高中化学第二节 反应热的计算导学案

这是一份高中化学第二节 反应热的计算导学案，共15页。

一、盖斯定律
1．盖斯定律的内容
大量实验证明，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。换句话说，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．盖斯定律的意义
应用盖斯定律可以间接计算以下情况(不能直接测定)的反应热：
(1)有些反应进行得很慢。
(2)有些反应不容易直接发生。
(3)有些反应的生成物不纯(有副反应发生)。
3．应用盖斯定律的计算方法
(1)“虚拟路径”法
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。
如图所示：
则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
(2)加合法
加合法就是运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。
举例说明：
根据如下两个反应，选用上述两种方法，计算出C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g)的反应热ΔH。
Ⅰ.C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·ml－1
Ⅱ.CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－283.0 kJ·ml－1
①“虚拟路径”法
反应C(s)＋O2(g)====CO2(g)的途径可设计如下：
则ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5 kJ·ml－1。
②加合法
分析：找唯一：C、CO分别在Ⅰ、Ⅱ中出现一次
同侧加：C是Ⅰ中反应物，为同侧，则“＋Ⅰ”
异侧减：CO是Ⅱ中反应物，为异侧，则“－Ⅱ”
调计量数：化学计量数相同，不用调整，则Ⅰ－Ⅱ即为运算式。所以ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5 kJ·
ml－1。
1．已知反应：
H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH1
eq \f(1,2)N2(g)＋O2(g)===NO2(g) ΔH2
eq \f(1,2)N2(g)＋eq \f(3,2)H2(g)===NH3(g) ΔH3
则反应2NH3(g)＋eq \f(7,2)O2(g)===2NO2(g)＋3H2O(g)的ΔH为( )
A．2ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3
B．ΔH1＋ΔH2－ΔH3
C．3ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3
D．3ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3
答案 D
解析 由题意把已知反应依次编号为①、②、③，根据盖斯定律将方程式①×3＋②×2－③×2得2NH3(g)＋eq \f(7,2)O2(g)===2NO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝3ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3。
2．根据下列热化学方程式：
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·ml－1
②H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH2＝－285.8 kJ·ml－1
③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－870.3 kJ·ml－1
可以计算出2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)====CH3COOH(l)的反应热为________________(写出计算过程)。
答案 ΔH＝－488.3 kJ·ml－1
由①×2＋②×2－③可得：2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)====CH3COOH(l) ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2－ΔH3＝2×(－393.5 kJ·ml－1)＋2×(－285.8 kJ·ml－1)－(－870.3 kJ·ml－1)＝－488.3 kJ·ml－1。
(1)利用盖斯定律解题时注意热化学方程式中各物质的聚集状态。
(2)运用盖斯定律求化学反应的反应热时，常将多个反应变式加(减)，变式时常涉及热化学方程式化学计量数的扩大或缩小，易忽视ΔH数值作同等倍数的改变。另外，ΔH带“＋”“－”号进行加(减)。
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eq \f(nA,a)＝eq \f(nB,b)＝eq \f(nC,c)＝eq \f(nD,d)＝eq \f(Q,|ΔH|)
例1 已知由氢气和氧气反应生成4.5 g水蒸气时放出60.45 kJ的热量。
(1)写出H2燃烧的热化学方程式。
(2)计算该条件下50 g H2燃烧放出的热量。
答案 (1)已知生成4.5 g水蒸气(0.25 ml)放出60.45 kJ的热量
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH
2 ml 1 ml 2 ml |ΔH|
0.25 ml 60.45 kJ
则eq \f(2,0.25)＝eq \f(|ΔH|,60.45)
|ΔH|＝483.6 kJ·ml－1，
由于放热，所以ΔH＝－483.6 kJ·ml－1，
故热化学方程式为：2H2(g)＋O2(g)====2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·ml－1。
(2)50 g H2的物质的量为：eq \f(50 g,2 g·ml－1)＝25 ml
50 g H2放出热量为：25 ml×eq \f(483.6,2) kJ·ml－1＝6 045 kJ。
2．根据反应物、生成物的键能计算
ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。
例2 根据键能数据计算CH4(g)＋4F2(g)====CF4(g)＋4HF(g)的反应热ΔH。
答案 ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和＝(4×414＋4×155－4×489－4×565)kJ·
ml－1＝－1 940 kJ·ml－1。
3．根据物质的燃烧热数值计算
Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH(燃烧热)|。
例3 已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2 215 kJ·ml－1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水，则放出的热量约为( )
A．55 kJ B．220 kJ
C．550 kJ D．1 108 kJ
答案 A
解析 丙烷分子式是C3H8，燃烧热为ΔH＝－2 215 kJ·ml－1，则1 ml丙烷完全燃烧会产生4 ml水，放热2 215 kJ。1.8 g水的物质的量为0.1 ml，则消耗丙烷的物质的量为0.025 ml，所以反应放出的热量为0.025 ml×2 215 kJ·ml－1＝55.375 kJ，则放出的热量约为55 kJ。
4．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。
例4 [2018·全国卷Ⅱ，27(1)节选]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·ml－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－394 kJ·ml－1
C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH＝－111 kJ·ml－1
该催化重整反应的ΔH＝________kJ·ml－1。
答案 ＋247
解析 将题给三个反应依次编号为①、②、③：
C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－75 kJ·ml－1①
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－394 kJ·ml－1②
C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH＝－111 kJ·ml－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·ml－1。
三、反应热(ΔH)的比较
1．ΔH大小比较时注意事项
ΔH是有符号“＋”“－”的，比较时要带着符号比较。
(1)吸热反应的ΔH为“＋”，放热反应的ΔH为“－”，
所以吸热反应的ΔH一定大于放热反应的ΔH。
(2)放热反应的ΔH为“－”，所以放热越多，ΔH越小。
2．常见的几种ΔH大小比较方法
(1)如果化学计量数加倍，ΔH的绝对值也要加倍
例如，H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH1＝－a kJ·ml－1；
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－b kJ·ml－1，其中ΔH2＜ΔH1＜0，且b＝2a。
(2)同一反应，反应物或生成物的状态不同，反应热不同
在同一反应里，反应物或生成物状态不同时，要考虑A(g)eq \(,\s\up7(放热),\s\d5(吸热))A(l)eq \(,\s\up7(放热),\s\d5(吸热))A(s)，或者从三状态自身的能量比较：E(g)＞E(l)＞E(s)，可知反应热大小亦不相同。
如S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＝－a kJ·ml－1
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＝－b kJ·ml－1
(3)晶体类型不同，产物相同的反应，反应热不同
如C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－a kJ·ml－1
C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－b kJ·ml－1
(4)根据反应进行的程度比较反应热大小
①其他条件相同，燃烧越充分，放出热量越多，ΔH越小，如C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH1；C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2，则ΔH1＞ΔH2。
②对于可逆反应，由于反应物不可能完全转化为生成物，所以实际放出(或吸收)的热量小于相应的热化学方程式中的ΔH的绝对值。如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－197 kJ·ml－1，向密闭容器中通入2 ml SO2(g)和1 ml O2(g)，发生上述反应，达到平衡后，放出的热量小于197 kJ，但ΔH仍为－197 kJ·ml－1。
(5)中和反应中反应热的大小不同
①浓硫酸和氢氧化钠固体反应生成1 ml水时，放出的热量一定大于57.3 kJ(浓硫酸稀释和氢氧化钠固体溶解时都会放出热量)。
②醋酸和NaOH溶液反应生成1 ml水时，放出的热量一定小于57.3 kJ(醋酸电离会吸热)。
③稀硫酸和Ba(OH)2溶液反应生成1 ml水时，反应放出的热量一定大于57.3 kJ(SOeq \\al(2－,4)和
Ba2＋反应生成BaSO4沉淀会放热)。
1．下列各组热化学方程式中，ΔH1＜ΔH2的是( )
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH2
②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1
S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2
③H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2
④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH1
CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH2
A．① B．②③④ C．④ D．①②③
答案 A
解析 碳不完全燃烧放热少，焓变比较大小时考虑负号，所以ΔH1＜ΔH2，故①符合；固体硫变为气态硫需要吸收热量，焓变比较大小时考虑负号，所以ΔH1＞ΔH2，故②不符合；相同条件下物质的量少的反应放热少，焓变比较大小时考虑负号，1 ml氢气燃烧放热小于2 ml氢气燃烧放热，所以ΔH1＞ΔH2，故③不符合；碳酸钙分解吸热，焓变为正值，氧化钙和水反应是化合反应，放热，焓变是负值，所以ΔH1＞ΔH2，故④不符合；故选A。
2．已知：C(s，金刚石)===C(s，石墨) ΔH＝－1.9 kJ·ml－1
C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2
根据上述反应所得出的结论正确的是( )
A．ΔH1＝ΔH2 B．ΔH1＞ΔH2
C．ΔH1＜ΔH2 D．金刚石比石墨稳定
答案 C
解析 已知：C(s，金刚石)===C(s，石墨) ΔH＝－1.9 kJ·ml－1，则相同量的金刚石和石墨，金刚石的能量高，燃烧放出的热量多，则ΔH1＜ΔH2＜0，能量越高越不稳定，则石墨比金刚石稳定，故C正确，A、B、D错误。
3．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)＋eq \f(1,2)H2SO4(浓)===eq \f(1,2)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
答案 B
解析 ①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1、CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2，两个反应都是放热反应，后者生成液态水，所以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。②NaOH(aq)＋eq \f(1,2)H2SO4(浓)===eq \f(1,2)Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH3、NaOH(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l) ΔH4，两个反应的实质是酸碱中和，都是放热反应，两个反应生成水的物质的量都是1 ml，但是CH3COOH是弱电解质，电离过程吸收一部分热量，所以后者放出的热量小，所以ΔH3＜ΔH4，故选B。
随堂演练 知识落实
1．已知：①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH1＝a kJ·ml－1
②2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH2＝－220 kJ·ml－1
通常人们把拆开1 ml某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能。已知H—H、O==O和O—H的键能分别为436 kJ·ml－1、496 kJ·ml－1和462 kJ·ml－1，则a为( )
A．－332 B．－118 C．＋350 D．＋130
答案 D
解析 根据盖斯定律和焓变与键能的关系解答。根据题中给出的键能可得出热化学方程式：③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH3＝(2×436＋496－4×462)kJ·ml－1＝－480 kJ·ml－1，题中②2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH2＝－220 kJ·ml－1，根据盖斯定律(②－③)×eq \f(1,2)得①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH1＝(ΔH2－ΔH3)×eq \f(1,2)，即a＝(－220＋480)×eq \f(1,2)＝＋130，选项D正确。
2．已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－890.3 kJ·ml－1；H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)==== H2O(l) ΔH2＝－285.8 kJ·ml－1。CO2气体与H2气体反应生成甲烷气体与液态水的热化学方程式为CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(l) ΔH3，其中ΔH3为( )
A．－252.9 kJ·ml－1 B．＋252.9 kJ·ml－1
C．－604.5 kJ·ml－1 D．＋604.5 kJ·ml－1
答案 A
解析 ΔH3＝4ΔH2－ΔH1＝－252.9 kJ·ml－1。
3．(2019·大连高二检测)已知25 ℃、101 kPa条件下：
①4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－2 834.9 kJ·ml－1
②4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－3 119.1 kJ·ml－1
由此得出的正确结论是( )
A．等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为吸热反应
B．等质量的O2比O3能量高，由O2变为O3为放热反应
C．O3比O2稳定，由O2变为O3为吸热反应
D．O2比O3稳定，由O2变为O3为放热反应
答案 A
解析 根据盖斯定律②－①得2O3(g)===3O2(g) ΔH＝－284.2 kJ·ml－1，等质量的O2比O3能量低，O2比O3稳定。
4．[2019·全国卷Ⅲ，28(2)]近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
Deacn直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl2(s)===CuCl(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g) ΔH1＝＋83 kJ·ml－1
CuCl(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CuO(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g) ΔH2＝－20 kJ·ml－1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g) ΔH3＝－121 kJ·ml－1
则4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·ml－1。
答案 －116
解析 将题给三个反应依次编号为：反应Ⅰ、反应Ⅱ、反应Ⅲ，根据盖斯定律知，(反应Ⅰ＋反应Ⅱ＋反应Ⅲ)×2得4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝(ΔH1＋ΔH2＋ΔH3)×2＝－116 kJ·ml－1。
题组一 盖斯定律及其应用
1．(2019·安庆高二检测)某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变成H2、CO。其过程如下：
mCeO2eq \(――→,\s\up7(太阳能),\s\d5(①))(m－x)CeO2·xCe＋xO2
(m－x)CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2eq \(――→,\s\up7(900℃),\s\d5(②))mCeO2＋xH2＋xCO
下列说法不正确的是( )
A．该过程中CeO2没有消耗
B．该过程实现了太阳能向化学能的转化
C．图中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
D．H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g)的反应热大于ΔH3
答案 C
解析 通过太阳能实现总反应H2O＋CO2―→H2＋CO＋O2可知：CeO2没有消耗，CeO2为催化剂，故A正确；该过程中在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO，所以把太阳能转变成化学能，故B正确；由图中转化关系及据盖斯定律可知：ΔH1为正值，ΔH2＋ΔH3为负值，则－ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，故C错误；气态水转化为液态水，放出能量，故H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)=== H2O(l)放热更多，焓变更小，故D正确。
2．已知298 K、101 kPa时：
2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g) ΔH1
Cl2(g)＋H2(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 应用盖斯定律，将第一个热化学方程式与第二个热化学方程式的2倍相加，即得2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g) ΔH1＋2ΔH2，故ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2，A项正确。
3．发射火箭时使用的燃料可以是液氢和液氧，已知下列热化学方程式：
①H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH1＝－285.8 kJ·ml－1
②H2(g)===H2(l) ΔH2＝－0.92 kJ·ml－1
③O2(g)===O2(l) ΔH3＝－6.84 kJ·ml－1
④H2O(l)===H2O(g) ΔH4＝＋44.0 kJ·ml－1
则反应H2(l)＋eq \f(1,2)O2(l)===H2O(g)的反应热ΔH为( )
A．＋237.46 kJ·ml－1 B．－474.92 kJ·ml－1
C．－118.73 kJ·ml－1 D．－237.46 kJ·ml－1
答案 D
解析 根据盖斯定律，将反应①－②－③×eq \f(1,2)＋④可得目标反应化学方程式，其反应热ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3×eq \f(1,2)＋ΔH4＝－237.46 kJ·ml－1。
4．已知：①2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.0 kJ·ml－1；②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·ml－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·ml－1 B．－131.3 kJ·ml－1
C．－352.3 kJ·ml－1 D．＋131.3 kJ·ml－1
答案 D
解析 根据盖斯定律，将①－②得2C(s)＋2H2O(g)===2H2(g)＋2CO(g) ΔH＝－221.0 kJ·
ml－1－(－483.6 kJ·ml－1)＝＋262.6 kJ·ml－1，则C(s)＋H2O(g)====CO(g)＋H2(g)的ΔH＝
(＋262.6 kJ·ml－1)÷2＝＋131.3 kJ·ml－1。
5．肼(N2H4)是火箭发动机的一种燃料，反应时N2O4为氧化剂，反应生成N2和水蒸气。
已知：
①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH＝＋8.7 kJ·ml－1
②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534 kJ·ml－1
下列表示N2H4和N2O4反应的热化学方程式，正确的是( )
A．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 076.7 kJ·ml－1
B．N2H4(g)＋eq \f(1,2)N2O4(g)===eq \f(3,2)N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－542.7 kJ·ml－1
C．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－542.7 kJ·ml－1
D．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1 076.7 kJ·ml－1
答案 A
解析 根据盖斯定律，将②×2－①得2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 076.7 kJ·ml－1。
题组二 ΔH大小比较
6．已知：①H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH1＝a kJ·ml－1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝b kJ·ml－1
③H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH3＝c kJ·ml－1
④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH4＝d kJ·ml－1
下列关系中正确的是( )
A．a＜c＜0 B．b＞d＞0
C．2a＝b＜0 D．2c＝d＞0
答案 C
解析 热化学方程式中化学计量数表示物质的量，水从气态变为液态，放热，所以①与③比较，③放出的热量多，焓变小于零的反应是放热的，所以0＞a＞c，②与④比较，④放出的热量多，所以0＞b＞d，热化学方程式反应计量数变化，焓变随之变化，所以b＝2a＜0，d＝2c＜0，故选C。
7．已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式用离子方程式可表示为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，又知电解质的电离是吸热过程。向1 L 0.5 ml·L－1的NaOH溶液中分别加入下列物质：①稀醋酸、②浓硫酸、③稀硝酸，恰好完全反应时的焓变分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系是( )
A．ΔH1＞ΔH2＞ΔH3 B．ΔH1＜ΔH3＜ΔH2
C．ΔH1＝ΔH3＞ΔH2 D．ΔH1＞ΔH3＞ΔH2
答案 D
解析 因为稀醋酸是弱酸，电离时吸热，浓硫酸溶于水时会放出较多热量，故中和反应时放出的热量Q(浓硫酸)＞Q(稀硝酸)＞Q(稀醋酸)，又因放热反应中焓变为负值，则ΔH2＜ΔH3＜ΔH1，因而选D。
题组三 反应热的计算
8．通常人们把拆开1 ml某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热。已知：1 ml Si(s)含2 ml Si—Si
工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Si(s)＋4HCl(g)，该反应的ΔH为( )
A．＋236 kJ·ml－1 B．－236 kJ·ml－1
C．＋412 kJ·ml－1 D．－412 kJ·ml－1
答案 A
解析 反应热＝反应物的键能之和－生成物的键能之和，即ΔH＝360 kJ·ml－1×4＋
436 kJ·ml－1×2－176 kJ·ml－1×2－431 kJ·ml－1×4＝＋236 kJ·ml－1。
9．已知葡萄糖的燃烧热是2 804 kJ·ml－1，当它氧化生成1 g水时放出的热量是( )
A．26.0 kJ B．51.9 kJ C．155.8 kJ D．467.3 kJ
答案 A
解析 葡萄糖燃烧热的热化学方程式：C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l) ΔH＝
－2 804 kJ·ml－1，由此可知，生成6 ml×18 g·ml－1＝108 g水放出2 804 kJ热量，则生成
1 g水时放出的热量为2 804 kJ÷108≈26.0 kJ。
10．(2019·石家庄高二检测)已知C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·ml－1
H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.5 kJ·ml－1
欲得到相同热量，需充分燃烧C和H2的质量比约为( )
A．12∶3.25 B．3.25∶12
C．1∶1 D．6∶1
答案 A
解析 设需要碳和氢气的质量分别是x、y，则eq \f(x,12)×393.5＝eq \f(y,2)×241.5，解得x∶y≈12∶3.25。
11．(2020·合肥一中模拟)已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1，CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ·ml－1。现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况下)，使其完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，若实验测得反应放热3 845.8 kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是( )
A．1∶1 B．1∶3 C．1∶4 D．2∶3
答案 C
解析 设混合气体中含有x ml H2，则CH4的物质的量为(5－x) ml，则285.8x＋890×(5－x)＝3 845.8，得x＝1，C项正确。
12．依据题意，写出下列反应的热化学方程式。
(1)若适量的N2和O2完全反应生成NO2，每生成23 g NO2需要吸收16.95 kJ热量。则该反应的热化学方程式为______________________________________________________。
(2)用NA表示阿伏加德罗常数的值，在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移时，放出650 kJ的热量。则该反应的热化学方程式为__________________。(3)已知拆开1 ml H—H、1 ml N—H、1 ml N≡N分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_______________________________________。
答案 (1)N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH＝＋67.8 kJ·ml－1
(2)C2H2(g)＋eq \f(5,2)O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－1 300 kJ·ml－1
(3)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·ml－1
13．(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·ml－1
5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l) ΔH＝－937 kJ·ml－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· ml－1
2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g) ΔH2＝＋1 169.2 kJ· ml－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·ml－1
(2)Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g) ΔH＝＋174.9 kJ·ml－1
解析 (1)已知：①CaO(s)＋H2SO4(l)===CaSO4(s)＋H2O(l) ΔH＝－271 kJ·ml－1
②5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l) ΔH＝－937 kJ·ml－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·ml－1。
(2)已知：①Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g) ΔH1＝＋1 344.1 kJ· ml－1
②2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g) ΔH2＝＋1 169.2 kJ· ml－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·ml－1。
14．(2020·大连调研)为了合理利用化学能，确保安全生产，进行化工设计时需要充分考虑化学反应的反应热，并采取相应措施。化学反应的反应热通常可以通过实验进行测定，也可通过理论进行推算。
(1)实验测得，5 g甲醇(CH3OH)液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为_____________________________。
(2)现有以下两个热化学方程式：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1＝a kJ·ml－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝b kJ·ml－1
则a________(填“＞”“＝”或“＜”)b。
(3)已知4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(l) ΔH＝－x kJ·ml－1。蒸发1 ml H2O(l)需要吸收的能量为44 kJ，其他相关数据如表：
则表中z(用x、a、b、d表示)的大小为____________________。
答案 (1)CH3OH(l)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－726.4 kJ·ml－1 (2)＞
(3)eq \f(x＋4a＋5b－6d－264,4)
解析 (1)5 g液态CH3OH在氧气中充分燃烧生成CO2气体和液态水时放出113.5 kJ热量，故32 g即1 ml液态CH3OH在氧气中充分燃烧生成CO2气体和液态水时放出eq \f(32,5)×113.5 kJ＝726.4 kJ热量，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)＋eq \f(3,2)O2(g)====CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－726.4 kJ·ml－1。(2)将两个热化学方程式进行比较，由于H2O由气态变成液态放出热量，故ΔH1＞ΔH2，则a＞b。(3)根据题意可知蒸发1 ml H2O(l)需要吸收的能量为44 kJ，因此6 ml H2O(g)变成液态水需要放出的能量为6×44 kJ。根据ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能可知，在反应4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(l) ΔH＝－x kJ＝4a kJ＋5b kJ－
4z kJ－6d kJ－6×44 kJ，解得z＝eq \f(x＋4a＋5b－6d－264,4)。
15．热力学标准态(298.15 K、101 kPa)下，由稳定单质发生反应生成1 ml化合物的反应热叫该化合物的生成热(ΔH)。图甲为ⅥA族元素氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。试完成下列问题。
(1)①请你归纳非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热ΔH的关系：_________________
_______________________________________________________________________________。
②硒化氢在上述条件下发生分解反应的热化学方程式为_____________________________。
(2)在25 ℃、101 kPa下，已知SiH4气体在氧气中完全燃烧后恢复至原状态，平均每转移1 ml电子放热190.0 kJ，该反应的热化学方程式是_________________________________。
(3)根据图乙写出反应CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)的热化学方程式：_________________
________________________________________________________________________。
(4)由金红石(TiO2)制取单质Ti的步骤为
TiO2―→TiCl4eq \(――→,\s\up7(800 ℃、Ar),\s\d5(Mg))Ti
已知：Ⅰ.C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·ml－1
Ⅱ.2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·ml－1
Ⅲ.TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g) ΔH＝＋141 kJ·ml－1
①TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH＝________________________________。
②反应TiCl4＋2Mgeq \(=====,\s\up7(800 ℃))2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是_________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)①非金属元素氢化物越稳定，ΔH越小
②H2Se(g)===Se(s)＋H2(g) ΔH＝－81 kJ·ml－1
(2)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1 520.0 kJ·ml－1
(3)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝－91 kJ·ml－1
(4)①－80 kJ·ml－1 ②防止高温下Mg、Ti与空气中的O2(或CO2、N2)作用
解析 (2)SiH4气体在氧气中完全燃烧的化学方程式为SiH4＋2O2eq \(=====,\s\up7(点燃))SiO2＋2H2O，由化学方程式可知，1 ml SiH4完全燃烧转移8 ml电子，故热化学方程式为SiH4(g)＋2O2(g) ===SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1 520.0 kJ·ml－1。(3)ΔH＝419 kJ·ml－1－510 kJ·ml－1＝－91 kJ·
ml－1，故该反应的热化学方程式为CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝－91 kJ·ml－1。
(4)①根据盖斯定律，由2×Ⅰ－Ⅱ＋Ⅲ可得：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g) ΔH＝－80 kJ·ml－1。化学键
C—H
C—F
H—F
F—F
键能/kJ·ml－1
414
489
565
155
化学键
Si—O
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
Si—C
键能/kJ·ml－1
460
360
436
431
176
347
NH3(g)
O2(g)
NO(g)
H2O(g)
1 ml分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ
a
b
z
d