資源簡介

一、主干知識——在微點判斷中澄清
1.判斷下列有關反應熱與焓變敘述的正誤
(1)化學變化中的能量變化都是化學能與熱能間的相互轉化 (　　)
(2)所有的化學反應都伴有能量的變化 (　　)
(3)伴有能量變化的一定是化學反應 (　　)
(4)加熱條件下發生的反應均為吸熱反應 (　　)
(5)反應熱的測定中,使用玻璃攪拌器是為了減小實驗誤差 (　　)
(6)可以直接測量任意一反應的反應熱 (　　)
(7)燃燒一定是氧化還原反應,一定會放出熱量 (　　)
(8)在一個化學反應中,當反應物總焓大于生成物的總焓時,反應放熱,ΔH為負值 (　　)
(9)濃硫酸溶于水時,體系的溫度升高,該過程屬于放熱反應 (　　)
(10)石墨轉化為金剛石需要吸收能量,所以石墨更穩定 (　　)
2.判斷下列有關熱化學方程式和燃燒熱的敘述的正誤
(1)在101 kPa下,1 mol純物質完全燃燒所放出的熱量就是其燃燒熱 (　　)
(2)1 mol H2完全燃燒生成1 mol水蒸氣時放出的熱量為H2的燃燒熱 (　　)
(3)表示燃燒熱的熱化學方程式可以有無數個 (　　)
(4)燃燒熱的數值與參與反應的可燃物的物質的量成正比 (　　)
(5)所有物質的燃燒熱其ΔH均小于0 (　　)
(6)氫氣的燃燒熱為285.5 kJ· mol-1,則電解水的熱化學方程式為2H2O(l)2H2(g)+O2(g)　ΔH=+285.5 kJ· mol-1 (　　)
(7)CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-Q kJ·mol-1表示標準狀況下1 mol CO(g)和 mol O2(g)反應生成1 mol CO2(g)時放出Q kJ的熱量 (　　)
3.判斷下列有關蓋斯定律的敘述的正誤
(1)化學反應不管是一步完成還是分幾步完成,其反應熱是相同的 (　　)
(2)利用蓋斯定律可間接計算通過實驗難以測定反應的反應熱 (　　)
(3)同溫同壓下,氫氣和氯氣分別在光照條件下和點燃的條件下發生反應時的ΔH不同 (　　)
(4)蓋斯定律遵守能量守恒定律 (　　)
(5)將碳控制燃燒進度,先燃燒生成CO,再將CO燃燒生成CO2,能夠放出更多熱量 (　　)
(6)對于可逆反應而言,熱化學方程式中的反應熱表示反應達到平衡時所放出或吸收的熱量 (　　)
二、綜合思維——在知識融會中貫通
(一)反應熱
　　[綜合訓練]
1.氫氣是一種清潔能源,下圖是H2和O2反應生成H2O的能量變化示意圖,由圖可知 (　　)
A.2 mol H2(g)與1 mol O2(g)反應生成2 mol H2O(l)反應放出571.6 kJ熱量
B.生成2 mol H2O(g)需要吸收483.6 kJ的能量
C.H2和O2具有的總能量比H2O所具有的總能量高
D.H2O(g)H2O(l),斷鍵吸收的能量小于成鍵釋放的能量
2.氧炔焰是乙炔(俗稱電石氣)在空氣中燃燒產生的火焰,溫度可達3 000 ℃以上,常用來切割和焊接金屬。一定量的乙炔(C2H2)氣體完全燃燒生成二氧化碳和液態水,當消耗112 L O2(已折算成標準狀況)時,放出Q kJ的熱量,則下列熱化學方程式正確的是 (　　)
A.2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=Q kJ
B.2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-Q kJ·mol-1
C.2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-Q kJ·mol-1
D.2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+Q kJ·mol-1
3.N2O和CO反應可轉化為無毒氣體:N2O(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g)　ΔH。已知該反應分兩步進行,反應進程中能量變化如圖所示。
下列說法正確的是 (　　)
A.ΔH=E1-E2
B.改變反應條件可改變ΔH的值
C.ΔH<0,故反應無需加熱即可發生
D.反應①的焓變ΔH1小于反應②的焓變ΔH2
4.(2025·金華高二檢測)某同學利用簡易量熱計測量放熱反應Fe(s)+CuSO4(aq)FeSO4(aq)+Cu(s)的焓變ΔH(忽略溫度對焓變的影響),實驗結果見下表:
序 號 反應試劑 體系溫度/℃
反應前 反應后
ⅰ 0.2 mol·L-1 CuSO4 溶液100 mL 1.20 g Fe粉 a b
ⅱ 0.56 g Fe粉 a c
溶液比熱容取4.18 J/(g·℃),溶液的密度取1.0 g·mL-1,忽略溶液體積、質量變化以及水以外各物質吸收的熱量。下列說法不正確的是 (　　)
A.簡易量熱計中含有溫度計、玻璃攪拌器
B.溫度:b>c
C.實驗ⅰ反應放出的熱量為418(b-a)J
D.根據實驗ⅱ,可得ΔH=41.8(c-a)kJ·mol-1
(二)反應熱的計算
　　[綜合訓練]
5.(2025·遼源東豐五校期末聯考)已知高爐煉鐵時發生反應Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)　ΔH=-24.6 kJ·mol-1,則生成56 g Fe(s)時,上述反應的能量變化為 (　　)
A.放出8.2 kJ能量　B.吸收8.2 kJ能量
C.放出12.3 kJ能量 D.吸收12.3 kJ能量
6.(2025·鄭州階段檢測)黑火藥是我國古代四大發明之一,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:碳的摩爾燃燒焓Δ=2a kJ·mol-1
S(s)+2K(s)K2S(s)　ΔH2=2b kJ·mol-1
2K(s)+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s) ΔH3=2c kJ·mol-1
則x為 (　　)
A.6a+2b-2c　　　　 B.c-3a-b
C.a+b-c D.c-a-b
7.已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH1=a kJ·mol-1;
2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH2=-220 kJ·mol-1。
H—H、OO和O—H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
8.(2025·邢臺期中檢測)生成熱是指由標準狀況(101 kPa,273 K)下最穩定單質生成標準狀況下單位物質的量的化合物的熱效應或焓變(ΔH)。最穩定的單質的標準生成熱規定為零。幾種含錫物質的生成熱如圖所示。下列敘述錯誤的是 (　　)
A.其他條件相同,最穩定的是SnO2(s)
B.SnCl2(s)+Cl2(g)SnCl4(g) ΔH=-146.4 kJ·mol-1
C.SnO2(s)+Sn(s)2SnO(s)　ΔH<0
D.最穩定的Sn在氧氣中完全燃燒生成30.2 g SnO2(s)時放出的熱量為116.14 kJ
三、遷移應用——在課題活動中踐行
課題活動　形形色色的能源
　　面對人類的可持續發展,從現有常規能源向清潔、可再生能源過渡是當前科學研究的重大課題。因為清潔能源是依托高新技術的發展,開辟持久可再生能源的道路,以滿足人類不斷增長的能源需求,并保護地球的潔凈。在這些技術中能源材料具有突出和重要的作用。所謂清潔能源是指其開發、使用對環境無污染的能源,其中包括可再生能源和其他新能源。
探究目標(一)　常規能源的開發與利用
　　從生活中衣食住行,到工業生產中,再到航天科研,我們所需要的能源是多種多樣的。目前,人類活動所需要的能源大部分還是常規能源,常規能源的使用過程雖然給我們帶來了便利,但是也帶來了一系列問題,所以能源的合理使用至關重要。
1.乙醇汽油是由普通汽油與燃料乙醇調和而成的,它可有效改善汽油的性能和質量,降低CO、碳氫化合物等主要污染物的排放。乙醇的燃燒熱是1 366.8 kJ·mol-1。寫出乙醇燃燒熱的熱化學方程式并分析反應物與生成物總能量的相對大小。
2.甲醇是一種可再生能源,甲醇的合成有利于達到碳達峰和碳中和目標,甲醇具有廣泛地開發和應用前景。已知在常壓下有如下變化:
①2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=a kJ·mol-1
②H2O(g)H2O(l)　ΔH=b kJ·mol-1
寫出液態甲醇完全燃燒生成二氧化碳和液態水的熱化學方程式。
3.利用水煤氣合成甲醇的反應為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
(1)化學上將斷開或形成1 mol化學鍵所吸收或放出的能量稱為鍵能,已知鍵能數據如下,由此計算上述反應中生成1 mol甲醇的能量變化是多少
化學鍵 H—H C—O CO H—O C—H
E/( kJ·mol-1) 436 343 1 076 465 413
(2)又知CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)每生成1 mol甲醇放出熱量58 kJ,計算反應CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)中每生成1 mol CO的能量變化是多少
探究目標(二)　新能源的開發與利用
　　隨著人類活動需要的能源日益增多,常規能源日益枯竭,尋找和使用新能源更加迫在眉睫。
氫能的主要實現方式是依靠氫與氧反應將化學能轉化為電能。由于氫與氧反應的產物是水,沒有環境污染問題,因此人們對氫作為燃料抱有特別大的期望。自20世紀60年代開始,氫能首先被用于火箭和航天飛機發射等領域,隨著科學技術的進步和對環境保護的重視,氫能源的應用領域逐步擴大到汽車、飛機燃料和氫燃料電池等方面。
1.氫氣作為能源的優點有哪些
2.也有人認為利用氫氣作為能源不太現實。你的觀點呢 請說明能夠支持你的觀點的理由。
3.由氫氣和氧氣反應生成1 mol水蒸氣放熱241.8 kJ,該反應的熱化學方程式如何書寫 若1 g水蒸氣轉化為液態水放熱2.444 kJ,則氫氣的燃燒熱ΔH=　　　　(保留一位小數)。
4.根據“綠色化學”的思想,為了制備H2,某化學家設計了下列化學反應步驟:
①CaBr2+H2OCaO+2HBr
②2HBr+HgHgBr2+H2↑
③HgBr2+CaOHgO+CaBr2
④2HgO2Hg+O2↑
上述過程的總反應可表示為 　。
5.已知乙醇的燃燒熱是1 366.8 kJ·mol-1,請計算比較等質量乙醇與氫氣完全燃燒放出熱量的多少。
[素養訓練]
1.已知幾種含碳物質間的轉化及能量變化關系如圖所示。
(1)寫出表示CO燃燒熱的熱化學方程式:　 。
(2)反應C(s)+2H2(g)CH4(g)　ΔH=　　　 kJ·mol-1,該反應中反應物的總鍵能　　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)生成物的總鍵能。若18 g C(s)與H2(g)反應,完全轉化成CH4(g),需要　　　(填“吸收”或“放出”)　　　　kJ能量。
(3)在25 ℃、101 kPa下,30 g由CH4和CO組成的混合氣體完全燃燒生成CO2和液態水,放出熱量1 031.8 kJ。則混合氣體中CH4和CO的物質的量分別為　　　　mol、　　　　　mol。
2.將煤轉化為水煤氣是通過化學方法將煤轉化為潔凈燃料的方法之一。煤轉化為水煤氣的主要化學反應為C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。
C(s)、H2(g)和CO(g)完全燃燒的熱化學方程式分別為C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH2=-242.0 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH3=-283.0 kJ·mol-1
請回答:
(1)請你根據以上數據,寫出C(s)與水蒸氣反應生成CO和H2的熱化學方程式: 　。
(2)比較反應熱數據可知,1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃燒放出的熱量之和,比1 mol C(s)完全燃燒放出的熱量　　(填“多”或“少”)。甲同學據此認為:“煤炭燃燒時加少量水,可以使煤炭燃燒放出更多的熱量。”
乙同學根據蓋斯定律作出了下列循環圖:
請你寫出ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4之間存在的關系式 　。
乙同學據此認為:“將煤轉化為水煤氣再燃燒放出的熱量,最多與直接燃燒煤放出的熱量相同。”請分析:甲、乙兩同學觀點正確的是　　　　(填“甲”或“乙”)同學,甲同學出現錯誤觀點的原因是 　　。
單元整體教學設計與階段驗收評價
一、主干知識——在微點判斷中澄清
1.(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√ (8)√　(9)×　(10)√
2.(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×
3.(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×
二、綜合思維——在知識融會中貫通
1.選A　根據圖示可知,反應物的能量比生成物的能量高(483.6 kJ+88 kJ=571.6 kJ),所以2 mol H2(g) 與1 mol O2(g)反應生成2 mol H2O(l) 放出571.6 kJ的熱量,A正確;根據圖示變化趨勢可知,生成2 mol H2O(g) 需要放出483.6 kJ的能量,B錯誤;根據圖示可知,2 mol H2和1 mol O2具有的總能量比2 mol H2O所具有的總能量高,C錯誤;H2O(g)H2O(l)過程需要放出熱量,屬于物理變化,化學鍵沒有斷裂,D錯誤。
2.選C　一定量的乙炔氣體完全燃燒生成二氧化碳和液態水,當消耗112 L O2(已折算成標準狀況)時,放出Q kJ的熱量,氧氣物質的量為5 mol,則熱化學方程式為2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-Q kJ·mol-1。
3.選D　根據圖像可知ΔH≠E1-E2,A錯誤;改變反應條件,不能改變反應物、生成物的能量,則不能改變焓變即ΔH的值,B錯誤;ΔH<0,反應放熱,但反應條件與反應是放熱還是吸熱沒有關系,C錯誤;根據圖像可知反應①放出的熱量多,由于焓變小于0,所以反應①的焓變ΔH1小于反應②的焓變ΔH2,D正確。
4.選D　利用簡易量熱計測量放熱反應Fe(s)+CuSO4(aq)FeSO4(aq)+Cu(s)的焓變ΔH,簡易量熱計中含有溫度計、玻璃攪拌器,故A正確;實驗ⅰ和實驗ⅱ中反應物的物質的量不同,而反應物的物質的量越大,反應放出的熱量越多,所以溫度b>c,故B正確;溶液比熱容取4.18 J/(g·℃),再結合表格中信息及Q=cmΔT,可知,實驗ⅰ中反應放出的熱量為418(b-a)J,故C正確;結合選項C分析可知,根據實驗ⅱ,可得ΔH=-41.8(c-a)kJ·mol-1,故D錯誤。
5.選C　根據熱化學方程式可知該反應的正反應是放熱反應。反應產生2 mol Fe(s)時放出熱量是24.6 kJ,現在反應產生56 g Fe(s),其物質的量是1 mol,則反應放出熱量Q=×24.6 kJ=12.3 kJ。
6.選A　已知碳的燃燒熱為ΔH1=2a kJ·mol-1,則碳的燃燒熱化學方程式為①C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH1=2a kJ·mol-1,②S(s)+2K(s)K2S(s)　ΔH2=2b kJ·mol-1,③2K(s)+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s)　ΔH3=2c kJ·mol-1,根據蓋斯定律,將①×3+②-③得S(s)+2KNO3(s)+3C(s)K2S(s)+N2(g)+3CO2(g),則ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3,即x=6a+2b-2c。
7.選D　根據題中給出的鍵能可得出熱化學方程式:③2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH3=(2×436+496-4×462)kJ·mol-1=-480 kJ·mol-1,由(②-③)×得①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH1=(ΔH2-ΔH3)×,即a=(-220+480)×=+130。
8.選C　由圖可知,其他條件相同,SnO2(s)具有的能量最低,故最穩定的是SnO2(s),故A正確;由圖可知,SnCl2(s)+Cl2(g)SnCl4(g)　ΔH=-[-325.1-(-471.5)]kJ·mol-1=-146.4 kJ·mol-1,故B正確;SnO2(s)+Sn(s)2SnO(s)　ΔH=[-285.8×2-(-580.7)] kJ·mol-1=+9.1 kJ·mol-1>0,故C錯誤;n(SnO2)=0.2 mol,放出熱量為0.2 mol×580.7 kJ·mol-1=116.14 kJ·mol-1,故D正確。
三、遷移應用——在課題活動中踐行
探究目標(一)
1.提示:C2H6O(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 366.8 kJ·mol-1。因為該反應為放熱反應,所以反應物的總能量大于生成物的總能量。
2.解析:根據題意,由①+4×②得2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=(a+4b)kJ·mol-1。
答案:2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=(a+4b)kJ·mol-1
3.解析:(1)由反應熱等于斷鍵吸收的能量與形成化學鍵所放出的能量的差值,則根據方程式CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),可知ΔH1=1 076 kJ·mol-1+2×436 kJ·mol-1-3×413 kJ·mol-1-343 kJ·mol-1-465 kJ·mol-1=-99 kJ·mol-1。(2)把已知方程式按順序編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,根據蓋斯定律可知Ⅱ-Ⅰ即可得到反應Ⅲ,則ΔH3=-58 kJ·mol-1+99 kJ·mol-1=+41 kJ·mol-1。
答案:(1)放出熱量99 kJ　(2)吸收熱量41 kJ
探究目標(二)
1.提示:①可用H2O作為原料,來源豐富。②H2的燃燒產物為H2O,沒有污染。
2.提示:不現實,理由是現有的制取氫氣的方法耗能太大,制取的成本太高,另外氫氣的熔、沸點太低,給儲存和運輸帶來很大困難(或現實,制取氫氣用水為原料,來源豐富;氫氣燃燒的產物是水,不會給環境帶來任何污染等)。
3.提示:H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ·mol-1　-285.8 kJ·mol-1
4.提示:2H2O2H2↑+O2↑
5.提示:1 g乙醇完全燃燒放出的熱量為=29.7 kJ,1 g氫氣完全燃燒放出的熱量:×285.8 kJ·mol-1=142.9 kJ,所以等質量乙醇與氫氣完全燃燒時,氫氣放出熱量較多。
[素養訓練]
1.解析:由圖可知,碳和氫氣在氧氣中燃燒生成二氧化碳和液態水的熱化學方程式為C(s) +2H2(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH =-1 137.5 kJ·mol-1①,碳和氫氣在氧氣中燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式為C(s)+2H2(g)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)　ΔH =-854.5 kJ·mol-1②,甲烷在氧氣中燃燒生成二氧化碳和液態水的熱化學方程式為CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH =-890.3 kJ·mol-1③;
(1)由蓋斯定律可知,反應①-②可得一氧化碳在氧氣中燃燒生成二氧化碳的反應為CO(g)+O2(g)CO2(g),則反應ΔH=(-1 137.5 kJ·mol-1)-(-854.5 kJ·mol-1)=-283 kJ·mol-1,則表示一氧化碳燃燒熱的熱化學方程式為CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH =-283 kJ·mol-1;
(2)由蓋斯定律可知,反應①-③可得反應C(s)+2H2(g)CH4(g),則反應ΔH =(-1 137.5 kJ·mol-1)-(-890.3 kJ·mol-1)=-247.2 kJ·mol-1,所以該反應為反應物的總鍵能小于生成物的總鍵能,18 g碳與氫氣反應生成甲烷放出的熱量為×247.2 kJ·mol-1=370.8 kJ;
(3)設混合氣體中甲烷和一氧化碳的物質的量分別為a mol和b mol,由混合氣體的質量可得:16a+28b=30,由燃燒放出的熱量可得:890.3a+283b=1 031.8,解聯立方程可得a=1、b=0.5。
答案:(1)CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1
(2)-247.2　小于　放出　370.8　(3)1　0.5
2.解析:(2)由于C(s)與水蒸氣反應要吸熱,所以1 mol CO和1 mol H2的能量比1 mol C(s)和1 mol H2O(g)的能量多,燃燒后放出的能量同樣也多;反應的總能量是守恒的,所以甲同學的說法不正確,原因是他忽視了反應C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)為吸熱反應,已經從環境中吸收了能量,而能量在轉化過程中往往會有損失,所以乙同學說得對,即使沒有損失也只能與直接燃燒煤放出的熱量相同。
答案:(1)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.5 kJ·mol-1　(2)多　ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4　乙　甲同學忽視了生成水煤氣的反應為吸熱反應
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單元整體教學設計與階段驗收評價
一、主干知識——在微點判斷中澄清
二、綜合思維——在知識融會中貫通
三、遷移應用——在課題活動中踐行
目錄
一、主干知識——在微點判斷中澄清
1.判斷下列有關反應熱與焓變敘述的正誤
(1)化學變化中的能量變化都是化學能與熱能間的相互轉化( )
(2)所有的化學反應都伴有能量的變化( )
(3)伴有能量變化的一定是化學反應( )
(4)加熱條件下發生的反應均為吸熱反應( )
(5)反應熱的測定中，使用玻璃攪拌器是為了減小實驗誤差( )
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√
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(6)可以直接測量任意一反應的反應熱( )
(7)燃燒一定是氧化還原反應，一定會放出熱量( )
(8)在一個化學反應中，當反應物總焓大于生成物的總焓時，反應放熱，ΔH為負值( )
(9)濃硫酸溶于水時，體系的溫度升高，該過程屬于放熱反應( )
(10)石墨轉化為金剛石需要吸收能量，所以石墨更穩定( )
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√
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2.判斷下列有關熱化學方程式和燃燒熱的敘述的正誤
(1)在101 kPa下，1 mol純物質完全燃燒所放出的熱量就是其燃燒熱( )
(2)1 mol H2完全燃燒生成1 mol水蒸氣時放出的熱量為H2的燃燒熱( )
(3)表示燃燒熱的熱化學方程式可以有無數個( )
(4)燃燒熱的數值與參與反應的可燃物的物質的量成正比( )
(5)所有物質的燃燒熱其ΔH均小于0 ( )
(6)氫氣的燃燒熱為285.5 kJ· mol-1，則電解水的熱化學方程式為2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH=+285.5 kJ· mol-1 ( )
(7)CO(g)+O2(g)==CO2(g)　ΔH=-Q kJ·mol-1表示標準狀況下1 mol CO(g)和 mol O2(g)反應生成1 mol CO2(g)時放出Q kJ的熱量( )
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3.判斷下列有關蓋斯定律的敘述的正誤
(1)化學反應不管是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的( )
(2)利用蓋斯定律可間接計算通過實驗難以測定反應的反應熱( )
(3)同溫同壓下，氫氣和氯氣分別在光照條件下和點燃的條件下發生反應時的ΔH不同( )
(4)蓋斯定律遵守能量守恒定律( )
(5)將碳控制燃燒進度，先燃燒生成CO，再將CO燃燒生成CO2，能夠放出更多熱量( )
(6)對于可逆反應而言，熱化學方程式中的反應熱表示反應達到平衡時所放出或吸收的熱量( )
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二、綜合思維——在知識融會中貫通
(一)反應熱
[綜合訓練]
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1.氫氣是一種清潔能源，下圖是H2和O2反應生成H2O的
能量變化示意圖，由圖可知 (　　)
A.2 mol H2(g)與1 mol O2(g)反應生成2 mol H2O(l)反應放出571.6 kJ熱量
B.生成2 mol H2O(g)需要吸收483.6 kJ的能量
C.H2和O2具有的總能量比H2O所具有的總能量高
D.H2O(g) →H2O(l)，斷鍵吸收的能量小于成鍵釋放的能量
解析:根據圖示可知，反應物的能量比生成物的能量高(483.6 kJ+88 kJ=571.6 kJ)，所以2 mol H2(g) 與1 mol O2(g)反應生成2 mol H2O(l) 放出571.6 kJ的熱量，A正確；根據圖示變化趨勢可知，生成2 mol H2O(g) 需要放出483.6 kJ的能量，B錯誤；根據圖示可知，2 mol H2和1 mol O2具有的總能量比2 mol H2O所具有的總能量高，C錯誤；H2O(g)→H2O(l)過程需要放出熱量，屬于物理變化，化學鍵沒有斷裂，D錯誤。
√
2.氧炔焰是乙炔(俗稱電石氣)在空氣中燃燒產生的火焰，溫度可達3 000 ℃以上，常用來切割和焊接金屬。一定量的乙炔(C2H2)氣體完全燃燒生成二氧化碳和液態水，當消耗112 L O2(已折算成標準狀況)時，放出Q kJ的熱量，則下列熱化學方程式正確的是 (　　)
A.2C2H2(g)+5O2(g)==4CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=Q kJ
B.2C2H2(g)+5O2(g)==4CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-Q kJ·mol-1
C.2C2H2(g)+5O2(g)==4CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-Q kJ·mol-1
D.2C2H2(g)+5O2(g)==4CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=+Q kJ·mol-1
解析:一定量的乙炔氣體完全燃燒生成二氧化碳和液態水，當消耗112 L O2(已折算成標準狀況)時，放出Q kJ的熱量，氧氣物質的量為5 mol，則熱化學方程式為2C2H2(g)+5O2(g)==4CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-Q kJ·mol-1。
√
3.N2O和CO反應可轉化為無毒氣體:N2O(g)+CO(g) N2(g)+CO2(g)　ΔH。已知該反應分兩步進行，反應進程中能量變化如圖所示。
下列說法正確的是(　　)
A.ΔH=E1-E2
B.改變反應條件可改變ΔH的值
C.ΔH<0，故反應無需加熱即可發生
D.反應①的焓變ΔH1小于反應②的焓變ΔH2
解析:根據圖像可知ΔH≠E1-E2，A錯誤；改變反應條件，不能改變反應物、生成物的能量，則不能改變焓變即ΔH的值，B錯誤；ΔH<0，反應放熱，但反應條件與反應是放熱還是吸熱沒有關系，C錯誤；根據圖像可知反應①放出的熱量多，由于焓變小于0，所以反應①的焓變ΔH1小于反應②的焓變ΔH2，D正確。
4.(2025·金華高二檢測)某同學利用簡易量熱計測量放熱反應Fe(s)+CuSO4(aq)==FeSO4(aq)+Cu(s)的焓變ΔH(忽略溫度對焓變的影響)，實驗結果見下表:
溶液比熱容取4.18 J/(g·℃)，溶液的密度取1.0 g·mL-1，忽略溶液體積、質量變化以及水以外各物質吸收的熱量。下列說法不正確的是 (　　)
A.簡易量熱計中含有溫度計、玻璃攪拌器 B.溫度:b>c
C.實驗ⅰ反應放出的熱量為418(b-a)J
D.根據實驗ⅱ，可得ΔH=41.8(c-a)kJ·mol-1
序號 反應試劑 體系溫度/℃
反應前 反應后
ⅰ 0.2 mol·L-1 CuSO4 溶液100 mL 1.20 g Fe粉 a b
ⅱ 0.56 g Fe粉 a c
√
解析:利用簡易量熱計測量放熱反應Fe(s)+CuSO4(aq)==FeSO4(aq)+Cu(s)的焓變ΔH，簡易量熱計中含有溫度計、玻璃攪拌器，故A正確；實驗ⅰ和實驗ⅱ中反應物的物質的量不同，而反應物的物質的量越大，反應放出的熱量越多，所以溫度b>c，故B正確；溶液比熱容取4.18 J/(g·℃)，再結合表格中信息及Q=cmΔT，可知，實驗ⅰ中反應放出的熱量為418(b-a)J，故C正確；結合選項C分析可知，根據實驗ⅱ，可得ΔH=-41.8(c-a)kJ·mol-1，故D錯誤。
(二)反應熱的計算
[綜合訓練]
√
5.(2025·遼源東豐五校期末聯考)已知高爐煉鐵時發生反應Fe2O3(s)+3CO(g)==2Fe(s)+3CO2(g)　ΔH=-24.6 kJ·mol-1，則生成56 g Fe(s)時，上述反應的能量變化為 (　　)
A.放出8.2 kJ能量 B.吸收8.2 kJ能量
C.放出12.3 kJ能量 D.吸收12.3 kJ能量
解析:根據熱化學方程式可知該反應的正反應是放熱反應。反應產生2 mol Fe(s)時放出熱量是24.6 kJ，現在反應產生56 g Fe(s)，其物質的量是1 mol，則反應放出熱量Q=×24.6 kJ=12.3 kJ。
6.(2025·鄭州階段檢測)黑火藥是我國古代四大發明之一，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:碳的摩爾燃燒焓Δ=2a kJ·mol-1
S(s)+2K(s)==K2S(s)　ΔH2=2b kJ·mol-1
2K(s)+N2(g)+3O2(g)==2KNO3(s) ΔH3=2c kJ·mol-1
則x為(　　)
A.6a+2b-2c　　B.c-3a-b C.a+b-c D.c-a-b
解析:已知碳的燃燒熱為ΔH1=2a kJ·mol-1，則碳的燃燒熱化學方程式為①C(s)+O2(g)==CO2(g)　ΔH1=2a kJ·mol-1，②S(s)+2K(s)==K2S(s)　ΔH2=2b kJ·mol-1，③2K(s)+N2(g)+3O2(g)==2KNO3(s)　ΔH3=2c kJ·mol-1，根據蓋斯定律，將①×3+②-③得S(s)+2KNO3(s)+3C(s)==K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)，則ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3，即x=6a+2b-2c。
√
7.已知:C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g)　ΔH1=a kJ·mol-1；
2C(s)+O2(g)==2CO(g)　ΔH2=-220 kJ·mol-1。
H—H、O==O和O—H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
√
解析:根據題中給出的鍵能可得出熱化學方程式:③2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)　ΔH3=(2×436+496-4×462)kJ·mol-1=-480 kJ·mol-1，由(②-③)×得①C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g)　ΔH1=(ΔH2-ΔH3)×，即a=(-220+480)×=+130。
8.(2025·邢臺期中檢測)生成熱是指由標準狀況(101 kPa，273 K)下最穩定單質生成標準狀況下單位物質的量的化合物的熱效應或焓變(ΔH)。最穩定的單質的標準生成熱規定為零。幾種含錫物質的生成熱如圖所示。下列敘述錯誤的是 (　　)
A.其他條件相同，最穩定的是SnO2(s)
B.SnCl2(s)+Cl2(g)==SnCl4(g) ΔH=-146.4 kJ·mol-1
C.SnO2(s)+Sn(s)==2SnO(s)　ΔH<0
D.最穩定的Sn在氧氣中完全燃燒生成30.2 g SnO2(s)時放出的熱量為116.14 kJ
√
解析:由圖可知，其他條件相同，SnO2(s)具有的能量最低，故最穩定的是SnO2(s)，故A正確；由圖可知，SnCl2(s)+Cl2(g)==SnCl4(g)　
ΔH=-[-325.1-(-471.5)]kJ·mol-1=-146.4 kJ·mol-1，故B正確；SnO2(s)+Sn(s)==2SnO(s)　ΔH=[-285.8×2-(-580.7)] kJ·mol-1=+9.1 kJ·mol-1>0，故C錯誤；n(SnO2)=0.2 mol，放出熱量為0.2 mol×580.7 kJ·mol-1=116.14 kJ·mol-1，故D正確。
三、遷移應用——在課題活動中踐行
課題活動　形形色色的能源
面對人類的可持續發展，從現有常規能源向清潔、可再生能源過渡是當前科學研究的重大課題。因為清潔能源是依托高新技術的發展，開辟持久可再生能源的道路，以滿足人類不斷增長的能源需求，并保護地球的潔凈。在這些技術中能源材料具有突出和重要的作用。所謂清潔能源是指其開發、使用對環境無污染的能源，其中包括可再生能源和其他新能源。
探究目標(一)　常規能源的開發與利用
從生活中衣食住行，到工業生產中，再到航天科研，我們所需要的能源是多種多樣的。目前，人類活動所需要的能源大部分還是常規能源，常規能源的使用過程雖然給我們帶來了便利，但是也帶來了一系列問題，所以能源的合理使用至關重要。
1.乙醇汽油是由普通汽油與燃料乙醇調和而成的，它可有效改善汽油的性能和質量，降低CO、碳氫化合物等主要污染物的排放。乙醇的燃燒熱是1 366.8 kJ·mol-1。寫出乙醇燃燒熱的熱化學方程式并分析反應物與生成物總能量的相對大小。
提示:C2H6O(l)+3O2(g)==2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 366.8 kJ·mol-1。因為該反應為放熱反應，所以反應物的總能量大于生成物的總能量。
2.甲醇是一種可再生能源，甲醇的合成有利于達到碳達峰和碳中和目標，甲醇具有廣泛地開發和應用前景。已知在常壓下有如下變化:
①2CH3OH(l)+3O2(g)==2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=a kJ·mol-1
②H2O(g)==H2O(l)　ΔH=b kJ·mol-1
寫出液態甲醇完全燃燒生成二氧化碳和液態水的熱化學方程式。
答案:2CH3OH(l)+3O2(g)==2CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=(a+4b)kJ·mol-1
解析:根據題意，由①+4×②得2CH3OH(l)+3O2(g)==2CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=(a+4b)kJ·mol-1。
3.利用水煤氣合成甲醇的反應為CO(g)+2H2(g)==CH3OH(g)。
(1)化學上將斷開或形成1 mol化學鍵所吸收或放出的能量稱為鍵能，已知鍵能數據如下，由此計算上述反應中生成1 mol甲醇的能量變化是多少
化學鍵 H—H C—O C O H—O C—H
E/( kJ·mol-1) 436 343 1 076 465 413
解析:由反應熱等于斷鍵吸收的能量與形成化學鍵所放出的能量的差值，則根據方程式CO(g)+2H2(g)==CH3OH(g)，可知ΔH1=1 076 kJ·mol-1+2×436 kJ·mol-1-3×413 kJ·mol-1-343 kJ·mol-1-465 kJ·mol-1=-99 kJ·mol-1。
答案:放出熱量99 kJ　
3.利用水煤氣合成甲醇的反應為CO(g)+2H2(g)==CH3OH(g)。
(2)又知CO2(g)+3H2(g)==CH3OH(g)+H2O(g)每生成1 mol甲醇放出熱量58 kJ，計算反應CO2(g)+H2(g)==CO(g)+H2O(g)中每生成1 mol CO的能量變化是多少
解析:把已知方程式按順序編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，根據蓋斯定律可知Ⅱ-Ⅰ即可得到反應Ⅲ，則ΔH3=-58 kJ·mol-1+99 kJ·mol-1=+41 kJ·mol-1。
答案: 吸收熱量41 kJ
探究目標(二)　新能源的開發與利用
隨著人類活動需要的能源日益增多，常規能源日益枯竭，尋找和使用新能源更加迫在眉睫。
氫能的主要實現方式是依靠氫與氧反應將化學能轉化為電能。由于氫與氧反應的產物是水，沒有環境污染問題，因此人們對氫作為燃料抱有特別大的期望。自20世紀60年代開始，氫能首先被用于火箭和航天飛機發射等領域，隨著科學技術的進步和對環境保護的重視，氫能源的應用領域逐步擴大到汽車、飛機燃料和氫燃料電池等方面。
1.氫氣作為能源的優點有哪些
提示:①可用H2O作為原料，來源豐富。②H2的燃燒產物為H2O，沒有污染。
2.也有人認為利用氫氣作為能源不太現實。你的觀點呢 請說明能夠支持你的觀點的理由。
提示:不現實，理由是現有的制取氫氣的方法耗能太大，制取的成本太高，另外氫氣的熔、沸點太低，給儲存和運輸帶來很大困難(或現實，制取氫氣用水為原料，來源豐富；氫氣燃燒的產物是水，不會給環境帶來任何污染等)。
3.由氫氣和氧氣反應生成1 mol水蒸氣放熱241.8 kJ，該反應的熱化學方程式如何書寫 若1 g水蒸氣轉化為液態水放熱2.444 kJ，則氫氣的燃燒熱ΔH=_______　　　　(保留一位小數)。
提示:H2(g)+O2(g)==H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ·mol-1　-285.8 kJ·mol-1
4.根據“綠色化學”的思想，為了制備H2，某化學家設計了下列化學反應步驟:
①CaBr2+H2O CaO+2HBr
②2HBr+Hg HgBr2+H2↑
③HgBr2+CaO HgO+CaBr2
④2HgO 2Hg+O2↑
上述過程的總反應可表示為　 。
提示:2H2O 2H2↑+O2↑
5.已知乙醇的燃燒熱是1 366.8 kJ·mol-1，請計算比較等質量乙醇與氫氣完全燃燒放出熱量的多少。
提示:1 g乙醇完全燃燒放出的熱量為=29.7 kJ，1 g氫氣完全燃燒放出的熱量:×285.8 kJ·mol-1=142.9 kJ，所以等質量乙醇與氫氣完全燃燒時，氫氣放出熱量較多。
[素養訓練]
1.已知幾種含碳物質間的轉化及能量變化關系如圖所示。
(1)寫出表示CO燃燒熱的熱化學方程式:
　 。
CO(g)+O2(g)==CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1　
解析:由圖可知，碳和氫氣在氧氣中燃燒生成二氧化碳和液態水的熱化學方程式為C(s) +2H2(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l)　ΔH =-1 137.5 kJ·mol-1①，碳和氫氣在氧氣中燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式為C(s)+2H2(g)+O2(g)==CO(g)+2H2O(l)　ΔH =-854.5 kJ·mol-1②，甲烷在氧氣中燃燒生成二氧化碳和液態水的熱化學方程式為CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l)　ΔH =-890.3 kJ·mol-1③；(1)由蓋斯定律可知，反應①-②可得一氧化碳在氧氣中燃燒生成二氧化碳的反應為CO(g)+O2(g)==CO2(g)，則反應ΔH =
(-1 137.5 kJ·mol-1)-(-854.5 kJ·mol-1)=-283 kJ·mol-1，則表示一氧化碳燃燒熱的熱化學方程式為CO(g)+O2(g)==CO2(g)　ΔH =-283 kJ·mol-1；
1.已知幾種含碳物質間的轉化及能量變化關系如圖所示。
(2)反應C(s)+2H2(g)==CH4(g)　ΔH=　　 　 kJ·mol-1，該反應中反應物的總鍵能　　　(填“大于”“小于”或“等于”)生成物的總鍵能。若18 g C(s)與H2(g)反應，完全轉化成CH4(g)，需要　　　 (填“吸收”或“放出”)　　　　kJ能量。
解析:由蓋斯定律可知，反應①-③可得反應C(s)+2H2(g)==CH4(g)，則反應ΔH =(-1 137.5 kJ·mol-1)-(-890.3 kJ·mol-1)=-247.2 kJ·mol-1，所以該反應為反應物的總鍵能小于生成物的總鍵能，18 g碳與氫氣反應生成甲烷放出的熱量為×247.2 kJ·mol-1=370.8 kJ；
-247.2　
小于
放出
370.8
1.已知幾種含碳物質間的轉化及能量變化關系如圖所示。
(3)在25 ℃、101 kPa下，30 g由CH4和CO組成的混合氣體完全燃燒生成CO2和液態水，放出熱量1 031.8 kJ。則混合氣體中CH4和CO的物質的量分別為____　　　　　mol、　　mol。
解析:設混合氣體中甲烷和一氧化碳的物質的量分別為a mol和b mol，由混合氣體的質量可得:16a+28b=30，由燃燒放出的熱量可得:890.3a+283b=1 031.8，解聯立方程可得a=1、b=0.5。
1
0.5
2.將煤轉化為水煤氣是通過化學方法將煤轉化為潔凈燃料的方法之一。煤轉化為水煤氣的主要化學反應為C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。
C(s)、H2(g)和CO(g)完全燃燒的熱化學方程式分別為
C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)==H2O(g) ΔH2=-242.0 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)==CO2(g)　ΔH3=-283.0 kJ·mol-1
請回答:
(1)請你根據以上數據，寫出C(s)與水蒸氣反應生成CO和H2的熱化學方程式:
　 。
C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.5 kJ·mol-1　
(2)比較反應熱數據可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃燒放出的熱量之和，比1 mol C(s)完全燃燒放出的熱量　　(填“多”或“少”)。甲同學據此認為:“煤炭燃燒時加少量水，可以使煤炭燃燒放出更多的熱量。”
乙同學根據蓋斯定律作出了下列循環圖:
請你寫出ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4之間存在的關系式　 。
乙同學據此認為:“將煤轉化為水煤氣再燃燒放出的熱量，最多與直接燃燒煤放出的熱量相同。”請分析:甲、乙兩同學觀點正確的是　　(填“甲”或“乙”)同學，甲同學出現錯誤觀點的原因是　 。
多
ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4
乙
甲同學忽視了生成水煤氣的反應為吸熱反應
解析:由于C(s)與水蒸氣反應要吸熱，所以1 mol CO和1 mol H2的能量比
1 mol C(s)和1 mol H2O(g)的能量多，燃燒后放出的能量同樣也多；反應的總能量是守恒的，所以甲同學的說法不正確，原因是他忽視了反應C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)為吸熱反應，已經從環境中吸收了能量，而能量在轉化過程中往往會有損失，所以乙同學說得對，即使沒有損失也只能與直接燃燒煤放出的熱量相同。階段質量檢測(一)　化學反應的熱效應
一、選擇題:本題共15小題,每小題3分,共45分。
1.中華民族的發明創造為人類文明進步做出了巨大貢獻,下列過程主要是利用化學反應中能量變化的是 (　　)
A.神舟十九載人飛船發射 B.糧食釀醋
C.濕法煉銅 D.打磨磁石制司南
2.已知熱化學方程式:SO2(g)+O2(g)SO3(g)　ΔH=-98.32 kJ·mol-1,在容器中充入2 mol SO2和1 mol O2充分反應,最終放出的熱量為 (　　)
A.98.32 kJ B.196.64 kJ·mol-1
C.<196.64 kJ D.>196.64 kJ
3.下列各組變化中,反應物總能量小于生成物總能量的是 (　　)
A.生石灰溶于水 B.鋅粒和稀硫酸反應
C.二氧化碳與碳反應 D.化石燃料燃燒
4.下列熱化學方程式正確的是 (　　)
A.表示硫的燃燒熱的熱化學方程式:S(s)+O2(g)SO3(g)　ΔH=-315 kJ·mol-1
B.表示肼(N2H4)的燃燒熱的熱化學方程式:N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l) ΔH=-622.08 kJ·mol-1
C.表示乙烷的燃燒熱的熱化學方程式:
C2H6(g)+O2(g)2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1 560.8 kJ·mol-1
D.表示CO燃燒熱的熱化學方程式:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH=-566 kJ·mol-1
5.已知下列熱化學方程式:
2Zn(s)+O2(g)2ZnO(s) ΔH1=-702.2 kJ·mol-1
Hg(l)+O2(g)HgO(s) ΔH2=-90.7 kJ·mol-1
由此可知Zn(s)+HgO(s)ZnO(s)+Hg(l)　ΔH3的值是 (　　)
A.-260.4 kJ·mol-1 B.-254.6 kJ·mol-1
C.-438.9 kJ·mol-1 D.-441.8 kJ·mol-1
6.已知:
①2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1
②H2(g)+S(g)H2S(g) ΔH=-20.1 kJ·mol-1
下列判斷正確的是 (　　)
A.1 mol氫氣完全燃燒生成液態水吸收熱量241.8 kJ
B.1 mol H2O(g)和1 mol H2S(g)的能量相差221.7 kJ
C.由①②知,水的穩定性強于硫化氫
D.若反應②中改用固態硫,則1 mol S(s)完全反應放出的熱量小于20.1 kJ
7.下列各組變化中,化學反應的反應熱前者小于后者的是 (　　)
①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH1
CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH2
②2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH1
H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH2
③T ℃時,在一定條件下,將1 mol SO2和1 mol O2分別置于恒容和恒壓的兩個密閉容器中,達到平衡狀態時放出的熱量分別為Q1、Q2
④CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)　ΔH1
CaO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s)　ΔH2
A.①②③ B.②③ C.②③④ D.③④
8.天然氣—水蒸氣轉化法是目前獲取H2的主流方法,反應原理為CH4(g)+2H2O(g)4H2(g)+CO2(g)　ΔH=+165.4 kJ·mol-1,已知該反應需要經過兩步反應轉化,其能量變化如圖所示:
則ΔH2等于 (　　)
A.-165.4 kJ·mol-1 B.+41.0 kJ·mol-1
C.+165.4 kJ·mol-1 D.-41.0 kJ·mol-1
9.已知:H2(g)+F2(g)2HF(g)　ΔH=-270 kJ·mol-1。下列說法正確的是 (　　)
A.1 mol H2(g)與1 mol F2(g)反應生成2 mol液態HF放出的熱量小于270 kJ
B.在相同條件下,1 mol H2(g)與1 mol F2(g)的能量總和小于2 mol HF(g)的能量
C.該反應的逆反應是放熱反應
D.該反應過程的能量變化可用如圖來表示
10.已知H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)　ΔH=-183 kJ·mol-1,其他相關數據如下表:
物質 H2 Cl2 HCl
1 mol分子中的化學鍵 斷裂時吸收的能量/kJ 436 a 431
下列說法正確的是 (　　)
A.a=243
B.H2(g)和Cl2(g)的總能量小于HCl(g)
C.1 L H2完全反應放出183 kJ熱量
D.生成2 mol HCl(l)的能量變化小于183 kJ
11.某科學家利用二氧化鈰(CeO2)在太陽能作用下將H2O轉變為H2,其過程如下:
mCeO2(m-x)CeO2·xCe+xO2
(m-x)CeO2·xCe+xH2O+xCO2mCeO2+xH2+xCO
下列說法錯誤的是 (　　)
A.反應①中CeO2既做氧化劑又做還原劑
B.該過程實現了太陽能向化學能的轉化
C.圖中ΔH1=ΔH2+ΔH3
D.ΔH2>0
12.將V1 mL 1.0 mol·L-1HCl溶液和V2 mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液溫度,實驗結果如圖所示(實驗中始終保持V1+V2=50 mL)。下列敘述正確的是 (　　)
A.做該實驗時環境溫度為22 ℃
B.實驗可用環形銅絲攪拌器替代環形玻璃攪拌器
C.NaOH溶液的濃度約是1.5 mol·L-1
D.28 ℃以后溫度降低的原因是有一部分熱量從體系散失到了環境中
13.(2024·甘肅卷)甲烷在某含Mo催化劑作用下部分反應的能量變化如圖所示,下列說法錯誤的是 (　　)
A.E2=1.41 eV
B.步驟2逆向反應的ΔH=+0.29 eV
C.步驟1的反應比步驟2快
D.該過程實現了甲烷的氧化
14.資源化利用CO2是實現“碳中和”的重要途徑,CO2與氫氣反應制CH4的一種催化機理如圖所示,總反應為CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)　ΔH>0,下列說法正確的是 (　　)
A.過程Ⅲ中,沒有化學鍵斷裂
B.H2在Ni催化作用下產生·H為放熱過程
C.反應中La2O2CO3釋放出CO2
D.總反應中,反應物的鍵能之和大于生成物的鍵能之和
15.以太陽能為熱源分解Fe3O4,經熱化學鐵氧化合物循環分解水制H2的過程如下:
過程Ⅰ:2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g) ΔH=+313.2 kJ·mol-1
過程Ⅱ:……
已知:2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.0 kJ·mol-1
下列說法不正確的是 (　　)
A.過程Ⅰ中每消耗232 g Fe3O4轉移2 mol電子
B.過程Ⅱ熱化學方程式為3FeO(s)+H2O(l)H2(g)+Fe3O4(s) ΔH=+128.9 kJ·mol-1
C.過程Ⅰ、Ⅱ中能量轉化的形式依次是太陽能→化學能→熱能
D.鐵氧化合物循環制H2具有成本低、產物易分離等優點
二、非選擇題:本題共4小題,共55分。
16.(11分)2030年前實現碳達峰的承諾,體現了我國的大國風范。天然氣的綜合利用是各國科學家研究的重要課題。
(1)天然氣的主要成分為甲烷,甲烷的結構式是　　　　　　　　,甲烷燃燒反應過程中的能量變化,符合下圖中的　　　　(填字母)。
(2)a g CH4燃燒生成二氧化碳氣體和液態水,放出熱量44.5 kJ。經測定,生成的CO2與足量澄清石灰水反應得到5 g沉淀,則CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=　　　　kJ·mol-1,其中a=　　　　。
(3)甲烷和二氧化碳重整制合成氣的研究是實現碳達峰的手段之一,甲烷和二氧化碳重整制合成氣的反應為CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　ΔH1
副反應Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.5 kJ·mol-1
副反應Ⅱ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH3
已知:部分化學鍵鍵能數據如下表(1 mol CO中含有1 mol CO)。
化學鍵 C—H CO H—H CO
鍵能/(kJ·mol-1) 413 745 436 1 011
則ΔH1=　　kJ·mol-1,ΔH3=　 　kJ·mol-1。
17.(14分)為了合理利用化學能,確保安全生產,化工設計需要充分考慮化學反應的焓變,并采取相應措施。
(1)已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH2
2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH3
則反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　
ΔH= (用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代數式表示)。
(2)化學反應的能量變化(ΔH)與反應物和生成物的鍵能有關。鍵能可以簡單地理解為斷開(或形成)1 mol化學鍵時所吸收(或放出)的能量。部分化學鍵的鍵能數據如表:
化學鍵 H—H OO O—H
E/(kJ·mol-1) 436 x 463
反應H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ·mol-1,則x=　　　　　。
(3)甲醇(g)和水蒸氣反應生成氫氣的能量變化如圖1所示:
①該反應是　　　　　　　(填“放熱反應”或“吸熱反應”);該反應過程中若加入催化劑,催化劑將　　　　(填“增大”“減小”或“不影響”)反應熱。
②該反應的ΔH=　　　　　(用含E1、E2的代數式表示)。
③已知常溫下1 g甲醇完全燃燒生成氣態CO2和液態水時放熱22.68 kJ,請寫出甲醇燃燒的熱化學方程式: 　。
(4)取0.55 mol·L-1的NaOH溶液50 mL與0.5 mol·L-1的稀鹽酸50 mL置于如圖2所示的簡易裝置中進行反應,并測定中和反應的反應熱。
圖2所示裝置中缺少的儀器名稱為　　　　　,除此外　　　　　(填“仍存在”或“不存在”)錯誤;當將裝置完善后,測得的中和反應的反應熱ΔH>-57.3 kJ·mol-1,則產生此結果的原因可能是　　　(填字母)。
a.用溫度計測量NaOH溶液起始溫度后直接測量鹽酸的溫度
b.用量筒量取稀鹽酸體積時仰視讀數
c.分多次把NaOH溶液緩慢倒入盛有稀鹽酸的小燒杯中
18.(15分)汽車尾氣中主要污染物是NOx和CO,它們是現代化城市中的主要大氣污染物。
(1)汽車發動機工作時會引發N2和O2反應生成NO,其能量變化如圖1所示,則圖1中三種分子最穩定的是　　　　　　。
(2)N2O和CO均是有害氣體,可在Pt2O+表面轉化為無害氣體,其反應原理如下:CO(g)+N2O(g)N2(g)+CO2(g)　ΔH。有關化學反應的能量變化過程如圖2所示。
圖2中反應是　　　　　(填“放熱”或“吸熱”)反應,該反應的ΔH=　　　　　。
(3)利用NH3還原法可將NOx還原為N2進行脫除。已知:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)　ΔH=-2 070 kJ·mol-1,若有0.5 mol NO被還原,放出的熱量為　　　　。
19.(15分)化學反應都會伴隨能量變化,還可以進行化學能與熱能、電能、光能等各種形式能量之間的轉化。
(1)在催化劑表面和光照條件下,氮氣和水發生置換反應生成氨氣的反應原理如圖。氮氣的電子式為　　　　　　　　;下列有關說法正確的是　　　　　(填字母)。
A.N2發生了氧化反應
B.該過程屬于氮的固定
C.太陽能屬于清潔能源
D.水分子形成H原子和O原子時會釋放能量
(2)下列反應中,生成物總能量高于反應物總能量的是　　　　(填字母)。
A.灼熱的木炭與二氧化碳反應
B.電解水
C.生石灰與水反應
D.三氧化二鐵粉末與鋁粉在高溫條件下發生反應生成鐵單質和氧化鋁
(3)鍵能是指斷開或形成1 mol化學鍵的能量變化。氮的氧化物是造成霧霾、光化學煙霧污染的重要原因,其中NO產生的原因之一是汽車發動機工作時引發N2和O2反應,根據表中數據,寫出生成NO的熱化學方程式: 　。
物質 N2(g) O2(g) NO(g)
鍵能/(kJ·mol-1) 946 498 632
(4)已知乙炔與苯蒸氣完全燃燒的熱化學方程式如下:
ⅰ.2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-2 600 kJ·mol-1
ⅱ.2C6H6(g)+15O2(g)12CO2(g)+6H2O(l)　ΔH2=-6 590 kJ·mol-1
①C2H2(g)的燃燒熱ΔH=　　　　　kJ·mol-1。
②2 mol C6H6(l)完全燃燒生成液態水時放出的熱量　　　　　 (填“>”“<”或“=”)|ΔH2|。
③3C2H2(g)C6H6(g)　ΔH=　　kJ·mol-1。
階段質量檢測(一)
1.選A　神舟十九載人飛船發射過程中燃料燃燒發生氧化還原反應,放出大量熱,故A選;糧食釀醋主要是利用淀粉水解得到葡萄糖,葡萄糖分解得到乙醇,然后乙醇再轉化為乙酸,故B不選;濕法煉銅,二價銅離子還原為銅,利用鐵的還原性,故C不選;打磨磁石制司南是物體形狀的改變,沒有新物質生成,屬于物理變化,故D不選。
2.選C　根據熱化學方程式2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-196.64 kJ·mol-1的含義,可知SO2和O2反應生成1 mol SO3時放出的熱量為98.32 kJ,所以生成2 mol SO3時放出的熱量為196.64 kJ,由于是可逆反應,2 mol SO2和1 mol O2不能完全反應,所以放出的熱量小于196.64 kJ。
3.選C　生石灰溶于水為放熱反應,故A錯誤;鋅粒和稀硫酸反應為放熱反應,故B錯誤;二氧化碳與碳反應為吸熱反應,故C正確;化石燃料燃燒為放熱反應,故D錯誤。
4.選B　硫完全燃燒生成的穩定氧化物不是三氧化硫,而是SO2,A錯誤;乙烷燃燒的熱化學方程式中H2O應為液體,C錯誤;CO的燃燒熱是指1 mol CO氣體完全燃燒生成CO2氣體時放出的熱量,D錯誤。
5.選A　將題給兩個熱化學方程式依次編號為①、②,根據蓋斯定律,由①×-②,整理可得:Zn(s)+HgO(s)ZnO(s)+Hg(l),則該反應的ΔH3=(-702.2 kJ·mol-1)×-(-90.7 kJ·mol-1)=-260.4 kJ·mol-1。
6.選D　1 mol氫氣完全燃燒生成氣態水放出熱量241.8 kJ,A錯誤;1 mol H2O(g)和1 mol H2S(g)的能量無法比較,B錯誤;由①②不能得到水的穩定性強于硫化氫,C錯誤;固態硫變為氣體硫會吸收熱量,若反應②中改用固態硫,則1 mol S(s) 完全反應放出的熱量小于20.1 kJ,D正確。
7.選B　①因CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH1是燃燒反應,反應均放熱,ΔH1<0,CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH2<0,因水由氣態變成液態,放出熱量,所以ΔH1>ΔH2,故錯誤;②氫氣的燃燒是放熱的,所以焓變是負值,系數加倍,焓變值也加倍,所以ΔH1=2ΔH2,所以ΔH1<ΔH2,故正確;③T ℃時,在一定條件下,將1 mol SO2和1 mol O2分別置于恒容和恒壓的兩個密閉容器中,所以恒壓下,達到平衡狀態時放出的熱量更多,則Q10,CaO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s)　ΔH2<0,所以ΔH1>ΔH2,故錯誤。
8.選D　由圖可知,該反應第一步為CH4(g)+H2O(g)3H2(g)+CO(g)　ΔH1=+206.4 kJ·mol-1;該反應第二步為CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)　ΔH2,由蓋斯定律,第一步反應+第二步反應=總反應,則ΔH1+ΔH2=ΔH,則ΔH2=ΔH-ΔH1=+165.4 kJ·mol-1-206.4 kJ·mol-1=-41.0 kJ·mol-1。
9.選D　物質由氣態變為液態時放出能量,則1 mol H2(g)與1 mol F2(g)反應生成2 mol液態HF放出的熱量大于270 kJ,A錯誤;根據已知反應可知,該反應為放熱反應,則在相同條件下,1 mol H2(g)與1 mol F2(g)的能量總和大于2 mol HF(g) 的能量,B錯誤;因該反應的正反應為放熱反應,所以逆反應是吸熱反應,C錯誤;由反應方程式可知,該反應的ΔH<0,為放熱反應,說明反應物的總能量大于生成物的總能量,D正確。
10.選A　斷鍵時吸熱、成鍵時放熱,則(436+a)-2×431=-183,得a=243,A正確;該反應為放熱反應,則H2(g)和Cl2(g)的總能量大于HCl(g),B錯誤;1 mol H2(g)與1 mol Cl2(g)完全反應生成2 mol HCl(g)時放出183 kJ熱量,C錯誤;2 mol HCl(g)的能量比2 mol HCl(l)的能量高,則生成2 mol HCl(l)的能量變化大于183 kJ,D錯誤。
11.選C　反應①中Ce的化合價從+4變為0價,氧的化合價從-2變為0價,所以CeO2既做氧化劑又做還原劑,故A正確;該過程中利用太陽能實現物質轉化,實現了太陽能向化學能的轉化,故B正確;根據蓋斯定律,由圖中關系可得ΔH1+ΔH2+ΔH3=0,故ΔH1=-(ΔH2+ΔH3),故C錯誤;由液態水到氣態水,需要吸收熱量,ΔH2>0,故D正確。
12.選C　由圖可知,加5 mL HCl時溫度為22 ℃,則不是環境溫度,故A錯誤;用環形銅絲攪拌器代替環形玻璃攪拌器,散失熱量,實驗結果的數值偏小,故B錯誤;恰好反應時參加反應的鹽酸溶液的體積是30 mL,由V1+V2=50 mL可知,消耗的氫氧化鈉溶液的體積為20 mL,恰好反應時氫氧化鈉溶液中溶質的物質的量是n,由HCl+NaOHNaCl+H2O可知,n=1.0 mol·L-1×0.03 L=0.03 mol,所以濃度c==1.5 mol·L-1,故C正確;28 ℃以后溫度降低的原因是NaOH的量減少,反應的量減少,放出熱量減少,故D錯誤。
13.選C　由能量變化圖可知,E2=0.70 eV-(-0.71 eV)=1.41 eV,A項正確;由能量變化圖可知,步驟2逆向反應的ΔH=-0.71 eV-(-1.00 eV)=+0.29 eV,B項正確;由能量變化圖可知,步驟1的活化能E1=0.70 eV,步驟2的活化能E3=-0.49 eV-(-0.71 eV)=0.22 eV,步驟1的活化能大于步驟2的活化能,步驟1的反應比步驟2的慢,C項錯誤;該過程甲烷轉化為甲醇,屬于加氧氧化,D項正確。
14.選D　由圖可知,過程Ⅲ為·CO2與·H反應生成CH4和H2O,反應中存在化學鍵的斷裂和形成,故A錯誤;由圖可知,氫氣在鎳催化作用下產生·H為化學鍵斷裂的吸熱過程,故B錯誤;由圖可知,過程Ⅱ發生的反應為La2O2CO3發生分解反應生成·CO2和三氧化二鑭,故C錯誤;總反應為反應物總能量小于生成物總能量的吸熱反應,則反應物的鍵能之和大于生成物的鍵能之和,故D正確。
15.選C　由過程Ⅰ方程式知,當有2 mol Fe3O4分解時,生成1 mol氧氣,而232 g Fe3O4的物質的量為1 mol,故生成0.5 mol氧氣,而氧元素由-2價變為0價,故轉移2 mol電子,故A正確;已知反應①2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.0 kJ·mol-1和反應②2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g)　ΔH=+313.2 kJ·mol-1,根據蓋斯定律,將-可得過程Ⅱ的熱化學方程式為3FeO(s)+H2O(l)H2(g)+Fe3O4(s)　ΔH=+128.9 kJ·mol-1,故B正確;過程Ⅰ和過程Ⅱ均為吸熱反應,故不存在將化學能轉化為熱能的過程,故C錯誤;反應3FeO(s)+H2O(l)H2(g)+Fe3O4(s)的產物中,氫氣為氣體,而Fe3O4為固體,故鐵氧化合物循環制H2的產物易分離,且由于利用太陽能,故成本低,故D正確。
16.解析:(1)甲烷的分子式為CH4,碳原子和四個氫原子形成四個共價鍵,則甲烷的結構式為;甲烷燃燒放熱,反應物的總能量大于生成物的總能量,故反應過程中的能量變化符合a。
(2)生成的碳酸鈣沉淀的物質的量為=0.05 mol,
CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O
0.05 mol　 　　　　0.05 mol
CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)
0.05 mol　　　 　　0.05 mol
0.05 mol CH4燃燒放出熱量為44.5 kJ,則1 mol CH4燃燒釋放的熱量為=890 kJ,故CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890 kJ·mol-1;0.05 mol CH4的質量為0.05 mol×16 g·mol-1=0.8 g。
(3)ΔH1=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能=4×413 kJ·mol-1+2×745 kJ·mol-1-2×436 kJ·mol-1-2×1 011 kJ·mol-1=+248 kJ·mol-1;根據蓋斯定律,ΔH3=ΔH1-ΔH2=+248 kJ·mol-1-41.5 kJ·mol-1=+206.5 kJ·mol-1。
答案:(1)　a　(2)-890　0.8　(3)+248　+206.5
17.解析:(1)把已知三個反應依次編號①②③,根據蓋斯定律可知,由①+×②-×③可得CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3。(2)H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能=436 kJ·mol-1+×x kJ·mol-1-2×463 kJ·mol-1=-241.8 kJ·mol-1,解得x=496.4。(3)①該反應過程中生成物的總能量低于反應物的總能量,為放熱反應,該反應過程中若加入催化劑,催化劑將不影響反應熱;②該反應的ΔH=反應物的鍵能總和-生成物的鍵能總和=E1-E2;③1 g甲醇的物質的量為= mol,則1 mol 甲醇完全燃燒生成氣態CO2和液態水時放熱=725.76 kJ,熱化學方程式為CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-725.76 kJ·mol-1。(4)圖2所示裝置中缺少的儀器名稱為環形玻璃攪拌器,除此外仍存在錯誤,應該用碎紙條充滿整個大燒杯,小燒杯口與大燒杯口平齊,以便硬紙板蓋住小燒杯。當將裝置完善后,測得的中和反應的反應熱ΔH>-57.3 kJ·mol-1,說明測得放出的熱量偏小。用溫度計測量NaOH溶液起始溫度后直接測量鹽酸的溫度, NaOH和鹽酸反應放熱,會導致起始溫度測量數據偏大,測得放出的熱量偏小,故a選;用量筒量取稀鹽酸體積時仰視讀數,會導致鹽酸的量偏大,放出的熱量偏多,故b不選;分多次把NaOH溶液緩慢倒入盛有稀鹽酸的小燒杯中,會導致熱量散失過多,測得放出的熱量偏小,故c選。
答案:(1)ΔH1+ΔH2-ΔH3　(2)496.4
(3)①放熱反應　不影響　②E1-E2　
③CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-725.76 kJ·mol-1
(4)環形玻璃攪拌器　仍存在　ac
18.解析:(1)從圖中可以看出,N2的鍵能為946 kJ·mol-1、O2的鍵能為498 kJ·mol-1、NO的鍵能為632 kJ·mol-1,則圖1中三種分子最穩定的是N2。(2)圖2中,反應物的總能量大于生成物的總能量,則反應是放熱反應,該反應的ΔH=(134-360)kJ·mol-1=-226 kJ·mol-1。(3)若有0.5 mol NO被還原,放出的熱量為×2 070 kJ·mol-1=172.5 kJ。
答案:(1)N2　(2)放熱　-226 kJ·mol-1　(3)172.5 kJ
19.解析:(1)氮氣的電子式為︰N N︰;在催化劑表面和光照條件下,氮氣和水發生置換反應生成氨氣,N元素化合價降低,則N2發生了還原反應,A錯誤;該過程將游離態的氮轉化為化合態的氮,屬于氮的固定,B正確;太陽能屬于清潔能源,C正確;水分子形成H原子和O原子時會吸收能量,D錯誤。(2)灼熱的木炭與二氧化碳反應是吸熱反應,生成物總能量高于反應物總能量,A符合題意;電解水是吸熱反應,生成物總能量高于反應物總能量,B符合題意;生石灰與水反應是放熱反應,生成物總能量低于反應物總能量,C不符合題意;三氧化二鐵粉末與鋁粉在高溫條件下發生反應生成鐵單質和氧化鋁是放熱反應,生成物總能量低于反應物總能量,D不符合題意。(3)N2和O2反應生成NO的ΔH=(946+498-2×632)kJ·mol-1=+180 kJ·mol-1,則熱化學方程式為N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=+180 kJ·mol-1。(4)①由ⅰ結合燃燒熱的概念可知,C2H2(g)的燃燒熱ΔH=-1 300 kJ·mol-1;②由ⅱ分析可知,2 mol C6H6(l)變為2 mol C6H6(g)要吸收熱量,2 mol C6H6(l)完全燃燒生成液態水時放出的熱量小于6 590 kJ·mol-1,即小于|ΔH2|;③根據蓋斯定律可得,③=ⅰ×-ⅱ×,則ΔH=(-2 600)×-(-6 590)×kJ·mol-1=-605 kJ·mol-1。
答案:(1)︰N N︰　BC　(2)AB
(3)N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=+180 kJ·mol-1
(4)①-1 300　②<　③-605
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