专题五 热化学 化学反应速率与平衡 主观题突破 1.热化学方程式的书写与焓变的计算（含解析）-2024年江苏高考化学大二轮复习讲义

这是一份专题五 热化学 化学反应速率与平衡 主观题突破 1.热化学方程式的书写与焓变的计算（含解析）-2024年江苏高考化学大二轮复习讲义，共10页。试卷主要包含了焓变的计算，热化学方程式书写易出现的错误，盖斯定律等内容，欢迎下载使用。

1．焓变的计算
(1)根据(相对)能量计算
ΔH＝H总(生成物)－H总(反应物)
(2)根据键能计算
ΔH＝∑E(反应物键能)－∑E(生成物键能)
(3)根据活化能计算
ΔH＝E(正反应的活化能)－E(逆反应的活化能)
2．热化学方程式书写易出现的错误
(1)未标明反应物或生成物的状态而造成错误。
(2)反应热的符号使用不正确，即吸热反应未标出“＋”号，放热反应未标出“－”号，从而导致错误。
(3)漏写ΔH的单位，或者将ΔH的单位写为kJ，从而造成错误。
(4)反应热的数值与方程式的计量数不对应而造成错误。
(5)对燃烧热的概念理解不到位，忽略其标准是1 ml可燃物而造成错误。
(6)对中和反应反应热理解不准确。
①强酸与强碱中和反应的反应热ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，若用弱酸代替强酸(或用弱碱代替强碱)，因电离吸热，放出的热量减少。
②若用浓硫酸(或NaOH固体)作反应物，放出热量增多。
③若是稀硫酸和Ba(OH)2反应，生成1 ml H2O(l)时所释放的热量会比57.3 kJ多，原因是H＋与OH－结合成1 ml H2O(l)的同时，Ba2＋和SOeq \\al(2－,4)结合成BaSO4沉淀也会放热。
提醒 对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态之外，还要注明物质的名称。
如：①S(单斜，s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＝－297.16 kJ·ml－1
②S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＝－296.83 kJ·ml－1
③S(单斜，s)===S(正交，s) ΔH3＝－0.33 kJ·ml－1
3．盖斯定律
(1)ΔH与盖斯定律
利用盖斯定律求热化学方程式中的焓变ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
(2)盖斯定律的答题模板——叠加法
步骤1 “倒”
为了将方程式相加得到目标方程式，可将部分方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号相反。这样就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往容易出错。
步骤2 “乘”
为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式乘以某个倍数，反应热也要乘以相应倍数。
步骤3 “加”
上面的两个步骤做好了，只要将方程式相加即可得目标方程式，反应热也要相加。
1．[2023·新课标卷，29(1)]根据图示数据计算反应eq \f(1,2)N2(g)＋eq \f(3,2)H2(g)===NH3(g)的ΔH＝__________ kJ·ml－1。
2．[2021·湖南，16(1)]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法Ⅰ.氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。
反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) ΔH＝______ kJ·ml－1。
3．[2023·湖南，16(1)]已知下列反应的热化学方程式：
①C6H5C2H5(g)＋eq \f(21,2)O2(g)===8CO2(g)＋5H2O(g) ΔH1＝－4 386.9 kJ·ml－1
②C6H5CH===CH2(g)＋10O2(g)===8CO2(g)＋4H2O(g) ΔH2＝－4 263.1 kJ·ml－1
③H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH3＝－241.8 kJ·ml－1
计算反应④C6H5C2H5(g)C6H5CH===CH2(g)＋H2(g)的ΔH4＝____________kJ·ml－1。
4．[2023·北京，16(2)]二十世纪初，工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：
ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4；
ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是____________(填序号)。
a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ
b．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应
c．CO2(l)＋2NH3(l)===CO(NH2)2(l)＋H2O(l) ΔH＝E1－E4
5．[2022·河北，16(1)]298 K时，1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ,1 ml H2O(l)蒸发吸热44 kJ，表示H2燃烧热的热化学方程式为______________________________________________
________________________________________________________________________。
1．目前Haber-Bsch法是工业合成氨的主要方式，其生产条件需要高温高压。为了有效降低能耗，过渡金属催化还原氮气合成氨被认为是具有巨大前景的替代方法。催化过程一般有吸附—解离—反应—脱附等过程，图示为N2和H2在固体催化剂表面合成氨反应路径的势能面图(部分数据略)，其中“*”表示被催化剂吸附。
氨气的脱附是________(填“吸热”或“放热”)过程，合成氨的热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．CO2经过催化氢化合成低碳烯烃。其合成乙烯的反应为2CO2(g)＋6H2(g)CH2==CH2(g)＋4H2O(g) ΔH。几种物质的能量(在标准状况下规定单质的能量为0，测得其他物质在生成时所放出或吸收的热量)如下表所示：
则ΔH＝______________。
3．氢气是主要的工业原料，也是最重要的工业气体和特种气体，可用作合成氨、合成甲醇的原料。相关化学键的键能数据如表所示。
(1)H2可与CO2生成甲醇和水，其反应过程如下。
反应Ⅰ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)；
反应Ⅱ：CH3OCH3(g)＋H2O(g)2CH3OH(g)。
由表中化学键键能数据可知，反应Ⅰ的ΔH＝____________ kJ·ml－1。
(2)已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝a kJ·ml－1，则由表中化学键键能数据可知a＝__________________。
4．钌及其化合物在合成工业上有广泛用途，下图是用钌(Ru)基催化剂催化合成甲酸的过程。每生成92 g液态HCOOH放出62.4 kJ的热量。
根据图示写出该反应的热化学方程式：________________________________________
________________________________________________________________________。
5．在α-Fe(Ⅲ)铁原子簇表面，以N2和H2为原料合成氨的反应机理如下：
①H2(g)===2H(g) ΔH1
②N2(g)＋2H(g)2(NH)(g) ΔH2
③(NH)(g)＋H(g)(NH2)(g) ΔH3
④(NH2)(g)＋H(g)NH3(g) ΔH4
总反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH。则ΔH4＝______________________________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH的式子表示)。
6．实验室可用KClO3分解制取O2，KClO3受热分解的反应分两步进行：
①4KClO3(s)===3KClO4(s)＋KCl(s)
②KClO4(s)===KCl(s)＋2O2(g)
已知：
K(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g)===KCl(s) ΔH＝－437 kJ·ml－1
K(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g)＋eq \f(3,2)O2(g)===KClO3(s) ΔH＝－398 kJ·ml－1
K(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g)＋2O2(g)===KClO4(s) ΔH＝－433 kJ·ml－1
则反应4KClO3(s)===3KClO4(s)＋KCl(s)的ΔH＝__________ kJ·ml－1。
7．1 ml CH4(g)完全燃烧生成气态水的能量变化和1 ml S(g)燃烧的能量变化如图所示。在催化剂作用下，CH4(g)可以还原SO2(g)生成单质S(g)、H2O(g)和CO2(g)，写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
8．工业上利用甲酸的能量关系转换图如图所示：
反应CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)的ΔH＝________ kJ·ml－1。
9．硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法，其流程图如下。
已知：
反应Ⅰ：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH1＝＋572 kJ·ml－1
反应Ⅱ：H2SO4(aq)===SO2(g)＋H2O(l)＋eq \f(1,2)O2(g) ΔH2＝＋327 kJ·ml－1
反应Ⅲ：2HI(aq)===H2(g)＋I2(g) ΔH3＝＋172 kJ·ml－1
则反应SO2(g)＋I2(g)＋2H2O(l)===2HI(aq)＋H2SO4(aq) ΔH＝__________________。
10．如图表示在CuO存在下HCl催化氧化的反应过程，则总反应的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
主观题突破1 热化学方程式的书写与焓变的计算
真题演练
1．－45
2．＋90.8
3．＋118
解析 根据盖斯定律，将①－②－③可得C6H5C2H5(g)C6H5CH===CH2(g)＋H2(g)ΔH4＝－4 386.9 kJ·ml－1－(－4 263.1 kJ·ml－1)－(－241.8 kJ·ml－1)＝＋118 kJ·ml－1。
4．ab
解析 反应ⅰ的活化能是E1，反应ⅱ的活化能是E3，E15．H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286 kJ·ml－1
解析 298 K时，1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ，1 ml H2O(l)蒸发吸热44 kJ，则1 ml H2燃烧生成1 ml H2O(l)放热286 kJ，表示H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286 kJ·ml－1。
考向预测
1．吸热
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·ml－1
解析 由势能面图可知，氨气从催化剂上脱离时势能面在升高，为吸热过程，由图可知，eq \f(1,2) ml氮气和eq \f(3,2) ml氢气生成1 ml氨气的反应热为21 kJ·ml－1－17 kJ·ml－1－50 kJ·ml－1＝－46 kJ·ml－1，则合成氨的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·ml－1。
2．－128 kJ·ml－1
解析 反应焓变＝生成物总能量－反应物总能量，则该反应的焓变为52 kJ·ml－1＋(－242 kJ·ml－1)×4－(－394 kJ·ml－1)×2－0＝－128 kJ·ml－1。
3．(1)－350 (2)－92
解析 (1)ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。反应 Ⅰ 的ΔH＝4E(C===O)＋6E(H—H)－6E(C—H)－2E(C—O)－6E(H—O)＝4×745 kJ·ml－1＋6×436 kJ·ml－1－6×412 kJ·ml－1－2×351 kJ·ml－1－6×462 kJ·ml－1＝－350 kJ·ml－1。(2)根据ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和可知，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH＝E(N≡N)＋3E(H—H)－6E(N—H)＝946 kJ·ml－1＋3×436 kJ·ml－1－6×391 kJ·ml－1＝－92 kJ·ml－1，则a＝－92。
4．H2(g)＋CO2(g)===HCOOH(l) ΔH＝－31.2 kJ·ml－1
解析 根据整个流程图可知，CO2(g)和H2(g)为反应物，生成物为HCOOH(l)，92 g HCOOH的物质的量为eq \f(92 g,46 g·ml－1)＝2 ml，所以生成1 ml HCOOH(l)放出31.2 kJ热量，热化学方程式为H2(g)＋CO2(g)===HCOOH(l) ΔH＝－31.2 kJ·ml－1。
5.eq \f(1,2)(ΔH－3ΔH1－ΔH2－2ΔH3)
6．－144
解析 ①K(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g)===KCl(s) ΔH＝－437 kJ·ml－1；②K(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g)＋eq \f(3,2)O2(g)===KClO3(s) ΔH＝－398 kJ·ml－1；③K(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g)＋2O2(g)===KClO4(s) ΔH＝－433 kJ·ml－1，依据盖斯定律将①＋③×3－②×4得到4KClO3(s)===3KClO4(s)＋KCl(s)的ΔH＝－144 kJ·ml－1。
7．CH4(g)＋2SO2(g)===2S(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋352 kJ·ml－1
解析 根据图像可知：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝126 kJ·ml－1－928 kJ·ml－1＝－802 kJ·ml－1；②S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－577 kJ·ml－1；根据盖斯定律可知①－②×2可得CH4(g)＋2SO2(g)===2S(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋352 kJ·ml－1。
8．－31.4
解析 根据图示可得如下热化学方程式：①HCOOH(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋72.6 kJ·ml－1；②CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)CO2(g) ΔH2＝－283.0 kJ·ml－1；③H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)H2O(g) ΔH3＝－241.8 kJ·ml－1。由盖斯定律可得，将③－①－②得到反应CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)的ΔH＝ΔH3－ΔH1－ΔH2＝－241.8 kJ·ml－1－(＋72.6 kJ·ml－1)－(－283.0 kJ·ml－1)＝－31.4 kJ·ml－1。
9．－213 kJ·ml－1
解析 根据盖斯定律，将Ⅰ×eq \f(1,2)－Ⅱ－Ⅲ得反应SO2(g)＋I2(g)＋2H2O(l)===2HI(aq)＋H2SO4(aq)
ΔH＝－213 kJ·ml－1。
10．2HCl(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g)＋Cl2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
解析 根据盖斯定律，化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热都是相同的，由题图可知热化学方程式为2HCl(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g)＋Cl2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
化学键
N≡N
H—H
N—H
键能E/(kJ·ml－1)
946
436.0
390.8
物质
H2(g)
CO2(g)
CH2==CH2(g)
H2O(g)
能量/(kJ·ml－1)
0
－394
52
－242
化学键
H—H
C—O
C—H
H—O
C==O
N—H
N≡N
E/(kJ·ml－1)
436
351
412
462
745
391
946