2019-2020年高中化學專題1化學反應(yīng)與能量變化微型專題1化學反應(yīng)中的熱效應(yīng)學案蘇教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學專題1化學反應(yīng)與能量變化微型專題1化學反應(yīng)中的熱效應(yīng)學案蘇教版選修4 [學習目標定位]　1.會書寫熱化學方程式并能判斷其正誤。2.正確理解蓋斯定律并學會其應(yīng)用。3.掌握反應(yīng)熱的四種計算方法。4.會比較反應(yīng)熱(ΔH)的大小。 一、反應(yīng)熱　焓變 1．吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的判斷 例1　已知在25 ℃、101 kPa條件下，①4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)　ΔH＝－2 834.9 kJmol－1，②4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s)　ΔH＝－3 119.1 kJmol－1。 下列說法正確的是(　　) A．等質(zhì)量的O2比O3的能量低，由O2變?yōu)镺3是吸熱反應(yīng) B．等質(zhì)量的O2比O3的能量高，由O2變?yōu)镺3是放熱反應(yīng) C．O3比O2穩(wěn)定，由O2變?yōu)镺3是吸熱反應(yīng) D．O2比O3穩(wěn)定，由O2變?yōu)镺3是放熱反應(yīng) 答案　A 解析　要結(jié)合蓋斯定律比較出氧氣和臭氧焓的相對大小。A項，由①－②可得3O2(g)===2O3(g)　ΔH＝284.2 kJmol－1，即等質(zhì)量的反應(yīng)物O2比生成物O3的能量低，反應(yīng)吸熱，A項正確，B項錯誤；物質(zhì)的能量越低越穩(wěn)定，所以O(shè)2比O3穩(wěn)定，由O2變?yōu)镺3是吸熱反應(yīng)，C、D項錯誤。 考點　焓變　反應(yīng)熱 題點　焓變與反應(yīng)熱的綜合考查 易誤辨析　物質(zhì)的焓是不易測出的，但可以通過化學反應(yīng)確定物質(zhì)的焓的相對大小，當焓相對大時其穩(wěn)定性差、焓相對小時其穩(wěn)定性強，即物質(zhì)的能量越高越不穩(wěn)定，能量越低越穩(wěn)定。 相關(guān)鏈接　判斷反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)的方法 (1)理論分析判斷法 ①ΔH＝生成物具有的總能量－反應(yīng)物具有的總能量。當ΔH＞0時，反應(yīng)吸熱；當ΔH＜0時，反應(yīng)放熱。 ②ΔH＝反應(yīng)物的鍵能之和－生成物的鍵能之和。反應(yīng)物的鍵能越小，穩(wěn)定性越弱，破壞它需要的能量就越少；生成物的鍵能越大，穩(wěn)定性越強，形成它釋放的能量就越多。當ΔH＞0時，反應(yīng)吸熱；當ΔH＜0時，反應(yīng)放熱。 (2)反應(yīng)條件判斷法 反應(yīng)開始需要加熱，而停止加熱后，反應(yīng)亦可繼續(xù)進行，則為放熱反應(yīng)；若反應(yīng)需要持續(xù)不斷地加熱才能進行，則為吸熱反應(yīng)。 (3)規(guī)律判斷法 ①常見的放熱反應(yīng)類型有：a.金屬與H2O或酸的反應(yīng)；b.酸堿中和反應(yīng)；c.燃燒反應(yīng)；d.多數(shù)化合反應(yīng)；e.常溫下的置換反應(yīng)。 ②常見的吸熱反應(yīng)類型有：a.多數(shù)分解反應(yīng)；b.C參與的一些反應(yīng)，如C＋H2O(g)CO＋H2、CO2＋C2CO；c.NH4Cl與Ba(OH)28H2O的反應(yīng)。 2．限定條件的反應(yīng)熱的理解 例2　下列熱化學方程式，ΔH能正確表示物質(zhì)燃燒熱的是(　　) A．CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJmol－1 B．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.5 kJmol－1 C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJmol－1 D．2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－11 036 kJmol－1 答案　A 解析　燃燒熱是指在25 ℃、101 kPa時，1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量。 考點　燃燒熱 題點　表示燃燒熱的熱化學方程式 規(guī)律方法　書寫或判斷燃燒熱的熱化學方程式須“三看” (1)一看可燃物的化學計量數(shù)是否為1。 (2)二看元素完全燃燒是否生成穩(wěn)定氧化物。 (3)三看ΔH是否為“－”及單位是否正確。 相關(guān)鏈接 限定條件反應(yīng)熱的理解與比較 (1)燃燒熱的理解： ①研究條件：25 ℃、101 kPa; ②可燃物的量：1 mol； ③燃燒結(jié)果：C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)； ④表示方法：ΔH＝－a kJmol－1(a>0)。 (2)燃燒熱和中和熱的比較： 燃燒熱 中和熱 相同點 能量變化 放熱反應(yīng) ΔH及其單位 ΔH＜0，單位均為“kJmol－1” 不同點 反應(yīng)物的量 可燃物為1 mol 不一定為1 mol 生成物的量 不確定 生成的水為1 mol 二、熱化學方程式 1．熱化學方程式的書寫 例3　完成下列反應(yīng)的熱化學方程式。 (1)沼氣是一種能源，它的主要成分是CH4，常溫下，0.5 mol CH4完全燃燒生成CO2(g)和液態(tài)水時，放出445 kJ熱量，則熱化學方程式為 。 (2)已知H2S完全燃燒生成SO2(g)和H2O(l)，H2S的燃燒熱為a kJmol－1，寫出H2S的燃燒熱的熱化學方程式 。 (3)已知：N2(g)＋H2(g)===N(g)＋3H(g)　ΔH1＝a kJmol－1 N(g)＋3H(g)===NH3(g)　ΔH2＝－b kJmol－1 NH3(g)===NH3(l)　ΔH3＝－c kJmol－1 寫出N2(g)和H2(g)反應(yīng)生成液氨的熱化學方程式 。 (4)已知：①HF(aq)＋OH－(aq)===F－(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－67.7 kJmol－1 ②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJmol－1 試寫出HF電離的熱化學方程式 。 答案　(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890 kJmol－1 (2)H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－a kJmol－1 (3)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)　ΔH＝－2(b＋c－a) kJmol－1 (4)HF(aq)F－(aq)＋H＋(aq)　ΔH＝－10.4 kJmol－1 考點　熱化學方程式 題點　熱化學方程式的書寫 誤區(qū)警示　(1)漏寫物質(zhì)的聚集狀態(tài)(漏一種就全錯)； (2)ΔH的符號“＋”、“－”標示錯誤； (3)ΔH的值與各物質(zhì)化學計量數(shù)不對應(yīng)； (4)ΔH后不帶單位或單位寫錯(寫成kJ、kJmol等)。 相關(guān)鏈接 1．熱化學方程式書寫的基本步驟 → →→ 2．書寫熱化學方程式應(yīng)注意的問題 (1)ΔH的符號和單位 在化學方程式的右邊寫出ΔH＝數(shù)值和單位(kJmol－1)，吸熱反應(yīng)的ΔH為“＋”(“＋”常省略)，放熱反應(yīng)的ΔH為“－”。 (2)注明反應(yīng)條件 ΔH與測定條件(溫度、壓強等)有關(guān)，因此書寫熱化學方程式時需注明ΔH的測定條件。一般反應(yīng)ΔH是在25 ℃、1.01105 Pa條件下測定的，可以不注明測定條件。 (3)注明物質(zhì)的聚集狀態(tài) ΔH與反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)有關(guān)，因此必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)。 (4)注意ΔH與方程式的系數(shù)有關(guān) ①熱化學方程式中各物質(zhì)化學式前的系數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，而不表示物質(zhì)的分子個數(shù)或原子個數(shù)，因此系數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分數(shù)。 ②ΔH與方程式的系數(shù)相對應(yīng)，若熱化學方程式中各物質(zhì)的系數(shù)加倍，則ΔH的數(shù)值也加倍。 ③若反應(yīng)逆向進行，則ΔH改變符號，但數(shù)值不變。 ④根據(jù)燃燒熱、中和熱書寫的熱化學方程式，要符合燃燒熱、中和熱的定義。 2．熱化學方程式的正誤判斷 例4　燃燒1 g乙炔生成二氧化碳和液態(tài)水放出熱量50 kJ，則下列熱化學方程式書寫正確的是(　　) A．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝50 kJmol－1 B．C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－1 300 kJ C．2C2H2＋5O2===4CO2＋2H2O ΔH＝－2 600 kJmol－1 D．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－2 600 kJmol－1 答案　D 解析　本題可結(jié)合熱化學方程式的書寫規(guī)則來具體分析。書寫熱化學方程式時，ΔH只能寫在化學方程式的右邊，若為放熱反應(yīng)，則ΔH為“－”；若為吸熱反應(yīng)，則ΔH為“＋”，其單位一般為kJmol－1，故A、B項錯誤；并且反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱的數(shù)值可能不同，因此必須在反應(yīng)方程式中用括號注明反應(yīng)物和生成物在反應(yīng)時的聚集狀態(tài)(s、l、g)，故C項錯誤；ΔH必須與反應(yīng)方程式中化學式前面的化學計量數(shù)相對應(yīng)，如果化學計量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍。 考點　熱化學方程式 題點　熱化學方程式的正誤判斷 相關(guān)鏈接　判斷熱化學方程式正誤的“五審” 一審“＋”“－”——放熱反應(yīng)ΔH一定為“－”，吸熱反應(yīng)ΔH一定為“＋”(“＋”常省略) 二審單位——單位一定為“kJmol－1”，易錯寫成“kJ”或漏寫 三審狀態(tài)——物質(zhì)的狀態(tài)必須正確，特別是溶液中的反應(yīng)易寫錯 四審數(shù)值——反應(yīng)熱的數(shù)值必須與方程式中的化學計量數(shù)相對應(yīng)，即ΔH與化學計量數(shù)成正比。當反應(yīng)逆向進行時，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號相反 五審是否符合概念——如燃燒熱(燃料的化學計量數(shù)為1，生成穩(wěn)定的氧化物)、中和熱(H2O的化學計量數(shù)為1)的熱化學方程式 三、蓋斯定律及其應(yīng)用 1．利用蓋斯定律進行焓變的計算 例5　甲醇(CH3OH)廣泛用作燃料電池的燃料，可由天然氣來合成，已知：①2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)　ΔH＝－71 kJmol－1，②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)　ΔH＝－90.5 kJmol－1，③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890 kJmol－1，則甲醇的燃燒熱為 。若CO的燃燒熱為282.5 kJmol－1，則H2的燃燒熱為 。 答案　764 kJmol－1　286 kJmol－1 解析　根據(jù)蓋斯定律，由(③2－①)/2得④CO(g)＋2H2(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－854.5 kJmol－1，由④－②得CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－764 kJmol－1，故甲醇的燃燒熱為764 kJmol－1。由熱化學方程式④得CO的燃燒熱＋2H2的燃燒熱＝854.5 kJmol－1，由此可得H2的燃燒熱為286 kJmol－1。 誤區(qū)警示　求總反應(yīng)的反應(yīng)熱時，不能不假思索地將各步反應(yīng)的反應(yīng)熱簡單相加，只關(guān)注消去不需要的物質(zhì)，而忽視反應(yīng)的始態(tài)與終態(tài)是否一致；另外，易忽視ΔH的數(shù)值和符號要做出相應(yīng)的變化。 2．利用蓋斯定律書寫熱化學方程式 例6　發(fā)射衛(wèi)星時可用肼(N2H4)為燃料和二氧化氮(NO2)作氧化劑，兩者反應(yīng)生成氮氣和氣態(tài)水。已知： N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH＝67.7 kJmol－1 ① N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543 kJmol－1 ② H2(g)＋F2(g)===HF(g) ΔH＝－269 kJmol－1 ③ H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－242 kJmol－1 ④ (1)肼和二氧化氮反應(yīng)的熱化學方程式為 。 (2)有人認為若用氟氣代替二氧化氮作氧化劑，反應(yīng)釋放的能量更大，試寫出肼和氟氣反應(yīng)的熱化學方程式： 。 答案　(1)2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 153.7 kJmol－1 (2)N2H4(g)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g)　ΔH＝－1 135 kJmol－1 解析　(1)結(jié)合蓋斯定律：②2－①便得反應(yīng)2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)，其反應(yīng)熱ΔH＝(－543 kJmol－1)2－67.7 kJmol－1＝－1 153.7 kJmol－1。 (2)結(jié)合蓋斯定律知：②＋③4－④2得反應(yīng)N2H4(g)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g)，其反應(yīng)熱ΔH＝(－543 kJmol－1)＋(－269 kJmol－1)4－(－242 kJmol－1)2＝－1 135 kJmol－1。 考點　蓋斯定律 題點　根據(jù)蓋斯定律書寫熱化學方程式 規(guī)律方法　利用蓋斯定律書寫或計算ΔH的注意事項 (1)熱化學方程式同乘以n時，ΔH必須乘以n。 (2)熱化學方程式相加減時，同種物質(zhì)相加減，ΔH也隨之相加減，同時帶上“＋”、“－”號。 (3)寫一個熱化學方程式的逆反應(yīng)時，ΔH的數(shù)值不變，符號相反。 相關(guān)鏈接　利用蓋斯定律書寫熱化學方程式的思維模型 先確定待求的化學反應(yīng)方程式?找出待求熱化學方程式中各物質(zhì)在已知熱化學方程式中的位置?根據(jù)待求熱化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)和位置對已知熱化學方程式進行處理，得到變形后的新熱化學方程式?將新得到的熱化學方程式進行加減(反應(yīng)熱也需要相應(yīng)加減)?計算反應(yīng)熱或?qū)懗龃蟮臒峄瘜W方程式。 四、反應(yīng)熱的計算與比較 1．反應(yīng)熱的計算 例7　(1)隨著化石能源的減少，新能源的開發(fā)利用日益迫切。Bunsen熱化學循環(huán)制氫工藝由下列三個反應(yīng)組成： SO2(g)＋I2(g)＋2H2O(g)===2HI(g)＋H2SO4(l)ΔH＝a kJmol－1 2H2SO4(l)===2H2O(g)＋2SO2(g)＋O2(g)ΔH＝b kJmol－1 2HI(g)===H2(g)＋I2(g)　ΔH＝c kJmol－1 則：2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝ kJmol－1。 (2)據(jù)粗略統(tǒng)計，我國沒有經(jīng)過處理便排放的焦爐煤氣已超過250億立方米，這不僅是能源的浪費，也對環(huán)境造成極大污染。為解決這一問題，我國在xx年起已利用焦爐煤氣制取甲醇及二甲醚。 已知CO中的C與O之間為三鍵連接，且合成甲醇的主要反應(yīng)原理為CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH。下表所列為常見化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)： 化學鍵 C—C C—H H—H C—O C≡O(shè) H—O 348 414 436 326.8 1 032 464 則該反應(yīng)的ΔH＝ kJmol－1。 (3)恒溫恒容條件下，硫可以發(fā)生如下轉(zhuǎn)化，其反應(yīng)過程和能量關(guān)系如圖所示。 已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJmol－1 ①寫出能表示硫的燃燒熱的熱化學方程式： 。 ②ΔH2＝ kJmol－1。 答案　(1)2a＋b＋2c (2)－128.8 (3)①S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－297 kJmol－1 ②－78.64 解析　(1)將題給熱化學方程式依次編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，根據(jù)蓋斯定律，由Ⅰ2＋Ⅱ＋Ⅲ2得2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝(2a＋b＋2c) kJmol－1。 (2)ΔH＝1 032 kJmol－1＋2436 kJmol－1－3414 kJmol－1－326.8 kJmol－1－464 kJmol－1＝－128.8 kJmol－1。 (3)①由圖可知1 mol S(s)完全燃燒放出的熱量為297 kJ，故能表示硫的燃燒熱的熱化學方程式為S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－297 kJmol－1。 ②由圖可知，參加反應(yīng)的n(SO2)＝1 mol－0.2 mol＝0.8 mol，根據(jù)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJmol－1，ΔH2＝0.8(－196.6 kJmol－1)＝－78.64 kJmol－1。 考點　反應(yīng)熱的計算與比較 題點　反應(yīng)熱計算的綜合 相關(guān)鏈接　計算反應(yīng)熱的常用方法 (1)利用熱化學方程式進行相關(guān)量的求解。 可先寫出熱化學方程式，再根據(jù)熱化學方程式所體現(xiàn)的物質(zhì)與物質(zhì)間、物質(zhì)與反應(yīng)熱間的關(guān)系直接或間接求算物質(zhì)的質(zhì)量或反應(yīng)熱。 (2)根據(jù)蓋斯定律求算 可以將兩個或兩個以上的熱化學方程式包括其ΔH相加或相減，得到新的熱化學方程式，可進行反應(yīng)熱的有關(guān)計算。 (3)根據(jù)燃燒熱計算 可燃物完全燃燒產(chǎn)生的熱量＝可燃物的物質(zhì)的量燃燒熱。 (4)根據(jù)鍵能計算 反應(yīng)熱(焓變)等于反應(yīng)物中的鍵能總和減去生成物中的鍵能總和，ΔH＝∑E反－∑E生(E表示鍵能)。如反應(yīng)3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)　ΔH＝3E(H—H)＋E(N≡N)－6E(N—H)。 2．反應(yīng)熱的大小比較 例8　已知： ①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1＝a kJmol－1 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2＝b kJmol－1 ③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH3＝c kJmol－1 ④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH4＝d kJmol－1 則a、b、c、d的關(guān)系正確的是(　　) A．a(chǎn)＜c＜0 B．b＞d＞0 C．2a＝b＜0 D．2c＝d＞0 答案　C 解析　對比①、②兩熱化學方程式可知：2a＝b＜0，C正確；對比③、④兩式可知2c＝d＜0，D錯誤，則B也錯誤；再對比①、③兩式，因等質(zhì)量的H2O(g)比H2O(l)的能量高，則|a|＜|c|，又因為a、c均為負值，故c＜a＜0，A錯誤。 考點　反應(yīng)熱的計算與比較 題點　反應(yīng)熱的大小比較 特別提醒　在進行ΔH的大小比較時，必須代入“＋”或“－”后作比較。 相關(guān)鏈接 比較反應(yīng)熱的注意事項 (1)反應(yīng)物和生成物的狀態(tài) 物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)的變化與反應(yīng)熱量的關(guān)系 (2)ΔH的符號：比較反應(yīng)熱的大小時，不要只比較ΔH數(shù)值的大小，還要考慮其符號。 (3)參加反應(yīng)的物質(zhì)的量：當反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)相同時，參加反應(yīng)的物質(zhì)的量越多，放熱反應(yīng)的ΔH越小，吸熱反應(yīng)的ΔH越大。 [對點訓練] 題組一　反應(yīng)熱 焓變 1．下列關(guān)于反應(yīng)過程中能量變化的說法正確的是(　　) A．在一定條件下，某可逆反應(yīng)的ΔH＝100 kJmol－1，則該反應(yīng)的正反應(yīng)活化能比逆反應(yīng)活化能大100 kJmol－1 B．圖中A、B曲線可分別表示反應(yīng)CH2===CH2(g)＋H2(g)―→CH3CH3(g)未使用催化劑和使用催化劑時反應(yīng)過程中的能量變化 C．同溫同壓下，反應(yīng)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH不同 D．圖示的能量變化可判斷出該化學反應(yīng)是放熱反應(yīng) 答案　A 解析　可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)的活化能之差等于該反應(yīng)的反應(yīng)熱，A項正確；催化劑降低反應(yīng)所需的活化能，即A曲線表示的過程使用了催化劑，B項錯誤；同一化學反應(yīng)的ΔH相同，C項錯誤；圖示反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，D項錯誤。 考點　焓變　反應(yīng)熱 題點　焓變與反應(yīng)熱的綜合考查 2．(xx吉林遼源五中高二期末)下列敘述正確的是(　　) A．CO(g)的標準燃燒熱ΔH＝－283.0 kJmol－1，則2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反應(yīng)的ΔH＝2283.0 kJmol－1 B．HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱為ΔH＝－57.3 kJmol－1，則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱為ΔH＝2(－57.3) kJmol－1 C．用等體積的0.50 molL－1鹽酸、0.55 molL－1 NaOH 溶液進行中和熱測定的實驗，會使測得的中和熱偏大 D．1 mol 甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷的標準燃燒熱 答案　A 解析　CO(g)的標準燃燒熱是283.0 kJmol－1，表示1 mol CO完全燃燒產(chǎn)生CO2放出熱量是283.0 kJ，則2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反應(yīng)的ΔH＝2283.0 kJmol－1，A項正確；中和熱是酸堿發(fā)生中和反應(yīng)產(chǎn)生1 mol 水時放出的熱量，與參加反應(yīng)的酸堿的量無關(guān)，B、C項錯誤；1 mol 甲烷燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷的標準燃燒熱，D項錯誤。 考點　標準燃燒熱 題點　標準燃燒熱和中和熱的比較 題組二　熱化學方程式的書寫及正誤判斷 3．已知在1.01105 Pa、298 K條件下，2 mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484 kJ的熱量，下列熱化學方程式正確的是(　　) A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝242 kJmol－1 B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－484 kJmol－1 C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝242 kJmol－1 D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝484 kJmol－1 答案　A 解析　2 mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484 kJ熱量，則1 mol 氫氣燃燒生成水蒸氣應(yīng)放出484 kJ＝242 kJ熱量，放出熱量ΔH為“－”，各物質(zhì)的狀態(tài)分別是H2(g)、O2(g)、H2O(g)。B項中的H2O的狀態(tài)應(yīng)為氣態(tài)；C、D項中ΔH的符號應(yīng)為“－”；A項是逆向進行的反應(yīng)，ΔH為“＋”，數(shù)值相等。 考點　熱化學方程式 題點　由熱量變化寫熱化學方程式 4．已知充分燃燒a g乙炔氣體時生成1 mol二氧化碳氣體和液態(tài)水，并放出熱量b kJ，則乙炔燃燒的熱化學方程式正確的是(　　) A．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－2b kJmol－1 B．C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝2b kJmol－1 C．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－4b kJmol－1 D．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝b kJmol－1 答案　C 解析　放熱反應(yīng)中ΔH＜0，所以B、D錯誤；生成1 mol CO2時放出b kJ 的熱量，所以生成4 mol CO2時放出的熱量為4b kJ，所以C正確。 考點　熱化學方程式 題點　熱化學方程式正誤判斷 5．下列熱化學方程式正確的是(　　) A．甲烷的標準燃燒熱為 890.3 kJmol－1，則甲烷標準燃燒熱的熱化學方程式可表示為CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJmol－1 B．500 ℃、30 MPa下，將0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密閉容器中充分反應(yīng)生成NH3(g)，放熱19.3 kJ，其熱化學方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－38.6 kJmol－1 C．已知在120 ℃、101 kPa下，1 g H2燃燒生成水蒸氣放出121 kJ熱量，其熱化學方程式為H2(g)＋O2(g)H2O(g)　ΔH＝－242 kJmol－1 D．25 ℃、101 kPa時，強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)的中和熱為57.3 kJmol－1，硫酸溶液與氫氧化鉀溶液反應(yīng)的熱化學方程式為H2SO4(aq)＋2KOH(aq)===K2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJmol－1 答案　C 解析　由標準燃燒熱的定義可知，水應(yīng)以液態(tài)形式存在，A項錯誤；N2與H2反應(yīng)生成NH3為可逆反應(yīng)，不能完全進行，所以19.3 kJ不是0.5 mol N2與1.5 mol H2完全反應(yīng)放出的熱量，B項錯誤；D選項，反應(yīng)物的物質(zhì)的量與ΔH不對應(yīng)。 考點　熱化學方程式 題點　熱化學方程式與反應(yīng)熱的綜合考查 6．通過以下反應(yīng)可獲得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列說法不正確的是(　　) ①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH1＝a kJmol－1 ②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝b kJmol－1 ③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH3＝c kJmol－1 ④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH4＝d kJmol－1 A．反應(yīng)①、②為反應(yīng)③提供原料氣 B．反應(yīng)③也是CO2資源化利用的方法之一 C．反應(yīng)CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(l)的ΔH＝ kJmol－1 D．反應(yīng)2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d) kJmol－1 答案　C 解析　反應(yīng)③中的反應(yīng)物為CO2、H2，由反應(yīng)可知，反應(yīng)①、②為反應(yīng)③提供原料氣，故A正確；反應(yīng)③中的反應(yīng)物為CO2，轉(zhuǎn)化為甲醇，則反應(yīng)③也是CO2資源化利用的方法之一，故B正確；由反應(yīng)④可知，物質(zhì)的量與熱量成正比，且氣態(tài)水的能量比液態(tài)水的能量高，則反應(yīng)CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(l)的ΔH≠ kJmol－1，故C錯誤；由蓋斯定律可知，②2＋③2＋④得到2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)，則ΔH＝(2b＋2c＋d) kJmol－1，故D正確。 考點　熱化學方程式 題點　熱化學方程式與反應(yīng)熱的綜合考查 題組三　蓋斯定律的典型應(yīng)用 7．已知下列反應(yīng)的熱化學方程式為 ①CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－870.3 kJmol－1 ②C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－393.5 kJmol－1 ③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH3＝－285.8 kJmol－1 則反應(yīng)2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的ΔH為(　　) A．－488.3 kJmol－1 B．－191 kJmol－1 C．－476.8 kJmol－1 D．－1 549.6 kJmol－1 答案　A 解析　根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)實質(zhì)上是反應(yīng)②2＋反應(yīng)③2－反應(yīng)①，即所求的反應(yīng)熱ΔH＝ΔH22＋ΔH32－ΔH1＝[－393.52＋(－285.8)2－(－870.3)] kJmol－1＝ －488.3 kJmol－1。 考點　蓋斯定律 題點　根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng) 8．已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃燒熱分別是285.8 kJmol－1、1 411.0 kJmol－1和1 366.8 kJmol－1，則由C2H4(g)和H2O(l)反應(yīng)生成C2H5OH(l)的ΔH為(　　) A．－44.2 kJmol－1 B．44.2 kJmol－1 C．－330 kJmol－1 D．330 kJmol－1 答案　A 解析　本題由已知反應(yīng)的燃燒熱計算新反應(yīng)的反應(yīng)熱。依據(jù)燃燒熱的概念，寫出熱化學方程式。 ①C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－1 411.0 kJmol－1 ②C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1 366.8 kJmol－1 ①－②得：C2H4(g)＋H2O(l)===C2H5OH(l) ΔH＝－44.2 kJmol－1，故應(yīng)選A。 考點　蓋斯定律 題點　根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)熱 9．黑火藥是中國古代的四大發(fā)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 kJmol－1 已知：碳的標準燃燒熱ΔH1＝a kJmol－1 S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJmol－1 2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)　ΔH3＝c kJmol－1，則x為(　　) A．3a＋b－c B．c＋3a－b C．a(chǎn)＋b－c D．c＋a－b 答案　A 解析　已知碳的標準燃燒熱為ΔH1＝a kJmol－1，則碳燃燒的熱化學方程式為C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝a kJmol－1①，又S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJmol－1②，2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)　ΔH3＝c kJmol－1③，目標反應(yīng)可由①3＋②－③得到，所以ΔH＝3ΔH1＋ΔH2－ΔH3，即x＝3a＋b－c。 考點　反應(yīng)熱的計算與比較 題點　根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)熱 題組四　反應(yīng)熱的計算與比較 10．已知膽礬溶于水時溶液溫度降低。膽礬分解的熱化學方程式為CuSO45H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l)　ΔH＝Q1 kJmol－1，室溫下，若將1 mol無水硫酸銅溶解為溶液時放熱Q2 kJ，則(　　) A．Q1＞Q2 B．Q1＝Q2 C．Q1＜Q2 D．無法比較 答案　A 解析　根據(jù)蓋斯定律，依題意，膽礬溶于水時，溶液溫度降低，說明該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH總＞0。ΔH＝Q1 kJmol－1，ΔH′＝－Q2 kJmol－1。 由蓋斯定律ΔH總＝ΔH＋ΔH′＝Q1 kJmol－1＋(－Q2 kJmol－1)＞0，則Q1＞Q2。 考點　反應(yīng)熱的計算與比較 題點　反應(yīng)熱大小的比較 11．(xx安陽一中高二月考)已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJmol－1；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJmol－1。現(xiàn)有0.2 mol 的碳粉和氫氣組成的懸浮氣，該混合物在氧氣中完全燃燒，共放出63.53 kJ熱量，則混合物中C與H2的物質(zhì)的量之比為(　　) A．1∶1 B．1∶2 C．2∶3 D．3∶2 答案　A 解析　設(shè)混合物中碳粉的物質(zhì)的量為x mol，氫氣的物質(zhì)的量為y mol，則 解得：x＝0.1，y＝0.1，則混合物中C和H2的物質(zhì)的量之比為1∶1。 考點　反應(yīng)熱的計算與比較 題點　由反應(yīng)熱確定反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比 12．已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJmol－1，實驗室測得4 mol SO2發(fā)生上述化學反應(yīng)時放出314.3 kJ熱量，SO2的轉(zhuǎn)化率最接近于(　　) A．40% B．50% C．80% D．90% 答案　C 解析　參加反應(yīng)的SO2為≈3.2 mol，SO2的轉(zhuǎn)化率為100%＝80%。 考點　反應(yīng)熱的計算與比較 題點　可逆反應(yīng)熱化學方程式的有關(guān)計算 [綜合強化] 13．研究NOx、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。 (1)處理含CO、SO2煙道氣污染的一種方法是將其在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為單質(zhì)S。已知： ①CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283.0 kJmol－1 ②S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－296.0 kJmol－1 此反應(yīng)的熱化學方程式是 。 (2)氮氧化物是造成光化學煙霧和臭氧層損耗的主要氣體。已知： CO(g)＋NO2(g)===NO(g)＋CO2(g) ΔH＝－a kJmol－1(a>0) 2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－b kJmol－1(b>0) 若用標準狀況下3.36 L CO還原NO2至N2(CO完全反應(yīng))的整個過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 mol，放出的熱量為 kJ(用含有a和b的代數(shù)式表示)。 (3)用CH4催化還原NOx也可以消除氮氧化物的污染。例如： CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－574 kJmol－1 ① CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝？ ② 若1 mol CH4還原NO2至N2，整個過程中放出的熱量為867 kJ，則ΔH2＝ 。 答案　(1)2CO(g)＋SO2(g)S(s)＋2CO2(g) ΔH＝－270 kJmol－1 (2)0.3　 (3)－1 160 kJmol－1 解析　(1)依據(jù)題意知，處理煙道氣污染的一種方法是將CO、SO2在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為單質(zhì)S，對照反應(yīng)①和②，并根據(jù)蓋斯定律將反應(yīng)①2－②可得答案。 (2)假設(shè)兩個反應(yīng)分別為①、②，由①2＋②可得：4CO(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋4CO2(g)　ΔH＝－(2a＋b) kJmol－1，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子為8e－。因此標準狀況下的3.36 L CO還原NO2時，轉(zhuǎn)移電子為8 mol＝0.3 mol，放出的熱量為(2a＋b) kJ＝ kJ。 (3)CH4還原NO2至N2的熱化學方程式為CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－867 kJmol－1，根據(jù)蓋斯定律，ΔH＝(ΔH1＋ΔH2)，解得ΔH2＝－867 kJmol－12－(－574 kJmol－1)＝－1 160 kJmol－1。 考點　蓋斯定律 題點　蓋斯定律的綜合應(yīng)用 14．參考下列圖表和有關(guān)要求回答問題： (1)圖Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應(yīng)生成CO2和NO過程中能量變化示意圖，若在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，E1的變化是 (填“增大”“減小”或“不變”，下同)，ΔH的變化是 。請寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學方程式： 。 (2)下表是部分化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)： 化學鍵 P—P P—O O===O P===O 鍵能/kJmol－1 a b c x 已知1 mol白磷(P4)完全燃燒放熱為d kJ，白磷及其完全燃燒的生成物結(jié)構(gòu)如上圖Ⅱ所示，則上表中x＝ kJmol－1(用含有a、b、c、d的代數(shù)式表示)。 答案　(1)減小　不變　NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJmol－1 (2)(6a＋5c＋d－12b) 解析　(1)觀察圖像，E1應(yīng)為反應(yīng)的活化能，加入催化劑反應(yīng)的活化能降低，但是ΔH不變；1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應(yīng)生成CO2和NO的反應(yīng)熱數(shù)值即反應(yīng)物和生成物的能量差，因此該反應(yīng)的熱化學方程式為NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJmol－1。 (2)反應(yīng)熱＝反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和，即6a＋5c－(4x＋12b)＝－d，可得x＝(6a＋5c＋d－12b)。 考點　反應(yīng)熱的計算與比較 題點　反應(yīng)熱計算的綜合 15．將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要化學反應(yīng)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)　ΔH＝－393.5 kJmol－1 H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－242.0 kJmol－1 CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283.0 kJmol－1 請回答： (1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，寫出C(s)與水蒸氣反應(yīng)的熱化學方程式： 。 (2)比較反應(yīng)熱數(shù)據(jù)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多。甲同學據(jù)此認為“煤轉(zhuǎn)化為水煤氣可以使煤燃燒放出更多的熱量”；乙同學根據(jù)蓋斯定律做出下列循環(huán)圖，并據(jù)此認為“煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒放出的熱量與煤直接燃燒放出的熱量相等”。 請分析：甲、乙兩同學觀點正確的是 (填“甲”或“乙”)；判斷的理由是 。 (3)將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣作為燃料和煤直接燃燒相比有很多優(yōu)點，請列舉其中的兩個優(yōu)點： 。 答案　(1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝131.5 kJmol－1 (2)乙　甲同學忽略了煤轉(zhuǎn)化為水煤氣要吸收熱量 (3)①減少污染；②燃燒充分；③方便運輸(任選兩個作答) 解析　根據(jù)蓋斯定律將方程式合并即可得C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝131.5 kJmol－1，由此可知煤轉(zhuǎn)化成水煤氣是吸熱反應(yīng)，而甲正是忽略了這個問題，才誤認為“煤轉(zhuǎn)化成水煤氣可以使煤燃燒放出更多的熱量”。 考點　蓋斯定律 題點　蓋斯定律的綜合應(yīng)用