJ•mol-1；
②NH3• H2O(aq)+NH4HSO3(aq)=(NH4)2SO3(aq)+H2O（1）△H2= b kJ• mol-1；
③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4（aq）△H3=ckJ• mol-1；
根据盖斯定律可知，①´2+②´2+③可得2SO2(g)+4 NH3• H2O(aq)+ O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)，则反应2SO2(g)+4 NH3• H2O(aq)+ O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的△H=2△H1+2△H2+△H3=(2a+2b+c) kJ• mol-1。
（2）①CO与SO2在加热和催化剂作用 下生成生成S(g)和CO2，该反应的化学方程式为2CO+SO2S(g)+2CO2。
②在T °C时，向lL恒容的密闭容器中入充1 mol CO、0.5molSO2发生上述反应，5min时达到化学平衡，平衡时测得SO2的转化率为90 %，则 0 ~ 5 mi n 内SO2的变化量为0.45mol，则CO、S(g)、2CO2的变化量为0.9 mol、0.45 mol、0.9 mol，CO、SO2、S(g)、2CO2的平衡浓度分别为0.1mol/L、0.05mol/L、0.45mol/L、0.9mol/L。 0 ~ 5 mi n 内反应的平均速率v(SO2)=0.09mol·L—1·min—1。此温度下该反应的平衡体系中，平衡常数 K1=729。
a. 反应前后气体的分子数相同，故压强在反应过程中始终不变，当恒容的密闭容器中体系的压强保持不变时，不能判断是否达到化学平衡状态；
b.根据质量守恒定律可知，恒容的密闭容器中气体的质量不变、体积不变，故在反应过程中混合气体的密度保持不变，无法据此判断反应是否达到平衡状态；
c.在反应过程中，气体的总物质的量不变，气体的质量也不变，故混合气体的平均摩尔质量保持不变，不能据此判断反应是否达到化学平衡状态；
d.单位时间内CO消耗的物质的量与SO2生成的物质的量之比为2：1，说明正反应速率和逆反应速率相等，可以说明反应已经达到平衡状态。
综上所述，能够说明该反应已经达到平衡状态的是d。
（3）①由图象可知，在pH-t曲线bc段，溶液的pH变化较小，可知该阶段主要发生ZnO+SO2= ZnSO3；在pH-t曲线cd 段，溶液的pH变小较快，可以推断ZnSO3转化为易溶于水的酸式盐Zn(HSO)2，该反应的离子方程式为ZnSO3+SO2+H2O=Zn2++2HSO。
②由上面分析可知，ZnSO3可以转化为易溶于水的酸式盐Zn(HSO)2。由图b可知，HSO的水溶液显酸性，SO2在酸性溶液中的溶解度较小，所以，SO2的吸收效率η随 pH 降低而减小的原因是：pH 降低，c(H+)增大，ZnSO3溶解。
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