章复习 单元大概念
利用盖斯定律求解反应热的复杂计算
例 CO、H2、C2H5OH三种燃料燃烧的热化学方程式如下：
①CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝a kJ/mol
②H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH2＝b kJ/mol
③C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH3＝c kJ/mol
求： 2CO(g)＋4H2(g)===H2O(g)＋C2H5OH(l) ΔH＝_______________kJ/mol。
解题方法如下：
焓变ΔH的计算
ΔH与反应前后物质的能量 放热反应 吸热反应
ΔH＝∑E(生成物)－∑E(反应物)
ΔH与化学键的键能 ΔH＝∑(反应物键能)－∑(生成物键能)
ΔH与盖斯定律 利用盖斯定律求热化学方程式中的焓变ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
[根据键能计算反应的焓变]
(1) 计算方法：ΔH＝∑(反应物的键能)－∑(生成物的键能)
(2) 1 mol常见物质中含有的化学键的物质的量如下表：
物质 金刚石 硅 SiO2
化学键 C—C Si—Si Si—O
n/mol 2 2 4
物质 P4 CO2 CH4 S8
化学键 P—P C==O C—H S—S
n/mol 6 2 4 8
例 已知：
化学键 Si—H Si—Cl H—H H—Cl Si—Si
键能/(kJ/mol) 318 360 436 431 176
工业上高纯硅可通过反应：SiHCl3(g)＋H2(g)Si(s)＋3HCl(g)制取，该反应的ΔH＝3E(Si—Cl)＋E(Si—H)＋E(H—H)－2E(Si—Si)－3E(H—Cl)＝(3×360＋318＋436－2×176－3×431)kJ/mol＝＋189 kJ/mol。
1. (2024·广东卷) “极地破冰”“太空养鱼”等彰显了我国科技发展的巨大成就。下列说法正确的是( )
A. “雪龙2”号破冰船极地科考：破冰过程中水发生了化学变化
B. 大型液化天然气运输船成功建造：天然气液化过程中形成了新的化学键
C. 嫦娥六号的运载火箭助推器采用液氧煤油发动机：燃烧时存在化学能转化为热能
D. 神舟十八号乘组带着水和斑马鱼进入空间站进行科学实验：水的电子式为HOH
2. (2024·广东卷)酸催化下，NaNO2与NH4Cl混合溶液发生反应，已知该反应及其能量关系如下：
则反应NO(aq)＋NH(aq)===N2(g)＋2H2O(l)的ΔH＝________。
3. (2024·安徽卷)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料，由乙烷制乙烯的研究备受关注。已知下列反应的热化学方程式：
①2C2H6(g)＋O2(g)===2C2H4(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－209.8 kJ/mol
②C2H6(g)＋CO2(g)===C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g) ΔH2＝＋178.1 kJ/mol
则反应③2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)的ΔH3＝________kJ/mol。
4. (2021·广东卷)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) ΔH1
b. CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g) ΔH2
c. CH4(g)??C(s)＋2H2(g) ΔH3
d. 2CO(g)??CO2(g)＋C(s) ΔH4
e. CO(g)＋H2(g)??H2O(g)＋C(s)ΔH5
根据盖斯定律，反应a的ΔH1＝__________________________________________(写出一个代数式即可)。
5. (2022·全国甲卷)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 ℃时反应的热化学方程式如下：
ⅰ. 直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g) ΔH1＝＋172 kJ/mol
ⅱ. 碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH2＝－51 kJ/mol
则反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH＝________kJ/mol。
6. (2023·广东卷)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化，其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化，用公式Q＝cρV总·ΔT计算获得。
(1) 盐酸浓度的测定：移取20.00 mL待测液，加入指示剂，用0.500 0 mol/L NaOH溶液反应至终点，消耗NaOH溶液22.00 mL。该盐酸浓度为________mol/L。
(2) 热量的测定：取上述NaOH溶液和盐酸各50 mL进行反应，测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1，则该过程放出的热量为________J[c和ρ分别取4.18 J/(g· ℃)和1.0 g/mL，忽略水以外各物质吸收的热量，下同]。
(3) 借鉴(2)的方法，甲同学测量放热反应Fe(s)＋CuSO4(aq)=== FeSO4(aq)＋Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表。
序号 反应试剂 体系温度/℃
反应前 反应后
ⅰ 0.20 mol/L CuSO4溶液100 mL 1.20 g铁粉 a b
ⅱ 0.56 g铁粉 a c
①温度：b________c(填“＞”“＜”或“＝”)。
②ΔH＝____________________________(选择表中一组数据计算)。
结果表明，该方法可行。
(4) 乙同学设计实验测量反应A[Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===3FeSO4(aq)]的焓变。
查阅资料：配制Fe2(SO4)3溶液时需加入少量酸。
提出猜想：Fe粉与Fe2(SO4)3溶液混合，在反应A进行的过程中，可能存在Fe粉和酸的反应。
验证猜想：用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1；向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe粉，溶液颜色变浅的同时有气泡冒出，说明存在反应A和__________________(用离子方程式表示)。
实验小结：猜想成立，不能直接测反应A的焓变。
教师指导：鉴于以上问题，特别是气体生成带来的干扰，需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。
优化设计：乙同学根据相关原理，重新设计了优化的实验方案，获得了反应A的焓变。该方案为_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
章复习 单元大概念
高考能力
1. C 【解析】破冰过程无新物质生成，是物理变化，A错误；天然气液化的过程是气态变为液态，是物理变化，无新的化学键形成，B错误；燃烧放热，是化学能转化为热能，C正确；水的电子式为，D错误。
2. ΔH1－ΔH2－ΔH3＋ΔH4
【解析】由题可列式：
Ⅰ.NaNO2(s)＋NH4Cl(s)===N2(g)＋NaCl(s)＋2H2O(l) ΔH1；
Ⅱ.NaNO2(s)===Na＋(aq)＋NO(aq) ΔH2；
Ⅲ.NH4Cl(s)===Cl－(aq)＋NH(aq) ΔH3；
Ⅳ.NaCl(s)===Na＋(aq)＋Cl－(aq) ΔH4；
根据盖斯定律，目标反应式可由Ⅰ－Ⅱ－Ⅲ＋Ⅳ得到，故反应ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3＋ΔH4。
3. －566
【解析】根据盖斯定律，将反应①－反应②×2可得反应③，则ΔH3＝ΔH1－2ΔH2＝(－209.8－178.1×2)kJ/mol＝－566 kJ/mol。
4. ΔH3－ΔH4或ΔH2＋ΔH3－ΔH5
5. －223
【解析】 (1) 由盖斯定律知，ΔH＝ΔH2－ΔH1＝(－51－172)kJ/mol＝－223 kJ/mol。
6. (1) 0.550 0 (2) 418(T1－T0) (3) ①＞ ②－20.9(b－a)kJ/mol或－41.8(c－a)kJ/mol (4) Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 将一定量的Cu粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中反应，测量反应热，计算得到反应Cu(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===CuSO4(aq)＋2FeSO4(aq)的焓变ΔH1；根据甲同学实验计算得到反应Fe(s)＋CuSO4(aq)===Cu(s)＋FeSO4(aq)的焓变ΔH2；根据盖斯定律计算得到反应Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===3FeSO4(aq)的焓变为ΔH1＋ΔH2
【解析】 (1) 滴定时发生的反应为HCl＋NaOH===NaCl＋H2O，故c(HCl)＝＝＝0.550 0 mol/L。(2) 由Q＝cρV总·ΔT知，Q＝4.18 J/(g· ℃)×1.0 g/mL×(50 mL＋50 mL)×(T1－T0)℃＝418(T1－T0)J。
(3) ① 100 mL 0.20 mol/L CuSO4溶液中含有0.02 mol CuSO4，1.20 g Fe粉和0.56 g Fe粉的物质的量分别为0.021 mol(过量)、0.01 mol，实验ⅰ中有0.02 mol CuSO4发生反应，实验ⅱ中有0.01 mol CuSO4发生反应，实验ⅰ放出的热量多，则b＞c；②由实验ⅰ知，ΔH＝－＝－20.9(b－a)kJ/mol；由实验ⅱ知，ΔH＝－41.8(c－a)kJ/mol。(4) 用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1说明溶液呈强酸性，即溶液中还存在Fe与酸的反应，其离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。(共21张PPT)
第一章
单元大概念
章复习
知 识 网 络
单元整合
例 CO、H2、C2H5OH三种燃料燃烧的热化学方程式如下：
利用盖斯定律求解反应热的复杂计算
1
③C2H5OH(l)＋3O2(g)=====2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH3＝c kJ/mol
求： 2CO(g)＋4H2(g)=====H2O(g)＋C2H5OH(l) ΔH＝________kJ/mol。
解题方法如下：
焓变ΔH的计算
2
ΔH与反应前后物质的能量 放热反应
吸热反应
ΔH＝∑E(生成物)－∑E(反应物) ΔH与化学键的键能 ΔH＝∑(反应物键能)－∑(生成物键能) ΔH与盖斯定律 利用盖斯定律求热化学方程式中的焓变ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 [根据键能计算反应的焓变]
(1) 计算方法：ΔH＝∑(反应物的键能)－∑(生成物的键能)
(2) 1 mol常见物质中含有的化学键的物质的量如下表：
物质 金刚石 硅 SiO2 化学键 C—C Si—Si Si—O n/mol 2 2 4 物质 P4 CO2 CH4 S8
化学键 P—P C==O C—H S—S
n/mol 6 2 4 8
例 已知：
化学键 Si—H Si—Cl H—H H—Cl Si—Si
键能/(kJ/mol) 318 360 436 431 176
高考能力
1. (2024·广东卷) “极地破冰”“太空养鱼”等彰显了我国科技发展的巨大成就。下列说法正确的是( )
A. “雪龙2”号破冰船极地科考：破冰过程中水发生了化学变化
B. 大型液化天然气运输船成功建造：天然气液化过程中形成了新的化学键
C. 嫦娥六号的运载火箭助推器采用液氧煤油发动机：燃烧时存在化学能转化为热能
C
2. (2024·广东卷)酸催化下，NaNO2与NH4Cl混合溶液发生反应，已知该反应及其能量关系如下：
ΔH1－ΔH2－ΔH3＋ΔH4
3. (2024·安徽卷)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料，由乙烷制乙烯的研究备受关注。已知下列反应的热化学方程式：
①2C2H6(g)＋O2(g)=====2C2H4(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－209.8 kJ/mol
②C2H6(g)＋CO2(g)=====C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g) ΔH2＝＋178.1 kJ/mol
则反应③2CO(g)＋O2(g)=====2CO2(g)的ΔH3＝________ kJ/mol。
【解析】 根据盖斯定律，将反应①－反应②×2可得反应③，则ΔH3＝ΔH1－2ΔH2＝(－209.8－178.1×2)kJ/mol＝－566 kJ/mol。
－566
4. (2021·广东卷)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：
根据盖斯定律，反应a的ΔH1＝_______________________________(写出一个代数式即可)。
ΔH3－ΔH4或ΔH2＋ΔH3－ΔH5
5. (2022·全国甲卷)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 ℃时反应的热化学方程式如下：
ⅰ. 直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)=====TiCl4(g)＋O2(g) ΔH1＝＋172 kJ/mol
ⅱ. 碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)=====TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH2＝－51 kJ/mol
则反应2C(s)＋O2(g)=====2CO(g)的ΔH＝________ kJ/mol。
【解析】 (1) 由盖斯定律知，ΔH＝ΔH2－ΔH1＝(－51－172)kJ/mol＝－223 kJ/mol。
－223
6. (2023·广东卷)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化，其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化，用公式Q＝cρV总·ΔT计算获得。
(1) 盐酸浓度的测定：移取20.00 mL待测液，加入指示剂，用0.500 0 mol/L NaOH溶液反应至终点，消耗NaOH溶液22.00 mL。该盐酸浓度为______________ mol/L。
(2) 热量的测定：取上述NaOH溶液和盐酸各50 mL进行反应，测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1，则该过程放出的热量为_______________J[c和ρ分别取4.18 J/(g· ℃)和1.0 g/mL，忽略水以外各物质吸收的热量，下同]。
0.550 0
418(T1－T0)
(3) 借鉴(2)的方法，甲同学测量放热反应Fe(s)＋CuSO4(aq)=====FeSO4(aq)＋Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表。
序号 反应试剂 体系温度/℃ 反应前 反应后
ⅰ 0.20 mol/L CuSO4溶液100 mL 1.20 g铁粉 a b
ⅱ 0.56 g铁粉 a c
①温度：b_____c(填“＞”“＜”或“＝”)。
②ΔH＝__________________________________________(选择表中一组数据计算)。
结果表明，该方法可行。
>
－20.9(b－a)kJ/mol或－41.8(c－a)kJ/mol
(4) 乙同学设计实验测量反应A[Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)=====3FeSO4(aq)]的焓变。
查阅资料：配制Fe2(SO4)3溶液时需加入少量酸。
提出猜想：Fe粉与Fe2(SO4)3溶液混合，在反应A进行的过程中，可能存在Fe粉和酸的反应。
验证猜想：用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1；向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe粉，溶液颜色变浅的同时有气泡冒出，说明存在反应A和___________________________(用离子方程式表示)。
实验小结：猜想成立，不能直接测反应A的焓变。
教师指导：鉴于以上问题，特别是气体生成带来的干扰，需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
优化设计：乙同学根据相关原理，重新设计了优化的实验方案，获得了反应A的焓变。该方案为________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
将一定量的Cu粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中反应，测量反应热，计算得到反应Cu(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===CuSO4(aq)＋2FeSO4(aq)的焓变ΔH1；根据甲同学实验计算得到反应Fe(s)＋CuSO4(aq)===Cu(s)＋FeSO4(aq)的焓变ΔH2；根据盖斯定律计算得到反应Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===3FeSO4(aq)的焓变为ΔH1＋ΔH2
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