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2024高考化学一轮复习讲义（步步高版）第6章 第35讲 反应热的测定与计算
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这是一份2024高考化学一轮复习讲义（步步高版）第6章 第35讲 反应热的测定与计算，共17页。
考点一 中和反应的反应热的测定
1．概念
在25 ℃和101 kPa下，在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1_ml_H2O(l)时所放出的热量。
2．中和反应的反应热的测定
(1)简易量热计的构造及作用
(2)原理计算公式：Q＝－C(T2－T1)。其中C表示溶液及量热计的热容，T1、T2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。
思考 有两组实验：①50 mL 0.50 ml·L－1盐酸和50 mL 0.55 ml·L－1NaOH溶液，②60 mL 0.50 ml·L－1盐酸和50 mL 0.55 ml·L－1NaOH溶液。实验①②反应放出的热量________(填“相等”或“不相等”，下同)，测得的中和反应的反应热________，原因是______________。
答案 不相等 相等 中和反应的反应热是以生成1 ml液态水为标准的，与反应物的用量无关
1．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的ΔH＝2×(－57.3) kJ·ml－1( )
2．在测定中和反应反应热的实验中，应把NaOH溶液分多次倒入( )
3．为测定反应H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)的ΔH，也可以选用0.1 ml·L－1NaHSO4溶液和0.1 ml·L－1NaOH溶液进行实验( )
4．实验时可用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器( )
答案 1.× 2.× 3.√ 4.×
1．中和反应是放热反应，下列关于中和反应的反应热测定的说法错误的是( )
A．等温条件下，试管中进行的中和反应，反应体系向空气中释放的热量就是反应的热效应
B．测定中和反应的反应热时，需要快速的将两种溶液混合
C．测定中和反应的反应热时，最重要的是要保证实验装置的隔热效果
D．不同的酸碱反应生成1 ml液态水释放的热量可能不相同
答案 A
解析 等温条件下，试管中进行的中和反应，反应体系向环境中释放的热量就是反应的热效应，环境是指与体系相互影响的其他部分，如盛有溶液的试管和溶液之外的空气等，A错误；快速混合，防止热量散失，B正确；若用的是弱酸或弱碱，其电离需吸收一部分热量，D正确。
2．某化学实验小组用简易量热计(装置如图)测量中和反应的反应热，实验采用50 mL 0.5 ml·L－1盐酸与50 mL 0.55 ml·L－1 NaOH溶液反应。下列说法错误的是( )
A．采用稍过量的NaOH溶液是为了保证盐酸完全被中和
B．仪器a的作用是搅拌，减小测量误差
C．NaOH溶液应迅速一次性倒入装有盐酸的内筒中
D．反应前测完盐酸温度的温度计应立即插入NaOH溶液中测量温度
答案 D
解析 若分多次倒入则热量损失大，C正确；反应前测完盐酸温度的温度计应洗净、擦干后再插入NaOH溶液中测量温度，D错误。
考点二 盖斯定律及其应用
1．内容
一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，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
1．(2022·北京丰台模拟)依据图示关系，下列说法不正确的是( )
A．ΔH2＞0
B．1 ml S(g)完全燃烧释放的能量小于2 968 kJ
C．ΔH2＝ΔH1－ΔH3
D．16 g S(s)完全燃烧释放的能量为1 484 kJ
答案 B
解析 硫固体转化为硫蒸气的过程为吸热过程，A正确；硫蒸气的能量高于硫固体，B错误；由盖斯定律可知，焓变ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则焓变ΔH2＝ΔH1－ΔH3，C正确；由图可知，16 g硫固体完全燃烧释放的能量为eq \f(16 g,32 g·ml－1)×2 968 kJ·ml－1＝1 484 kJ，D正确。
2．已知(g)===(g)＋H2(g) ΔH1＝＋100.3 kJ·ml－1①
H2(g)＋I2(g)===2HI(g) ΔH2＝－11.0 kJ·ml－1②
对于反应：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)
ΔH3＝________kJ·ml－1。
答案 ＋89.3
解析 根据盖斯定律，将反应①＋反应②得到目标反应，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝[＋100.3＋(－11.0)]kJ·ml－1＝＋89.3 kJ·ml－1。
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·ml－1
②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－543 kJ·ml－1
写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式：______________________________________。
答案 2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－1 096.7 kJ·ml－1
解析 根据盖斯定律，由2×②－①得：
2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝2×(－543 kJ·ml－1)－(＋10.7 kJ·ml－1)＝－1 096.7 kJ·ml－1。
“三步”确定热化学方程式或ΔH
考点三 反应热大小的比较
1．根据反应物量的大小关系比较反应焓变的大小
①H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2
反应②中H2的量更多，因此放热更多，|ΔH1|<|ΔH2|，但ΔH1<0，ΔH2<0，故ΔH1>ΔH2。
2．根据反应进行的程度大小比较反应焓变的大小
③C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH3
④C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH4
反应④中，C完全燃烧，放热更多，|ΔH3|<|ΔH4|，但ΔH3<0，ΔH4<0，故ΔH3>ΔH4。
3．根据反应物或反应产物的状态比较反应焓变的大小
⑤S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH5
⑥S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH6
方法一：图像法，画出上述两反应能量随反应过程的变化曲线。
由图像可知：|ΔH5|>|ΔH6|，但ΔH5<0，ΔH6<0，故ΔH5<ΔH6。
方法二：通过盖斯定律构造新的热化学方程式。
由反应⑤－反应⑥可得S(g)===S(s) ΔH＝ΔH5－ΔH6<0，故ΔH5<ΔH6。
4．根据特殊反应的焓变情况比较反应焓变的大小
⑦2Al(s)＋eq \f(3,2)O2(g)===Al2O3(s) ΔH7
⑧2Fe(s)＋eq \f(3,2)O2(g)===Fe2O3(s) ΔH8
由反应⑦－反应⑧可得2Al(s)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋Al2O3(s) ΔH＝ΔH7－ΔH8，已知铝热反应为放热反应，故ΔH<0，ΔH7<ΔH8。
1．(2022·石家庄模拟)已知几种离子反应的热化学方程式如下：
①H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH1；
②Ba2＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)===BaSO4(s) ΔH2；
③NH3·H2O(aq)＋H＋(aq)===NHeq \\al(＋,4)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(aq))＋H2O(l) ΔH3；
④Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)＋2H＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH4。
下列有关判断正确的是( )
A．ΔH2>0，ΔH3<0
B．ΔH2<ΔH4
C．ΔH4<ΔH1＋ΔH2
D．ΔH1>ΔH3
答案 C
解析 反应②生成BaSO4沉淀，为放热反应，ΔH2<0，反应③为NH3·H2O与强酸发生的中和反应，为放热反应，ΔH3<0，A错误；反应④除了生成沉淀放热，还有中和反应放热，放出的热量大于反应②，即ΔH4<ΔH2，B错误；根据盖斯定律可知ΔH4＝2ΔH1＋ΔH2，已知ΔH1<0，ΔH2<0，故ΔH4<ΔH1＋ΔH2，C正确；反应③可表示NH3·H2O与强酸发生的中和反应，NH3·H2O为弱碱，电离需吸收能量，故ΔH3>ΔH1，D错误。
2．室温下，将1 ml的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 ml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。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 根据题意知，CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液的温度降低，热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)===Cu2＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)＋5H2O(l) ΔH1＞0；CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热化学方程式为CuSO4(s)===Cu2＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq) ΔH2＜0；根据盖斯定律知，CuSO4·5H2O受热分解的热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l) ΔH3＝ΔH1－ΔH2＞0。根据上述分析知，ΔH2＜0，ΔH3＞0，则ΔH2＜ΔH3，A错误；ΔH1＞0，ΔH2＜0，ΔH3＝ΔH1－ΔH2，则ΔH1＜ΔH3，B正确；ΔH3＝ΔH1－ΔH2，C错误；ΔH1＞0，ΔH2＜0，ΔH1＋ΔH2＜ΔH3，D错误。
3．对于反应a：C2H4(g)C2H2(g)＋H2(g)，反应b：2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)，当升高温度时平衡都向右移动。①C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH1；②2C(s)＋H2(g)===C2H2(g) ΔH2；③2C(s)＋2H2(g)===C2H4(g) ΔH3。则①②③中ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小顺序排列正确的是( )
A．ΔH1>ΔH2>ΔH3
B．ΔH2>ΔH3>2ΔH1
C．ΔH2>2ΔH1>ΔH3
D．ΔH3>ΔH2>ΔH1
答案 B
解析 对于反应a、b，升高温度平衡都向右移动，故二者均为吸热反应，ΔHa>0、ΔHb>0。由盖斯定律知反应a＝反应②－反应③，ΔHa＝ΔH2－ΔH3>0，推知ΔH2>ΔH3；反应b＝反应③－2×反应①，故ΔHb＝ΔH3－2ΔH1>0，推知ΔH3>2ΔH1。
1．(2020·北京，12)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 ml C(石墨，s)和1 ml 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，s)＋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 由题图知，石墨燃烧的ΔH1＝－393.5 kJ·ml－1，为放热反应，A项正确；根据图示，1 ml石墨完全燃烧转化为CO2，放出393.5 kJ热量，1 ml CO完全燃烧转化为CO2，放出283.0 kJ热量，故石墨放热多，B项正确；由题图知，C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1、CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH2，根据盖斯定律，由第一个反应－第二个反应×2，可得C(石墨，s)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH＝ΔH1－2ΔH2，C项错误；根据盖斯定律，化学反应的ΔH取决于反应物和反应产物的总能量的相对大小，D项正确。
2．(2022·浙江1月选考，18)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1 ml环己烷()的能量变化如图所示：
下列推理不正确的是( )
A．2ΔH1≈ΔH2，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比
B．ΔH2<ΔH3，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定
C．3ΔH1<ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
D．ΔH3－ΔH1<0，ΔH4－ΔH3>0，说明苯分子具有特殊稳定性
答案 A
解析 2ΔH1≈ΔH2，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比，但不能是存在相互作用的两个碳碳双键，故A错误；ΔH2＜ΔH3，即单双键交替的物质能量低，更稳定，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定，故B正确；3ΔH1＜ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键，故C正确；ΔH3－ΔH1＜0，ΔH4－ΔH3＞0，说明苯分子具有特殊稳定性，故D正确。
3．[2020·全国卷Ⅰ，28(1)]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)＋eq \f(1,2)O2(g)eq \(―――→,\s\up7(钒催化剂))SO3(g) ΔH＝－98 kJ·ml－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____________________________________________。
答案 2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝－351 kJ·ml－1
解析 据图写出热化学方程式：①V2O4(s)＋2SO3(g)===2VOSO4(s) ΔH1＝－399 kJ·ml－1；②V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g) ΔH2＝－24 kJ·ml－1，根据盖斯定律由①－②×2可得：2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s)
ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(－399 kJ·ml－1)－(－24 kJ·ml－1)×2＝－351 kJ·ml－1。
4．[2022·广东，19(1)②]Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，X(g)→Y(g)过程的焓变为__________(列式表示)。
答案 (E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4)
解析 设反应过程中第一步的产物为M，第二步的产物为N，则X→M的ΔH1＝E1－E2，M→N的ΔH2＝ΔH，N→Y的ΔH3＝E3－E4，根据盖斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓变为ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝(E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4)。
5．[2022·湖北，19(1)]已知：
①CaO(s)＋H2O(l)Ca(OH)2(s) ΔH1＝－65.17 kJ·ml－1
②Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH2＝－16.73 kJ·ml－1
③Al(s)＋OH－(aq)＋3H2O(l)[Al(OH)4]－(aq)＋eq \f(3,2)H2(g) ΔH3＝－415.0 kJ·ml－1
则CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)的ΔH4＝_______kJ·ml－1。
答案 －911.9
解析 根据盖斯定律，①＋②＋2×③可得反应CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)，则ΔH4＝ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3＝(－65.17 kJ·ml－1)＋(－16.73 kJ·ml－1)＋2×(－415.0 kJ·ml－1)＝－911.9 kJ·ml－1。
课时精练
1．某同学设计如图所示实验，探究反应中的能量变化。
下列判断正确的是( )
A．由实验可知，(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应
B．将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加
C．实验(c)中将玻璃搅拌器改为铁质搅拌器对实验结果没有影响
D．若用NaOH固体测定中和反应反应热，则测定结果偏高
答案 D
解析 A项，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应，错误；B项，铝片更换为铝粉，没有改变反应的本质，放出的热量不变，错误；C项，铁质搅拌器导热性好，热量损失较大，错误；D项，NaOH固体溶于水时放热，使测定结果偏高，正确。
2．下列关于热化学反应的描述正确的是( )
A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，用含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸反应测出的中和反应的反应热为28.65 kJ·ml－1
B．CO(g)的摩尔燃烧焓ΔH＝－283.0 kJ·ml－1，则反应2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋(2×283.0) kJ·ml－1
C．1 ml甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳时的焓变是甲烷的摩尔燃烧焓
D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 ml水，放出57.3 kJ热量
答案 B
解析 中和反应的反应热是以生成1 ml H2O(l)作为标准的，A不正确；有水生成的燃烧反应，必须按液态水计算摩尔燃烧焓，C不正确；稀醋酸是弱酸，电离过程需要吸热，放出的热量要小于57.3 kJ，D不正确。
3．分别向1 L 0.5 ml·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＋、SOeq \\al(2－,4)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．(2021·浙江6月选考，21)相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是( )
(g)＋H2(g)―→(g) ΔH1
(g)＋2H2(g)―→(g) ΔH2
(g)＋3H2(g)―→(g) ΔH3
(g)＋H2(g)―→(g) ΔH4
A．ΔH1>0，ΔH2>0
B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH1>ΔH2，ΔH3>ΔH2
D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4
答案 C
解析 环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，因此，ΔH1＜0，ΔH2＜0，A不正确；苯分子中没有碳碳双键，其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共价键，因此，其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和，即ΔH3≠ΔH1＋ΔH2，B不正确；由于1 ml 1,3-环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯的2倍，故其放出的热量更多，则ΔH1>ΔH2；苯与氢气发生加成反应生成1,3-环己二烯的反应为吸热反应(ΔH4>0)，根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热：ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，因此ΔH3>ΔH2，ΔH2＝ΔH3－ΔH4，C正确、D不正确。
5．多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。如图所示，我国学者发现在T ℃时，甲醇(CH3OH)在铜催化剂上的反应机理如下：
反应Ⅰ：CH3OH(g)===CO(g)＋2H2(g)
ΔH1＝a kJ·ml－1
反应Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－b kJ·ml－1(b>0)
总反应：CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2 (g)＋3H2(g) ΔH3＝c kJ·ml－1
下列有关说法正确的是( )
A．反应Ⅰ是放热反应
B．1 ml CH3OH(g)和H2O(g)的总能量大于1 ml CO2(g)和3 ml H2(g)的总能量
C．c>0
D．优良的催化剂降低了反应的活化能，并减小了ΔH3，节约了能源
答案 C
解析 根据图像可知总反应生成物的总能量大于反应物的总能量，因此为吸热反应，故ΔH3>0，反应Ⅰ也为吸热反应，故A、B错误，C正确；优良的催化剂降低了反应的活化能，但焓变不变，故D错误。
6．(2022·内蒙古包钢一中模拟)已知：①2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s) ΔH1＝－a kJ·ml－1；
②C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－b kJ·ml－1；
③2Na(s)＋C(石墨，s)＋eq \f(3,2)O2(g)===Na2CO3(s) ΔH3＝－c kJ·ml－1；
④CO2(g)＋Na2O2(s)===Na2CO3(s)＋eq \f(1,2)O2(g) ΔH4。
下列说法不正确的是( )
A．石墨的摩尔燃烧焓ΔH＝－b kJ·ml－1
B．C(石墨，s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH>－b kJ·ml－1
C．反应④中，ΔH4＝(c－a－b) kJ·ml－1
D．若将①设计成原电池，则32 g O2在正极反应转移2 ml电子
答案 C
解析 由盖斯定律，③－②－①得④，ΔH4＝(－c＋a＋b) kJ·ml－1，C说法错误。
7．Li/Li2O体系的能量循环如图所示。下列说法正确的是( )
A．ΔH3<0
B．ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6
C．ΔH6>ΔH5
D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0
答案 C
解析 O2的气态分子变为气态原子，需要断裂分子中的化学键，因此要吸收能量，ΔH3>0，A项错误；物质含有的能量只与物质的始态与终态有关，与反应途径无关，根据物质转化关系可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6，B、D两项错误。
8．发射运载火箭使用的是以液氢为燃料、液氧为氧化剂的高能低温推进剂，已知：
①H2(g)===H2(l) ΔH1＝－0.92 kJ·ml－1
②O2(g)===O2(l) ΔH2＝－6.84 kJ·ml－1
下列说法正确的是( )
A．H2(g)与O2(g)反应生成H2O(g)放热483.6 kJ
B．氢气的摩尔燃烧焓ΔH＝－241.8 kJ·ml－1
C．火箭中液氢燃烧的热化学方程式为2H2(l)＋O2(l)===2H2O(g) ΔH＝－474.92 kJ·ml－1
D．H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－88 kJ·ml－1
答案 C
解析 由题图可知，每2 ml H2(g)与1 ml O2(g)反应生成2 ml H2O(g)放热483.6 kJ，选项中未指明反应物的物质的量，故A错误；氢气的摩尔燃烧焓ΔH＝－eq \f(483.6＋88,2) kJ·ml－1＝－285.8 kJ·ml－1，故B错误；由盖斯定律可知，火箭中液氢燃烧的热化学方程式为2H2(l)＋O2(l)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·ml－1－(－0.92×2－6.84)kJ·ml－1＝－474.92 kJ·ml－1，故C正确；由题图可知，H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·ml－1，故D错误。
9．下列示意图表示正确的是( )
A．甲图表示反应CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋205.9 kJ·m1－1的能量变化
B．乙图表示碳的摩尔燃烧焓
C．丙图表示实验的环境温度为20 ℃，将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合，混合液的最高温度随V(NaOH)的变化(已知V1＋V2＝60 mL)
D．已知稳定性顺序：B答案 D
解析 甲图中反应物能量高于反应产物能量，是放热反应，而A选项中的热化学方程式是吸热反应，故A错误；乙图体现的是CO2转化成CO的能量变化，而碳的摩尔燃烧焓是1 ml C全部转化成CO2时的焓变，故B错误；丙图中V2为20 mL时，温度最高，说明此时酸碱反应完全，又因为实验中始终保持V1＋V2＝60 mL，则V1＝40 mL，由酸碱中和反应关系式：2NaOH～H2SO4可知，H2SO4和NaOH溶液的浓度不同，和题干不符，故C错误。
10．(1)在催化剂作用下，用还原剂[如肼(N2H4)]选择性地与NOx反应生成N2和H2O。
已知200 ℃时：i.3N2H4(g)===N2(g)＋4NH3(g) ΔH1＝－32.9 kJ·ml－1；
ii.N2H4(g)＋H2(g)===2NH3(g) ΔH2＝－41.8 kJ·ml－1。
①写出肼的电子式：______________。
②200 ℃时，肼分解成氮气和氢气的热化学方程式为________________________________。
(2)研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。工业上利用废气中的CO2合成CH3OH，主要有以下反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.0 kJ·ml－1
反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH2
反应Ⅲ：CH3OCH3(g)＋H2O(g)2CH3OH(g) ΔH3＝＋23.4 kJ·ml－1
已知某些化学键的键能数据如下：
氢气中的H—H比甲醇中的C—H____(填“强”或“弱”)。用盖斯定律计算反应Ⅱ中的ΔH2＝________kJ·ml－1。
(3)基于Al2O3载氮体的碳基化学链合成氨技术示意图如下。
总反应3C(s)＋N2(g)＋3H2O(l)===3CO(g)＋2NH3(g) ΔH＝__________kJ·ml－1。
(4)[2021·全国乙卷，28(4)]Kistiakwsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(ν)光的照射下机理为：
NOCl＋hν―→NOCl*
NOCl＋NOCl*―→2NO＋Cl2
其中hν表示一个光子能量，NOCl*表示NOCl的激发态。可知，分解1 ml的NOCl需要吸收_____________ml 的光子。
答案 (1)① ②N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g) ΔH＝＋50.7 kJ·ml－1
(2)强 －121.4
(3)＋434.0 (4)0.5
解析 (1)②根据盖斯定律i－2×ii得肼分解成氮气和氢气的热化学方程式：N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g) ΔH＝－32.9 kJ·ml－1－(－41.8 kJ·ml－1)×2＝＋50.7 kJ·ml－1。
(2)ΔH＝反应物的总键能－反应产物的总键能，根据反应Ⅰ，ΔH1＝2EC＝O＋3EH—H－(3EC—H＋EC－O＋3EO—H)，代入题表数据可得EH—H－EC—H＝63 kJ·ml－1>0，故氢气中的H—H比甲醇中的C—H强。根据盖斯定律可知，反应Ⅱ＝反应Ⅰ×2－反应Ⅲ，故ΔH2＝2ΔH1－ΔH3＝－121.4 kJ·ml－1。
(3)将反应ⅰ和反应ⅱ相加，即可得到总反应3C(s)＋N2(g)＋3H2O(l)===3CO(g)＋2NH3(g) ΔH＝＋708.1 kJ·ml－1＋(－274.1 kJ·ml－1)＝＋434.0 kJ·ml－1
(4)Ⅰ.NOCl＋hν―→NOCl*
Ⅱ.NOCl＋NOCl*―→2NO＋Cl2
Ⅰ＋Ⅱ得总反应为2NOCl＋hν―→2NO＋Cl2，因此分解2 ml NOCl需要吸收1 ml光子能量，则分解1 ml的NOCl需要吸收0.5 ml的光子。
11．氯及其化合物在生产、生活中应用广泛。
(1)已知：①Cl2(g)＋2NaOH(aq)===NaCl(aq)＋NaClO(aq)＋H2O(l) ΔH1＝－101.1 kJ·ml－1
②3NaClO(aq)===NaClO3(aq)＋2NaCl(aq) ΔH2＝－112.2 kJ·ml－1
则反应3Cl2(g)＋6NaOH(aq)===5NaCl(aq)＋NaClO3(aq)＋3H2O(l)的ΔH＝________kJ·ml－1。
(2)几种含氯离子的相对能量如下表所示：
①在上述五种离子中，最不稳定的离子是________(填离子符号)。
②反应3ClO－(aq)===ClOeq \\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq)的ΔH＝______________。
③写出由ClOeq \\al(－,3)反应生成ClOeq \\al(－,4)和Cl－的热化学方程式：_______________________________。
(3)以HCl为原料，用O2氧化制取Cl2，可提高效益，减少污染，反应如下：
4HCl(g)＋O2(g)eq \(,\s\up7(CuO/CuCl2))2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－115.4 kJ·ml－1。
上述反应在同一反应器中，通过控制合适条件，分两步循环进行，可使HCl转化率接近100%。其基本原理如图所示：
已知过程Ⅰ的反应为2HCl(g)＋CuO(s)CuCl2(s)＋H2O(g) ΔH1＝－120.4 kJ·ml－1。
①过程Ⅱ反应的热化学方程式为_________________________________________________。
②过程Ⅰ流出的气体通过稀NaOH溶液(含少量酚酞)进行检测，氯化初期主要为不含HCl的气体，判断氯化结束时溶液的现象为_____________________________________________。
答案 (1)－415.5 (2)①ClOeq \\al(－,2) ②－117 kJ·ml－1 ③4ClOeq \\al(－,3)(aq)===3ClOeq \\al(－,4)(aq)＋Cl－(aq) ΔH＝－138 kJ·ml－1 (3)①2CuCl2(s)＋O2(g)===2CuO(s)＋2Cl2(g) ΔH＝＋125.4 kJ·ml－1
②溶液由红色变为无色(或溶液红色变浅)
解析 (1)分析题给热化学方程式，根据盖斯定律，由①×3＋②可得3Cl2(g)＋6NaOH(aq)===5NaCl(aq)＋NaClO3(aq)＋3H2O(l) ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝(－101.1 kJ·ml－1)×3＋(－112.2 kJ·ml－1)＝－415.5 kJ·ml－1。
(2)①物质具有的能量越高，其稳定性越弱，故最不稳定的离子是ClOeq \\al(－,2)。
②ΔH＝反应产物的总能量－反应物的总能量，则反应3ClO－(aq)===ClOeq \\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq)的ΔH＝63 kJ·ml－1－3×60 kJ·ml－1＝－117 kJ·ml－1。
③由ClOeq \\al(－,3)生成ClOeq \\al(－,4)和Cl－的反应为4ClOeq \\al(－,3)(aq)===3ClOeq \\al(－,4)(aq)＋Cl－(aq)，该反应的ΔH＝3×38 kJ·ml－1－4×63 kJ·ml－1＝－138 kJ·ml－1。
(3)①由图可知，过程Ⅱ(氧化)发生的反应为2CuCl2(s)＋O2(g)===2CuO(s)＋2Cl2(g)，将题给O2氧化HCl的热化学方程式编号为ⅰ，将过程Ⅰ反应的热化学方程式编号为ⅱ，根据盖斯定律，由ⅰ－ⅱ×2可得2CuCl2(s)＋O2(g)===2CuO(s)＋2Cl2(g) ΔH＝(－115.4 kJ·ml－1)－
(－120.4 kJ·ml－1)×2＝＋125.4 kJ·ml－1。转化关系
反应热间的关系
aAeq \(――→,\s\up7(ΔH1))B；Aeq \(――→,\s\up7(ΔH2))eq \f(1,a)B
ΔH1＝aΔH2
Aeq \(,\s\up7(ΔH1),\s\d5(ΔH2))B
ΔH1＝－ΔH2
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
化学键
C==O
C—O
O—H
键能/(kJ·ml－1)
750
343
465
离子
Cl－(aq)
ClO－(aq)
ClOeq \\al(－,2)(aq)
ClOeq \\al(－,3)(aq)
ClOeq \\al(－,4)(aq)
相对能量/
(kJ·ml－1)
0
60
101
63
38
考点一 中和反应的反应热的测定
1．概念
在25 ℃和101 kPa下，在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1_ml_H2O(l)时所放出的热量。
2．中和反应的反应热的测定
(1)简易量热计的构造及作用
(2)原理计算公式：Q＝－C(T2－T1)。其中C表示溶液及量热计的热容，T1、T2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。
思考 有两组实验：①50 mL 0.50 ml·L－1盐酸和50 mL 0.55 ml·L－1NaOH溶液，②60 mL 0.50 ml·L－1盐酸和50 mL 0.55 ml·L－1NaOH溶液。实验①②反应放出的热量________(填“相等”或“不相等”，下同)，测得的中和反应的反应热________，原因是______________。
答案 不相等 相等 中和反应的反应热是以生成1 ml液态水为标准的，与反应物的用量无关
1．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的ΔH＝2×(－57.3) kJ·ml－1( )
2．在测定中和反应反应热的实验中，应把NaOH溶液分多次倒入( )
3．为测定反应H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)的ΔH，也可以选用0.1 ml·L－1NaHSO4溶液和0.1 ml·L－1NaOH溶液进行实验( )
4．实验时可用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器( )
答案 1.× 2.× 3.√ 4.×
1．中和反应是放热反应，下列关于中和反应的反应热测定的说法错误的是( )
A．等温条件下，试管中进行的中和反应，反应体系向空气中释放的热量就是反应的热效应
B．测定中和反应的反应热时，需要快速的将两种溶液混合
C．测定中和反应的反应热时，最重要的是要保证实验装置的隔热效果
D．不同的酸碱反应生成1 ml液态水释放的热量可能不相同
答案 A
解析 等温条件下，试管中进行的中和反应，反应体系向环境中释放的热量就是反应的热效应，环境是指与体系相互影响的其他部分，如盛有溶液的试管和溶液之外的空气等，A错误；快速混合，防止热量散失，B正确；若用的是弱酸或弱碱，其电离需吸收一部分热量，D正确。
2．某化学实验小组用简易量热计(装置如图)测量中和反应的反应热，实验采用50 mL 0.5 ml·L－1盐酸与50 mL 0.55 ml·L－1 NaOH溶液反应。下列说法错误的是( )
A．采用稍过量的NaOH溶液是为了保证盐酸完全被中和
B．仪器a的作用是搅拌，减小测量误差
C．NaOH溶液应迅速一次性倒入装有盐酸的内筒中
D．反应前测完盐酸温度的温度计应立即插入NaOH溶液中测量温度
答案 D
解析 若分多次倒入则热量损失大，C正确；反应前测完盐酸温度的温度计应洗净、擦干后再插入NaOH溶液中测量温度，D错误。
考点二 盖斯定律及其应用
1．内容
一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，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
1．(2022·北京丰台模拟)依据图示关系，下列说法不正确的是( )
A．ΔH2＞0
B．1 ml S(g)完全燃烧释放的能量小于2 968 kJ
C．ΔH2＝ΔH1－ΔH3
D．16 g S(s)完全燃烧释放的能量为1 484 kJ
答案 B
解析 硫固体转化为硫蒸气的过程为吸热过程，A正确；硫蒸气的能量高于硫固体，B错误；由盖斯定律可知，焓变ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则焓变ΔH2＝ΔH1－ΔH3，C正确；由图可知，16 g硫固体完全燃烧释放的能量为eq \f(16 g,32 g·ml－1)×2 968 kJ·ml－1＝1 484 kJ，D正确。
2．已知(g)===(g)＋H2(g) ΔH1＝＋100.3 kJ·ml－1①
H2(g)＋I2(g)===2HI(g) ΔH2＝－11.0 kJ·ml－1②
对于反应：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)
ΔH3＝________kJ·ml－1。
答案 ＋89.3
解析 根据盖斯定律，将反应①＋反应②得到目标反应，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝[＋100.3＋(－11.0)]kJ·ml－1＝＋89.3 kJ·ml－1。
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·ml－1
②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－543 kJ·ml－1
写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式：______________________________________。
答案 2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－1 096.7 kJ·ml－1
解析 根据盖斯定律，由2×②－①得：
2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝2×(－543 kJ·ml－1)－(＋10.7 kJ·ml－1)＝－1 096.7 kJ·ml－1。
“三步”确定热化学方程式或ΔH
考点三 反应热大小的比较
1．根据反应物量的大小关系比较反应焓变的大小
①H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2
反应②中H2的量更多，因此放热更多，|ΔH1|<|ΔH2|，但ΔH1<0，ΔH2<0，故ΔH1>ΔH2。
2．根据反应进行的程度大小比较反应焓变的大小
③C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH3
④C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH4
反应④中，C完全燃烧，放热更多，|ΔH3|<|ΔH4|，但ΔH3<0，ΔH4<0，故ΔH3>ΔH4。
3．根据反应物或反应产物的状态比较反应焓变的大小
⑤S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH5
⑥S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH6
方法一：图像法，画出上述两反应能量随反应过程的变化曲线。
由图像可知：|ΔH5|>|ΔH6|，但ΔH5<0，ΔH6<0，故ΔH5<ΔH6。
方法二：通过盖斯定律构造新的热化学方程式。
由反应⑤－反应⑥可得S(g)===S(s) ΔH＝ΔH5－ΔH6<0，故ΔH5<ΔH6。
4．根据特殊反应的焓变情况比较反应焓变的大小
⑦2Al(s)＋eq \f(3,2)O2(g)===Al2O3(s) ΔH7
⑧2Fe(s)＋eq \f(3,2)O2(g)===Fe2O3(s) ΔH8
由反应⑦－反应⑧可得2Al(s)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋Al2O3(s) ΔH＝ΔH7－ΔH8，已知铝热反应为放热反应，故ΔH<0，ΔH7<ΔH8。
1．(2022·石家庄模拟)已知几种离子反应的热化学方程式如下：
①H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH1；
②Ba2＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)===BaSO4(s) ΔH2；
③NH3·H2O(aq)＋H＋(aq)===NHeq \\al(＋,4)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(aq))＋H2O(l) ΔH3；
④Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)＋2H＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH4。
下列有关判断正确的是( )
A．ΔH2>0，ΔH3<0
B．ΔH2<ΔH4
C．ΔH4<ΔH1＋ΔH2
D．ΔH1>ΔH3
答案 C
解析 反应②生成BaSO4沉淀，为放热反应，ΔH2<0，反应③为NH3·H2O与强酸发生的中和反应，为放热反应，ΔH3<0，A错误；反应④除了生成沉淀放热，还有中和反应放热，放出的热量大于反应②，即ΔH4<ΔH2，B错误；根据盖斯定律可知ΔH4＝2ΔH1＋ΔH2，已知ΔH1<0，ΔH2<0，故ΔH4<ΔH1＋ΔH2，C正确；反应③可表示NH3·H2O与强酸发生的中和反应，NH3·H2O为弱碱，电离需吸收能量，故ΔH3>ΔH1，D错误。
2．室温下，将1 ml的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 ml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。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 根据题意知，CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液的温度降低，热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)===Cu2＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)＋5H2O(l) ΔH1＞0；CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热化学方程式为CuSO4(s)===Cu2＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq) ΔH2＜0；根据盖斯定律知，CuSO4·5H2O受热分解的热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l) ΔH3＝ΔH1－ΔH2＞0。根据上述分析知，ΔH2＜0，ΔH3＞0，则ΔH2＜ΔH3，A错误；ΔH1＞0，ΔH2＜0，ΔH3＝ΔH1－ΔH2，则ΔH1＜ΔH3，B正确；ΔH3＝ΔH1－ΔH2，C错误；ΔH1＞0，ΔH2＜0，ΔH1＋ΔH2＜ΔH3，D错误。
3．对于反应a：C2H4(g)C2H2(g)＋H2(g)，反应b：2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)，当升高温度时平衡都向右移动。①C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH1；②2C(s)＋H2(g)===C2H2(g) ΔH2；③2C(s)＋2H2(g)===C2H4(g) ΔH3。则①②③中ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小顺序排列正确的是( )
A．ΔH1>ΔH2>ΔH3
B．ΔH2>ΔH3>2ΔH1
C．ΔH2>2ΔH1>ΔH3
D．ΔH3>ΔH2>ΔH1
答案 B
解析 对于反应a、b，升高温度平衡都向右移动，故二者均为吸热反应，ΔHa>0、ΔHb>0。由盖斯定律知反应a＝反应②－反应③，ΔHa＝ΔH2－ΔH3>0，推知ΔH2>ΔH3；反应b＝反应③－2×反应①，故ΔHb＝ΔH3－2ΔH1>0，推知ΔH3>2ΔH1。
1．(2020·北京，12)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 ml C(石墨，s)和1 ml 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，s)＋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 由题图知，石墨燃烧的ΔH1＝－393.5 kJ·ml－1，为放热反应，A项正确；根据图示，1 ml石墨完全燃烧转化为CO2，放出393.5 kJ热量，1 ml CO完全燃烧转化为CO2，放出283.0 kJ热量，故石墨放热多，B项正确；由题图知，C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1、CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH2，根据盖斯定律，由第一个反应－第二个反应×2，可得C(石墨，s)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH＝ΔH1－2ΔH2，C项错误；根据盖斯定律，化学反应的ΔH取决于反应物和反应产物的总能量的相对大小，D项正确。
2．(2022·浙江1月选考，18)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1 ml环己烷()的能量变化如图所示：
下列推理不正确的是( )
A．2ΔH1≈ΔH2，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比
B．ΔH2<ΔH3，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定
C．3ΔH1<ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
D．ΔH3－ΔH1<0，ΔH4－ΔH3>0，说明苯分子具有特殊稳定性
答案 A
解析 2ΔH1≈ΔH2，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比，但不能是存在相互作用的两个碳碳双键，故A错误；ΔH2＜ΔH3，即单双键交替的物质能量低，更稳定，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定，故B正确；3ΔH1＜ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键，故C正确；ΔH3－ΔH1＜0，ΔH4－ΔH3＞0，说明苯分子具有特殊稳定性，故D正确。
3．[2020·全国卷Ⅰ，28(1)]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)＋eq \f(1,2)O2(g)eq \(―――→,\s\up7(钒催化剂))SO3(g) ΔH＝－98 kJ·ml－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____________________________________________。
答案 2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝－351 kJ·ml－1
解析 据图写出热化学方程式：①V2O4(s)＋2SO3(g)===2VOSO4(s) ΔH1＝－399 kJ·ml－1；②V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g) ΔH2＝－24 kJ·ml－1，根据盖斯定律由①－②×2可得：2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s)
ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(－399 kJ·ml－1)－(－24 kJ·ml－1)×2＝－351 kJ·ml－1。
4．[2022·广东，19(1)②]Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，X(g)→Y(g)过程的焓变为__________(列式表示)。
答案 (E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4)
解析 设反应过程中第一步的产物为M，第二步的产物为N，则X→M的ΔH1＝E1－E2，M→N的ΔH2＝ΔH，N→Y的ΔH3＝E3－E4，根据盖斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓变为ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝(E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4)。
5．[2022·湖北，19(1)]已知：
①CaO(s)＋H2O(l)Ca(OH)2(s) ΔH1＝－65.17 kJ·ml－1
②Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH2＝－16.73 kJ·ml－1
③Al(s)＋OH－(aq)＋3H2O(l)[Al(OH)4]－(aq)＋eq \f(3,2)H2(g) ΔH3＝－415.0 kJ·ml－1
则CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)的ΔH4＝_______kJ·ml－1。
答案 －911.9
解析 根据盖斯定律，①＋②＋2×③可得反应CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)，则ΔH4＝ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3＝(－65.17 kJ·ml－1)＋(－16.73 kJ·ml－1)＋2×(－415.0 kJ·ml－1)＝－911.9 kJ·ml－1。
课时精练
1．某同学设计如图所示实验，探究反应中的能量变化。
下列判断正确的是( )
A．由实验可知，(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应
B．将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加
C．实验(c)中将玻璃搅拌器改为铁质搅拌器对实验结果没有影响
D．若用NaOH固体测定中和反应反应热，则测定结果偏高
答案 D
解析 A项，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应，错误；B项，铝片更换为铝粉，没有改变反应的本质，放出的热量不变，错误；C项，铁质搅拌器导热性好，热量损失较大，错误；D项，NaOH固体溶于水时放热，使测定结果偏高，正确。
2．下列关于热化学反应的描述正确的是( )
A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，用含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸反应测出的中和反应的反应热为28.65 kJ·ml－1
B．CO(g)的摩尔燃烧焓ΔH＝－283.0 kJ·ml－1，则反应2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋(2×283.0) kJ·ml－1
C．1 ml甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳时的焓变是甲烷的摩尔燃烧焓
D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 ml水，放出57.3 kJ热量
答案 B
解析 中和反应的反应热是以生成1 ml H2O(l)作为标准的，A不正确；有水生成的燃烧反应，必须按液态水计算摩尔燃烧焓，C不正确；稀醋酸是弱酸，电离过程需要吸热，放出的热量要小于57.3 kJ，D不正确。
3．分别向1 L 0.5 ml·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＋、SOeq \\al(2－,4)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．(2021·浙江6月选考，21)相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是( )
(g)＋H2(g)―→(g) ΔH1
(g)＋2H2(g)―→(g) ΔH2
(g)＋3H2(g)―→(g) ΔH3
(g)＋H2(g)―→(g) ΔH4
A．ΔH1>0，ΔH2>0
B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH1>ΔH2，ΔH3>ΔH2
D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4
答案 C
解析 环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，因此，ΔH1＜0，ΔH2＜0，A不正确；苯分子中没有碳碳双键，其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共价键，因此，其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和，即ΔH3≠ΔH1＋ΔH2，B不正确；由于1 ml 1,3-环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯的2倍，故其放出的热量更多，则ΔH1>ΔH2；苯与氢气发生加成反应生成1,3-环己二烯的反应为吸热反应(ΔH4>0)，根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热：ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，因此ΔH3>ΔH2，ΔH2＝ΔH3－ΔH4，C正确、D不正确。
5．多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。如图所示，我国学者发现在T ℃时，甲醇(CH3OH)在铜催化剂上的反应机理如下：
反应Ⅰ：CH3OH(g)===CO(g)＋2H2(g)
ΔH1＝a kJ·ml－1
反应Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－b kJ·ml－1(b>0)
总反应：CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2 (g)＋3H2(g) ΔH3＝c kJ·ml－1
下列有关说法正确的是( )
A．反应Ⅰ是放热反应
B．1 ml CH3OH(g)和H2O(g)的总能量大于1 ml CO2(g)和3 ml H2(g)的总能量
C．c>0
D．优良的催化剂降低了反应的活化能，并减小了ΔH3，节约了能源
答案 C
解析 根据图像可知总反应生成物的总能量大于反应物的总能量，因此为吸热反应，故ΔH3>0，反应Ⅰ也为吸热反应，故A、B错误，C正确；优良的催化剂降低了反应的活化能，但焓变不变，故D错误。
6．(2022·内蒙古包钢一中模拟)已知：①2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s) ΔH1＝－a kJ·ml－1；
②C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－b kJ·ml－1；
③2Na(s)＋C(石墨，s)＋eq \f(3,2)O2(g)===Na2CO3(s) ΔH3＝－c kJ·ml－1；
④CO2(g)＋Na2O2(s)===Na2CO3(s)＋eq \f(1,2)O2(g) ΔH4。
下列说法不正确的是( )
A．石墨的摩尔燃烧焓ΔH＝－b kJ·ml－1
B．C(石墨，s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH>－b kJ·ml－1
C．反应④中，ΔH4＝(c－a－b) kJ·ml－1
D．若将①设计成原电池，则32 g O2在正极反应转移2 ml电子
答案 C
解析 由盖斯定律，③－②－①得④，ΔH4＝(－c＋a＋b) kJ·ml－1，C说法错误。
7．Li/Li2O体系的能量循环如图所示。下列说法正确的是( )
A．ΔH3<0
B．ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6
C．ΔH6>ΔH5
D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0
答案 C
解析 O2的气态分子变为气态原子，需要断裂分子中的化学键，因此要吸收能量，ΔH3>0，A项错误；物质含有的能量只与物质的始态与终态有关，与反应途径无关，根据物质转化关系可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6，B、D两项错误。
8．发射运载火箭使用的是以液氢为燃料、液氧为氧化剂的高能低温推进剂，已知：
①H2(g)===H2(l) ΔH1＝－0.92 kJ·ml－1
②O2(g)===O2(l) ΔH2＝－6.84 kJ·ml－1
下列说法正确的是( )
A．H2(g)与O2(g)反应生成H2O(g)放热483.6 kJ
B．氢气的摩尔燃烧焓ΔH＝－241.8 kJ·ml－1
C．火箭中液氢燃烧的热化学方程式为2H2(l)＋O2(l)===2H2O(g) ΔH＝－474.92 kJ·ml－1
D．H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－88 kJ·ml－1
答案 C
解析 由题图可知，每2 ml H2(g)与1 ml O2(g)反应生成2 ml H2O(g)放热483.6 kJ，选项中未指明反应物的物质的量，故A错误；氢气的摩尔燃烧焓ΔH＝－eq \f(483.6＋88,2) kJ·ml－1＝－285.8 kJ·ml－1，故B错误；由盖斯定律可知，火箭中液氢燃烧的热化学方程式为2H2(l)＋O2(l)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·ml－1－(－0.92×2－6.84)kJ·ml－1＝－474.92 kJ·ml－1，故C正确；由题图可知，H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·ml－1，故D错误。
9．下列示意图表示正确的是( )
A．甲图表示反应CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋205.9 kJ·m1－1的能量变化
B．乙图表示碳的摩尔燃烧焓
C．丙图表示实验的环境温度为20 ℃，将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合，混合液的最高温度随V(NaOH)的变化(已知V1＋V2＝60 mL)
D．已知稳定性顺序：B
解析 甲图中反应物能量高于反应产物能量，是放热反应，而A选项中的热化学方程式是吸热反应，故A错误；乙图体现的是CO2转化成CO的能量变化，而碳的摩尔燃烧焓是1 ml C全部转化成CO2时的焓变，故B错误；丙图中V2为20 mL时，温度最高，说明此时酸碱反应完全，又因为实验中始终保持V1＋V2＝60 mL，则V1＝40 mL，由酸碱中和反应关系式：2NaOH～H2SO4可知，H2SO4和NaOH溶液的浓度不同，和题干不符，故C错误。
10．(1)在催化剂作用下，用还原剂[如肼(N2H4)]选择性地与NOx反应生成N2和H2O。
已知200 ℃时：i.3N2H4(g)===N2(g)＋4NH3(g) ΔH1＝－32.9 kJ·ml－1；
ii.N2H4(g)＋H2(g)===2NH3(g) ΔH2＝－41.8 kJ·ml－1。
①写出肼的电子式：______________。
②200 ℃时，肼分解成氮气和氢气的热化学方程式为________________________________。
(2)研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。工业上利用废气中的CO2合成CH3OH，主要有以下反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.0 kJ·ml－1
反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH2
反应Ⅲ：CH3OCH3(g)＋H2O(g)2CH3OH(g) ΔH3＝＋23.4 kJ·ml－1
已知某些化学键的键能数据如下：
氢气中的H—H比甲醇中的C—H____(填“强”或“弱”)。用盖斯定律计算反应Ⅱ中的ΔH2＝________kJ·ml－1。
(3)基于Al2O3载氮体的碳基化学链合成氨技术示意图如下。
总反应3C(s)＋N2(g)＋3H2O(l)===3CO(g)＋2NH3(g) ΔH＝__________kJ·ml－1。
(4)[2021·全国乙卷，28(4)]Kistiakwsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(ν)光的照射下机理为：
NOCl＋hν―→NOCl*
NOCl＋NOCl*―→2NO＋Cl2
其中hν表示一个光子能量，NOCl*表示NOCl的激发态。可知，分解1 ml的NOCl需要吸收_____________ml 的光子。
答案 (1)① ②N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g) ΔH＝＋50.7 kJ·ml－1
(2)强 －121.4
(3)＋434.0 (4)0.5
解析 (1)②根据盖斯定律i－2×ii得肼分解成氮气和氢气的热化学方程式：N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g) ΔH＝－32.9 kJ·ml－1－(－41.8 kJ·ml－1)×2＝＋50.7 kJ·ml－1。
(2)ΔH＝反应物的总键能－反应产物的总键能，根据反应Ⅰ，ΔH1＝2EC＝O＋3EH—H－(3EC—H＋EC－O＋3EO—H)，代入题表数据可得EH—H－EC—H＝63 kJ·ml－1>0，故氢气中的H—H比甲醇中的C—H强。根据盖斯定律可知，反应Ⅱ＝反应Ⅰ×2－反应Ⅲ，故ΔH2＝2ΔH1－ΔH3＝－121.4 kJ·ml－1。
(3)将反应ⅰ和反应ⅱ相加，即可得到总反应3C(s)＋N2(g)＋3H2O(l)===3CO(g)＋2NH3(g) ΔH＝＋708.1 kJ·ml－1＋(－274.1 kJ·ml－1)＝＋434.0 kJ·ml－1
(4)Ⅰ.NOCl＋hν―→NOCl*
Ⅱ.NOCl＋NOCl*―→2NO＋Cl2
Ⅰ＋Ⅱ得总反应为2NOCl＋hν―→2NO＋Cl2，因此分解2 ml NOCl需要吸收1 ml光子能量，则分解1 ml的NOCl需要吸收0.5 ml的光子。
11．氯及其化合物在生产、生活中应用广泛。
(1)已知：①Cl2(g)＋2NaOH(aq)===NaCl(aq)＋NaClO(aq)＋H2O(l) ΔH1＝－101.1 kJ·ml－1
②3NaClO(aq)===NaClO3(aq)＋2NaCl(aq) ΔH2＝－112.2 kJ·ml－1
则反应3Cl2(g)＋6NaOH(aq)===5NaCl(aq)＋NaClO3(aq)＋3H2O(l)的ΔH＝________kJ·ml－1。
(2)几种含氯离子的相对能量如下表所示：
①在上述五种离子中，最不稳定的离子是________(填离子符号)。
②反应3ClO－(aq)===ClOeq \\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq)的ΔH＝______________。
③写出由ClOeq \\al(－,3)反应生成ClOeq \\al(－,4)和Cl－的热化学方程式：_______________________________。
(3)以HCl为原料，用O2氧化制取Cl2，可提高效益，减少污染，反应如下：
4HCl(g)＋O2(g)eq \(,\s\up7(CuO/CuCl2))2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－115.4 kJ·ml－1。
上述反应在同一反应器中，通过控制合适条件，分两步循环进行，可使HCl转化率接近100%。其基本原理如图所示：
已知过程Ⅰ的反应为2HCl(g)＋CuO(s)CuCl2(s)＋H2O(g) ΔH1＝－120.4 kJ·ml－1。
①过程Ⅱ反应的热化学方程式为_________________________________________________。
②过程Ⅰ流出的气体通过稀NaOH溶液(含少量酚酞)进行检测，氯化初期主要为不含HCl的气体，判断氯化结束时溶液的现象为_____________________________________________。
答案 (1)－415.5 (2)①ClOeq \\al(－,2) ②－117 kJ·ml－1 ③4ClOeq \\al(－,3)(aq)===3ClOeq \\al(－,4)(aq)＋Cl－(aq) ΔH＝－138 kJ·ml－1 (3)①2CuCl2(s)＋O2(g)===2CuO(s)＋2Cl2(g) ΔH＝＋125.4 kJ·ml－1
②溶液由红色变为无色(或溶液红色变浅)
解析 (1)分析题给热化学方程式，根据盖斯定律，由①×3＋②可得3Cl2(g)＋6NaOH(aq)===5NaCl(aq)＋NaClO3(aq)＋3H2O(l) ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝(－101.1 kJ·ml－1)×3＋(－112.2 kJ·ml－1)＝－415.5 kJ·ml－1。
(2)①物质具有的能量越高，其稳定性越弱，故最不稳定的离子是ClOeq \\al(－,2)。
②ΔH＝反应产物的总能量－反应物的总能量，则反应3ClO－(aq)===ClOeq \\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq)的ΔH＝63 kJ·ml－1－3×60 kJ·ml－1＝－117 kJ·ml－1。
③由ClOeq \\al(－,3)生成ClOeq \\al(－,4)和Cl－的反应为4ClOeq \\al(－,3)(aq)===3ClOeq \\al(－,4)(aq)＋Cl－(aq)，该反应的ΔH＝3×38 kJ·ml－1－4×63 kJ·ml－1＝－138 kJ·ml－1。
(3)①由图可知，过程Ⅱ(氧化)发生的反应为2CuCl2(s)＋O2(g)===2CuO(s)＋2Cl2(g)，将题给O2氧化HCl的热化学方程式编号为ⅰ，将过程Ⅰ反应的热化学方程式编号为ⅱ，根据盖斯定律，由ⅰ－ⅱ×2可得2CuCl2(s)＋O2(g)===2CuO(s)＋2Cl2(g) ΔH＝(－115.4 kJ·ml－1)－
(－120.4 kJ·ml－1)×2＝＋125.4 kJ·ml－1。转化关系
反应热间的关系
aAeq \(――→,\s\up7(ΔH1))B；Aeq \(――→,\s\up7(ΔH2))eq \f(1,a)B
ΔH1＝aΔH2
Aeq \(,\s\up7(ΔH1),\s\d5(ΔH2))B
ΔH1＝－ΔH2
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
化学键
C==O
C—O
O—H
键能/(kJ·ml－1)
750
343
465
离子
Cl－(aq)
ClO－(aq)
ClOeq \\al(－,2)(aq)
ClOeq \\al(－,3)(aq)
ClOeq \\al(－,4)(aq)
相对能量/
(kJ·ml－1)
0
60
101
63
38
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