(新高考)高考化学一轮复习课时练习第6章第1讲化学反应的热效应(含解析)

这是一份(新高考)高考化学一轮复习课时练习第6章第1讲化学反应的热效应(含解析)，共36页。试卷主要包含了焓变　热化学方程式，燃烧热，盖斯定律与反应热的比较等内容，欢迎下载使用。

化学反应与能量
第1讲　化学反应的热效应
课 程 标 准
知 识 建 构
1.能辨识化学反应中的能量转化形式，能解释化学反应中能量变化的本质。
2．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。
3．能举例说明化学在解决能源危机中的重要作用，能分析能源的利用对自然环境和社会发展的影响。
4．能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题，如煤炭的综合利用等。


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

一、焓变　热化学方程式
1．化学反应的实质与特征

2．焓与焓变

3．反应热
(1)概念：反应热是一定条件下化学反应释放或吸收的热量。
(2)反应热和焓变的关系：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。
4．焓变的计算
(1)根据物质具有的能量计算
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
5.放热反应和吸热反应
(1)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

(2)常见的放热反应
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。
(3)常见的吸热反应：①大多数分解反应；②盐类的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。
【特别提醒】
(1)过程(包括物理过程、化学过程)与化学反应的区别，有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应。如水结成冰放热，但不属于放热反应。
(2)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。
6．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

【诊断1】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。
(1)所有的放热反应不需要加热就能进行反应 (　　)
(2)物质发生化学变化一定伴有能量的变化(　　)
(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(　　)
(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(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×　(7)√
二、燃烧热、中和热和能源
1．燃烧热和中和热的比较

燃烧热
中和热
概念
101 kPa时，1_mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量
在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1_mol水时所放出的热量
相同点
能量变化
放热
ΔH及其单位
ΔH＜0，单位均为kJ·mol－1
不同点
反应物的量
1_mol
不一定为1 mol
生成物的量
不确定
生成的水为1_mol
表示方法
燃烧热ΔH＝
－a kJ·mol－1(a＞0)
强酸与强碱反应的中和热ΔH＝
－57.3_kJ·mol－1
2.中和热的测定
(1)实验装置

(2)测定原理
ΔH＝－
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；
n为生成H2O的物质的量。
(3)实验步骤

(4)注意事项
①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温。
②为保证酸完全中和，采取的措施是若采用的酸、碱浓度相等，可采用碱体积稍过量。
3．能源
(1)能源的分类

(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。
【诊断2】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。
(1)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJ·mol－1(　　)
(2)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(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(　　)
(3)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1(　　)
(4)H2(g)的燃烧热是285.8 kJ·mol－1，则2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×
三、盖斯定律与反应热的比较
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。
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。
【诊断3】 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)　ΔH1＜0
A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2＜0
则ΔH1________(填“＞”“＜”或“＝”，下同)ΔH2。
(2)同一反应，反应物状态不同时
S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＜0
S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＜0
则ΔH1________ΔH2。
答案　(1)＞　(2)＜
解析　(1)因为C(g)===C(l)　ΔH3＜0
则ΔH3＝ΔH2－ΔH1，ΔH2＜ΔH1。
(2)
ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3＜0，所以ΔH1＜ΔH2。
考点一　化学反应过程热效应的分析
【典例1】 (2020·福建福州市高三期末)已知几种物质之间的能量关系如图所示， 下列说法中不正确的是(　　)

A．使用合适催化剂，不能减小反应的焓变
B．ΔH＝＋28.7 kJ/mol
C． (g)中，热能转化为产物内部的能量
D． (g)，反应物的总能量高于生成物的总能量
答案　C
解析　A．使用合适催化剂可降低反应的活化能，但不能减小反应的焓变，故A正确；B. (g)＋H2(g)=== (g)　ΔH＝237.1 kJ/mol－208.4 kJ/mol＝＋28.7 kJ/mol，故B正确；C. (g)＋H2(g)=== (g)　ΔH＝119.6 kJ/mol－237.1 kJ/mol＝－117.5 kJ/mol，产物内部的能量转化为热能，故C错误；D. (g)＋H2(g)=== (g)　ΔH＝－119.6 kJ/mol，反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，故D正确。
【对点练1】 (化学反应过程中能量变化分析)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将减小
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　D
解析　催化剂不能改变反应热的大小，A错误；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。
【对点练2】 (依据键能或能量变化计算焓变)(2021·湖南汨罗市高三检测)如图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法正确的是(　　)

A．热稳定性：MgF2 B．22.4 L F2(g)与足量的Mg充分反应，放热1 124 kJ
C．工业上可由电解MgCl2溶液冶炼金属Mg，该过程需要吸收热量
D．由图可知：MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(l)　ΔH<－117 kJ/mol
答案　D
解析　A．物质的能量越低，其稳定性越强，根据图示可知，物质的稳定性MgF2＞MgCl2＞MgBr2＞MgI2，A错误；B.未指明气体所处的状况，无法计算F2的物质的量，因此不能计算反应放出的热量，B错误；C.由于MgCl2(s)的能量比Mg(s)、Cl2(g)低，所以工业上可由电解熔融MgCl2冶炼金属Mg，该过程需要吸收热量，C错误；D.根据图示可知①MgCl2(s)===Mg(s)＋Cl2(g)　ΔH＝＋641 kJ/mol，②MgBr2(s)===Mg(s)＋Br2(g)　ΔH＝＋524 kJ/mol，②－①，整理可得MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(g)　ΔH＝－117 kJ/mol，物质由气态变为液态，会放出热量，所以MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(l)　ΔH<－117 kJ/mol，D正确；故合理选项是D。
【对点练3】 (焓变与键能的关系)(2020·海南天一联考高三三模)已知H—H键的键能为436.0 kJ·mol－1，O===O键的键能为498.0 kJ·mol－1，且2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－572.0 kJ·mol－1。则O—H键的键能为(　　)
A．485.5 kJ·mol－1 B．242.8 kJ·mol－1
C．971 kJ·mol－1 D．376.5 kJ·mol－1
答案　A
解析　设H2O分子中O—H键的键能为x kJ/mol，则2 mol H2O中含有4 mol O—H，其总键能为4x kJ/mol，ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能，即－572 kJ/mol＝436 kJ/mol×2＋498 kJ/mol－4x，所以x＝485.5，即H2O分子中O—H键的键能为485.5 kJ/mol，故选A。

反应过程能量分析的三点注意事项
(1)焓变与反应发生的条件、反应是否彻底无关。
(2)催化剂能降低反应的活化能，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。考点二　燃烧热和中和热
【典例2】 (2020·福建省漳州市高三质检)下列关于化学反应与能量的说法正确的是(　　)
A．已知正丁烷的燃烧热为2 878 kJ·mol－1，则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为2CH3CH2CH2CH3(g)＋13O2(g)===8CO2(g)＋10H2O(l)　ΔH＝－2 878 kJ·mol－1
B．已知在一定条件下，2 mol SO2与1 mol O2充分反应后，释放出98 kJ的热量，则其热化学方程式为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－98 kJ·mol－1
C．已知稀盐酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJ·mol－1，则表示稀硫酸与稀NaOH溶液反应的热化学方程式为H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
D．已知CuSO4(s)＋5H2O(l)===CuSO4·5H2O(s)，该反应为熵增加的反应
答案　C
解析　燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量，则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为CH3CH2CH2CH3(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－2 878 kJ·mol－1，A错误；不知道该条件下物质的状态，该反应是可逆反应，2 mol SO2与1 mol O2充分反应后，参加反应的反应物的量不知，所以不能写出热化学方程式，B错误；在稀溶液中酸和碱发生中和反应生成1 mol H2O放出的热量是中和热，C正确；从液态H2O到固态CuSO4·5H2O，且物质的量减少，该反应是熵减的反应，D错误。
【对点练4】 (燃烧热和中和热的判断)(2020·海南省海南师大附中高三三模)下列描述中，正确的是(　　)
A．由CH3CH2OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－1 366.8 kJ·mol－1，可知乙醇的标准燃烧热为1 366.8 kJ·mol－1
B．已知：C(金刚石，s)===C(石墨，s)　ΔH<0，则金刚石比石墨稳定
C．已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180 kJ·mol－1
2CO(g)＋O2(g)===2CO2 (g)　ΔH＝－566 kJ·mol－1
则2CO(g)＋2NO(g)===N2 (g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746 kJ·mol－1
D．OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，故1 mol HNO3与1 mol NH3·H2O 完全反应，放出的热量一定为57.3 kJ·mol－1
答案　C
解析　表示标准燃烧热燃烧产物应该是稳定氧化物，水应为液态，故A错误；能量越低越稳定，石墨比金刚石稳定，故B错误；①N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180 kJ·mol－1
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566 kJ·mol－1依据盖斯定律计算②－①得到2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746 kJ/mol，故C正确； NH3·H2O是弱电解质，电离时要吸热，反应中放出的热量小于57.3 kJ，故D错误。
【对点练5】 (依据燃烧热、中和热计算反应热)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57.3 kJ·mol－1
D．含20.0 g NaOH固体与稀盐酸完全中和，放出28.65 kJ的热量
答案　C
解析　反应①生成的是CO而不是CO2，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项正确；20 g NaOH的物质的量n(NaOH)＝0.5 mol，0.5 mol×57.3 kJ·mol－1＝28.65 kJ，但NaOH固体溶解时也放热，D项错误。
【对点练6】 (能源类别的判断)(2020·长沙高三月考)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。
考点三　盖斯定律的应用
【典例3】 (2021·1月河北学业水平选择考适应性测试，7)已知25 ℃、101 kPa下，1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ
2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.66 kJ·mol－1
C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.29 kJ·mol－1
则反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热为(　　)
A.ΔH＝－396.36 kJ·mol－1
B.ΔH＝－198.55 kJ·mol－1
C.ΔH＝－154.54 kJ·mol－1
D.ΔH＝－110.53 kJ·mol－1
答案　D
解析　从上到下三个热化学方程式分别为①、②、③，且根据已知条件H2O(l)===H2O(g)ΔH＝44.01 kJ·mol－1④，目标方程式③＝② － ①×＋④，故ΔH3＝ΔH2 － ΔH1＋ΔH4＝－110.53 kJ·mol－1。
【对点练7】 (利用盖斯定律计算ΔH表达式)(2020·河南三门峡市高三一模)已知下列反应的热化学方程式：
6C(s)＋5H2(g)＋3N2(g)＋9O2(g)===2C3H5(ONO2)3(l) 　ΔH1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) 　ΔH2
C(s)＋O2(g)===CO2(g) 　ΔH3
则反应4C3H5(ONO2)3(l)===12CO2(g)＋10H2O(g)＋O2(g)＋6N2(g)的ΔH为(　　)
A．12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1
B．2ΔH1－5ΔH2－12ΔH3
C．12ΔH3－5ΔH2－2ΔH1
D．ΔH1－5ΔH2－12ΔH3
答案　A
解析　已知：①6C(s)＋5H2(g)＋3N2(g)＋9O2(g)===2C3H5(ONO2)3(l)；ΔH1，
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)；ΔH2，
③C(s)＋O2(g)===CO2(g)；ΔH3，
由盖斯定律：5×②＋12×③－2×①得：
4C3H5(ONO2)3(l)===12CO2(g)＋10H2O(g)＋O2(g)＋6N2(g)，ΔH＝12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1；故选A。
【对点练8】 (利用盖斯定律计算ΔH数值)(2021·1月重庆市学业水平选择考适应性测试，11)已知(g)＋H2(g)―→CH3CH2CH3(g)　ΔH＝－157 kJ/mol。已知环丙烷(g)的燃烧热ΔH＝－2 092 kJ/mol，丙烷(g)的燃烧热ΔH＝－2 220 kJ/mol，1 mol液态水蒸发为气态水的焓变为ΔH＝＋44 kJ/mol。则2 mol氢气完全燃烧生成气态水的ΔH(kJ/mol)为(　　)
A.－658 B.－482
C.－329 D.－285
答案　B
解析　已知△(g)＋H2(g)―→CH3CH2CH3(g)　ΔH＝－157 kJ/mol ①，△(g)＋O2(g)―→3CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－2 092 kJ/mol②，CH3CH2CH3(g)＋5O2(g)―→3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 220 kJ/mol③，H2O(l)―→H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ/mol④，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)可由2(①－②＋③＋④)获得，计算得ΔH＝－482 kJ/mol。

1．(2020·浙江1月选考，22)在一定温度下，某反应达到了化学平衡，其反应过程对应的能量变化如图。下列说法正确的是(　　)

A．Ea为逆反应活化能，E′a为正反应活化能
B．该反应为放热反应，ΔH＝E′a－Ea
C．所有活化分子的平均能量高于或等于所有分子的平均能量
D．温度升高，逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度，使平衡逆移
答案　D
解析　由图像可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，此反应为放热反应，Ea为正反应活化能，Ea′为逆反应活化能，ΔH＝Ea－Ea′，所有活化分子的平均能量高于所有分子的平均能量，其差值是活化能，故A项、B项、C项都错误；升高温度，正、逆反应速率都加快，但逆反应速率加快幅度大于正反应速率加快幅度，使平衡逆向移动，故D项正确。答案选D。
2．(2020·北京卷)依据图示关系，下列说法不正确的是(　　)

A．石墨燃烧是放热反应
B．1 mol C(石墨)和1 mol CO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2，前者放热多
C．C(石墨)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2
D．化学反应的ΔH，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关
答案　C
解析　A．所有的燃烧都是放热反应，根据图示，C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ/mol，ΔH1＜0，则石墨燃烧是放热反应，故A正确；B.根据图示，C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ/mol，CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ/mol，根据反应可知都是放热反应，1 mol C(石墨)和1 mol CO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2,1 mol C(石墨)放热多，故B正确；C.根据B项分析，①C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393 5 kJ/mol，②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ/mol，根据盖斯定律①－②×2可得：C(石墨)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH＝ΔH1－2ΔH2，故C错误；D.根据盖斯定律可知，化学反应的焓变只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关，故D正确。
3．(2020·7月浙江选考，22)关于下列ΔH的判断正确的是(　　)
CO(aq)＋H＋(aq)===HCO(aq)　ΔH1
CO(aq)＋H2O(l)HCO(aq)＋OH－(aq)　ΔH2
OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l)　ΔH3
OH－(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COO－(aq)＋H2O(l)　ΔH4
A．ΔH1<0　ΔH2<0 B．ΔH1<ΔH2
C．ΔH3<0　ΔH4>0 D．ΔH3>ΔH4
答案　B
解析　形成化学键要放出热量，ΔH1<0，第二个反应是盐类的水解反应，是吸热反应，ΔH2>0，A项错误；ΔH1是负值，ΔH2是正值，ΔH1<ΔH2，B项正确；酸碱中和反应是放热反应，ΔH3<0，ΔH4<0，C项错误；第四个反应(醋酸是弱酸，电离吸热)放出的热量小于第三个反应，但ΔH3和ΔH4都是负值，则ΔH3<ΔH4，D项错误。
4．(2020·天津学业水平等级考试，10)理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．HCN比HNC稳定
B．该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1
C．正反应的活化能大于逆反应的活化能
D．使用催化剂，可以改变反应的反应热
答案　D
解析　HNC的能量比HCN高，则稳定性较好的是HCN，A项正确；该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1，为吸热反应，则正反应的活化能大于逆反应的活化能，B、C项正确；使用催化剂只能改变反应的历程，但是不影响反应的反应热，D项错误。
5．(高考组合题)
(1)(2020·课标全国Ⅱ，28)乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)　ΔH1，相关物质的燃烧热数据如表所示：
物质
C2H6(g)
C2H4(g)
H2(g)
燃烧热ΔH/(kJ·mol－1)
－1 560
－1 411
－286
则ΔH1＝________ kJ·mol－1。
(2)(2020·山东学业水平等级考试，18)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1
Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
ΔH2＝－90.4 kJ·mol－1
Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3
回答下列问题：
ΔH3＝________ kJ·mol－1。
答案　(1)＋137　(2)＋40.9
解析　(1)根据题表中数据信息可写出热化学方程式(ⅰ)C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 560 kJ·mol－1、(ⅱ)C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 411 kJ·mol－1、(ⅲ)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－286 kJ·mol－1，根据盖斯定律，由(ⅰ)－(ⅱ)－(ⅲ)得C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋137 kJ·mol－1。
(2)分析三个热化学方程式，可应用盖斯定律计算，ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－49.5 kJ·mol－1－(－90.4 kJ·mol－1)＝＋40.9 kJ·mol－1。
6．(2019·课标全国Ⅰ，28)水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(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*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===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*＋H2O*，产物为COOH*＋2H*＋OH*。

一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1．(2020·河南省驻马店市高三期末)“太阳能燃料”国际会议于2019年10月在我国武汉举行，旨在交流和探讨太阳能光催化分解水制氢、太阳能光催化二氧化碳转化为燃料等问题。下列说法错误的是(　　)
A．太阳能燃料属于一次能源
B．直接电催化CO2制取燃料时，燃料是阴极产物
C．用光催化分解水产生的H2是理想的绿色能源
D．研发和利用太阳能燃料，有利于经济的可持续发展
答案　A
解析　太阳能燃料属于二次能源，故A错误；直接电催化CO2制取燃料时，化合价降低，在阴极反应，因此燃料是阴极产物，故B正确；用光催化分解水产生的H2，氢气燃烧放出热量多，无污染，是理想的绿色能源，故C正确；研发和利用太阳能燃料，消耗能量较低，有利于经济的可持续发展，故D正确。
2．下列反应中符合图示能量变化的是(　　)

A．电解Al2O3得到Al和O2
B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
C．铝热反应
D．灼热的炭与CO2反应
答案　 C
解析　根据图示可知反应物的总能量高于生成物的总能量，反应发生时会释放能量，故反应是放热反应。电解Al2O3得到Al和O2的反应是吸热反应，与图像不符，故A错误；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，与图像不符，故B错误；铝热反应是放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，与图像相符，故C正确；灼热的炭与CO2反应产生CO，该反应是吸热反应，与图像不符，故D错误。
3．分别向1 L 0.5 mol·L－1的Ba(OH)2溶液中加入①浓硫酸；②稀硫酸；③稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，下列关系中正确的是(　　)
A．ΔH1＞ΔH2＞ΔH3 B．ΔH1<ΔH2<ΔH3
C．ΔH1＞ΔH2＝ΔH3 D．ΔH1＝ΔH2<ΔH3
答案　 B
解析　混合时浓硫酸在被稀释的过程中放热；浓、稀硫酸在与Ba(OH)2反应时还会形成BaSO4沉淀，Ba2＋、SO之间形成化学键的过程中也会放出热量。因放热反应的ΔH取负值，故ΔH1<ΔH2<ΔH3。
4．(2019·九江高三模拟)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(　　)
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
答案　B
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指定产物时所产生的热量，产物中的水应为液态，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。
5．(2020·海南海口市一中高三三模)下列关于热化学反应的描述中正确的是(　　)
A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ/mol，则H2SO4和Ca(OH)2完全反应的中和热为－114.6 kJ/mol
B．CO(g)的燃烧热是283.0 kJ/mol，则表示CO燃烧热的热化学方程式为2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ/mol
C．一个化学反应的热效应，只与反应的始态与终态有关，与反应的过程无关
D．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
答案　C
解析　H2SO4和Ca(OH)2反应生成水和硫酸钙沉淀，放出更多的热量，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH＜－57.3 kJ/mol，故A错误；表示CO燃烧热的热化学方程式为CO(g)＋O2(g)===CO2(g)反应的ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，故B错误；物质能量一定，对于确定的反应，化学反应的反应热只与体系始态和终态有关，与变化途径无关，故C正确；某些放热反应也需要加热条件才能发生反应；需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，故D错误。
6．(2021·湖南汨罗市高三检测)已知：
①CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH1
②CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH2
下列推断正确的是(　　)
A．若CO的燃烧热为ΔH3，则H2的燃烧热为ΔH3－ΔH1
B．反应CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝ΔH1－ΔH2
C．若反应②的反应物总能量低于生成物总能量，则ΔH2<0
D．若等物质的量的CO和H2完全燃烧生成气态产物时后者放热更多，则ΔH1＞0
答案　D
解析　A．若CO的燃烧热为ΔH3，则③CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3，③－①，整理可得H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝ΔH3－ΔH1，由于H2O的稳定状态是液态，因此该反应热不能表示氢气的燃烧热，A错误；B.①－②，整理可得CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝ΔH2－ΔH1，B错误；C.若反应②的反应物总能量低于生成物总能量，则该反应是吸热反应，ΔH2＞0，C错误； D．③CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3，④H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH4，若等物质的量的CO和H2完全燃烧生成气态产物时后者放热更多，则ΔH3＞ΔH4，③－④，整理可得CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH1＝ΔH3－ΔH4＞0，D正确。
7．(2020·长沙市第一中学高三测试)在25 ℃、101 kPa时，C(s)、H2(g)、CH3COOH(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)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(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)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1；②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1；③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－870.3 kJ·mol－1。则2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(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。
8．NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12 000～20 000倍，在大气中的寿命可长达740年，如表所示是几种化学键的键能：
化学键
N≡N
F—F
N—F
键能/(kJ·mol－1)
946
154.8
283.0
下列说法中正确的是(　　)
A．过程N2(g)―→2N(g)放出能量
B．过程N(g)＋3F(g)―→NF3(g)放出能量
C．反应N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)的ΔH＞0
D．NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，仍可能发生化学反应
答案　B
解析　A．N2(g)→2N(g)为化学键的断裂过程，应吸收能量，故A错误；B.N(g)＋3F(g)→NF3(g)为形成化学键的过程，放出能量，故B正确；C.反应N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)　ΔH＝(946＋3×154.8－283.0×6) kJ·mol－1＝－287.6 kJ·mol－1，ΔH＜0，为放热反应，故C错误；D.NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，无化学变化的发生，故D错误。
9．(2020·广东广州、深圳学调联盟高三调研)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
答案　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。
10．下列有关热化学方程式的叙述正确的是(　　)
A．含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量，则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为：NaOH(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.4 kJ·mol－1
B．已知C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH＞0，则石墨比金刚石稳定
C．已知反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，则H2的燃烧热为571.6 kJ·mol－1
D．已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g)　ΔH1,2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2，则ΔH1＞ΔH2
答案　B
解析　醋酸是弱酸，电离需要吸收热量，所以稀醋酸和稀NaOH溶液反应，产生1 mol水时放出的热量小于57.4 kJ，A项错误；物质所含有的能量越低越稳定，金刚石的能量高于石墨，则石墨比金刚石稳定，B项正确；2 mol H2完全燃烧产生2 mol液态水，放出的热量是571.6 kJ，所以1 mol H2完全燃烧生成1 mol液态水，放出的热量是571.6 kJ÷2＝285.8 kJ，则氢气的燃烧热为285.8 kJ·mol－1，C项错误；碳的燃烧反应是放热反应，完全燃烧放出的热量多于不完全燃烧放出的热量，但焓变是负数，所以ΔH1＜ΔH2，D项错误。
11．(2020·河南省驻马店市高三期末)1 mol常见金属M和卤素反应的焓变ΔH(单位：kJ·mol－1)示意图如图，反应物和生成物均为常温时的稳定状态。下列选项中不正确的是(　　)

A．MBr2与Cl2反应的ΔH＜0
B．化合物的热稳定性顺序：MI2＞MBr2＞MCl2＞MF2
C．MBr2(s)＋F2(g)===MF2(s)＋Br2(l)，ΔH＝－600 kJ·mol－1
D．由MCl2(s)制得M的反应是吸热反应
答案　B
解析　①M(s)＋Cl2(g)=== MCl2(s)　ΔH＝－641.3 kJ·mol－1 ；②M(s)＋Br2(l)=== MBr2(s)　ΔH＝－524 kJ·mol－1 ；①－②可得MBr2(s)＋Cl2(g)=== MCl2(s)＋Br2(l)　ΔH＝－117.3 kJ·mol－1，A正确；放出的能量越多，产物的能量越低，物质越稳定，所以化合物的热稳定性顺序为MI2 12．工业上可采用CH3OHCO＋2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。我国学者采用量子力学方法，通过计算机模拟，研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程，其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。
甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程，有两种可能方式：
方式A：CH3OH*→CH3O*＋H*Ea＝＋103.1 kJ·mol－1
方式B：CH3OH*→CH＋OH*Eb＝＋249.3 kJ·mol－1(其中Ea、Eb为活化能)。
图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。

下列说法错误的是(　　)
A．总反应的焓变(ΔH)大于0
B．甲醇裂解过程主要历经的方式应为A
C．该历程中最小能垒(活化能)为70.7 kJ·mol－1
D．该历程中，放热最多的步骤的化学方程式为CHO*＋3H*===CO*＋4H*
答案　C
解析　A．由图可知，CH3OH的能量低于CO和2H2的总能量，反应CH3OHCO＋2H2为吸热反应，ΔH大于0，故A正确；B.催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，方式A的活化能低，说明甲醇裂解过程主要历经的方式应为A，故B正确；C.由图可知，该历程中最小能垒(活化能)为(116.1－62.5) kJ·mol－1＝53.6 kJ·mol－1，故C错误；D.由图可知，反应CHO*＋3H*===CO*＋4H*反应物的能量高于生成物的能量，且差别最大，是放热最多的步骤，故D正确。
二、非选择题(本题包括5小题)
13．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ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3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t1/ ℃
终止温度t2/ ℃
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)ΔH1＝ΔH2＜ΔH3　(5)－51.8 kJ·mol－1
(6)不能　H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀，沉淀的生成热会影响反应的中和热
14．(2019·山东潍坊二模)CH4超干重整CO2的催化转化如图1所示：

图1

图2
(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，由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＋CO2＋H2＋Fe3O4＋CaO―→H2O(g)＋Fe＋CaCO3，第二步反应是Fe＋CaCO3―→Fe3O4＋CaO＋CO；分析上述可知，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CO2＋H2===H2O(g)＋CO，b项正确；CO参与反应后又生成，c项错误；Fe3O4、CaO为催化剂，改变反应速率但不能改变反应的ΔH，d项错误。
15．联氨可用作火箭燃料，回答下列问题：
(1)在发射“神舟”七号的火箭推进器中装有肼(N2H4)和过氧化氢，当两者混合时即产生气体，并放出大量的热。已知：N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－641.6 kJ·mol－1；H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1
若用6.4 g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和液态水，则整个过程中放出的热量为________。
(2)“嫦娥二号”卫星使用液态四氧化二氮和液态偏二甲肼(C2H8N2)作推进剂。N2O4与偏二甲肼燃烧产物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g)，并放出大量热，已知10.0 g液态偏二甲肼与液态四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量，该反应的热化学方程式为_________________。
(3)火箭的常规燃料是液态四氧化二氮和液态肼(N2H4)，N2O4作氧化剂，有人认为若用氟气代替四氧化二氮作氧化剂，反应释放的能量更大(两者反应生成氮气和氟化氢气体)。
已知：
①N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－534.0 kJ·mol－1
②H2(g)＋F2(g)===HF(g)
ΔH＝－269.0 kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(g)
ΔH＝－242.0 kJ·mol－1
请写出肼和氟气反应的热化学方程式：________________________
____________________________________________。
(4)已知：①H2(g)===H2(l)　ΔH＝－0.92 kJ·mol－1
②O2(g)===O2(l)　ΔH＝－6.84 kJ·mol－1
③H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1
④H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式：_____________________
_______________________________________________。
答案　(1)163.52 kJ
(2)C2H8N2(l)＋2N2O4(l)===2CO2(g)＋4H2O(g)＋3N2(g)　ΔH＝－2 550.0 kJ·mol－1
(3)N2H4(l)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g)
ΔH＝－1 126.0 kJ·mol－1
(4)H2(l)＋O2(l)===H2O(g)
ΔH＝－237.46 kJ·mol－1
解析　(1)6.4 g液态肼的物质的量为0.2 mol，由盖斯定律可知，液态肼与过氧化氢反应生成氮气和液态水的热化学方程式：N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－(641.6＋4×44)kJ·mol－1＝－817.6 kJ·mol－1，故0.2 mol液态肼放出的热量为0.2 mol×817.6 kJ·mol－1＝163.52 kJ。
(2)四氧化二氮与偏二甲肼反应的产物为二氧化碳、氮气和水；根据10.0 g偏二甲肼与四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量计算。
根据C2H8N2(l)＋2N2O4(l)===2CO2(g)＋4H2O(g)＋3N2(g)　ΔH，得ΔH＝－425 kJ÷＝－2 550.0 kJ·mol－1。热化学方程式为C2H8N2(l)＋2N2O4(l)===2CO2(g)＋4H2O(g)＋3N2(g)　ΔH＝－2 550.0 kJ·mol－1。
(3)将①＋②×4－③×2得：
N2H4(l)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g)
ΔH＝－1 126.0 kJ·mol－1。
(4)将④＋③－①－②×得：
H2(l)＋O2(l)===H2O(g)
ΔH＝－237.46 kJ·mol－1。
16．CH4、H2、C都是优质的能源物质，它们燃烧的热化学方程式分别为
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1；
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·mol－1；
③C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－393.5 kJ·mol－1。
(1)在深海中存在一种甲烷细菌，它们依靠酶使甲烷与O2作用产生的能量存活。甲烷细菌使1 mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量________(填“＞”“＜”或“＝”)890.3 kJ。
(2)甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气)：CH4＋CO2===2CO＋2H2,1 g CH4完全反应可释放15.46 kJ的热量，能表示该反应过程中能量变化的是________(填字母)。

(3)C(s)与H2(g)不反应，所以C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热无法直接测量，但通过上述反应可求出其反应热ΔH＝________________。
答案　(1)＝　(2)D　(3)－74.8 kJ·mol－1
解析　(1)给定反应的反应热只取决于反应物和生成物的多少和状态，与中间过程无关，故甲烷细菌使1 mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量仍等于890.3 kJ。
(2)1 g CH4完全反应释放15.46 kJ的热量，则1 mol CH4完全反应放出的热量为247.36 kJ，故D项符合题意。
(3)根据盖斯定律，②＋③－①即得C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH＝－74.8 kJ·mol－1。
17．(1)已知C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＞0，则稳定性：金刚石________(填“＞”“＜”)石墨。
(2)已知：2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g)　ΔH1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2
则ΔH1________(填“＞”或“＜”)ΔH2。
(3)火箭的第一、二级发动机中，所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，二者反应生成氮气和气态水。已知：
①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g)
ΔH＝＋10.7 kJ·mol－1
②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－543 kJ·mol－1
写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式：________________________
____________________________________________。
(4)25 ℃、101 kPa时，14 g CO在足量的O2中充分燃烧，放出141.3 kJ热量，则CO的燃烧热为ΔH＝________。
(5)0.50 L 2.00 mol·L－1 H2SO4溶液与2.10 L 1.00 mol·L－1 KOH溶液完全反应，放出114.6 kJ热量，该反应的中和热ΔH＝________。
(6)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式是___________________________________________________________________。
答案　(1)＜　(2)＜
(3)2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－1 096.7 kJ·mol－1
(4)－282.6 kJ·mol－1　(5)－57.3 kJ·mol－1
(6)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1
解析　(1)已知C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＞0，说明该反应是吸热反应，因此石墨的总能量低于金刚石的总能量，而能量越低，物质越稳定，故稳定性：金刚石＜石墨。
(2)ΔH1表示碳完全燃烧的反应热，ΔH2表示碳不完全燃烧的反应热，碳完全燃烧放热多，且放热越多ΔH越小。因此，ΔH1＜ΔH2。
(3)根据盖斯定律，由2×②－①得：
2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝2×(－543 kJ·mol－1)－(＋10.7 kJ·mol－1)＝－1 096.7 kJ·mol－1。
(4)25 ℃、101 kPa时，14 g CO在足量的O2中充分燃烧，放出141.3 kJ的热量，则1 mol CO(即28 g CO)完全燃烧放出的热量是141.3 kJ×2＝282.6 kJ，即CO的燃烧热ΔH＝－282.6 kJ·mol－1。
(6)N2与H2反应生成NH3的热化学方程式可表示为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝E(N≡N)＋3E(H—H)－2×3E(N—H)＝946 kJ·mol－1＋3×436 kJ·mol－1－6×391 kJ·mol－1＝－92 kJ·mol－1。
微专题21　盖斯定律的两大应用

应用一　利用盖斯定律计算ΔH及书写热化学方程式
利用盖斯定律可以进行热化学方程式的书写和反应热的计算，其关键是合理设计反应途径，正确加减热化学方程式。
1．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
2.利用盖斯定律书写热化学方程式的思维模型

3．运用盖斯定律的三个注意事项
(1)热化学方程式乘以某一个数时，反应热的数值必须也乘上该数。
(2)热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也必须相加减。
(3)将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但数值不变。
题型一　利用盖斯定律书写热化学方程式
【典例1】 根据下列条件，写出相关反应的热化学方程式：
(1)(2020·全国卷Ⅰ)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　ΔH＝－98 kJ·mol－1。
钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为：___________________________________。

(2)(2017·全国卷Ⅰ)如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__________________________________、__________________。
答案　(1)2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s)　ΔH＝－351 kJ·mol－1
(2)H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋286 kJ·mol－1
H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝＋20 kJ·mol－1
解析　(1)根据题图知，V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g)　ΔH2＝－24 kJ·mol－1①，V2O4(s)＋2SO3(g)===2VOSO4(s)　ΔH1＝－399 kJ·mol－1②。根据盖斯定律，由②－①×2得：2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s)　ΔH＝(－399＋48) kJ·mol－1＝－351 kJ·mol－1。
(2)根据盖斯定律，将系统(Ⅰ)中的三个热化学方程式相加可得H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝[＋327＋(－151)＋110] kJ·mol－1＝＋286 kJ·mol－1。将系统(Ⅱ)中的三个热化学方程式相加可得H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝[(－151)＋110＋61] kJ·mol－1＝＋20 kJ·mol－1。
题型二　利用盖斯定律计算反应焓变
【典例2】 根据题目条件，计算相关反应的ΔH：
(1)(2019·全国卷Ⅲ)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。Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：
Ⅰ.CuCl2(s)===CuCl(s)＋Cl2(g)
ΔH1＝83 kJ·mol－1
Ⅱ.CuCl(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g)
ΔH2＝－20 kJ·mol－1
Ⅲ.CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)
ΔH3＝－121 kJ·mol－1
则4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
(2)(2018·全国卷Ⅰ)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＝________kJ·mol－1。
答案　(1)－116　(2)＋53.1
解析　(1)根据盖斯定律知，(反应Ⅰ＋反应Ⅱ＋反应Ⅲ)×2得4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)，ΔH＝(ΔH1＋ΔH2＋ΔH3)×2＝－116 kJ·mol－1。
(2)将已知热化学方程式依次编号为a、b，根据盖斯定律，由×a－b得N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＝kJ·mol－1＝＋53.1 kJ·mol－1。
应用二　利用盖斯定律比较反应热的大小
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
C(g)C(l)
C(l)
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。
【典例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(　　)
A．ΔH2＞ΔH3 B．ΔH1＜ΔH3
C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2＞ΔH3
答案　B
解析　1 mol CuSO4·5H2O(g)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，分析得到答案：ΔH1＜ΔH3。

1．(2018·浙江11月选考)已知：
H2O(g)===H2O(l)　ΔH1
C6H12O6(g)===C6H12O6(s)　ΔH2
C6H12O6(s)＋6O2(g)===6H2O(g)＋6CO2(g)　ΔH3
C6H12O6(g)＋6O2(g)===6H2O(l)＋6CO2(g)　ΔH4
下列说法正确的是(　　)
A．ΔH1＜0，ΔH2＜0，ΔH3＜ΔH4
B．6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0
C．－6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0
D．－6ΔH1＋ΔH2－ΔH3＋ΔH4＝0
答案　B
解析　把题给热化学方程式依次编号为①、②、③、④，由气体转化为液体或固体时释放能量知，ΔH1＜0，ΔH2＜0，由③－④得：C6H12O6(s)＋6H2O(l)===C6H12O6(g)＋6H2O(g)　ΔH＝ΔH3－ΔH4＝－ΔH2－6ΔH1，因ΔH1＜0，ΔH2＜0，则ΔH＞0，可得ΔH3＞ΔH4，A项错误；由ΔH3－ΔH4＝－ΔH2－6ΔH1可知，6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0，B项正确，C、D项错误。
2．(2020·湖南怀化市高三期末)1840年，化学家盖斯(Hess)指出：“一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。”这就是著名的“盖斯定律”。现已知在101 kPa下CH4、H2、C(固)的燃烧热分别为890.83 kJ·mol－1、285.83 kJ·mol－1和393.51 kJ·mol－1，则反应C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热ΔH＝________。
答案　－74.34 kJ·mol－1
解析　实验测得碳单质、氢气、甲烷的燃烧热分别为890.83 kJ·mol－1、285.83 kJ·mol－1和393.51 kJ·mol－1，则它们的热化学反应方程式分别为：
①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ/mol
②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.83 kJ/mol
③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.83 kJ/mol
根据盖斯定律，由①＋②×2－③得C(s)＋2H2(g)===CH4(g)，ΔH＝[(－393.5 kJ/mol)＋(－285.83 kJ /mol)×2]－ (－890.83 kJ/mol)＝－74.34 kJ/mol。
3．请回答下列问题：
(1)CH4­CO2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＝________kJ·mol－1。
(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：
2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)
ΔH＝48 kJ·mol－1
3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g)
ΔH＝－30 kJ·mol－1
则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH为________kJ·mol－1。
(3)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)
ΔH＝＋551 kJ·mol－1
反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－297 kJ·mol－1
反应Ⅱ的热化学方程式：____________________。
答案　(1)＋247　(2)＋114　(3)3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH2＝－254 kJ·mol－1
解析　(1)将已知中3个反应依次记为①、②、③，根据盖斯定律③×2－①－②得该催化重整反应的ΔH＝(－111×2＋75＋394) kJ·mol－1＝＋247 kJ·mol－1。
(2)将已知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)　ΔH＝3×48 kJ·mol－1－30 kJ·mol－1＝114 kJ·mol－1。
(3)由于反应Ⅱ是二氧化硫的歧化反应，且由题意可知其氧化产物和还原产物分别为H2SO4和S，根据得失电子守恒和元素守恒可写出反应Ⅱ的化学方程式为：3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)。根据盖斯定律，反应I与反应Ⅲ的热化学方程式相加得：2H2SO4(l)＋S(s)===3SO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝＋254 kJ·mol－1，所以反应Ⅱ的热化学方程式为：3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH2＝－254 kJ·mol－1。