第二节 反应热的计算(基础课)
素养 目标 1．能认识化学变化的本质是有新物质生成并伴随能量的转化，并遵循能量守恒定律。 2．构建盖斯定律模型，理解盖斯定律的本质，运用模型进行相关判断或计算。 3．通过分析、推理等方法，建立反应热大小比较的认知模型，并能运用模型解决有关问题。
旧知 回顾 1．已知CH4的燃烧热为890 kJ·mol-1，则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为 _________________________________，在常温下，8 g CH4完全燃烧放出的热量为 ________ kJ。 2．2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝a kJ·mol-1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH1＝______ kJ·mol-1，CO(g)＋O2(g)===CO2(g)的ΔH2＝_____________ kJ·mol-1。
知识点一 盖斯定律
1．[探究] 已知C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝a kJ·mol-1，CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝b kJ·mol-1，C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝c kJ·mol-1，根据上述热化学方程式，a、b、c的定量关系为 ____________。
2．盖斯定律的内容
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________。
3．盖斯定律的特点
(1)在一定条件下，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______无关。
(2)反应热总值一定，如图表示始态到终态的反应热。
则ΔH＝________________＝________________________。
4．盖斯定律的意义
有些反应的反应热虽然无法直接测定，但可通过盖斯定律间接测定。示例如下：
已知
①C(s)＋O2 (g)===CO2(g)ΔH1＝－393.5 kJ·mol-1
②CO(g)＋O2 (g)===CO2(g)ΔH2＝－283.0 kJ·mol-1
③C(s)＋O2(g)===CO(g)ΔH3
上述三个反应具有如下关系：
ΔH3＝________________＝－110.5 kJ·mol-1。
利用盖斯定律计算反应热的思维流程
[注意] ①依据目标化学方程式中只在已知化学方程式中出现一次的物质调整已知化学方程式方向和化学计量数。
②每个已知化学方程式只能调整一次。
③ΔH与化学方程式一一对应调整和运算。
1．依据如图所示关系，下列说法不正确的是( )
A．ΔH1＋ΔH4＝ΔH2＋ΔH3
B．若ΔH3>0，则石墨更稳定
C．一个化学反应的焓变，只与反应的始态和终态有关，与反应的途径无关
D．若C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝a kJ·mol-1，C(s，石墨)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝b kJ·mol-1，则a>b
2．FeS2焙烧产生的SO2可用于制硫酸。
已知25 ℃、101 kPa时，①2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH1＝－196.6 kJ·mol-1；
②H2O(g)===H2O(l) ΔH2＝－44.0 kJ·mol-1；
③2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(aq) ΔH3＝－545.0 kJ·mol-1。
则SO3(g)与H2O(l)反应生成H2SO4(aq)的热化学方程式是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
知识点二 反应热的计算
1．根据热化学方程式计算
热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。例如：
aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g) ΔH
a b c d |ΔH|
n(A) n(B) n(C) n(D) Q
则＝＝＝＝。
[示例1] 已知室温下，一定量的C3H8(g)完全燃烧后生成1.8 g液态水，放出55 kJ的热量。
(1)写出C3H8燃烧的热化学方程式。
(2)计算该条件下60 g C3H8燃烧放出的热量。
2．根据反应物、生成物的键能计算
ΔH＝E(反应物的键能总和)－E(生成物的键能总和)。
[示例2] 键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。已知几种化学键的键能如下：
化学键 Si—H Si—F F—H F—F
键能/(kJ·mol-1) 377 552 565 159
则SiH4(g)＋4F2(g)===SiF4(g)＋4HF(g)的ΔH等于( )
A．＋2 324 kJ·mol-1
B．－2 324 kJ·mol-1
C．＋648 kJ·mol-1
D．－648 kJ·mol-1
3．根据物质的燃烧热数值计算
Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH|(燃烧热)。
[示例3] 已知C2H5OH(l)的燃烧热ΔH＝－1 366.8 kJ·mol-1，若室温下，一定量的C2H5OH完全燃烧后生成5.4 g液态水，则放出的热量为__________________________________________________________________。
4．根据图像计算
[示例4] 红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程中的能量变化如图所示。
试回答下列问题：
(1)P(s)和Cl2(g)反应生成PCl3(g)的热化学方程式是_______________________ ___________________________________________________________________。
(2)PCl5(g)===PCl3(g)＋Cl2(g)的ΔH为______________________。
5．根据盖斯定律计算
将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式及其ΔH。
[示例5] 为了保护环境，工厂烟气可经过下列工艺进行脱硫，则2S(g)===S2(g)的反应热ΔH为( )
①H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g) ΔH1
②2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g) ΔH2
③H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g) ΔH3
A．ΔH1＋ΔH2－ΔH3
B．ΔH1＋ΔH2－2ΔH3
C．ΔH1－ΔH2＋2ΔH3
D．ΔH1＋ΔH2－ΔH3
已知：H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ·mol-1，甲烷完全燃烧与不完全燃烧的热效应如下图所示。
(1)写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式：_________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)CO的燃烧热ΔH＝________kJ·mol-1。
(3)已知氢气的燃烧热为－286 kJ·mol-1，氧气中O=== O键能为496 kJ·mol-1，水蒸气中H—O键能为463 kJ·mol-1，则氢气中H—H键能为________kJ·mol-1。
知识点三 ΔH的大小比较
1．看放热或吸热反应
(1)ΔH(吸热)>ΔH(放热)。
(2)放热反应的热量变化越大，ΔH越小，吸热反应的热量变化越大，ΔH越大。
2．看反应程度
(1)放热反应程度越大，ΔH越小。
(2)吸热反应程度越大，ΔH越大。
3．同一反应，看物质的聚集状态
S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2
由物质的能量(E)的大小知热量：Q1____Q2，
此反应为放热反应，则ΔH1＝－Q1 kJ·mol-1，ΔH2＝－Q2 kJ·mol-1，则ΔH1____ΔH2。
ΔH大小比较的注意事项
(1)ΔH的大小比较时包含“＋”“－”比较。
(2)先画出物质的能量(E)的草图，比较热量的大小，再根据吸、放热加上“＋”“－”进行比较。
(3)可逆反应的ΔH为完全反应时的值，因可逆反应不能完全反应，故实际吸收或放出的能量一般小于|ΔH|。
1．下列两组热化学方程式中，有关ΔH的比较正确的是( )
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2
②NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH3
NaOH(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l) ΔH4
A．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＞ΔH4
B．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＜ΔH4
C．ΔH1＝ΔH2；ΔH3＜ΔH4
D．ΔH1＜ΔH2；ΔH3＞ΔH4
2．已知：
①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1
②3H2(g)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋3H2O(g) ΔH2
③2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s) ΔH3
④2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s) ΔH4
⑤2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是( )
A．ΔH1<0，ΔH3>0
B．ΔH5<0，ΔH4<ΔH3
C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5
1．氢气和氧气反应生成水的能量关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．ΔH2<0
B．ΔH5>0
C．ΔH1<ΔH2＋ΔH3＋ΔH4
D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝0
2．在一定条件下，H2和O2发生反应：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－a kJ·mol-1。已知：a、b、c均大于零。结合甲、乙两图，判断下列说法不正确的是( )
A．反应中反应物的总键能低于生成物的总键能
B．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
C．断开4 mol H—O所需能量约为(a＋2b＋c)kJ
D．焓变的绝对值存在关系：|ΔH3|>|ΔH1|＝0.5a kJ·mol-1
3．氮氧化物对环境及人类活动造成的影响日趋严重，H2或CO可以催化还原NO以达到消除污染的目的。已知在一定温度下：
N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH1＝＋180.5 kJ·mol-1 ①
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ·mol-1 ②
2H2(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH3③
下列有关说法正确的是( )
A．反应①属于放热反应
B．反应①中当消耗28 g N2(g)时，放出180.5 kJ 的热量
C．反应②中生成2 mol H2O(g)时，放出571.6 kJ 的热量
D．在该温度下反应③的ΔH3为－752.1 kJ·mol-1
4．研究化学反应中的能量变化对生产、生活有重要的意义。
(1)某氮肥厂含氮废水中的氮元素多以和NH3·H2O形式存在，处理过程中在微生物的作用下经过两步反应被氧化成，这两步反应过程中的能量变化如图所示：
(aq)全部被氧化成(aq)________(填“吸收”或“放出”) 的热量是________kJ。
(2)已知：H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g)
ΔH＝－72 kJ·mol-1，蒸发1 mol Br2(l)吸收的能量为30 kJ，其他相关数据如下表：
物质 H2(g) Br2(g) HBr(g)
键能/(kJ·mol-1) 436 200 a
则表中a＝________。
(3)已知：N2(g)＋O2(g) 2NO(g)
ΔH1＝＋180.5 kJ·mol-1；
C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH 2＝－393.5 kJ·mol-1；
2C(s)＋O2(g)===2CO(g)
ΔH3＝－221.0 kJ·mol-1。
请写出2NO＋2CO N2＋2CO2的热化学方程式：_______________________ _____________________________________________________________________。
1 / 9第二节 反应热的计算(基础课)
素养 目标 1．能认识化学变化的本质是有新物质生成并伴随能量的转化，并遵循能量守恒定律。 2．构建盖斯定律模型，理解盖斯定律的本质，运用模型进行相关判断或计算。 3．通过分析、推理等方法，建立反应热大小比较的认知模型，并能运用模型解决有关问题。
旧知 回顾 1．已知CH4的燃烧热为890 kJ·mol-1，则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ·mol-1，在常温下，8 g CH4完全燃烧放出的热量为 445 kJ。 2．2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝a kJ·mol-1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH1＝－a kJ·mol-1，CO(g)＋O2(g)===CO2(g)的ΔH2＝ kJ·mol-1。
知识点一 盖斯定律
1．[探究] 已知C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝a kJ·mol-1，CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝b kJ·mol-1，C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝c kJ·mol-1，根据上述热化学方程式，a、b、c的定量关系为 c＝a＋b。
2．盖斯定律的内容
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。
3．盖斯定律的特点
(1)在一定条件下，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)反应热总值一定，如图表示始态到终态的反应热。
则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。
4．盖斯定律的意义
有些反应的反应热虽然无法直接测定，但可通过盖斯定律间接测定。示例如下：
已知
①C(s)＋O2 (g)===CO2(g)ΔH1＝－393.5 kJ·mol-1
②CO(g)＋O2 (g)===CO2(g)ΔH2＝－283.0 kJ·mol-1
③C(s)＋O2(g)===CO(g)ΔH3
上述三个反应具有如下关系：
ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－110.5 kJ·mol-1。
利用盖斯定律计算反应热的思维流程
[注意] ①依据目标化学方程式中只在已知化学方程式中出现一次的物质调整已知化学方程式方向和化学计量数。
②每个已知化学方程式只能调整一次。
③ΔH与化学方程式一一对应调整和运算。
1．依据如图所示关系，下列说法不正确的是( )
A．ΔH1＋ΔH4＝ΔH2＋ΔH3
B．若ΔH3>0，则石墨更稳定
C．一个化学反应的焓变，只与反应的始态和终态有关，与反应的途径无关
D．若C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝a kJ·mol-1，C(s，石墨)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝b kJ·mol-1，则a>b
D [由题图可知，C(s，石墨)→CO2(g)的转化有两条路径：C(s，石墨)→CO(g)→CO2(g)；C(s，石墨)→C(s，金刚石)→CO2(g)。根据盖斯定律可得：ΔH1＋ΔH4＝ΔH2＋ΔH3，A正确；若ΔH3>0，则石墨转化成金刚石是吸热反应，等质量时金刚石的能量比石墨高，而物质具有的能量越低，其稳定性越强，故石墨更稳定，B正确；根据盖斯定律可知，C正确；两个反应都是放热反应，前者放出热量更多，则有a2．FeS2焙烧产生的SO2可用于制硫酸。
已知25 ℃、101 kPa时，①2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH1＝－196.6 kJ·mol-1；
②H2O(g)===H2O(l) ΔH2＝－44.0 kJ·mol-1；
③2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(aq) ΔH3＝－545.0 kJ·mol-1。
则SO3(g)与H2O(l)反应生成H2SO4(aq)的热化学方程式是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] 根据盖斯定律，由×③－×①－②得反应SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l) ΔH＝×(－545.0 kJ·mol-1)－×(－196.6 kJ·mol-1)－(－44.0 kJ·mol-1)＝－130.2 kJ·mol-1，则SO3(g)与H2O(l)反应生成H2SO4(aq)的热化学方程式是SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(aq) ΔH＝。
[答案] SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(aq) ΔH＝－130.2 kJ·mol-1
知识点二 反应热的计算
1．根据热化学方程式计算
热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。例如：
aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g) ΔH
a b c d |ΔH|
n(A) n(B) n(C) n(D) Q
则＝＝＝＝。
[示例1] 已知室温下，一定量的C3H8(g)完全燃烧后生成1.8 g液态水，放出55 kJ的热量。
(1)写出C3H8燃烧的热化学方程式。
(2)计算该条件下60 g C3H8燃烧放出的热量。
[答案] (1)CH3CH2CH3(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2 200 kJ·mol-1。
(2)60 g C3H8的物质的量为＝ mol，60 g C3H8燃烧放出的热量为 mol×2 200 kJ·mol-1＝3 000 kJ。
2．根据反应物、生成物的键能计算
ΔH＝E(反应物的键能总和)－E(生成物的键能总和)。
[示例2] 键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。已知几种化学键的键能如下：
化学键 Si—H Si—F F—H F—F
键能/(kJ·mol-1) 377 552 565 159
则SiH4(g)＋4F2(g)===SiF4(g)＋4HF(g)的ΔH等于( )
A．＋2 324 kJ·mol-1
B．－2 324 kJ·mol-1
C．＋648 kJ·mol-1
D．－648 kJ·mol-1
B [反应焓变等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，故ΔH＝(4×377＋4×159－4×552－4×565)kJ·mol-1＝－2 324 kJ·mol-1。]
3．根据物质的燃烧热数值计算
Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH|(燃烧热)。
[示例3] 已知C2H5OH(l)的燃烧热ΔH＝－1 366.8 kJ·mol-1，若室温下，一定量的C2H5OH完全燃烧后生成5.4 g液态水，则放出的热量为__________________________________________________________________。
[解析] C2H5OH的分子式是C2H6O，燃烧热为1 366.8 kJ·mol-1，且1 mol C2H5OH(l)完全燃烧会产生3 mol 水，放出的热量为1 366.8 kJ，5.4 g液态水的物质的量为0.3 mol，则消耗C2H5OH(l)的物质的量为0.1 mol，所以反应放出的热量为0.1 mol×1 366.8 kJ·mol-1＝136.68 kJ。
[答案] 136.68 kJ
4．根据图像计算
[示例4] 红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程中的能量变化如图所示。
试回答下列问题：
(1)P(s)和Cl2(g)反应生成PCl3(g)的热化学方程式是_______________________ ___________________________________________________________________。
(2)PCl5(g)===PCl3(g)＋Cl2(g)的ΔH为______________________。
[解析] (1)由题图可知，P(s)＋Cl2(g)===PCl3(g)中反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应是放热反应，ΔH＝－306 kJ·mol-1，热化学方程式为P(s)＋Cl2(g)===PCl3(g) ΔH＝。(2)由题图可知，Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(g)中反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应是放热反应，ΔH＝－93 kJ·mol-1，所以PCl5(g)===PCl3(g)＋Cl2(g) ΔH＝＋93 kJ·mol-1。
[答案] (1)P(s)＋Cl2(g)===PCl3(g) ΔH＝－306 kJ·mol-1 (2)＋93 kJ·mol-1
5．根据盖斯定律计算
将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式及其ΔH。
[示例5] 为了保护环境，工厂烟气可经过下列工艺进行脱硫，则2S(g)===S2(g)的反应热ΔH为( )
①H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g) ΔH1
②2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g) ΔH2
③H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g) ΔH3
A．ΔH1＋ΔH2－ΔH3
B．ΔH1＋ΔH2－2ΔH3
C．ΔH1－ΔH2＋2ΔH3
D．ΔH1＋ΔH2－ΔH3
B [根据盖斯定律可知，目标热化学方程式2S(g)===S2(g)可由×①＋×②－2×③得到，则其ΔH＝－2ΔH3。]
已知：H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ·mol-1，甲烷完全燃烧与不完全燃烧的热效应如下图所示。
(1)写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式：_________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)CO的燃烧热ΔH＝________kJ·mol-1。
(3)已知氢气的燃烧热为－286 kJ·mol-1，氧气中O=== O键能为496 kJ·mol-1，水蒸气中H—O键能为463 kJ·mol-1，则氢气中H—H键能为________kJ·mol-1。
[解析] (1)根据题图可知，CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802.3 kJ·mol-1，又知H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ·mol-1，根据盖斯定律可知CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol-1。
(2)根据题图可知，CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－607.3 kJ·mol-1，又CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol-1，根据盖斯定律可知CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283 kJ·mol-1。
(3)由题意可知，H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286 kJ·mol-1，H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44 kJ·mol-1，故H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－242 kJ·mol-1－242＝x＋×496－2×463，x＝436
[答案] (1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol-1 (2)－283 (3)436
知识点三 ΔH的大小比较
1．看放热或吸热反应
(1)ΔH(吸热)>ΔH(放热)。
(2)放热反应的热量变化越大，ΔH越小，吸热反应的热量变化越大，ΔH越大。
2．看反应程度
(1)放热反应程度越大，ΔH越小。
(2)吸热反应程度越大，ΔH越大。
3．同一反应，看物质的聚集状态
S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2
由物质的能量(E)的大小知热量：Q1>Q2，
此反应为放热反应，则ΔH1＝－Q1 kJ·mol-1，ΔH2＝－Q2 kJ·mol-1，则ΔH1<ΔH2。
ΔH大小比较的注意事项
(1)ΔH的大小比较时包含“＋”“－”比较。
(2)先画出物质的能量(E)的草图，比较热量的大小，再根据吸、放热加上“＋”“－”进行比较。
(3)可逆反应的ΔH为完全反应时的值，因可逆反应不能完全反应，故实际吸收或放出的能量一般小于|ΔH|。
1．下列两组热化学方程式中，有关ΔH的比较正确的是( )
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2
②NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH3
NaOH(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l) ΔH4
A．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＞ΔH4
B．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＜ΔH4
C．ΔH1＝ΔH2；ΔH3＜ΔH4
D．ΔH1＜ΔH2；ΔH3＞ΔH4
B [①中两个反应都是放热反应，后者生成液态水，放出的热量大于前者，而放热反应ΔH小于0，放热越多，焓变越小，故ΔH1＞ΔH2。②中两个反应的实质都是酸碱中和，都是放热反应，两个反应生成水的物质的量相同，但是CH3COOH是弱电解质，电离吸热，所以后者放出的热量少，故ΔH3＜ΔH4。]
2．已知：
①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1
②3H2(g)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋3H2O(g) ΔH2
③2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s) ΔH3
④2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s) ΔH4
⑤2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是( )
A．ΔH1<0，ΔH3>0
B．ΔH5<0，ΔH4<ΔH3
C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5
B [反应2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)为放热反应，故ΔH3<0，A错误；反应2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)为放热反应，ΔH5<0，根据盖斯定律有④－③＝⑤，故ΔH5＝ΔH4－ΔH3<0，即ΔH4<ΔH3，B正确，D错误；根据盖斯定律有①＝(②＋③)×，故ΔH1＝(ΔH2＋ΔH3)×，C错误。]
1．氢气和氧气反应生成水的能量关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．ΔH2<0
B．ΔH5>0
C．ΔH1<ΔH2＋ΔH3＋ΔH4
D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝0
C [化学键的断裂吸收能量，ΔH2>0，A错误；气态水转化为液态水放出热量，ΔH5<0，B错误；根据盖斯定律可知ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5，因为ΔH5<0，所以ΔH1<ΔH2＋ΔH3＋ΔH4，C正确；根据盖斯定律可知ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5，ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5－ΔH1＝0，D错误。]
2．在一定条件下，H2和O2发生反应：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－a kJ·mol-1。已知：a、b、c均大于零。结合甲、乙两图，判断下列说法不正确的是( )
A．反应中反应物的总键能低于生成物的总键能
B．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
C．断开4 mol H—O所需能量约为(a＋2b＋c)kJ
D．焓变的绝对值存在关系：|ΔH3|>|ΔH1|＝0.5a kJ·mol-1
B [该反应为放热反应，故反应物的总键能低于生成物的总键能，A正确；根据盖斯定律可得－ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，B错误；由反应热等于反应物断裂化学键需要吸收的能量和生成物形成化学键放出的能量的差值可知，反应热ΔH＝2b kJ·mol-1＋c kJ·mol-1－4EH—O＝－a kJ·mol-1，故4EH—O＝(a＋2b＋c)kJ·mol-1，即断开4 mol H—O所需能量约为(a＋2b＋c)kJ，C正确；生成液态水放出的热量大于生成气态水放出的热量，因此焓变的绝对值存在关系：|ΔH3|>|ΔH1|＝0.5a kJ·mol-1，D正确。]
3．氮氧化物对环境及人类活动造成的影响日趋严重，H2或CO可以催化还原NO以达到消除污染的目的。已知在一定温度下：
N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH1＝＋180.5 kJ·mol-1 ①
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ·mol-1 ②
2H2(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH3③
下列有关说法正确的是( )
A．反应①属于放热反应
B．反应①中当消耗28 g N2(g)时，放出180.5 kJ 的热量
C．反应②中生成2 mol H2O(g)时，放出571.6 kJ 的热量
D．在该温度下反应③的ΔH3为－752.1 kJ·mol-1
D [反应①ΔH1>0，说明该反应为吸热反应，A错误；28 g N2(g)的物质的量为1 mol，1 mol氮气和1 mol 氧气反应，生成2 mol一氧化氮，该反应为吸热反应，吸收180.5 kJ的热量，B错误；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－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，C错误；根据盖斯定律，②－①得2H2(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－752.1 kJ·mol-1，D正确。]
4．研究化学反应中的能量变化对生产、生活有重要的意义。
(1)某氮肥厂含氮废水中的氮元素多以和NH3·H2O形式存在，处理过程中在微生物的作用下经过两步反应被氧化成，这两步反应过程中的能量变化如图所示：
(aq)全部被氧化成(aq)________(填“吸收”或“放出”) 的热量是________kJ。
(2)已知：H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g)
ΔH＝－72 kJ·mol-1，蒸发1 mol Br2(l)吸收的能量为30 kJ，其他相关数据如下表：
物质 H2(g) Br2(g) HBr(g)
键能/(kJ·mol-1) 436 200 a
则表中a＝________。
(3)已知：N2(g)＋O2(g) 2NO(g)
ΔH1＝＋180.5 kJ·mol-1；
C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH 2＝－393.5 kJ·mol-1；
2C(s)＋O2(g)===2CO(g)
ΔH3＝－221.0 kJ·mol-1。
请写出2NO＋2CO N2＋2CO2的热化学方程式：_______________________ _____________________________________________________________________。
[解析] (aq) ＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH＝(aq) ΔH＝，①＋②得到(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH＝－346 kJ·mol-1，则(aq)全部被氧化成(aq)放出的热量是346 kJ。
(2)根据题意得到H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g) ΔH＝436 kJ·mol-1＋30 kJ·mol-1＋200 kJ·mol-1－2a kJ·mol-1＝－72 kJ·mol-1，解得a＝369。
(3)第二个热化学方程式的2倍减去第一个热化学方程式，再减去第三个热化学方程式得到2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)，则此反应的热化学方程式为2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.5 kJ·mol-1。
[答案] (1)放出 346 (2)369 (3)2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.5 kJ·mol-1
数智分层作业(三) 反应热的计算
(分值：30分)
(选择题只有一个选项符合题目要求，每小题2分)
1．在101 kPa下，1 g物质完全燃烧所放出的热量叫作该物质的热值。已知101 kPa、25 ℃时，四种烷烃的燃烧热ΔH如下表：
化合物 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷
ΔH/ (kJ·mol-1) －890.3 －1 559.8 －2 219.9 －2 878.0
则甲烷、乙烷、丙烷、丁烷四种烷烃中热值最高的是( )
A．甲烷 B．乙烷
C．丙烷 D．丁烷
A [1 mol甲烷完全燃烧放出的热量为890.3 kJ，1 g甲烷完全燃烧放出的热量约为55.6 kJ，所以甲烷的热值约为55.6 kJ，同理，乙烷的热值约为52.0 kJ，丙烷的热值约为50.5 kJ，丁烷的热值约为49.6 kJ，故热值最高的是甲烷。]
2．C和H2在生产、生活、科技中是重要的燃料。
①2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH1＝－220 kJ·mol-1
下列推断正确的是( )
A．C(s)的燃烧热为220 kJ·mol-1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝＋480 kJ·mol-1
C．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH3＝
D．欲分解2 mol H2O(l)，需要提供480 kJ的热量
C [燃烧热是指在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，即C完全燃烧生成CO2，故C(s)的燃烧热不为220 kJ·mol-1，A错误；H2在氧气中燃烧是放热反应，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝＝－480 kJ·mol-1，B错误；已知①2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH1＝，结合B项分析可知反应②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝(反应①－反应②)即可得到C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2O(g)，根据盖斯定律可知，ΔH3＝[(－220 kJ·mol-1)－(－480 kJ·mol-1)]＝＋130 kJ·mol-1，C正确；由B项分析可知，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝－480 kJ·mol-1，则2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋480 kJ·mol-1，且H2O(l)转化为H2O(g)需要吸收热量，故欲分解2 mol H2O(l)，需要提供大于480 kJ的热量，D错误。]
3．设计热循环，可计算反应过程中某一步的热量变化。如下图所示为NH4Cl的热循环过程，可得ΔH6(单位为kJ·mol-1)为( )
A．－2 299 B．＋248
C．＋876 D．＋2 240
C [根据盖斯定律ΔH1＝－ΔH2＋ΔH3＋ΔH4－ΔH5－ΔH6，代入数据可得ΔH6＝－46 kJ·mol-1＋1 533 kJ·mol-1－243 kJ·mol-1－682 kJ·mol-1＋314 kJ·mol-1＝＋876 kJ·mol-1。]
4．将TiO2转化为TiCl4是工业冶炼金属钛的主要反应之一。
已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋O2(g)ΔH＝＋140.5 kJ·mol-1，
C(s，石墨)＋O2(g)===CO(g)ΔH＝。
则反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s，石墨)===TiCl4(l)＋2CO(g)的ΔH是( )
A．＋80.5 kJ·mol-1 B．＋30.0 kJ·mol-1
C．－30.0 kJ·mol-1 D．－80.5 kJ·mol-1
D [将第一个热化学方程式加上第二个热化学方程式的2倍得到反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s，石墨)===TiCl4(l)＋2CO(g)的ΔH ＝×2＝－80.5 kJ·mol-1，D正确。]
5．(8分)试比较下列各组ΔH的大小。
(1)A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1<0
A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2<0
则ΔH1________(填“>”“<”或“＝”，下同)ΔH2。(2分)
(2)C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1<0
CO2(g)===C(s)＋O2(g) ΔH2>0
则ΔH1________ΔH2。(2分)
(3)C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2
则ΔH1________ΔH2。(2分)
(4)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1；CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2，则ΔH1________ΔH2。(2分)
[答案] (1)> (2)< (3)> (4)>
(选择题有一个或两个选项符合题目要求，每小题4分)
6．如图表示在催化剂(Nb2O5)表面进行的反应：H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g)。
已知下列反应：
①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1
②C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2
③C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3
下列说法不正确的是( )
A．ΔH2<ΔH3
B．图中的能量转化方式主要为太阳能转化为化学能
C．反应2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)的 ΔH＝ΔH3－ΔH2
D．反应H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g)的 ΔH＝ΔH1－ΔH3＋ΔH2
AC [碳完全燃烧放出的热量高于碳不完全燃烧放出的热量，因此ΔH3<ΔH2，A错误；根据图中信息可知，能量转化方式主要为太阳能转化为化学能，B正确；根据盖斯定律分析，2×③－2×②得反应2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)的ΔH＝2(ΔH3－ΔH2)，C错误；根据盖斯定律分析，①－③＋②得反应H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g)的ΔH＝ΔH1－ΔH3＋ΔH2，D正确。]
7．用H2可将工业废气中的NO催化还原成N2，其能量转化关系如图所示，则NO(g)＋H2(g)===N2(g)＋H2O(g)的ΔH为( )
A．0.5(a＋b－c－d)kJ·mol-1
B．0.5(c＋a－d－b)kJ·mol-1
C．0.5(c＋d－a－b)kJ·mol-1
D．0.5(b＋d－a－c)kJ·mol-1
A [由题图中转化可知，断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，发生反应为2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝(a＋b－c－d)kJ·mol-1，又因化学计量数与反应中的能量变化成正比，则NO(g)＋H2(g)===N2(g)＋H2O(g)的ΔH＝0.5(a＋b－c－d)kJ·mol-1，A正确。]
8．(6分)钙、铅均是重要的金属元素，在工农业生产中有着广泛的应用。
(1)加热条件下用CO还原PbO可得到单质铅。已知：
①2Pb(s)＋O2(g)===2PbO(s) ΔH＝－438 kJ·mol-1，
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·mol-1。
则CO还原PbO的热化学方程式为______________________________________ _______________________________________________________________。(2分)
(2)与CaSO4·2H2O脱水反应相关的热化学方程式有：
①CaSO4·2H2O(s)===CaSO4·H2O(s)＋H2O(g) ΔH1＝＋83.2 kJ·mol-1
②CaSO4·2H2O(s)===CaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH2＝＋26 kJ·mol-1
③CaSO4·H2O(s)===CaSO4(s)＋H2O(g) ΔH3＝＋30.8 kJ·mol-1
则该条件下H2O(g)===H2O(l)的ΔH＝________kJ·mol-1。(2分)
(3)在2 000 ℃时，已知热化学方程式：
①CaO(s)＋C(s)===Ca(g)＋CO(g) ΔH1＝a kJ·mol-1，
②Ca(g)＋2C(s)===CaC2(s) ΔH2＝b kJ·mol-1，
③2CaO(s)＋CaC2(s)===3Ca(g)＋2CO(g) ΔH3。则ΔH3＝________kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。(2分)
[解析] (1)结合盖斯定律，由得CO(g)＋PbO(s)===Pb(s)＋CO2(g)，其ΔH＝－64 kJ·mol-1。
(2)结合盖斯定律，由得H2O(g)===H2O(l)，其ΔH＝－44 kJ·mol-1。
(3)结合盖斯定律，由①×2－②得到2CaO(s)＋CaC2(s)===3Ca(g)＋2CO(g)，其ΔH3＝(2a－b) kJ·mol-1。
[答案] (1)CO(g)＋PbO(s)===Pb(s)＋CO(g) ΔH＝ (2)－44 (3)2a－b
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