2024届高考化学一轮复习练习第六章化学反应与能量第27讲反应热的计算

这是一份2024届高考化学一轮复习练习第六章化学反应与能量第27讲反应热的计算，共17页。
考点一 反应热的测定 燃烧热 能源
1．中和反应反应热及其测定
(1)中和反应反应热
在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1 ml H2O(l)时所放出的热量。
(2)测定原理
ΔH＝－ eq \f(（m酸＋m碱）·c·（t终－t始）,n)
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。稀溶液的密度用1 g·mL－1进行计算。
(3)装置如图
(4)注意事项
①隔热层及杯盖的作用是保温、隔热，减少热量损失。
②温度计测量完盐酸温度后，要用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用。
③为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量(0.50 ml·L－1盐酸、0.55 ml·L－1 NaOH溶液等体积混合)。
④实验时不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器的理由是铜丝导热性好，比用玻璃搅拌器误差大。
2．燃烧热
(1)燃烧热
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(概念：在101 kPa时，1 ml纯物质完全燃烧,生成指定产物时所放出的热量,意义：衡量燃料燃烧时放出热量的多少))
(2)对完全燃烧的理解
3.燃料的选择 能源
(1)燃料的选择原则
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(首先：保护环境,其次：热值大小,其他：稳定性、来源、价格、运输等))
(2)能源及利用
[正误辨析]
(1)煤油是可再生能源( )
(2)H2燃烧过程中热能转化为化学能( )
(3)开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中PM2.5的含量( )
(4)根据2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571 kJ·ml－1可知，氢气的燃烧热为571 kJ·ml－1( )
(5)1 ml CH4燃烧生成气态水和CO2所放出的热量是甲烷的燃烧热( )
(6)稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 ml H2O(l)，放出的热量为57.3 kJ( )
学生用书第128页
(7)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH＝2×(－57.3) kJ·ml－1( )
答案： (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)×
一、燃烧热 热化学方程式的书写及计算
1．已知充分燃烧a g乙炔(C2H2)气体时生成1 ml二氧化碳气体和0.5 ml液态水，并放出热量b kJ，则乙炔燃烧热的热化学方程式 。
解析： 燃烧热是指1 ml纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量，1 ml乙炔(C2H2)燃烧的化学方程式为C2H2(g)＋ eq \f(5,2) O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)，已知生成1 ml二氧化碳放出热量b kJ，则生成2 ml二氧化碳时放出2b kJ。
答案： C2H2(g)＋ eq \f(5,2) O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－2b kJ/ml
2．CH3OH(l)汽化时吸收的热量为27 kJ/ml，CH3OH(g)的燃烧热为677 kJ/ml，请写出CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式 。
解析： 燃烧热是1 ml的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。
答案： CH3OH(l)＋ eq \f(3,2) O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－650 kJ/ml
二、中和反应 反应热的测定
3．利用如图所示装置测定中和反应反应热的实验步骤如下：
①用量筒量取50 mL 0.50 ml·L－1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；②用另一量筒量取50 mL 0.55 ml·L－1NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液的最高温度。回答下列问题：
(1)NaOH溶液稍过量的原因是
。
(2)倒入NaOH溶液的正确操作是 (填字母，下同)。
A．沿玻璃棒缓慢倒入
B．分三次倒入
C．一次迅速倒入
(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是 。
A．用温度计小心搅拌
B．揭开杯盖用玻璃棒搅拌
C．轻轻地振荡烧杯
D．用套在温度计上的玻璃搅拌器轻轻地搅动
(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 ml·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3、则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为 。
(5)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，某学生实验记录数据如下：
依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和反应反应热ΔH≈ (结果保留一位小数)。
解析： Δt1＝23.2－ eq \f(20.0＋20.1,2) ＝3.15 ℃
Δt2＝23.4－ eq \f(20.4＋20.2,2) ＝3.10 ℃
Δt3＝23.6－ eq \f(20.6＋20.5,2) ＝3.05 ℃
Δt平均值为 eq \f(3.15 ℃＋3.10 ℃＋3.05 ℃,3) ＝3.10 ℃
ΔH＝－ eq \f(100×4.18×10－3×3.10,0.025) ≈－51.8 kJ/ml。
答案： (1)确保盐酸被完全中和 (2)C (3)D (4)ΔH1＝ΔH2＜ΔH3 (5)－51.8 kJ/ml
考点二 盖斯定律 反应热的计算
1．盖斯定律
(1)内容
盖斯定律：不管化学反应一步完成或分几步完成，最终的反应热相同。化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关。
(2)“盖斯定律”型反应热(焓变)的运算规则
学生用书第129页
2.反应热的大小比较
(1)根据反应物的量的大小关系比较反应焓变的大小
①H2(g)＋ eq \f(1,2) O2(g)===H2O(g) ΔH1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2
反应②中H2的量更多，因此放热更多，故ΔH1＞ΔH2。
(2)根据反应进行的程度大小比较反应焓变的大小
③C(s)＋ eq \f(1,2) O2(g)===CO(g) ΔH3
④C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH4
反应④中，C完全燃烧，放热更多，故ΔH3＞ΔH4。
(3)根据反应物或生成物的状态比较反应焓变的大小
⑤S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH5
⑥S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH6
方法一：图像法，画出上述两反应能量随反应过程的变化曲线。
由图像可知：ΔH5＜ΔH6。
方法二：通过盖斯定律构造新的热化学方程式。
由⑤－⑥可得S(g)===S(s) ΔH＝ΔH5－ΔH6＜0，故ΔH5＜ΔH6。
(4)根据特殊反应的焓变情况比较反应焓变的大小
⑦2Al(s)＋ eq \f(3,2) O2(g)===Al2O3(s) ΔH7
⑧2Fe(s)＋ eq \f(3,2) O2(g)===Fe2O3(s) ΔH8
由⑦－⑧可得2Al(s)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋Al2O3(s) ΔH
已知铝热反应为放热反应，ΔH＝ΔH7－ΔH8＜0，故ΔH7＜ΔH8。
一、利用盖斯定律计算反应热
1．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＝ 。
解析： 根据盖斯定律，由 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Ⅰ×\f(1,2))) －Ⅱ－Ⅲ得反应SO2(g)＋I2(g)＋2H2O(l)===2HI(aq)＋H2SO4(aq) ΔH＝－213 kJ·ml－1。
答案： －213 kJ·ml－1
二、反应热的比较
2．(2021·浙江6月选考，21)相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是( )
学生用书第130页

A．ΔH1＞0，ΔH2＞0
B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH1＞ΔH2，ΔH3 ＞ΔH2
D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4
C [环己烯、1，3­环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，因此，ΔH1＜0，ΔH2＜0，A不正确；苯分子中没有碳碳双键，其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共价键，因此，其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1，3­环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和，即ΔH3≠ΔH1＋ΔH2，B不正确；由于1 ml 1，3­环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯的2倍，故其放出的热量更多，其ΔH1＞ΔH2，苯与氢气发生加成反应生成1，3­环己二烯的反应为吸热反应(ΔH4＞0)，根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热：ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，因此ΔH3＞ΔH2，ΔH2＝ΔH3－ΔH4，C正确、D不正确。]
3．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)。
解析： 根据题目所给出的反应方程式关系可知，a＝b＋c－e＝c－d，根据盖斯定律则有ΔH1＝ΔH2＋ΔH3－ΔH5＝ΔH3－ΔH4。
答案： ΔH2＋ΔH3－ΔH5(或ΔH3－ΔH4)
三、根据盖斯定律书写热化学方程式
4．NOx是造成大气污染的主要物质，用还原法将其转化为无污染的物质，对于消除环境污染有重要意义。
已知：2C(s)＋O2(g)2CO(g) ΔH1＝－221.0 kJ/ml
N2(g)＋O2(g)2NO (g) ΔH2＝＋180.5 kJ/ml
2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH3＝－746.0 kJ/ml
则用焦炭还原NO生成无污染气体的热化学方程式为 。
解析： ①2C(s)＋O2(g)2CO(g) ΔH1＝－221.0 kJ/ml
②N2(g)＋O2(g)2NO (g) ΔH2＝＋180.5 kJ/ml
③2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH3＝－746.0 kJ/ml
根据盖斯定律，由(③＋①－②)/2得该反应的ΔH＝(ΔH3＋ΔH1－ΔH2)/2＝－573.75 kJ/ml。
答案： 2NO(g)＋C(s)CO2(g)＋ N2(g) ΔH＝－573.75 kJ/ml
5．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，请回答下列问题。
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：
。
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。
答案： N2O(g)＋C2H4(g)===N2(g)＋C2H4O(g) ΔH＝＋395 kJ/ml
四、盖斯定律在能量图像中的应用
6．氨的合成是重要的化工生产之一。工业上合成氨用的H2有多种制取方法：
①用焦炭跟水反应：
C(s)＋H2O(g) eq \(=====,\s\up7(高温)) CO(g)＋H2(g)；
②用天然气跟水蒸气反应：
CH4(g)＋H2O(g) eq \(=====,\s\up7(催化剂),\s\d5(高温)) CO(g)＋3H2(g)。
已知有关反应的能量变化如图所示，且方法②的反应只能在高温条件下发生，则方法②中反应的ΔH＝ kJ·ml－1。
解析： 先抓三种物质，这三种物质既在目标热化学方程式里，又在已知图中只出现过1次，它们分别是图3的CH4、图1的CO、图2的H2。其中CH4在图3和②中都是反应物，位置相同，系数也相同，即＋(－c kJ·ml－1)；CO的位置在图1和②中不同，系数相同，即－(－a kJ·ml－1)；H2的位置在图2和②中不同，且目标热化学方程式中H2的系数是图2的3倍，即－(－3b kJ·ml－1)。所以ΔH＝(－c kJ·ml－1)－(－a kJ·ml－1)－(－3b kJ·ml－1)＝(a＋3b－c)kJ·ml－1。
答案： a＋3b－c
学生用书第131页
真题演练 明确考向
1．(2022·全国乙卷)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。
解析： 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
根据盖斯定律(①＋②)× eq \f(1,3) －③即得到2H2S(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。
答案： ＋170
2．(2022·广东卷)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)。
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 ΔH1＝(E1－E2)，M→N ΔH2＝ΔH，N→Y 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)。
答案： (E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4)
3．(2022·海南卷)已知：电解液态水制备1 ml O2(g)，电解反应的ΔH＝＋572 kJ·ml－1。由此计算H2(g)的燃烧热(焓)ΔH＝ kJ·ml－1。
解析： 电解液态水制备1 ml O2(g)，电解反应的ΔH＝＋572 kJ·ml－1，由此可以判断，2 ml H2(g)完全燃烧消耗1 ml O2(g)生成液态水，放出的热量为572 kJ，故1 ml H2(g)完全燃烧生成液态水放出的热量为286 kJ，因此，H2(g)的燃烧热(焓)ΔH＝－286 kJ·ml－1。
答案： －286
4．(2022·河北卷)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 。
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。
答案： H2(g)＋ eq \f(1,2) O2 (g)===H2O(l) ΔH＝－286 kJ·ml－1
5．(2022·湖北卷)已知：
①CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH1＝－65.17 kJ·ml－1
②Ca(OH)2(s)===Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH2＝－16.73 kJ·ml－1
③Al(s)＋OH－(aq)＋3H2O(l)===[Al(OH)4]－(aq)＋ eq \f(3,2) H2(g) ΔH3＝－415.0 kJ·ml－1
则CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)的ΔH4＝ kJ·ml－1。
解析： 根据盖斯定律可得，①＋②＋2×③可得反应CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)，则ΔH4＝ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3＝(－65.17 kJ·ml－1)＋(－16.73 kJ·ml－1)＋2×(－415.0 kJ·ml－1)＝－911.9 kJ·ml－1。
答案： －911.9
课时精练(二十七) 反应热的计算 eq \a\vs4\al(\f(对应学生,用书P390))
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
1.全球气候变暖给人类的生存和发展带来了严峻的挑战，在此背景下，“新能源”“低碳”“节能减排”“吃干榨尽”等概念愈来愈受到人们的重视。下列有关说法不正确的是( )
A．太阳能、地热能、生物质能和核裂变能均属于“新能源”
B．“低碳”是指采用含碳量低的烃类作为燃料
C．如图甲烷经一氯甲烷生成低碳烯烃的途径体现了“节能减排”思想
D．让煤变成合成气，把煤“吃干榨尽”，实现了煤的清洁、高效利用
B [A.太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核裂变能等是新能源，A正确；B.“低碳经济”是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，低碳就是指控制二氧化碳的排放量，B错误；C.从题图分析，甲烷在温和条件下转化为低碳烯烃，控制了二氧化碳的排放，体现了“节能减排”思想，C正确；D.让煤变成合成气，实现了煤的清洁、高效利用，D正确。]
2．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( )
A．已知：正丁烷(g)===异丁烷(g) ΔHΔH2
C [A项，能量越低物质越稳定，根据热化学方程式可知正丁烷的能量高于异丁烷，因此异丁烷比正丁烷稳定，A项错误；B项，1 ml C2H4完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)释放的热量是燃烧热，B项错误；C项，强酸强碱的稀溶液反应生成可溶性盐和1 ml液态水时放出的热量是中和热，稀Ba(OH)2(aq)和稀H2SO4(aq)完全反应生成了难溶性盐BaSO4，因此放出的热量大于57.3 kJ，C项正确；D项，固态变为气态要吸收热量，因此S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1，S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2，ΔH1