2026鲁科版高中化学选择性必修1基础题--第1章　第1节 第2课时 反应焓变的计算

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2026鲁科版高中化学选择性必修1
第1章　化学反应与能量转化
第1节　化学反应的热效应
第2课时　反应焓变的计算
基础过关练
题组一　盖斯定律
1.(2025北师大附中期中)依据图示关系,推测下列说法不正确的是 (　　)
A.石墨燃烧是放热反应
B.1 mol C(石墨)和1 mol CO分别在足量O2中燃烧,全部转化为CO2,前者放热多
C.C(石墨,s)+CO2(g)2CO(g)　ΔH=ΔH1-ΔH2
D.化学反应的ΔH与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
2.(2025广东江门新会一中月考)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
题组二　利用化学键计算反应热
3.(2025安徽阜阳三中调研)某些化学键的键能数据如表所示(键能为1 mol气态分子完全解离成气态原子所吸收的能量):
化学键 H—H Cl—Cl H—Cl SS H—S
键能/(kJ·mol-1) 436 243 432 255 339
下列说法正确的是 (　　)
A.反应的焓变ΔH=生成物的键能之和-反应物的键能之和
B.1 mol H2(g)与2 mol Cl2(g)混合并充分反应生成HCl(g)时放出370 kJ热量
C.2H2(g)+S2(s) 2H2S(g)　ΔH>-229 kJ·mol-1
D.断开SS键形成1 mol硫原子需要吸收255 kJ能量
4.(2025福建厦门双十中学月考)已知NO(g)+H2(g) N2(g)+H2O(g)　ΔH=m kJ·mol-1,过程中吸收或放出的能量如图所示(其中a、b、c、d均为正值):
下列说法正确的是 (　　)
A.过程①、②、③、④都是放热过程
B.m=(a+b-c-d)
C.m=(c+a-d-b)
D.m=(c+d-a-b)
5.(易错题)(2024河南濮阳阶段练习)下表是断裂1 mol指定化学键所需的能量数据。
化学键 P—P P—O OO PO
所需能量/kJ 198 360 498 x
(1)已知1 mol白磷完全燃烧生成固态P4O10的反应热ΔH=-2 982 kJ·mol-1,白磷(P4)、P4O6、P4O10结构如图所示,则上表中x=　　　　。
(2)0.5 mol白磷(P4)与O2反应生成固态P4O6,放出的热量为　　　　kJ。
能力提升练
题组一　利用盖斯定律计算焓变或确定焓变关系
1.(2025福建厦门双十中学月考)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=x kJ·mol-1。
已知:碳单质的摩尔燃烧焓ΔH1=a kJ·mol-1;
S(s)+2K(s) K2S(s)　ΔH2=b kJ·mol-1;
2K(s)+N2(g)+3O2(g) 2KNO3(s)　ΔH3=c kJ·mol-1,则x为 (　　)
A.3a+b-c　B.c-3a-b　C.a+b-c　D.c-a-b
2.(2024山东省实验中学阶段练习)向Na2CO3溶液中滴加盐酸,反应过程中能量变化如图所示,下列说法正确的是 (　　)
A.反应HC(aq)+H+(aq) CO2(g)+H2O(l)为放热反应
B.C(aq)+2H+(aq) CO2(g)+H2O(l)　ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3
C.ΔH1>ΔH2,ΔH2<ΔH3
D.H2CO3(aq) HC(aq)+H+(aq)　ΔH'<0
3.(1)工业上制二甲醚(CH3OCH3)是在一定温度、压强和催化剂作用下进行的。
反应器中发生了下列反应:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1=-90.7 kJ·mol-1
②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH2=-23.5 kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH3=-41.2 kJ·mol-1
反应器中的总反应可表示为3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),则该反应的ΔH=　　　　。
(2)乙烷在一定条件下可发生如下反应:C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)　ΔH,相关物质的摩尔燃烧焓如表所示:
物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
摩尔燃烧焓 ΔH/(kJ·mol-1) -1 560 -1 411 -286
ΔH=　　　　kJ·mol-1。
题组二　反应热的综合计算
4.(2025江苏泰州中学期中)“碳中和”目标如期实现的关键技术之一是CO2的再资源化利用。
(1)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气中普遍含有H2S,需回收处理并加以利用。
①已知下列反应的热化学方程式:
反应Ⅰ:2H2S(g)+3O2(g) 2SO2(g)+2H2O(g)　ΔH1=-1 036 kJ·mol-1
反应Ⅱ:4H2S(g)+2SO2(g) 3S2(g)+4H2O(g)　ΔH2=+94 kJ·mol-1
反应Ⅲ:2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH3=-484 kJ·mol-1
计算H2S热分解反应Ⅳ:2H2S(g) S2(g)+2H2(g)的ΔH4=　　　　。
②较普遍采用处理H2S的方法是克劳斯工艺,即利用反应Ⅰ和Ⅱ生成单质硫。相比克劳斯工艺,利用反应Ⅳ处理H2S的优点是　　　　　　,
缺点是　 　　　。
(2)工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素[CO(NH2)2]。
反应分两步:ⅰ.CO2和NH3生成H2NCOONH4;ⅱ.H2NCOONH4分解生成尿素。
反应过程中能量变化如图所示(E1、E2、E3、E4为正值):
①反应ⅰ为　　　　反应;反应ⅱ为　　　　反应。(填“吸热”或“放热”)
②写出CO2和NH3合成尿素总反应的热化学方程式:　　　　　 　。
5.(2024安徽铜陵统考)回答下列问题:
(1)已知:ⅰ.4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)　ΔH=-115.6 kJ·mol-1
ⅱ.H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)　ΔH=-184 kJ·mol-1
①H2与O2反应生成气态水的热化学方程式为　　　　　　　　　。
②断开1 mol H—O键所需能量为　　　　kJ。
(2)已知反应4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s) 2Al2O3(s)+3TiC(s)　ΔH=-1 176 kJ·mol-1,反应过程中,每转移1 mol电子放出的热量为　　　　。
(3)氮气与氢气反应合成氨的能量变化如图所示,则N2(g)+3H2(g) 2NH3(l)　ΔH=　　　　。
6.(2025北京东城月考)25 ℃、101 kPa下,磷与氯气反应时各状态间的能量(单位为kJ·mol-1)变化如图所示。已知:E1=E2-274.4 kJ·mol-1=E3-495.2 kJ·mol-1=E4-626 kJ·mol-1=E5-1 703.6 kJ·mol-1=E6-1 774 kJ·mol-1。
回答下列问题:
(1)依据图示写出各反应的焓变:
6Cl2(g)+P4(白磷,s) 4PCl3(g)　ΔH1=　　　　;
5Cl2(g)+2P(红磷,s) 2PCl5(g)　ΔH2=　　　　;
Cl2(g)+PCl3(l) PCl5(s)　ΔH3=　　　　　 　。
(2)已知25 ℃、101 kPa下:
①P4(白磷,s)+5O2(g) 2P2O5(s)　ΔH4
②4P(红磷,s)+5O2(g) 2P2O5(s)　ΔH5
则ΔH4　　　　(填“>”“=”或“<”)ΔH5。
(3)黑磷是磷的另一种同素异形体,已知P4(白磷,s) 4P(黑磷,s)　ΔH=-157.2 kJ·mol-1,则红磷、白磷、黑磷的稳定性从高到低的顺序为
　　　　　　　　　　(填名称)。
(4)25 ℃、101 kPa下 ,将1.86 g红磷在2.24 L(已换算成标准状况)Cl2中引燃,生成了大量的白色烟雾,完全反应后,若红磷和Cl2均无剩余且生成的每种产物均只有一种状态,此时放出的热量为　　　　kJ。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C　根据图示,C(石墨,s)+O2(g) CO2(g)　ΔH1=-393.5 kJ·mol-1,ΔH1<0,是放热反应,故A正确;根据图示,C(石墨,s)+O2(g) CO2(g)　ΔH1=-393.5 kJ·mol-1①,CO(g)+O2(g) CO2(g)　ΔH2=-283.0 kJ·mol-1②,根据热化学方程式可知,都是放热反应,1 mol C(石墨)和1 mol CO分别在足量O2中燃烧,全部转化为CO2,C(石墨)放热多,根据盖斯定律,①-②×2可得C(石墨,s)+CO2(g) 2CO(g)　ΔH=ΔH1-2ΔH2,故B正确、C不正确;化学反应的焓变与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,故D正确。
2.A　①2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)　ΔH1
②H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)　ΔH2
③2Cl2(g)+2H2O(g) 4HCl(g)+O2(g)　ΔH3
由盖斯定律可知,反应③=①+2×②,所以ΔH3=ΔH1+2ΔH2,故选A。
方法点津
根据盖斯定律计算反应热常采用以下五个步骤:
(1)写:写出目标方程式(题目中要求书写的热化学方程式),配平。
(2)比:将已知方程式和目标方程式做比较,分析物质类别、位置(在反应物中还是在生成物中)的区别。
(3)倒:为了将已知方程式相加得到目标方程式,可将方程式颠倒过来,反应热的数值不变,但符号要相反。
(4)乘:为了将方程式相加得到目标方程式,可将方程式乘以某个数(可以是分数),反应热也要进行相应的运算。
(5)加:倒、乘两个方面做好了,只要将方程式相加即可得目标方程式,反应热也相加即可。注意:ΔH要带着“+”“-”符号进行运算。
3.C　ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和(解题技法),故A错误;根据表中数据可知,反应H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)的ΔH=(436 kJ·mol-1+243 kJ·mol-1)-2×432 kJ·mol-1=-185 kJ·mol-1,当1 mol H2(g)与2 mol Cl2(g)混合并充分反应时,只有1 mol Cl2(g)实际参与了反应,所以放出的热量为185 kJ,故B错误;根据表中键能数据可得2H2(g)+S2(g) 2H2S(g)　ΔH=-229 kJ·mol-1,由于S2(s) S2(g)　ΔH>0,所以2H2(g)+S2(s) 2H2S(g)　ΔH>-229 kJ·mol-1(易错点),故C正确;断开1 mol SS键形成2 mol硫原子,吸收能量255 kJ,所以断开SS键形成1 mol硫原子需要吸收127.5 kJ能量,故D错误。
4.B　化学键断裂需要吸收能量,形成化学键释放能量,A错误;由题图可知,过程①为2NO(g) 2N(g)+2O(g)　ΔH1=a kJ·mol-1,过程②为2N(g) N2(g)　ΔH2=-c kJ·mol-1,过程③为2H2(g) 4H(g)　ΔH3=b kJ·mol-1,过程④为2O(g)+4H(g) 2H2O(g)　ΔH4=-d kJ·mol-1,根据盖斯定律,×(①+②+③+④)可得反应NO(g)+H2(g) (a+b-c-d) kJ·mol-1,即m=(a+b-c-d),故选B。
5.答案　(1)585　(2)819
解析　(1)由题意可知,白磷完全燃烧生成P4O10的热化学方程式为P4(s)+5O2(g) P4O10(s)　ΔH=-2 982 kJ·mol-1,由ΔH=断裂反应物的化学键吸收的总能量-形成生成物的化学键放出的总能量可得:(198×6+498×5) kJ·mol-1-(12×360+4x) kJ·mol-1=-2 982 kJ·mol-1,解得x=585。
(2)白磷燃烧生成P4O6的热化学方程式为P4(s)+3O2(g) P4O6(s)　ΔH=(198×6+498×3) kJ·mol-1-12×360 kJ·mol-1=-1 638 kJ·mol-1,则0.5 mol白磷与氧气反应生成固态P4O6放出的热量为0.5 mol×1 638 kJ·mol-1=819 kJ。
易错分析
在计算焓变时,需要判断化学键数目,如本题中的白磷(P4)、P4O6、P4O10,根据题给结构可确定1 mol物质中所含各化学键的物质的量。
能力提升练
1.A　碳单质的摩尔燃烧焓ΔH1=a kJ·mol-1,热化学方程式为C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH1=a kJ·mol-1①,S(s)+2K(s) K2S(s)　ΔH2=b kJ·mol-1②,2K(s)+N2(g)+3O2(g) 2KNO3(s)　ΔH3=c kJ·mol-1③,根据盖斯定律,3×①+②-③得S(s)+2KNO3(s)+3C(s) K2S(s)+N2(g)+3CO2(g),所以ΔH=x kJ·mol-1=(3a+b-c) kJ·mol-1,x=3a+b-c,故选A。
归纳总结
应用盖斯定律进行计算的注意事项
(1)当方程式乘某一个数时,ΔH也应乘同一个数;方程式进行加减运算时,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。
(2)将一个热化学方程式颠倒书写时,ΔH的符号也随之改变,但数值不变。
(3)在设计反应过程中,可能会遇到同一物质的三态——固、液、气的相互转化,状态由固→液→气变化时,会吸热;反之会放热。
2.B　由题图可知,HC(aq)与H+(aq)反应生成CO2(g)和H2O(l),反应物总能量小于生成物总能量,为吸热反应,A错误;由题图可得①C(aq)+H+(aq) HC(aq)+H+(aq) H2CO3(aq)　ΔH2,③H2CO3(aq) CO2(g)+H2O(l)　ΔH3,根据盖斯定律,①+②+③可得C(aq)+2H+(aq) CO2(g)+H2O(l)　ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3,B正确;由题图可知,ΔH1、ΔH2均小于0且|ΔH1|>|ΔH2|,故ΔH1<ΔH2,C错误;H2CO3(aq) HC(aq)+H+(aq)与HC(aq)+H+(aq) H2CO3(aq)互为逆过程,两个过程的焓变符号相反,ΔH2<0,故ΔH'>0,D错误。
3.答案　(1)-246.1 kJ·mol-1　(2)+137
解析　(1)第1步:快速分析目标方程式的反应物和生成物,判断是已知方程式的反应物还是生成物,同侧相加,异侧相减。
第2步:看目标方程式中没有出现而已知方程式中出现的物质,需要乘以适当的系数消去。
第3步:应用盖斯定律将①×2+②+③可得3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)　ΔH=2ΔH1+ΔH2+ΔH3=-246.1 kJ·mol-1。
(2)第1步:分析所求的ΔH,需根据已知摩尔燃烧焓数据书写对应的热化学方程式。
(ⅰ)C2H6(g)+O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 560 kJ·mol-1
(ⅱ)C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-1 411 kJ·mol-1
(ⅲ)H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH=-286 kJ·mol-1
第2步:根据目标方程式联立已知方程式。
由(ⅰ)-(ⅱ)-(ⅲ)得C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)　ΔH=+137 kJ·mol-1。
4.答案　(1)①+170 kJ·mol-1　②同时回收H2　能耗较高
(2)①放热　吸热　②CO2(l)+2NH3(l) CO(NH2)2(l)+H2O(l)　ΔH=(E1-E2+E3-E4) kJ·mol-1
解析　(1)①根据盖斯定律,将×(反应Ⅰ+反应Ⅱ-3×反应Ⅲ)可得2H2S(g) S2(g)+2H2(g)　ΔH4=×[-1 036 kJ·mol-1+94 kJ·mol-1-3×(-484 kJ·mol-1)]=+170 kJ·mol-1。②相比克劳斯工艺,利用反应Ⅳ处理H2S的优点是生成硫单质的同时生成H2,可回收H2;反应Ⅳ是吸热反应,缺点是能耗较高。
(2)①由题图可知,反应ⅰ反应物的总能量大于生成物的总能量,反应ⅰ为放热反应;反应ⅱ反应物的总能量小于生成物的总能量,反应ⅱ为吸热反应。②由题图可知,反应ⅰ的热化学方程式为CO2(l)+2NH3(l) H2NCOONH4(l)　ΔH=(E1-E2) kJ·mol-1;反应ⅱ的热化学方程式为H2NCOONH4(l) CO(NH2)2(l)+H2O(l)　ΔH=(E3-E4) kJ·mol-1;根据盖斯定律,反应ⅰ+反应ⅱ可得总反应的热化学方程式为CO2(l)+2NH3(l) CO(NH2)2(l)+H2O(l)　ΔH=(E1-E2+E3-E4) kJ·mol-1。
5.答案　(1)①2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-483.6 kJ·mol-1　②462.9
(2)98 kJ
(3)2(a-b-c) kJ·mol-1
解析　(1)①ⅰ+ⅱ×2得2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-115.6 kJ·mol-1-184 kJ·mol-1×2=-483.6 kJ·mol-1。②设断开1 mol H—O键所需能量为x kJ,根据ΔH=断裂反应物的化学键吸收的总能量-形成生成物的化学键放出的总能量可得,(2×436+496-4×x) kJ·mol-1=-483.6 kJ·mol-1,x=462.9,即断开1 mol H—O键所需能量为462.9 kJ。
(2)该反应转移12 mol电子时,放出的热量为1 176 kJ,则反应过程中每转移1 mol电子放出的热量为=98 kJ。
(3)由题图可知, mol N2(g)和 mol H2(g)的化学键断裂吸收的总能量为a kJ,1 mol N(g)和3 mol H(g)形成1 mol NH3(g)放出的能量为b kJ,NH3(g) NH3(l)　ΔH=-c kJ·mol-1,则N2(g)+3H2(g) 2NH3(l)　ΔH=2(a-b-c) kJ·mol-1。
6.答案　(1)-1 148 kJ·mol-1　-714.6 kJ·mol-1　-123.8 kJ·mol-1　(2)<　(3)黑磷>红磷>白磷　(4)19.364
解析　(1)由题图可知,ΔH1=E4-E6=(E1+626 kJ·mol-1)-(E1+1 774 kJ·mol-1)=-1 148 kJ·mol-1;ΔH2==-714.6 kJ·mol-1;ΔH3==-123.8 kJ·mol-1。(2)由题图可知,白磷转化为红磷的反应为P4(白磷,s) 4P(红磷,s)　ΔH=E5-E6=(E1+1 703.6 kJ·mol-1)-(E1+1 774 kJ·mol-1)=-70.4 kJ·mol-1,由盖斯定律可知,①-②得P4(白磷,s) 4P(红磷,s)　ΔH=ΔH4-ΔH5<0,ΔH4<ΔH5。(3)根据(2)可知P4(白磷,s) 4P(红磷,s)　ΔH=-70.4 kJ·mol-1　ⅰ,则等质量时具有的能量:白磷>红磷;P4(白磷,s) 4P(黑磷,s)　ΔH=-157.2 kJ·mol-1　ⅱ,则等质量时具有的能量:白磷>黑磷;根据盖斯定律,ⅰ-ⅱ可得4P(黑磷,s) 4P(红磷,s)　ΔH=+86.8 kJ·mol-1,则等质量时具有的能量:红磷>黑磷,物质的能量越高稳定性越差,故物质的稳定性:黑磷>红磷>白磷。(4)由题图可知,2P(红磷,s)+3Cl2(g) 2PCl3(l)　ΔH6==-604.2 kJ·mol-1,2P(红磷,s)+5Cl2(g) 2PCl5(s)　ΔH7==-851.8 kJ·mol-1,设Cl2与红磷反应生成PCl3(l)为x mol、生成PCl5(s)为y mol,由题意可得:①(x+y) mol=,②(3x+5y) mol=×2,解得x=0.05、y=0.01,则反应放出的热量为×0.01 mol+×0.05 mol=19.364 kJ。
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