資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
知識清單17 化學反應的熱效應
知識點01焓變 熱化學方程式 知識點02 燃燒熱和中和熱、能源
知識點03 蓋斯定律、反應熱的計算
知識點01 焓變 熱化學方程式
1．反應熱和焓變
(1)反應熱：化學反應過程中吸收或放出的能量。
(2)焓變：恒壓條件下的反應熱，稱之為焓變，符號為ΔH，單位為kJ·mol－1。
2．放熱反應和吸熱反應
(1)化學反應放熱和吸熱的原因
判斷依據 放熱反應 吸熱反應
反應物總能量與生成物總能量的相對大小 反應物具有的總能量大于生成物具有的總能量 反應物具有的總能量小于生成物具有的總能量
與化學鍵的關系 生成物分子成鍵時釋放出的總能量大于反應物分子斷鍵時吸收的總能量 生成物分子成鍵時釋放出的總能量小于反應物分子斷鍵時吸收的總能量
ΔH的符號 ΔH<0(“－”號) ΔH>0(“＋”號)
反應過程圖示
(2)常見的放熱反應和吸熱反應
放熱反應 吸熱反應
常見反應 ①可燃物的燃燒 ②酸堿中和反應 ③金屬與酸的置換反應 ④物質的緩慢氧化 ⑤鋁熱反應 ⑥大多數化合反應 ①弱電解質的電離 ②鹽類的水解反應 ③Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應 ④C和H2O(g)、C和CO2的反應 ⑤大多數分解反應
3．反應焓變的計算
(1)計算方法
ΔH＝生成物的總能量－反應物的總能量
ΔH＝反應物的總鍵能－生成物的總鍵能
ΔH＝正反應活化能－逆反應活化能
(2)用鍵能計算反應熱
利用鍵能計算反應熱的關鍵，是弄清物質中化學鍵的數目，常見單質、化合物中所含共價鍵的種類和數目。
物質 (化學鍵) CO2 (C==O) CH4 (C—H) P4 (P—P) SiO2 (Si—O) 石墨 (C—C) 金剛石 (C—C) S8 (S—S) Si (Si—Si)
每個微粒所含鍵數 2 4 6 4 1.5 2 8 2
(3)活化能與焓變的關系
a．催化劑能降低反應的活化能，但不影響焓變的大小。
b．在無催化劑的情況，E1為正反應的活化能，E2為逆反應的活化能，ΔH＝E1－E2，活化能大小影響反應速率。
c．起點、終點能量高低判斷反應的ΔH，并且物質的能量越低，物質越穩定。
4．熱化學方程式
(1)概念：表示參加反應物質的量和反應熱的關系的化學方程式。
(2)意義：
不僅表明了化學反應中的物質變化，也表明了化學反應中的能量變化。例如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，表示在25 ℃和1.01×105 Pa下，1 mol H2(g)和 mol O2(g)反應生成1 mol液態水時放出285.8 kJ的熱量。
(3)熱化學方程式的書寫方法
①寫出化學方程式并注明各物質的聚集狀態。
熱化學方程式的化學計量數表示的是物質的量，可以是整數或分數。
物質的聚集狀態：固態用“s”，液態用“l”，氣體用“g”，溶液用“aq”。
②注明反應時的溫度和壓強。常用的ΔH的數據，一般都是25 ℃和101 kPa時的數據，可以不特別注明。
③用ΔH表示化學反應熱，ΔH必須與化學方程式一一對應，注意“＋”“－”和單位kJ·mol－1。
④ΔH的單位中“mol－1”的含義
對一個化學反應，ΔH的單位中“mol－1”不是指每摩爾具體物質，而是指“每摩爾反應”。
(1)放熱反應不需要加熱就能反應，吸熱反應不加熱就不能反應(×)
錯因：化學反應表現為吸熱或放熱，與反應開始時是否需要加熱無關。
(2)同溫同壓下，反應H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH不同(×)
錯因：焓變與反應條件無關。
(3)石墨轉變為金剛石是吸熱反應，則金剛石比石墨更穩定(×)
錯因：物質能量越高，越不穩定。
(4)800 ℃、30 MPa下，將0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密閉的容器中充分反應生成NH3(g)，放熱19.3 kJ，則其熱化學方程式為N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－38.6 kJ·mol－1(×)
錯因：該反應是可逆反應，19.3 kJ的熱量不是0.5 mol N2完全反應放出的，其次該反應熱的數值也不是101 kPa、25 ℃條件下的反應熱。
(5)所有的燃燒反應都是放熱反應，所以不需要加熱就能進行(×)
錯因：加熱或點燃是反應的引發條件，與放熱反應或吸熱反應無關。
(6)一個反應的焓變因反應物的用量和反應條件的改變而發生改變(×)
錯因：反應的焓變是一定條件（通常是101 kPa、25 ℃）下反應物與生成物的能量的差值，與該反應在該反應的化學計量數有關，與反應物的用量和反應條件無關。
(7)可逆反應的ΔH表示完全反應時的熱量變化，與反應是否可逆無關(√)
(8)碳在空氣中燃燒生成CO2，該反應中化學能全部轉化為熱能(×)
錯因：燃燒反應除了放出熱能外，還轉化為光能。
(9)活化能越大，表明化學反應吸收的能量越大(×)
錯因：活化分子具有的平均能量與反應物分子具有的平均能量之差，反應吸收或放出的能量無關。
(10)Na2CO3溶于水，NaHCO3溶于水均放出熱量(×)
錯因：Na2CO3溶于水放出熱量，NaHCO3溶于水吸收熱量。
(11)對于SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1，增大壓強平衡右移，放出的熱量增大，ΔH減小(×)
錯因：ΔH是每mol反應的熱效應，與參加反應物質的化學計量有關。
(12)熱化學方程式前面的化學計量數既表示分子數也表示物質的量(×)
錯因：熱化學方程式前面的化學計量數只表示物質的量。
(13)同素異形體轉化的熱化學方程式除了標明狀態外，還要注明名稱(√)
提示：同素異形體的能量不同。
(14)因為O—H鍵的鍵能大于S—H鍵的鍵能，所以H2O的穩定性大于H2S(√)
一、化學反應過程的能量圖
1．根據如圖所示的反應，回答下列問題：
(1)該反應是放熱反應還是吸熱反應？__________。
(2)反應的ΔH＝________。
(3)反應的活化能為__________。
(4)試在圖中用虛線表示在反應中使用催化劑后活化能的變化情況。
答案：(1)放熱反應　(2)－b kJ·mol－1
(3)a kJ·mol－1
(4)
2．科學家用X射線激光技術觀察到CO與O在催化劑表面形成化學鍵的過程。反應過程的示意圖如圖。
回答下列問題：
(1)從狀態Ⅰ到狀態Ⅲ為 (填“吸熱”或“放熱”)反應。
(2)從狀態Ⅰ到狀態Ⅱ需要 (填“吸收”或“釋放”)能量，CO分子 (填“是”或“否”)需要斷鍵形成C和O。
(3)從狀態Ⅱ到狀態Ⅲ形成的化學鍵是 。
(4)將相同物質的量的CO轉化為CO2，CO與O比CO與O2反應放出的熱量 (填“多”或“少”)，可能的原因是 。
(5)由該反應過程可知，在化學反應中，舊化學鍵 (填“一定”或“不一定”)完全斷裂，但一定有新化學鍵的 。
答案：(1)放熱　(2)吸收　否　(3)碳氧雙鍵(或C==O)　(4)多　CO與O2反應生成CO2需要先吸收能量斷裂O2分子中的共價鍵　(5)不一定　形成
3．臭氧層中O3分解過程如圖所示，回答下列問題。
(1)ΔH (填“>”或“<”)0。
(2)催化反應①是 (填“吸熱”或“放熱”，下同)反應，催化反應②是 反應。
(3)總反應的活化能是 ，催化反應①的活化能是 ，催化反應②對應的逆反應的活化能是 ，總反應對應的逆反應活化能為 。
答案：(1)<　(2)吸熱　放熱　(3)E　E1　E2＋|ΔH|　E＋|ΔH|
二、根據鍵能計算焓變
1．CH3—CH3(g)―→CH2==CH2(g)＋H2(g)　ΔH，有關化學鍵的鍵能如下表：
化學鍵 C—H C==C C—C H—H
鍵能/ (kJ·mol－1) 414 615 347 435
則該反應的反應熱為 。
答案：＋125 kJ·mol－1
解析：ΔH＝E(C—C)＋6E(C—H)－E(C==C)－4E(C—H)－E(H—H)＝(347＋6×414－615－4×414－435) kJ·mol－1＝＋125 kJ·mol－1。
2．已知幾種化學鍵的鍵能數據如下表所示(亞硝酰氯的結構式為Cl—N==O)：
化學鍵 N≡O Cl—Cl Cl—N N==O
鍵能/ (kJ·mol－1) 630 243 a 607
則反應2NO(g)＋Cl2(g)??2ClNO(g)的ΔH＝ kJ·mol－1(用含a的代數式表示)。
答案：289－2a
解析：根據ΔH＝反應物總鍵能－生成物總鍵能知，ΔH＝2×630 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×(a kJ·mol－1＋607 kJ·mol－1)＝(289－2a) kJ·mol－1。
三、熱化學方程式的書寫
1．依據事實書寫熱化學方程式。
(1)已知2.0 g燃料肼(N2H4)氣體完全燃燒生成N2和水蒸氣時，放出33.4 kJ的熱量，則表示肼燃燒的熱化學方程式為 。
(2)CuCl(s)與O2反應生成CuCl2(s)和一種黑色固體。在25 ℃、101 kPa下，已知該反應每消耗1 mol CuCl(s)放熱44.4 kJ，該反應的熱化學方程式是 。
(3)已知25 ℃，100 kPa時：1 mol葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)，放出2 804 kJ熱量。則25 ℃時，CO2(g)與H2O(l)經光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的熱化學方程式為 。
答案：(1)N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534.4 kJ·mol－1
(2)4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s)　ΔH＝－177.6 kJ·mol－1
(3)6CO2(g)＋6H2O(l)===C6H12O6(s)＋6O2(g)　ΔH＝＋2 804 kJ·mol－1　
2．根據能量圖書寫熱化學方程式
(1)合成氨反應常使用鐵觸媒提高反應速率。如圖為有、無鐵觸媒時，反應的能量變化示意圖。寫出該反應的熱化學方程式： 。從能量角度分析，鐵觸媒的作用是 。
答案：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)　ΔH＝－(a－b) kJ·mol－1　降低反應的活化能
(2)化學反應N2＋3H22NH3的能量變化如圖所示(假設該反應反應完全)。
試寫出N2(g)和H2(g)反應生成NH3(l)的熱化學方程式 。
答案：N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)　ΔH＝－2(c＋b－a) kJ·mol－1
(3)為了有效降低能耗，過渡金屬催化還原氮氣合成氨被認為是具有巨大前景的一種合成氨方法。催化過程一般有吸附—解離—反應—脫附等過程，圖示為N2和H2在固體催化劑表面合成氨反應路徑的勢能面圖(部分數據略)，其中“*”表示被催化劑吸附。
氨氣的脫附是 (填“吸熱”或“放熱”)過程，合成氨的熱化學方程式為 。
答案：吸熱　N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1
解析：由勢能面圖可知，氨氣從催化劑上脫離時勢能面在升高，為吸熱過程，由題圖可知，0.5 mol氮氣和1.5 mol氫氣轉變成1 mol氨氣的反應熱為21 kJ·mol－1－17 kJ·mol－1－50 kJ·mol－1＝－46 kJ·mol－1，則合成氨的熱化學方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1。
(4)釕及其化合物在合成工業上有廣泛用途，如圖是用釕(Ru)基催化劑催化合成甲酸的過程。每生成92 g液態HCOOH放出62.4 kJ的熱量。
根據圖示寫出該反應的熱化學方程式 。
答案：H2(g)＋CO2(g)===HCOOH(l)　ΔH＝－31.2 kJ·mol－1
解析：根據整個流程可知，CO2和H2為反應物，產物為HCOOH，92 g HCOOH的物質的量為＝2 mol，所以生成1 mol液體HCOOH放出31.2 kJ能量，熱化學方程式為H2(g)＋CO2(g)===HCOOH(l)　ΔH＝－31.2 kJ·mol－1。
知識點02 燃燒熱和中和熱、能源
1．燃燒熱
(1)概念：在101 kPa時，1 mol純物質完全燃燒生成指定產物時所放出的熱量。
單位：kJ·mol－1，通常利用量熱計由實驗測得。
各元素的指定產物：C→CO2(g)　　　　H→H2O(l)
　　　　　　　　S→SO2(g) N→N2(g)
(2)意義：
甲烷的燃燒熱為890.3 kJ·mol－1，或ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，它表示25 ℃、101 kPa時，1 mol甲烷完全燃燒生成1 mol CO2(g)和2 mol H2O(l)時放出890.3 kJ的熱量。
(3)燃燒熱的熱化學方程式
書寫燃燒熱的熱化學方程式時，以燃燒1 mol可燃物為標準來配平其余物質的化學計量數，同時可燃物要完全燃燒且生成指定產物。例如：
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
2．能源
(1)能源分類
(2)解決能源問題的措施
①提高能源的利用效率：
a．改善開采、運輸、加工等各個環節；
b．科學控制燃燒反應，使燃料充分燃燒。
②開發新能源：開發資源豐富、可以再生、沒有污染或污染很小的新能源。
3．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。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。
(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。
【特別提示】測定中和反應反應熱的實驗中需要注意的問題
(1)所用裝置要盡可能做到保溫、隔熱；實驗操作時動作要快，盡量減少熱量的損失。
(2)所用溶液的配制必須準確，且濃度要小；為保證酸完全被氫氧化鈉中和，要使氫氧化鈉稍過量。
(3)實驗中所用的鹽酸和氫氧化鈉溶液配好后要充分冷卻至室溫，才能使用。
(4)要使用同一支溫度計，溫度計讀數要盡可能準確；水銀球部位一定要完全浸沒在溶液中，且要穩定一段時間后再讀數，以提高測量的精度；兩次讀數的時間間隔要短，這樣才能讀到最高溫度，即最終溫度。
(5)實驗中若用弱酸代替強酸，或用弱堿代替強堿，因中和過程中弱酸或弱堿的電離吸熱，會使測得的反應熱數值的絕對值偏小。
(6)可采用多次測量取平均值的方法，減小實驗誤差。
(1)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(×)
錯因：燃燒熱是以1 mol可燃物為標準。
(2)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(√)
(3)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，則稀醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應生成1 mol水時放出57.3 kJ的熱量(×)
錯因：醋酸電離要吸收熱量，此時放出的熱量小于57.3 kJ。
(4)S(s)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH＝－315 kJ·mol－1(燃燒熱)(ΔH的數值正確)(×)
錯因：硫的穩定氧化物是SO2。
(5)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)(×)
錯因：該反應生成BaSO4沉淀也有熱效應。
(6)在測定中和反應反應熱的實驗中，應把NaOH溶液分多次倒入(×)
錯因：應一次性將NaOH溶液倒入，避免熱量散失。
(7)為測定反應H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)的ΔH，也可以選用0.1 mol·L－1NaHSO4溶液和0.1 mol·L－1 NaOH溶液進行實驗(√)
(8)實驗時可用銅絲攪拌器代替玻璃攪拌器(×)
錯因：銅絲導熱，會造成熱量損失。
(9)實驗中測定反應前后溫度變化的溫度計可以更換(×)
錯因：溫度計不同測量結果可能會產生誤差。
(10)中和反應反應熱的測定實驗中，測定鹽酸后的溫度計沒有沖洗干凈，立即測NaOH溶液的溫度(×)
錯因：鹽酸和NaOH反應放熱，溫度會升高。
(11)在101 kPa下，1 mol純物質燃燒所放出的熱量就是其標準燃燒熱(×)
錯因：必須是1mol可燃物完全燃燒產生的熱量。
(12)我國目前使用的主要能源是化石燃料(√)
一、標準燃燒熱的熱化學方程式
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1的反應熱是__________________，H2的燃燒熱是__________；H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1的反應熱是__________，H2的燃燒熱是______________，如此可知反應熱的數值與化學計量數________(填“有關”或“無關”，下同)，燃燒熱的數值與化學計量數________。
答案：－571.6 kJ·mol－1　285.8 kJ·mol－1　－285.8 kJ·mol－1　285.8 kJ·mol－1　有關　無關
二、中和熱的測量
已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)的反應熱ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，回答下列有關中和反應的問題：
(1)用0.1 mol Ba(OH)2配成稀溶液與足量稀硝酸反應，能放出________kJ的能量。
(2)如圖所示裝置中，儀器A的名稱是__________，作用是__________；儀器B的名稱是__________，作用是__________；碎泡沫塑料的作用是______________________。
(3)通過實驗測定的中和反應反應熱的數值常常小于57.3 kJ·mol－1，其原因可能是
________________________________________________________________________。
(4)用相同濃度和體積的氨水代替Ba(OH)2溶液進行上述實驗，測得的反應熱的數值__________(填“偏大”“偏小”或“無影響”，下同)。
(5)用足量稀硫酸代替稀硝酸溶液進行上述實驗，測得的中和反應反應熱的數值__________。
答案：(1)11.46　(2)玻璃攪拌器　攪拌，使溶液充分混合　溫度計　測量溶液的溫度　保溫、隔熱、減少實驗過程中的熱量損失　(3)實驗中不可避免有熱量損失　(4)偏小　(5)偏大
解析：(1)根據H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)的反應熱ΔH＝－57.3 kJ·mol－1知含0.1 mol Ba(OH)2的稀溶液與足量稀硝酸反應生成0.2 mol H2O(l)，故放出的能量為11.46 kJ。(2)由實驗裝置知，A為玻璃攪拌器，作用是攪拌，使溶液充分混合；B為溫度計，作用是測量溶液的溫度；碎泡沫塑料的作用是保溫、隔熱、減少實驗過程中的熱量損失。(3)在測量中和反應反應熱的實驗中，減少熱量損失是實驗的關鍵，即在實驗中會不可避免有熱量損失，導致測得的反應熱的數值常常小于正常值。(4)用氨水代替Ba(OH)2溶液，會使測得的數值偏小，因為NH3·H2O是弱電解質，電離時需吸收熱量。(5)從離子反應的角度上看，用稀硫酸代替稀硝酸多了SO與Ba2＋生成BaSO4的成鍵過程，故放出的熱量偏大。
知識點03 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
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．反應熱大小的比較
(1)根據反應物的量的大小關系比較反應焓變大小
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，反應①和②都是放熱反應，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，反應③和④都是放熱反應，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
由于S(g)的能量大于S(s)的能量，故反應⑤放熱更多，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＝ΔH7－ΔH8，已知鋁熱反應為放熱反應，即ΔH<0，ΔH7<ΔH8。
一、利用蓋斯定律書寫熱化學方程式
1．環戊二烯()是重要的有機化工原料，廣泛用于農藥、橡膠、塑料等生產。回答下列問題：
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)③
ΔH3＝ kJ·mol－1。
答案：＋89.3
解析：根據蓋斯定律，由反應①＋反應②得反應③，則ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(＋100.3－11.0)kJ·mol－1＝＋89.3 kJ·mol－1。
2．“嫦娥”五號預計在海南文昌發射中心發射，火箭的第一、二級發動機中，所用的燃料為偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼來制備。用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化劑，二者反應生成氮氣和氣態水。已知：
①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g)　ΔH＝＋10.7 kJ·mol－1
②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－543 kJ·mol－1
寫出氣態肼和N2O4反應的熱化學方程式： 。
答案：2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 096.7 kJ·mol－1
解析：根據蓋斯定律，由2×②－①得：2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝2×(－543 kJ·mol－1)－(＋10.7 kJ·mol－1)＝－1 096.7 kJ·mol－1。
3．(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)。
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)
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)。
二、反應熱大小的比較
(1)A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1＜0 A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2＜0
則ΔH1 (填“>”“＜”或“＝”，下同)ΔH2。
答案：>
解析：因為C(g)===C(l)　ΔH3＜0
則ΔH3＝ΔH2－ΔH1，ΔH2＜ΔH1。
(2)C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＜0 C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2＜0
則ΔH1 ΔH2。
答案：＜
解析：根據常識可知，CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3＜0，又因為ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，所以ΔH2>ΔH1。
(3)2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1 2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l)　ΔH2
則有ΔH1______ΔH2
答案：<
解析：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。
(4)Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH1 Br2(l)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH2
則有ΔH1______ΔH2
答案：<
解析：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。
(5)4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)　ΔH1 4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH2
則有ΔH1_____ΔH2
答案：<
解析：將兩個反應依次編號為①②，根據蓋斯定律，由①－②得4Al(s)＋2Fe2O3(s)===2Al2O3(s)＋4Fe(s)，則有ΔH3＝ΔH1－ΔH2<0，則ΔH1<ΔH2。
(6)Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH1 Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH2
則有ΔH1_____ΔH2
答案：解析：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。
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知識清單17 化學反應的熱效應
知識點01焓變 熱化學方程式 知識點02 燃燒熱和中和熱、能源
知識點03 蓋斯定律、反應熱的計算
知識點01 焓變 熱化學方程式
1．反應熱和焓變
(1)反應熱：化學反應過程中_______或_______的能量。
(2)焓變：恒壓條件下的反應熱，稱之為焓變，符號為_______，單位為____________。
2．放熱反應和吸熱反應
(1)化學反應放熱和吸熱的原因
判斷依據 放熱反應 吸熱反應
反應物總能量與生成物總能量的相對大小 反應物具有的總能量_______生成物具有的總能量 反應物具有的總能量_______生成物具有的總能量
與化學鍵的關系 生成物分子成鍵時釋放出的總能量_______反應物分子斷鍵時吸收的總能量 生成物分子成鍵時釋放出的總能量_______反應物分子斷鍵時吸收的總能量
ΔH的符號 ΔH<0(“－”號) ΔH>0(“＋”號)
反應過程圖示
(2)常見的放熱反應和吸熱反應
放熱反應 吸熱反應
常見反應 ①可燃物的燃燒 ②酸堿中和反應 ③金屬與酸的置換反應 ④物質的緩慢氧化 ⑤鋁熱反應 ⑥大多數化合反應 ①弱電解質的電離 ②鹽類的水解反應 ③Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應 ④C和H2O(g)、C和CO2的反應 ⑤大多數分解反應
3．反應焓變的計算
(1)計算方法
ΔH＝_______的總能量－_______的總能量
ΔH＝_______的總鍵能－_______的總鍵能
ΔH＝_______活化能－_______活化能
(2)用鍵能計算反應熱
利用鍵能計算反應熱的關鍵，是弄清物質中化學鍵的數目，常見單質、化合物中所含共價鍵的種類和數目。
物質 (化學鍵) CO2 (C==O) CH4 (C—H) P4 (P—P) SiO2 (Si—O) 石墨 (C—C) 金剛石 (C—C) S8 (S—S) Si (Si—Si)
每個微粒所含鍵數
(3)活化能與焓變的關系
a．催化劑能_______反應的活化能，但不影響焓變的大小。
b．在無催化劑的情況，E1為_______的活化能，E2為_______的活化能，ΔH＝_________，活化能大小影響反應速率。
c．起點、終點能量高低判斷反應的ΔH，并且物質的能量越低，物質越_______。
4．熱化學方程式
(1)概念：表示參加反應物質的量和_______的關系的化學方程式。
(2)意義：
不僅表明了化學反應中的_______變化，也表明了化學反應中的_______變化。例如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，表示在25 ℃和1.01×105 Pa下，1 mol H2(g)和 mol O2(g)反應生成___________________________________。
(3)熱化學方程式的書寫方法
①寫出化學方程式并注明各物質的聚集狀態。
熱化學方程式的化學計量數表示的是____________，可以是_______或_______。
物質的聚集狀態：固態用“_______”，液態用“_______”，氣體用“_______”，溶液用“_______”。
②注明反應時的溫度和壓強。常用的ΔH的數據，一般都是___________時的數據，可以不特別注明。
③用ΔH表示化學反應熱，ΔH必須與化學方程式一一對應，注意“＋”“－”和單位__________。
④ΔH的單位中“mol－1”的含義
對一個化學反應，ΔH的單位中“mol－1”不是指每摩爾具體物質，而是指“每摩爾_______”。
(1)放熱反應不需要加熱就能反應，吸熱反應不加熱就不能反應( )
(2)同溫同壓下，反應H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH不同( )
(3)石墨轉變為金剛石是吸熱反應，則金剛石比石墨更穩定( )
(4)800 ℃、30 MPa下，將0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密閉的容器中充分反應生成NH3(g)，放熱19.3 kJ，則其熱化學方程式為N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－38.6 kJ·mol－1( )
(5)所有的燃燒反應都是放熱反應，所以不需要加熱就能進行( )
(6)一個反應的焓變因反應物的用量和反應條件的改變而發生改變( )
(7)可逆反應的ΔH表示完全反應時的熱量變化，與反應是否可逆無關( )
(8)碳在空氣中燃燒生成CO2，該反應中化學能全部轉化為熱能( )
(9)活化能越大，表明化學反應吸收的能量越大( )
(10)Na2CO3溶于水，NaHCO3溶于水均放出熱量( )
(11)對于SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1，增大壓強平衡右移，放出的熱量增大，ΔH減小( )
(12)熱化學方程式前面的化學計量數既表示分子數也表示物質的量( )
(13)同素異形體轉化的熱化學方程式除了標明狀態外，還要注明名稱( )
(14)因為O—H鍵的鍵能大于S—H鍵的鍵能，所以H2O的穩定性大于H2S( )
一、化學反應過程的能量圖
1．根據如圖所示的反應，回答下列問題：
(1)該反應是放熱反應還是吸熱反應？__________。
(2)反應的ΔH＝________。
(3)反應的活化能為__________。
(4)試在圖中用虛線表示在反應中使用催化劑后活化能的變化情況。
2．科學家用X射線激光技術觀察到CO與O在催化劑表面形成化學鍵的過程。反應過程的示意圖如圖。
回答下列問題：
(1)從狀態Ⅰ到狀態Ⅲ為 (填“吸熱”或“放熱”)反應。
(2)從狀態Ⅰ到狀態Ⅱ需要 (填“吸收”或“釋放”)能量，CO分子 (填“是”或“否”)需要斷鍵形成C和O。
(3)從狀態Ⅱ到狀態Ⅲ形成的化學鍵是 。
(4)將相同物質的量的CO轉化為CO2，CO與O比CO與O2反應放出的熱量 (填“多”或“少”)，可能的原因是 。
(5)由該反應過程可知，在化學反應中，舊化學鍵 (填“一定”或“不一定”)完全斷裂，但一定有新化學鍵的 。
3．臭氧層中O3分解過程如圖所示，回答下列問題。
(1)ΔH (填“>”或“<”)0。
(2)催化反應①是 (填“吸熱”或“放熱”，下同)反應，催化反應②是 反應。
(3)總反應的活化能是 ，催化反應①的活化能是 ，催化反應②對應的逆反應的活化能是 ，總反應對應的逆反應活化能為 。
二、根據鍵能計算焓變
1．CH3—CH3(g)―→CH2==CH2(g)＋H2(g)　ΔH，有關化學鍵的鍵能如下表：
化學鍵 C—H C==C C—C H—H
鍵能/ (kJ·mol－1) 414 615 347 435
則該反應的反應熱為 。
2．已知幾種化學鍵的鍵能數據如下表所示(亞硝酰氯的結構式為Cl—N==O)：
化學鍵 N≡O Cl—Cl Cl—N N==O
鍵能/ (kJ·mol－1) 630 243 a 607
則反應2NO(g)＋Cl2(g)??2ClNO(g)的ΔH＝ kJ·mol－1(用含a的代數式表示)。
三、熱化學方程式的書寫
1．依據事實書寫熱化學方程式。
(1)已知2.0 g燃料肼(N2H4)氣體完全燃燒生成N2和水蒸氣時，放出33.4 kJ的熱量，則表示肼燃燒的熱化學方程式為 。
(2)CuCl(s)與O2反應生成CuCl2(s)和一種黑色固體。在25 ℃、101 kPa下，已知該反應每消耗1 mol CuCl(s)放熱44.4 kJ，該反應的熱化學方程式是 。
(3)已知25 ℃，100 kPa時：1 mol葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)，放出2 804 kJ熱量。則25 ℃時，CO2(g)與H2O(l)經光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的熱化學方程式為 。
2．根據能量圖書寫熱化學方程式
(1)合成氨反應常使用鐵觸媒提高反應速率。如圖為有、無鐵觸媒時，反應的能量變化示意圖。寫出該反應的熱化學方程式： 。從能量角度分析，鐵觸媒的作用是 。
(2)化學反應N2＋3H22NH3的能量變化如圖所示(假設該反應反應完全)。
試寫出N2(g)和H2(g)反應生成NH3(l)的熱化學方程式 。
(3)為了有效降低能耗，過渡金屬催化還原氮氣合成氨被認為是具有巨大前景的一種合成氨方法。催化過程一般有吸附—解離—反應—脫附等過程，圖示為N2和H2在固體催化劑表面合成氨反應路徑的勢能面圖(部分數據略)，其中“*”表示被催化劑吸附。
氨氣的脫附是 (填“吸熱”或“放熱”)過程，合成氨的熱化學方程式為 。
(4)釕及其化合物在合成工業上有廣泛用途，如圖是用釕(Ru)基催化劑催化合成甲酸的過程。每生成92 g液態HCOOH放出62.4 kJ的熱量。
根據圖示寫出該反應的熱化學方程式 。
知識點02 燃燒熱和中和熱、能源
1．燃燒熱
(1)概念：在101 kPa時，_______純物質完全燃燒生成__________時所放出的熱量。
單位：_______，通常利用量熱計由實驗測得。
各元素的指定產物：C→_______　　　　H→_______
　　　　　　　　S→_______ N→_______
(2)意義：
甲烷的燃燒熱為890.3 kJ·mol－1，或ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，它表示25 ℃、101 kPa時，_______甲烷完全燃燒生成___________和______________時_______890.3 kJ的熱量。
(3)燃燒熱的熱化學方程式
書寫燃燒熱的熱化學方程式時，以燃燒_______可燃物為標準來配平其余物質的化學計量數，同時可燃物要完全燃燒且生成__________。例如：
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
2．能源
(1)能源分類
(2)解決能源問題的措施
①提高能源的利用效率：
a．改善開采、運輸、加工等各個環節；
b．科學控制燃燒反應，使燃料充分燃燒。
②開發新能源：開發資源豐富、可以再生、沒有污染或污染很小的新能源。
3．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__________時所放出的熱量。大量實驗測得，在25 ℃和101 kPa下，______________與______________發生中和反應生成1 mol H2O時，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。
【特別提示】測定中和反應反應熱的實驗中需要注意的問題
(1)所用裝置要盡可能做到保溫、隔熱；實驗操作時動作要快，盡量減少熱量的損失。
(2)所用溶液的配制必須準確，且濃度要小；為保證酸完全被氫氧化鈉中和，要使氫氧化鈉稍過量。
(3)實驗中所用的鹽酸和氫氧化鈉溶液配好后要充分冷卻至室溫，才能使用。
(4)要使用同一支溫度計，溫度計讀數要盡可能準確；水銀球部位一定要完全浸沒在溶液中，且要穩定一段時間后再讀數，以提高測量的精度；兩次讀數的時間間隔要短，這樣才能讀到最高溫度，即最終溫度。
(5)實驗中若用弱酸代替強酸，或用弱堿代替強堿，因中和過程中弱酸或弱堿的電離吸熱，會使測得的反應熱數值的絕對值偏小。
(6)可采用多次測量取平均值的方法，減小實驗誤差。
(1)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( )
(2)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( )
(3)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，則稀醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應生成1 mol水時放出57.3 kJ的熱量( )
(4)S(s)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH＝－315 kJ·mol－1(燃燒熱)(ΔH的數值正確)( )
(5)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)( )
(6)在測定中和反應反應熱的實驗中，應把NaOH溶液分多次倒入( )
(7)為測定反應H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)的ΔH，也可以選用0.1 mol·L－1NaHSO4溶液和0.1 mol·L－1 NaOH溶液進行實驗( )
(8)實驗時可用銅絲攪拌器代替玻璃攪拌器( )
(9)實驗中測定反應前后溫度變化的溫度計可以更換( )
(10)中和反應反應熱的測定實驗中，測定鹽酸后的溫度計沒有沖洗干凈，立即測NaOH溶液的溫度( )
(11)在101 kPa下，1 mol純物質燃燒所放出的熱量就是其標準燃燒熱( )
(12)我國目前使用的主要能源是化石燃料( )
一、標準燃燒熱的熱化學方程式
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1的反應熱是__________________，H2的燃燒熱是__________；H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1的反應熱是__________，H2的燃燒熱是______________，如此可知反應熱的數值與化學計量數________(填“有關”或“無關”，下同)，燃燒熱的數值與化學計量數________。
二、中和熱的測量
已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)的反應熱ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，回答下列有關中和反應的問題：
(1)用0.1 mol Ba(OH)2配成稀溶液與足量稀硝酸反應，能放出________kJ的能量。
(2)如圖所示裝置中，儀器A的名稱是__________，作用是__________；儀器B的名稱是__________，作用是__________；碎泡沫塑料的作用是______________________。
(3)通過實驗測定的中和反應反應熱的數值常常小于57.3 kJ·mol－1，其原因可能是
________________________________________________________________________。
(4)用相同濃度和體積的氨水代替Ba(OH)2溶液進行上述實驗，測得的反應熱的數值__________(填“偏大”“偏小”或“無影響”，下同)。
(5)用足量稀硫酸代替稀硝酸溶液進行上述實驗，測得的中和反應反應熱的數值__________。
知識點03 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_______。化學反應的反應熱只與反應體系的_______和_______有關，與反應_______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
反應Ⅰ：aA(g)===B(g)ΔH1 反應Ⅱ：A(g)===B(g)ΔH2
/
2．反應熱大小的比較
(1)根據反應物的量的大小關系比較反應焓變大小
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，反應①和②都是_______反應，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，反應③和④都是_______反應，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
由于S(g)的能量大于S(s)的能量，故反應⑤放熱更多，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＝ΔH7－ΔH8，已知鋁熱反應為_______反應，即ΔH_______0，ΔH7_______ΔH8。
一、利用蓋斯定律書寫熱化學方程式
1．環戊二烯()是重要的有機化工原料，廣泛用于農藥、橡膠、塑料等生產。回答下列問題：
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)③
ΔH3＝ kJ·mol－1。
2．“嫦娥”五號預計在海南文昌發射中心發射，火箭的第一、二級發動機中，所用的燃料為偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼來制備。用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化劑，二者反應生成氮氣和氣態水。已知：
①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g)　ΔH＝＋10.7 kJ·mol－1
②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－543 kJ·mol－1
寫出氣態肼和N2O4反應的熱化學方程式： 。
3．(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)。
二、反應熱大小的比較
(1)A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1＜0 A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2＜0
則ΔH1 (填“>”“＜”或“＝”，下同)ΔH2。
(2)C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＜0 C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2＜0
則ΔH1 ΔH2。
(3)2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1 2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l)　ΔH2
則有ΔH1______ΔH2
(4)Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH1 Br2(l)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH2
則有ΔH1______ΔH2
(5)4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)　ΔH1 4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH2
則有ΔH1_____ΔH2
(6)Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH1 Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH2
則有ΔH1_____ΔH2
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