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第30講　反應熱的測定與計算
【備考目標】　1.了解中和反應反應熱測定的原理及操作。2.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1　中和反應反應熱的測定
1．測定原理
通過量熱計測得體系在反應前后的溫度變化，再利用有關物質的比熱容計算反應熱。
ΔH＝－，
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n為生成的H2O的物質的量。稀溶液的密度用1 g·mL－1進行計算。
2．實驗步驟及裝置
實驗裝置 實驗步驟
①測量反應物的溫度
②測量反應后體系溫度(記錄反應后體系的最高溫度)
③重復步驟①、②兩次
④數據處理：取三次測量所得溫度差的平均值進行計算
大量實驗測得，在25 ℃和101 kPa下，強酸的稀溶液與強堿的稀溶液發生中和反應生成1 mol H2O時，放出57.3 kJ的熱量
3.注意事項
(1)若采用的酸、堿濃度相等，為保證酸完全中和，采取的措施是堿稍過量。
(2)因為弱酸或弱堿存在電離平衡，電離過程需要吸熱，實驗中若使用弱酸或弱堿則測得的反應熱數值偏小。
【基點判斷】(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，則H2SO4和Ba(OH)2反應的ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1(× )
(2)在測定中和反應反應熱的實驗中，應把NaOH溶液分多次倒入(× )
(3)為測定反應H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)的ΔH，可以選用0.1 mol·L－1 NaHSO4溶液和0.1 mol·L－1 NaOH溶液進行實驗(√ )
(4)實驗時可用銅絲攪拌器代替玻璃攪拌器(× )
題組練習
1．在測定中和反應反應熱的實驗中，下列說法正確的是(　　 )
A．使用玻璃攪拌器是為了加快反應速率，減小實驗誤差
B．為了準確測定反應混合溶液的溫度，實驗中溫度計水銀球應與小燒杯底部接觸
C．用0.5 mol·L－1 NaOH溶液分別與0.5 mol·L－1的鹽酸、醋酸溶液反應，若所取的溶液體積都相等，則測得的中和反應反應熱數值相同
D．在測定中和反應反應熱的實驗中，需要使用的儀器有天平、量筒、燒杯、滴定管、溫度計、玻璃攪拌器
解析：選A。B項，溫度計水銀球應浸入溶液中但不能與燒杯底部接觸；C項，鹽酸是強酸，醋酸是弱酸，醋酸電離吸熱，測得數值不同；D項，在測定中和反應反應熱的實驗中，不需要滴定管、天平。
2．50 mL 0.50 mol·L－1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應。通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和反應反應熱。回答下列問題：
(1)從實驗裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃儀器是______________________________。
(2)隔熱層的作用是______________________。
(3)倒入NaOH溶液的正確操作是________(填字母)。
a．沿玻璃棒緩慢倒入 b．分三次少量倒入 c．一次迅速倒入
(4)若實驗過程中，內筒未加杯蓋，求得的中和反應反應熱數值________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。
(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的溶液的比熱容c＝4.18 J·g－1·℃－1。為了計算中和反應反應熱，某學生的實驗記錄數據如下：
實驗序號 反應物的溫度/℃ 反應前體系的溫度t1/℃ 反應后體系的溫度t2/℃
鹽酸 氫氧化鈉溶液
1 20.0 20.1 23.2
2 20.2 20.4 23.4
3 20.3 20.3 24.2
4 20.5 20.6 23.6
完成表格并依據該學生的實驗數據計算，該實驗中生成1 mol水時放出的熱量為______ kJ(結果保留一位小數)。
解析：(5)四次實驗(t2－t1)的值分別為3.15、3.1、3.9、3.05，第三次明顯偏大，舍棄，則最終溫度差平均值為第1、2、4組實驗的溫度差之和除以3，為3.1，平均值代入公式計算即可。
答案：(1)玻璃攪拌器　(2)減少實驗過程中的熱量損失　(3)c　(4)偏小　(5)20.05　20.3　20.3　20.55　51.8
考點2　蓋斯定律及其應用
1．蓋斯定律
對于一個化學反應，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的。即化學反應的反應熱只與反應體系的始態和終態有關，而與反應的途徑無關。
2．不同熱化學方程式中焓變之間的關系
熱化學方程式 焓變之間的關系
aA===B　ΔH1A===B　ΔH2 ΔH2＝ΔH1或ΔH1＝aΔH2
aA===B　ΔH1B===aA　ΔH2 ΔH1＝－ΔH2
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
3.運用蓋斯定律的三個注意事項
(1)熱化學方程式乘以某一個數時，反應熱的數值必須也乘上該數。
(2)熱化學方程式相加減時，物質之間相加減，反應熱也必須相加減。
(3)將一個熱化學方程式顛倒時，ΔH的“＋”“－”隨之改變，但數值不變。
【基點判斷】(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)可以直接測量任意一反應的反應熱(× )
(2)蓋斯定律遵守能量守恒定律(√ )
(3)化學反應的反應熱只與反應體系的始態和終態有關，而與反應途徑無關(√ )
(4)可以用已經精確測定的反應熱效應來計算難于測量或不能測量的反應的熱效應(√ )
題組練習
一、利用蓋斯定律計算反應熱
1．根據下列熱化學方程式：
①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1
③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH3＝－870.3 kJ·mol－1
計算出2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反應熱為______________________________________________。
解析：由①×2＋②×2－③可得：2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)　ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2－ΔH3＝2×(－393.5 kJ·mol－1)＋2×(－285.8 kJ·mol－1)－(－870.3 kJ·mol－1)＝－488.3 kJ·mol－1。
答案：ΔH＝－488.3 kJ·mol－1
2．已知(g)===(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋100.3 kJ·mol－1①
H2(g)＋I2(g)===2HI(g)　ΔH2＝－11.0 kJ·mol－1②
對于反應：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)　ΔH3＝________kJ·mol－1。
解析：根據蓋斯定律，反應①＋反應②得到目標反應，則ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝[＋100.3＋(－11.0)]kJ·mol－1＝＋89.3 kJ·mol－1。
答案：＋89.3
3．黑火藥是中國古代的四大發明之一，其爆炸的熱化學方程式為
S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)　ΔH＝x kJ·mol－1
已知：碳的燃燒熱ΔH1＝a kJ·mol－1，
S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1，
2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)　ΔH3＝c kJ·mol－1。
x為______________。
解析：碳燃燒的熱化學方程式為①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1，將另外兩個熱化學方程式進行編號，②S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1，③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)　ΔH3＝c kJ·mol－1，運用蓋斯定律，①×3＋②－③得S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)　ΔH＝(3a＋b－c) kJ·mol－1，則x＝3a＋b－c。
答案：3a＋b－c
二、利用蓋斯定律推導熱化學方程式
一般步驟：
4．(1)工業上常用磷精礦[Ca5(PO4)3F]和硫酸反應制備磷酸。已知25 ℃、101 kPa時：
①CaO(s)＋H2SO4(l)===CaSO4(s)＋H2O(l)　ΔH＝－271 kJ·mol－1，
②5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l)　ΔH＝－937 kJ·mol－1。
Ca5(PO4)3F和硫酸反應生成磷酸的熱化學方程式是
________________________________________________________________________。
(2)已知：
①Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)　ΔH1＝＋1 344.1 kJ·mol－1
②2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g)　ΔH2＝＋1 169.2 kJ·mol－1
由Al2O3、C和Cl2反應生成AlCl3的熱化學方程式為__________________________________。
解析：(1)根據蓋斯定律可知①×5－②即得到Ca5(PO4)3F和硫酸反應生成磷酸的熱化學方程式是Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋HF(g)＋3H3PO4(l)　ΔH＝－418 kJ·mol－1。
(2)根據蓋斯定律可知①－②即得到由Al2O3、C和Cl2反應生成AlCl3的熱化學方程式為Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)　ΔH＝＋174.9 kJ·mol－1。
答案：(1)Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋HF(g)＋3H3PO4(l)　ΔH＝－418 kJ·mol－1
(2)Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)　ΔH＝＋174.9 kJ·mol－1
5．如圖是發射衛星時用肼(N2H4)作燃料，用NO2作氧化劑(反應生成N2、水蒸氣)和用F2作氧化劑(反應生成N2、HF)的反應原理。
通過計算，可知原理Ⅰ和原理Ⅱ氧化氣態肼生成氮氣的熱化學方程式分別為
________________________________、__________________________________________，
消耗等量的N2H4(g)時釋放能量較多的是原理________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
解析：根據題給信息可知N2H4(g)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH，結合蓋斯定律，此反應可由②－×①得出，所以ΔH＝ΔH2－ΔH1＝－534 kJ·mol－1－×67.7 kJ·mol－1＝－567.85 kJ·mol－1。同理可得N2H4(g)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g)　ΔH，此反應可由反應②＋2×③－④得出，所以ΔH＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH4＝－534 kJ·mol－1＋2×(－538 kJ·mol－1)－(－484 kJ·mol－1)＝－1 126 kJ·mol－1。由所得兩個熱化學方程式可知，消耗等量N2H4(g)釋放能量較多的是原理Ⅱ。
答案：N2H4(g)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－567.85 kJ·mol－1　N2H4(g)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g)　ΔH＝－1 126 kJ·mol－1　Ⅱ
考點3　反應熱大小的比較
1．根據反應物量的大小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，|ΔH1|<|ΔH2|，但ΔH1<0，ΔH2<0，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，|ΔH3|<|ΔH4|，但ΔH3<0，ΔH4<0，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|，但ΔH5<0，ΔH6<0，故ΔH5<ΔH6。
方法二：通過蓋斯定律構造新的熱化學方程式。
由反應⑤－反應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
由反應⑦－反應⑧可得2Al(s)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋Al2O3(s)　ΔH＝ΔH7－ΔH8，已知鋁熱反應為放熱反應，故ΔH<0，ΔH7<ΔH8。
題組練習
1．根據以下熱化學方程式，ΔH1和ΔH2的大小比較錯誤的是(　　 )
A．2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l)　ΔH2
則有ΔH1>ΔH2
B．Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH1
Br2(l)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH2
則有ΔH1<ΔH2
C．C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1
C(s，金剛石)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2
則有ΔH1>ΔH2
D．Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH1
Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH2
則有ΔH1<ΔH2
解析：選A。將A中的熱化學方程式依次編號為①②，根據蓋斯定律，由①－②可得2S(s)＋2O2(g)===2SO2(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2<0，即ΔH1<ΔH2，A錯誤；等量的Br2(g)具有的能量高于等量的Br2(l)具有的能量，故1 mol Br2(g)與H2(g)反應生成HBr(g)放出的熱量比1 mol Br2(l)與H2(g)反應生成HBr(g)放出的熱量多，則有ΔH1<ΔH2，B正確；C(s，石墨)===C(s，金剛石)　ΔH>0，則ΔH1>ΔH2，C正確；Cl原子半徑比Br原子半徑小，H—Cl的鍵能比H—Br的鍵能大，故ΔH1<ΔH2，D正確。
2．對于反應a：C2H4(g) C2H2(g)＋H2(g)，反應b：2CH4(g) C2H4(g)＋2H2(g)，當升高溫度時平衡都向右移動。①C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH1；②2C(s)＋H2(g)===C2H2(g)　ΔH2；③2C(s)＋2H2(g)===C2H4(g)　ΔH3。則①②③中ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小順序排列正確的是(　　 )
A．ΔH1>ΔH2>ΔH3 B．ΔH2>ΔH3>2ΔH1 C．ΔH2>2ΔH1>ΔH3 D．ΔH3>ΔH2>ΔH1
解析：選B。對于反應a、b，升高溫度平衡都向右移動，故二者均為吸熱反應，ΔHa>0、ΔHb>0。由蓋斯定律知反應a＝反應②－反應③，ΔHa＝ΔH2－ΔH3>0，推知ΔH2>ΔH3；反應b＝反應③－2×反應①，故ΔHb＝ΔH3－2ΔH1>0，推知ΔH3>2ΔH1。
高考真題
1．(2020·北京高考)關于圖示關系，下列說法不正確的是(　　)
A．石墨燃燒是放熱反應
B．1 mol C(石墨)和1 mol CO分別在足量O2中燃燒，全部轉化為CO2，前者放熱多
C．C(石墨)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2
D．化學反應的ΔH，只與反應體系的始態和終態有關，與反應途徑無關
解析：選C。根據圖示，C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ/mol，ΔH1＜0，則石墨燃燒是放熱反應，A正確；根據圖示，C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ/mol，CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ/mol，根據反應可知都是放熱反應，1 mol C(石墨)和1 mol CO分別在足量O2中燃燒，全部轉化為CO2，1 mol C(石墨)放熱多，B正確；根據B項分析，①C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ/mol，②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ/mol，根據蓋斯定律，①－②×2可得：C(石墨)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH＝ΔH1－2ΔH2，C錯誤；根據蓋斯定律可知，化學反應的焓變只與反應體系的始態和終態有關，與反應途徑無關，D正確。
2．(2023·全國卷甲節選)(1)已知下列反應的熱化學方程式
①3O2(g)===2O3(g) K1 　ΔH1＝＋285 kJ·mol－1
②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l) K2　ΔH2＝－329 kJ·mol－1
反應③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝________kJ·mol－1。
解析：(1)根據蓋斯定律，反應③＝×(②－①)，則反應③的ΔH3＝×(ΔH2－ΔH1)＝－307 kJ·mol－1。
答案：(1)－307
3．(2023·北京高考節選)二十世紀初，工業上以CO2和NH3為原料在一定溫度和壓強下合成尿素。反應分兩步：
ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4；
ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
結合反應過程中能量變化示意圖，下列說法正確的是________(填字母)。
a．活化能：反應ⅰ<反應ⅱ
b．ⅰ為放熱反應，ⅱ為吸熱反應
c．CO2(l)＋2NH3(l)===CO(NH2)2(l)＋H2O(l)　ΔH＝E1－E4
解析：反應ⅰ的活化能是E1，反應ⅱ活化能是E3，E1答案：ab
4．(2022·廣東高考節選)Cr2O3催化丙烷脫氫過程中，部分反應歷程如圖1，X(g)―→Y(g)過程的焓變為_________________________________________________________________(列式表示)。
解析：由圖可知，X(g)―→Y(g)過程分為3個階段，第一步反應的焓變ΔH1＝E1－E2，第二步反應的焓變ΔH2＝ΔH，第三步反應的焓變ΔH3＝E3－E4，根據蓋斯定律計算總反應的焓變為E1－E2＋ΔH＋E3－E4。
答案：E1－E2＋ΔH＋E3－E4
5．(2022·湖北高考節選)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，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
鞏固練習
一、選擇題(每題5分，共10題，共50分)
1．中和反應是放熱反應，下列關于中和反應反應熱測定的說法錯誤的是(　　 )
A．等溫條件下，試管中進行的中和反應，反應體系向空氣中釋放的熱量就是反應的熱效應
B．測定中和反應反應熱時，需要快速地將兩種溶液混合
C．測定中和反應反應熱時，最重要的是要保證實驗裝置的隔熱效果
D．不同的酸堿反應生成1 mol液態水釋放的熱量可能不相同
解析：選A。等溫條件下，試管中進行的中和反應，反應體系向環境中釋放的熱量就是反應的熱效應，環境是指與體系相互影響的其他部分，如盛有溶液的試管和溶液之外的空氣等，A錯誤；快速混合，防止熱量散失，B正確；若用的是弱酸或弱堿，其電離需吸收一部分熱量，D正確。
2．(2023·天津河西期末)已知強酸與強堿的稀溶液進行中和反應，理論上生成1 mol H2O時放熱為57.3 kJ。下列稀硫酸與稀燒堿溶液反應的熱化學方程式正確的是(　　)
A．H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
B．H＋(l)＋OH－(l)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
C．H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ
D．H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝＋114.6 kJ·mol－1
解析：選A。l表示液體，aq表示溶液，氫離子和氫氧根的狀態應用aq表示，B錯誤；反應熱的單位是kJ/mol，C錯誤；中和反應放熱，ΔH<0，D錯誤。
3．為探究 NaHCO3、Na2CO3與鹽酸(濃度為1 mol·L－1)反應過程中的熱效應，實驗測得的數據如表所示：
序號 35 mL試劑 固體 混合前溫度/℃ 混合后溫度/℃
① 水 2.5 g NaHCO3 20.0 18.5
② 水 3.2 gNa2CO3 20.0 24.3
③ 鹽酸 2.5 gNaHCO3 20.0 16.2
④ 鹽酸 3.2 g Na2CO3 20.0 25.1
由此得出的結論正確的是(　　 )
A．Na2CO3固體與鹽酸的反應是吸熱反應
B．NaHCO3固體與鹽酸的反應是放熱反應
C．20.0 ℃時，含3.2 g Na2CO3的飽和溶液和 35 mL 鹽酸混合后的溫度將低于25.1 ℃
D.20.0 ℃時，含2.5 g NaHCO3的飽和溶液和 35 mL 鹽酸混合后的溫度將低于16.2 ℃
解析：選C。由表中數據可知，3.2 g Na2CO3加入鹽酸中，包括溶解和反應兩個過程，其中溶解使溫度升高到24.3 ℃，最終溫度為25.1 ℃，說明Na2CO3與鹽酸的反應是放熱反應，故A錯誤；2.5 g NaHCO3加入鹽酸中，包括溶解和反應兩個過程，其中溶解使溫度降低到18.5 ℃，最終溫度為16.2 ℃，說明NaHCO3與鹽酸的反應是吸熱反應，故B錯誤；20.0 ℃時，含3.2 g Na2CO3的飽和溶液和 35 mL 鹽酸混合，與固體相比較由于缺少溶解的過程，則混合后的溫度將低于25.1 ℃，故C正確；NaHCO3溶于水的過程為吸熱過程，20.0 ℃時，含2.5 g NaHCO3的飽和溶液和35 mL鹽酸混合，與固體相比較，缺少溶解吸熱的過程，混合后的溫度將高于16.2 ℃，故D錯誤。
4．(2024·河北衡水中學模擬)熱化學離不開實驗，更離不開對反應熱的研究。下列有關說法正確的是(　　 )
A．向甲的試管A中加入某一固體和液體，若注射器的活塞右移，說明A中發生了吸熱反應
B．將甲虛線框中的裝置換為乙裝置，若注射器的活塞右移，說明鋅粒和稀硫酸的反應為放熱反應
C．用丙裝置進行中和反應反應熱的測定實驗時，NaOH要緩緩倒入稀硫酸中
D．用丙裝置進行中和反應反應熱的測定實驗時，每次實驗要測量并記錄三次溫度數值
解析：選D。向甲的試管A中加入某一固體和液體，若注射器的活塞右移，說明氣體受熱膨脹，A中發生了放熱反應或溶解過程放熱，A錯誤；將甲虛線框中的裝置換為乙裝置，由于鋅粒與稀硫酸反應生成H2，生成的H2可使注射器的活塞右移，不能說明鋅粒和稀硫酸的反應為放熱反應，B錯誤；用丙裝置進行中和反應反應熱的測定實驗時，為了減少熱量損失，NaOH要迅速倒入稀硫酸中，C錯誤；進行中和反應反應熱的測定實驗時，每次實驗要測量并記錄酸溶液的溫度、堿溶液的溫度、酸堿混合后溶液的最高溫度，D正確。
5．依據圖示關系，下列說法不正確的是(　　)
A．ΔH2>0 B．1 mol S(g)完全燃燒釋放的能量小于2 968 kJ
C．ΔH2＝ΔH1－ΔH3 D．16 g S(s)完全燃燒釋放的能量為1 484 kJ
解析：選B。硫固體轉化為硫蒸氣的過程為吸熱過程，則焓變ΔH2>0，故A正確；硫蒸氣的能量高于硫固體的，則1 mol 硫蒸氣完全燃燒釋放的能量大于2 968 kJ，故B錯誤；由蓋斯定律可知，焓變ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，則焓變ΔH2＝ΔH1－ΔH3，故C正確；由圖可知，16 g 硫固體完全燃燒釋放的能量為×2 968 kJ·mol－1＝1 484 kJ，故D正確。
6．(2024·山東省實驗中學模擬)根據HX的水溶液能量循環圖：
下列說法不正確的是(　　 )
A．由于氫鍵的存在，ΔH1(HF)>ΔH1(HCl) B．已知HF氣體溶于水放熱，則ΔH1(HF)<0
C．相同條件下，ΔH2(HCl)>ΔH2(HBr) D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6
解析：選B。ΔH1為脫水能，為吸熱過程，焓變大于零，HF與水分子間存在氫鍵，所以ΔH1(HF)的焓變更大，故ΔH1(HF)>ΔH1(HCl)，A正確；ΔH1為脫水能，為吸熱過程，焓變大于零，B錯誤；ΔH2為離解能，為吸熱過程，氯原子半徑小于溴原子，故氫氯鍵鍵能更大，則相同條件下，ΔH2(HCl)>ΔH2(HBr)，C正確；由蓋斯定律可知，反應的焓變與途徑無關，故ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6，D正確。
7．已知幾種離子反應的熱化學方程式如下：
①H＋＋OH－===H2O(l)　ΔH1；
②Ba2＋＋SO===BaSO4(s)　ΔH2；
③NH3·H2O＋H＋===NH＋H2O(l)　ΔH3；
④Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO===BaSO4(s)＋2H2O　ΔH4。
下列有關判斷正確的是(　　 )
A．ΔH2>0，ΔH3<0 B．ΔH2<ΔH4 C．ΔH4<ΔH1＋ΔH2 D．ΔH1>ΔH3
解析：選C。反應②生成BaSO4沉淀，為放熱反應，ΔH2<0，反應③為NH3·H2O與強酸發生的中和反應，為放熱反應，ΔH3<0，A錯誤；反應④除了生成沉淀放熱，還有中和反應放熱，放出的熱量大于反應②，即ΔH4<ΔH2，B錯誤；根據蓋斯定律可知ΔH4＝2ΔH1＋ΔH2，已知ΔH1<0，ΔH2<0，故ΔH4<ΔH1＋ΔH2，C正確；反應③可表示NH3·H2O與強酸發生的中和反應，NH3·H2O為弱堿，電離需吸收能量，故ΔH3>ΔH1，D錯誤。
8．肼(N2H4)在不同條件下分解產物不同，T ℃時在Cu表面分解的機理如圖。已知200 ℃時：
反應Ⅰ：3N2H4(g)===N2(g)＋4NH3(g)　ΔH1＝－a kJ·mol－1(a＞0)
反應Ⅱ：N2H4(g)＋H2(g)===2NH3(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1
總反應為N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g)　ΔH3
下列說法不正確的是(　　 )
A．圖示反應①是放熱反應
B．b＜0
C．3 mol N2H4(g)的總能量大于1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)的總能量
D．ΔH3＝(a＋2b) kJ·mol－1
解析：選D。圖示反應①N2H4分解為N2和NH3的ΔH1＜0，則①是放熱反應，A項正確；由能量變化圖示可知，N2H4(g)＋H2(g)具有的總能量高于2NH3(g)具有的總能量，該反應是放熱反應，則b＜0，B項正確；反應Ⅰ是放熱反應，則3 mol N2H4(g)具有的總能量高于1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)具有的總能量，C項正確；由Ⅰ－Ⅱ×2可得：N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g)，根據蓋斯定律，該反應的ΔH3＝－(a＋2b) kJ·mol－1，D項錯誤。
9．Li/Li2O體系的能量循環如圖所示。下列說法正確的是(　　 )
A．ΔH3<0 B．ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6 C．ΔH6>ΔH5 D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0
解析：選C。O2的氣態分子變為氣態原子，需要斷裂分子中的化學鍵，因此要吸收能量，ΔH3>0，A項錯誤；物質含有的能量只與物質的始態與終態有關，與反應途徑無關，根據物質轉化關系可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6，B、D兩項錯誤。
10．(2023·湘豫名校聯盟聯考)苯與鹵素發生取代反應可細分為：
①C6H6(苯)＋·X＋X2―→C6H5·＋X2＋HX　ΔH1
②C6H5·＋X2＋HX―→C6H5X＋HX＋·X　ΔH2
下圖1、2表示反應中部分物質的含量(測量反應過程中多個時間點的各物質含量，去除開始時與結束前的極端值后取平均值)，已知圖1為使用催化劑前，圖2為使用催化劑后，下表為相關ΔH的數據。
X Cl Br
ΔH1/(kJ·mol－1) 10 20
ΔH2/(kJ·mol－1) －111 －100
下列說法正確的是(　　 )
A．可推知H—Cl鍵的鍵能比H—Br鍵的鍵能大10 kJ·mol－1
B．1 mol苯與1 mol氯氣反應將會向環境釋放101 kJ熱量
C．使用催化劑后會改變ΔH1，但不會改變ΔH1＋ΔH2
D．反應②為總反應的決速步，催化劑的機理為降低反應②的活化能
解析：選A。從表中可以得出，ΔH1(Cl)－ΔH1(Br)＝(10－20) kJ·mol－1＝－10 kJ·mol－1，兩個過程中其它鍵的斷裂情況相同，只有形成的H—Cl鍵和H—Br鍵不同，由此可推知H—Cl鍵的鍵能比H—Br鍵的鍵能大10 kJ·mol－1，A正確；利用蓋斯定律，將反應①＋②，可得出C6H6(苯)＋X2―→C6H5X＋HX　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝－101 kJ·mol－1，由題圖1、2可知苯與氯氣發生的反應為可逆反應，所以1 mol苯與1 mol氯氣反應向環境釋放的熱量小于101 kJ，B不正確；使用催化劑后，只能改變反應的活化能，不能改變ΔH1和ΔH2，也不會改變ΔH1＋ΔH2，C不正確；從圖中可以看出，加入催化劑后，C6H5·的百分含量增大較少，而C6H5X的百分含量增大很多，則表明反應①的反應速率慢，反應②的反應速率快，從而確定反應①為總反應的決速步，D不正確。
二、非選擇題(共2題，共20分)
11．(13分)利用如圖所示裝置測定中和熱的實驗步驟如下：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－1 NaOH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，測得混合液最高溫度。回答下列問題：
(1)為什么所用NaOH溶液要稍過量？
________________________________________________________________________。(2分)
(2)倒入NaOH溶液的正確操作是______(填字母)。(2分)
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______(填字母)。(2分)
A．用溫度計小心攪拌 B．揭開硬紙片用玻璃棒攪拌
C．輕輕地振蕩燒杯 D．用套在溫度計上的環形玻璃攪拌棒輕輕地攪動
(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____________________________。(2分)
(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。為了計算中和熱，某學生實驗數據記錄如下：
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，該實驗測得的中和熱ΔH＝__________________(結果保留一位小數)。(2分)
(6)______(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氫氧化鈉溶液和鹽酸，理由是
________________________________________________________________________。(3分)
解析：(1)在中和熱的測定實驗中為了確保反應物被完全中和，常常使加入的一種反應物稍微過量一些。
(2)為了減少熱量損失，倒入NaOH溶液應該一次迅速倒入。
(4)稀氫氧化鈉溶液和稀氫氧化鈣溶液中溶質都完全電離，它們的中和熱相同，稀氨水中的溶質是弱電解質，它與鹽酸的反應中一水合氨的電離要吸收熱量，故反應熱的數值要小一些(注意中和熱與ΔH的關系)。
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－1　(6)不能　H2SO4與Ba(OH)2反應生成BaSO4沉淀，沉淀的生成熱會影響中和反應的反應熱
12．(7分)(2023·寧夏石嘴山市模擬節選)回答下列問題
(1)“世上無難事，九天可攬月”，我國的航空航天事業取得了舉世矚目的成就。碳酰肼類化合物[Mn(L)3]( ClO4)2是種優良的含能材料，可作為火箭推進劑的組分，其相關反應的能量變化如圖所示，已知ΔH2＝－299 kJ/mol，則ΔH1為________________。(2分)
(2)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)。(2分)
(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(g)，寫出該反應的熱化學方程式：
________________________________________________________________________。(3分)
解析：(1)由蓋斯定律可知，ΔH1＝2ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝2×(－299 kJ/mol)＋(－1 018 kJ/mol)－(＋87 kJ/mol)＝－1 703 kJ/mol。(2)根據蓋斯定律，反應(b)＋(c)－(e)或(c)－(d)得反應(a)，故反應(a)的ΔH1＝ΔH2＋ΔH3－ΔH5或ΔH3－ΔH4。(3)由圖可知，①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝(126－928)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得：CH4(g)＋2SO2(g) 2S(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝＋352 kJ/mol。
答案：(1)－1 703 kJ/mol　(2)ΔH2＋ΔH3－ΔH5(或ΔH3－ΔH4)
(3)CH4(g)＋2SO2(g) 2S(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝＋352 kJ/mol
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第30講　反應熱的測定與計算
【備考目標】　1.了解中和反應反應熱測定的原理及操作。2.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1　中和反應反應熱的測定
1．測定原理
通過量熱計測得體系在反應前后的溫度變化，再利用有關物質的比熱容計算反應熱。
ΔH＝－，
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n為生成的H2O的物質的量。稀溶液的密度用1 g·mL－1進行計算。
2．實驗步驟及裝置
實驗裝置 實驗步驟
①測量反應物的溫度
②測量反應后體系溫度(記錄反應后體系的最高溫度)
③重復步驟①、②兩次
④數據處理：取三次測量所得溫度差的平均值進行計算
大量實驗測得，在25 ℃和101 kPa下，強酸的稀溶液與強堿的稀溶液發生中和反應生成1 mol H2O時，放出57.3 kJ的熱量
3.注意事項
(1)若采用的酸、堿濃度相等，為保證酸完全中和，采取的措施是堿稍過量。
(2)因為弱酸或弱堿存在電離平衡，電離過程需要吸熱，實驗中若使用弱酸或弱堿則測得的反應熱數值 。
【基點判斷】(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，則H2SO4和Ba(OH)2反應的ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1( )
(2)在測定中和反應反應熱的實驗中，應把NaOH溶液分多次倒入( )
(3)為測定反應H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)的ΔH，可以選用0.1 mol·L－1 NaHSO4溶液和0.1 mol·L－1 NaOH溶液進行實驗( )
(4)實驗時可用銅絲攪拌器代替玻璃攪拌器( )
題組練習
1．在測定中和反應反應熱的實驗中，下列說法正確的是(　　 )
A．使用玻璃攪拌器是為了加快反應速率，減小實驗誤差
B．為了準確測定反應混合溶液的溫度，實驗中溫度計水銀球應與小燒杯底部接觸
C．用0.5 mol·L－1 NaOH溶液分別與0.5 mol·L－1的鹽酸、醋酸溶液反應，若所取的溶液體積都相等，則測得的中和反應反應熱數值相同
D．在測定中和反應反應熱的實驗中，需要使用的儀器有天平、量筒、燒杯、滴定管、溫度計、玻璃攪拌器
2．50 mL 0.50 mol·L－1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應。通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和反應反應熱。回答下列問題：
(1)從實驗裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃儀器是______________________________。
(2)隔熱層的作用是______________________。
(3)倒入NaOH溶液的正確操作是________(填字母)。
a．沿玻璃棒緩慢倒入
b．分三次少量倒入
c．一次迅速倒入
(4)若實驗過程中，內筒未加杯蓋，求得的中和反應反應熱數值________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。
(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的溶液的比熱容c＝4.18 J·g－1·℃－1。為了計算中和反應反應熱，某學生的實驗記錄數據如下：
實驗序號 反應物的溫度/℃ 反應前體系的溫度t1/℃ 反應后體系的溫度t2/℃
鹽酸 氫氧化鈉溶液
1 20.0 20.1 23.2
2 20.2 20.4 23.4
3 20.3 20.3 24.2
4 20.5 20.6 23.6
完成表格并依據該學生的實驗數據計算，該實驗中生成1 mol水時放出的熱量為______ kJ(結果保留一位小數)。
考點2　蓋斯定律及其應用
1．蓋斯定律
對于一個化學反應，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的。即化學反應的反應熱只與反應體系的 有關，而與 無關。
2．不同熱化學方程式中焓變之間的關系
熱化學方程式 焓變之間的關系
aA===B　ΔH1A===B　ΔH2 ΔH2＝ΔH1或
aA===B　ΔH1B===aA　ΔH2
3.運用蓋斯定律的三個注意事項
(1)熱化學方程式乘以某一個數時，反應熱的數值必須也乘上該數。
(2)熱化學方程式相加減時，物質之間相加減，反應熱也必須相加減。
(3)將一個熱化學方程式顛倒時，ΔH的“＋”“－”隨之改變，但數值不變。
【基點判斷】(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)可以直接測量任意一反應的反應熱( )
(2)蓋斯定律遵守能量守恒定律( )
(3)化學反應的反應熱只與反應體系的始態和終態有關，而與反應途徑無關( )
(4)可以用已經精確測定的反應熱效應來計算難于測量或不能測量的反應的熱效應( )
題組練習
一、利用蓋斯定律計算反應熱
1．根據下列熱化學方程式：
①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1
③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH3＝－870.3 kJ·mol－1
計算出2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反應熱為_________________________________。
2．已知(g)===(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋100.3 kJ·mol－1①
H2(g)＋I2(g)===2HI(g)　ΔH2＝－11.0 kJ·mol－1②
對于反應：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)　ΔH3＝________kJ·mol－1。
3．黑火藥是中國古代的四大發明之一，其爆炸的熱化學方程式為
S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)　ΔH＝x kJ·mol－1
已知：碳的燃燒熱ΔH1＝a kJ·mol－1，
S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1，
2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)　ΔH3＝c kJ·mol－1。
x為______________。
二、利用蓋斯定律推導熱化學方程式
一般步驟：
4．(1)工業上常用磷精礦[Ca5(PO4)3F]和硫酸反應制備磷酸。已知25 ℃、101 kPa時：
①CaO(s)＋H2SO4(l)===CaSO4(s)＋H2O(l)　ΔH＝－271 kJ·mol－1，
②5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l)　ΔH＝－937 kJ·mol－1。
Ca5(PO4)3F和硫酸反應生成磷酸的熱化學方程式是
________________________________________________________________________。
(2)已知：
①Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)　ΔH1＝＋1 344.1 kJ·mol－1
②2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g)　ΔH2＝＋1 169.2 kJ·mol－1
由Al2O3、C和Cl2反應生成AlCl3的熱化學方程式為____________________________________。
5．如圖是發射衛星時用肼(N2H4)作燃料，用NO2作氧化劑(反應生成N2、水蒸氣)和用F2作氧化劑(反應生成N2、HF)的反應原理。
通過計算，可知原理Ⅰ和原理Ⅱ氧化氣態肼生成氮氣的熱化學方程式分別為
________________________________、__________________________________________，
消耗等量的N2H4(g)時釋放能量較多的是原理________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
考點3　反應熱大小的比較
1．根據反應物量的大小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，|ΔH1|<|ΔH2|，但ΔH1<0，ΔH2<0，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，|ΔH3|<|ΔH4|，但ΔH3<0，ΔH4<0，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|，但ΔH5<0，ΔH6<0，故ΔH5<ΔH6。
方法二：通過蓋斯定律構造新的熱化學方程式。
由反應⑤－反應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
由反應⑦－反應⑧可得2Al(s)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋Al2O3(s)　ΔH＝ΔH7－ΔH8，已知鋁熱反應為放熱反應，故ΔH<0，ΔH7<ΔH8。
題組練習
1．根據以下熱化學方程式，ΔH1和ΔH2的大小比較錯誤的是(　　 )
A．2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l)　ΔH2
則有ΔH1>ΔH2
B．Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH1
Br2(l)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH2
則有ΔH1<ΔH2
C．C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1
C(s，金剛石)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2
則有ΔH1>ΔH2
D．Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH1
Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH2
則有ΔH1<ΔH2
2．對于反應a：C2H4(g) C2H2(g)＋H2(g)，反應b：2CH4(g) C2H4(g)＋2H2(g)，當升高溫度時平衡都向右移動。①C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH1；②2C(s)＋H2(g)===C2H2(g)　ΔH2；③2C(s)＋2H2(g)===C2H4(g)　ΔH3。則①②③中ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小順序排列正確的是(　　 )
A．ΔH1>ΔH2>ΔH3 B．ΔH2>ΔH3>2ΔH1 C．ΔH2>2ΔH1>ΔH3 D．ΔH3>ΔH2>ΔH1
高考真題
1．(2020·北京高考)關于圖示關系，下列說法不正確的是(　　)
A．石墨燃燒是放熱反應
B．1 mol C(石墨)和1 mol CO分別在足量O2中燃燒，全部轉化為CO2，前者放熱多
C．C(石墨)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2
D．化學反應的ΔH，只與反應體系的始態和終態有關，與反應途徑無關
2．(2023·全國卷甲節選)(1)已知下列反應的熱化學方程式
①3O2(g)===2O3(g) K1 　ΔH1＝＋285 kJ·mol－1
②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l) K2　ΔH2＝－329 kJ·mol－1
反應③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝________kJ·mol－1。
3．(2023·北京高考節選)二十世紀初，工業上以CO2和NH3為原料在一定溫度和壓強下合成尿素。反應分兩步：
ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4；
ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
結合反應過程中能量變化示意圖，下列說法正確的是________(填字母)。
a．活化能：反應ⅰ<反應ⅱ
b．ⅰ為放熱反應，ⅱ為吸熱反應
c．CO2(l)＋2NH3(l)===CO(NH2)2(l)＋H2O(l)　ΔH＝E1－E4
4．(2022·廣東高考節選)Cr2O3催化丙烷脫氫過程中，部分反應歷程如圖1，X(g)―→Y(g)過程的焓變為________________________________________________________________(列式表示)。
5．(2022·湖北高考節選)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。
鞏固練習
一、選擇題(每題5分，共10題，共50分)
1．中和反應是放熱反應，下列關于中和反應反應熱測定的說法錯誤的是(　　 )
A．等溫條件下，試管中進行的中和反應，反應體系向空氣中釋放的熱量就是反應的熱效應
B．測定中和反應反應熱時，需要快速地將兩種溶液混合
C．測定中和反應反應熱時，最重要的是要保證實驗裝置的隔熱效果
D．不同的酸堿反應生成1 mol液態水釋放的熱量可能不相同
2．(2023·天津河西期末)已知強酸與強堿的稀溶液進行中和反應，理論上生成1 mol H2O時放熱為57.3 kJ。下列稀硫酸與稀燒堿溶液反應的熱化學方程式正確的是(　　)
A．H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
B．H＋(l)＋OH－(l)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
C．H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ
D．H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝＋114.6 kJ·mol－1
3．為探究 NaHCO3、Na2CO3與鹽酸(濃度為1 mol·L－1)反應過程中的熱效應，實驗測得的數據如表所示：
序號 35 mL試劑 固體 混合前溫度/℃ 混合后溫度/℃
① 水 2.5 g NaHCO3 20.0 18.5
② 水 3.2 gNa2CO3 20.0 24.3
③ 鹽酸 2.5 gNaHCO3 20.0 16.2
④ 鹽酸 3.2 g Na2CO3 20.0 25.1
由此得出的結論正確的是(　　 )
A．Na2CO3固體與鹽酸的反應是吸熱反應
B．NaHCO3固體與鹽酸的反應是放熱反應
C．20.0 ℃時，含3.2 g Na2CO3的飽和溶液和 35 mL 鹽酸混合后的溫度將低于25.1 ℃
D.20.0 ℃時，含2.5 g NaHCO3的飽和溶液和 35 mL 鹽酸混合后的溫度將低于16.2 ℃
4．(2024·河北衡水中學模擬)熱化學離不開實驗，更離不開對反應熱的研究。下列有關說法正確的是(　　 )
A．向甲的試管A中加入某一固體和液體，若注射器的活塞右移，說明A中發生了吸熱反應
B．將甲虛線框中的裝置換為乙裝置，若注射器的活塞右移，說明鋅粒和稀硫酸的反應為放熱反應
C．用丙裝置進行中和反應反應熱的測定實驗時，NaOH要緩緩倒入稀硫酸中
D．用丙裝置進行中和反應反應熱的測定實驗時，每次實驗要測量并記錄三次溫度數值
5．依據圖示關系，下列說法不正確的是(　　)
A．ΔH2>0 B．1 mol S(g)完全燃燒釋放的能量小于2 968 kJ
C．ΔH2＝ΔH1－ΔH3 D．16 g S(s)完全燃燒釋放的能量為1 484 kJ
6．(2024·山東省實驗中學模擬)根據HX的水溶液能量循環圖：
下列說法不正確的是(　　 )
A．由于氫鍵的存在，ΔH1(HF)>ΔH1(HCl) B．已知HF氣體溶于水放熱，則ΔH1(HF)<0
C．相同條件下，ΔH2(HCl)>ΔH2(HBr) D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6
7．已知幾種離子反應的熱化學方程式如下：
①H＋＋OH－===H2O(l)　ΔH1；
②Ba2＋＋SO===BaSO4(s)　ΔH2；
③NH3·H2O＋H＋===NH＋H2O(l)　ΔH3；
④Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO===BaSO4(s)＋2H2O　ΔH4。
下列有關判斷正確的是(　　 )
A．ΔH2>0，ΔH3<0 B．ΔH2<ΔH4 C．ΔH4<ΔH1＋ΔH2 D．ΔH1>ΔH3
8．肼(N2H4)在不同條件下分解產物不同，T ℃時在Cu表面分解的機理如圖。已知200 ℃時：
反應Ⅰ：3N2H4(g)===N2(g)＋4NH3(g)　ΔH1＝－a kJ·mol－1(a＞0)
反應Ⅱ：N2H4(g)＋H2(g)===2NH3(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1
總反應為N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g)　ΔH3
下列說法不正確的是(　　 )
A．圖示反應①是放熱反應
B．b＜0
C．3 mol N2H4(g)的總能量大于1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)的總能量
D．ΔH3＝(a＋2b) kJ·mol－1
9．Li/Li2O體系的能量循環如圖所示。下列說法正確的是(　　 )
A．ΔH3<0 B．ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6 C．ΔH6>ΔH5 D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0
10．(2023·湘豫名校聯盟聯考)苯與鹵素發生取代反應可細分為：
①C6H6(苯)＋·X＋X2―→C6H5·＋X2＋HX　ΔH1
②C6H5·＋X2＋HX―→C6H5X＋HX＋·X　ΔH2
下圖1、2表示反應中部分物質的含量(測量反應過程中多個時間點的各物質含量，去除開始時與結束前的極端值后取平均值)，已知圖1為使用催化劑前，圖2為使用催化劑后，下表為相關ΔH的數據。
X Cl Br
ΔH1/(kJ·mol－1) 10 20
ΔH2/(kJ·mol－1) －111 －100
下列說法正確的是(　　 )
A．可推知H—Cl鍵的鍵能比H—Br鍵的鍵能大10 kJ·mol－1
B．1 mol苯與1 mol氯氣反應將會向環境釋放101 kJ熱量
C．使用催化劑后會改變ΔH1，但不會改變ΔH1＋ΔH2
D．反應②為總反應的決速步，催化劑的機理為降低反應②的活化能
二、非選擇題(共2題，共20分)
11．(13分)利用如圖所示裝置測定中和熱的實驗步驟如下：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－1 NaOH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，測得混合液最高溫度。回答下列問題：
(1)為什么所用NaOH溶液要稍過量？
________________________________________________________________________。(2分)
(2)倒入NaOH溶液的正確操作是______(填字母)。(2分)
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______(填字母)。(2分)
A．用溫度計小心攪拌 B．揭開硬紙片用玻璃棒攪拌
C．輕輕地振蕩燒杯 D．用套在溫度計上的環形玻璃攪拌棒輕輕地攪動
(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____________________________。(2分)
(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。為了計算中和熱，某學生實驗數據記錄如下：
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，該實驗測得的中和熱ΔH＝__________________(結果保留一位小數)。(2分)
(6)______(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氫氧化鈉溶液和鹽酸，理由是
________________________________________________________________________。(3分)
12．(7分)(2023·寧夏石嘴山市模擬節選)回答下列問題
(1)“世上無難事，九天可攬月”，我國的航空航天事業取得了舉世矚目的成就。碳酰肼類化合物[Mn(L)3]( ClO4)2是種優良的含能材料，可作為火箭推進劑的組分，其相關反應的能量變化如圖所示，已知ΔH2＝－299 kJ/mol，則ΔH1為________________。(2分)
(2)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)。(2分)
(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(g)，寫出該反應的熱化學方程式：
________________________________________________________________________。(3分)
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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