(新高考)高考化学一轮复习讲义第6章第34讲反应热的计算(含解析)

这是一份(新高考)高考化学一轮复习讲义第6章第34讲反应热的计算(含解析)，共18页。试卷主要包含了18 J·g－1·℃－1＝4，50 ml·L－1 盐酸、0，5的含量，7 kJ·ml－1等内容，欢迎下载使用。
3.掌握盖斯定律的内容及意义，并能进行有关反应热的计算。
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)。
③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\{\rc\ (\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\{\rc\ (\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
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．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能( )
4．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( )
5．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
( )
6．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)( )
答案 1.× 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.×
一、燃烧热、中和反应反应热的含义
1．油酸甘油酯(相对分子质量为884)在体内代谢时可发生如下反应：
C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)
已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ，油酸甘油酯的燃烧热为( )
A．3.8×104 kJ·ml－1
B．－3.8×104 kJ·ml－1
C．3.4×104 kJ·ml－1
D．－3.4×104 kJ·ml－1
答案 C
解析 燃烧热是指25 ℃、101 kPa下，1 ml纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，则1 ml油酸甘油酯的燃烧热为eq \f(3.8×104 kJ,1 000 g)×884 g·ml－1≈3.4×104 kJ·ml－1。
2．下列关于热化学反应的描述正确的是( )
A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，用含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸反应测出的中和反应反应热为28.65 kJ·ml－1
B．CO(g)的燃烧热ΔH＝－283.0 kJ·ml－1，则反应2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋(2×283.0) kJ·ml－1
C．1 ml甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 ml水，放出57.3 kJ热量
答案 B
解析 中和反应反应热是以生成1 ml H2O(l)作为标准的，A不正确；有水生成的燃烧反应，必须按液态水计算燃烧热，C不正确；稀醋酸是弱酸，电离过程需要吸热，放出的热量要小于57.3 kJ，D不正确。
二、中和反应反应热的测定操作及误差分析
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－1 NaOH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)。
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－1
解析 (4)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和反应反应热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故反应热的数值要小一些。
考点二 盖斯定律及应用
1．盖斯定律
(1)内容
对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。即：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)意义
间接计算某些反应的反应热。
(3)应用
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、根据盖斯定律计算反应热
1．已知(g)===(g)＋H2(g)
ΔH1＝＋100.3 kJ·ml－1①
H2(g)＋I2(g)===2HI(g)
ΔH2＝－11.0 kJ·ml－1②
对于反应：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)
ΔH3＝ kJ·ml－1。
答案 ＋89.3
解析 根据盖斯定律，将反应①＋反应②，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(＋100.3－11.0)kJ·ml－1＝＋89.3 kJ·ml－1。
2．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 将所给反应依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，(①＋②＋③)×2可得：4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝[(＋83 kJ·ml－1)＋(－20 kJ·ml－1)＋(－121 kJ·ml－1)]×2＝－116 kJ·ml－1。
二、根据盖斯定律书写热化学方程式
3．“嫦娥”五号预计在海南文昌发射中心发射，火箭的第一、二级发动机中，所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，二者反应生成氮气和气态水。已知：
①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g)
ΔH＝＋10.7 kJ·ml－1
②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－543 kJ·ml－1
写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式：
。
答案 2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－1 096.7 kJ·ml－1
解析 根据盖斯定律，由2×②－①得：
2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝2×(－543 kJ·ml－1)－(＋10.7 kJ·ml－1)＝－1 096.7 kJ·ml－1。
4．[2018·北京，27(1)]近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：
反应 Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g)
ΔH1＝＋551 kJ·ml－1
反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g)
ΔH3＝－297 kJ·ml－1
反应Ⅱ的热化学方程式： 。
答案 3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)
ΔH2＝－254 kJ·ml－1
解析 由题图可知，反应Ⅱ的化学方程式为3SO2＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(催化剂))2H2SO4＋S↓。根据盖斯定律，反应Ⅱ＝－(反应Ⅰ＋反应Ⅲ)可得：3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s) ΔH2＝－254 kJ·
ml－1。
5．[2020·全国卷Ⅰ，28(1)]硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)eq \(――→,\s\up7(钒催化剂))SO3(g) ΔH＝－98 kJ·ml－1。钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为
。
答案 2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝－351 kJ·ml－1
解析 据图写出热化学方程式：①V2O4(s)＋2SO3(g)===2VOSO4(s) ΔH1＝－399 kJ·ml－1；②V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g) ΔH2＝－24 kJ·ml－1，根据盖斯定律由①－②×2可得：2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(－399 kJ·ml－1)－(－24 kJ·
ml－1)×2＝－351 kJ·ml－1。
利用盖斯定律计算反应热的两种方法
(1)虚拟途径法：先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求反应的反应热。
(2)加和法：将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式，反应热也作相应的加减运算。 流程如下：
三、反应热的比较
6．已知：①S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1；
②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2；
③2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l) ΔH3；
④2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l) ΔH4；
⑤SO2(g)＋2H2S(g)===3S(s)＋2H2O(l) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断不正确的是( )
A．ΔH10)
总反应：CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2 (g)＋3H2(g) ΔH3＝c kJ·ml－1
下列有关说法正确的是( )
A．反应Ⅰ是放热反应
B．1 ml CH3OH(g)和H2O(g)的总能量大于1 ml CO2(g)和3 ml H2(g)的总能量
C．c>0
D．优良的催化剂降低了反应的活化能，并减小了ΔH3，节约了能源
答案 C
解析 根据图像可知总反应生成物的总能量大于反应物的总能量，因此为吸热反应，故ΔH3>0，根据盖斯定律，ΔH1＝ΔH3－ΔH2>0，则反应Ⅰ为吸热反应，故A、B错误，C正确；优良的催化剂降低了反应的活化能，但焓变不变，焓变只能由反应物和生成物的总能量决定，故D错误。
9．[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的活化能，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。
1．(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( )
A．ΔH1>0，ΔH2>0
B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH1>ΔH2，ΔH3>ΔH2
D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4
答案 C
解析 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，则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。
2．[2021·广东，19(1)]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)。
答案 ΔH2＋ΔH3－ΔH5(或ΔH3－ΔH4)
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。
3．(2020·北京，12)依据图示关系，下列说法不正确的是( )
A．石墨燃烧是放热反应
B．1 ml C(石墨)和1 ml 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)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2
D．化学反应的ΔH，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关
答案 C
解析 所有的燃烧反应都是放热反应，根据图示，C(石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝
－393.5 kJ·ml－1，ΔH1＜0，则石墨燃烧是放热反应，故A正确；1 ml C(石墨)和1 ml CO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2,1 ml C(石墨)放热多，故B正确；①C(石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·ml－1，②CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－283.0 kJ·
ml－1，根据盖斯定律①－②×2可得：C(石墨)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH＝ΔH1－2ΔH2，故C错误。
4．(2019·浙江4月选考，23)MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M＝Ca、Mg)：
已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法不正确的是( )
A．ΔH1(MgCO3)＞ΔH1(CaCO3)＞0
B．ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)＞0
C．ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)＝ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)
D．对于MgCO3和CaCO3，ΔH1＋ΔH2＞ΔH3
答案 C
解析 根据盖斯定律，得ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3，又已知Ca2＋半径大于Mg2＋半径，所以CaCO3的离子键强度弱于MgCO3的离子键强度，CaO的离子键强度弱于MgO的离子键强度。A项，ΔH1表示断裂MCO3中的离子键形成M2＋和COeq \\al(2－,3)所吸收的能量，离子键强度越大，吸收的能量越大，因而ΔH1(MgCO3)＞ΔH1(CaCO3)＞0，正确；B项，ΔH2表示断裂COeq \\al(2－,3)中共价键形成O2－和CO2吸收的能量，与M2＋无关，因而ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)＞0，正确；C项，由以上分析可知ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)ΔH3(MgO)，ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)>0，错误；D项，由以上分析可知ΔH1＋ΔH2>0，ΔH3ΔH5，C项正确。
6．已知碳、一氧化碳、晶体硅的燃烧热分别是ΔH1、ΔH2、ΔH3，则工业冶炼晶体硅的反应为2C(s)＋SiO2(s)===Si(s)＋2CO(g) ΔH4。则下列判断正确的是( )
A．ΔH1>ΔH2
B．2ΔH1－2ΔH2－ΔH3＝ΔH4
C．C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH1
D．Si＋O2===SiO2 ΔH3
答案 B
解析 1 ml C完全燃烧放出的热量大于1 ml CO完全燃烧放出的热量，ΔH1ΔH2>ΔH3
B．ΔH2>ΔH3>ΔH1
C．ΔH2>ΔH1>ΔH3
D．ΔH3>ΔH2>ΔH1
答案 B
解析 对于反应a、反应b，升高温度平衡都向右移动，故二者均为吸热反应，ΔHa>0、ΔHb>0。经分析知a＝②－③，ΔHa＝ΔH2－ΔH3>0，推知ΔH2>ΔH3；b＝③－2×①，故ΔHb＝ΔH3－2ΔH1>0，推知ΔH3>2ΔH1>ΔH1。
8．发射运载火箭使用的是以液氢为燃料、液氧为氧化剂的高能低温推进剂，已知：
①H2(g)===H2(l) ΔH1＝－0.92 kJ·ml－1
②O2(g)===O2(l) ΔH2＝－6.84 kJ·ml－1
下列说法正确的是( )
A．H2(g)与O2(g)反应生成H2O(g)放热483.6 kJ·ml－1
B．氢气的燃烧热ΔH＝－241.8 kJ·ml－1
C．火箭中液氢燃烧的热化学方程式为2H2(l)＋O2(l)===2H2O(g) ΔH＝－474.92 kJ·ml－1
D．H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－88 kJ·ml－1
答案 C
解析 由题图可知，每2 ml H2(g)与1 ml O2(g)反应生成2 ml H2O(g)放热483.6 kJ，选项中未指明反应物的物质的量，故A错误；氢气的燃烧热ΔH＝－eq \f(483.6＋88,2) kJ·ml－1＝－285.8 kJ·
ml－1，故B错误；由盖斯定律可知，火箭中液氢燃烧的热化学方程式为2H2(l)＋O2(l)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·ml－1－(－0.92×2－6.84)kJ·ml－1＝－474.92 kJ·ml－1，故C正确；H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·ml－1，故D错误。
9．(2022·湖南汨罗市高三检测)如图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法正确的是( )
A．热稳定性：MgF2