(共76张PPT)
第2课时 热化学方程式 反应焓变的计算(基础课)
第1章 化学反应与能量转化
第1节 化学反应的热效应
1．通过热化学方程式与化学方程式的比较，理解热化学方程式的意义，能用热化学方程式表示反应中的能量变化。
2．能通过生活中的事例类比，知道盖斯定律的含义，并能进行简单计算。
学习任务
1．焓变的两种计算方法
(1)根据物质具有的能量来计算：ΔH＝E(总反应产物)－E(总反应物)。
(2)根据化学键来计算：ΔH＝反应物的键能总和－反应产物的键能总和。
2．反应热数值的获取：通过实验测得，也可以通过理论计算求得。
旧知
回顾
一、热化学方程式
1．概念
在热化学中，常用热化学方程式把一个化学反应中物质的变化和反应的______同时表示出来。
2．意义
热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，还表明了化学反应中的能量变化。
3．常用的聚集状态符号
___(气体)、___(液体)、___(固体)、____(溶液)。
必备知识 自主预习
焓变
g
l
s
aq
4．实例
已知在298 K时，由N2、H2反应生成1 mol NH3(g)放热46.1 kJ，请将下列化学方程式写成热化学方程式：
_____________________________________
_____________________________________
3H2＋N2===2NH3 _____________________________________
_____________________________________
_____________________________________
_____________________________________
ΔH＝－46.1 kJ·mol-1
3H2(g)＋N2(g)===2NH3(g)
ΔH＝－92.2 kJ·mol-1
ΔH＝＋46.1 kJ·mol-1
结论：①ΔH与物质化学式前的系数对应成比例。
②反应逆向进行时，与正向相比，ΔH符号相反，绝对值相等。
判一判 (正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)热化学方程式中，系数既可表示物质的量，也可表示分子个数。 ( )
(2)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2，则ΔH1＝ΔH2。 ( )
(3)热化学方程式未注明温度和压强时，ΔH表示标准状况下的数据。 ( )
(4)C(s，石墨)===C(s，金刚石) ΔH>0，说明石墨比金刚石稳定。 ( )
×
×
×
√
练一练 写出下列反应的热化学方程式。
(1)1 mol C2H4(g)与适量O2(g)反应，生成CO2(g)和H2O(l)，放出
1 411 kJ的热量。
_________________________________________________________
_________________________________________________________。
C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－1 411 kJ·mol-1
(2)1 mol Al(s)与适量O2(g)发生反应，生成Al2O3(s)，放出834.9 kJ的热量。
_________________________________________________________。
(3)23 g C2H6O(l)和一定量的氧气混合点燃，恰好完全反应，生成
27 g液态水和22.4 L CO2(标准状况)并放出683.5 kJ的热量。
_________________________________________________________
_________________________________________________________。
ΔH＝－683.5 kJ·mol-1(其他合理答案也可)
二、反应焓变的计算
1．盖斯定律
(1)定义：一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成，反应热____________。
(2)盖斯定律的特点
①化学反应的焓变只与反应的____________有关，与反应的途径无关。
都是一样的
始态和终态
②反应焓变一定。如图分别有三个途径：(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)。
则有ΔH＝____________＝__________________。
微点拨：化学反应的焓变与反应的过程、条件无关。
ΔH1＋ΔH2
ΔH3＋ΔH4＋ΔH5
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”
若一个化学反应的热化学方程式可由另外几个化学反应的热化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为另外几个化学反应焓变的代数和。
三、能源
1．概念
自然界中，能为人类提供______的物质或物质运动统称能源。
2．常见能源
常见能源包括________、______、______、生物质能、地热能、海洋能、核能、__________等。
3．实现能源可持续发展的措施是“开源”和“节流”。
能量
太阳能
风能
水能
化石燃料
4．摩尔燃烧焓
1
指定
判一判 (正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)化石能源属于可再生能源。 ( )
(2)应用盖斯定律，可计算某些难以测定的反应焓变。 ( )
(3)一个反应一步完成或分几步完成，两者相比，经过的步骤越多，放出的热量越多。 ( )
×
√
×
关键能力 情境探究
热化学方程式的书写
1．对比①、②你得出什么结论？
提示：反应物和反应产物的聚集状态不同，焓变不同。
2．对比①、③你得出什么结论？
提示：热化学方程式中各物质化学式前的系数加倍，则ΔH的数值也加倍。
3．热化学方程式与普通化学方程式的意义有什么不同？
提示：普通化学方程式只表明化学反应中的物质变化；热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，而且表明了化学反应中的能量变化。
1．“五步” 突破热化学方程式的书写
2．“五查” 法判断热化学方程式的正误
(1)一查化学方程式是否书写正确。
(2)二查是否标明聚集状态：固(s)、液(l)、气(g)、溶液(aq)。
(3)三查ΔH的“＋”“－” 号是否与吸热、放热一致。ΔH数值前有“＋”“－” 号，放热反应的ΔH为“－”，吸热反应的ΔH为“＋”。
(4)四查ΔH的单位是否正确，要统一用kJ·mol-1(或kJ/mol)。
(5)五查ΔH的绝对值是否与热化学方程式中物质化学式前的系数相对应。
√
2．写出下列反应的热化学方程式。
(1)1 mol C与1 mol水蒸气反应生成1 mol CO和1 mol H2，吸热131.5 kJ：_________________________________________________________。
(2)用CO(g)还原1 mol Fe2O3(s)，放热24.8 kJ：_________________
_________________________________________________________。
(3)1 mol HgO(s)分解生成液态汞和氧气时，吸热90.7 kJ：_______
_________________________________________________________。
C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.5 kJ·mol-1
3CO(g)＋Fe2O3(s) === 2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－24.8 kJ·mol-1
2HgO(s)
===2Hg(l)＋O2(g) ΔH＝＋181.4 kJ·mol-1
(4)1 mol N2(g)与适量H2(g)反应，生成NH3(g)，放出92.2 kJ热量：
_________________________________________________________。
(5)1 mol N2(g)与适量O2(g)反应，生成NO2(g)，吸收68 kJ热量：
_________________________________________________________。
(6)1 mol Cu(s)与适量O2(g)反应，生成CuO(s)，放出157 kJ热量：
_________________________________________________________。
N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ·mol-1
N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH＝＋68 kJ·mol-1
2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s) ΔH＝－314 kJ·mol-1
－242
＋242
－484
＋484
大于
[解析] 由题意可得生成1 mol水蒸气时放出242 kJ 热量，则分解
1 mol水蒸气时吸收242 kJ热量；因为气态水生成液态水时要放热，故1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量大于121 kJ。
利用盖斯定律计算焓变
1．根据条件设计虚拟途径如下：
，则ΔH等于多少？
提示：ΔH＝ΔH1＋(－ΔH2×4)＝－29.2 kJ·mol-1。
2．如何用消去法书写白磷转化为红磷的热化学方程式？
提示：反应①减去反应②×4消去P4O10可得：P4(s，白磷)===4P(s，红磷) ΔH＝－29.2 kJ·mol-1。
利用盖斯定律计算焓变的常用方法
1．消去法(加和法)
(1)解题原理：消去中间产物。
(2)解题口诀“同加异减成比例，观察消去做标记”。
(3)解题步骤“一调二合三消”。
一调：根据目标热化学方程式，调整已知热化学方程式与目标热化学方程式相同物质前的系数相等。
二合：将调整后的已知热化学方程式进行合并，若调整后的已知热化学方程式与目标热化学方程式的同一物质在同侧，则相加；若调整后的已知热化学方程式与目标热化学方程式的同一物质在异侧，则相减。
三消：通过第二步没消去的物质，可通过观察法利用已知热化学方程式消去。
注意：每个热化学方程式只能使用一次。
2．虚拟途径法
设计合理的反应途径，计算某反应的ΔH
ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。
√
√
2．已知Ⅰ．碳碳双键加氢时总要放出热量，并且放出的热量与碳碳双键的数目大致成正比；Ⅱ．1，3-环己二烯( )脱氢生成苯是放热反应。相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是( )
A．ΔH1>0，ΔH2>0
B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH1>ΔH2，ΔH2<ΔH4
D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4
√
C [反应①和②都是和氢气加成，是放热反应，所以ΔH1＜0，ΔH2＜0，A错误；将反应①和②相加不能得到反应③，所以ΔH3≠ΔH1＋ΔH2，B错误；反应①和②都是放热反应，ΔH＜0，根据已知，加氢放出的热量与碳碳双键的数目大致成正比，所以ΔH1＞ΔH2；反应④是1，3-环己二烯脱氢生成苯的逆反应，是吸热反应，所以ΔH4＞0，所以ΔH2<ΔH4，C正确；将反应②和④相加得到反应③，所以ΔH3＝ΔH2＋ΔH4，D错误。]
1．“五步法”书写热化学方程式：一写化学方程式，二标状态，三标条件，四标ΔH，五标数值。
2．利用盖斯定律计算ΔH；书写热化学方程式的方法：消去法、虚拟法。
知识必备
1．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol-1，则下列关于热化学方程式2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH的说法中正确的是( )
A．方程式中的系数表示分子数
B．该反应可表示36 g水蒸气分解时的热效应
C．该反应的ΔH大于零
D．该反应的ΔH＝－571.6 kJ·mol-1
学习效果 随堂评估
√
2
4
3
题号
1
2．(双选)下列热化学方程式正确的是( )
2
3
题号
1
4
√
选项 已知条件 热化学方程式
A H2的摩尔燃烧焓为a kJ·mol-1 H2＋Cl2===2HCl
ΔH＝－a kJ·mol-1
B 1 mol SO2、0.5 mol O2完全反应，放出热量 98.3 kJ 2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(l)
ΔH＝－196.6 kJ·mol-1
C H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ·mol-1 H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)=== BaSO4(s)＋2H2O(l)
ΔH＝－114.6 kJ·mol-1
D 31 g白磷比31 g红磷能量多b kJ P4(s，白磷)===4P(s，红磷)
ΔH＝－4b kJ·mol-1
√
BD [选项A中符合已知条件的应是H2和O2反应，A错；选项C中由于生成BaSO4沉淀，放出的热量大于114.6 kJ·mol-1，C错。]
2
3
题号
1
4
3．在298 K、100 kPa时，已知：
C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol-1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ·mol-1
2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－2 599 kJ·mol-1
则相同条件下时，由C(s，石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的焓变ΔH4是( )
A．－226.7 kJ·mol-1 B．－326 kJ·mol-1
C．＋226.7 kJ·mol-1 D．＋326 kJ·mol-1
2
3
题号
4
1
√
4．红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。
2
4
3
题号
1
根据上图回答下列问题：
(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是______________________
_________________________________________________________。
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是___________________
_________________________________________________________。
(3)P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的ΔH3＝_________________，
一步反应生成1 mol PCl5的ΔH4______(填“大于”“小于”或“等于”)ΔH3。
(4)PCl5与足量水充分反应，最终生成两种酸，其化学方程式是
_________________________________________________________。
2
4
3
题号
1
ΔH＝－306 kJ·mol-1
PCl5(g)===PCl3(g)＋
Cl2(g) ΔH＝＋93 kJ·mol-1
－399 kJ·mol-1
等于
PCl5＋4H2O===H3PO4＋5HCl
2
4
3
题号
1
课时分层作业(二) 热化学方程式 反应焓变的计算
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
[答案] B
B [A项，所列热化学方程式中有两个错误，一是中和反应反应热是指反应生成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2 mol H2O(l)时放出的热量大于
57.3 kJ，错误；C项，摩尔燃烧焓是指在一定反应温度和压强下，
1 mol 纯物质完全氧化为同温下指定产物时的焓变，产物中的水应为液态水，错误；D项，当2 mol辛烷完全燃烧时，放出的热量为
11 036 kJ，且辛烷应为液态，错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
2．一定条件下水分解生成氢气和氧气，物质和能量的转化关系如图所示，下列判断正确的是( )
A．ΔH1＞ΔH2
B．ΔH2＜ΔH3
C．ΔH1－ΔH2＝ΔH3
D．ΔH1＋ΔH3＞ΔH2
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
√
C [水分解为吸热反应，且气态水的能量高，则ΔH1＜ΔH2，故A错误；水分解为吸热反应，气态水转化为液态水放热，则ΔH2＞ΔH3，故B错误；由盖斯定律可知，反应一步完成与分步完成的热效应相同，可知ΔH1－ΔH2＝ΔH3，故C正确；由盖斯定律可知ΔH1－ΔH2＝ΔH3，即ΔH1－ΔH3＝ΔH2，且ΔH3＜0，则ΔH1＋ΔH3＜ΔH2，故D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
3．硫是一种重要的非金属元素，正交硫是硫稳定存在的唯一形式，单斜硫是硫的同素异形体之一。下列说法不正确的是( )
已知：①S(s，正交)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＝－296.83 kJ·mol-1
②S(s，单斜)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＝－297.16 kJ·mol-1
③S(s，单斜)===S(s，正交) ΔH3
A．硫黄是一种黄色晶体，不溶于水
B．正交硫比单斜硫稳定
C．ΔH3＝－0.66 kJ·mol-1
D．1 mol S(s，单斜)和1 mol O2(g)的总能量高于1 mol SO2(g)的能量
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
√
C [硫(俗称硫黄)是一种黄色晶体，质脆，不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳，A正确；依据热化学方程式可知，正交硫燃烧放出的热量较少，说明正交硫能量低于单斜硫，所以正交硫稳定，B正确；根据盖斯定律①－②得到热化学方程式：S(s，单斜)===S(s，正交) ΔH3＝－0.33 kJ·mol -1，C错误；单斜硫与氧气反应生成二氧化硫的焓变小于零，为放热反应，所以1 mol S(单斜，s)和1 mol O2(g)的总能量高于1 mol SO2(g)的能量，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
4．依据图示关系，下列说法不正确的是( )
A．ΔH2＞0
B．1 mol 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
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
6．宏观现象背后都隐藏着微观原因，已知：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋130 kJ·mol-1；2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝a kJ·mol-1。H－H键、O==O键和O－H键的键能分别为436 kJ·mol-1、496 kJ·mol-1和462 kJ·mol-1，则a为( )
A．＋220 B．－305 C．＋110 D．－220
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
√
D [已知：①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋130 kJ·mol-1；②2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝a kJ·mol-1，根据盖斯定律，将②－①×2，整理可得：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝(a－260)kJ·mol-1，由于反应热等于反应物键能之和与生成物键能之和的差，所以2×436 kJ·mol-1＋496 kJ·mol-1－4×462 kJ·mol-1＝(a－260)kJ·mol-1，解得a＝－220。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
8．按要求书写热化学方程式。
(1)298 K时，1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ，1 mol H2O(l)蒸发吸热44 kJ，表示H2摩尔燃烧焓的热化学方程式为_______________
_________________________________________________________。
(2)已知25 ℃，100 kPa时，1 mol葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃烧生成
CO2(g)和H2O(l)，放出2 804 kJ热量。则25 ℃时，CO2(g)与H2O(l)经光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的热化学方程式为
_________________________________________________________。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
===H2O(l)
ΔH＝－286 kJ·mol-1
6CO2(g)＋6H2O(l)===C6H12O6(s)＋6O2(g)
ΔH＝＋2 804 kJ·mol-1
(3)合成氨反应常使用铁触媒提高反应速率。如图为有、无铁触媒时，反应的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式：__________
_________________________________________________________。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－(a－b) kJ·mol-1
N2(g)＋
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
(选择题有一个或两个选项符合题目要求)
9．物质A在一定条件下可发生一系列转化，由图判断下列错误的是( )
A．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝1
B．A→D，ΔH＝－ΔH4
C．ΔH1＋ΔH2＝－ΔH3－ΔH4
D．B→D，ΔH＝ΔH2＋ΔH3
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
√
A [根据盖斯定律可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4实际上是从A开始又最后生成了A，即A→B→C→D→A，本身的能量没变，变化为0，A错误；根据盖斯定律可知，A→D的ΔH应是D→A的ΔH的相反数，因为反应物质不变，反应方向相反，B正确；根据盖斯定律可知，A→C的ΔH应是ΔH1＋ΔH2，C→A是ΔH3＋ΔH4，故ΔH1＋ΔH2＝
－ΔH3－ΔH4，C正确；根据盖斯定律可知，B→D的ΔH＝ΔH2＋ΔH3，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
10．设NA为阿伏加德罗常数的值。已知反应：
①C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－a kJ·mol-1
②C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2＝－b kJ·mol-1
其他数据如下表：
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
化学键 C==O O==O C－H O－H C==C
键能/ (kJ·mol-1) 798 x 413 463 610
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
√
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
__________________________________________________________。
2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝－351 kJ·mol-1
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
－911.9
[解析] (1)据图写出热化学方程式：①V2O4(s)＋2SO3(g)=== 2VOSO4(s) ΔH1＝－399 kJ·mol-1；②V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g) ΔH2＝－24 kJ·mol-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·mol-1)－(－24 kJ·mol-1)×2＝－351 kJ·mol-1。
(2)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·mol-1)＋(－16.73 kJ·mol-1)＋2×(－415.0 kJ·mol-1)＝－911.9 kJ·mol-1。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
12．化学反应的焓变通常用实验进行测定，也可进行理论推算。
(1)在101 kPa时，1.6 g CH4完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出89.0 kJ的热量，CH4的摩尔燃烧焓为______kJ·mol-1，写出CH4摩尔燃烧焓的热化学方程式：_________________________________________________________________，89.6 L CH4(标准状况下)完全燃烧(产物水为液态)后所产生的热量为________kJ。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
890
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890 kJ·mol-1
3 560
(2)由气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键的断裂和生成物的化学键的形成过程。在化学反应过程中，拆开化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量。已知反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝a kJ·mol-1
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
化学键 H－H N－H N≡N
键能/(kJ·mol-1) 436 391 945
试根据表中所列键能数据计算a的数值：______。
－93
(3)已知：C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH1＝－393.5 kJ·mol-1 ①
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ·mol-1 ②
2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH3＝－2 599 kJ·mol-1 ③
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
根据盖斯定律，请写出25 ℃、101 kPa时由C(s，石墨)和H2(g)生成
1 mol C2H2(g)反应的热化学方程式：_________________________
_________________________________________________________。
2C(s，石墨)＋2H2(g)===
C2H2(g) ΔH＝＋226.7 kJ·mol-1
(4)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下三个反应：
甲醇合成反应：
①CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1＝－90.1 kJ·mol-1
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
水煤气变换反应：
②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.1 kJ·mol-1
二甲醚合成反应：
③2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH3＝－24.5 kJ·mol-1
由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为
_________________________________________________________
_________________________________________________________。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
4H2(g)＋2CO(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)
ΔH＝－204.7 kJ·mol-1
[解析] (1)1.6 g即0.1 mol CH4完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出89.0 kJ的热量，CH4的摩尔燃烧焓为1 mol甲烷完全燃烧放出的热量即为890 kJ·mol-1，CH4摩尔燃烧焓的热化学方程式：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ·mol-1，89.6 L CH4(标准状况)其物质的量为4 mol，其完全燃烧(产物水为液态)后所产生的热量为4 mol×890 kJ·mol-1＝3 560 kJ。
(2)ΔH ＝反应物键能和－生成物键能和＝ 945 kJ·mol-1 ＋3×436 kJ·mol-1－6×391 kJ·mol-1＝－93 kJ·mol-1，即a＝－93。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
(4)甲醇合成反应：①CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1＝－90.1 kJ·mol-1，水煤气变换反应：②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.1 kJ·mol-1，二甲醚合成反应：③2CH3OH(g) ===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH3＝－24.5 kJ·mol-1，根据盖斯定律①×2＋③可得：4H2(g)＋2CO(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7 kJ·mol-1。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12课时分层作业(二)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
B C C B A D A A AB
8．(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286 kJ·mol-1 (2)6CO2(g)＋6H2O(l)===C6H12O6(s)＋6O2(g) ΔH＝＋2 804 kJ·mol-1 (3)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－(a－b) kJ·mol-1
11．(1)2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝－351 kJ·mol-1 (2)－911.9
12．(1)890 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ·mol-1 3 560 (2)－93 (3)2C(s，石墨)＋2H2(g)===C2H2(g) ΔH＝＋226.7 kJ·mol-1 (4)4H2(g)＋2CO(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7 kJ·mol-1
1．B
2．C [水分解为吸热反应，且气态水的能量高，则ΔH1＜ΔH2，故A错误；水分解为吸热反应，气态水转化为液态水放热，则ΔH2＞ΔH3，故B错误；由盖斯定律可知，反应一步完成与分步完成的热效应相同，可知ΔH1－ΔH2＝ΔH3，故C正确；由盖斯定律可知ΔH1－ΔH2＝ΔH3，即ΔH1－ΔH3＝ΔH2，且ΔH3＜0，则ΔH1＋ΔH3＜ΔH2，故D错误。]
3．C [硫(俗称硫黄)是一种黄色晶体，质脆，不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳，A正确；依据热化学方程式可知，正交硫燃烧放出的热量较少，说明正交硫能量低于单斜硫，所以正交硫稳定，B正确；根据盖斯定律①－②得到热化学方程式：S(s，单斜)===S(s，正交) ΔH3＝－0.33 kJ·mol -1，C错误；单斜硫与氧气反应生成二氧化硫的焓变小于零，为放热反应，所以1 mol S(单斜，s)和1 mol O2(g)的总能量高于1 mol SO2(g)的能量，D正确。]
4．B [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，1 mol S(g)完全燃烧释放的能量大于2 968 kJ，B错误；由盖斯定律可知，ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则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×2 968 kJ·mol-1＝1 484 kJ，D正确。]
5．A [根据题干信息反应Ⅰ：6C(s)＋5H2(g)＋3N2(g)＋9O2(g)=== 2C3H5(ONO2)3(l) ΔH1，反应Ⅱ：H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH2，反应Ⅲ：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3，则反应4C3H5(ONO2)3(l) ===12CO2(g)＋10H2O(g)＋O2(g)＋6N2(g)可由12Ⅲ＋10Ⅱ－2Ⅰ得到，根据盖斯定律可知，ΔH＝12ΔH3＋10ΔH2－2ΔH1。]
6．D [已知：①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋130 kJ·mol-1；②2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝a kJ·mol-1，根据盖斯定律，将②－①×2，整理可得：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝(a－260)kJ·mol-1，由于反应热等于反应物键能之和与生成物键能之和的差，所以2×436 kJ·mol-1＋496 kJ·mol-1－4×462 kJ·mol-1＝(a－260)kJ·mol-1，解得a＝－220。]
7．A [①(aq)＋O2(g)===(aq) ΔH1＝－146.0 kJ·mol-1，②
(aq)＋O2(g)===(aq)＋O(g) ΔH2＝x kJ·mol-1，根据盖斯定律分析，②×2－①得热化学方程式为O2(g)===2O(g) ΔH2＝(2x＋146.0) kJ·mol-1＝＋499.0 kJ·mol-1，x＝＋176.5。]
9．A [根据盖斯定律可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4实际上是从A开始又最后生成了A，即A→B→C→D→A，本身的能量没变，变化为0，A错误；根据盖斯定律可知，A→D的ΔH应是D→A的ΔH的相反数，因为反应物质不变，反应方向相反，B正确；根据盖斯定律可知，A→C的ΔH应是ΔH1＋ΔH2，C→A是ΔH3＋ΔH4，故ΔH1＋ΔH2＝－ΔH3－ΔH4，C正确；根据盖斯定律可知，B→D的ΔH＝ΔH2＋ΔH3，D正确。]
10．AB [A项，摩尔燃烧焓所生成的产物一定是稳定的，水为液态，A项正确；B项，根据键能计算，ΔH1＝(413×4＋610＋3x) kJ·mol-1－(798×4＋463×4) kJ·mol-1＝－a kJ·mol-1，则有x＝，B项正确；C项，根据盖斯定律，(①－②)×得，H2O(l)===H2O(g) ΔH＝(b－a) kJ·mol-1，C项错误；D项，当有4NA个C－H 键断裂时，1 mol C2H4反应，若生成H2O(g)放出a kJ热量，若生成H2O(l)放出b kJ热量，D项错误。]
11．(1)据图写出热化学方程式：①V2O4(s)＋2SO3(g)===2VOSO4(s) ΔH1＝－399 kJ·mol-1；②V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g) ΔH2＝－24 kJ·mol-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·mol-1)－(－24 kJ·mol-1)×2＝－351 kJ·mol-1。
(2)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·mol-1)＋(－16.73 kJ·mol-1)＋2×(－415.0 kJ·mol-1)＝－911.9 kJ·mol-1。课时分层作业(二) 热化学方程式 反应焓变的计算
(选择题只有一个选项符合题目要求)
1．25 ℃、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和反应反应热为57.3 kJ·mol-1，辛烷的摩尔燃烧焓为5 518 kJ·mol-1。下列热化学方程式书写正确的是( )
A．(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
2．一定条件下水分解生成氢气和氧气，物质和能量的转化关系如图所示，下列判断正确的是( )
A．ΔH1＞ΔH2
B．ΔH2＜ΔH3
C．ΔH1－ΔH2＝ΔH3
D．ΔH1＋ΔH3＞ΔH2
3．硫是一种重要的非金属元素，正交硫是硫稳定存在的唯一形式，单斜硫是硫的同素异形体之一。下列说法不正确的是( )
已知：①S(s，正交)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＝－296.83 kJ·mol-1
②S(s，单斜)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＝－297.16 kJ·mol-1
③S(s，单斜)===S(s，正交) ΔH3
A．硫黄是一种黄色晶体，不溶于水
B．正交硫比单斜硫稳定
C．ΔH3＝－0.66 kJ·mol-1
D．1 mol S(s，单斜)和1 mol O2(g)的总能量高于1 mol SO2(g)的能量
4．依据图示关系，下列说法不正确的是( )
A．ΔH2＞0
B．1 mol 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
5．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；
H2(g)＋O2(g)===H2O(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＋10ΔH2－2ΔH1
B．2ΔH1－10ΔH2－12ΔH3
C．12ΔH3－10ΔH2－2ΔH1
D．ΔH1－10ΔH2－12ΔH3
6．宏观现象背后都隐藏着微观原因，已知：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋130 kJ·mol-1；2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝a kJ·mol-1。H—H键、O==O键和O—H键的键能分别为436 kJ·mol-1、496 kJ·mol-1和462 kJ·mol-1，则a为( )
A．＋220 B．－305 C．＋110 D．－220
7．一定条件下，废水中的可被氧化为。已知反应(aq)＋O2(g)===(aq) ΔH1＝－146.0 kJ·mol-1，(aq)＋O2(g) ===(aq)＋O(g) ΔH2＝x kJ·mol-1，O==O键断裂需要的能量为499.0 kJ·mol-1。则x的值为( )
A．＋176.5 B．－176.5 C．＋322.5 D．－322.5
8．按要求书写热化学方程式。
(1)298 K时，1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ，1 mol H2O(l)蒸发吸热44 kJ，表示H2摩尔燃烧焓的热化学方程式为________________________________
___________________________________________________________________。
(2)已知25 ℃，100 kPa时，1 mol葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出2 804 kJ热量。则25 ℃时，CO2(g)与H2O(l)经光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的热化学方程式为______________________________
____________________________________________________________________。
(3)合成氨反应常使用铁触媒提高反应速率。如图为有、无铁触媒时，反应的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式：______________________________
____________________________________________________________________。
(选择题有一个或两个选项符合题目要求)
9．物质A在一定条件下可发生一系列转化，由图判断下列错误的是( )
A．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝1
B．A→D，ΔH＝－ΔH4
C．ΔH1＋ΔH2＝－ΔH3－ΔH4
D．B→D，ΔH＝ΔH2＋ΔH3
10．设NA为阿伏加德罗常数的值。已知反应：
①C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－a kJ·mol-1
②C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2＝－b kJ·mol-1
其他数据如下表：
化学键 C==O O==O C—H O—H C==C
键能/ (kJ·mol-1) 798 x 413 463 610
下列说法正确的是( )
A．aB．上表中x＝
C．H2O(l)===H2O(g) ΔH＝－(b－a) kJ·mol-1
D．当有4NA个C—H键断裂时，该反应放出热量一定为a kJ
11．根据要求填空：
(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)＋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)已知：
①CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH1＝－65.17 kJ·mol-1
②Ca(OH)2(s)===Ca2+(aq)＋2OH－(aq) ΔH2＝－16.73 kJ·mol-1
③Al(s)＋OH－(aq)＋3H2O(l)===[Al(OH)4]－(aq)＋H2(g)
ΔH3＝－415.0 kJ·mol-1
则CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2+(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)的ΔH4＝________kJ·mol-1。
12．化学反应的焓变通常用实验进行测定，也可进行理论推算。
(1)在101 kPa时，1.6 g CH4完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出89.0 kJ的热量，CH4的摩尔燃烧焓为______kJ·mol-1，写出CH4摩尔燃烧焓的热化学方程式：_____________________________________________________，89.6 L CH4(标准状况下)完全燃烧(产物水为液态)后所产生的热量为________kJ。
(2)由气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键的断裂和生成物的化学键的形成过程。在化学反应过程中，拆开化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量。已知反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝a kJ·mol-1
化学键 H—H N—H N≡N
键能/(kJ·mol-1) 436 391 945
试根据表中所列键能数据计算a的数值：______。
(3)已知：C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol-1 ①
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ·mol-1 ②
2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－2 599 kJ·mol-1 ③
根据盖斯定律，请写出25 ℃、101 kPa时由C(s，石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的热化学方程式：____________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下三个反应：
甲醇合成反应：
①CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1＝－90.1 kJ·mol-1
水煤气变换反应：
②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.1 kJ·mol-1
二甲醚合成反应：
③2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH3＝－24.5 kJ·mol-1
由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为_________
____________________________________________________________________。
