資源簡介

第一章　化學反應的熱效應
第二節　反應熱的計算
第1課時　蓋斯定律
基礎過關練
題組一　　對蓋斯定律的理解
1.PCl3和PCl5都是重要的化工產品,白磷與氯氣反應有如圖所示轉化關系,下列敘述正確的是 (　　)
已知:在絕熱恒容密閉容器中發生反應(1)、反應(2),反應體系的溫度均升高。
A.ΔH3=ΔH1+ΔH2
B.4PCl3(g)+4Cl2(g) 4PCl5(s)　ΔH>ΔH2
C.ΔH1、ΔH2、ΔH3中,ΔH3最大
D.PCl5分子中每個原子最外層都達到8電子結構
2.在一定溫度、壓強下,依據圖示關系,下列說法不正確的是 (　　)
A.C(石墨,s)+CO2(g) 2CO(g)　ΔH=ΔH1-ΔH2
B.1 mol C(石墨,s)和1 mol C(金剛石,s)分別與足量O2反應全部轉化為CO2(g),前者放出的熱量多
C.ΔH5=ΔH1-ΔH3
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
題組二　　蓋斯定律的應用
3.(經典題)已知:①2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH1=a kJ·mol-1
②3H2(g)+Fe2O3(s) 2Fe(s)+3H2O(l)　ΔH2=b kJ·mol-1
③2Fe(s)+O2(g) Fe2O3(s)　ΔH3
則ΔH3為 (　　)
A.(a-b) kJ·mol-1
C.(b-a) kJ·mol-1
4.工業上乙烯催化氧化制乙醛的某一反應原理為2CH2CH2(g)+O2(g) 2CH3CHO(aq),其反應熱為ΔH,該反應原理可以拆解為如下三步反應:
Ⅰ.CH2CH2(g)+PdCl2(aq)+H2O(l) CH3CHO(aq)+Pd(s)+2HCl(aq)　ΔH1
Ⅱ.……
Ⅲ.4CuCl(s)+O2(g)+4HCl(aq) 4CuCl2(aq)+2H2O(l)　ΔH3
若第Ⅱ步反應的反應熱為ΔH2,且ΔH=2ΔH1+2ΔH2+ΔH3,則第Ⅱ步反應的熱化學方程式為 (　　)
A.PdCl2(aq)+2CuCl(s) Pd(s)+2CuCl2(aq)　ΔH2
B.2Pd(s)+4CuCl2(aq) 2PdCl2(aq)+4CuCl(s)　ΔH2
C.Pd(s)+2CuCl2(aq) PdCl2(aq)+2CuCl(s)　ΔH2
D.2PdCl2(aq)+4CuCl(s) 2Pd(s)+4CuCl2(aq)　ΔH2
能力提升練　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　
題組一　　利用蓋斯定律計算ΔH
1.已知:
①3C(s)+Al2O3(s)+N2(g) 2AlN(s)+3CO(g)　ΔH1=+1 026 kJ·mol-1;②2C(s)+O2(g) 2CO(g)　ΔH2=-221 kJ·mol-1;③2Al(s)+N2(g) 2AlN(s)　ΔH3=-318 kJ·mol-1。則反應2Al2O3(s) 4Al(s)+3O2(g)的ΔH等于 (　　)
A.+753 kJ·mol-1　　　　B.-753 kJ·mol-1
C.+3 351 kJ·mol-1　　　　D.-3 351 kJ·mol-1
2.已知涉及氫氣燃燒反應的物質的汽化熱(1 mol純凈物由液態變為氣態所需要的熱量)如下:
物質 H2 O2 H2O
汽化熱/(kJ·mol-1) a b c
若H2(g)+O2(l) H2O(g)的反應熱ΔH為 (　　)
A.- kJ·mol-1　　　　
B.- kJ·mol-1
C.- kJ·mol-1　　　　
D.- kJ·mol-1
題組二　　利用蓋斯定律構造目標熱化學方程式
3.利用CH4、CO2在一定條件下重整的技術可得到富含CO的氣體,此技術在能源和環境上具有雙重意義。重整過程中的催化轉化原理如圖所示。
已知:ⅰ.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH1=+206.2 kJ·mol-1
ⅱ.CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH2=+165 kJ·mol-1
過程Ⅰ反應的熱化學方程式為　　　　　　　　　　。
4.(1)氮的氧化物是造成大氣污染的物質,研究氮氧化物的反應機理對于減少環境污染有重要意義。
已知:Ⅰ.N2(g)+O2(g) 2NO(g)　ΔH=+180 kJ·mol-1
Ⅱ.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1
Ⅲ.2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-483.6 kJ·mol-1
寫出NH3發生催化氧化反應生成NO和氣態水的熱化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)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:
CaO(s)+H2SO4(l) CaSO4(s)+H2O(l)　ΔH=-271 kJ·mol-1　①
5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g) Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l)　ΔH=-937 kJ·mol-1　②
則Ca5(PO4)3F和硫酸反應生成磷酸的熱化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)已知:Al2O3(s)+3C(s) 2Al(s)+3CO(g)　ΔH1=+1 344.1 kJ·mol-1　①
2AlCl3(g) 2Al(s)+3Cl2(g)　ΔH2=+1 169.2 kJ·mol-1　②
由Al2O3、C和Cl2反應生成AlCl3的熱化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案與分層梯度式解析
基礎過關練
1.A 2.B 3.A 4.C
1.A　根據蓋斯定律可知,ΔH3=ΔH1+ΔH2,A正確;液態PCl3變為氣態時吸收熱量(破題關鍵),故ΔH<ΔH2,B錯誤;反應(1)和反應(2)均是放熱反應,故反應(3)也是放熱反應,結合蓋斯定律,ΔH3最小,C錯誤;PCl5分子中P原子最外層有10個電子,D錯誤。
2.B　由題中信息可知,反應Ⅰ:C(石墨,s)+O2(g) CO(g)　ΔH1,反應Ⅱ:CO(g)+O2(g) CO2(g)　ΔH2,則反應Ⅰ-反應Ⅱ得C(石墨,s)+CO2(g) 2CO(g),可知ΔH=ΔH1-ΔH2,A正確;C(石墨,s) C(金剛石,s)　ΔH5>0,即1 mol C(石墨,s)具有的總能量低于1 mol C(金剛石,s),則1 mol C(石墨,s)和1 mol C(金剛石,s)分別與足量O2反應全部轉化為CO2(g),后者放熱多,B錯誤;反應Ⅰ:C(石墨,s)+O2(g) CO(g)　ΔH1,反應Ⅲ:C(金剛石,s)+O2(g) CO(g)　ΔH3,則反應Ⅰ-反應Ⅲ得C(石墨,s) C(金剛石,s)　ΔH1-ΔH3,則ΔH5=ΔH1-ΔH3,C正確;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,D正確。
名師點津　ΔH由反應物、生成物的總能量之差來決定,所以ΔH與反應途徑、反應條件無關。
3.A　觀察③化學方程式的反應物和生成物,利用①、②方程式進行簡單運算消去③方程式中沒有出現的物質(解題技法);焓變要跟方程式做相應運算。根據蓋斯定律可知反應③=×①-②,ΔH3=ΔH1-ΔH2=(a-b) kJ·mol-1。
4.C　根據ΔH=2ΔH1+2ΔH2+ΔH3,可得2ΔH2=ΔH-2ΔH1-ΔH3,運用蓋斯定律,(總反應-2×Ⅰ-Ⅲ)得第Ⅱ步反應:Pd(s)+2CuCl2(aq) PdCl2(aq)+2CuCl(s)　ΔH2。
能力提升練
1.C　由蓋斯定律可知,將2×①-3×②-2×③得2Al2O3(s) 4Al(s)+3O2(g)　ΔH=+1 026 kJ·mol-1×2-(-221 kJ·mol-1)×3-(-318 kJ·mol-1)×2=+3 351 kJ·mol-1。
2.B　根據已知信息和表格數據可寫出:
①H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH1=-Q kJ·mol-1
②H2(g) H2(l)　ΔH2=-a kJ·mol-1
③O2(g) O2(l)　ΔH3=-b kJ·mol-1
④H2O(g) H2O(l)　ΔH4=-c kJ·mol-1
根據蓋斯定律,將①-②-③×-④可得H2(l)+O2(l) H2O(g)　ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3×-ΔH4=- kJ·mol-1,B正確。
3.答案　CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+247.4 kJ·mol-1
解析　由題圖可知,過程Ⅰ發生反應CH4+CO2 2CO+2H2,根據蓋斯定律,ⅰ×2-ⅱ得CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=2ΔH1-ΔH2=2×206.2 kJ·mol-1-165 kJ·mol-1=+247.4 kJ·mol-1。
4.答案　(1)4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-906 kJ·mol-1　(2)Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l) 5CaSO4(s)+HF(g)+3H3PO4(l)　ΔH=-418 kJ·mol-1　(3)Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g) 2AlCl3(g)+3CO(g)　ΔH=+174.9 kJ·mol-1
解析　(1)根據蓋斯定律,Ⅰ×2+Ⅲ×3-Ⅱ×2得4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-906 kJ·mol-1。(2)根據蓋斯定律可知,①×5-②即得到Ca5(PO4)3F和H2SO4反應生成H3PO4的熱化學方程式。(3)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。
8(共25張PPT)
第二節 反應熱的計算
知識點 1 蓋斯定律
必備知識 清單破
1.從反應途徑的角度理解蓋斯定律
　　一個化學反應,不管是一步完成的還是分幾步完成的,其反應熱是相同的。換句話說,在
一定條件下,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。例
如,下圖(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)途徑中,始態到終態的反應熱ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5。
注意:求總反應的反應熱時,不能不假思索地將各步反應的反應熱簡單相加,只關注消去
不需要的物質,而忽視涉及物質的狀態是否一致。不管反應是一步還是分步進行,始態和終 態需完全一致,蓋斯定律才能成立。
2.從能量守恒角度理解蓋斯定律

3.蓋斯定律的意義:應用蓋斯定律可以間接計算出反應很慢的、不容易直接發生的或者伴有
副反應發生的反應的反應熱。
知識點 2 反應熱的計算
1.反應熱的計算
(1)根據熱化學方程式計算
　　根據熱化學方程式計算焓變時常用的方法有關系式法、方程組法等,在列比例式時,一
定要做到兩個量的單位“上下一致,左右相當”。例如對于反應:aA(g)+bB(g) cC(g)+dD
(g) ΔH=-q kJ·mol-1,有: = = = = (Δn為物質的量變化量的數值,Q指反
應過程中能量變化的數值,Q的單位為kJ)。
(2)根據反應物和生成物的總能量計算
ΔH=生成物的總能量-反應物的總能量
(3)根據反應物和生成物的鍵能計算
ΔH=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能
(4)根據蓋斯定律計算反應熱【詳見定點1】
2.ΔH的大小比較方法【詳見定點2】
知識辨析
1.相同條件下,甲烷細菌使1 mol CH4(g)生成CO2氣體和液態水放出的熱量與1 mol CH4(g)完
全燃燒生成CO2氣體和液態水放出的熱量不同,這種說法對嗎
2.控制碳燃燒程度,先燃燒生成CO,再將CO燃燒生成CO2,能夠放出更多熱量,這種說法對嗎
3.對于放熱反應,放出的熱量越多,ΔH就越大,這種說法對嗎
一語破的
1.不對。反應熱取決于反應物、生成物能量的相對大小,與反應方式、反應條件等無關。
2.不對。依據蓋斯定律,一個化學反應,不管是一步完成的還是分幾步完成的,其反應熱是相
同的。
3.不對。放熱反應的ΔH為負值,放出熱量越多,ΔH就越小。
關鍵能力 定點破
定點 1 利用蓋斯定律計算反應熱的方法
1.虛擬途徑法:先根據題意虛擬轉化過程,然后根據蓋斯定律列式求解,即可求得待求反應的
反應熱。如:求C(s)+ O2(g) CO(g)的ΔH,可根據如圖所示轉化過程,ΔH=ΔH1-ΔH2。
2.加和法:將所給熱化學方程式進行簡單運算得到所求的熱化學方程式,反應熱也做相應的運
算。流程如下:

典例 已知反應Ⅰ:2N2O5(g) 2N2O4(g)+O2(g) ΔH1=-4.4 kJ·mol-1
反應Ⅱ:2NO2(g) N2O4(g) ΔH2=-55.3 kJ·mol-1。則反應N2O5(g) 2NO2(g)+ O2(g)的ΔH
=　　　 kJ·mol-1。
解析 目標熱化學方程式為N2O5(g) 2NO2(g)+ O2(g)。

答案　+53.1
定點 2 反應熱大小的比較
1.根據反應物用量的多少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.根據等物質的量的可燃物燃燒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。
典例 關于下列ΔH的判斷正確的是 (　 )
①C (aq)+H+(aq) HC (aq) ΔH1
②C (aq)+H2O(l) HC (aq)+OH-(aq) ΔH2
③OH-(aq)+H+(aq) H2O(l) ΔH3
④OH-(aq)+CH3COOH(aq) CH3COO-(aq)+H2O(l) ΔH4
A.ΔH1<0 ΔH2<0　　　　B.ΔH1<ΔH2
C.ΔH3<0 ΔH4>0　　　　D.ΔH3>ΔH4
思路點撥

B
解析 ①:HC (aq) C (aq)+H+(aq)為HC 的電離,電離吸熱,C (aq)+H+(aq) HC
(aq)是其逆過程,則ΔH1<0;②:C (aq)+H2O(l) HC (aq)+OH-(aq)屬于水解過程,水解
一般吸熱,ΔH2>0,A錯誤、B正確。④:OH-(aq)+CH3COOH(aq) CH3COO-(aq)+H2O(l)屬于
中和反應,則ΔH4<0,C錯誤;④-③得⑤:CH3COOH(aq) CH3COO-(aq)+H+(aq) ΔH5,電離吸
熱,ΔH4-ΔH3=ΔH5>0,故ΔH4>ΔH3,D錯誤。
學科素養 情境破
　　某空間站的生命保障系統功能之一是實現氧循環,其中涉及反應為CO2(g)+4H2(g)
2H2O(g)+CH4(g) ΔH<0。該反應中涉及的H2和CH4都是重要的化工原料和燃料,其中CH4-CO2
發生催化重整還可以獲得合成氣(CO、H2)。(情境選自2022年海南卷16題)
情境探究
素養 證據推理與模型認知——正確理解化學反應中的熱效應
提示 根據題中信息可寫出電解水時的熱化學方程式:2H2O(l) 2H2(g)+O2(g) ΔH=+572
kJ·mol-1。據此可得H2(g)+ O2(g) H2O(l) ΔH=-286 kJ·mol-1,即H2的燃燒熱ΔH=-286 kJ·mol-1。
問題1 已知:電解液態水制備1 mol O2(g)時,電解反應的ΔH=+572 kJ·mol-1。由此計算H2的燃
燒熱ΔH。
問題2 已知:CO2(g)+4H2(g) 2H2O(g)+CH4(g)的ΔH與活化能(Ea)的關系為|ΔH|>Ea。補充完
成該反應過程的能量變化示意圖。


提示 該反應為放熱反應,生成物總能量小于反應物總能量,結合|ΔH|>Ea,可在圖像中畫出反
應過程中的能量變化示意圖。
問題3 CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣,還對溫室氣體的減排具有重要意義。已知:
C(s)+2H2(g) CH4(g) ΔH=-75 kJ·mol-1
C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol-1
C(s)+ O2(g) CO(g) ΔH=-111 kJ·mol-1
請寫出CH4-CO2催化重整反應的熱化學方程式,結合該熱化學方程式的書寫簡要闡述做題的
依據。
提示 將題給3個熱化學方程式依次記作①、②、③,根據蓋斯定律,由③×2-①-②可得:
CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247 kJ·mol-1。
書寫該熱化學方程式的依據是蓋斯定律,一個化學反應不管是一步完成還是分多步完成,反
應的熱效應是相同的;化學反應的反應熱只和反應體系的始態和終態有關,與反應途徑無
關。根據蓋斯定律不僅可以計算ΔH和書寫熱化學方程式,還可以比較ΔH的大小等。
例題 一定條件下,用甲烷可以減少氮氧化物(NOx)的污染。
已知:①CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1
②CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
現有一份在相同條件下對H2的相對密度為17的NO與NO2的混合氣體,用16 g甲烷氣體催化還
原該混合氣體,恰好生成氮氣、二氧化碳氣體和水蒸氣,共放出1 042.8 kJ熱量。
(1)該混合氣體中NO和NO2的物質的量之比為　　　 。
(2)已知上述熱化學方程式中ΔH1=-1 160 kJ/mol,則ΔH2=　　　 。
(3)結合反應①、②寫出CH4(g)與NO2(g)反應生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的熱化學方程式,若
求其ΔH,還需知道　　　　　　　　　 的ΔH。
(4)在一定條件下NO氣體可以分解為NO2氣體和N2氣體,寫出該反應的熱化學方程式:　　
　　　　　　　　　　　　 。
典例呈現
素養解讀 本題是以用CH4減少NOx的污染為載體,考查蓋斯定律的應用與反應熱的計算等
知識。體現了證據推理與模型認知的化學學科核心素養。
信息提取 根據在相同條件下對H2的相對密度為17,可求出混合氣體中NO和NO2的物質的
量關系;利用蓋斯定律可寫出反應CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的熱化學方程
式,據此可完成ΔH2的計算;同理,根據蓋斯定律也可以寫出NO分解反應的熱化學方程式。
解題思路 (1)設混合氣體中NO、NO2的物質的量分別為x mol和y mol,則 g/mol=2
g/mol×17,解得x∶y=3∶1。(2)16 g CH4的物質的量為1 mol,根據蓋斯定律, (①+②)得CH4(g)
+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH= (ΔH1+ΔH2),NO和NO2的物質的量之比為3∶1,
當其完全轉化為N2時,分別和NO、NO2反應的CH4的物質的量之比為 ∶ =3∶2,即和NO、
NO2反應的CH4分別為0.6 mol和0.4 mol,和NO反應放出0.6 mol×1 160 kJ/mol=696 kJ熱量,和
NO2反應放出1 042.8 kJ-696 kJ=346.8 kJ熱量;0.4 mol CH4和NO2反應放出熱量為0.5
×0.4 mol=0.2 mol× =346.8 kJ,ΔH2<0,解得ΔH2=-574 kJ/mol。
(3)結合上小題CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH= (ΔH1+ΔH2),要求CH4(g)+
2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)的ΔH,還缺少H2O(l) H2O(g)[或H2O(g) H2O(l)]的ΔH。
(4)NO分解為NO2和N2的化學方程式為4NO(g) 2NO2(g)+N2(g),根據蓋斯定律, (①-②)得
4NO(g) 2NO2(g)+N2(g),ΔH= = kJ/mol=-293 kJ/mol。
答案 (1)3∶1 (2)-574 kJ/mol (3)H2O(l) H2O(g)[或H2O(g) H2O(l)]
(4)4NO(g) 2NO2(g)+N2(g) ΔH=-293 kJ/mol
　　反應熱是中學化學的重要內容,是高考試題中考查的重點和熱點,該題型能夠很好地考
查學生綜合分析問題的能力。題目命題角度靈活,但形式比較穩定,大都是與其他化學反應
原理相互融合,以一定的工業生產為背景,在幾個已知熱化學方程式的基礎上運用蓋斯定律
進行反應焓變的計算以及熱化學方程式的書寫。解答此類題目的關鍵是充分理解蓋斯定律
的本質,建立科學的思維模型,掌握解題的技巧方法。
思維升華第一章　化學反應的熱效應
第二節　反應熱的計算
第2課時　反應熱的計算
基礎過關練　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　
題組一　　反應熱的相關計算
1.工業上PCl3可通過下列反應制取:P4(g)+6Cl2(g) 4PCl3(g)(已知P4為正四面體結構,如圖),斷裂1 mol P—P、1 mol Cl—Cl、1 mol P—Cl需要吸收的能量分別為a kJ、b kJ、c kJ,該反應的ΔH為(　　)
A.(12c-6a-6b) kJ·mol-1
B.(4a+6b-12c) kJ·mol-1
C.(a+6b-12c) kJ·mol-1
D.(6a+6b-12c) kJ·mol-1
2.合成氨工業中的氫氣可由天然氣和水反應制備,其主要反應為CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+162 kJ·mol-1,斷裂化學鍵所需能量如表,則斷裂1 mol C—H所需吸收的能量為 (　　)
化學鍵 H—O C O H—H
斷裂1mol化學鍵 需要吸收的能量/kJ 464 803 436
A.207 kJ　　　　B.414 kJ　　　C.632 kJ　　　　D.828 kJ
3.(教材習題改編)已知:①2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH1=-571.6 kJ/mol
②H2(g)+O2(g) H2O(g)　ΔH2=-241.8 kJ/mol
③CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH3=-890.3 kJ/mol
請回答下列問題:
(1)H2的燃燒熱為　　　　kJ/mol;等質量的H2和CH4完全燃燒生成H2O(l),放出熱量較多的是　　　　。
(2)112.0 L(標準狀況)H2和CH4的混合氣體充分燃燒生成H2O(l),放出3 242.5 kJ熱量,則混合氣體中CH4的體積分數為　　　　。
(3)寫出CH4燃燒生成CO2和水蒸氣的熱化學方程式:　　　　　。
題組二　　反應熱的判斷與大小比較
4.下列各組熱化學方程式中,ΔH的比較正確的是 (　　)
①C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH1
C(s)+O2(g) CO(g)　ΔH2
②S(s)+O2(g) SO2(g)　ΔH3
S(g)+O2(g) SO2(g)　ΔH4
③H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH5
2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH6
④CaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2(s)　ΔH7
CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)　ΔH8
A.ΔH1<ΔH2　　　　B.ΔH3<ΔH4
C.ΔH5<ΔH6　　　　D.ΔH7>ΔH8
5.(經典題)已知:①2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH1
②3H2(g)+Fe2O3(s) 2Fe(s)+3H2O(g)　ΔH2
③2Fe(s)+O2(g) Fe2O3(s)　ΔH3
④2Al(s)+O2(g) Al2O3(s)　ΔH4
⑤2Al(s)+Fe2O3(s) Al2O3(s)+2Fe(s)　ΔH5
下列關于上述反應焓變的判斷正確的是(　　)
A.ΔH1>0　　　　B.ΔH5>0
C.ΔH4<ΔH3　　　　D.ΔH1=ΔH2+ΔH3
能力提升練　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　
題組　　反應熱知識的綜合應用
1.以太陽能為熱源,熱化學硫碘循環分解水制氫流程如圖。
已知氫氣燃燒熱ΔH=-286 kJ·mol-1,ΔH3為 (　　)
A.+172 kJ·mol-1　　　　B.+400 kJ·mol-1
C.+29 kJ·mol-1　　　　D.+254 kJ·mol-1
2.(經典題)(2024河南濮陽月考)回答下列問題:
(1)火箭和導彈表面的薄層是耐高溫物質。將石墨、鋁粉和二氧化鈦按一定比例混合并在高溫下煅燒,所得物質可作耐高溫材料:4Al(s)+3TiO2(s)+3C(石墨,s) 2Al2O3(s)+3TiC(s)　ΔH=-1 176 kJ·mol-1,則反應過程中,每轉移1 mol電子放出的熱量為　　　　。
(2)下表是斷裂部分化學鍵所需吸收的能量數據。
化學鍵 P—P P—O O O P O
斷裂1mol化學鍵 需吸收的能量/kJ 198 360 498 x
①已知1 mol白磷完全燃燒生成固態P4O10的ΔH=-2 982 kJ·mol-1,白磷(P4)、P4O6、P4O10的結構如圖所示,則表中x=　　　　。
②0.5 mol白磷(P4)與O2完全反應生成固態P4O6,放出的熱量為
　　　　kJ。
3.25 ℃、101 kPa下,磷與氯氣反應時各狀態間的能量(單位為kJ·mol-1)變化如圖所示。已知:E1=E2-274.4 kJ·mol-1=E3-495.2 kJ·mol-1=E4-626 kJ·mol-1=E5-1 703.6 kJ·mol-1=E6-1 774 kJ·mol-1。
回答下列問題:
(1)依據圖示寫出各反應的焓變:
6Cl2(g)+P4(白磷,s) 4PCl3(g)　ΔH1=　　　　;
5Cl2(g)+2P(紅磷,s) 2PCl5(g)　ΔH2=　　　　;
Cl2(g)+PCl3(l) PCl5(s)　ΔH3=　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)已知25 ℃、101 kPa下:
①P4(白磷,s)+5O2(g) 2P2O5(s)　ΔH4
②4P(紅磷,s)+5O2(g) 2P2O5(s)　ΔH5
則ΔH4　　　　(填“>”“=”或“<”)ΔH5。
(3)黑磷與白磷、紅磷互為同素異形體,已知P4(白磷,s) 4P(黑磷,s)　ΔH=-157.2 kJ·mol-1,則紅磷、白磷、黑磷的穩定性從高到低的順序
為　　　　　　　　　(填名稱)。
(4)25 ℃、101 kPa下 ,將1.86 g紅磷在2.24 L(已換算成標準狀況)Cl2中引燃,生成了大量的白色煙霧,完全反應后,若紅磷和Cl2均無剩余且生成的每種產物均只有一種狀態,此時放出的熱量為　　　　kJ。
答案與分層梯度式解析
基礎過關練
1.D 2.B 4.A 5.C
1.D　P4為正四面體結構,含有6個P—P(破題關鍵),ΔH=反應物斷鍵吸收的總能量-生成物成鍵釋放的總能量=(6a+6b-12c) kJ·mol-1。
2.B　在化學反應中,舊鍵斷開吸收能量,新鍵形成釋放能量,ΔH=反應物斷鍵吸收的總能量-生成物成鍵釋放的總能量,設斷裂1 mol C—H需要吸收的能量為a kJ,則ΔH=(4×a+4×464-2×803-4×436) kJ·mol-1=+162 kJ·mol-1,解得a=414。
3.答案　(1)285.8　H2　(2)60%　(3)CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-802.3 kJ/mol
解析　(1)根據反應①可知2 mol H2完全燃燒生成H2O(l)時放熱571.6 kJ,則H2的燃燒熱為285.8 kJ/mol;根據反應①、③可分別求出1 g H2、CH4完全燃燒生成H2O(l)放出的熱量分別為=142.9 kJ、≈55.6 kJ,故等質量的H2和CH4完全燃燒,H2放出的熱量較多。(2)設混合氣體中H2和CH4的物質的量分別為x mol和y mol,依據題意得x+y=和285.8x+890.3y=3 242.5,解得x=2、y=3,故混合氣體中CH4的體積分數為×100%=60%。(3)根據蓋斯定律,②×2-①+③得CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=(-241.8×2+571.6-890.3)kJ/mol=-802.3 kJ/mol。
4.A　等質量的C完全燃燒放出的熱量比不完全燃燒放出的熱量多,故有ΔH2>ΔH1,A正確;S(s)具有的總能量比等質量的S(g)小,故等質量S(s)比S(g)完全燃燒放出的熱量少,故ΔH3>ΔH4,B錯誤;根據|ΔH|與熱化學方程式化學式前的化學計量數呈正比,可知H2(g)+O2(g) H2O(l),2H2(g)+O2(g) 2H2O(l),2ΔH5=ΔH6<0,則有ΔH5>ΔH6,C錯誤;CaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2(s)是放熱反應,即ΔH7<0,而CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)為吸熱反應,即ΔH8>0,則有ΔH7<ΔH8,D錯誤。
5.C　燃燒反應為放熱反應,所以ΔH1<0,A錯誤;Al與Fe2O3的反應屬于鋁熱反應,鋁熱反應是放熱反應,所以ΔH5<0,B錯誤;根據蓋斯定律,將反應④-③得2Al(s)+Fe2O3(s) Al2O3(s)+2Fe(s)　ΔH5=ΔH4-ΔH3<0,則ΔH4<ΔH3,C正確;根據蓋斯定律,將反應②+③得3H2(g)+O2(g) 3H2O(g)　ΔH2+ΔH3,與反應①進行比較,可得出ΔH1=(ΔH2+ΔH3),D錯誤。
能力提升練
1.A　讀圖是解答本題的關鍵,在題述類流程圖中箭頭指入物質為反應物,箭頭指出物質為生成物(解題技法)。反應①為SO2(g)+I2(g)+2H2O(l) H2SO4(aq)+2HI(g)　ΔH1=-213 kJ·mol-1;反應②為H2SO4(aq) SO2(g)+1/2O2(g)+H2O(l)　ΔH2=+327 kJ·mol-1;根據蓋斯定律可知,反應①+反應②得反應④I2(g)+H2O(l) 2HI(g)+1/2O2(g)　ΔH4=+114 kJ·mol-1;氫氣燃燒熱ΔH=-286 kJ·mol-1,則反應⑤H2(g)+1/2O2(g) H2O(l)　ΔH5=-286 kJ·mol-1;反應③為2HI(g) I2(g)+H2(g),根據蓋斯定律可知,反應③=-(反應④+反應⑤),則ΔH3=-(+114 kJ·mol-1-286 kJ·mol-1)=+172 kJ·mol-1。
2.答案　(1)98 kJ　(2)①585　②819
解析　(1)由反應4Al(s)+3TiO2(s)+3C(石墨,s) 2Al2O3(s)+3TiC(s)可知,轉移12 mol電子放出熱量1 176 kJ,則反應過程中每轉移1 mol電子放出的熱量為 kJ=98 kJ。
(2)①由題意可知,白磷燃燒生成P4O10(s)的熱化學方程式為P4(s)+5O2(g) P4O10(s)　ΔH=-2 982 kJ·mol-1,由ΔH=反應物斷鍵吸收的總能量-生成物成鍵釋放的總能量,可得(198×6+498×5-360×12-4x) kJ·mol-1=-2 982 kJ·mol-1,解得x=585。
②由題意可知,白磷燃燒生成P4O6的化學方程式為P4(s)+3O2(g) P4O6(s),由ΔH=反應物斷鍵吸收的總能量-生成物成鍵釋放的總能量,可得ΔH=(198×6+498×3-360×12) kJ·mol-1=-1 638 kJ·mol-1,則0.5 mol白磷(P4)與O2完全反應生成固態P4O6放出的熱量為0.5 mol×1 638 kJ·mol-1=819 kJ。
3.答案　(1)-1 148 kJ·mol-1　-714.6 kJ·mol-1　-123.8 kJ·mol-1　(2)<　(3)黑磷>紅磷>白磷　(4)19.364
解析　(1)由題圖可知,ΔH1=E4-E6=(E1+626 kJ·mol-1)-(E1+1 774 kJ·mol-1)=-1 148 kJ·mol-1;ΔH2===-714.6 kJ·mol-1;ΔH3===-123.8 kJ·mol-1。(2)由題圖可知,白磷轉化為紅磷的反應為P4(白磷,s) 4P(紅磷,s)　ΔH=E5-E6=(E1+1 703.6 kJ·mol-1)-(E1+1 774 kJ·mol-1)=-70.4 kJ·mol-1,由蓋斯定律可知,反應①-②得反應P4(白磷,s) 4P(紅磷,s),則ΔH=ΔH4-ΔH5<0,ΔH4<ΔH5。(3)根據(2)可知P4(白磷,s) 4P(紅磷,s)　ΔH=-70.4 kJ·mol-1　ⅰ,則等質量時含有的能量:白磷>紅磷;P4(白磷,s) 4P(黑磷,s)　ΔH=-157.2 kJ·mol-1　ⅱ,則等質量時含有的能量:白磷>黑磷;根據蓋斯定律,ⅰ-ⅱ可得4P(黑磷,s) 4P(紅磷,s)　ΔH=+86.8 kJ·mol-1,則等質量時的能量:紅磷>黑磷,由于物質的能量越高穩定性越差,故物質的穩定性:黑磷>紅磷>白磷。(4)由題圖可知,2P(紅磷,s)+3Cl2(g) 2PCl3(l)　ΔH6===-604.2 kJ·mol-1,2P(紅磷,s)+5Cl2(g) 2PCl5(s)　ΔH7===-851.8 kJ·mol-1,設Cl2與紅磷反應生成PCl3(l)為x mol、生成PCl5(s)為y mol,由題意可得:①(x+y) mol=,②(3x+5y) mol=×2,解得x=0.05、y=0.01,則反應放出的熱量為×0.01 mol+×0.05 mol=19.364 kJ。
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