高考化学二轮专题复习：化学反应中的能量变化

这是一份高考化学二轮专题复习：化学反应中的能量变化，共15页。

化学反应中的能量变化
【考情分析】
一、考纲要求
1．理解化学反应中的能量变化与化学键变化的关系；
2．理解吸热反应、放热反应与反应物及生成物能量的关系；
3．了解化学反应中能量变化的实质，知道化学能与热能的转化是化学反应中能量转化的主要形式。
4．认识能源是人类生存和发展的重要基础，知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。
5．了解焓变与反应热涵义。明确ΔH = H（反应产物）－H（反应物）。
6．理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。
7．以上各部分知识与技能的综合应用。
二、命题趋向
依据新课程化学实验的学习目标和学习内容，近几年的主要题型有（1）热化学方程式的书写及正误判断；（2）反应热的计算；（3）比较反应热的大小；（4）反应热与能源的综合考查。由于能源问题已成为社会热点，因此有关能源的试题将成为今后命题的热点；对于燃烧热和中和热的概念及计算仍将是高考考查的重点，主要在选择题、填充题、实验题中体现，重点考查学生灵活运用知识、接受新知识的能力。
新课标关注能源、提高能量利用效率，今年又是各地降低能耗，走可持续发展的一年，估计与实际相联系节约能源的试题可出现。新课标明确了焓变与反应热的关系，极有可能出现运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。
考试大纲对反应热的要求是：掌握热化学方程式的含义；了解化学反应中的能量变化、吸热反应、放热反应、反应热、燃烧热、中和热；理解盖斯定律的含义，掌握有关反应热的简单计算；初步认识使用化石燃料的利弊，新能源的开发，燃料充分燃烧的条件。
学习中应以“热化学方程式”为突破口，通过对热化学方程式的书写及正误判断充分理解其含义，同时触类旁通，不断掌握反应热的计算技巧，学会应用盖斯定律。
化学反应中的能量变化在高考中经常涉及的内容有：书写热化学方程式、判断热化学方程式的正误及反应热的大小比较等等。中和热实验的测定是高中阶段比较重要的一个定量实验。无论从能量的角度，还是从实验的角度，中和热实验的测定都将会是今后高考考查的热点。

【知识归纳】
一、正确理解“三热”概念
1、反应热：在化学反应过程中反应本身放出或吸收的热量。在恒温恒压条件下的反应热用△H表示，单位是kJ/mol，并规定放热反应的△H<0，吸热反应的△H>0。
2、标准燃烧热与热值
燃烧热是反应热的一种形式，使用燃烧热的概念时要理解下列要点。
① 规定是在101 kPa压强下测出热量。书中提供的燃烧热数据都是在101kPa下测定出来的。因为压强不同，反应热有所不同。
② 规定可燃物的物质的量为1mol（这样才有可比性）。因此，表示可燃物的燃烧热的热化学方程式中，可燃物的化学计量数为1，其他物质的化学计量数常出现分数。例如，C8H18的燃烧热为5518 kJ·mol-1，用热化学方程式表示则为
C8H18（l）+O2（g）= 8CO2（g）+9H2O（l）；△H=－5518 kJ·mol-1
③ 规定生成物为稳定的氧化物．例如C→ CO2、H →H2O(l)、S →SO2等。
C（s）+O2（g）=CO（g）；△H=－110.5 kJ·mol-1
C（s）+O2（g）=CO2（g）；△H=－393.5 kJ·mol-1
C的燃烧热为393.5 kJ·mol-1，而不是110.5 kJ·mol-1。
④ 叙述燃烧热时，用正值，在热化学方程式中用△H表示时取负值。例如，CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol-1，而△H＝－890.3 kJ·mol-1且必须以1mol可燃物燃烧为标准。
⑤要与热值概念进行区别。热值：1g物质完全燃烧的反应热叫该物质的热值。
3、中和热：把在稀溶液中酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O时的反应热叫中和热，单位是kJ/mol。燃烧热和中和热都属于反应热。
二、正确书写热化学方程式
1、ΔH只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边，并用“；”隔开。若为放热反应，ΔH为 <0：若为吸热反应，ΔH为>0 。ΔH的单位一般为kJ/mol。
2、注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的个数。因此化学计量数可以是整数、也可以是分数。
3、反应物和产物的聚集状态不同，反应热数值以及符号都可能不同。因此，必须注明物质的聚集状态(s、l、g)才能完整地体现出热化学方程式的意义。热化学方程式中不用↑和↓。
4、由于ΔH与反应完成物质的量有关，所以方程式中化学式前面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。
5、当反应向逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。
6、用中文表示焓变时数值没有正负号，而用符号表示焓变时数值必须注明正负号。如H2的燃烧热为285.8kJ/mol，△H=－285.8kJ/mol。
三、盖斯定律
1、定义：化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与反应的途径无关。即如果一个反应可以分步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的。即
甲乙，甲丙乙，ΔH=ΔH1+ΔH2。
2、应用
（1）利用关系图找出反应热之间的关系

①找起点和终点（起点是A，终点是C）；②找途径：一个是A→B→C，一个是A→C；③列式：△H3=△H1+△H2。
（2）利用方程组找出反应热之间的关系
①找出中间产物（中间产物是B）；②利用方程组消去中间产物：反应c＝反应a+反应b；③列式：△H3=△H1+△H2。
四、键能、反应热和稳定性的关系
1、键能定义：在101kPa、298K条件下，1mol气态AB分子全部拆开成气态A原子和B原子时需吸收的能量称AB间共价键的键能，单位为kJ · mol –1。
2、键能与反应热 化学反应中最主要的变化是旧化学键发生断裂和新化学键的形成。化学反应中能量的变化也主要决定于这两个方面吸热与放热，可以通过键能计算得到近似值。
①放热反应或吸热反应 旧键断裂吸收的能量大于新键形成放出的能量，为吸热反应；旧键断裂吸收的能量小于新键形成所放出的能量，该反应为放热反应。
②反应热 化学反应中吸收或放出的热量称反应热，符号ΔH，单位kJ · mol –1 ，吸热为正值，放热为负值。可以通过热化学方程式表示。反应热的大小与多个因素有关，其数据来源的基础是实验测定。由于反应热的最主要原因是旧化学键断裂吸收能量与新化学键形成放出能量，所以通过键能粗略计算出反应热。
ΔH（反应热）== =反应物的键能总和—生成物键能总和。为方便记忆，可作如下理解：断裂旧化学键需吸热（用＋号表示），形成新化学键则放热（用－号表示），化学反应的热效应等于反应物和生成物键能的代数和，即ΔH=（＋反应物的键能总和）＋（—生成物键能总和），若ΔH＜0，为吸热，若ΔH＞0，为放热。
3、物质稳定性：物质在反应中放出能量越多，则生成物能量越小，该物质越稳定，生成物中化学键越牢固。反之亦然。
如：同素异形体稳定性的比较：根据△H正负和大小判断，反应放热，说明生成物能量小，较稳定。
五、常见的吸热反应与放热反应
常见吸热反应：所有盐的水解和电离过程、大多数的分解反应。
常见放热反应：燃烧、爆炸反应、金属与酸的置换、酸碱中和反应、2NO2N2O4、大多数的化合反应是放热的。
六、误点警示
1、吸热反应一定需要加热才能发生吗？
答：吸热反应不一定需要加热才能发生，如氢氧化钡晶体[Ba（OH）2·8H2O]和氯化铵晶体的反应为吸热反应，但只要用玻璃棒搅拌混合，温度即迅速降低，同时有刺激性气体产生，说明该反应已进行。加热只是反应所需的一种条件，放热、吸热取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小，只要反应物总能量大于生成物总能量，反应一定放热，反之，就一定吸热。有的放热反应如碳的燃烧需要加热到着火点才能进行。
2、中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热内。
以下反应热均非中和热：
①H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)==BaSO4(s)+H2O(1) (此处还有BaSO4(s)的生成热)；
②NaOH(s)+HCl(aq)==NaCl(aq)+H2O(此处还有NaOH的溶解热)；
③CH3COOH(aq)+NaOH(aq)==CH3COONa(aq)+H2O(1)(此处还有CH3COOH电离热)。
3、已知：H2(g) + Cl2(g) = 2 HCl(g) ΔH = － 184.6 kJ·mol-1，能由此判断出氢气的燃烧热为184.6 KJ·mol-1吗？已知2C2H2 (g) + 5 O2 (g) 4 CO2 (g) + 2 H2O（l）; △H =-2600kJ·mol-1，能说乙炔的燃烧热为-2600kJ·mol-1吗？另外，物质的燃烧热大，其产生的火焰温度就高吗？
答：“燃烧热”的定义是：在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物（或单质）时放出的能量。完全燃烧，是指物质中下列元素完全转变成对应的物质：C→CO2(g)，H→H2O(l)，P→P2O5(s)，N→N2(g)，S→SO2(g)。生成不稳定的氧化物所放出的热量不是燃烧热，如：C→CO(g)，H→H2O（g）。氢气在氯气中虽能燃烧，但其热效应却不是燃烧热，只能称为反应热。
燃烧热叙说有两种形式：一是用文字表示，此时只能用相应的数值和单位，不能用“—”号。如乙炔的燃烧热为1300kJ·mol-1；一是用△H表示，此时需用负号表示，如乙炔的燃烧热△H =-1300kJ·mol-1。火焰的温度与可燃物的燃烧热和热量损失（如生成的水等）有关。燃烧热相差不大时，生成的水越多，热量损失就越多，火焰温度就低。
【考点例析】
例1．已知反应A＋B＝C＋D为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（ ）
A. A的能量一定高于C B. B的能量一定高于D
C. A和B的总能量一定高于C和D的总能量
D. 该反应为放热反应，故不必加热就一定能发生
解析:化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化——吸热或放热，当反应物的总能量高于生成物质总能量时为放热反应中，当反应物的总能量低于生成物的总能量时为吸热反应。值得注意的是：总能量是指所有反应物或所有生成物，而不是其中某些反应物或某些生成物,所以A、B是不正确的；而有的放热反应在开始时也是需要加热的，例如炭的燃烧。
答案:C
例2．关于吸热反应的说法正确的是( )。
A．凡需加热的反应一定是吸热反应 B．只有分解反应才是吸热反应
C．使用催化剂的反应是吸热反应
D．CO2与CaO化合是放热反应，则CaCO3分解是吸热反应
解析：A组见上一题目分析，有些化合反应也是吸热反应，例如炭和二氧化碳化合生成一氧化碳的反应就是吸热反应，故B不正确，催化剂是用来改变化学反应速率的，它不能改变反应物和生成自身的能量，故不影响反应热，像合成氨、二氧化硫的催化氧化都是放热反应，故C也是不对的。CO2和CaO的化合反应与CaCO3的分解反应是相反过程，故D正确。
答案D
例3．在同温同压下，下列各组热化学方程式中，△H1＞△H2的是 （ ）
A 2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)；△H1 2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)；△H2
B S(g)+O2(g)==SO2(g)；△H1 S(s)+O2(g)==SO2(g)；△H2
C C(s)+ O2(g)==CO(g)；△H1 C(s)+ O2(g)==CO2 (g)；△H2
D H2(g)+ Cl2(g)==2HCl(g)；△H1 H2(g)+ Cl2(g)==HCl(g)；△H2
解析：上述各反应均是燃烧反应，故都是放热反应，所有△H1和△H2均为负值，反应放出或吸收热量的多少，跟反应物和生成物的聚集状态有密切关系。A中，由于从气态水到液态水会放热，所以生成液态水比生成气态水放出热量多，又因为放热△H为负值，放热越多△H越小，故△H1>△H2；B中，由于从固态硫到气态硫要吸热，所以气态硫燃烧放出的热量比固态硫燃烧放出的热量多，即△H1<△H2；C中，生成CO放热，因为氧气过量会与CO反应又放出热量，所以△H1>△H2；D中，△H1=2△H2，因为△H1和△H2均为负值，所以△H1<△H2。
答案:AC
［感悟］比较△H大小时，一要注意反应物和生成物的聚集状态，二要注意热化学方程式中化学计量数，三要注意放热反应的反应热△H<0，放热越多，│△H│越大，△H越小。
例4． 灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。已知：
①Sn(s、白)＋2HCl(aq)＝SnCl2(aq)＋H2(g)；△H1
②Sn(s、灰)＋2HCl(aq)＝SnCl2(aq)＋H2(g)；△H2
③Sn(s、灰)Sn(s、白)；△H3＝＋2.1kJ/mol
下列说法正确的是
A △H1＞△H2 B 锡在常温下以灰锡状态存在
C 灰锡转化为白锡的反应是放热反应 D 锡制器皿长期处于低于13.2℃的环境中，会自行毁坏
解析：②－①可得③，△H2－△H1＞0，故△H2＞△H1 ，A错，根据③，在常温下，灰锡会向白锡转化故常温下以白锡状态存在，正反应为吸热反应，故B、C错，当锡制器皿长期处于低于13.2℃的环境中会转化为灰锡，灰锡以粉末状存在，故会自行毁坏。
答案:D
［感悟］利用盖斯定律可快速、简便地判断△H1、△H2的大小，记住：热化学方程式之间的计算中，盖斯定律大有用途。
例5．下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是( )
①C(s)+O2(g)====CO2(g);ΔH1 C(s)+O2(g)====CO(g);ΔH2
②S(s)+O2(g)====SO2(g);ΔH3 S(g)+O2(g)====SO2(g);ΔH4
③H2(g)+2O2(g)====H2O(l);ΔH5 2H2(g)+O2(g)====2H2O(l);ΔH6
④CaCO3(s)====CaO(s)+CO2(g);ΔH7 CaO(s)+H2O(l)====Ca(OH)2(s);ΔH8
A.① B.④ C.②③④ D.①②③
解析：碳与氧气反应放热，即ΔH1<0，ΔH2<0,CO再与O2作用时又放热，所以ΔH1<ΔH2；等量的固态硫变为气态硫蒸气时吸收热量，故在与O2作用产生同样多的SO2时，气态硫放出的热量多，即ΔH3>ΔH4；发生同样的燃烧反应，物质的量越多，放出的热量越多，故ΔH5>ΔH6；碳酸钙分解吸收热量，ΔH7>0，CaO与H2O反应放出热量，ΔH8<0，显然ΔH7>ΔH8。故本题答案为C。
答案：C
例6． 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
下列结论正确的是( )
A.碳的燃烧热大于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-57.3 kJ·mol-1
D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量
解析：1 mol C不完全燃烧生成CO放出热量=110.5 kJ，1 mol C完全燃烧生成CO2放出热量大于110.5 kJ，即C的燃烧热大于110.5 kJ·mol-1；反应①的反应热为-221 kJ·mol-1；稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJ·mol-1；醋酸是弱酸，与NaOH溶液中和生成1 mol水时放出的热量小于57.3 kJ。
答案：A
例7．25 ℃、101 kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5 kJ·mol-1、285.8 kJ·mol-1、890.3 kJ·mol-1、2 800 kJ·mol-1，则下列热化学方程式正确的是( )
A.C(s)+O2(g)====CO(g);ΔH=-393.5 kJ·mol-1
B.2H2(g)+O2(g)====2H2O(g);ΔH=+571.6 kJ·mol-1
C.CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(g);ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D.C6H12O6(s)+3O2(g)====3CO2(g)+3H2O(l);ΔH=-1 400 kJ·mol-1
解析：燃烧热是指在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量。对C而言稳定的氧化物指CO2(g)、对H而言稳定的氧化物指H2O(l)。所以A、B、C错误，正确答案为D。
答案：D
例8．已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是
A 2C2H2(g)＋5O2(g)＝4CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH＝－4b kJ·mol—1l
B C2H2(g)＋5/2O2(g)＝2CO2(g)＋ H2O(l)；ΔH＝2b kJ·mol—1
C 2C2H2(g)＋5O2(g)＝4CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH＝－2b kJ·mol—1
D 2C2H2(g)＋5O2(g)＝4CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH＝b kJ·mol—1
解析：乙炔燃烧是放热反应，△H为负值，通过定性判断，排除B、D，生成1摩尔CO2，放热b kJ，故生成4摩尔CO2放热4b kJ。
答案：A
［感悟］此题考察的是热化学方程式的正误判断，注意吸放热与ΔH正负的关系，数值与物质的关系，同时还要注意物质的状态。
例9．CH3—CH3→CH2＝CH2＋H2；有关化学键的键能如下。
化学键
C－H
C＝C
C－C
H－H
键能（kJ·mol—1）
414.4
615.3
347.4
435.3
试计算该反应的反应热
解析：ΔH =[6E(C－H)＋E(C－C)]－[E(C＝C)＋4E(C－H)＋E(H－H)]=(6×414.4＋347.4) kJ·mol—1－(615.3＋4×414.4＋435.3) kJ·mol—1=＋125.6 kJ·mol—1
这表明，上述反应是吸热的，吸收的热量为125.6 kJ·mol—1。
答案：ΔH ==＋125.6 kJ·mol—1。
［感悟］ΔH=反应物的键能总和—生成物键能总和。为方便记忆，可作如下理解：断裂旧化学键需吸热（用＋号表示），形成新化学键则放热（用－号表示），化学反应的热效应等于反应物和生成物键能的代数和，即ΔH=（＋反应物的键能总和）＋（—生成物键能总和）。
例10．在氢气与氯气反应生成氯化氢气体的反应中，若断裂1mol H - H键要吸收436KJ的能量，断裂1mol Cl- Cl键要吸收243KJ的能量，断裂1molH—Cl键要吸收432KJ的能量，则在氯气中充分燃烧1mol H2 的能量变化是 。
解析： 在氯气中充分燃烧1mol H2 时，要先破坏1mol的H—H键和1mol的Cl—Cl键，此过程是需要吸收679kJ的能量；在氯气中充分燃烧1mol H2 时会形成2molH—Cl，放出864KJ的能量，吸收和放出能量相抵，仍会放出185KJ的能量。
答案：185kJ
例11．将0.3mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，该反应的热化学方程式为_____________。
又已知：H2O（g）=H2O（l）；△H2＝－44.0 kJ·mol—1，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是_____________kJ。
解析：0.3mol乙硼烷完全燃烧生成液态水放出649.5kJ热量，则1mol乙硼烷完全燃烧放出的热量为：1mol×649.5kJ/0.3mol＝2165kJ，因此乙硼烷燃烧的热化学反应方程式为：B2H6(g)＋3O2＝B2O3（s）＋3H2O（l）；△H＝－2165 kJ·mol—1。由于1mol水汽化需吸热44kJ，则3mol液态水全部汽化应吸热：3mol×44 kJ·mol—1＝132kJ，所以1mol乙硼烷完全燃烧产生气态水时放热：2165kJ－132kJ＝2033kJ，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧产生气态水放出热量是：0.5mol×2033 kJ·mol—1＝1016.5kJ。
答案：B2H6(g)＋3O2＝B2O3（s）＋3H2O（l）；△H＝－2165 kJ·mol—1，1016.5kJ
例12．10 g硫磺在 O2中完全燃烧生成气态SO2，放出的热量能使 500 g H2O温度由18℃升至62.4℃，则硫磺的燃烧热为 ，热化学方程式为 。
解析：既要掌握燃烧热的概念，又要理解通过实验测定的方法：先测得一定质量溶液前后的温度变化（通过量热器），然后应用公式Q = m·C(t2－t2)计算。
答案：10 g硫磺燃烧共放出热量为：
＝500 g × 4.18 × 10－3kJ/(g·C)－1×(62.4－18)C = 92.8 kJ，则lmol(32g)硫磺燃烧放热为=-297 kJ•mol-1，硫磺的燃烧热为297 kJ•mol-1，热化学方程式为：S(s) + O2(g) = SO2(g)；△H=-297 kJ•mol-1
例13．实验室用50 mL 0.50 mol·L-1盐酸、50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液和下图所示装置进行测定中和热的实验，得到表中的数据：
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
NaOH溶液
1
20.2
20.3
23.7
2
20.3
20.5
23.8
3
21.5
21.6
24.9

试完成下列问题：
(1)实验时用环形玻璃棒搅拌溶液的方法是
__________________________________________，
不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃棒的理由是________________________________________。
(2)经数据处理，t2-t1=3.4 ℃。则该实验测得的中和热ΔH=_________〔盐酸和NaOH溶液的密度按1 g·cm-3计算，反应后混合溶液的比热容(c)按4.18 J·(g·℃)-1计算〕。
(3)若将NaOH溶液改为相同体积、相同浓度的氨水，测得中和热为ΔH1，则ΔH1与ΔH的关系为：ΔH1_________ΔH(填“＜”“＞”或“=”)，理由是____________________________________。
解析：(1)对于本实验，让氢氧化钠和盐酸尽可能地完全反应是减小误差的一个方面，所以实验时用环形玻璃棒上下搅动，以防将温度计损坏。做好保温工作是减小误差的另一个重要方面。所以选用玻璃棒，而不用铜丝。
(2)ΔH=-［100 g×4.18×10-3kJ·( g·℃)-1×3.4 ℃］÷0.025 mol=-56.8 kJ·mol-1
(3)因弱电解质的电离过程是吸热的，将NaOH溶液改为相同体积、相同浓度的氨水反应后放出的热量少，所以ΔH1＞ΔH。
答案：(1)上下搅动(或轻轻搅动) Cu传热快，防止热量损失
(2)-56.8 kJ·mol-1
(3)＞ NH3·H2O 电离吸热
专题训练

一、选择题
1．美国某技术公司开发出纳米级催化剂，可在较低温度下将甲烷转化成乙烯：2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)　ΔH，已知在降低温度时该反应平衡向左移动，且有下列两个反应(Q1、Q2均为正值)：
反应Ⅰ：C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH1＝－Q1
反应Ⅱ：C(s)＋H2(g)===C2H4(g)　ΔH2＝－Q2
则下列判断正确的是(　　)
A．ΔH＜0 B．Q2＞Q1
C．ΔH＝2(Q1－Q2) D．ΔH＝Q1－Q2
解析：由温度降低时，平衡向左移动，可知甲烷转化成乙烯的反应为吸热反应，即ΔH＞0。结合反应Ⅰ和Ⅱ，由2(Ⅱ－Ⅰ)可得甲烷转化成乙烯的热化学方程式，因ΔH＞0，可得2(－Q2＋Q1)＞0，则Q1＞Q2，C项正确。
答案：C
点拨：本题考查化学平衡和反应热知识，意在考查考生将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。
2．下列说法或表示方法正确的是(　　)
A．反应物的总能量低于生成物的总能量时，一定不能自发进行反应
B．已知：CH4(g)＋O2(g)===2H2O(l)＋CO(g)　ΔH，则ΔH表示CH4的燃烧热
C．恒温恒压时，将2 mol A和1 mol B投入密闭容器中，发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，充分反应后测得放出的热量为Q kJ，则该反应的ΔH＝－Q kJ/mol
D．由4P(s，红磷)===P4(s，白磷)　ΔH＝＋139.2 kJ/mol，可知红磷比白磷稳定
解析：A项中反应物的总能量低于生成物的总能量的反应是吸热反应，有些吸热反应能自发进行；B项中CH4燃烧未生成稳定的氧化物CO2；C项中反应物不能完全转化；由红磷转化为白磷为吸热反应，所以等质量时，白磷的能量较高，可知红磷比白磷稳定，D项正确。
答案：D
点拨：本题考查化学反应与能量，意在考查考生对燃烧热、热化学方程式等的理解与判断能力。
3．下列有关热化学方程式或反应热的说法正确的是(　　)
A．已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1，则H2的燃烧热为－241.8 kJ·mol－1
B．已知：S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＝－Q1；S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＝－Q2(Q1、Q2均正值)，则Q1＜Q2
C．已知：H2SO4(浓)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH1；CH3COOH(aq)＋NH3·H2O(aq)===CH3COONH4(aq)＋H2O(l)　ΔH2，则有|ΔH1|＜|ΔH2|
D．已知：Fe2O3(s)＋3C(石墨，s)===2Fe(s)＋3CO(g)　ΔH＝＋489.0 kJ·mol－1；CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283.0 kJ·mol－1；C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5 kJ·mol－1，则4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH＝－1641 kJ·mol－1
解析：注意题给方程式中水的状态为气态，而H2的燃烧热是指1 mol H2完全燃烧生成液态水时的反应热，A项错误；气态硫变为固态硫时要放热，故等量的硫燃烧时，气态硫放热多，Q2 答案：D
点拨：本题考查反应热知识，意在考查考生的分析、判断能力。
4．有关键能数据如表所示：
化学键
NN
H—H
H—N
键能/kJ·mol－1
x
436
391
已知N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol。则x的值为(　　)
A．945.6　　　B．649　　　C．431　　　D．869
解析：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol，根据反应热的定义可知ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和，即x＋3×436－6×391＝－92.4，解得x＝945.6。
答案：A
5．已知25℃时：
①HF(aq)＋OH－(aq)===F－(aq)＋H2O(l)　ΔH1＝－67.7 kJ·mol－1
②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH2＝－57.3 kJ·mol－1
③Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)　ΔH3＜0
下列说法正确的是(　　)
A．HF的电离方程式及热效应：
HF(aq)===H＋(aq)＋F－(aq)　ΔH＞0
B．在氢氧化钠溶液与盐酸的反应中，盐酸量一定，氢氧化钠溶液量越多，中和热越大
C．ΔH2＝－57.3 kJ·mol－1是强酸和强碱在稀溶液中反应生成可溶盐的中和热
D．稀硫酸与稀氢氧化钡溶液反应的热化学方程式为H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)ΔH＝－114.6 kJ·mol－1
解析：A项，根据盖斯定律，HF(aq)H＋(aq)＋F－(aq)　ΔH＝(－67.7＋57.3)kJ·mol－1＝－10.4 kJ·mol－1＜0，A项错误；B项，中和热与反应物的量无关，B项错误；D项，由反应③知，若强酸与强碱在稀溶液中生成难溶盐和水，放热量增多，即ΔH＜－114.6 kJ·mol－1，D项不正确。
答案：C
点拨：本题考查热化学知识，意在考查考生的辨析比较能力。
6．向足量H2SO4溶液中加入110 mL 0.4 mol/L Ba(OH)2溶液，放出的热量是5.12 kJ。如果向足量Ba(OH)2溶液中加入110 mL 0.4 mol/L HCl溶液时，放出的热量是2.2 kJ。则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为(　　)
A．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)
ΔH＝－0.72 kJ/mol
B．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)
ΔH＝－2.92 kJ/mol
C．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)
ΔH＝－16.4 kJ/mol
D．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)
ΔH＝－73.0 kJ/mol
解析：根据题中所给的数据可知，Ba2＋(aq)＋SO(aq)＋2H＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－116.4 kJ/mol；H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－50.0 kJ/mol；Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)　ΔH＝－16.4 kJ/mol。
答案：C
7．已知下列热化学方程式：
Na＋(g)＋Cl－(g)===NaCl(s)　ΔH，
Na(s)＋Cl2(g)===NaCl(s)　ΔH1，
Na(s)===Na(g)　ΔH2，Na(g)－e－===Na＋(g)　ΔH3，
Cl2(g)===Cl(g)　ΔH4，Cl(g)＋e－===Cl－(g)　ΔH5
则ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4、ΔH5的关系正确的是(　　)
A．ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5
B．ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3－ΔH4－ΔH5
C．ΔH＝ΔH1－ΔH2＋ΔH3－ΔH4＋ΔH5
D．ΔH＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5－ΔH1
解析：Na(s)＋Cl2(g)===NaCl(s)可认为由以下几个过程组成：Na(s)→Na(g)→Na＋(g)，1/2 Cl2(g)→Cl(g)→Cl－(g)，Na＋(g)＋Cl－(g)===NaCl(s)。根据盖斯定律可知：ΔH1＝ΔH＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5，即ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3－ΔH4－ΔH5。
答案：B
8．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
③H2(g)＋O2(g)===H2O(g)
ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
④H2O(g)===H2O(l)
ΔH＝－44.0 kJ·mol－1
下列结论正确的是(　　)
A．碳的燃烧热大于110.5 kJ·mol－1
B．浓硫酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量
C．氢气的燃烧热为241.8 kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)的反应热为ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1
解析：燃烧热是指1 mol物质燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，C完全燃烧的产物是CO2，CO继续燃烧生成CO2放出热量，那么C的燃烧热大于110.5 kJ·mol－1；浓硫酸中的H＋与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量，但是浓硫酸的稀释又有热量释放，所以该反应过程放出的热量大于57.3 kJ；根据盖斯定律，③④相加得到热化学方程式H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，该反应为放热反应，故ΔH的符号为“－”。
答案：A
二、非选择题
9．某化学小组对生石灰与水反应是显著放热反应进行了实验探究，在除了用手触摸试管壁感觉发热外，还设计了下列几个可行性方案。
甲方案：将温度计与盛放有生石灰的小试管用橡皮筋捆绑在一起，放入有水的小烧杯中，用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，看到的现象是_______________________________________________ _________________________，_______________________________ _________________________________________，
说明反应放热。(下列装置中支撑及捆绑等仪器已略去)

乙方案：将盛放有生石灰的小试管插入带支管的试管中，支管接①或②，用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，看到的现象是
(接①)________________________________________________，
(接②)________________________________________________，
说明反应放热。
丙方案：用胶头滴管向盛放有生石灰且带支管的试管中滴加水，支管接的导管中盛适量无水硫酸铜粉末，看到的现象是__________________________________________________________，
说明反应放热，其原因是______________________ __________________________________________________。
答案：甲方案：小试管中固体变成乳状，同时有大量水蒸气产生　温度计温度上升
乙方案：有气泡产生　左边水柱下降，右边水柱上升
丙方案：无水硫酸铜粉末变蓝色　水和生石灰反应放出热量，使水蒸发
10．美国“亚特兰蒂斯”号航天飞机于2009年5月升空修复哈勃望远镜。
(1)“亚铁兰蒂斯”号使用的燃料是液氢和液氧，下面是298 K时，氢气(H2)、碳(C)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式：H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol
C(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ/mol
C8H18(l)＋25/2O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝－5518 kJ/mol
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3 kJ/mol
相同质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最多的是________，等质量的氢气和碳完全燃烧时产生热量的比是________(保留1位小数)。
(2)已知：H2(g)===H2(l)　ΔH＝－0.92 kJ/mol
O2(g)===O2(l)　ΔH＝－6.84 kJ/mol
H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ/mol
请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式：
______________________________________________________。
(3)如果此次“亚特兰蒂斯”号所携带的燃料为45吨，液氢、液氧恰好完全反应生成气态水，总共释放能量________kJ(保留3位有效数字)。
答案：(1)H2　4.4:1　(2)H2(l)＋1/2O2(l)===H2O(g)　ΔH＝－237.46 kJ/mol
(3)5.94×108
11．(1)在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子称为活化分子，使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ/mol表示。请认真观察如图，然后回答问题：

①图中所示反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，该反应________(填“需要”或“不需要”)加热，该反应的ΔH＝________(用含E1、E2的代数式表示)。
②已知热化学方程式：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ/mol，该反应的活化能为167.2 kJ·mol－1，则其逆反应的活化能为______。
③对于同一反应，图中虚线(Ⅱ)与实线(Ⅰ)相比，活化能大大降低，活化分子的百分数增多，反应速率加快，你认为最可能的原因是：________________________________________________________________________。
(2)随着科学技术的进步，人们研制了多种甲醇质子交换膜燃料电池，以满足不同的需求。
①有一类甲醇质子交换膜燃料电池，需将甲醇蒸气转化为氢气，两种反应原理是
A．CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋49.0 kJ/mol
B．CH3OH(g)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－192.9 kJ/mol
另外C.H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ/mol请写出32 g的CH3OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式________________________________________________________________________。
②下图是某笔记电脑用甲醇质子交换膜燃料电池的结构示意图。

甲醇在催化剂作用下提供质子和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。则c电极是________(填“正极”或“负极”)，c电极上发生的电极反应式是________。
答案：(1)①放热　需要　　－(E1－E2) kJ/mol
②409 kJ/mol　③使用了催化剂
(2)①CH3OH(g)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－280.9 kJ/mol
②负极　CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
12．磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。
(1)白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下：
2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===6CaO(s)＋P4(s)＋10CO(g)　ΔH1＝＋3359.26 kJ·mol－1
CaO(s)＋SiO2(s)===CaSiO3(s)
ΔH1＝－89.61 kJ·mol－1
2Ca3(PO4)2(s)＋6SiO2(s)＋10C(s)===6CaSiO3(s)＋P4(s)＋10CO(g)　ΔH3
则ΔH3＝________kJ·mol－1。
(2)白磷中毒后可用CuSO4溶液解毒，解毒原理可用下列化学方程式表示：
11P4＋60CuSO4＋96H2O===20Cu3P＋24H3PO4＋60H2SO4
60 mol CuSO4能氧化白磷的物质的量是________。
(3)磷的重要化合物NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得，含磷各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系如下图所示。

①为获得尽可能纯的NaH2PO4，pH应控制在________；pH＝8时，溶液中主要含磷物种浓度大小关系为________。②Na2HPO4溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl2溶液，溶液则显酸性，其原因是________(用离子方程式表示)。


①酸性气体是______________________(填化学式)。
②X的结构简式为__________________。
解析：应用化学反应原理分析相关问题，得出合理答案。
(1)2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===6CaO(s)＋P4(s)＋10CO(g)　ΔH＝＋3359.26 kJ·mol－1①
CaO(s)＋SiO2(s)===CaSiO3(s)　ΔH2＝－89.61 kJ·mol－1②根据盖斯定律，①＋②×6得ΔH3＝＋2821.6 kJ·mol－1。
(2)该反应中，Cu2＋转化为Cu＋，则60 mol CuSO4转移60 mol e－，4―→4O，1 mol P4被CuSO4氧化时得20 mol e－，所以60 mol CuSO4可以氧化3 mol P4。
(3)根据图像可知获得纯净的NaH2PO4应控制pH在4～5.5之间。pH＝8时溶质主要是Na2HPO4和NaH2PO4。此时c(HPO)＞c(H2PO)。加入CaCl2后，Ca2＋结合HPO电离出的PO生成沉淀，促进了HPO的电离，反应的离子方程式为3Ca3＋＋2HPO===Ca3(PO4)2↓＋2H＋。
(4)根据元素种类可以判定酸性气体是HCl，根据元素守恒及反应物季戊四醇的核磁共振氢谱、生成物X的核磁共振氢谱推出反应为

答案：(1)2821.6　(2)3 mol　(3)①4～5.5(介于此区间内的任意值或区间均可)　c(HPO)＞c(H2PO)
②3Ca2＋＋2HPO===Ca3(PO4)2↓＋2H＋
(4)①HCl　
点拨：知识：反应热计算、氧化还原反应、离子浓度大小比较、离子方程式等。能力：考查学生对化学知识综合运用、解决问题的能力。试题难度：较大。