2023版高考化学步步高大二轮复习讲义第一部分 专题11　热化学方程式的书写与盖斯定律【解析版】

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考点一 焓变(ΔH)的计算
1．根据(相对)能量计算ΔH
ΔH＝H(生成物)－H(反应物)
2．根据键能计算ΔH
ΔH＝∑E(反应物键能)－∑E(生成物键能)
按要求回答下列问题：
(1)航天员呼吸产生的CO2利用Bsch反应：CO2(g)＋2H2(g)C(s)＋2H2O(g) ΔH，再电解水可实现O2的循环利用。热力学中规定由最稳定单质生成1 ml某物质的焓变称为该物质的标准生成焓(符号：ΔfHeq \\al(θ,m))，最稳定单质的标准生成焓规定为0。已知上述反应中：ΔfHeq \\al(θ,m)(CO2)＝－394 kJ·ml－1；
ΔfHeq \\al(θ,m)(H2)＝0 kJ·ml－1；ΔfHeq \\al(θ,m)(C)＝0 kJ·ml－1；ΔfHeq \\al(θ,m)(H2O)＝－242 kJ·ml－1，则ΔH＝________ kJ·ml－1。
答案 －90
解析 ΔH＝生成物的总焓－反应物的总焓，若规定最稳定单质的标准生成焓为0，则各物质的标准生成焓可看作该物质的总焓，可得ΔH＝2ΔfHeq \\al(θ,m)(H2O)－ΔfHeq \\al(θ,m)(CO2)＝2×(－242 kJ·ml－1)－(－394 kJ·ml－1)＝－90 kJ·ml－1。
(2)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：
eq \(,\s\up7(催化剂))
＋H2(g)
已知：
计算上述反应的ΔH＝________kJ·ml－1。
答案 ＋124
解析 设“”部分的化学键键能为a kJ·ml－1，则ΔH＝(a＋348＋412×5) kJ·ml－1－(a＋612＋412×3＋436) kJ·ml－1＝＋124 kJ·ml－1。
(3)已知反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·ml－1，1 ml H2(g)、1 ml I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 ml HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为________kJ。
答案 299
解析 形成1 ml H2(g)和1 ml I2(g)共放出436 kJ＋151 kJ＝587 kJ能量，设断裂2 ml HI(g)中化学键吸收2a kJ能量，则有2a－587＝11，得a＝299。
常见1 ml物质中化学键数目
1．(2022·浙江6月选考，18)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：
可根据HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·ml－1。下列说法不正确的是( )
A．H2的键能为436 kJ·ml－1
B．O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C．解离氧氧单键所需能量：HOOD．H2O(g)＋O(g)===H2O2(g) ΔH＝－143 kJ·ml－1
答案 C
解析 根据表格中的数据可知，H2的键能为218 kJ·ml－1×2＝436 kJ·ml－1，A正确；由表格中的数据可知O2的键能为249 kJ·ml－1×2＝498 kJ·ml－1，由题中信息可知H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·ml－1，则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍，B正确；由表格中的数据可知HOO===HO＋O，解离其中氧氧单键需要的能量为249 kJ·ml－1＋39 kJ·ml－1－10 kJ·ml－1＝278 kJ·ml－1，H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·ml－1，C错误；由表中的数据可知H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)的ΔH＝－136 kJ·ml－1－(－242 kJ·ml－1)－249 kJ·ml－1＝－143 kJ·ml－1，D正确。
2.[2021·湖南，16(1)]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法Ⅰ.氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：
反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)
ΔH＝______ kJ·ml－1。
答案 ＋90.8
解析 根据反应热＝反应物的总键能－生成物的总键能，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，ΔH＝390.8 kJ·ml－1×3×2－(946 kJ·ml－1＋436.0 kJ·ml－1×3)＝＋90.8 kJ·ml－1。
1．目前Haber-Bsch法是工业合成氨的主要方式，其生产条件需要高温高压。为了有效降低能耗，过渡金属催化还原氮气合成氨被认为是具有巨大前景的替代方法。催化过程一般有吸附—解离—反应—脱附等过程，图示为N2和H2在固体催化剂表面合成氨反应路径的势能面图(部分数据略)，其中“*”表示被催化剂吸附。
氨气的脱附是________(填“吸热”或“放热”)过程，合成氨的热化学方程式为________________________________________________________________________。
答案 吸热 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·ml－1
解析 由势能面图可知，氨气从催化剂上脱离时势能面在升高，为吸热过程，由图可知，eq \f(1,2) ml氮气和eq \f(3,2) ml氢气生成1 ml氨气的反应热为21 kJ·ml－1－17 kJ·ml－1－50 kJ·ml－1＝－46 kJ·
ml－1，则合成氨的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·ml－1。
2．CO2经过催化氢化合成低碳烯烃。其合成乙烯的反应为2CO2(g)＋6H2(g)CH2==CH2(g)＋4H2O(g) ΔH。几种物质的能量(在标准状况下规定单质的能量为0，测得其他物质在生成时所放出或吸收的热量)如下表所示：
则ΔH＝______________。
答案 －128 kJ·ml－1
解析 反应焓变＝生成物总能量－反应物总能量，则该反应的焓变为52 kJ·ml－1＋(－242 kJ·
ml－1)×4－(－394 kJ·ml－1)×2－0＝－128 kJ·ml－1。
3．已知NO2和N2O4的结构式分别是和。实验测得N—N的键能为167 kJ·
ml－1，NO2中氮氧双键的平均键能为466 kJ·ml－1，N2O4中氮氧双键的平均键能为438.5 kJ·
ml－1。写出NO2转化为N2O4的热化学方程式：______________________________________。
答案 2NO2(g)N2O4(g) ΔH＝－57 kJ·ml－1
解析 反应热＝反应物的总键能－生成物的总键能，则反应热为2×2×466 kJ·ml－1－(167 kJ·ml－1＋4×438.5 kJ·ml－1)＝－57 kJ·ml－1，反应的热化学方程式为2NO2(g)N2O4(g) ΔH＝－57 kJ·ml－1。
4．以下是部分共价键键能数据：
则2H2S(g)＋SO2(g)===3S(g)＋2H2O(g) ΔH＝____________。
答案 －154 kJ·ml－1
解析 根据题图8个S原子有8个S—S共价键，则1个S原子平均有1个S—S共价键，ΔH＝∑E(反应物键能)－∑E(生成物键能)＝4×364 kJ·ml－1＋2×522 kJ·ml－1－3×266 kJ·ml－1－4×464 kJ·ml－1＝－154 kJ·ml－1。
考点二 热化学方程式的书写、盖斯定律
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)甲烷的燃烧热为890.3 kJ·ml－1，则甲烷燃烧的化学方程式可表示为CH4(g)＋eq \f(3,2)O2(g)===
CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·ml－1( )
(2)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的ΔH＝2×(－57.3) kJ·ml－1( )
(3)肼(N2H4)是一种高效清洁的火箭燃料。25 ℃、101 kPa时，0.25 ml N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水，放出133.5 kJ热量。则该反应的热化学方程式为N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534 kJ·ml－1( )
答案 (1)× (2)× (3)√
2．已知2 000 ℃时，有下列热化学反应：
①CaO(s)＋C(s)Ca(g)＋CO(g)
ΔH1＝a kJ·ml－1
②Ca(g)＋2C(s)===CaC2(s)
ΔH2＝b kJ·ml－1
③CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
ΔH3＝c kJ·ml－1
④2CaO(s)＋CaC2(s)3Ca(g)＋2CO(g) ΔH4
则ΔH4＝________kJ·ml－1(用含a、b、c的代数式表示)。
答案 2a－b
1．热化学方程式书写易出现的错误
(1)未标明反应物或生成物的状态而造成错误。
(2)反应热的符号使用不正确，即吸热反应未标出“＋”号，放热反应未标出“－”号，从而导致错误。
(3)漏写ΔH的单位，或者将ΔH的单位写为kJ，从而造成错误。
(4)反应热的数值与方程式的计量数不对应而造成错误。
(5)对燃烧热的概念理解不到位，忽略其标准是1 ml 可燃物而造成错误。
提醒 对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态之外，还要注明物质的名称。
如：①S(单斜，s)＋O2(g)===SO2(g)
ΔH1＝－297.16 kJ·ml－1
②S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g)
ΔH2＝－296.83 kJ·ml－1
③S(单斜，s)===S(正交，s)
ΔH3＝－0.33 kJ·ml－1
2．盖斯定律的答题模板——叠加法
步骤1 “倒”
为了将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，但符号相反。这样就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往容易出错。
步骤2 “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倍数，反应热也要乘以某个倍数。
步骤3 “加”
上面的两个步骤做好了，只要将方程式相加即可得目标方程式，反应热也要相加。
1．[2022·广东，19(1)②]铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。
Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，X(g)→Y(g)过程的焓变为____________(列式表示)。
答案 E1－E2＋ΔH＋E3－E4
解析 设反应过程中第一步的产物为M，第二步的产物为N，则X→M的ΔH1＝E1－E2，M→N的ΔH2＝ΔH，N→Y的ΔH3＝E3－E4，根据盖斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓变为ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝E1－E2＋ΔH＋E3－E4。
2．[2022·全国乙卷，28(1)]油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：
已知下列反应的热化学方程式：
①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)
ΔH1＝－1 036 kJ·ml－1
②4H2S(g)＋2SO2(g)===3S2(g)＋4H2O(g)
ΔH2＝＋94 kJ·ml－1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH3＝－484 kJ·ml－1
计算H2S热分解反应④2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝________kJ·ml－1。
答案 ＋170
解析 根据盖斯定律(①＋②)×eq \f(1,3)－③即得到④2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝(－1 036＋94) kJ·ml－1×eq \f(1,3)＋484 kJ·ml－1＝＋170 kJ·ml－1。
3．[2022·河北，16(1)]298 K时，1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ,1 ml H2O(l)蒸发吸热44 kJ，表示H2燃烧热的热化学方程式为_____________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－286 kJ·ml－1
解析 298 K时，1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ，1 ml H2O(l)蒸发吸热44 kJ，则1 ml H2燃烧生成1 ml H2O(l)放热286 kJ，表示H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286 kJ·ml－1。
4．[2021·全国甲卷，28(1)]二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)
ΔH1＝＋41 kJ·ml－1
②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
ΔH2＝－90 kJ·ml－1
总反应的ΔH＝________kJ·ml－1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是__________(填标号)，判断的理由是_____________________________________
________________________________________________________________________。
答案 －49 A ΔH1为正值，ΔH2和ΔH为负值，反应①的活化能大于反应②的活化能
解析 根据盖斯定律可知，①＋②可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝(＋41 kJ·ml－1)＋(－90 kJ·ml－1)＝－49 kJ·ml－1；总反应为放热反应，因此生成物总能量低于反应物总能量，反应①为慢反应，因此反应①的活化能高于反应②，同时反应①的反应物总能量低于生成物总能量，反应②的反应物总能量高于生成物总能量，因此示意图中能体现反应能量变化的是A项。
5．[2021·河北，16(1)]当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时，相关物质的燃烧热数据如表：
则25 ℃时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为_________________________。
答案 6C(石墨，s)＋3H2(g)===C6H6(l) ΔH＝＋49.1 kJ·ml－1
解析 根据表格中燃烧热数据可知，存在反应①C(石墨，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－1，③C6H6(l)＋eq \f(15,2)O2(g)===6CO2(g)＋3H2O(l) ΔH3＝－3 267.5 kJ·ml－1，根据盖斯定律，①×6＋②×3－③得反应：6C(石墨，s)＋3H2(g)===C6H6(l) ΔH＝(－393.5 kJ·
ml－1)×6＋(－285.8 kJ·ml－1)×3－(－3 267.5 kJ·ml－1)＝＋49.1 kJ·ml－1。
考向一 热化学方程式的书写
1．用H2还原SiCl4蒸气可制取纯度很高的硅，当反应中有1 ml电子转移时吸收59 kJ热量，则该反应的热化学方程式为__________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)
ΔH＝＋236 kJ·ml－1
解析 在反应中硅元素的化合价从＋4价降低到0价，得到4个电子。当反应中有1 ml电子转移时吸收59 kJ热量，则消耗1 ml氯化硅时吸收的热量是59 kJ×4＝236 kJ，因此该反应的热化学方程式为SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g) ΔH＝＋236 kJ·ml－1。
2．CH3OH(l)汽化时吸收的热量为27 kJ·ml－1，CH3OH(g)的燃烧热为677 kJ·ml－1，请写出CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式：____________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 CH3OH(l)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－650 kJ·ml－1
解析 燃烧热是1 ml纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。则CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－650 kJ·ml－1。
3．钌及其化合物在合成工业上有广泛用途，下图是用钌(Ru)基催化剂催化合成甲酸的过程。每生成92 g液态HCOOH放出62.4 kJ的热量。
根据图示写出该反应的热化学方程式：_________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 H2(g)＋CO2(g)===HCOOH(l) ΔH＝－31.2 kJ·ml－1
解析 根据整个流程图可知，CO2(g)和H2(g)为反应物，生成物为HCOOH(l)，92 g HCOOH的物质的量为eq \f(92 g,46 g·ml－1)＝2 ml，所以生成1 ml HCOOH(l)放出31.2 kJ热量，热化学方程式为H2(g)＋CO2(g)===HCOOH(l) ΔH＝－31.2 kJ·ml－1。
4．在1 L密闭容器中，4 ml氨气在一定条件下分解生成氮气和氢气。2 min时反应吸收的热量为46.1 kJ，此时氨气的转化率为25%。该反应的热化学方程式：________________
________________________________________________________________________。
答案 2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋92.2 kJ·ml－1
解析 热化学方程式2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋Q kJ·ml－1表示2 ml NH3完全分解需要吸收Q kJ的热量，反应的氨气的物质的量为Δn(NH3)＝4 ml×25%＝1 ml，则2 ml NH3完全分解需要吸收的热量Q＝2×46.1 kJ＝92.2 kJ，即ΔH＝＋92.2 kJ·ml－1。
考向二 盖斯定律的应用
5．硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法，其流程图如图。
已知：
反应 Ⅰ：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)
ΔH1＝＋572 kJ·ml－1
反应 Ⅱ：H2SO4(aq)===SO2(g)＋H2O(l)＋eq \f(1,2)O2(g) ΔH2＝＋327 kJ·ml－1
反应 Ⅲ：2HI(aq)===H2(g)＋I2(g)
ΔH3＝＋172 kJ·ml－1
则反应SO2(g)＋I2(g)＋2H2O(l)===2HI(aq)＋H2SO4(aq) ΔH＝________。
答案 －213 kJ·ml－1
解析 根据盖斯定律，将Ⅰ×eq \f(1,2)－Ⅱ－Ⅲ得反应SO2(g)＋I2(g)＋2H2O(l)===2HI(aq)＋H2SO4(aq) ΔH＝－213 kJ·ml－1。
6．含碳化合物在生产生活中广泛存在，AndrenDasic等提出在M＋的作用下以N2O为氧化剂可以氧化乙烯生成乙醛，催化体系氧化还原循环如图所示。
已知：
N2O(g)＋M＋(s)===N2(g)＋MO＋(s)
ΔH1＝＋678 kJ·ml－1
MO＋(s)＋C2H4(g)===C2H4O(g)＋M＋(s)
ΔH2＝－283 kJ·ml－1
请写出在M＋的作用下以N2O为氧化剂氧化乙烯生成乙醛的热化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 N2O(g)＋C2H4(g)===N2(g)＋C2H4O(g) ΔH＝＋395 kJ·ml－1
解析 已知：①N2O(g)＋M＋(s)===N2(g)＋MO＋(s) ΔH1＝＋678 kJ·ml－1，②MO＋(s)＋C2H4(g)===
C2H4O(g)＋M＋(s) ΔH2＝－283 kJ·ml－1，根据盖斯定律①＋②可得N2O(g)＋C2H4(g)===N2(g)＋C2H4O(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋678 kJ·ml－1＋(－283 kJ·ml－1)＝＋395 kJ·ml－1。
7．1 ml CH4(g)完全燃烧生成气态水的能量变化和1 ml S(g)燃烧的能量变化如图所示。在催化剂作用下，CH4(g)可以还原SO2(g)生成单质S(g)、H2O(g)和CO2(g)，写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 CH4(g)＋2SO2(g)===2S(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋352 kJ·ml－1
解析 根据图像可知：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝126 kJ·ml－1－928 kJ·ml－1＝－802 kJ·ml－1；②S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－577 kJ·ml－1；根据盖斯定律可知①－②×2可得CH4(g)＋2SO2(g)===2S(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋352 kJ·ml－1。
专题强化练
1．已知：Rln Kp＝－eq \f(ΔH,T)＋C(C为常数)，根据下图，则该反应的反应热ΔH＝______ kJ·ml－1。
答案 ＋144.2
解析 将图像上的点代入Rln Kp＝－eq \f(ΔH,T)＋C得：69.50 J·ml－1·K－1＝－ΔH×3.19×10－3 K－1＋C和53.64 J·ml－1·K－1＝－ΔH×3.30×10－3 K－1＋C，联立求解得ΔH≈＋1.442×105 J·ml－1＝＋144.2 kJ·ml－1。
2．CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)＋CO2(g)eq \(,\s\up7(催化剂))2CO(g)＋2H2(g)。已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：
则该反应的ΔH＝____________。
答案 ＋120 kJ·ml－1
解析 反应CH4(g)＋CO2(g)eq \(,\s\up7(催化剂))2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝[(413×4＋745×2)－(2×1 075＋2×436)] kJ·ml－1＝＋120 kJ·ml－1。
3．近几年，大气污染越来越严重，雾霾天气对人们的生活、出行、身体健康产生了许多不利的影响。汽车尾气是主要的大气污染源。降低汽车尾气危害的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生的反应为2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)。已知：
则2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH＝________(用含a、b、c、d的式子表示)。
答案 (2a＋2b－2c－d) kJ·ml－1
解析 2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)的反应热等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和，故ΔH＝(2a＋2b－2c－d) kJ·ml－1。
4．工业上利用甲酸的能量关系转换图如图所示：
反应CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)的ΔH＝________ kJ·ml－1。
答案 －31.4
解析 根据图示可得如下热化学方程式：①HCOOH(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋72.6 kJ·
ml－1；②CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)CO2(g)
ΔH2＝－283.0 kJ·ml－1；③H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)H2O(g) ΔH3＝－241.8 kJ·ml－1。由盖斯定律可得，将③－①－②得到反应CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)的ΔH＝ΔH3－ΔH1－ΔH2＝－241.8 kJ·
ml－1－(＋72.6 kJ·ml－1)－(－283.0 kJ·ml－1)＝－31.4 kJ·ml－1。
5．CO和H2是工业上最常用的合成气，制备该合成气的一种方法是以CH4和H2O为原料，有关反应的能量变化如图所示。
CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为_______________________
________________________________________________________________________。
答案 CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝(－p＋3n＋m) kJ·ml－1
解析 依据三个能量关系图像写出对应的热化学方程式：CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH1＝
－m kJ·ml－1；H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH2＝－n kJ·ml－1；CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH3＝－p kJ·ml－1；由盖斯定律：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝ΔH3－3ΔH2－ΔH1＝(－p＋3n＋m) kJ·ml－1。
6．如图表示在CuO存在下HCl催化氧化的反应过程，则总反应的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 2HCl(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g)＋Cl2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
解析 根据盖斯定律，化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热都是相同的，由题图可知热化学方程式为2HCl(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g)＋Cl2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
7．用NaAlO2制备α-Al(OH)3的能量转化关系如图：
反应②的热化学方程式为_____________________________________________________。
答案 NaAlO2(aq)＋2H2O(l)===NaOH(aq)＋α-Al(OH)3(s) ΔH＝－50 kJ·ml－1
解析 首先写出反应②的化学方程式并注明状态NaAlO2(aq)＋2H2O(l)===NaOH(aq)＋α-Al(OH)3(s)，根据盖斯定律求出该反应的焓变ΔH＝eq \f(1,2)(ΔH3－ΔH1)＝eq \f(1,2)×[(－620 kJ·ml－1)－(－520 kJ·ml－1)]＝－50 kJ·ml－1。
8．NH4VO3在高温下分解产生的V2O5可作为硫酸工业中2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝p kJ·
ml－1的催化剂，其催化原理如图所示。
过程a和过程b的热化学方程式分别为V2O5(s)＋SO2(g)V2O4(s)＋SO3(g) ΔH＝q kJ·ml－1、V2O4(s)＋O2(g)＋2SO2(g)2VOSO4(s) ΔH＝r kJ·ml－1。请写出过程c的热化学方程式：__________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 2VOSO4(s)V2O5(s)＋SO3(g)＋SO2(g)
ΔH＝(p－q－r) kJ·ml－1
解析 根据盖斯定律，由总的热化学方程式2SO2(g)＋O22SO3(g) ΔH＝p kJ·ml－1减去过程a、过程b的热化学方程式，可得过程c的热化学方程式为2VOSO4(s)V2O5(s)＋SO3(s)＋SO2(g) ΔH＝(p－q－r) kJ·ml－1。
9．在α-Fe(Ⅲ)铁原子簇表面，以N2和H2为原料合成氨的反应机理如下：
①H2(g)===2H(g) ΔH1
②N2(g)＋2H(g)2(NH)(g) ΔH2
③(NH)(g)＋H(g)(NH2)(g) ΔH3
④(NH2)(g)＋H(g)NH3(g) ΔH4
总反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH。则ΔH4＝__________________________________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH的式子表示)。
答案 eq \f(1,2)(ΔH－3ΔH1－ΔH2－2ΔH3)
10．氨基甲酸铵(H2NCOONH4)为尿素生产过程的中间产物，易分解，某小组对氨基甲酸铵的分解实验进行探究。已知：
Ⅰ.N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
ΔH1＝－92.4 kJ·ml－1
Ⅱ.C(s)＋O2(g)CO2(g)
ΔH2＝－393.8 kJ·ml－1
Ⅲ.N2(g)＋3H2(g)＋C(s)＋O2(g)H2NCOONH4(s) ΔH3＝－645.7 kJ·ml－1
写出H2NCOONH4分解生成NH3与CO2气体的热化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 H2NCOONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g) ΔH＝＋159.5 kJ·ml－1
解析 由盖斯定律将Ⅰ＋Ⅱ－Ⅲ得：H2NCOONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g) ΔH＝＋159.5 kJ·ml－1。
11．甲醇(CH3OH)可替代汽油作为公交车的燃料，写出由CO和H2生产甲醇的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
用该反应合成1 ml液态甲醇放出热量128.1 kJ。
又知2H2(g)＋CO(g)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－766.6 kJ·ml－1，H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·ml－1。
请写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式：______________________________________
________________________________________________________________________。
答案 CO＋2H2eq \(=======,\s\up7(一定条件))CH3OH CH3OH(l)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－726.5 kJ·ml－1
解析 由CO和H2生产甲醇的化学方程式为CO＋2H2eq \(=======,\s\up7(一定条件))CH3OH；用该反应合成1 ml液态甲醇放出热量128.1 kJ，热化学方程式为①CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝
－128.1 kJ·ml－1；②2H2(g)＋CO(g)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－766.6 kJ·ml－1；③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·ml－1；利用盖斯定律，将②－①＋③×2可得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＝－726.5 kJ·ml－1。
12．科研工作者目前正在尝试以二氧化钛(TiO2)催化分解汽车尾气的研究。已知：反应Ⅰ：2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH1＝－113.0 kJ·ml－1
反应Ⅱ：2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(l) ΔH2＝－288.4 kJ·ml－1
反应Ⅲ：3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(l)＋NO(g) ΔH3＝－138.0 kJ·ml－1
则反应NO2(g)＋SO2(g)===NO(g)＋SO3(l) ΔH4＝__________________。
答案 －87.7 kJ·ml－1
解析 根据盖斯定律将(Ⅱ－Ⅰ)×eq \f(1,2)得反应NO2(g)＋SO2(g)===NO(g)＋SO3(l)，则ΔH4＝[(－288.4 kJ·ml－1)－(－113.0 kJ·ml－1)]×eq \f(1,2)＝－87.7 kJ·ml－1。
13．实验室可用KClO3分解制取O2，KClO3受热分解的反应分两步进行：
①4KClO3(s)===3KClO4(s)＋KCl(s)
②KClO4(s)===KCl(s)＋2O2(g)
已知：
K(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g)===KCl(s)
ΔH＝－437 kJ·ml－1
K(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g)＋eq \f(3,2)O2(g)===KClO3(s)
ΔH＝－398 kJ·ml－1
K(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g)＋2O2(g)===KClO4(s)
ΔH＝－433 kJ·ml－1
则反应4KClO3(s)===3KClO4(s)＋KCl(s)的ΔH＝__________ kJ·ml－1。
答案 －144
解析 ①K(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g)===KCl(s) ΔH＝－437 kJ·ml－1；②K(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g)＋eq \f(3,2)O2(g)===KClO3(s) ΔH＝－398 kJ·ml－1；③K(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g)＋2O2(g)===KClO4(s) ΔH＝－433 kJ·ml－1，依据盖斯定律将①＋③×3－②×4得到4KClO3(s)===3KClO4(s)＋KCl(s)的ΔH＝－144 kJ·ml－1。
14．下图是2LiBH4/MgH2体系放氢焓变示意图，则：Mg(s)＋2B(s)===MgB2(s) ΔH＝________________________________________________________________________。
答案 －93 kJ·ml－1
解析 由图可知：2LiBH4(s)＋MgH2(s)===2LiH(s)＋2B(s)＋MgH2(s)＋3H2(g) ΔH＝＋200 kJ·
ml－1 ①，2LiBH4(s)＋MgH2(s)===2LiBH4(s)＋Mg(s)＋H2(g) ΔH＝＋76 kJ·ml－1 ②，2LiBH4(s)＋MgH2(s)===2LiH(s)＋MgB2(s)＋4H2(g) ΔH＝＋183 kJ·ml－1 ③，2LiH(s)＋MgB2(s)＋4H2(g)===2LiH(s)＋2B(s)＋MgH2(s)＋3H2(g) ΔH＝＋(200－183) kJ·ml－1，即MgB2(s)＋H2(g)===2B(s)＋MgH2(s) ΔH＝＋17 kJ·ml－1 ④，所以－④－②得：Mg(s)＋2B(s)===MgB2(s) ΔH＝－(17＋76) kJ·ml－1＝－93 kJ·ml－1。
15．如图是发射卫星时用肼(N2H4)作燃料，用NO2作氧化剂(反应生成N2、水蒸气)和用F2作氧化剂(反应生成N2、HF)的反应原理。
通过计算，可知原理 Ⅰ 和原理 Ⅱ 氧化气态肼生成氮气的热化学方程式分别为____________________、____________________，消耗等量的N2H4(g)时释放能量较多的是原理________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
答案 N2H4(g)＋NO2(g)===eq \f(3,2)N2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－567.85 kJ·ml－1 N2H4(g)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g) ΔH＝－1 126 kJ·ml－1 Ⅱ
解析 根据题给信息可知N2H4(g)＋NO2(g)===eq \f(3,2)N2(g)＋2H2O(g) ΔH，结合盖斯定律，此反应可由②－eq \f(1,2)×①得出，所以ΔH＝ΔH2－eq \f(1,2)ΔH1＝－534 kJ·ml－1－eq \f(1,2)×67.7 kJ·ml－1＝－567.85 kJ·
ml－1。同理可得N2H4(g)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g) ΔH，此反应可由反应②＋2×③－④得出，所以ΔH＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH4＝－534 kJ·ml－1＋2×(－538 kJ·ml－1)－(－484 kJ·ml－1)＝－1 126 kJ·ml－1。由所得两个热化学方程式可知，消耗等量N2H4(g)释放能量较多的是原理Ⅱ。化学键
C—H
C—C
C==C
H—H
键能/
(kJ·ml－1)
412
348
612
436
物质
金刚石
硅
SiO2
化学键
C—C
Si—Si
Si—O
化学键数
2NA
2NA
4NA
物质
CO2
CH4
S8
化学键
C==O
C—H
S—S
化学键数
2NA
4NA
8NA
物质(g)
O
H
HO
HOO
H2
O2
H2O2
H2O
能量/
(kJ·
ml－1)
249
218
39
10
0
0
－136
－242
化学键
N≡N
H—H
N—H
键能E/(kJ·ml－1)
946
436.0
390.8
物质
H2(g)
CO2(g)
CH2==CH2(g)
H2O(g)
能量/
(kJ·ml－1)
0
－394
52
－242
共价键
H—S
S—S
S==O
H—O
键能/
(kJ·ml－1)
364
266
522
464
物质
H2(g)
C(石墨，s)
C6H6(l)
燃烧热ΔH/
(kJ·ml－1)
－285.8
－393.5
－3 267.5
化学键
C—H
C==O
H—H
C≡O(CO)
键能/(kJ·ml－1)
413
745
436
1 075