資源簡介

第27講　反應熱的計算
[課程標準]　1.了解燃燒熱的概念及能源利用的意義。2.了解中和反應反應熱的測定方法。3.掌握蓋斯定律的內容及意義，并能進行有關反應熱的計算。
考點一　反應熱的測定　燃燒熱　能源
1．中和反應反應熱及其測定
(1)中和反應反應熱
在稀溶液中，強酸和強堿發生中和反應生成1 mol H2O(l)時所放出的熱量。
(2)測定原理
ΔH＝－
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n為生成H2O的物質的量。稀溶液的密度用1 g·mL－1進行計算。
(3)裝置如圖
(4)注意事項
①隔熱層及杯蓋的作用是保溫、隔熱，減少熱量損失。
②溫度計測量完鹽酸溫度后，要用水把溫度計上的酸沖洗干凈，擦干備用。
③為保證酸、堿完全中和，常采用堿稍稍過量(0.50 mol·L－1鹽酸、0.55 mol·L－1 NaOH溶液等體積混合)。
④實驗時不能用銅絲攪拌器代替玻璃攪拌器的理由是銅絲導熱性好，比用玻璃攪拌器誤差大。
2．燃燒熱
(1)燃燒熱
(2)對完全燃燒的理解
燃燒元素 C H S N
穩定產物及狀態 CO2(g) H2O(l) SO2(g) N2(g)
3.燃料的選擇　能源
(1)燃料的選擇原則
(2)能源及利用
[正誤辨析]
(1)煤油是可再生能源(　　)
(2)H2燃燒過程中熱能轉化為化學能(　　)
(3)開發利用各種新能源，減少對化石燃料的依賴，可以降低空氣中PM2.5的含量(　　)
(4)根據2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571 kJ·mol－1可知，氫氣的燃燒熱為571 kJ·mol－1(　　)
(5)1 mol CH4燃燒生成氣態水和CO2所放出的熱量是甲烷的燃燒熱(　　)
(6)稀醋酸與稀NaOH溶液反應生成1 mol H2O(l)，放出的熱量為57.3 kJ(　　)
學生用書?第128頁
(7)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，則H2SO4和Ba(OH)2反應的反應熱ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1(　　)
答案：　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×
一、燃燒熱　熱化學方程式的書寫及計算
1．已知充分燃燒a g乙炔(C2H2)氣體時生成1 mol二氧化碳氣體和0.5 mol液態水，并放出熱量b kJ，則乙炔燃燒熱的熱化學方程式 。
解析：　燃燒熱是指1 mol純物質完全燃燒生成指定產物時放出的熱量，1 mol乙炔(C2H2)燃燒的化學方程式為C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)，已知生成1 mol二氧化碳放出熱量b kJ，則生成2 mol二氧化碳時放出2b kJ。
答案：　C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－2b kJ/mol
2．CH3OH(l)汽化時吸收的熱量為27 kJ/mol，CH3OH(g)的燃燒熱為677 kJ/mol，請寫出CH3OH(l)燃燒熱的熱化學方程式 。
解析：　燃燒熱是1 mol的純物質完全燃燒生成指定產物時所放出的熱量。則CH3OH(l)燃燒熱的熱化學方程式為CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－650 kJ/mol。
答案：　CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－650 kJ/mol
二、中和反應　反應熱的測定
3．利用如圖所示裝置測定中和反應反應熱的實驗步驟如下：
①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1鹽酸倒入小燒杯中，測出鹽酸溫度；②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1NaOH溶液，并用同一溫度計測出其溫度；③將NaOH溶液倒入小燒杯中，設法使之混合均勻，測得混合液的最高溫度。回答下列問題：
(1)NaOH溶液稍過量的原因是
。
(2)倒入NaOH溶液的正確操作是 (填字母，下同)。
A．沿玻璃棒緩慢倒入
B．分三次倒入
C．一次迅速倒入
(3)使鹽酸與NaOH溶液混合均勻的正確操作是 。
A．用溫度計小心攪拌
B．揭開杯蓋用玻璃棒攪拌
C．輕輕地振蕩燒杯
D．用套在溫度計上的玻璃攪拌器輕輕地攪動
(4)現將一定量的稀氫氧化鈉溶液、稀氫氧化鈣溶液、稀氨水分別和1 L 1 mol·L－1的稀鹽酸恰好完全反應，其反應熱分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3、則ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小關系為 。
(5)假設鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反應后生成溶液的比熱容c＝4.18 J·g－1·℃－1。為了計算中和反應反應熱，某學生實驗記錄數據如下：
實驗序號 起始溫度t1/℃ 終止溫度t2/℃
鹽酸 氫氧化鈉溶液 混合溶液
1 20.0 20.1 23.2
2 20.2 20.4 23.4
3 20.5 20.6 23.6
依據該學生的實驗數據計算，該實驗測得的中和反應反應熱ΔH≈ (結果保留一位小數)。
解析：　Δt1＝23.2－＝3.15 ℃
Δt2＝23.4－＝3.10 ℃
Δt3＝23.6－＝3.05 ℃
Δt平均值為＝3.10 ℃
ΔH＝－≈－51.8 kJ/mol。
答案：　(1)確保鹽酸被完全中和　(2)C　(3)D (4)ΔH1＝ΔH2＜ΔH3　(5)－51.8 kJ/mol
考點二　蓋斯定律　反應熱的計算
1．蓋斯定律
(1)內容
蓋斯定律：不管化學反應一步完成或分幾步完成，最終的反應熱相同。化學反應的反應熱只與反應體系的始態和終態有關，與反應途徑無關。
(2)“蓋斯定律”型反應熱(焓變)的運算規則
熱化學方程式 方程式系數關系 焓變之間的關系
反應Ⅰ：aA(g)===B(g)ΔH1反應Ⅱ：B(g)===aA(g)ΔH2 Ⅰ＝－Ⅱ ΔH1＝－ΔH2
學生用書?第129頁
反應Ⅰ：aA(g)===B(g)ΔH1反應Ⅱ：A(g)===B(g)ΔH2 Ⅰ＝a×Ⅱ ΔH1＝a×ΔH2
/ ΔH＝ΔH1＋ΔH2或ΔH＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5
2.反應熱的大小比較
(1)根據反應物的量的大小關系比較反應焓變的大小
①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2
反應②中H2的量更多，因此放熱更多，故ΔH1＞ΔH2。
(2)根據反應進行的程度大小比較反應焓變的大小
③C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH3
④C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH4
反應④中，C完全燃燒，放熱更多，故ΔH3＞ΔH4。
(3)根據反應物或生成物的狀態比較反應焓變的大小
⑤S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH5
⑥S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH6
方法一：圖像法，畫出上述兩反應能量隨反應過程的變化曲線。
由圖像可知：ΔH5＜ΔH6。
方法二：通過蓋斯定律構造新的熱化學方程式。
由⑤－⑥可得S(g)===S(s)　ΔH＝ΔH5－ΔH6＜0，故ΔH5＜ΔH6。
(4)根據特殊反應的焓變情況比較反應焓變的大小
⑦2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH7
⑧2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH8
由⑦－⑧可得2Al(s)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋Al2O3(s)　ΔH
已知鋁熱反應為放熱反應，ΔH＝ΔH7－ΔH8＜0，故ΔH7＜ΔH8。
一、利用蓋斯定律計算反應熱
1．硫碘循環分解水是一種高效、環保的制氫方法，其流程圖如圖。
已知：
反應Ⅰ：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH1＝＋572 kJ·mol－1
反應Ⅱ：H2SO4(aq)===SO2(g)＋H2O(l)＋O2(g)　ΔH2＝＋327 kJ·mol－1
反應Ⅲ：2HI(aq)===H2(g)＋I2(g)　ΔH3＝＋172 kJ·mol－1
則反應SO2(g)＋I2(g)＋2H2O(l)===2HI(aq)＋H2SO4(aq)　ΔH＝ 。
解析：　根據蓋斯定律，由－Ⅱ－Ⅲ得反應SO2(g)＋I2(g)＋2H2O(l)===2HI(aq)＋H2SO4(aq)　ΔH＝－213 kJ·mol－1。
答案：　－213 kJ·mol－1
二、反應熱的比較
2．(2021·浙江6月選考，21)相同溫度和壓強下，關于反應的ΔH，下列判斷正確的是(　　)
學生用書?第130頁
A．ΔH1＞0，ΔH2＞0
B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH1＞ΔH2，ΔH3 ＞ΔH2
D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4
C　[環己烯、1，3 環己二烯分別與氫氣發生的加成反應均為放熱反應，因此，ΔH1＜0，ΔH2＜0，A不正確；苯分子中沒有碳碳雙鍵，其中的碳碳鍵是介于單鍵和雙鍵之間的特殊的共價鍵，因此，其與氫氣完全加成的反應熱不等于環己烯、1，3 環己二烯分別與氫氣發生的加成反應的反應熱之和，即ΔH3≠ΔH1＋ΔH2，B不正確；由于1 mol 1，3 環己二烯與氫氣完全加成后消耗的氫氣是等量環己烯的2倍，故其放出的熱量更多，其ΔH1＞ΔH2，苯與氫氣發生加成反應生成1，3 環己二烯的反應為吸熱反應(ΔH4＞0)，根據蓋斯定律可知，苯與氫氣完全加成的反應熱：ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，因此ΔH3＞ΔH2，ΔH2＝ΔH3－ΔH4，C正確、D不正確。]
3．我國力爭于2030年前做到碳達峰，2060年前實現碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應體系主要涉及以下反應：
(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
根據蓋斯定律，反應(a)的ΔH1＝ (寫出一個代數式即可)。
解析：　根據題目所給出的反應方程式關系可知，a＝b＋c－e＝c－d，根據蓋斯定律則有ΔH1＝ΔH2＋ΔH3－ΔH5＝ΔH3－ΔH4。
答案：　ΔH2＋ΔH3－ΔH5(或ΔH3－ΔH4)
三、根據蓋斯定律書寫熱化學方程式
4．NOx是造成大氣污染的主要物質，用還原法將其轉化為無污染的物質，對于消除環境污染有重要意義。
已知：2C(s)＋O2(g)2CO(g)　ΔH1＝－221.0 kJ/mol
N2(g)＋O2(g)2NO (g)　ΔH2＝＋180.5 kJ/mol
2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH3＝－746.0 kJ/mol
則用焦炭還原NO生成無污染氣體的熱化學方程式為 。
解析：　①2C(s)＋O2(g)2CO(g)　ΔH1＝－221.0 kJ/mol
②N2(g)＋O2(g)2NO (g)　ΔH2＝＋180.5 kJ/mol
③2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH3＝－746.0 kJ/mol
根據蓋斯定律，由(③＋①－②)/2得該反應的ΔH＝(ΔH3＋ΔH1－ΔH2)/2＝－573.75 kJ/mol。
答案：　2NO(g)＋C(s)CO2(g)＋ N2(g)　ΔH＝－573.75 kJ/mol
5．含碳化合物在生產生活中廣泛存在，AndrenDasic等提出在M＋的作用下以N2O為氧化劑可以氧化乙烯生成乙醛，催化體系氧化還原循環如圖所示，請回答下列問題。
已知N2O(g)＋M＋(s)===N2(g)＋MO＋(s)　ΔH1＝＋678 kJ·mol－1
MO＋(s)＋C2H4(g)===C2H4O(g)＋M＋(s)　ΔH2＝－283 kJ·mol－1
請寫出在M＋的作用下以N2O為氧化劑氧化乙烯生成乙醛的熱化學方程式：
。
解析：　已知：①N2O(g)＋M＋(s)===N2(g)＋MO＋(s)　ΔH1＝＋678 kJ·mol－1
②MO＋(s)＋C2H4(g)===C2H4O(g)＋M＋(s)　ΔH2＝－283 kJ·mol－1
根據蓋斯定律①＋②可得N2O(g)＋C2H4(g)===N2(g)＋C2H4O(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋678 kJ·mol－1＋(－283 kJ·mol－1)＝＋395 kJ·mol－1。
答案：　N2O(g)＋C2H4(g)===N2(g)＋C2H4O(g)　ΔH＝＋395 kJ/mol
四、蓋斯定律在能量圖像中的應用
6．氨的合成是重要的化工生產之一。工業上合成氨用的H2有多種制取方法：
①用焦炭跟水反應：
C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)；
②用天然氣跟水蒸氣反應：
CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。
已知有關反應的能量變化如圖所示，且方法②的反應只能在高溫條件下發生，則方法②中反應的ΔH＝ kJ·mol－1。
解析：　先抓三種物質，這三種物質既在目標熱化學方程式里，又在已知圖中只出現過1次，它們分別是圖3的CH4、圖1的CO、圖2的H2。其中CH4在圖3和②中都是反應物，位置相同，系數也相同，即＋(－c kJ·mol－1)；CO的位置在圖1和②中不同，系數相同，即－(－a kJ·mol－1)；H2的位置在圖2和②中不同，且目標熱化學方程式中H2的系數是圖2的3倍，即－(－3b kJ·mol－1)。所以ΔH＝(－c kJ·mol－1)－(－a kJ·mol－1)－(－3b kJ·mol－1)＝(a＋3b－c)kJ·mol－1。
答案：　a＋3b－c
學生用書?第131頁
真題演練　明確考向
1．(2022·全國乙卷)已知下列反應的熱化學方程式：
①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－1 036 kJ·mol－1
②4H2S(g)＋2SO2(g)===3S2(g)＋4H2O(g)　ΔH2＝＋94 kJ·mol－1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3＝－484 kJ·mol－1
計算H2S熱分解反應④2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝ kJ·mol－1。
解析：　①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－1 036 kJ·mol－1
②4H2S(g)＋2SO2(g)===3S2(g)＋4H2O(g)　ΔH2＝＋94 kJ·mol－1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3＝－484 kJ·mol－1
根據蓋斯定律(①＋②)×－③即得到2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝(－1 036＋94) kJ·mol－1×＋484 kJ·mol－1＝＋170 kJ·mol－1。
答案：　＋170
2．(2022·廣東卷)Cr2O3催化丙烷脫氫過程中，部分反應歷程如圖，X(g)→Y(g)過程的焓變為 (列式表示)。
解析：　設反應過程中第一步的產物為M，第二步的產物為N，則X→M　ΔH1＝(E1－E2)，M→N　ΔH2＝ΔH，N→Y　ΔH3＝(E3－E4)，根據蓋斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓變為ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝(E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4)。
答案：　(E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4)
3．(2022·海南卷)已知：電解液態水制備1 mol O2(g)，電解反應的ΔH＝＋572 kJ·mol－1。由此計算H2(g)的燃燒熱(焓)ΔH＝ kJ·mol－1。
解析：　電解液態水制備1 mol O2(g)，電解反應的ΔH＝＋572 kJ·mol－1，由此可以判斷，2 mol H2(g)完全燃燒消耗1 mol O2(g)生成液態水，放出的熱量為572 kJ，故1 mol H2(g)完全燃燒生成液態水放出的熱量為286 kJ，因此，H2(g)的燃燒熱(焓)ΔH＝－286 kJ·mol－1。
答案：　－286
4．(2022·河北卷)298 K時，1 g H2燃燒生成H2O(g)放熱121 kJ，1 mol H2O(l)蒸發吸熱44 kJ，表示H2燃燒熱的熱化學方程式為 。
解析：　298 K時，1 g H2燃燒生成H2O(g)放熱121 kJ，1 mol H2O(l)蒸發吸熱44 kJ，則1 mol H2燃燒生成1 mol H2O(l)放熱286 kJ，表示H2燃燒熱的熱化學方程式為：H2(g)＋O2 (g)===H2O(l) 　ΔH＝ －286 kJ·mol－1。
答案：　H2(g)＋ O2 (g)===H2O(l)　ΔH＝－286 kJ·mol－1
5．(2022·湖北卷)已知：
①CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)　ΔH1＝－65.17 kJ·mol－1
②Ca(OH)2(s)===Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)　ΔH2＝－16.73 kJ·mol－1
③Al(s)＋OH－(aq)＋3H2O(l)===[Al(OH)4]－(aq)＋H2(g)　ΔH3＝－415.0 kJ·mol－1
則CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)的ΔH4＝ kJ·mol－1。
解析：　根據蓋斯定律可得，①＋②＋2×③可得反應CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)，則ΔH4＝ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3＝(－65.17 kJ·mol－1)＋(－16.73 kJ·mol－1)＋2×(－415.0 kJ·mol－1)＝－911.9 kJ·mol－1。
答案：　－911.9
課時精練(二十七)　反應熱的計算
(本欄目內容，在學生用書中以獨立形式分冊裝訂！)
1.全球氣候變暖給人類的生存和發展帶來了嚴峻的挑戰，在此背景下，“新能源”“低碳”“節能減排”“吃干榨盡”等概念愈來愈受到人們的重視。下列有關說法不正確的是(　　)
A．太陽能、地熱能、生物質能和核裂變能均屬于“新能源”
B．“低碳”是指采用含碳量低的烴類作為燃料
C．如圖甲烷經一氯甲烷生成低碳烯烴的途徑體現了“節能減排”思想
D．讓煤變成合成氣，把煤“吃干榨盡”，實現了煤的清潔、高效利用
B　[A.太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質能和核裂變能等是新能源，A正確；B.“低碳經濟”是以低能耗、低污染、低排放為基礎的經濟模式，低碳就是指控制二氧化碳的排放量，B錯誤；C.從題圖分析，甲烷在溫和條件下轉化為低碳烯烴，控制了二氧化碳的排放，體現了“節能減排”思想，C正確；D.讓煤變成合成氣，實現了煤的清潔、高效利用，D正確。]
2．下列依據熱化學方程式得出的結論正確的是(　　)
A．已知：正丁烷(g)===異丁烷(g)　ΔH<0，則正丁烷比異丁烷穩定
B．已知：C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－1 478.8 k·mol－1，則C2H4的燃燒熱ΔH＝－1 478.8 kJ·mol－1
C．已知：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ· mol－1，但稀Ba(OH)2(aq)和稀H2SO4(aq)完全反應生成1 mol H2O(l)時，放出的熱量大于57.3 kJ
D．已知：S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1；S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2，則ΔH1>ΔH2
C　[A項，能量越低物質越穩定，根據熱化學方程式可知正丁烷的能量高于異丁烷，因此異丁烷比正丁烷穩定，A項錯誤；B項，1 mol C2H4完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)釋放的熱量是燃燒熱，B項錯誤；C項，強酸強堿的稀溶液反應生成可溶性鹽和1 mol液態水時放出的熱量是中和熱，稀Ba(OH)2(aq)和稀H2SO4(aq)完全反應生成了難溶性鹽BaSO4，因此放出的熱量大于57.3 kJ，C項正確；D項，固態變為氣態要吸收熱量，因此S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1，S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2，ΔH1<ΔH2，D項錯誤。]
3．在一定條件下，S8(s)和O2(g)發生反應依次轉化為SO2(g)和SO3(g)。反應過程和能量關系可用如圖簡單表示(圖中的ΔH表示生成1 mol含硫產物的數據)。由圖得出的結論正確的是(　　)
A．S8(s)的燃燒熱ΔH＝－8(a＋b) kJ·mol－1
B．2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)　ΔH＝－2b kJ·mol－1
C．S8(s)＋8O2(g)===8SO2(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1
D．由1 mol S8(s)生成SO3(g)的反應熱ΔH＝－8(a＋b) kJ·mol－1
D　[A項，根據燃燒熱的定義，25 ℃下，1 mol純物質完全燃燒生成指定產物時放出的熱量，所以S8(s)的燃燒熱ΔH＝－8a kJ·mol－1，A錯誤；B項，根據能量關系圖，SO3分解生成SO2和O2是吸熱反應，所以ΔH＝2b kJ·mol－1，B錯誤；C項，根據題圖提供的數據，1 mol S8的反應熱ΔH＝－8a kJ·mol－1，C錯誤；D項，根據蓋斯定律，由1 mol S8(s)生成SO3(g)的反應熱ΔH＝－8(a＋b) kJ·mol－1，D正確。]
4．關于如圖所示轉化關系(X代表鹵素)，下列說法正確的是(　　)
A．H2(g)＋X2(g)===2H(g)＋2X(g)　ΔH2＜0
B．生成HX(g)的反應熱與途徑有關，所以ΔH1≠ΔH2＋ΔH3
C．若X分別表示Cl、Br、I，則過程Ⅲ吸收的熱量依次增多
D．Cl2(g)、I2(g)分別發生反應Ⅰ，同一溫度下的平衡常數分別為K1、K3，則K1＞K3
D　[A.化學鍵的斷裂要吸熱，焓變大于0, H2(g)＋X2(g)===2H(g)＋2X(g)　ΔH2＞0，故A錯誤；B.反應焓變與起始物質和最終物質有關，與變化途徑無關，途徑Ⅰ生成HX的反應熱與途徑無關，所以ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 ，故B錯誤；C.途徑Ⅲ是形成化學鍵的過程，是放熱過程，Cl、Br、I的非金屬性逐漸減弱，和氫氣反應越來越微弱，故形成HCl、HBr、HI化學鍵所放出的熱量逐漸減小，故C錯誤；D.途徑Ⅰ生成HCl放出的熱量比生成HI的多，氯氣和氫氣化合更容易，說明相同溫度下，H2和Cl2反應進行得更徹底，生成物更多，兩反應的平衡常數分別為K1、K3，則K1＞K3，故D正確。]
5．已知：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝a kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－220 kJ·mol－1，
H—H鍵、OＦO鍵和O—H鍵的鍵能分別為436 kJ·mol－1、496 kJ·mol－1和462 kJ·mol－1，則a為(　　)
A．－332 B．－118 C．＋350 D．＋130
D　[將兩個熱化學方程式分別標為①、②，則根據蓋斯定律可知②－①×2即得到熱化學方程式O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－(220＋2a) kJ/mol。由于反應熱等于斷鍵吸收的能量與形成新化學鍵所放出的能量的差值，則496 kJ/mol＋2×436 kJ/mol－2×2×462 kJ/mol＝－(220＋2a) kJ/mol，解得a＝＋130。]
6．關于下列ΔH的判斷正確的是(　　)
CO(aq)＋H＋(aq)===HCO(aq)　ΔH1
CO(aq)＋H2O(l)HCO(aq)＋OH－(aq)　ΔH2
OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l)　ΔH3
OH－(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COO－(aq)＋H2O(l)　ΔH4
A．ΔH1＜0　ΔH2＜0
B．ΔH1＜ΔH2
C．ΔH3＜0　ΔH4＞0
D．ΔH3＞ΔH4
B　[碳酸氫根的電離屬于吸熱過程，則CO(aq)＋H＋(aq)===HCO (aq)為放熱反應，所以ΔH1<0；CO(aq)＋H2O(l)HCO (aq)＋OH－(aq)為碳酸根的水解離子方程式，CO的水解反應為吸熱反應，所以ΔH2>0；OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l)表示強酸和強堿的中和反應，為放熱反應，所以ΔH3<0；醋酸與強堿的中和反應為放熱反應，所以ΔH4<0；但由于醋酸是弱酸，電離過程中會吸收部分熱量，所以醋酸與強堿反應過程放出的熱量小于強酸和強堿反應放出的熱量，則ΔH4>ΔH3；綜上所述，只有ΔH1<ΔH2正確。]
7．已知：H2O(g)===H2O(l)　ΔH1
C6H12O6(g)===C6H12O6(s)　ΔH2
C6H12O6(s)＋6O2(g)===6H2O(g)＋6CO2(g)　ΔH3
C6H12O6(g)＋6O2(g)===6H2O(l)＋6CO2(g)　ΔH4
下列說法正確的是(　　)
A．ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<ΔH4
B．6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0
C．－6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0
D．－6ΔH1＋ΔH2－ΔH3＋ΔH4 ＝0
B　[由氣態物質轉化成液態物質或固態物質均放出熱量，ΔH1＜0，ΔH2＜0，氣態C6H12O6燃燒生成液態水比固態C6H12O6燃燒生成氣態水放出熱量多，所以ΔH3＞ΔH4，A項錯誤；根據蓋斯定律得ΔH4＝6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3，B項正確，C、D項錯誤。]
8．已知NaHCO3溶液與鹽酸反應生成CO2吸熱，Na2CO3溶液與鹽酸反應生成CO2 放熱。下列關于ΔH的判斷正確的是(　　)
CO(aq)＋H＋(aq)HCO(aq)　ΔH1
HCO(aq)＋H＋(aq)H2CO3(aq)　ΔH2
H2CO3(aq)H2O(l)＋CO2(g)　ΔH3
OH－(aq)＋H＋(aq) H2O(l)　ΔH4
A．ΔH1＜0　ΔH2＞0
B．ΔH2＋ΔH3＞0
C．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＞0
D．ΔH2＜ΔH4
B　[由題意可知，碳酸氫鈉溶液與鹽酸反應生成二氧化碳的反應為吸熱反應，ΔH2＞0，碳酸鈉溶液與鹽酸反應生成二氧化碳的反應為放熱反應，ΔH1＜0，將已知反應依次編號為①②③④，由蓋斯定律可知，②＋③可得HCO(aq)＋H＋(aq) H2O(l)＋CO2(g)　ΔH′＝ΔH2＋ΔH3＞0，①＋②＋③可得CO(aq)＋2H＋(aq)H2O(l)＋CO2(g)　ΔH″＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＜0，②—④可得碳酸氫根離子的水解反應HCO(aq)＋ H2O(l)H2CO3(aq)＋OH－(aq)，鹽類水解反應為吸熱反應，則ΔH ＝ΔH2—ΔH4＞0。A項，由分析可知，ΔH2＋ΔH3＞0，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＜0，則ΔH1＜0，碳酸的分解反應為吸熱反應，ΔH3＞0，由ΔH2＋ΔH3＞0可知，ΔH2可能大于0，也可能小于0，故A錯誤；B項，由分析可知，ΔH2＋ΔH3＞0，故B正確；C項，由分析可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＜0，故C錯誤；D項，由分析可知，ΔH2—ΔH4＞0，則ΔH2＞ΔH4，故D錯誤。]
9．(2022·浙江溫州)已知ROH(R＝Na、K)固體溶于水放熱，有關過程能量變化如圖：
下列說法正確的是(　　)
A．反應①ΔH1＜0，ΔS＜0
B．ΔH4(NaOH)＞ΔH4(KOH)
C．ΔH6(NaOH)＞ΔH6(KOH)
D．ΔH4＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH5＋ΔH6
B　[A.由于液體的混亂度大于固體，反應①ΔS＞0，A錯誤；B.ΔH4表示ROH破壞離子鍵的過程，因為鈉離子半徑小于鉀離子，則NaOH的離子鍵更強，電離為離子消耗的能量更多，則ΔH4(NaOH)＞ΔH4(KOH)，B正確；C.ΔH6表示氫氧根離子從氣態離子轉化為溶液中離子的熱量變化，ΔH6(NaOH)＝ΔH6(KOH)，C錯誤；D.由蓋斯定律可知ΔH4＝ΔH1＋ΔH2－ΔH5－ΔH6，D錯誤。]
10．生成水的能量關系如圖所示，下列說法不正確的是(　　)
A．ΔH2>0
B．若2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH4，則ΔH4<ΔH1
C．一定條件下，氣態原子生成1 mol H—O放出a kJ熱量，則該條件下ΔH3＝－4a kJ/mol
D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0
D　[A項，ΔH2所示過程為氫分子和氧分子化學鍵斷裂的過程，該過程吸熱，故ΔH2>0，A正確；B項，由于氣態水到液態水的過程為放熱過程，則2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH4<ΔH1，B正確；C項，ΔH3所示過程共形成4 mol H－O鍵，則氣態原子生成1 mol H—O放出a kJ熱量，該條件下ΔH3＝－4a kJ/mol，C正確；D項，根據蓋斯定律，ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，故D錯誤。]
11．已知室溫下， 將 CuSO4·5H2O(s)溶于水會使溶液溫度降低， 將 CuSO4(s)溶于水會使溶液溫度升高。 則下列能量轉化關系的判斷不正確的是(　　)
A．ΔH1＞0 B．ΔH2＞ΔH3
C．ΔH3＞ΔH1 D．ΔH2＝ΔH1＋ΔH3
C　[A項，CuSO4·5H2O(s)受熱分解生成CuSO4(s)為吸熱反應，ΔH1＞0，A正確；B項，由題圖及題意知，ΔH2＞0，ΔH3＜0，則ΔH2＞ΔH3，B正確；C項，將CuSO4(s)溶于水會使溶液溫度升高說明是放熱反應，ΔH3<0，因為ΔH1＞0故ΔH3＞ΔH1 是錯誤的，C錯誤；根據上述關系和蓋斯定律知ΔH2＝ΔH1＋ΔH3，D正確。]
12．(2021·浙江紹興)煤燃燒的反應熱可通過以下兩個途徑來利用：a.先使煤與水蒸氣反應得到氫氣和一氧化碳，然后得到的氫氣和一氧化碳在充足的空氣中燃燒；b.利用煤在充足的空氣中直接燃燒產生的反應熱。這兩個過程的熱化學方程式如下：
a．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH1＝Q1 kJ·mol－1①
H2(g)＋O2(g)===H2O(g)ΔH2＝Q2 kJ·mol－1②
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH3＝Q3 kJ·mol－1③
b．C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH4＝Q4 kJ·mol－1④
下列說法正確的是(　　)
A．ΔH3>0 B．ΔH2＋ΔH3>ΔH4
C．Q1<0 D．Q1＋Q2＋Q3<－Q4
D　[CO燃燒放熱，故ΔH3＜0，A錯誤；由蓋斯定律可知：④＝①＋②＋③，則ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝ΔH4，所以ΔH2＋ΔH3＝ΔH4－ΔH1，其中②③④為燃燒放熱反應，①為吸熱反應，所以ΔH1＞0，則ΔH2＋ΔH3＜ΔH4，B錯誤；該反應為吸熱反應，ΔH1＝Q1 kJ·mol－1>0，C錯誤；由蓋斯定律可知：④＝①＋②＋③，則ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝ΔH4，即Q1、Q2、Q3、Q4之間的關系為Q1＋Q2＋Q3＝Q4，其中④為燃燒放熱反應，所以Q4＜0，則Q1＋Q2＋Q3＜0、－Q4＞0，故Q1＋Q2＋Q3＜－Q4，D正確。]
13．按要求回答下列問題：
(1)工業上利用甲酸的能量關系轉換圖如圖所示：
反應CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)的焓變ΔH＝ kJ·mol－1。
(2)制備該合成氣的一種方法是以CH4和H2O為原料，有關反應的能量變化如圖所示。
CH4(g)與H2O(g)反應生成CO(g)和H2(g)的熱化學方程式為 。
(3)1 mol CH4(g)完全燃燒生成氣態水的能量變化和1 mol S(g)燃燒的能量變化如圖所示。在催化劑作用下，CH4可以還原SO2生成單質S(g)、H2O(g)和CO2，寫出該反應的熱化學方程式： 。
(4)如圖表示在CuO存在下HCl催化氧化的反應過程，則總反應的熱化學方程式為
。
(5)已知用NaAlO2制備α Al(OH)3及能量轉化關系如圖：
反應②的熱化學方程式為 。
(6)在α Fe(Ⅲ)鐵原子簇表面，以N2和H2為原料合成氨的反應機理如下：
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
總反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH。則ΔH4＝ (用含ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH的式子表示)。
解析：　(1)根據題圖可得如下熱化學方程式：①HCOOH(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH1＝＋72.6 kJ·mol－1；②CO(g)＋O2(g)CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1；③H2(g)＋O2(g)H2O(g)　ΔH3＝－241.80 kJ·mol－1。反應CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)可以由③－①－②得到，由蓋斯定律可得ΔH＝ΔH3－ΔH1－ΔH2＝(－241.80 kJ·mol－1)－(＋72.6 kJ·mol－1)－(－283.0 kJ·mol－1)＝－31.4 kJ·mol－1。
(2)依據三個能量關系圖像寫出對應的熱化學方程式：CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－m kJ·mol－1；H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH2＝－n kJ·mol－1；CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH3＝－p kJ·mol－1；由蓋斯定律得：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝ΔH3－3ΔH2－ΔH1＝＋(－p＋3n＋m) kJ·mol－1。
(3)根據圖像可知：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝126 kJ/mol－928 kJ/mol＝－802 kJ/mol；②S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－577 kJ/mol；根據蓋斯定律可知①－②×2即得到CH4和SO2反應的熱化學方程式為CH4(g)＋2SO2(g)2S(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝＋352 kJ/mol。
(4)根據蓋斯定律，不管化學反應是一步完成還是分幾步完成，其反應熱都是相同的，由題圖可知熱化學方程式為2HCl(g)＋O2(g)===H2O(g)＋Cl2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
(5)首先寫出反應②的化學方程式并注明狀態NaAlO2(aq)＋2H2O(l)===NaOH(aq)＋α Al(OH)3(s)，根據蓋斯定律求出該反應的焓變ΔH＝(ΔH3－ΔH1)＝－50 kJ·mol－1，可得熱化學方程式為NaAlO2(aq)＋2H2O(l)===NaOH(aq)＋α Al(OH)3(s)　ΔH＝－50 kJ·mol－1。
(6)根據蓋斯定律，①×3＋②＋③×2＋④×2可得N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3＋2ΔH4，則ΔH4＝(ΔH－3ΔH1－ΔH2－2ΔH3)。
答案：　(1)－31.4
(2)CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋(－p＋3n＋m) kJ·mol－1
(3)CH4(g)＋2SO2(g)2S(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝＋352 kJ/mol
(4)2HCl(g)＋O2(g)===H2O(g)＋Cl2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
(5)NaAlO2(aq)＋2H2O(l)===NaOH(aq)＋α Al(OH)3(s)　ΔH＝－50 kJ·mol－1
(6)(ΔH－3ΔH1－ΔH2－2ΔH3)

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