【同步讲义】高中化学（鲁科版2019）选修第一册--第02讲 热化学方程式反应焓变的计算 讲义

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第02讲 热化学方程式反应焓变的计算
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课程标准
课标解读
1．掌握热化学方程式的书写。
2．理解盖斯定律的内容。
3．能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。
1．能正确书写热化学方程式并利用热化学方程式进行简单的计算，解决实际生成生活过程中的问题。
2．了解化学反应中的能量变化所遵循的规律，知道其生产、生活和空间研究中的应用。
知识精讲

知识点01 热化学方程式
1．概念：把一个化学反应中的物质的变化和反应的焓变同时表示出来的式子。
2．意义：热化学方程式不仅表明了物质的变化，还表示了能量的变化。
3．实例：C（s）+H2O（g）＝CO（g）+H2（g）ΔH＝131.3kJ·mol－1，表示在25 ℃和101 kPa的条件下，1molC（s）和1molH2O（g）完全反应生成1molCO（g）和1molH2（g）时吸收的热量为131.3kJ。
【特别提醒】热化学方程式中物质的系数仅表示物质的量，因此可以是整数或分数，而普通的化学方程式中物质的系数只能是整数。
【即学即练1】（2021•上海普陀区高二检测）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种反应原理如下：CH3OH（g）+H2O（g）＝CO2（g）+3H2（g）△H＝－49.0kJ/mol。下列说法正确的是（ ）。
A．1LCH3OH蒸汽与1L水蒸汽反应生成1LCO2气体与3L氢气吸收热量49.0kJ
B．1个CH3OH分子与1个水分子反应生成1个CO2分子与3个H2分子吸收49.0kJ热量
C．相同条件下1molCH3OH（g）与1molH2O（g）的能量总和小于1molCO2（g）与3molH2（g）的能量总和
D．1molCH3OH蒸汽与1mol液态水反应生成1molCO2气体与3mol氢气吸收的热量小于49.0kJ
【解析】选C。1molCH3OH蒸汽与1mol水蒸汽反应生成1molCO2气体与3mol氢气吸收热量49.0kJ，故A错误；1molCH3OH蒸汽与1mol水蒸汽反应生成1molCO2气体与3mol氢气吸收热量49.0kJ，故B错误；放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，所以1molCH3OH（g）与1molH2O（g）的能量总和小于1molCO2（g）与3molH2（g）的能量总和，故C正确；液态水吸收热量变为气态，所以1molCH3OH蒸汽与1mol液态水反应生成1molCO2气体与3mol氢气吸收的热量大于49.0kJ，故D错误。
知识点02 反应焓变的计算及应用
1．盖斯定律
（1）定义：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都是一样的。
（2）盖斯定律的特点
①化学反应的焓变只与反应的始态和终态有关，与反应的途径无关。
②反应焓变一定。如图分别有三个途径：（Ⅰ）（Ⅱ）（Ⅲ）。

则有ΔH＝ΔH1+ΔH2＝ΔH3+ΔH4+ΔH5。
【特别提醒】化学反应的焓变与反应的过程、条件无关。
2．盖斯定律的应用
（1）科学意义：对于无法或较难通过实验测定的反应的焓变，可应用盖斯定律计算求得。
（2）方法——“叠加法”
若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和。
【即学即练2】下列关于盖斯定律的说法不正确的是（ ）。
A．不管反应是一步完成还是分几步完成，其反应热相同
B．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
C．有些反应的反应热不能直接测得，可通过盖斯定律间接计算得到
D．根据盖斯定律，热化学方程式中△H直接相加即可得总反应热
【解析】选D。盖斯定律指若是一个反应可以分步进行，则各步反应的吸收或放出的热量总和与这个反应一次发生时吸收或放出的热量相同，故A正确；反应物的总能量与产物的总能量决定反应热效应，所以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，故B正确；有些反应很慢，有的反应有副反应，其反应热通过实验测定有困难，可以用盖斯定律间接计算出来，故C正确；方程式按一定系数比加和时其反应热也按该系数比加和，故D错误。
能力拓展

考法01 热化学方程式的书写
【典例1】（2021·营口高二检测）依据事实，写出下列反应的热化学方程式：
（1）1mol N2（g）与适量O2（g）起反应，生成NO2（g），吸收68kJ热量________________________________。
（2）1mol Cu（s）与适量O2（g）起反应，生成CuO（s），放出157kJ热量________________________________。
（3）卫星发射时可用肼（N2H4）作燃料，1mol N2H4（l）在O2（g）中燃烧，生成N2（g）和H2O（l），放出622kJ热量_______________。
（4）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___________________________________。
【解析】（1）1molN2（g）与适量O2（g）起反应，生成NO2（g），吸收68kJ热量，反应吸热时焓变值为正值，所以该反应的热化学方程式为N2（g）+2O2（g）＝2NO2（g）△H＝+68kJ•mol－1；（2）放热时焓变值为负值，1molCu（s）与适量O2（g）起反应，生成CuO（s），放出157kJ热量的热化学方程式为Cu（s）+O2（g）＝CuO（s）；△H＝－157kJ•mol－1；（3）1molN2H4（l）在O2（g）中燃烧，生成N2（g）和H2O（l），放出622kJ热量放热时焓变值为负值，所以该反应的热化学方程式为N2H4（g）+O2（g）＝N2（g）+2H2O（l）△H＝－622kJ•mol－l；（4）0.3mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ的热量，则1mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出2165kJ的热量，反应的热化学方程式为B2H6（g）+3O2（g）＝B2O3（s）+3H2O（l）△H＝－2165kJ/mol。
【答案】（1）N2（g）+2O2（g）＝2NO2（g）△H＝+68kJ•mol－1
（2）Cu（s）+O2（g）＝CuO（s）；△H＝－157kJ•mol－1
（3）N2H4（g）+O2（g）＝N2（g）+2H2O（l）△H＝－622kJ•mol－l
（4）B2H6（g）+3O2（g）＝B2O3（s）+3H2O（l）△H＝－2165kJ•mol－l
【知识拓展】热化学方程式的书写
1．“五步”突破热化学方程式的书写

2．热化学方程式书写的注意事项
（1）ΔH的单位是kJ·mol－1或J·mol－1。
（2）根据焓的性质，对于相同物质的反应，当系数不同时，其ΔH也不同。若化学方程式中各物质的系数加倍，则ΔH的数值也加倍。
（3）热化学方程式中不用“↑”“↓”，“＝”上不用标明反应条件。
考法02 利用盖斯定律计算反应焓变
【典例2】（1）（2022·全国甲卷）TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
①直接氯化：TiO2（s）+2Cl2（g）TiCl4（g）+O2（g）∆H1＝172kJ·mol－1
②碳氯化：TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）TiCl4（g）+2CO（g）∆H2＝－51kJ·mol－1
反应2C（s）+O2（g）＝2CO（g）的∆H为_______kJ·mol－1。
（2）（2022·广东省等级考）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）。

【解析】（1）根据盖斯定律，将“反应ⅱ－反应ⅰ”得到反应2C（s）+O2（g）＝2CO（g），则∆H＝－51kJ·mol－1－172kJ·mol－1＝－223kJ·mol－1。（2）设反应过程中第一步的产物为M，第二步的产物为N，则X→MΔH1＝（E1－E2），M→NΔH2＝ΔH，N→YΔH3＝（E3－E4）1，根据盖斯定律可知，X（g）→Y（g）的焓变为ΔH1+ΔH2+ΔH3＝（E1－E2）+ΔH+（E3－E4）。
【答案】（1）－223（2）（E1－E2）+ΔH+（E3－E4）
【知识拓展】利用盖斯定律计算反应焓变
1．利用盖斯定律计算ΔH的步骤

2．运用盖斯定律计算反应热的3个关键
（1）热化学方程式的系数加倍，ΔH也相应加倍。
（2）热化学方程式相加减，同种物质之间可加减，反应热也要相应加减。
（3）将热化学方程式颠倒时，ΔH的正负必须随之改变。
考法03 反应焓变的比较
【典例3】在同温同压下，下列各组热化学方程式中ΔH1＞ΔH2的是（ ）。
A．2H2（g）+O2（g）＝2H2O（l）ΔH1；2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）ΔH2
B．S（g）+O2（g）＝SO2（g）ΔH1；S（s）+O2（g）＝SO2（g）ΔH2
C．C（s）+O2（g）＝CO（g）ΔH1；C（s）+O2（g）＝CO2（g）ΔH2
D．H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g）ΔH1；H2（g）+Cl2（g）＝HCl（g）ΔH2
【解析】选C。物质的燃烧反应是放热的，焓变是负值，液态水变为气态水的过程是吸热的，故ΔH1＜ΔH2，故A错误；物质的燃烧反应是放热的，所以焓变是负值，固体硫变为气态硫需要吸收热量，所以ΔH1＜ΔH2，故B错误；碳单质完全燃烧生成二氧化碳放热多于不完全燃烧生成一氧化碳放热，反应的焓变是负值，故ΔH1＞ΔH2，故C正确；化学反应方程式的系数加倍，焓变数值加倍，该化合反应是放热的，所以焓变是负值，ΔH1＝2ΔH2，故ΔH1＜ΔH2，故D错误。
【知识拓展】反应焓变的比较
1．吸热反应的ΔH（ΔH＞0）大于放热反应的ΔH（ΔH＜0）。
2．ΔH的大小比较要带正负号。放热反应中放出的热量越多，ΔH越小；吸热反应中，吸收热量越多，ΔH越大。
3．等量可燃物完全燃烧的ΔH小于不完全燃烧的ΔH。
4．等物质的量的物质，能量大小与其状态有关，气态＞液态＞固态
分层提分

题组A 基础过关练
1．下列叙述正确的是（ ）。
A．反应产物的总能量一定低于反应物的总能量
B．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
C．根据盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应的焓变
D．同温同压下，H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g）在光照条件下和点燃条件下的ΔH不同
【解析】选C。对于吸热反应，反应产物的总能量高于反应物的总能量，A项错误；反应速率与反应是吸热反应还是放热反应没有必然的联系，B项错误；C项是盖斯定律的重要应用，C项正确；反应焓变与反应条件无关，D项错误。
2．下列热化学方程式书写正确的是（ ）。
A．2SO2+O22SO3ΔH＝－196.6kJ·mol－1
B．4H2（g）+2O2（g）＝4H2O（l）ΔH＝－1 143.2kJ·mol－1
C．C（s）+O2（g）＝CO2（g）ΔH＝393.5kJ
D．C（s）+O2（g）＝CO2（g）ΔH＝393.5kJ·mol－1
【解析】选B。A中未注明各物质的聚集状态，C、D中ΔH的符号错误，放热反应的ΔH＜0，且C中ΔH的单位错误。
3．（2021·丹东高二上学期期中）1 g氢气在氧气中燃烧生成液态水，放出142.9kJ的热量，表示该反应的热化学方程式是（ ）。
A．H2（g）+O2（g）＝H2O（l）ΔH＝－285.8kJ·mol－1
B．H2（g）+O2（g）＝H2O（g）ΔH＝－285.8kJ·mol－1
C．2H2（g）+O2（g）＝2H2O（l）ΔH＝－285.8kJ
D．H2+O2＝H2OΔH＝－285.8kJ·mol－1
【解析】选A。由1 g氢气燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量可知，1molH2燃烧生成液态水放出285.8kJ的热量，则ΔH＝－285.8kJ·mol－1。
4．（2021·衢州高二检测）已知方程式2H2（g）+O2（g）＝2H2O（l）△H1＝－571.6kJ•mol－1，则关于方程式2H2O（l）＝2H2（g）+O2（g）△H2＝？的说法中正确的是（ ）。
A．方程式中化学计量数表示分子数
B．该反应的△H2＝－571.6kJ•mol－1
C．该反应△H2大于零
D．该反应可表示18g水分解时的热效应
【解析】选C。热化学方程式中的系数只表示物质的量，不能表示分子数，故A错误；反应方向改变，焓变符号随之变化，2H2（g）+O2（g）＝2H2O（l）△H1＝－571.6kJ•mol－1，则关于化学方程式：H2O（l）＝H2（g）+O2（g）△H2＝+285.8kJ•mol－1，故B错误；2H2（g）+O2（g）＝2H2O（l）△H1＝－571.6kJ•mol－1，则关于化学方程式：H2O（l）＝H2（g）+O2（g）△H2＝+285.8kJ•mol－1，所以△H2＞0，故C正确；△H2表示18g液态水分解时吸收的热量，故D错误。
5．已知：2Zn（s）+O2（g）＝2ZnO（s）ΔH＝－701.0kJ·mol－1
2Hg（l）+O2（g）＝2HgO（s）ΔH＝－181.6kJ·mol－1
则反应Zn（s）+HgO（s）＝ZnO（s）+Hg（l）的ΔH为（ ）。
A．519.4kJ·mol－1 B．259.7kJ·mol－1
C．－259.7kJ·mol－1 D．－519.4kJ·mol－1
【解析】选C。给两个反应标号：①2Zn（s）+O2（g）＝2ZnO（s）ΔH＝－701.0kJ·mol－1；②2Hg（l）+O2（g）＝2HgO（s）ΔH＝－181.6kJ·mol－1，则所求反应可表示为（①－②）×；则其ΔH＝［（－701.0kJ·mol－1）－（－181.6kJ·mol－1）］×＝－259.7kJ·mol－1。
6．已知：①H2（g）+O2（g）＝H2O（g）ΔH1＝akJ·mol－1
②2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）ΔH2＝bkJ·mol－1
③H2（g）+O2（g）＝H2O（l）ΔH3＝ckJ·mol－1
④2H2（g）+O2（g）＝2H2O（l）ΔH4＝dkJ·mol－1
下列关系式正确的是（ ）。
A．a＜c＜0 B．b＞d＞0 C．2a＝b＜0 D．2c＝d＞0
【解析】选C。氢气燃烧是放热反应，ΔH＜0；生成液态水比生成气态水时放出的热量多，ΔH更小，即c＜a＜0，0＞b＞d；②中各物质的物质的量是①的2倍，则ΔH2＝2ΔH1。
7．（2021·宿迁高二上学期期中检测）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+2H2，1g CH4完全反应可释放15.46kJ的热量，则能表示该反应过程中能量变化的是（ ）。

【解析】选D。因为1g CH4完全反应可释放15.46kJ的热量，根据反应CH4+CO2＝2CO+2H2，可以计算1mol甲烷完全反应放出的热量＝15.46kJ×16＝247.36kJ。反应为放热反应，反应物的能量和高于生成物的能量和，符合该反应能量变化的图象只有D符合。
8．（北京市西城区2020~2021学年度高二第一学期期末）工业上处理含CO、SO2烟道气的一种方法是将其在催化剂作用下转化为S和CO2。已知：2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g）ΔH＝－566kJ/mol；S（s）+O2（g）＝SO2（g）ΔH＝－296kJ/mol；则该条件下2CO（g）+SO2（g）＝S（s）+2CO2（g）的ΔH等于（ ）。
A．－270kJ/mol B．+26kJ/mol
C．－582kJ/mol D．+270kJ/mol
【解析】选A。已知：①2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g）ΔH＝－566kJ/mol；②S（s）+O2（g）＝SO2（g）ΔH＝－296kJ/mol，根据盖斯定律，将①－②，整理可得2CO（g）+SO2（g）＝S（s）+2CO2（g）ΔH＝－270kJ/mol。
9．写出298 K时，下列反应的热化学方程式：
（1）1molHgO（s）分解为液态汞和氧气，吸热90.7kJ。
________________________________________________________。
（2）16 g固体硫完全燃烧时放出148.4kJ的热量。
_____________________________________________________。
（3）2.0 g C2H2气体完全燃烧生成液态水和CO2，放出99.6kJ的热量。
______________________________________________________。
（4）甲醇合成反应及其能量变化如图所示，合成甲醇的热化学方程式为_________________________________________________。

【解析】（1）1molHgO（s）分解为液态汞和氧气，吸热90.7kJ，则ΔH＝+90.7kJ·mol－1，热化学方程式为HgO（s）＝Hg（l）+O2（g）ΔH＝90.7kJ·mol－1。（2）16 g固体硫完全燃烧时放出148.4kJ的热量，故其热化学方程式可写为S（s）+O2（g）＝SO2（g）ΔH＝－148.4kJ·mol－1或S（s）+O2（g）＝SO2（g）ΔH＝－296.8kJ·mol－1。（3）1molC2H2燃烧生成液态水和CO2放热： ×26g＝1294.8kJ，热化学方程式为C2H2（g）+O2（g）＝2CO2（g）+H2O（l）ΔH＝－1294.8kJ·mol－1。（4）反应产物的能量比反应物的能量低，反应是放热反应，ΔH为负值。
【答案】（1）2HgO（s）＝2Hg（l）+O2（g）ΔH＝181.4kJ·mol－1或HgO（s）＝Hg（l）+O2（g）ΔH＝90.7kJ·mol－1
（2）S（s）+O2（g）＝SO2（g）ΔH＝－148.4kJ·mol－1或S（s）+O2（g）＝SO2（g）ΔH＝－296.8kJ·mol－1
（3）C2H2（g）+O2（g）＝2CO2（g）+H2O（l）ΔH＝－1 294.8kJ·mol－1
（4）CO（g）+2H2（g）＝CH3OH（g）ΔH＝（a－b）kJ·mol－1
题组B 能力提升练
1．根据热化学方程式：S（g）+O2（g）＝SO2（g）△H＝－QkJ•mol－1，下列分析正确的是（ ）。
A．1molS（g）与1molO2（g）的总能量比1molSO2（g）的总能量低QkJ
B．1molS（g）与1molO2（g）反应生成1molSO2（g）放出QkJ的热量
C．S（s）+O2（g）＝SO2（g）△H＜－QkJ•mol－1
D．1个S（g）与1个O2（g）完全反应可以放出QkJ的热量
【解析】选B。△H＜0，反应放热，反应物能量高，故A错误；S（g）+O2（g）＝SO2（g）△H＝－QkJ•mol－1，热化学方程式的化学计量数表示物质的量，1molS（g）与1molO2（g）反应生成1molSO2（g）放出QkJ的热量，故B正确；固体硫变化为气体硫吸热，焓变为负值，S（s）+O2（g）＝SO2（g）△H＞－QkJ•mol－1，故C错误；热化学方程式的化学计量数表示物质的量，不表示分子个数，故D错误。
2．（2021·河南平顶山高二检测）已知298K、101KPa条件下：（1）2H2（g）+O2（g）2H2O（g）△H＝－483.6kJ·mol－1，（2）2H2（g）+O2（g）2H2O（l）△H＝－571.6kJ·mol－1，据此判断，下列说法正确的是（ ）。
A．H2（g）与O2（g）反应生成H2O（g）是吸热反应
B．1molH2O（g）转变成1molH2O（l）放出44.0kJ热量
C．1molH2O（l）转变成1molH2O（g）放出44.0kJ热量
D．1molH2O（g）转变成1molH2O（l）放出88.0kJ热量
【解析】选B。本题考查热化学方程式的涵义。H2（g）与O2（g）反应的反应热△H＝－483.6kJ·mol－1＜0，为放热反应，故A错误；根据盖斯定律，由[（2）－（1）]÷2得：H2O（g）H2O（l）△H＝－44.0kJ·mol－1，1molH2O（g）转变成1molH2O（l）放出44.0kJ热量，故B正确，C、D错误。
3．（河南省百强名校2022届高二上学期11月联考）用一氧化碳还原氮氧化物，可防止氮氧化物污染。已知：
ⅰ．2C（s）+O2（g）2CO（g）△H＝－221kJ·mol－1
ⅱ．N2（g）+O2（g）2NO（g）△H＝+180kJ·mol－1
ⅲ．2CO（g）+2NO（g）2CO2（g）+N2（g）△H＝－747kJ·mol－1
则12gC（s）完全燃烧所放出的热量为（ ）。
A．787kJ B．221kJ C．393.5kJ D．442kJ
【解析】选C。根据盖斯定律，将题中所给三个反应直接加和可得：2C（s）+2O2（g）2CO2（g）△H＝－787kJ·mol－1，由此可得12gC（s）即1mol C（s）完全燃烧所放出的热量为393.5kJ。
4．（2021年1月高三八省联考河北卷）已知25℃、101kPa下，1mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01kJ
2H2O（l）2H2（g）+O2（g）DH＝+571.66kJ·mol－1
C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）DH＝+131.29kJ·mol－1
则反应C（s）+O2（g）CO（g）的反应热为（ ）。
A．DH＝－396.36kJ·mol－1 B．DH＝－198.55kJ·mol－1
C．DH＝－154.54kJ·mol－1 D．DH＝－110.53kJ·mol－1
【解析】选D。已知25℃、101kPa下，1mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01kJ，则有：
①H2O（l）H2O（g）DH＝+44.01kJ·mol－1
②2H2O（l）2H2（g）+O2（g）DH＝+571.66kJ·mol－1
③C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）DH＝+131.29kJ·mol－1
根据盖斯定律③－×②+①得C（s）+O2（g）＝CO（g）DH＝+131.29kJ·mol－1－×571.66kJ·mol－1+44.01kJ·mol－1＝－110.53kJ·mol－1，则反应C（s）+O2（g）CO（g）的反应热为DH＝－110.53kJ·mol－1，故D正确。
5．在298K、1.01×105Pa下，12g石墨在24g氧气中燃烧至反应物完全消耗，测得放出xkJ（x＞0）的热量。已知在该条件下，1mol石墨完全燃烧放出ykJ（y＞0）的热量，则石墨与氧气反应生成CO的热化学方程式表达正确的是（ ）。
A．C（石墨，s）+O2（g）CO（g）△H（298K）＝－ykJ•mol－1
B．C（石墨，s）+O2（g）CO（g）△H（298K）＝－xkJ•mol－1
C．C（石墨，s）+O2（g）CO（g）△H（298K）＝－（2x－y）kJ•mol－1
D．2C（石墨，s）+O2（g）2CO（g）△H（298K）＝－（2x－y）kJ•mol－1
【解析】选C。12g石墨的物质的量为n（C）＝＝1mol，24g氧气的物质的量为n（O2）＝＝0.75mol，生成物为CO和CO2的混合物，设生成CO的物质的量为nmol，根据1mol石墨完全燃烧消耗1molO2，1mol石墨生成CO消耗molO2，则n+（1－n）＝0.75mol，n＝0.5mol，所以反应后生成0.5molCO，0.5molCO2，则生成0.5molCO2放出的热量为0.5ykJ，又12g石墨在24g氧气中燃烧至反应物完全消耗，测得放出xkJ（x＞0）的热量，则生成0.5molCO放出的热量为（x－0.5y）kJ，所以生成1molCO放出的热量为2×（x－0.5y）kJ＝（2x－y）kJ，则石墨与氧气反应生成CO的热化学方程式为C（石墨，s）+O2（g）＝CO（g）△H（298K）＝－（2x－y）kJ•mol－1，故C正确。
6．（陕西宝鸡2021届高二上学期期末质检）下列关于如图所示转化关系（X代表卤素）的说法中正确的是（ ）。

A．△H1越小，HX就越稳定
B．△H1+△H2+△H3＝0
C．按照Cl、Br、I的顺序，△H2依次增大
D．过程Ⅲ能量变化形式与高温煅烧石灰石的能量变化形式相同
【解析】选A。△H1越小，放热越多，HX能量越低，HX就越稳定，故A正确；根据盖斯定律，△H1＝△H2+△H3，故B错误；原子半径越小，键能越大，按照Cl、Br、I的顺序，△H2依次减小，故C错误；过程Ⅲ形成化学键放热，高温煅烧石灰石吸热，能量变化形式不相同，故D错误。
7．（1）（2021·广东选择考节选）我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
a）CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）∆H1
b）CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）∆H2
c）CH4（g）C（s）+2H2（g）∆H3
d）2CO（g）CO2（g）+C（s）∆H4
e）CO（g）+H2（g）H2O（g）+C（s）∆H5
根据盖斯定律，反应a的∆H1＝______________________（写出一个代数式即可）。
（2）（2021·河北选择考节选）大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25℃时，相关物质的燃烧热数据如表：
物质
H2（g）
C（石墨，s）
C6H6（l）
燃烧热△H（kJ·mol－1）
－285.8
－393.5
－3267.5
则25℃时H2（g）和C（石墨，s）生成C6H6（l）的热化学方程式为__________________________。
（3）（2021·全国甲卷节选）二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2（g）+3H2（g）＝CH3OH（g）+H2O（g）。该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①CO2（g）+H2（g）＝H2O（g）+CO（g）△H1＝+41kJ·mol－1
②CO（g）+2H2（g）＝CH3OH（g）△H2＝－90kJ·mol－1
总反应的△H＝_________kJ·mol－1。
【解析】（1）根据题目所给出的反应方程式关系可知，a＝b+c－e＝c－d，根据盖斯定律则有∆H1＝∆H2+∆H3－∆H5＝∆H3－∆H4；（2）根据表格燃烧热数据可知，存在反应：①C（石墨，s）+O2（g）＝CO2（g）△H1＝－393.5kJ·mol－1；②H2（g）+O2（g）＝H2O（l）△H2＝－285.8kJ·mol－1；③C6H6（l）+O2（g）＝6CO2（g）+3H2O（l）△H3＝－3267.5kJ·mol－1。根据盖斯定律，［①×12+②×6］×－③得反应：6C（石墨，s）+3H2（g）＝C6H6（l），△H＝［（－393.5kJ·mol－1）×12+（－285.8kJ·mol－1）×6］×－（－3267.5kJ·mol－1）＝+49.1kJ·mol－1。（3）由①CO2（g）+H2（g）＝H2O（g）+CO（g）△H1＝+41kJ·mol－1，②CO（g）+2H2（g）＝CH3OH（g）△H2＝－90kJ·mol－1，根据盖斯定律可知，①+②可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应为：CO2（g）+3H2（g）＝CH3OH（g）+H2O（g）△H＝+41kJ·mol－1－90kJ·mol－1＝－49kJ·mol－1。
【答案】（1）∆H2+∆H3－∆H5或∆H3－∆H4
（2）6C（石墨，s）+3H2（g）＝C6H6（l）△H＝+49.1kJ·mol－1
（3）－49
8．当前环境问题是一个全球重视的问题，引起环境问题的气体常见的有温室气体CO2、污染性气体NOx、SOx等。如果对这些气体加以利用就可以成为重要的能源，既解决了对环境的污染，又解决了部分能源危机问题。
（1）二氧化碳是地球温室效应的罪魁祸首，目前人们处理二氧化碳的方法之一是使其与氢气反应合成甲醇，甲醇是汽车燃料电池的重要燃料。CO2与H2反应制备CH3OH和H2O的化学方程式为____________________________________。
（2）在高温下一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫。已知：①C（s）+O2（g）＝CO2（g）ΔH1＝－393.5kJ·mol－1②CO2（g）+C（s）＝2CO（g）ΔH2＝+172.5kJ·mol－1③S（s）+O2（g）＝SO2（g）ΔH3＝－296.0kJ·mol－1。请写出CO与SO2反应的热化学方程式____________________________________。
（3）硝酸厂常用催化还原方法处理尾气。CH4在催化条件下可以将NO2还原为N2。已知：CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g）ΔH＝－889.6kJ·mol－1①N2（g）+2O2（g）＝2NO2（g）ΔH＝+67.7kJ·mol－1②，则CH4还原NO2生成水蒸气和氮气的热化学方程式是______________________________________________________。
【解析】（1）CO2与H2反应生成CH3OH和H2O，CO2作氧化剂，H2作还原剂，根据得失电子守恒可知方程式为CO2+3H2＝CH3OH+H2O。（2）根据题意可知反应中CO与SO2反应，生成S单质，同时CO被氧化生成CO2。所以①－②－③可得SO2（g）+2CO（g）＝S（s）+2CO2（g）ΔH＝－270kJ·mol－1。（3）CH4与NO2反应生成N2，NO2、CH4是反应物，N2是生成物，则①－②可得CH4（g）+2NO2（g）＝CO2（g）+2H2O（g）+N2（g）ΔH＝－957.3kJ·mol－1。
【答案】（1）CO2+3H2＝CH3OH+H2O
（2）2CO（g）+SO2（g）＝S（s）+2CO2（g）ΔH＝－270kJ·mol－1
（3）CH4（g）+2NO2（g）＝N2（g）+2H2O（g）+CO2（g）ΔH＝－957.3kJ·mol－1
题组C 培优拔尖练
1．（河北省名校联盟2020~2021学年高鹅下学期期中）用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知：
①Cu（s）+2H+（aq）Cu2+（aq）+H2（g）ΔH＝－64.39kJ·mol－1
②2H2O2（l）2H2O（l）+O2（g）ΔH＝－196.46kJ·mol－1
③H2（g）+O2（g）H2O（l）ΔH＝－285.84kJ·mol－1
在H2SO4溶液中，1molCu（s）与H2O2（l）反应生成Cu2+（aq）和H2O（l）的反应热ΔH等于（ ）。
A．－319.68kJ·mol－1 B．－417.91kJ·mol－1
C．－448.46kJ·mol－1 D．+546.69kJ·mol－1
【解析】选A。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＝－319.68kJ·mol－1，故A项正确。
2．（2021·深圳高二检测）25℃、101kPa下：①2Na（s）+O2（g）＝Na2O（s）△H＝－414kJ/mol；②2Na（s）+O2（g）＝Na2O2（s）△H＝－511kJ/mol，下列说法不正确的是（ ）。
A．反应①②均为放热反应
B．反应①中反应物的总能量大于生成物的总能量
C．反应②中反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量
D．25℃、101kPa下：Na2O（s）+O2（g）＝Na2O2（s）△H＝－97kJ/mol
【解析】选B。反应①②的焓变都是小于0，所以均为放热反应，故A正确；反应①是放热反应，反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，故B正确；反应②是放热反应，反应中反应物断键吸收的能量小于生成物成键放出的能量，故C错误；25℃、101kPa下，依据盖斯定律热化学方程式②－①得到Na2O（s）+O2（g）＝Na2O2（s）△H＝－97kJ/mol，故D正确。
3．白磷会对人体造成严重的烧伤，白磷（P4）分子结构为。下列说法不正确的是（ ）。
A．白磷着火点低，在空气中可自燃
B．白磷、红磷互为同素异形体
C．31g白磷中，含P－P键1.5mol
D．已知P4（白磷，s）+3O2（g）＝2P2O3（s）ΔH＝－QkJ·mol－1，则白磷的燃烧热为QkJ·mol－1
【解析】选D。白磷燃烧生成稳定的氧化物P2O5时放出的热量为燃烧热，故D错误；1molP4中含6molP－P键，31g为0.25mol，含1.5molP－P键，故C正确；白磷和红磷为同种元素形成的不同单质，是同素异形体，故B正确。
4．（2022年1月浙江选考仿真模拟卷A）指定由稳定单质生成lmol某种物质的焓变叫做该物质的标准生成焓。例如：C（石墨）+O2（g）＝CO2（g）ΔH＝－394kJ·mol－1，则1molCO2（g）的标准生成焓ΔH＝－394kJ·mol－1。下列标准生成焓ΔH最大的是（ ）。
A．lmolSO2（g） B．lmolNO（g）
C．2molH2O（g） D．2molH2O（l）
【解析】选B。1molSO2（g）的标准生成焓ΔH＝－296.0kJ·mol－1，1molNO（g）的标准生成焓ΔH＝+90.0kJ·mol－1，1molH2O（g）的标准生成焓ΔH＝－241.8kJ·mol－1，1molH2O（l）的标准生成焓ΔH＝－285.8kJ·mol－1。故标准生成焓ΔH最大的是lmolNO（g）。
5．（甘肃省天水市2020~2021学年高二期末检测）已知离子电荷相同时，离子半径越小，离子键越强。根据M/M2O（M＝Li、Na）体系的能量循环图，下列判断正确的是（ ）。

A．ΔH2＜0，ΔH4＞0
B．ΔH1＞ΔH4+ΔH5+ΔH6
C．ΔH6（Na2O）＜ΔH6（Li2O）
D．ΔH5（Na2O）＞ΔH5（Li2O）
【解析】选B。金属由固态转化为气态的过程吸热，则ΔH2＞0，原子得电子产生阴离子的过程放热，则ΔH4＜0，故A错误；根据盖斯定律，ΔH1＝ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6，金属由固态转化为气态的过程以及断开化学键的过程均吸热，则ΔH2＞0、ΔH3＞0，因此ΔH1＞ΔH4+ΔH5+ΔH6，故B正确；Na2O和Li2O相比，离子电荷相同时，离子半径越小，离子键越强，锂离子的半径小于钠离子的半径，所以Li2O的离子键更强，则形成Li2O时放出的热量更多，放热焓变为负值，放热越多，焓变越小，则ΔH6（Na2O）＞ΔH6（Li2O），故C错误；金属钠的半径大于金属锂的，金属锂失去一个电子时吸收的能量更多，吸热焓变为正值，吸热越多，焓变越大，ΔH5（Na2O）＜ΔH5（Li2O），故D错误。
6．（2021·台州高二下学期期中）人类研究氢能源从未间断过，而热化学循环分解水制H2是在水反应体系中加入一种中间物，经历不同的反应阶段，最终将水分解为H2和O2，这是一种节约能源、节省反应物料的技术，下图是热化学循环制氢气的流程：

（1）实验测得，1gH2燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为________________________________。
（2）整个流程参与循环的物质是________和________（填化学式），最难进行的反应是____________（填序号）。
（3）汞虽然有毒，但用途广泛。用汞和溴化钙作催化剂，可以在较低温度下经过下列反应使水分解制氢气和氧气：
①CaBr2+2H2O＝Ca（OH）2+2HBr↑；
②……
③HgBr2+Ca（OH）2＝CaBr2+HgO+H2O；
④2HgO＝2Hg+O2↑。
反应②的化学方程式为________________________。
（4）合成氨用的H2可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如图所示，则CH4（g）与H2O（g）反应生成CO（g）和H2（g）的热化学方程式为___________。

【解析】（1）1g氢气燃烧生成液态水放出142.9kJ热量，则2g氢气即1mol氢气燃烧生成液态水放出285.8kJ的热量，则表示氢气燃烧的热化学方程式为H2（g）+O2（g）＝H2O（l）△H＝－285.8kJ/mol（2）反应①为：二氧化硫和碘单质和水反应：SO2+I2+2H2O＝H2SO4+2HI，反应②为：硫酸分解生成二氧化硫、水、氧气：2H2SO4＝2SO2↑+O2↑+2H2O，反应③为：碘化氢分解2HIH2+I2，整个流程参与循环的物质是SO2、I2，最难进行的反应是②。（3）根据反应③知反应②有HgBr2生成，根据HgBr2知反应①的产物HBr参与反应②，所以反应②为：Hg+2HBr＝HgBr2+H2↑。（4）由三个图可写出相应的热化学方程式：CO（g）+1/2O2（g）＝CO2（g）△H＝－282kJ•mol－1①H2（g）+1/2O2（g）＝H2O（g）△H＝－241.8kJ•mo－1②CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g）△H＝－846.3kJ•mo－1③，由盖斯定律：用“③－（①+②×3）”得所求反应的△H＝+161.1kJ•mo－1，则CH4（g）与H2O（g）反应生成CO（g）和H2（g）的热化学方程式为：CH4（g）+H2O（g）＝CO（g）+3H2（g）△H＝+161.1kJ•mol－1。
【答案】（1）H2（g）+O2（g）＝H2O（l）ΔH＝－285.8kJ·mol－1
（2）SO2；I2；②（3）Hg+2HBr＝HgBr2+H2↑
（4）CH4（g）+H2O（g）＝CO（g）+3H2（g）ΔH＝+161.1kJ·mol－1