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2020届高考化学二轮复习化学能与热能学案 (1)
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【名师预测】
通过对历年高考试题的分析和考纲的研究，本专题知识的主要考点集中在以下几个方面：一是能量的转化及其应用，主要涉及能量变化的本质，以图象的形式表示能量变化过程的分析；二是热化学方程式的书写，主要根据题给信息正确书写热化学方程式；三是盖斯定律的应用，主要是利用盖斯定律计算反应热的数值。热化学方程式的判断主要以选择题形式考查；热化学方程式的书写及ΔH的计算往往结合盖斯定律在第Ⅱ卷以填空题形式考查，能量转化以图象形式出现在选择题中的可能性较大。
【知识精讲】
一、体系构建
1．化学反应与能量
2．化学反应热的计算
二、焓变、热化学方程式
1.反应热(焓变)
(1)概念：在恒压条件下进行的反应的热效应。
符号：ΔH。
单位：kJ·mol－1或kJ/mol。
(2)表示方法
吸热反应：ΔH>0；放热反应：ΔH<0。
2.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
(3)记忆常见的放热反应和吸热反应
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。
吸热反应：①大多数分解反应；②盐的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。
3.理解反应历程与反应热的关系
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
4.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)书写要求
①注明反应的温度和压强(25 ℃、101 kPa下进行的反应可不注明)。
②注明反应物和生成物的状态：固态(s)、液态(l)、水溶液(aq)、气态(g)。
③热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的物质的量，而不表示分子个数(或原子个数)，因此可以写成分数。
④热化学方程式中不用“↑”和“↓”。
⑤由于ΔH与反应物的物质的量有关，所以热化学方程式中物质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。当反应向逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。
三、燃烧热、中和热、能源
1.燃烧热和中和热的比较
燃烧热
中和热
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
生成水的量为1 mol
反应热的含义
101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量
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
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)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。
四、盖斯定律、反应热的计算与比较
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。
(3)应用
转化关系
反应热间的关系
aAB、AB
ΔH1＝aΔH2
AB
ΔH1＝－ΔH2
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
2.利用盖斯定律计算反应热
(1)运用盖斯定律的技巧——“三调一加”
一调：根据目标热化学方程式，调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置，改写已知的热化学方程式。
二调：根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。
三调：调整中间物质的化学计量数。
一加：将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。
(2)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。
3.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。
【典题精练】
考点1、考查反应过程能量变化中概念理解
1．下列叙述正确的是( )
A．生成物总能量一定低于反应物总能量
B．酒精可用作燃料，说明酒精燃烧是放热反应
C．硝酸铵溶于水温度降低，这个变化是吸热反应
D．同温同压下，H2和Cl2在光照和点燃条件下的ΔH不同
解析：A项，E生成物>E反应物为吸热反应，E生成物
易错提醒：
(1)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都具有热效应。
(2)不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热，需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。
(3)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。
(4)物质三态变化时，能量的变化形式为。
考点2、考查能量变化图的分析与应用
例2. 某反应由两步反应A→B→C构成，它的反应能量曲线如图(E1、E2、E3、E4表示活化能)。下列有关叙述正确的是( )
A．两步反应均为吸热反应
B．三种化合物中C最稳定
C．加入催化剂会改变反应的焓变
D．整个反应的ΔH＝E1－E2
解析：根据图示可知第一步反应的反应物的能量比生成物的能量低，所以该步反应是吸热反应；而第二步反应中生成物的能量比反应物的能量低，该步反应是放热反应，A错误；根据图示可知三种化合物中C含有的能量最低，故其最稳定，B正确；加入催化剂会改变反应的活化能，但是不能改变反应物、生成物的能量，所以不能改变反应的焓变，C错误；整个反应的ΔH＝E1＋E3－E2－E4，D错误。
答案：B
解题技巧：解答能量变化图像题的“4关键”
(1)从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能，即E1；
(2)从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能，即E2；
(3)ΔH＝E1－E2；
(4)催化剂只能影响正、逆反应的活化能，而不能影响反应的ΔH。
考点3、考查键能计算反应热或判断反应过程的热效应
例3．SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol F—F、S—F键需要吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为________。
解析：断裂1 mol S—S键吸收能量280 kJ，断裂3 mol F—F键吸收能量3×160 kJ，则吸收的总能量为Q吸＝280 kJ＋3×160 kJ＝760 kJ，释放的总能量为Q放＝330 kJ×6＝1980 kJ，由反应方程式：S(s)＋3F2(g)===SF6(g)可知，ΔH＝760 kJ/mol－1980 kJ/mol＝－1220 kJ/mol。
答案：－1220 kJ/mol
名师归纳：
(1)熟记反应热ΔH的基本计算公式
ΔH＝E(生成物的总能量)－E(反应物的总能量)
ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能)
(2)规避两个易失分点
①旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的，缺少任一个过程都不是化学变化。
②常见物质中的化学键数目
物质
CO2(C===O)
CH4(C—H)
P4(P—P)
SiO2(Si—O)
石墨
金刚石
S8(S—S)
Si
键数
2
4
6
4
1.5
2
8
2
考点4、热化学方程式的书写与正误判断
例4.已知充分燃烧a g乙炔(C2H2)气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出b kJ热量，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＝－2b kJ·mol－1
B．C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝2b kJ·mol－1
C．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－4b kJ·mol－1
D．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝b kJ·mol－1
解析：由题设知2 mol CO2→2b kJ→1 mol C2H2，则乙炔燃烧的热化学方程式为C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－2b kJ·mol－1或2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－4b kJ·mol－1。
答案：C
方法归纳：书写热化学方程式要“五查”
(1)查热化学方程式是否配平。
(2)查各物质的聚集状态是否正确。
(3)查ΔH的“＋”“－”符号是否正确。
(4)查反应热的单位是否为kJ·mol－1。
(5)查反应热的数值与化学计量数是否对应。
考点5、考查对燃烧热、中和热的理解
例5．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ΔH<－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ΔH＝－2×57.3 kJ·mol－1
D．稀醋酸和稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O，放出57.3 kJ的热量
解析：强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，C错误；由于2C(s)＋O2(g)===2CO(g)生成的CO不是稳定的氧化物，因此＝110.5 kJ·mol－1不是碳的燃烧热，由于CO转化为CO2放出热量，故碳的燃烧热ΔH<－110.5 kJ·mol－1，A正确；反应热的表示包含三部分：“符号”、“数值”和“单位”，而B项中没有表示出符号，B错误；由于稀醋酸是弱电解质，电离时吸收热量，故稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ，D错误。
答案：A
易错提醒：
1.有关燃烧热的判断，一看是否以1 mol可燃物为标准，二看是否生成稳定氧化物。
2.有关中和热的判断，一看是否以生成1 mol H2O为标准，二看酸碱的强弱和浓度，应充分考虑弱酸、弱碱，电离吸热，浓的酸碱稀释放热等因素。
3.强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液发生反应，中和热一般小于57.3 kJ·mol－1，因为弱电解质的电离是吸热的。
4.中和反应的实质是H＋和OH－化合生成H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质、难电离物质等)，这部分反应热不在中和热之内。
5.对于中和热，燃烧热，它们反应放热是确定的，用文字表述燃烧热和中和热时，不用带“－”，而用ΔH表示时，必须带“－”。如甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol－1或甲烷燃烧时ΔH＝－890.3 kJ·mol－1。
考点6、考查中和反应反应热的测定
例6.某实验小组用0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。
(1)写出该反应的热化学方程式[生成1 mol H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ·mol－1]：________。
(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。
①请填写表格中的空白：
②近似认为0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液的密度都是1.0 g·mL－1，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J·(g·℃)－1。则生成1 mol H2O(l)时的反应ΔH＝________(取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与－57.3 kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因不可能是________(填字母)。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
(3)若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________。
解析：(2)①第2组数据偏差较大，应舍去，其他三组的平均值为4.0 ℃。
②ΔH＝－≈－53.5 kJ·mol－1。
③放出的热量小可能是散热、多次加入碱或起始温度读得较高等原因。(3)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故中和热要小一些(注意中和热与ΔH的关系)。
答案：(1)H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l) ΔH＝－114.6 kJ·mol－1
(2)①4.0 ②－53.5 kJ·mol－1 ③b(3)ΔH1＝ΔH2<ΔH3
易错警示：
测定中和热的易错细节
(1)中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应。
(2)酸碱溶液应当用稀溶液(0.1～0.5 mol·L－1)。若溶液浓度过大，溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大，电离程度达不到100%，这样使酸碱中和时产生的热量会消耗一部分补偿电离时所需的热量，造成较大误差。
(3)使用两只量筒分别量取酸和碱。
(4)使用同一支温度计，分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度，测完一种溶液后，必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。
(5)取多次实验t1、t2的平均值代入公式计算，而不是结果的平均值，计算时应注意单位的统一。
考点7、考查反应热大小的比较
例7．已知燃料丙烷(C3H8)完全燃烧后只有CO2和H2O不会造成环境污染，已知有以下四个热化学反应方程式：
①C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－a kJ/mol
②C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－b kJ/mol
③2C3H8(g)＋9O2(g)===4CO2(g)＋2CO(g)＋8H2O(l) ΔH＝－c kJ/mol
④C3H8(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－d kJ/mol
其中a、b、c、d最大的是( )
A．a B．b C．c D．d
解析：①与②相比生成液态水比气态水放出的热量多，所以b>a，④中各物质的量均为①中的一半，所以d＝a，③中与②相比，2 mol C3H8燃烧生成4 mol CO2和2 mol CO，相当于此反应中的2 mol C3H8有1 mol完全燃烧，1 mol不完全燃烧，故放出的热量c大于b，所以c最大，选C。
答案：C
易错警示：比较反应热的大小时，不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。如：放热反应，|ΔH|越大，ΔH越小。
考点8、考查反应热的计算
例8．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
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。
答案：A
方法归纳：
利用盖斯定律计算反应热的两种方法：
(1)热化学方程式相加或相减，如：
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1；
②C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2；
①－②可得CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2。
(2)合理设计反应途径，如：
顺时针方向和逆时针方向变化反应热代数和相等。
ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
【名校新题】
1．（2019·山东高考模拟）Li/Li2O体系的能量循环图如图所示。下列说法正确的是
A．△H3<0 B．△H3+△H4+△H5=△H6
C．△H6>△H5 D．△H1+△H2+△H3+△H4+△H5+△H6=0
【答案】C
【解析】A.由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，△H3>0，A错误；B. 根据盖斯定律可知：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，根据物质转化关系图可知：△H1+△H2+△H3+△H4+△H5=△H6，所以B错误；C.根据物质转化关系图可知：△H1+△H2+△H3+△H4+△H5=△H6，△H1>0，△H2>0，△H3>0，△H4>0，所以△H6>△H5，C正确；D. 根据选项B分析可知△H1+△H2+△H3+△H4+△H5=△H6，所以△H1+△H2+△H3+△H4+△H5-△H6=0，D错误；故合理选项是C。
2．（2019·山东高三期末）已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，△H=-198kJ/mol，在 V2O5存在时反应过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是
A．△H= E4- E3+E2-E1
B．加入V2O5后反应经过两步完成，其中第一步决定反应速率
C．加入V2O5，△H不变，但反应速率改变
D．向密闭容器中充入2molSO2和1molO2，发生上述反应达平衡时，反应放热198kJ
【答案】C
【解析】A.根据图示可知：反应的焓变为吸收能量与放出能量的差值，△H=E1-E2+E3-E4，A错误；B.多步反应的反应速率由慢反应决定，由图可知：加入V2O5后第二步反应发生需要的能量高，反应速率慢，所以反应速率由第二步反应决定，B错误；C.催化剂不能改变反应物、生成物的能量，所以△H不变，但催化剂能改变反应途径，所以使用催化剂后反应速率改变，C正确；D.该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以向密闭容器中充入2molSO2和1molO2，发生上述反应达平衡时，反应放热小于198kJ，D错误；故合理选项是C。
3．（2019·山东泰安一中高三月考）工业上，在一定条件下利用乙烯和水蒸气反应制备乙醇。反应原CH2=CH2(g)+H2O(g)=CH3CH2OH(g )△H。已知几种共价键的键能如下：
化学键
C-H
C=C
H-O
C-C
C-O
键能/kJ·mol-1
413
615
463
348
351
下列说法错误的是
A．上述合成乙醇的反应原子利用率为100％
B．相同时间段内,用该反应中三种物质表示的该反应的化学反应速率相等
C．碳碳双键的键能大于碳碳单键键能，但碳碳单键更稳定
D．上述反应式中,△H=+34kJ·mol-1
【答案】D
【解析】A.乙烯水化制乙醇的反应是加成反应，反应物全部转化为生成物，原子利用率为100％，A正确；B.反应混合物中，各物质的化学计量数相同，所以相同时间段内，反应中用三种物质表示的反应速率相等，B正确；C.由题中数据可知，碳碳双键的键能小于碳碳单键键能的2倍，所以碳碳单键比碳碳双键更稳定，C正确；D.上述反应式中，△H=(615kJ·mol-1)+( 413 kJ·mol-1) +( 463 kJ·mol-1) -(348 kJ·mol-1)-( 413 kJ·mol-1)-(463 kJ·mol-1)-( 351 kJ·mol-1)=-34kJ·mol-1，D错误； 正确选项D。
4．（2019·山东高三期末）向足量H2SO4溶液中加入100mL 0.4mol•L﹣1Ba（OH）2溶液，放出的热量是5.12kJ．如果向足量Ba（OH）2溶液中加入100mL 0.4mol•L﹣1HCl溶液时，放出的热量为2.2kJ．则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为（ ）
A．Ba2+（aq）+SO42﹣（aq）=BaSO4（s）△H=﹣2.92kJ•mol﹣1
B．Ba2+（aq）+SO42﹣（aq）=BaSO4（s）△H=﹣0.72kJ•mol﹣1
C．Ba2+（aq）+SO42﹣（aq）=BaSO4（s）△H=﹣73kJ•mol﹣1
D．Ba2+（aq）+SO42﹣（aq）=BaSO4（s）△H=﹣18kJ•mol﹣1
【答案】D
【解析】两反应的热化学方程式为：（各离子均在溶液中）
2H＋＋2OH－＋Ba2＋＋SO42－=BaSO4↓＋2H2O △H=－128kJ·mol－1①
H＋＋OH－=H2O △H=－55kJ·mol－1 ②
①－2×②即可得答案。
5．（2019·云南省通海县第一中学高三开学考试）已知：①2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.0 kJ·mol－1；
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1。
则制备水煤气的反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的ΔH为
A．＋262.6 kJ·mol－1 B．－131.3 kJ·mol－1
C．－352.3 kJ·mol－1 D．＋131.3 kJ·mol－1
【答案】D
【解析】①2C(s)+O2(g)═2CO(g)；△H=-221.0kJ/mol，②2H2(g)+O2(g)═2H2O；△H=-483.6kJ/mol，依据盖斯定律×①-×②得到 C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)，△H=(-221.0+483.6)kJ/mol=+131.3kJ/mol，答案选D。
6．（2019·山东聊城一中高三月考）美国普度大学研究开发出一种利用铝镓合金制备氢气的新工艺(如图所示)。下列有关该工艺的说法错误的是( )
A．该过程中，能量的转化形式只有两种
B．铝镓合金可以循环使用
C．铝镓合金与水反应的化学方程式为：2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑
D．总反应式为2H2O2H2↑＋O2↑
【答案】A
【解析】A、该工艺中能量的转化形式有：太阳能转化为电能、电能转化为化学能、电能转化为热能，所以有三种形式的能量转化，故A错误；B、开始的反应物是铝镓合金，最终的生成物是铝镓合金，所以铝镓合金能循环使用，故B正确；C、铝镓合金与水的反应中生成物是氧化铝、氢气和镓，相当于镓未参加反应，所以实际上发生的反应是2Al+3H2O一定条件Al2O3+3H2↑，故C正确；D、该工艺中发生的反应有：2Al+3H2O一定条件Al2O3+3H2↑①，2Al2O3电解4Al+3O2↑②，将方程式①×12+②得方程式2H2O一定条件2H2↑+O2↑，故D正确，答案选A。
7．（2019·福建高考模拟）我国科学家以MoS2为催化剂，在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨，其反应历程与相对能量模拟计算结果如图。下列说法错误的是（ ）
A．Li2SO4溶液利于MoS2对N2的活化
B．两种电解质溶液环境下从N2→NH3的焓变不同
C．MoS2(Li2SO4溶液)将反应决速步(*N2→*N2H)的能量降低
D．N2的活化是N≡N键的断裂与N—H键形成的过程
【答案】B
【解析】A.从图中可知在Li2SO4溶液中N2的相对能量较低，因此Li2SO4溶液利于MoS2对N2的活化，A正确；B.反应物、生成物的能量不变，因此反应的焓变不变，与反应途径无关，B错误；C.根据图示可知MoS2在Li2SO4溶液中的能量比Na2SO4溶液中的将反应决速步(*N2→*N2H)的能量大大降低，C正确；D.根据图示可知N2的活化是N≡N键的断裂形成N2H的过程，即是N≡N键的断裂与N—H键形成的过程，D正确；故合理选项是B。
8．（2019·云南省元江哈尼族彝族傣族自治县第一中学高三开学考试）下列说法正确的是（ ）
A．硫完全燃烧生成二氧化硫时，放出的热量为硫的燃烧热
B．在25℃、101kPa时，1 mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热
C．由2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566kJ·mol－1，可知CO的燃烧热为－283kJ·mol－1
D．乙炔的燃烧热为－1299.6kJ·mol－1，则2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(g)反应的ΔH＝－2599.2kJ·mol－1
【答案】C
【解析】A.1mol硫完全燃烧生成二氧化硫时，放出的热量为硫的燃烧热，故A错误；
B.1molC完全燃烧生成二氧化碳时放出的热量才是C的燃烧热，故B错误；C．燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出热量；已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566kJ/mol，则一氧化碳的燃烧热为283kJ/mol，故C正确；
D．乙炔的标准燃烧热为1299.6 kJ•mol-1，则2CH2(g)+5O2(g)═4CO2(g)+2H2O(l)反应的△H=-2 599.2 kJ•mol-1，水应为液态，故D错误；答案为C。
9．（2019·浙江高三开学考试）下列说法正确的是（ ）
A．准确量取25.00mL的液体可选用移液管、量筒或滴定管等量具
B．实验过程中若皮肤不慎沾上少量酸液，应先用大量水冲洗，再用饱和碳酸氢钠溶液洗，最后再用水冲洗
C．用分液漏斗分液时要经过振荡、放气、静置后，从上口倒出上层液体，再打开旋塞，将下层液体从下口放出
D．在中和热测定实验中，盐酸和NaOH溶液的总质量mg，反应前后体系温度变化为t，反应液的比热容为，则生成1mol水放出的热量为
【答案】B
【解析】A. 滴定管的感量是0.01mL，量筒的感量是0.1mL，所以要量取25.00mL液体可选取移液管、滴定管，不可选用量筒，A项错误；B. 实验过程中若皮肤不慎沾上少量酸液，应先用大量水冲洗，再用饱和碳酸氢钠溶液洗，最后再用水冲洗，B项正确；
C. 分液时，上层液体从上口倒出，为防止产生杂质，下层液体从下口倒出，所以用分液漏斗分液时，先打开旋塞，待下层液体完全分出后，关闭旋塞，再从上口倒出上层液体，C项错误；D. 此实验中盐酸和NaOH反应生成水的物质的量不一定是1mol，因此无法计算生成1mol水所放出的热量，D项错误；答案选B。
10．（2019·安庆市第二中学高三开学考试）经过研究发现液态有机物是比较理想的储氢材料。如图表示1 mol（g）和3 mol H2(g)反应生成1 mol（g）过程中的能量变化示意图。下列有关说法错误的是
A．甲苯储氢反应属于加成反应
B．加入高效催化剂，可降低E1值
C． （g）+3H2（g）→（g），ΔH＝(E1－E2) kJ/mol
D．该反应的正反应活化能大于逆反应活化能
【答案】D
【解析】1 mol（g）和3 mol H2(g)反应生成1 mol（g）的化学方程式为+3H2→。
A. 甲苯储氢反应属于加成反应，A正确；B. 加入高效催化剂，可降低反应的活化能，即可降低E1值，B正确；C. 该反应放出的能量为E1－E2，故反应的热化学方程式为（g）+3H2（g）→（g），ΔH＝(E1－E2) kJ/mol，C正确；D. 该反应的正反应活化能为E1，逆反应活化能为E2，正反应的活化能小于逆反应的活化能，故D错误；故答案选D。
11．（2019·华东师范大学附属天山学校高三月考）已知溴跟氢气反应的热化学方程式如下（Q1、Q2、Q3均为正值）：H2(g)+Br2(g)→2HBr(l)+Q1,H2(g)+Br2(g)→2HBr(g)+Q2，H2(g)+Br2(l)→2HBr(g)+Q3，下列判断正确的是
A.Q1＞Q2＞Q3
B.Q1与Q3的大小无法判断
C.溴蒸气转化为液态溴需要放出（Q2-Q3）kJ的热量
D.1LH2和1LBr2蒸气反应生成2LHBr气体时放出Q2kJ热量
【答案】A
【解析】A. 气态的反应物生成液态的生成物时，放出的能量多于生成气态的生成物；都生成气态的生成物时，液态的反应物要比气态的反应物放出的能量少，因此，Q1＞Q2＞Q3，A正确；B. Q1＞Q3，B 不正确；C. 根据盖斯定律可知，1mol溴蒸气转化为1mol液态溴需要放出（Q2-Q3）kJ的热量，若不指明物质的量，则无法判断放出的热量是多少，C不正确；D. 由“H2(g)+Br2(g)→2HBr(g)+Q2”可知，1molH2和1molBr2蒸气反应生成2molHBr气体时放出Q2kJ热量，D不正确。综上所述，判断正确的是A。
13．（2019·邵东县第十中学高三月考）催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平衡反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7kJ·mol-1 I
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2 II
已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1
②H2O（l）H2O（g）ΔH3=44.0kJ·mol-1
不考虑温度对ΔH的影响，则：
（1）反应I的平衡常数表达式K=_____________；反应II的ΔH2=________kJ·mol-1。
（2）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) ΔH1=+551 kJ·mol－1
反应Ⅲ：S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=－297 kJ·mol－1
反应Ⅱ的热化学方程式：_____________________。
【答案】（1） +41.2 （2）3SO2(g)+2H2O (g)=2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=−254 kJ·mol−1
【解析】（1）反应I的平衡常数表达式K=，已知:CO和的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1，H2O（l）H2O（g）ΔH3=44.0kJ·mol-1，
可以知道热化学方程式
a. ；
b. ；
c.；
由盖斯定律将b-a+c可得: ；
（2）根据盖斯定律：，，因此，反应Ⅱ的热化学方程式为。
14．（2019·四川龙泉中学高三开学考试）氨在工农业生产中应用广泛。
（1）根据图写出合成氨的热化学方程式是_____________________________________。
（2）将1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量________(填“大于”、“等于”或“小于”)92.2 kJ，原因是______________________________；若加入催化剂，ΔH________(填“变大”、“不变”或“变小”)。
（3）已知分别破坏1 mol NN键、1 mol H—H键时需要吸收的能量为946 kJ、436 kJ，则破坏1 mol NH键需要吸收的能量为________ kJ。
（4）N2H4可视为NH3分子中的H被—NH2取代的产物。发射卫星时以N2H4(g)为燃料、NO2为氧化剂，二者反应生成N2和H2O(g)。
已知：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH1＝＋67.7 kJ·mol－1
N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－534 kJ·mol－1
则1 mol N2H4与NO2完全反应的热化学方程式为_____________________________。
【答案】（1）N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-92.2kJ/mol
（2）小于；该反应是可逆反应，反应物无法全部转化为生成物；不变；（3）391
（4）N2H4（g）+NO2（g）＝3/2N2（g）+2H2O（g）△H="-567.85" kJ•mol-1
【解析】（1）由图可知，0.5molN2（g）与1.5molH2（g）完全反应生成1molNH3（g）的反应热为-46.1kJ/mol，所以合成氨的热化学反应方程式为：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-92.2kJ/mol；
（2）反应是可逆反应，反应物不能完全转化，3mol H2和1mol N2充分参与反应也不可能生成2molNH3，故放出的热量小于92KJ的热量，催化剂改变反应速率不改变化学平衡，反应焓变不变；
（3）已知：分别破坏1mol N≡N键、1mol H-H键需要吸收的能量为：946kJ、436kJ，设破坏1mol N-H键需要吸收的能量为x，N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-92.2kJ/mol，焓变=反应物总键能-生成物的总键能，946kJ/mol+3×436kJ/mol-6x=92.2KJ/mol，x=391KJ/mol，破坏1mol N-H键需要吸收的能量为：391kJ；
（4）：①N2（g）+O2（g）=2NO2（g）△H1=+67.7kJ/mol
②N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H2=-534kJ/mol
依据盖斯定律：②×2－①得到：2N2H4（g）+2NO2（g）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-1135.7kJ/mol，1mol
N2H4与NO2完全反应的热化学方程式为：N2H4（g）+NO2（g）＝3/2N2（g）+2H2O（g）△H="-567.85" kJ•mol-1。
通过对历年高考试题的分析和考纲的研究，本专题知识的主要考点集中在以下几个方面：一是能量的转化及其应用，主要涉及能量变化的本质，以图象的形式表示能量变化过程的分析；二是热化学方程式的书写，主要根据题给信息正确书写热化学方程式；三是盖斯定律的应用，主要是利用盖斯定律计算反应热的数值。热化学方程式的判断主要以选择题形式考查；热化学方程式的书写及ΔH的计算往往结合盖斯定律在第Ⅱ卷以填空题形式考查，能量转化以图象形式出现在选择题中的可能性较大。
【知识精讲】
一、体系构建
1．化学反应与能量
2．化学反应热的计算
二、焓变、热化学方程式
1.反应热(焓变)
(1)概念：在恒压条件下进行的反应的热效应。
符号：ΔH。
单位：kJ·mol－1或kJ/mol。
(2)表示方法
吸热反应：ΔH>0；放热反应：ΔH<0。
2.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
(3)记忆常见的放热反应和吸热反应
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。
吸热反应：①大多数分解反应；②盐的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。
3.理解反应历程与反应热的关系
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
4.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)书写要求
①注明反应的温度和压强(25 ℃、101 kPa下进行的反应可不注明)。
②注明反应物和生成物的状态：固态(s)、液态(l)、水溶液(aq)、气态(g)。
③热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的物质的量，而不表示分子个数(或原子个数)，因此可以写成分数。
④热化学方程式中不用“↑”和“↓”。
⑤由于ΔH与反应物的物质的量有关，所以热化学方程式中物质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。当反应向逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。
三、燃烧热、中和热、能源
1.燃烧热和中和热的比较
燃烧热
中和热
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
生成水的量为1 mol
反应热的含义
101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量
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
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)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。
四、盖斯定律、反应热的计算与比较
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。
(3)应用
转化关系
反应热间的关系
aAB、AB
ΔH1＝aΔH2
AB
ΔH1＝－ΔH2
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
2.利用盖斯定律计算反应热
(1)运用盖斯定律的技巧——“三调一加”
一调：根据目标热化学方程式，调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置，改写已知的热化学方程式。
二调：根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。
三调：调整中间物质的化学计量数。
一加：将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。
(2)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。
3.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。
【典题精练】
考点1、考查反应过程能量变化中概念理解
1．下列叙述正确的是( )
A．生成物总能量一定低于反应物总能量
B．酒精可用作燃料，说明酒精燃烧是放热反应
C．硝酸铵溶于水温度降低，这个变化是吸热反应
D．同温同压下，H2和Cl2在光照和点燃条件下的ΔH不同
解析：A项，E生成物>E反应物为吸热反应，E生成物
易错提醒：
(1)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都具有热效应。
(2)不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热，需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。
(3)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。
(4)物质三态变化时，能量的变化形式为。
考点2、考查能量变化图的分析与应用
例2. 某反应由两步反应A→B→C构成，它的反应能量曲线如图(E1、E2、E3、E4表示活化能)。下列有关叙述正确的是( )
A．两步反应均为吸热反应
B．三种化合物中C最稳定
C．加入催化剂会改变反应的焓变
D．整个反应的ΔH＝E1－E2
解析：根据图示可知第一步反应的反应物的能量比生成物的能量低，所以该步反应是吸热反应；而第二步反应中生成物的能量比反应物的能量低，该步反应是放热反应，A错误；根据图示可知三种化合物中C含有的能量最低，故其最稳定，B正确；加入催化剂会改变反应的活化能，但是不能改变反应物、生成物的能量，所以不能改变反应的焓变，C错误；整个反应的ΔH＝E1＋E3－E2－E4，D错误。
答案：B
解题技巧：解答能量变化图像题的“4关键”
(1)从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能，即E1；
(2)从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能，即E2；
(3)ΔH＝E1－E2；
(4)催化剂只能影响正、逆反应的活化能，而不能影响反应的ΔH。
考点3、考查键能计算反应热或判断反应过程的热效应
例3．SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol F—F、S—F键需要吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为________。
解析：断裂1 mol S—S键吸收能量280 kJ，断裂3 mol F—F键吸收能量3×160 kJ，则吸收的总能量为Q吸＝280 kJ＋3×160 kJ＝760 kJ，释放的总能量为Q放＝330 kJ×6＝1980 kJ，由反应方程式：S(s)＋3F2(g)===SF6(g)可知，ΔH＝760 kJ/mol－1980 kJ/mol＝－1220 kJ/mol。
答案：－1220 kJ/mol
名师归纳：
(1)熟记反应热ΔH的基本计算公式
ΔH＝E(生成物的总能量)－E(反应物的总能量)
ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能)
(2)规避两个易失分点
①旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的，缺少任一个过程都不是化学变化。
②常见物质中的化学键数目
物质
CO2(C===O)
CH4(C—H)
P4(P—P)
SiO2(Si—O)
石墨
金刚石
S8(S—S)
Si
键数
2
4
6
4
1.5
2
8
2
考点4、热化学方程式的书写与正误判断
例4.已知充分燃烧a g乙炔(C2H2)气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出b kJ热量，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＝－2b kJ·mol－1
B．C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝2b kJ·mol－1
C．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－4b kJ·mol－1
D．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝b kJ·mol－1
解析：由题设知2 mol CO2→2b kJ→1 mol C2H2，则乙炔燃烧的热化学方程式为C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－2b kJ·mol－1或2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－4b kJ·mol－1。
答案：C
方法归纳：书写热化学方程式要“五查”
(1)查热化学方程式是否配平。
(2)查各物质的聚集状态是否正确。
(3)查ΔH的“＋”“－”符号是否正确。
(4)查反应热的单位是否为kJ·mol－1。
(5)查反应热的数值与化学计量数是否对应。
考点5、考查对燃烧热、中和热的理解
例5．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ΔH<－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ΔH＝－2×57.3 kJ·mol－1
D．稀醋酸和稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O，放出57.3 kJ的热量
解析：强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，C错误；由于2C(s)＋O2(g)===2CO(g)生成的CO不是稳定的氧化物，因此＝110.5 kJ·mol－1不是碳的燃烧热，由于CO转化为CO2放出热量，故碳的燃烧热ΔH<－110.5 kJ·mol－1，A正确；反应热的表示包含三部分：“符号”、“数值”和“单位”，而B项中没有表示出符号，B错误；由于稀醋酸是弱电解质，电离时吸收热量，故稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ，D错误。
答案：A
易错提醒：
1.有关燃烧热的判断，一看是否以1 mol可燃物为标准，二看是否生成稳定氧化物。
2.有关中和热的判断，一看是否以生成1 mol H2O为标准，二看酸碱的强弱和浓度，应充分考虑弱酸、弱碱，电离吸热，浓的酸碱稀释放热等因素。
3.强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液发生反应，中和热一般小于57.3 kJ·mol－1，因为弱电解质的电离是吸热的。
4.中和反应的实质是H＋和OH－化合生成H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质、难电离物质等)，这部分反应热不在中和热之内。
5.对于中和热，燃烧热，它们反应放热是确定的，用文字表述燃烧热和中和热时，不用带“－”，而用ΔH表示时，必须带“－”。如甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol－1或甲烷燃烧时ΔH＝－890.3 kJ·mol－1。
考点6、考查中和反应反应热的测定
例6.某实验小组用0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。
(1)写出该反应的热化学方程式[生成1 mol H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ·mol－1]：________。
(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。
①请填写表格中的空白：
②近似认为0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液的密度都是1.0 g·mL－1，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J·(g·℃)－1。则生成1 mol H2O(l)时的反应ΔH＝________(取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与－57.3 kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因不可能是________(填字母)。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
(3)若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________。
解析：(2)①第2组数据偏差较大，应舍去，其他三组的平均值为4.0 ℃。
②ΔH＝－≈－53.5 kJ·mol－1。
③放出的热量小可能是散热、多次加入碱或起始温度读得较高等原因。(3)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故中和热要小一些(注意中和热与ΔH的关系)。
答案：(1)H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l) ΔH＝－114.6 kJ·mol－1
(2)①4.0 ②－53.5 kJ·mol－1 ③b(3)ΔH1＝ΔH2<ΔH3
易错警示：
测定中和热的易错细节
(1)中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应。
(2)酸碱溶液应当用稀溶液(0.1～0.5 mol·L－1)。若溶液浓度过大，溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大，电离程度达不到100%，这样使酸碱中和时产生的热量会消耗一部分补偿电离时所需的热量，造成较大误差。
(3)使用两只量筒分别量取酸和碱。
(4)使用同一支温度计，分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度，测完一种溶液后，必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。
(5)取多次实验t1、t2的平均值代入公式计算，而不是结果的平均值，计算时应注意单位的统一。
考点7、考查反应热大小的比较
例7．已知燃料丙烷(C3H8)完全燃烧后只有CO2和H2O不会造成环境污染，已知有以下四个热化学反应方程式：
①C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－a kJ/mol
②C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－b kJ/mol
③2C3H8(g)＋9O2(g)===4CO2(g)＋2CO(g)＋8H2O(l) ΔH＝－c kJ/mol
④C3H8(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－d kJ/mol
其中a、b、c、d最大的是( )
A．a B．b C．c D．d
解析：①与②相比生成液态水比气态水放出的热量多，所以b>a，④中各物质的量均为①中的一半，所以d＝a，③中与②相比，2 mol C3H8燃烧生成4 mol CO2和2 mol CO，相当于此反应中的2 mol C3H8有1 mol完全燃烧，1 mol不完全燃烧，故放出的热量c大于b，所以c最大，选C。
答案：C
易错警示：比较反应热的大小时，不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。如：放热反应，|ΔH|越大，ΔH越小。
考点8、考查反应热的计算
例8．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
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。
答案：A
方法归纳：
利用盖斯定律计算反应热的两种方法：
(1)热化学方程式相加或相减，如：
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1；
②C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2；
①－②可得CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2。
(2)合理设计反应途径，如：
顺时针方向和逆时针方向变化反应热代数和相等。
ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
【名校新题】
1．（2019·山东高考模拟）Li/Li2O体系的能量循环图如图所示。下列说法正确的是
A．△H3<0 B．△H3+△H4+△H5=△H6
C．△H6>△H5 D．△H1+△H2+△H3+△H4+△H5+△H6=0
【答案】C
【解析】A.由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，△H3>0，A错误；B. 根据盖斯定律可知：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，根据物质转化关系图可知：△H1+△H2+△H3+△H4+△H5=△H6，所以B错误；C.根据物质转化关系图可知：△H1+△H2+△H3+△H4+△H5=△H6，△H1>0，△H2>0，△H3>0，△H4>0，所以△H6>△H5，C正确；D. 根据选项B分析可知△H1+△H2+△H3+△H4+△H5=△H6，所以△H1+△H2+△H3+△H4+△H5-△H6=0，D错误；故合理选项是C。
2．（2019·山东高三期末）已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，△H=-198kJ/mol，在 V2O5存在时反应过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是
A．△H= E4- E3+E2-E1
B．加入V2O5后反应经过两步完成，其中第一步决定反应速率
C．加入V2O5，△H不变，但反应速率改变
D．向密闭容器中充入2molSO2和1molO2，发生上述反应达平衡时，反应放热198kJ
【答案】C
【解析】A.根据图示可知：反应的焓变为吸收能量与放出能量的差值，△H=E1-E2+E3-E4，A错误；B.多步反应的反应速率由慢反应决定，由图可知：加入V2O5后第二步反应发生需要的能量高，反应速率慢，所以反应速率由第二步反应决定，B错误；C.催化剂不能改变反应物、生成物的能量，所以△H不变，但催化剂能改变反应途径，所以使用催化剂后反应速率改变，C正确；D.该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以向密闭容器中充入2molSO2和1molO2，发生上述反应达平衡时，反应放热小于198kJ，D错误；故合理选项是C。
3．（2019·山东泰安一中高三月考）工业上，在一定条件下利用乙烯和水蒸气反应制备乙醇。反应原CH2=CH2(g)+H2O(g)=CH3CH2OH(g )△H。已知几种共价键的键能如下：
化学键
C-H
C=C
H-O
C-C
C-O
键能/kJ·mol-1
413
615
463
348
351
下列说法错误的是
A．上述合成乙醇的反应原子利用率为100％
B．相同时间段内,用该反应中三种物质表示的该反应的化学反应速率相等
C．碳碳双键的键能大于碳碳单键键能，但碳碳单键更稳定
D．上述反应式中,△H=+34kJ·mol-1
【答案】D
【解析】A.乙烯水化制乙醇的反应是加成反应，反应物全部转化为生成物，原子利用率为100％，A正确；B.反应混合物中，各物质的化学计量数相同，所以相同时间段内，反应中用三种物质表示的反应速率相等，B正确；C.由题中数据可知，碳碳双键的键能小于碳碳单键键能的2倍，所以碳碳单键比碳碳双键更稳定，C正确；D.上述反应式中，△H=(615kJ·mol-1)+( 413 kJ·mol-1) +( 463 kJ·mol-1) -(348 kJ·mol-1)-( 413 kJ·mol-1)-(463 kJ·mol-1)-( 351 kJ·mol-1)=-34kJ·mol-1，D错误； 正确选项D。
4．（2019·山东高三期末）向足量H2SO4溶液中加入100mL 0.4mol•L﹣1Ba（OH）2溶液，放出的热量是5.12kJ．如果向足量Ba（OH）2溶液中加入100mL 0.4mol•L﹣1HCl溶液时，放出的热量为2.2kJ．则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为（ ）
A．Ba2+（aq）+SO42﹣（aq）=BaSO4（s）△H=﹣2.92kJ•mol﹣1
B．Ba2+（aq）+SO42﹣（aq）=BaSO4（s）△H=﹣0.72kJ•mol﹣1
C．Ba2+（aq）+SO42﹣（aq）=BaSO4（s）△H=﹣73kJ•mol﹣1
D．Ba2+（aq）+SO42﹣（aq）=BaSO4（s）△H=﹣18kJ•mol﹣1
【答案】D
【解析】两反应的热化学方程式为：（各离子均在溶液中）
2H＋＋2OH－＋Ba2＋＋SO42－=BaSO4↓＋2H2O △H=－128kJ·mol－1①
H＋＋OH－=H2O △H=－55kJ·mol－1 ②
①－2×②即可得答案。
5．（2019·云南省通海县第一中学高三开学考试）已知：①2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.0 kJ·mol－1；
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1。
则制备水煤气的反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的ΔH为
A．＋262.6 kJ·mol－1 B．－131.3 kJ·mol－1
C．－352.3 kJ·mol－1 D．＋131.3 kJ·mol－1
【答案】D
【解析】①2C(s)+O2(g)═2CO(g)；△H=-221.0kJ/mol，②2H2(g)+O2(g)═2H2O；△H=-483.6kJ/mol，依据盖斯定律×①-×②得到 C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)，△H=(-221.0+483.6)kJ/mol=+131.3kJ/mol，答案选D。
6．（2019·山东聊城一中高三月考）美国普度大学研究开发出一种利用铝镓合金制备氢气的新工艺(如图所示)。下列有关该工艺的说法错误的是( )
A．该过程中，能量的转化形式只有两种
B．铝镓合金可以循环使用
C．铝镓合金与水反应的化学方程式为：2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑
D．总反应式为2H2O2H2↑＋O2↑
【答案】A
【解析】A、该工艺中能量的转化形式有：太阳能转化为电能、电能转化为化学能、电能转化为热能，所以有三种形式的能量转化，故A错误；B、开始的反应物是铝镓合金，最终的生成物是铝镓合金，所以铝镓合金能循环使用，故B正确；C、铝镓合金与水的反应中生成物是氧化铝、氢气和镓，相当于镓未参加反应，所以实际上发生的反应是2Al+3H2O一定条件Al2O3+3H2↑，故C正确；D、该工艺中发生的反应有：2Al+3H2O一定条件Al2O3+3H2↑①，2Al2O3电解4Al+3O2↑②，将方程式①×12+②得方程式2H2O一定条件2H2↑+O2↑，故D正确，答案选A。
7．（2019·福建高考模拟）我国科学家以MoS2为催化剂，在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨，其反应历程与相对能量模拟计算结果如图。下列说法错误的是（ ）
A．Li2SO4溶液利于MoS2对N2的活化
B．两种电解质溶液环境下从N2→NH3的焓变不同
C．MoS2(Li2SO4溶液)将反应决速步(*N2→*N2H)的能量降低
D．N2的活化是N≡N键的断裂与N—H键形成的过程
【答案】B
【解析】A.从图中可知在Li2SO4溶液中N2的相对能量较低，因此Li2SO4溶液利于MoS2对N2的活化，A正确；B.反应物、生成物的能量不变，因此反应的焓变不变，与反应途径无关，B错误；C.根据图示可知MoS2在Li2SO4溶液中的能量比Na2SO4溶液中的将反应决速步(*N2→*N2H)的能量大大降低，C正确；D.根据图示可知N2的活化是N≡N键的断裂形成N2H的过程，即是N≡N键的断裂与N—H键形成的过程，D正确；故合理选项是B。
8．（2019·云南省元江哈尼族彝族傣族自治县第一中学高三开学考试）下列说法正确的是（ ）
A．硫完全燃烧生成二氧化硫时，放出的热量为硫的燃烧热
B．在25℃、101kPa时，1 mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热
C．由2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566kJ·mol－1，可知CO的燃烧热为－283kJ·mol－1
D．乙炔的燃烧热为－1299.6kJ·mol－1，则2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(g)反应的ΔH＝－2599.2kJ·mol－1
【答案】C
【解析】A.1mol硫完全燃烧生成二氧化硫时，放出的热量为硫的燃烧热，故A错误；
B.1molC完全燃烧生成二氧化碳时放出的热量才是C的燃烧热，故B错误；C．燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出热量；已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566kJ/mol，则一氧化碳的燃烧热为283kJ/mol，故C正确；
D．乙炔的标准燃烧热为1299.6 kJ•mol-1，则2CH2(g)+5O2(g)═4CO2(g)+2H2O(l)反应的△H=-2 599.2 kJ•mol-1，水应为液态，故D错误；答案为C。
9．（2019·浙江高三开学考试）下列说法正确的是（ ）
A．准确量取25.00mL的液体可选用移液管、量筒或滴定管等量具
B．实验过程中若皮肤不慎沾上少量酸液，应先用大量水冲洗，再用饱和碳酸氢钠溶液洗，最后再用水冲洗
C．用分液漏斗分液时要经过振荡、放气、静置后，从上口倒出上层液体，再打开旋塞，将下层液体从下口放出
D．在中和热测定实验中，盐酸和NaOH溶液的总质量mg，反应前后体系温度变化为t，反应液的比热容为，则生成1mol水放出的热量为
【答案】B
【解析】A. 滴定管的感量是0.01mL，量筒的感量是0.1mL，所以要量取25.00mL液体可选取移液管、滴定管，不可选用量筒，A项错误；B. 实验过程中若皮肤不慎沾上少量酸液，应先用大量水冲洗，再用饱和碳酸氢钠溶液洗，最后再用水冲洗，B项正确；
C. 分液时，上层液体从上口倒出，为防止产生杂质，下层液体从下口倒出，所以用分液漏斗分液时，先打开旋塞，待下层液体完全分出后，关闭旋塞，再从上口倒出上层液体，C项错误；D. 此实验中盐酸和NaOH反应生成水的物质的量不一定是1mol，因此无法计算生成1mol水所放出的热量，D项错误；答案选B。
10．（2019·安庆市第二中学高三开学考试）经过研究发现液态有机物是比较理想的储氢材料。如图表示1 mol（g）和3 mol H2(g)反应生成1 mol（g）过程中的能量变化示意图。下列有关说法错误的是
A．甲苯储氢反应属于加成反应
B．加入高效催化剂，可降低E1值
C． （g）+3H2（g）→（g），ΔH＝(E1－E2) kJ/mol
D．该反应的正反应活化能大于逆反应活化能
【答案】D
【解析】1 mol（g）和3 mol H2(g)反应生成1 mol（g）的化学方程式为+3H2→。
A. 甲苯储氢反应属于加成反应，A正确；B. 加入高效催化剂，可降低反应的活化能，即可降低E1值，B正确；C. 该反应放出的能量为E1－E2，故反应的热化学方程式为（g）+3H2（g）→（g），ΔH＝(E1－E2) kJ/mol，C正确；D. 该反应的正反应活化能为E1，逆反应活化能为E2，正反应的活化能小于逆反应的活化能，故D错误；故答案选D。
11．（2019·华东师范大学附属天山学校高三月考）已知溴跟氢气反应的热化学方程式如下（Q1、Q2、Q3均为正值）：H2(g)+Br2(g)→2HBr(l)+Q1,H2(g)+Br2(g)→2HBr(g)+Q2，H2(g)+Br2(l)→2HBr(g)+Q3，下列判断正确的是
A.Q1＞Q2＞Q3
B.Q1与Q3的大小无法判断
C.溴蒸气转化为液态溴需要放出（Q2-Q3）kJ的热量
D.1LH2和1LBr2蒸气反应生成2LHBr气体时放出Q2kJ热量
【答案】A
【解析】A. 气态的反应物生成液态的生成物时，放出的能量多于生成气态的生成物；都生成气态的生成物时，液态的反应物要比气态的反应物放出的能量少，因此，Q1＞Q2＞Q3，A正确；B. Q1＞Q3，B 不正确；C. 根据盖斯定律可知，1mol溴蒸气转化为1mol液态溴需要放出（Q2-Q3）kJ的热量，若不指明物质的量，则无法判断放出的热量是多少，C不正确；D. 由“H2(g)+Br2(g)→2HBr(g)+Q2”可知，1molH2和1molBr2蒸气反应生成2molHBr气体时放出Q2kJ热量，D不正确。综上所述，判断正确的是A。
13．（2019·邵东县第十中学高三月考）催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平衡反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7kJ·mol-1 I
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2 II
已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1
②H2O（l）H2O（g）ΔH3=44.0kJ·mol-1
不考虑温度对ΔH的影响，则：
（1）反应I的平衡常数表达式K=_____________；反应II的ΔH2=________kJ·mol-1。
（2）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) ΔH1=+551 kJ·mol－1
反应Ⅲ：S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=－297 kJ·mol－1
反应Ⅱ的热化学方程式：_____________________。
【答案】（1） +41.2 （2）3SO2(g)+2H2O (g)=2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=−254 kJ·mol−1
【解析】（1）反应I的平衡常数表达式K=，已知:CO和的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1，H2O（l）H2O（g）ΔH3=44.0kJ·mol-1，
可以知道热化学方程式
a. ；
b. ；
c.；
由盖斯定律将b-a+c可得: ；
（2）根据盖斯定律：，，因此，反应Ⅱ的热化学方程式为。
14．（2019·四川龙泉中学高三开学考试）氨在工农业生产中应用广泛。
（1）根据图写出合成氨的热化学方程式是_____________________________________。
（2）将1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量________(填“大于”、“等于”或“小于”)92.2 kJ，原因是______________________________；若加入催化剂，ΔH________(填“变大”、“不变”或“变小”)。
（3）已知分别破坏1 mol NN键、1 mol H—H键时需要吸收的能量为946 kJ、436 kJ，则破坏1 mol NH键需要吸收的能量为________ kJ。
（4）N2H4可视为NH3分子中的H被—NH2取代的产物。发射卫星时以N2H4(g)为燃料、NO2为氧化剂，二者反应生成N2和H2O(g)。
已知：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH1＝＋67.7 kJ·mol－1
N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－534 kJ·mol－1
则1 mol N2H4与NO2完全反应的热化学方程式为_____________________________。
【答案】（1）N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-92.2kJ/mol
（2）小于；该反应是可逆反应，反应物无法全部转化为生成物；不变；（3）391
（4）N2H4（g）+NO2（g）＝3/2N2（g）+2H2O（g）△H="-567.85" kJ•mol-1
【解析】（1）由图可知，0.5molN2（g）与1.5molH2（g）完全反应生成1molNH3（g）的反应热为-46.1kJ/mol，所以合成氨的热化学反应方程式为：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-92.2kJ/mol；
（2）反应是可逆反应，反应物不能完全转化，3mol H2和1mol N2充分参与反应也不可能生成2molNH3，故放出的热量小于92KJ的热量，催化剂改变反应速率不改变化学平衡，反应焓变不变；
（3）已知：分别破坏1mol N≡N键、1mol H-H键需要吸收的能量为：946kJ、436kJ，设破坏1mol N-H键需要吸收的能量为x，N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-92.2kJ/mol，焓变=反应物总键能-生成物的总键能，946kJ/mol+3×436kJ/mol-6x=92.2KJ/mol，x=391KJ/mol，破坏1mol N-H键需要吸收的能量为：391kJ；
（4）：①N2（g）+O2（g）=2NO2（g）△H1=+67.7kJ/mol
②N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H2=-534kJ/mol
依据盖斯定律：②×2－①得到：2N2H4（g）+2NO2（g）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-1135.7kJ/mol，1mol
N2H4与NO2完全反应的热化学方程式为：N2H4（g）+NO2（g）＝3/2N2（g）+2H2O（g）△H="-567.85" kJ•mol-1。
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