专题1 化学反应与能量变化
第一单元 化学反应的热效应
第2课时 反应热的测量与计算
一、反应热的测量
1．实验原理
通过测定一定量的酸、 碱溶液在反应前后________的变化，计算反应放出的热量，由此求得反应热。
2．实验装置
(1)实验装置
(2)仪器各部分的作用
①搅拌器或环形玻璃搅拌棒的作用是使________________________。
②保温层的作用是________________________。
③温度计的作用是测定反应前后反应体系的________。
3．实验步骤
(1)用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸，倒入简易量热计中，测量并记录_____________（t1）。
(2)另取一量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1 NaOH溶液，测量并记录________________（t2）。
(3)将量筒中的氢氧化钠溶液________盛有盐酸的简易量热计中，立即________。用______________轻轻搅拌，并准确读出反应体系的________（t3）。
4．实验数据处理
假设溶液的比热与水的比热________，溶液的密度与水的密度________，忽略量热计的________。
①反应体系的温度变化：Δt= ________/(℃)
②反应体系的热容：C=________________________/(J·℃-1)
③反应热ΔH= ________________/(kJ·mol-1)
5．反应热的测量实验要点
(1)使用隔热层（碎泡沫塑料或纸条）及杯盖——减少__________。
(2)量取反应物，测反应前温度——要用NaOH______溶液、______盐酸。
(3)混合反应物，测反应后温度——测反应后混合液的____________。
(4)重复实验________次，减小系统误差。
6．问题讨论
(1)若使用浓硫酸或浓碱会对实验结果有什么影响？
(2)使用弱酸或弱碱会对实验结果有什么影响？
(3)若分别使用0.25mol·L-1的盐酸和氢氧化钠溶液，测得的反应热的数值是否相同？
(4)若取用的溶液的体积较少，对实验结果有什么影响？
【名师点拨】
(1)大量的实验测得，25 ℃和101 kPa下，强酸和强碱稀溶液发生中和反应生成1 mol水时，放出57.3 kJ的热量。测得的数据小于57.3，分析产生误差的可能原因有：
①量热计保温效果不好；
②溶液混合时速度不够快；
③反应不充分；
④测量盐酸后温度计没有洗净就测量NaOH溶液的温度。
(2)中和反应反应热是指在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热，其数值与反应物的量的多少无关。
(3)若用NaOH固体或NaOH浓溶液代替NaOH溶液，NaOH固体溶于水（NaOH溶液稀释）时放热，使测得的反应热的数值偏大。
(4)用浓硫酸代替盐酸，浓硫酸溶于水时放热，使所测反应热的数值偏大；用醋酸代替盐酸，弱酸、弱碱电离时吸热，使所测反应热的数值偏小；若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定反应热，生成BaSO4沉淀时还会放出一部分热量，使所测反应热的数值偏大。
二、盖斯定律
1．盖斯定律的内容
一个化学反应，无论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应________。
应用盖斯定律，可以间接地把不易测定的________计算出来。
2．盖斯定律的应用
利用已知反应焓变求未知反应焓变。
一个反应的化学方程式可由另外几个化学方程式相加减得到，则该化学反应的焓变也可以由几个化学反应焓变的________而得到。
恒压条件下，化学反应的反应热仅与反应的___________和___________有关，而与反应的________无关。如图所示：
ΔH＝________________ = ________________。
3．应用盖斯定律计算ΔH的方法
根据如下两个反应：
Ⅰ.C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
Ⅱ.CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1
选用两种方法，计算出C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热ΔH3。
(1)虚拟路径法
反应C(s)＋O2(g)===CO2(g)的途径可设计如图：
ΔH1＝________________，则ΔH3＝________ kJ·mol－1。
(2)加合法
依据目标方程式中各物质的位置和化学计量数，调整已知方程式，最终加合成目标方程式，ΔH同时作出相应的调整和运算。
①写出目标反应的热化学方程式，确定各物质在各反应中的位置：C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH3；
②将已知热化学方程式Ⅰ－Ⅱ，可得目标热化学方程式：C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH3＝____________，则ΔH3＝________kJ·mol－1。
【名师点拨】利用盖斯定律计算ΔH的四步骤
(1)定：确定待求反应的热化学方程式。
(2)找：找出待求热化学方程式中只在已知化学方程式中出现一次的物质。
(3)调：依据该物质调整已知化学方程式的方向(同侧相加，异侧相减)和化学计量数，每个已知化学方程式只能调整一次。
(4)算：ΔH与化学方程式一一对应调整和运算。
【易错提醒】
(1)当反应式乘以或除以某数时，ΔH也应乘以或除以某数。
(2)反应式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”、“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。
(3)通过盖斯定律计算比较反应热的大小时，同样要把ΔH看作一个整体。
(4)在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。
(5)当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)中和反应反应热的测定实验中的玻璃搅拌器换成铜制搅拌器效果更好 ( )
(2)实验中测定反应前后温度变化的温度计可以更换( )
(3)中和反应反应热的测定实验中，测定盐酸后的温度计没有冲洗干净，立即测NaOH溶液的温度( )
(4)中和反应反应热的测定实验中，应将50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液分多次倒入小烧杯( )
(5)对一个化学反应，如果反应的途径不同，其焓变也可能不同( )
(6)化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，和反应途径及条件无关( )
(7)可以通过实验直接测定任一反应的反应热( )
(8)反应热的数值和热化学方程式的化学计量数无关( )
(9)同温同压下，H2和Cl2分别在光照条件下和点燃条件下发生反应时ΔH不同( )
2．50 mL 0.50 mol·L－1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应反应热。回答下列问题：
(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是 。
(2)隔热层的作用是 。
(3)倒入NaOH溶液的正确操作是 (填字母)。
a．沿玻璃棒缓慢倒入 b．分三次少量倒入 c．一次迅速倒入
(4)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反应后生成的溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和反应反应热，某学生的实验记录数据如下：
实验 序号 反应物的温度/℃ 反应前体 系的温度 t1/℃ 反应后体 系的温度 t2/℃
盐酸 氢氧化钠溶液
1 20.0 20.1 23.2
2 20.2 20.4 23.4
3 20.3 20.3 24.2
4 20.5 20.6 23.6
完成表格并依据该学生的实验数据，计算该实验中生成1 mol水时放出的热量为__________kJ(结果保留一位小数)。
3．回答下列问题：
(1)丙烷燃烧可以通过以下两种途径：
途径Ⅰ：C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－a kJ·mol－1
途径Ⅱ：C3H8(g)===C3H6(g)＋H2(g) ΔH＝b kJ·mol－1
2C3H6(g)＋9O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－c kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－d kJ·mol－1(a、b、c、d均为正值)
判断等量的丙烷通过途径Ⅰ放出的热量 (填“大于”“等于”或“小于”，下同)途径Ⅱ放出的热量。C3H8(g)===C3H6(g)＋H2(g)的反应中，反应物具有的总能量 生成物具有的总能量，b与a、c、d的数学关系式是 。
(2)CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。
已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－75 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－394 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－111 kJ·mol－1
该催化重整反应的ΔH＝ kJ·mol－1。
(3)已知：298 K时，相关物质的相对能量(如图)。
请根据相关物质的相对能量计算反应C2H6(g)＋2CO2(g)??4CO(g)＋3H2(g)的焓变ΔH＝ 。
(4)现有下列3个热化学方程式：
Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH1＝－24.8 kJ·mol－1
3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH2＝－47.2 kJ·mol－1
Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH3＝640.5 kJ·mol－1
写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学方程式：
。
问题一 反应热测量
【典例1】50 mL 1.0 mol·L－1盐酸与50 mL 1.1 mol·L－1氢氧化钠溶液在如图所示装置中进行中和反应，并通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和反应反应热。
请回答下列问题：
(1)大小烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是____________________________。
(2)________(填“能”或“不能”)将玻璃搅拌器改为铜质搅拌器，其原因是________________________。
(3)大烧杯上如不盖硬纸板，对求得中和热数值的影响是________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(4)如果改用60 mL 1.0 mol·L－1盐酸跟50 mL 1.1 mol·L－1氢氧化钠溶液进行反应，则与上述实验相比，所放热量________(填“增加”“减少”或“不变”)，理由是_______________________________。
【解题必备】
1．提高反应热准确度的措施
(1)实验中用温度计先后测量酸溶液、碱溶液及混合溶液的温度时，使用同一支温度计可减小实验误差，且测量完一种溶液后 ，温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间后再记下读数。
(2)反应物应一次性迅速加入，且避免有液体溅出。
(3)实验操作时动作要快，尽量减少热量的损失。
(4)重复实验3次，取3次实验数据的平均值。
2．导致反应热测定存在误差的原因
(1)量取溶液的体积不准确。
(2)温度计读数有误(如未读取到混合溶液的最高温度，就记为终止温度)。
(3)实验过程中有液体溅出。
(4)混合酸、碱溶液时，动作缓慢。
(5)隔热层隔热效果不好，实验过程中有热量损失。
(6)测过酸溶液的温度计未用水清洗便立即去测碱溶液的温度。
(7)溶液浓度不准确。
(8)没有进行重复实验。
【变式1-1】某同学通过实验测出稀盐酸和稀NaOH溶液(碱稍过量)反应生成1 mol水的反应热ΔH＝－52.3 kJ·mol－1，造成这一结果的原因不可能的是( )
A．实验装置保温、隔热效果差
B．用量筒量取盐酸时仰视读数
C．分多次将NaOH溶液倒入量热计的内筒中
D．用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度
【变式1-2】分别取40 mL的0.50 mol·L－1盐酸与40 mL的0.50 mol·L－1氢氧化钠溶液混合进行中和热的测定，下列说法正确的是( )
A．碎泡沫塑料作用在于保温，减少实验误差
B．仪器A的名称是玻璃棒
C．酸碱混合时，量筒中NaOH溶液应缓缓倒入小烧杯中，不断用玻璃棒搅拌
D．用氢氧化钡和硫酸代替氢氧化钠和盐酸溶液，结果也是正确的
问题二 盖斯定律及其应用
【典例2】在298 K、100 kPa时，已知：
2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH1
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH2
2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g) ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是( )
A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
【解题必备】
利用盖斯定律进行问题分析时，常用加合法和虚拟途径法。
1．加合法
将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式，反应热也作相应的变化。
举例：已知：
①2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH1=-483.6 kJ·mol-1
②H2O(g)===H2O(l) ΔH2=-44.0 kJ·mol-1
写出H2(g)+O2(g)===H2O(l)的热化学方程式
根据盖斯定律：将①×1/2 +②便得出
ΔH=ΔH1×+ΔH2===(-483.6kJ·mol-1)×+(-44.0kJ·mol-1)===-285.8kJ·mol-1
所求热化学方程式为：H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH===-285.8 kJ·mol-1
2．虚拟途径法
先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求的反应热。
举例：若反应物A变为生成物D，可以有两个途径：
①由A直接变成D，反应热为ΔH；
②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
则有：ΔH===ΔH1+ΔH2+ΔH3
应用加合法计算反应热时应注意：
①热化学方程式如果相加(或相减)，则反应热就相应地相加(或相减)。
②反应热数值与各物质的化学计量数成正比：化学计量数乘以(或除以)某个数，则反应热就相应地乘以(或除以)这个数。
③可逆反应中，热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热；正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。
【变式2-1】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(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
则反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋C(石墨，s)===TiCl4(l)＋CO2(g)的ΔH是( )
A．30.0 kJ·mol－1 B．－80.5 kJ·mol－1
C．－30.0 kJ·mol－1 D．80.5 kJ·mol－1
【变式2-2】黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为
S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) ΔH
已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1
S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2
2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3
则ΔH＝ 。
1．下列有关中和反应反应热的说法正确的是( )
A．中和反应反应热的热化学方程式：H＋(l)＋OH－(l)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
B．每次测量中和反应反应热的实验过程中，需测定温度4次
C．环形玻璃搅拌棒若用铜棒代替，则测量出的中和反应热数值偏小
D．若稀酸溶液中H＋与稀碱溶液中OH－的物质的量相等，则所测中和反应反应热数值更准确
2．某同学通过实验测出稀盐酸和稀NaOH溶液(碱稍过量)反应生成1 mol水的反应热ΔH＝－52.3 kJ·mol－1，比理论数值要小，造成这一结果的原因不可能的是( )
A．实验装置保温、隔热效果差
B．用量筒量取盐酸时仰视读数
C．分多次将NaOH溶液倒入量热计的内筒中
D．用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度
3．强酸和强碱稀溶液的中和反应反应热可表示为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。
已知：①HCl(aq)＋NH3·H2O(aq)===NH4Cl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－a kJ·mol－1
②HCl(aq)＋NaOH(s)===NaCl(aq)＋H2O(l)
ΔH＝－b kJ·mol－1
③HNO3(aq)＋KOH(aq)===KNO3(aq)＋H2O(l)
ΔH＝－c kJ·mol－1
则a、b、c三者的大小关系为( )
A．a＞b＞c B．b＞c＞a C．a＝b＝c D．无法比较
4．如图为两种制备硫酸的途径(反应条件略)。下列说法不正确的是( )
A．途径①和途径②的反应热是相等的
B．含1 mol H2SO4的浓溶液和含1 mol H2SO4的稀溶液，分别与足量的NaOH溶液反应，二者放出的热量是相等的
C．1 mol S在空气中燃烧放出的热量等于在纯氧中燃烧放出的热量
D．若ΔH1<ΔH2＋ΔH3，则2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)为放热反应
5．肼(N2H4)是一种高效清洁的火箭燃料。8 g N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5 kJ热量。则下列热化学方程式中正确的是( )
A．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534 kJ·mol－1
B．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋534 kJ·mol－1
C．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋H2O(l) ΔH＝－267 kJ·mol－1
D．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋H2O(g) ΔH＝＋267 kJ·mol－1
6．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
7．已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH1＝－a kJ·mol－1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH2＝－b kJ·mol－1
③C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH3＝－c kJ·mol－1
④C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH4＝－d kJ·mol－1
下列说法正确的是( )
A．c＞d
B．0.5a＞b
C．氢气的燃烧热为ΔH＝－b kJ·mol－1
D．CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－(c－d)kJ·mol－1
8．室温下，CuSO4·5H2O(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)＋5H2O(l) ΔH1>0；CuSO4(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq) ΔH2<0。若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，则下列判断正确的是( )
A．ΔH1<ΔH3 B．ΔH2>ΔH3
C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2＝ΔH3
9．氧化亚铜常用于制船底防污漆，用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O，已知反应：
①2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s) ΔH＝－314 kJ·mol－1
②2Cu2O(s)＋O2(g)===4CuO(s) ΔH＝－292 kJ·mol－1
则CuO(s)＋Cu(s)===Cu2O(s)的ΔH等于( )
A．－11 kJ·mol－1 B．11 kJ·mol－1
C．22 kJ·mol－1 D．－22 kJ·mol－1
10．(1)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25 ℃、101 kPa时：
CaO(s)＋H2SO4(l)===CaSO4(s)＋H2O(l) ΔH＝－271 kJ·mol－1
5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l) ΔH＝－937 kJ·mol－1
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是
_______________________________________________________________。
(2)已知：Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g) ΔH1＝＋1 344.1 kJ· mol－1
2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g) ΔH2＝＋1 169.2 kJ· mol－1
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为____________________________________。
1．通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。
①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝b kJ·mol－1
③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3＝c kJ·mol－1
④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝d kJ·mol－1
下列说法不正确的是( )
A．反应①②为反应③提供原料气
B．反应③也是CO2资源化利用的方法之一
C．反应CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(l)的ΔH＝ kJ·mol－1
D．反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d) kJ·mol－1
2．2 mol金属钠和1 mol氯气反应的能量关系如图所示，下列说法不正确的是( )
A．ΔH2＞0
B．ΔH4＋ΔH5＋ΔH8＝ΔH1
C．在相同条件下，2K(g)―→2K＋(g)的ΔH＜ΔH3
D．ΔH6＋ΔH7＝ΔH8
3．室温下，CuSO4·5H2O(s)、CuSO4(s)与其水溶液之间转化的焓变关系如图：
已知CuSO4·5H2O(s)溶于水，溶液温度降低；CuSO4(s)溶于水，溶液温度升高。下列有关说法正确的是( )
A．从硫酸铜溶液中析出CuSO4·5H2O(s)的反应焓变ΔH＞0
B．1 mol CuSO4(s)的总能量大于1 mol Cu2＋(aq)与1 mol SO(aq)的总能量
C．ΔH2＞ΔH1
D．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
4．NASA宣布将发起“CO2转化挑战赛”，这项研究有助于解决在火星上的生存问题。下列说法不正确的是( )
A．ΔH1＝－(ΔH2＋ΔH3＋ΔH4)
B．用工业催化剂代替微生物发酵，ΔH5不变
C．葡萄糖的燃烧热为－ΔH1
D．“人造转化器”起催化剂的作用
5．将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。煤转化为水煤气的主要化学反应为C＋H2O(g)CO＋H2。
C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1；
H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH2＝－242.0 kJ·mol－1；
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3＝－283.0 kJ·mol－1。
试回答：
(1)请你根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应生成CO和H2的热化学方程式：_____________________________________。
(2)比较反应热数据可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和，比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量________(填“多”或“少”)。
①甲同学据此认为：“煤炭燃烧时加少量水，可以使煤炭燃烧放出更多的热量。”
乙同学根据盖斯定律作出了下列循环图
请你写出ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4之间存在的关系式_________________________。
②乙同学据此认为：“将煤转化为水煤气再燃烧放出的热量，最多与直接燃烧煤放出的热量相同。”请分析：甲、乙两同学观点正确的是__________(填“甲”或“乙”)同学，另一同学出现错误观点的原因是_______________________________________________________。专题1 化学反应与能量变化
第一单元 化学反应的热效应
第2课时 反应热的测量与计算
一、反应热的测量
1．实验原理
通过测定一定量的酸、 碱溶液在反应前后温度的变化，计算反应放出的热量，由此求得反应热。
2．实验装置
(1)实验装置
(2)仪器各部分的作用
①搅拌器或环形玻璃搅拌棒的作用是使反应物混合均匀，充分接触。
②保温层的作用是减少热量的散失。
③温度计的作用是测定反应前后反应体系的温度。
3．实验步骤
(1)用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸，倒入简易量热计中，测量并记录盐酸的温度（t1）。
(2)另取一量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1 NaOH溶液，测量并记录氢氧化钠溶液的温度（t2）。
(3)将量筒中的氢氧化钠溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中，立即盖上盖板。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅拌，并准确读出反应体系的最高温度（t3）。
4．实验数据处理
假设溶液的比热与水的比热相等，溶液的密度与水的密度相等，忽略量热计的比热。
①反应体系的温度变化：Δt= t3-/(℃)
②反应体系的热容：C=(VHCl·ρHCl+ VNaOH·ρNaOH)×4.18/(J·℃-1)
③反应热ΔH= —/(kJ·mol-1)
5．反应热的测量实验要点
(1)使用隔热层（碎泡沫塑料或纸条）及杯盖——减少热量损失。
(2)量取反应物，测反应前温度——要用NaOH稀溶液、稀盐酸。
(3)混合反应物，测反应后温度——测反应后混合液的最高温度。
(4)重复实验2~3次，减小系统误差。
6．问题讨论
(1)若使用浓硫酸或浓碱会对实验结果有什么影响？
浓硫酸或浓碱稀释时会放出热量，使最终温度偏高。
(2)使用弱酸或弱碱会对实验结果有什么影响？
弱酸或弱碱电离时吸热，使最终温度偏低。
(3)若分别使用0.25mol·L-1的盐酸和氢氧化钠溶液，测得的反应热的数值是否相同？
理论上相同，因为反应热与化学方程式中化学计量数相关，与实际反应的物质的物质的量无关。本实验中测得的反应热是生成1molH2O(l)时的反应热。
(4)若取用的溶液的体积较少，对实验结果有什么影响？
温度差变小，会造成系统误差增大。
【名师点拨】
(1)大量的实验测得，25 ℃和101 kPa下，强酸和强碱稀溶液发生中和反应生成1 mol水时，放出57.3 kJ的热量。测得的数据小于57.3，分析产生误差的可能原因有：
①量热计保温效果不好；
②溶液混合时速度不够快；
③反应不充分；
④测量盐酸后温度计没有洗净就测量NaOH溶液的温度。
(2)中和反应反应热是指在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热，其数值与反应物的量的多少无关。
(3)若用NaOH固体或NaOH浓溶液代替NaOH溶液，NaOH固体溶于水（NaOH溶液稀释）时放热，使测得的反应热的数值偏大。
(4)用浓硫酸代替盐酸，浓硫酸溶于水时放热，使所测反应热的数值偏大；用醋酸代替盐酸，弱酸、弱碱电离时吸热，使所测反应热的数值偏小；若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定反应热，生成BaSO4沉淀时还会放出一部分热量，使所测反应热的数值偏大。
二、盖斯定律
1．盖斯定律的内容
一个化学反应，无论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应相同。
应用盖斯定律，可以间接地把不易测定的ΔH计算出来。
2．盖斯定律的应用
利用已知反应焓变求未知反应焓变。
一个反应的化学方程式可由另外几个化学方程式相加减得到，则该化学反应的焓变也可以由几个化学反应焓变的相加减而得到。
恒压条件下，化学反应的反应热仅与反应的起始状态和最终状态有关，而与反应的途径无关。如图所示：
ΔH＝ΔH1+ΔH2 = ΔH3+ΔH4+ΔH5。
3．应用盖斯定律计算ΔH的方法
根据如下两个反应：
Ⅰ.C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
Ⅱ.CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1
选用两种方法，计算出C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热ΔH3。
(1)虚拟路径法
反应C(s)＋O2(g)===CO2(g)的途径可设计如图：
ΔH1＝ΔH3＋ΔH2，则ΔH3＝－110.5 kJ·mol－1。
(2)加合法
依据目标方程式中各物质的位置和化学计量数，调整已知方程式，最终加合成目标方程式，ΔH同时作出相应的调整和运算。
①写出目标反应的热化学方程式，确定各物质在各反应中的位置：C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH3；
②将已知热化学方程式Ⅰ－Ⅱ，可得目标热化学方程式：C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH3＝ΔH1－ΔH2，则ΔH3＝－110.5 kJ·mol－1。
【名师点拨】利用盖斯定律计算ΔH的四步骤
(1)定：确定待求反应的热化学方程式。
(2)找：找出待求热化学方程式中只在已知化学方程式中出现一次的物质。
(3)调：依据该物质调整已知化学方程式的方向(同侧相加，异侧相减)和化学计量数，每个已知化学方程式只能调整一次。
(4)算：ΔH与化学方程式一一对应调整和运算。
【易错提醒】
(1)当反应式乘以或除以某数时，ΔH也应乘以或除以某数。
(2)反应式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”、“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。
(3)通过盖斯定律计算比较反应热的大小时，同样要把ΔH看作一个整体。
(4)在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。
(5)当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)中和反应反应热的测定实验中的玻璃搅拌器换成铜制搅拌器效果更好 (×)
(2)实验中测定反应前后温度变化的温度计可以更换(×)
(3)中和反应反应热的测定实验中，测定盐酸后的温度计没有冲洗干净，立即测NaOH溶液的温度(×)
(4)中和反应反应热的测定实验中，应将50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液分多次倒入小烧杯(×)
(5)对一个化学反应，如果反应的途径不同，其焓变也可能不同(×)
(6)化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，和反应途径及条件无关(√)
(7)可以通过实验直接测定任一反应的反应热(×)
(8)反应热的数值和热化学方程式的化学计量数无关(×)
(9)同温同压下，H2和Cl2分别在光照条件下和点燃条件下发生反应时ΔH不同(×)
2．50 mL 0.50 mol·L－1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应反应热。回答下列问题：
(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是 。
(2)隔热层的作用是 。
(3)倒入NaOH溶液的正确操作是 (填字母)。
a．沿玻璃棒缓慢倒入 b．分三次少量倒入 c．一次迅速倒入
(4)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反应后生成的溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和反应反应热，某学生的实验记录数据如下：
实验 序号 反应物的温度/℃ 反应前体 系的温度 t1/℃ 反应后体 系的温度 t2/℃
盐酸 氢氧化钠溶液
1 20.0 20.1 23.2
2 20.2 20.4 23.4
3 20.3 20.3 24.2
4 20.5 20.6 23.6
完成表格并依据该学生的实验数据，计算该实验中生成1 mol水时放出的热量为__________kJ(结果保留一位小数)。
答案：(1)环形玻璃搅拌棒 (2)减少实验过程中的热量损失 (3)c (4)20.05 20.3 20.3 20.55 51.8
解析：(4)四次实验(t2－t1)的值分别为3.15、3.1、3.9、3.05，第三次明显偏大，舍弃，则最终温度差平均值为第1、2、4组实验的温度差之和除以3，为3.1，平均值代入公式计算即可。
3．回答下列问题：
(1)丙烷燃烧可以通过以下两种途径：
途径Ⅰ：C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－a kJ·mol－1
途径Ⅱ：C3H8(g)===C3H6(g)＋H2(g) ΔH＝b kJ·mol－1
2C3H6(g)＋9O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－c kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－d kJ·mol－1(a、b、c、d均为正值)
判断等量的丙烷通过途径Ⅰ放出的热量 (填“大于”“等于”或“小于”，下同)途径Ⅱ放出的热量。C3H8(g)===C3H6(g)＋H2(g)的反应中，反应物具有的总能量 生成物具有的总能量，b与a、c、d的数学关系式是 。
(2)CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。
已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－75 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－394 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－111 kJ·mol－1
该催化重整反应的ΔH＝ kJ·mol－1。
(3)已知：298 K时，相关物质的相对能量(如图)。
请根据相关物质的相对能量计算反应C2H6(g)＋2CO2(g)??4CO(g)＋3H2(g)的焓变ΔH＝ 。
(4)现有下列3个热化学方程式：
Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH1＝－24.8 kJ·mol－1
3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH2＝－47.2 kJ·mol－1
Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH3＝640.5 kJ·mol－1
写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学方程式：
。
答案：(1)等于 小于 b＝＋－a (2)247
(3)430 kJ·mol－1 (4)CO(g)＋FeO(s)===Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝－218.0 kJ·mol－1
解析：(1)根据盖斯定律，等量的丙烷燃烧时，不管是一步完成还是多步完成，反应放出的热量相等；由于C3H8(g)===C3H6(g)＋H2(g)的ΔH>0，该反应是吸热反应，反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量；将题中所给热化学方程式依次编号为①②③④，根据盖斯定律①＝②＋③×＋④×，得－a＝b＋(－c－d)，所以b＝＋－a。
(2)将题给三个反应依次编号为①、②、③：
C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－75 kJ·mol－1①
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－394 kJ·mol－1②
C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－111 kJ·mol－1③
根据盖斯定律，由③×2－①－②可得：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝247 kJ·mol－1。
(3)ΔH＝(－110 kJ·mol－1×4)＋0 kJ·mol－1－(－84 kJ·mol－1)－(－393 kJ·mol－1×2)＝430 kJ·mol－1。
(4)已知：①Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH1＝－24.8 kJ·mol－1；②3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH2＝－47.2 kJ·mol－1；③Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH3＝640.5 kJ·mol－1，CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的化学方程式为CO＋FeOCO2＋Fe，则利用盖斯定律，由可得CO(g)＋FeO(s)===CO2(g)＋Fe(s) ΔH＝－218.0 kJ·mol－1。
问题一 反应热测量
【典例1】50 mL 1.0 mol·L－1盐酸与50 mL 1.1 mol·L－1氢氧化钠溶液在如图所示装置中进行中和反应，并通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和反应反应热。
请回答下列问题：
(1)大小烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是____________________________。
(2)________(填“能”或“不能”)将玻璃搅拌器改为铜质搅拌器，其原因是________________________。
(3)大烧杯上如不盖硬纸板，对求得中和热数值的影响是________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(4)如果改用60 mL 1.0 mol·L－1盐酸跟50 mL 1.1 mol·L－1氢氧化钠溶液进行反应，则与上述实验相比，所放热量________(填“增加”“减少”或“不变”)，理由是_______________________________。
答案：(1)减少热量损失 (2)不能 铜棒传导热的能力较强，使热量损失较多 (3)偏低 (4)增加 反应消耗的酸、碱增多，放出热量增加
解析：中和反应反应热测定实验，一是要防止热量损失，如大烧杯上加盖硬纸板、两个烧杯口要相平、在两个烧杯之间填充碎泡沫塑料或碎纸条、用玻璃搅拌器搅拌而不能用金属棒(丝)搅拌、实验时动作要迅速等；二是酸、碱溶液浓度宜小不宜大，温度计读数要准确等。加过量碱溶液可使酸完全反应，碱过量对中和热测定没有影响
【解题必备】
1．提高反应热准确度的措施
(1)实验中用温度计先后测量酸溶液、碱溶液及混合溶液的温度时，使用同一支温度计可减小实验误差，且测量完一种溶液后 ，温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间后再记下读数。
(2)反应物应一次性迅速加入，且避免有液体溅出。
(3)实验操作时动作要快，尽量减少热量的损失。
(4)重复实验3次，取3次实验数据的平均值。
2．导致反应热测定存在误差的原因
(1)量取溶液的体积不准确。
(2)温度计读数有误(如未读取到混合溶液的最高温度，就记为终止温度)。
(3)实验过程中有液体溅出。
(4)混合酸、碱溶液时，动作缓慢。
(5)隔热层隔热效果不好，实验过程中有热量损失。
(6)测过酸溶液的温度计未用水清洗便立即去测碱溶液的温度。
(7)溶液浓度不准确。
(8)没有进行重复实验。
【变式1-1】某同学通过实验测出稀盐酸和稀NaOH溶液(碱稍过量)反应生成1 mol水的反应热ΔH＝－52.3 kJ·mol－1，造成这一结果的原因不可能的是( )
A．实验装置保温、隔热效果差
B．用量筒量取盐酸时仰视读数
C．分多次将NaOH溶液倒入量热计的内筒中
D．用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度
答案：B
解析：若装置保温、隔热效果差，会造成较多的热量损失，测得的反应热数值偏小，A项可能；仰视读数时，实际量取的溶液体积多于应该量取的溶液体积，会导致放出的热量变多，B项不可能；C项操作会导致较多的热量损失，C项可能；D项操作会导致测得的NaOH溶液的初始温度偏高，最后计算出的反应放出的热量比实际放出的热量少，D项可能。
【变式1-2】分别取40 mL的0.50 mol·L－1盐酸与40 mL的0.50 mol·L－1氢氧化钠溶液混合进行中和热的测定，下列说法正确的是( )
A．碎泡沫塑料作用在于保温，减少实验误差
B．仪器A的名称是玻璃棒
C．酸碱混合时，量筒中NaOH溶液应缓缓倒入小烧杯中，不断用玻璃棒搅拌
D．用氢氧化钡和硫酸代替氢氧化钠和盐酸溶液，结果也是正确的
答案：A
解析：测定中和热时，为了使实验精确，必须尽量减少热量外放，所以加碎泡沫塑料可减少热量散失，保证实验准确，故A正确；仪器A是环形玻璃搅拌棒，故B错误； 酸碱混合时，量筒中NaOH溶液应快速倒入小烧杯中，不断搅拌，缓缓地注入消耗时间多，热量逸出来的多，测得的中和热数值偏低，故C错误； 硫酸与Ba(OH)2溶液反应除了生成水外还生成BaSO4沉淀，该反应中的BaSO4沉淀会影响反应的反应热，不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替NaOH溶液和盐酸测中和热，故D错误。
问题二 盖斯定律及其应用
【典例2】在298 K、100 kPa时，已知：
2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH1
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH2
2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g) ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是( )
A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
答案：A
解析：①2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH1
②H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH2
③2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g) ΔH3
则由盖斯定律可知，反应③＝①＋2×②，ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2，故选A。
【解题必备】
利用盖斯定律进行问题分析时，常用加合法和虚拟途径法。
1．加合法
将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式，反应热也作相应的变化。
举例：已知：
①2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH1=-483.6 kJ·mol-1
②H2O(g)===H2O(l) ΔH2=-44.0 kJ·mol-1
写出H2(g)+O2(g)===H2O(l)的热化学方程式
根据盖斯定律：将①×1/2 +②便得出
ΔH=ΔH1×+ΔH2===(-483.6kJ·mol-1)×+(-44.0kJ·mol-1)===-285.8kJ·mol-1
所求热化学方程式为：H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH===-285.8 kJ·mol-1
2．虚拟途径法
先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求的反应热。
举例：若反应物A变为生成物D，可以有两个途径：
①由A直接变成D，反应热为ΔH；
②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
则有：ΔH===ΔH1+ΔH2+ΔH3
应用加合法计算反应热时应注意：
①热化学方程式如果相加(或相减)，则反应热就相应地相加(或相减)。
②反应热数值与各物质的化学计量数成正比：化学计量数乘以(或除以)某个数，则反应热就相应地乘以(或除以)这个数。
③可逆反应中，热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热；正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。
【变式2-1】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(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
则反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋C(石墨，s)===TiCl4(l)＋CO2(g)的ΔH是( )
A．30.0 kJ·mol－1 B．－80.5 kJ·mol－1
C．－30.0 kJ·mol－1 D．80.5 kJ·mol－1
答案：A
解析：已知：①TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋O2(g) ΔH＝140.5 kJ·mol－1，②C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol－1，根据盖斯定律由①＋②可得反应：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋C(石墨，s)===TiCl4(l)＋CO2(g) ΔH＝140.5 kJ·mol－1＋(－110.5 kJ·mol－1)＝30.0 kJ·mol－1。
【变式2-2】黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为
S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) ΔH
已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1
S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2
2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3
则ΔH＝ 。
答案：3ΔH1＋ΔH2－ΔH3
解析：根据已知热化学方程式：
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1①
S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2②
2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3③
将方程式3×①＋②－③得S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)，则ΔH＝3ΔH1＋ΔH2－ΔH3
1．下列有关中和反应反应热的说法正确的是( )
A．中和反应反应热的热化学方程式：H＋(l)＋OH－(l)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
B．每次测量中和反应反应热的实验过程中，需测定温度4次
C．环形玻璃搅拌棒若用铜棒代替，则测量出的中和反应热数值偏小
D．若稀酸溶液中H＋与稀碱溶液中OH－的物质的量相等，则所测中和反应反应热数值更准确
答案：C
解析：A项，H＋和OH－不能用“l”符号，应该用“aq”符号，错误；B项，每次实验中需要测量NaOH溶液的温度、盐酸的温度和反应后溶液的最高温度，需要测温度3次，错误；C项，铜容易导热，使热量损失，所以测量的中和反应反应热数值偏小，正确；D项，当酸与碱中的H＋和OH－物质的量相等时，实验过程中稍有误差就不能确定生成水的量，一般都是有一种物质稍微过量，错误。
2．某同学通过实验测出稀盐酸和稀NaOH溶液(碱稍过量)反应生成1 mol水的反应热ΔH＝－52.3 kJ·mol－1，比理论数值要小，造成这一结果的原因不可能的是( )
A．实验装置保温、隔热效果差
B．用量筒量取盐酸时仰视读数
C．分多次将NaOH溶液倒入量热计的内筒中
D．用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度
答案：B
解析：若装置保温、隔热效果差，会造成较多的热量损失，测得的反应热数值偏小，A项可能；用量筒取液体，仰视读数时，实际量取的溶液体积多于应该量取的溶液体积，会导致放出的热量变多，B项不可能；C项操作会导致较多的热量损失，C项可能；D项操作会导致测得的NaOH溶液的初始温度偏高，最后计算出的反应放出的热量比实际放出的热量少，D项可能。
3．强酸和强碱稀溶液的中和反应反应热可表示为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。
已知：①HCl(aq)＋NH3·H2O(aq)===NH4Cl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－a kJ·mol－1
②HCl(aq)＋NaOH(s)===NaCl(aq)＋H2O(l)
ΔH＝－b kJ·mol－1
③HNO3(aq)＋KOH(aq)===KNO3(aq)＋H2O(l)
ΔH＝－c kJ·mol－1
则a、b、c三者的大小关系为( )
A．a＞b＞c B．b＞c＞a C．a＝b＝c D．无法比较
答案：B
解析：NH3·H2O电离吸热，氢氧化钠固体溶解过程放热，且比较的都是数值大小。
4．如图为两种制备硫酸的途径(反应条件略)。下列说法不正确的是( )
A．途径①和途径②的反应热是相等的
B．含1 mol H2SO4的浓溶液和含1 mol H2SO4的稀溶液，分别与足量的NaOH溶液反应，二者放出的热量是相等的
C．1 mol S在空气中燃烧放出的热量等于在纯氧中燃烧放出的热量
D．若ΔH1<ΔH2＋ΔH3，则2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)为放热反应
答案：B
解析：硫酸的浓溶液溶于水放热，故B错误。
5．肼(N2H4)是一种高效清洁的火箭燃料。8 g N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5 kJ热量。则下列热化学方程式中正确的是( )
A．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534 kJ·mol－1
B．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋534 kJ·mol－1
C．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋H2O(l) ΔH＝－267 kJ·mol－1
D．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋H2O(g) ΔH＝＋267 kJ·mol－1
答案：A
解析：0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出133.5 kJ热量，则1 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出133.5 kJ×4＝534 kJ热量，热化学方程式为N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534 kJ·mol－1，A项正确。
6．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) ΔH＝－221.0 kJ·mol－1 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，依据盖斯定律得到C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1；故选D。
7．已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH1＝－a kJ·mol－1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH2＝－b kJ·mol－1
③C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH3＝－c kJ·mol－1
④C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH4＝－d kJ·mol－1
下列说法正确的是( )
A．c＞d
B．0.5a＞b
C．氢气的燃烧热为ΔH＝－b kJ·mol－1
D．CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－(c－d)kJ·mol－1
答案：B
解析：③是不完全燃烧，④是完全燃烧，相同物质的量的C燃烧，完全燃烧比不完全燃烧释放出的热量多，则c＜d，故A项错误；相同物质的量的氢气燃烧，生成液态水比生成水蒸气释放的热量多，则0.5a＞b，故B项正确；燃烧热是指1 mol可燃物燃烧生成指定产物时释放的热量，氢气的燃烧热为a kJ·mol－1，故C项错误；据盖斯定律，④－③得CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－(d－c)kJ·mol－1，故D项错误。
8．室温下，CuSO4·5H2O(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)＋5H2O(l) ΔH1>0；CuSO4(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq) ΔH2<0。若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，则下列判断正确的是( )
A．ΔH1<ΔH3 B．ΔH2>ΔH3
C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2＝ΔH3
答案：A
解析：已知CuSO4·5H2O(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)＋5H2O(l) ΔH1>0①，CuSO4(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq) ΔH2<0②，根据盖斯定律将①－②得到CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l) ΔH3＝ΔH1－ΔH2，因为ΔH1>0，ΔH2<0，故ΔH1<ΔH3，ΔH2<ΔH3，故A正确。
9．氧化亚铜常用于制船底防污漆，用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O，已知反应：
①2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s) ΔH＝－314 kJ·mol－1
②2Cu2O(s)＋O2(g)===4CuO(s) ΔH＝－292 kJ·mol－1
则CuO(s)＋Cu(s)===Cu2O(s)的ΔH等于( )
A．－11 kJ·mol－1 B．11 kJ·mol－1
C．22 kJ·mol－1 D．－22 kJ·mol－1
答案：A
解析：根据盖斯定律，将×(①－②)得CuO(s)＋Cu(s)===Cu2O(s)，故ΔH＝ kJ·mol－1＝－11 kJ·mol－1。
10．(1)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25 ℃、101 kPa时：
CaO(s)＋H2SO4(l)===CaSO4(s)＋H2O(l) ΔH＝－271 kJ·mol－1
5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l) ΔH＝－937 kJ·mol－1
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是
_______________________________________________________________。
(2)已知：Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g) ΔH1＝＋1 344.1 kJ· mol－1
2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g) ΔH2＝＋1 169.2 kJ· mol－1
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为____________________________________。
答案：(1)Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋HF(g)＋3H3PO4(l) ΔH＝－418 kJ·mol－1
(2)Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g) ΔH＝＋174.9 kJ·mol－1
解析：(1)已知：①CaO(s)＋H2SO4(l)===CaSO4(s)＋H2O(l) ΔH＝－271 kJ·mol－1
②5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l) ΔH＝－937 kJ·mol－1
则根据盖斯定律可知①×5－②即得到Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋HF(g)＋3H3PO4(l) ΔH＝－418 kJ·mol－1。
(2)已知：①Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g) ΔH1＝＋1 344.1 kJ· mol－1
②2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g) ΔH2＝＋1 169.2 kJ· mol－1
则根据盖斯定律可知①－②即得到由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g) ΔH＝＋174.9 kJ·mol－1。
1．通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。
①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝b kJ·mol－1
③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3＝c kJ·mol－1
④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝d kJ·mol－1
下列说法不正确的是( )
A．反应①②为反应③提供原料气
B．反应③也是CO2资源化利用的方法之一
C．反应CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(l)的ΔH＝ kJ·mol－1
D．反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d) kJ·mol－1
答案：C
解析：反应③中的反应物为CO2、H2，由反应可知，反应①②为反应③提供原料气，故A正确；反应③中的反应物为CO2，转化为甲醇，则反应③也是CO2资源化利用的方法之一，故B正确；由反应④可知，物质的量与热量成正比，且气态水的能量比液态水的能量高，则反应CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(l)的ΔH≠ kJ·mol－1，故C错误；由盖斯定律可知，②×2＋③×2＋④得到2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)，则ΔH＝(2b＋2c＋d) kJ·mol－1，故D正确。
2．2 mol金属钠和1 mol氯气反应的能量关系如图所示，下列说法不正确的是( )
A．ΔH2＞0
B．ΔH4＋ΔH5＋ΔH8＝ΔH1
C．在相同条件下，2K(g)―→2K＋(g)的ΔH＜ΔH3
D．ΔH6＋ΔH7＝ΔH8
答案：B
解析：金属钠由固态变为气态的过程中需要吸收热量，因此ΔH2＞0，故A项正确；由盖斯定律可知，过程1为2、3、4、5、6、7的过程之和，则ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＋ΔH7＝ΔH1，故B项错误；由钾原子原子核外有4个电子层，其失去最外层一个电子所需的能量较小，因此2K(g)―→2K＋(g)的ΔH＜ΔH3，故C项正确；由盖斯定律可知ΔH6＋ΔH7＝ΔH8，故D项正确。
3．室温下，CuSO4·5H2O(s)、CuSO4(s)与其水溶液之间转化的焓变关系如图：
已知CuSO4·5H2O(s)溶于水，溶液温度降低；CuSO4(s)溶于水，溶液温度升高。下列有关说法正确的是( )
A．从硫酸铜溶液中析出CuSO4·5H2O(s)的反应焓变ΔH＞0
B．1 mol CuSO4(s)的总能量大于1 mol Cu2＋(aq)与1 mol SO(aq)的总能量
C．ΔH2＞ΔH1
D．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
答案：B
解析：图中ΔH2＞0，可知从硫酸铜溶液中析出CuSO4·5H2O(s)的反应焓变ΔH＜0，故A项错误；图中ΔH3＜0，可知1 mol CuSO4(s)的总能量大于1 mol Cu2＋(aq)与1 mol SO(aq)的总能量，故B项正确；ΔH2＞0，ΔH3＜0，ΔH1＝ΔH2－ΔH3，则ΔH2＜ΔH1，故C项错误；由盖斯定律可知ΔH1＝ΔH2－ΔH3，故D项错误。
4．NASA宣布将发起“CO2转化挑战赛”，这项研究有助于解决在火星上的生存问题。下列说法不正确的是( )
A．ΔH1＝－(ΔH2＋ΔH3＋ΔH4)
B．用工业催化剂代替微生物发酵，ΔH5不变
C．葡萄糖的燃烧热为－ΔH1
D．“人造转化器”起催化剂的作用
答案：D
解析：根据盖斯定律可知ΔH1＝－(ΔH2＋ΔH3＋ΔH4)，A正确；催化剂不改变反应热，故用工业催化剂代替微生物发酵，ΔH5不变，B正确；根据图示可知葡萄糖的燃烧热为－ΔH1，C正确； “人造转化器”的目的是使非自发的反应发生，D错误。
5．将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。煤转化为水煤气的主要化学反应为C＋H2O(g)CO＋H2。
C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1；
H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH2＝－242.0 kJ·mol－1；
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3＝－283.0 kJ·mol－1。
试回答：
(1)请你根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应生成CO和H2的热化学方程式：_____________________________________。
(2)比较反应热数据可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和，比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量________(填“多”或“少”)。
①甲同学据此认为：“煤炭燃烧时加少量水，可以使煤炭燃烧放出更多的热量。”
乙同学根据盖斯定律作出了下列循环图
请你写出ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4之间存在的关系式_________________________。
②乙同学据此认为：“将煤转化为水煤气再燃烧放出的热量，最多与直接燃烧煤放出的热量相同。”请分析：甲、乙两同学观点正确的是__________(填“甲”或“乙”)同学，另一同学出现错误观点的原因是_______________________________________________________。
答案：(1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.5 kJ·mol－1
(2)多 ①ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4
②乙 甲同学忽视了反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)为吸热反应
解析：首先考虑的是如何把“C(s)与水蒸气”这两种反应物和“CO和H2”这两种生成物“同位”。基本原则就是在确定好化学计量数的前提下，用加减法达到“同位”——异侧减过来，同侧加上来。再根据方程式组合时的倍数和加减来确定ΔH 的组合，方法相同。计算多步反应的焓变之间的关系，关键是看各反应之间能否构成总反应与各步反应之间的关系，在图形上看应该是一个闭合的反应关系，它们之间符合盖斯定律。
