反应热及其表示方法.docx

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反应热及其表示方法

反应热及其表示方法

Z

（课前）

1．（2017·天津·7）0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28kJ，该反应的热化学方程式为2Cl2（g）＋TiO2（s）＋2C（s）===TiCl4（l）＋2CO（g）　ΔH＝－85.6kJ·mol－1　。

[解析]　该还原性气体为CO，易水解生成TiO2·xH2O的液态化合物为TiCl4，反应的化学方程式为2Cl2（g）＋TiO2（s）＋2C（s）===TiCl4（l）＋2CO（g），结合题意知ΔH＝－

×2＝－85.6kJ·mol－1。

2．（2016·全国卷Ⅱ·26节选）联氨（又称肼，N2H4，无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。

回答下列问题：

①2O2（g）＋N2（g）===N2O4（l）　ΔH1

②N2（g）＋2H2（g）===N2H4（l）　ΔH2

③O2（g）＋2H2（g）===2H2O（g）　ΔH3

④2N2H4（l）＋N2O4（l）===3N2（g）＋4H2O（g）　ΔH4＝－1048.9kJ·mol－1

上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝_2ΔH3－2ΔH2－ΔH1__，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_反应放热量大、产生大量气体__。

[解析]　根据盖斯定律，由③×2－②×2－①可得④，则ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1；联氨和N2O4反应释放出大量热、产物无污染、产生大量气体等，故联氨和N2O4可作为火箭推进剂。

3．（2017·全国卷Ⅱ·27节选）丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。

回答下列问题：

正丁烷（C4H10）脱氢制1－丁烯（C4H8）的热化学方程式如下：

①C4H10（g）===C4H8（g）＋H2（g）　ΔH1

已知：

②C4H10（g）＋

O2（g）===C4H8（g）＋H2O（g）　ΔH2＝－119kJ·mol－1

③H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH3＝－242kJ·mol－1

反应①的ΔH1为_＋123__kJ·mol－1。

[解析]　由已知方程式，得①＝②－③，根据盖斯定律则ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119kJ·mol－1－（－242kJ·mol－1）＝＋123kJ·mol－1。

4．（2015·全国卷Ⅰ·28节选）已知反应2HI（g）===H2（g）＋I2（g）的ΔH＝＋11kJ·mol－1，1molH2（g）、1molI2（g）分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI（g）分子中化学键断裂时需吸收的能量为_299__kJ。

[解析]　ΔH＝E（反应物键能总和）－E（生成物键能总和）；设1molHI（g）分子中化学键断裂时需吸收的能量为xkJ，代入计算：

＋11＝2x－（436＋151），x＝299。

R

（课堂）

知能补漏

反应热的理解和计算

（1）下图表示燃料燃烧反应的能量变化（×）

（2）在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。

该反应中化学能全部转化为热能（×）

（3）催化剂能改变反应的焓变（×）

（4）催化剂能降低反应的活化能（√）

（5）同温同压下，H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH不同（×）

（6）500℃、30MPa下，将0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3（g），放热19.3kJ，其热化学方程式为N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH＝－38.6kJ·mol－1（×）

易错警示

（1）反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。

（2）反应是否需要加热，只是引发反应的条件，与反应是放热还是吸热并无直接关系。

许多放热反应也需要加热引发反应，也有部分吸热反应不需加热，在常温时就可以进行。

（3）燃烧热：

必须是1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物，如C燃烧应生成CO2而不是CO，H2燃烧应生成液态水而不是气态水。

（4）中和热：

强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应生成1molH2O，ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

弱酸代替强酸（或弱碱代替强碱），因电离吸热，放出的热量减小，中和热减小。

若用浓硫酸（或NaOH固体），因溶解放热放出的热量增多，中和热增大。

（5）利用键能计算反应热，要熟记公式：

ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，其关键是弄清物质中化学键的数目。

在中学阶段要掌握常见单质、化合物中所含共价键的数目。

原子晶体：

1mol金刚石中含2molC—C键，1mol硅中含2molSi—Si键，1molSiO2晶体中含4molSi—O键；分子晶体：

1molP4中含有6molP—P键，1molP4O10（即五氧化二磷）中，含有12molP—O键、4molP===O键，1molC2H6中含有6molC—H键和1molC—C键。

B

（课后）

1．（2018·哈尔滨三模）可逆反应NO2（g）＋CO（g）CO2（g）＋NO（g），反应过程中的能量变化如图所示，下列说法正确的是（　C　）

A．1molNO2与1molCO混合经充分反应放热234kJ

B．若反应开始时加入催化剂，则使E1、E2都变大

C．正反应的活化能是134kJ·mol－1

D．该反应的反应热ΔH＝E2－E1

[解析]　NO2（g）＋CO（g）CO2（g）＋NO（g）属于可逆反应，1molNO2与1molCO混合，无法完全反应，反应放热小于234kJ，A错误；催化剂能降低反应活化能，使E1、E2都变小，B错误；由图可知E1为正反应的活化能，C正确；该反应为放热反应，ΔH<0，该反应的反应热ΔH＝E1－E2，D错误。

2．（2018·雅安一模）臭氧层中臭氧分解历程如图所示，下列说法正确的是（　B　）

A．催化反应①、②均为放热反应

B．催化剂不能改变该反应的焓变

C．ClO是该反应的催化剂

D．在该反应过程中没有化学键的断裂与生成

[解析]　由题可知反应①反应物能量低于生成物，为吸热反应，反应②反应物能量高于生成物，为放热反应，A错误；催化剂改变了反应的活化能，没有改变反应的焓变，B正确；ClO是中间产物，Cl是催化剂，C错误；任何化学反应中都既有化学键的断裂又有化学键的形成，D错误。

3．（2018·保定二模节选）根据部分键能数据和CH4（g）＋4F2（g）===CF4（g）＋4HF（g）的反应热ΔH＝－1940kJ·mol－1，计算H—F键的键能为_565_kJ·mol－1__。

化学键

C—H

C—F

H—F

F—F

键能/（kJ·mol－1）

414

489

？

155

（2）（2017·广州二模节选）一种新的CO2循环利用方案是用反应CO2（g）＋2H2（g）C（s）＋2H2O（g）代替。

已知CO2（g）、H2O（g）的生成焓分别为－394kJ·mol－1、－242kJ·mol－1，该反应的ΔH＝_－90__kJ·mol－1。

（生成焓指一定条件下由对应单质生成1mol化合物时的反应热）

[解析]　

（1）反应热等于反应物键能总和减去生成物键能总和，设H—F键键能为akJ·mol－1，则414×4＋155×4－489×4－4a＝－1940，a＝565。

H—F键的键能为565kJ·mol－1。

（2）生成焓指一定条件下由对应单质生成1mol生成物时的反应热，则

①C＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1＝－394kJ·mol－1，

②2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH2＝－484kJ·mol－1；

②－①得CO2（g）＋2H2（g）C（s）＋2H2O（g），其ΔH＝ΔH2－ΔH1＝－90kJ·mol－1。

考点二　盖斯定律的应用

Z

（课前）

1．（2017·北京·26）TiCl4是由钛精矿（主要成分为TiO2）制备钛（Ti）的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：

资料：

TiCl4及所含杂质氯化物的性质

化合物

SiCl4

TiCl4

AlCl3

FeCl3

MgCl2

沸点/℃

58

136

181（升华）

316

1412

熔点/℃

－69

－25

193

304

714

在TiCl4中的溶解性

互溶

______

微溶

难溶

氯化过程：

TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。

已知：

TiO2（s）＋2Cl2（g）===TiCl4（g）＋O2（g）　ΔH1＝＋175.4kJ·mol－1

2C（s）＋O2（g）＝2CO（g）　ΔH2＝－220.9kJ·mol－1

沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4（g）和CO（g）的热化学方程式：

TiO2（s）＋2Cl2（g）＋2C（s）===TiCl4（g）＋2CO（g）　ΔH＝－45.5kJ·mol－1　。

[解析]　本题考查制备纯TiCl4的工艺流程分析、盖斯定律、化学平衡移动原理的应用、蒸馏原理等。

根据盖斯定律，将已知的两个热化学方程式相加即可得到所求热化学方程式。

2．（2017·全国Ⅰ卷·28）下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。

通过计算，可知系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）制氢的热化学方程式分别为H2O（l）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝286kJ·mol－1　、H2S（g）===H2（g）＋S（s）　ΔH＝20kJ·mol－1　，制得等量H2所需能量较少的是_系统（Ⅱ）__。

[解析]　系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）都是吸热反应，从热化学方程式可以看出，系统（Ⅱ）制备1molH2需要消耗20kJ能量，而系统（Ⅰ）制备1molH2需要消耗286kJ能量，故系统（Ⅱ）消耗的能量较少。

3．（2017·全国Ⅲ卷·28）砷（As）是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。

回答下列问题：

已知：

As（s）＋

H2（g）＋2O2（g）===H3AsO4（s）　ΔH1

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH2

2As（s）＋

O2（g）===As2O5（s）　ΔH3

则反应As2O5（s）＋3H2O（l）===2H3AsO4（s）的ΔH＝_2ΔH－3ΔH2－ΔH3__。

[解析]　将已知热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由①×2－②×3－③可得：

As2O5（s）＋3H2O（l）===2H3AsO4（s）　ΔH＝2ΔH1－3ΔH2－ΔH3。

R

（课堂）

知能补漏

根据盖斯定律计算ΔH的步骤和方法

（1）计算步骤

——

↓

——

↓

——

（2）计算方法

——

↓

——

↓

——

B

（课后）

1．（2018·武汉一模）已知：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH1

3H2（g）＋Fe2O3（g）===2Fe（s）＋3H2O（g）　ΔH2

3Fe（s）＋

O2（g）===Fe2O3（s）　ΔH3

2Al（s）＋

O2（g）===Al2O3（s）　ΔH4

2Al（s）＋Fe2O3（s）===Al2O3（s）＋2Fe（s）　ΔH5

下列关于上述反应焓变的判断正确的是（　B　）

A．ΔH1<0，ΔH3>0B．ΔH5<0，ΔH4<ΔH3

C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5

[解析]　燃烧反应都是放热反应，故ΔH3<0，A错误；将上述反应分别编号为①②③④⑤，反应⑤是铝热反应，显然是放热反应，ΔH5<0，将反应④－反应③可得反应⑤，即ΔH5＝ΔH4－ΔH3<0，B正确、D错误；将反应②＋反应③可得反应3H2（g）＋

O2（g）3H2O（g），故ΔH1＝

（ΔH2＋ΔH3），C错误。

2．（2018·宜宾二模）

（1）氮及其化合物在生产生活中应用广泛，其转化关系如图所示：

NH3

N2

NOⅱ

NO2

NO

ⅱ中NH3氧化时发生如下反应：

4NH3（g）＋5O2（g）===4NO（g）＋6H2O（g）　ΔH1＝－907.28kJ·mol－1

4NH3（g）＋6NO（g）===5N2（g）＋6H2O（g）　ΔH2＝－1811.63kJ·mol－1

则4NH3（g）＋3O2（g）===2N2（g）＋6H2O（g）　ΔH3＝_－1269.02__kJ·mol－1

（2）工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。

已知：

反应①：

CO2（g）＋3H2（g）===CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH1＝－53.7kJ·mol－1

反应②：

CH3OCH3（g）＋H2O（g）===2CH3OH（g）　ΔH2＝＋23.4kJ·mol－1

则2CO2（g）＋6H2（g）CH3OCH3（g）＋3H2O（g）　ΔH3＝_－130.8__kJ·mol－1

[解析]　

（1）①4NH3（g）＋5O2（g）===4NO（g）＋6H2O（g）　ΔH1＝－907.28kJ·mol－1，②4NH3（g）＋6NO（g）===5N2（g）＋6H2O（g）　ΔH2＝－1811.63kJ·mol－1，（①×3＋②×2）/5得ΔH3＝（－907.28kJ·mol－1×3－1811.63kJ·mol－1×2）/5＝－1269.02kJ·mol－1，则4NH3（g）＋3O2（g）===2N2（g）＋6H2O（g）　ΔH3＝－1269.02kJ·mol－1

（2）根据盖斯定律，2×反应①－反应②得2CO2（g）＋6H2（g）CH3OCH3（g）＋3H2O（g），ΔH3＝2ΔH1－ΔH2＝－130.8kJ·mol－1。

3．（新题预测）铅及其化合物在工业生产及日常生活中都具有非常广泛的用途。

①2PbS（s）＋3O2（g）===2PbO（s）＋2SO2（g）　ΔH＝akJ·mol－1；

②PbS（s）＋2PbO（s）===3Pb（s）＋SO2（g）　ΔH＝bkJ·mol－1；

③PbS（s）＋PbSO4（s）===2Pb（s）＋2SO2（g）　ΔH＝ckJ·mol－1；

反应3PbS（s）＋6O2（g）===3PbSO4（s）　ΔH＝_（2a＋2b－3c）__kJ·mol－1（用含a、b、c的代数式表示）。

[解析]　依据盖斯定律，将①×2＋②×2－③×3，即可得所求反应的ΔH。

1．（2018·镇江模拟）2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）反应过程中能量变化如图所示（图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能）。

下列有关叙述正确的是（　D　）

A．该反应为吸热反应

B．升高温度，不影响活化分子百分数

C．使用催化剂使该反应的反应热发生改变

D．E1－E2＝ΔH

[解析]　图象分析反应物能量高于生成物能量，反应是放热反应，A错误；升高温度，活化分子百分数增大，B错误；催化剂对反应的始态和终态无影响，只改变活化能，则对反应的焓变无影响，C错误；故选D。

2．（2018·龙岩模拟）把一套以液化石油气（主要成分为C3H8和C4H10）为燃料的炉灶，现改用天然气（主要成分为CH4）为燃料，需要调整进入炉灶的燃料气和空气的量。

正确方法为（　C　）

A．同时调大燃料气和空气的量

B．同时调小燃料气和空气的量

C．只需调大燃料气的进气量

D．只需调大空气的进气量

[解析]　由CH4＋2O2

CO2＋2H2O，C3H8＋5O2

3CO2＋4H2O可知，同体积的两种燃气，液化石油气耗氧量多，甲烷燃烧消耗的氧气少，把液化石油气为燃料的灶具改用天然气为燃料时，需要减少空气的量，或增大天然气的进入量。

3．（2018·临沂校级模拟）有关能量的判断或表示方法正确的是（　C　）

A．由H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ/mol，可知：

含1molCH3COOH的溶液与含1molNaOH的溶液混合，放出热量等于57.3kJ

B．等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量更多

C．从C（s，石墨）===C（s，金刚石）　ΔH＝＋1.9kJ/mol，可知石墨比金刚石更稳定

D．2gH2完全燃烧生成液态水放出285.8kJ热量，则氢气燃烧的热化学方程式为：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ/mol

[解析]　乙酸是弱酸，电离过程是吸热过程，故放出热量小于57.3kJ，A错误；硫固体转化为硫蒸气的过程是吸热过程，故硫蒸气放出热量更多，B错误；从C（s，石墨）===C（s，金刚石）ΔH＝＋1.9kJ/mol，可知石墨具有的能量较低，物质具有的能量越低越稳定，所以石墨比金刚石更稳定，故C正确；2molH2完全燃烧生成H2O（l）放出的热量285.8kJ×2＝571.6kJ，即ΔH＝－571.6kJ/mol，D错误。

4．室温下，将1mol的CuSO4·5H2O（s）溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1mol的CuSO4（s）溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2，CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O（s）===CuSO4（s）＋5H2O（l），热效应为ΔH3，则下列判断正确的是（　B　）

A．ΔH2＞ΔH3B．ΔH1＜ΔH3

C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2D．ΔH1＋ΔH2＞ΔH3

[解析]　由题干信息知，①CuSO4·5H2O（s）===Cu2＋（aq）＋SO

（aq）＋5H2O（l）　ΔH1＞0；②CuSO4（s）===Cu2＋（aq）＋SO

（aq）　ΔH2＜0。

依据盖斯定律①－②得：

ΔH3＝ΔH1－ΔH2；ΔH2＜0，ΔH1＞0，则ΔH3＞0，上述分析可知ΔH2＜ΔH3，A错误；分析可知ΔH2＝ΔH1－ΔH3，由于ΔH2＜0，ΔH3＞ΔH1，B正确；ΔH3＝ΔH1－ΔH2，C错误；ΔH2＜0，ΔH1＞0、ΔH3＞ΔH1＋ΔH2，D错误。

5．（2018·陕西三模）如图是金属镁和卤素反应的能量变化图（反应物和产物均为298K时的稳定状态）。

下列选项中不正确的是（　D　）

A．Mg与F2反应的ΔS＜0

B．MgF2（s）＋Br2（l）===MgBr2（s）＋F2（g）　ΔH＝＋600kJ·mol－1

C．MgBr2与Cl2反应的ΔH＜0

D．化合物的热稳定顺序：

MgI2＞MgBr2＞MgCl2＞MgF2

[解析]　Mg与F2反应生成了固体MgF2，气体参加反应，生成物只有固体，故ΔS＜0，故A正确；Mg（s）＋F2（g）===MgF2（s）　ΔH＝－1124kJ/mol，Mg（s）＋Br2（l）===MgBr2（s）　ΔH＝－524kJ/mol，第二个方程式与第一个方程式相减得MgF2（s）＋Br2（l）===MgBr2（s）＋F2（g）　ΔH＝＋600kJ·mol－1，故B正确；由盖斯定律可知MgBr2与Cl2反应是放热反应，即ΔH＜0，故C正确；能量越小的物质越稳定，所以化合物的热稳定性顺序为MgI2＜MgBr2＜MgCl2＜MgF2，故D错误。

6．已知：

H2（g）＋F2（g）===2HF（g）　ΔH＝－546.6kJ/mol，下列说法正确的是（　A　）

A．在相同条件下，1molH2与1molF2的能量总和大于2molHF气体的能量

B．1molH2与1molF2反应生成2mol液态HF放出的热量小于546.6kJ

C．该反应的逆反应是放热反应

D．该反应过程的能量变化可用下图来表示

[解析]　该反应为放热反应，在相同条件下，1molH2与1molF2的能量总和大于2molHF气体的能量，A项正确；1molH2与1molF2反应生成2mol液态HF放出的热量大于546.6kJ，B项错误；该反应的逆反应是吸热反应，C项错误；D项表示的是吸热反应，故D项错误。

7．（2018·阳泉二模）已知H2（g）＋Br2（g）===2HBr（g）　ΔH＝－72kJ/mol。

1molBr2（g）液化放出的能量为30kJ，其他相关数据如下表：

H2（g）

Br2（l）

HBr（g）

1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ

436

a

369

则上述表格中的a值为（　C　）

A．404B．344

C．260D．200

[解析]　由题干信息可知，Br2（g）===Br2（l）　ΔH＝－30kJ/mol，则H2（g）＋Br2（l）===2HBr（g）　ΔH＝[－72－（－30）]kJ/mol＝－42kJ/mol，即－42＝436＋a－2×369，a＝260。

8．（2018·甘肃一诊）已知：

①CH3OH（g）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－akJ·mol－1

②CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－bkJ·mol－1

③CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－ckJ·mol－1

则下列叙述正确的是（　C　）

A．由上述热化学方程式可知b＞c

B．甲烷的燃烧热为bkJ·mol－1

C．2CH3OH（g）===2CH4（g）＋O2（g）　ΔH＝2（c－a）kJ·mol－1

D．当甲醇和甲烷物质的量之比为1∶2时，其完全燃烧生成CO2和H2O（l）时，放出的热量为QkJ，则该混合物中甲烷的物质的量为

mol

[解析]　气态水到液态水继续放热，所以b＜c，故A错误；燃烧热应生成稳定氧化物，不能是水蒸气，应该是液态水，故B错误；根据盖斯定律，将①、③两个反应都乘以2，再相减，得到：

2CH3OH（g）===2CH4（g）＋O2（g）　ΔH＝2（c－a）kJ·mol－1，故C正确；设甲醇和甲烷物质的量分别为n、2n，则甲醇放出的热量是na，甲烷放出的热量是2nc，即na＋2nc＝Q，解得n＝

，则该混合物中甲烷的物质的量为

mol，故D错误。

9．已知：

P4（g）＋6Cl2（g）===4PCl3（g）　ΔH＝akJ·mol－1，P4（g）＋10Cl2（g）===4PCl5（g）　ΔH＝bkJ·mol－1，P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的键能为ckJ·mol－1，PCl3中P—Cl键的键能为1.2ckJ·mol－1。

下列叙述正确的是（　C　）

A．P—P键的键能大于P—Cl键的键能

B．可求Cl2（g）＋PCl3（g）===PCl5（s）的反应热ΔH

C．Cl—Cl键的键能为

kJ·mol－1

D．P—P键的键能为

kJ·mol－1

[解析]　选项A，由于P—P键的键长大于P—Cl键的键长，键长越短键能越大，故P—P键的键能小于P—Cl键的键能，A错误；选项B，由于不知道PCl5（g）===PCl5（s）的反应热ΔH，所以不能求得Cl2（g）＋PCl3（g）===PCl5（s）的反应热ΔH，B错误；选项C，设Cl—Cl键的键能为x，将题中已知的两个式子按顺序依次编号为①、②，将②－①可得4Cl2（g）＋4PCl3（g）===4PCl5（g）　ΔH＝（b－a）kJ·mol－1，由于化学反应中断键吸热、成键放热，可得4x＋4×3×1.2ckJ·mol－1－4×5×ckJ·mol－1＝（b－a）kJ·m