1-2-反应热的计算(精讲)高二化学(人教版2019选择性必修1)(解析版).docx

1.2 反应热的计算（精讲）
思维导图

常见考点

考点一 盖斯定律
【例1-1】反应：H2(g)+O2(g)=H2O(g)     ΔH1；N2(g)+O2(g)=NO2(g)     ΔH2；N2(g)+H2(g)=NH3(g)     ΔH3。则反应2NH3(g)+O2(g)=2NO2(g)+3H2O(g)的ΔH为
A．2ΔH1+2ΔH2-2ΔH3 B．ΔH1+ΔH2-ΔH3
C．3ΔH1+2ΔH2+2ΔH3 D．3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3
【答案】D
【解析】将已知反应依次编号为①、②、③，热化学方程式①×3+②×2-③×2可得2NH3(g)+O2(g)=2NO2(g)+3H2O(g)，根据盖斯定律，ΔH＝3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3；故选D。
【例1-2】已知下列热化学方程式：
①Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH1=-24.8kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)＋CO(g)=2Fe3O4(s)＋CO2(g)　ΔH2=-47.19kJ·mol-1
③Fe3O4(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO2(g)　ΔH3=640.4kJ·mol-1
则14gCO气体还原足量FeO固体得到Fe单质和CO2气体时对应的ΔH约为
A．-218kJ·mol-1 B．-109kJ·mol-1 C．109kJ·mol-1 D．218kJ·mol-1
【答案】B
【解析】根据盖斯定律，由①-[②+③×2]×，把结果除以2化简后，得FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) ΔH=-218kJ·mol-1，14gCO的物质的量为0.5mol，反应放热为218kJ×0.5=109kJ，即ΔH=-109kJ·mol-1。
答案选B。
【一隅三反】
1．（2022·内蒙古·阿拉善盟第一中学高二期末）已知下列两个热化学方程式：
①   
②   。
下列结论正确的是
A．①的反应热为221 kJ/mol
B．碳的燃烧热大于110.5 kJ/mol
C．由②可知氢气的燃烧热为
D．已知   ，则   
【答案】B
【解析】A．反应热需带符号，①的反应热为-221kJ/mol，A错误；
B．燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，由反应①不完全燃烧，可推出碳的燃烧热大于110.5 kJ/mol，B正确；
C．由B选项的分析可知，燃烧热为正值，C错误；
D．设2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)为式①，H2O(l)= H2O(g)为式②，根据盖斯定律，①+2×②可得热化学方程式，2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ∆H=-571.6 kJ/mol+44 kJ/mol×2=-483.6 kJ/mol，D错误；故选B。
2．（2022·云南·昆明一中高二期末）二氧化碳加氢制甲醇一般认为通过如下两步反应来实现：
①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H1=+41kJ·mol-1
②C(s)+2H2(g)=CH3OH(g) △H2=-90kJ·mol-1
若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】由盖斯定律可知，反应①加上反应②得到△H=-49kJ·mol-1，整个反应是放热反应，因此反应物的总能量大于生成物的总能量，反应①是慢反应，说明反应①的活化能大于反应②的活化能，因此B符合题意，故选B。
3．（2022·江西赣州·高二期末）已知下列热化学方程式：

则液体酒精的燃烧热为
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】燃烧热是指1mol纯净物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量，由盖斯定律，3×反应1-反应2+反应3可得液体酒精的燃烧热化学方程式为∆H=，故选：C。
4．（2022·四川达州·高二期末）已知：①     
②     
③     
则：的反应热为
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】由盖斯定律，2×反应②+反应①-反应③可得反应，=2×(-393.5)+(-571.6)-(-870.3)= -488.3kJ/mol，故选：C。
考点二 反应热的计算
【例2】（2022·河北石家庄·高二期末）化学反应中均伴随有能量变化。
(1)下列反应中，反应物的总能量小于生成物的总能量的为____(填选项字母)。
A．Na与水反应 B．甲烷的燃烧反应 C．CaCO3受热分解 D．锌与盐酸反应
(2)已知25℃时，相关物质的相对能量如表所示；
物质
H2(g)
O2(g)
H2O(g)
H2O(l)
相对能量(kJ·mol-1)
0
0
-242
-286
①表示H2(g)燃烧热的热化学方程为____。
②0.5molH2O(g)转化为H2O(l)需要____(填“吸收”或“放出”)____kJ的热量。
(3)已知：
Ⅰ.2C(s)+O2(g)=2CO(g)       △H=-221kJ·mol-1
Ⅱ.C(s)+O2(g)=CO2(g)       △H=-393.5kJ·mol-1
根据盖斯定律计算CO(g)+O2(g)=CO2(g)       △H=____kJ·mol-1。
【答案】(1)C
(2)     H2(g)+O2(g)=H2O(g)       △H=-286kJ·mol-1     放出     22
(3)-283
【解析】(1)反应物的总能量小于生成物的总能量则是吸热反应，
A．Na与H2O反应，生成NaOH和H2，化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，是放热反应，故A错误；
B．甲烷的燃烧反应，生成CO2和H2O，化学方程式为：CH4+2O2 =CO2+2H2O，是放热反应，故B错误；
C．CaCO3受热分解，生成CaO和CO2，化学方程式为：CaCO3 CaO+CO2↑，属于分解反应，是吸热反应，故C正确；
D．锌与盐酸反应，生成氯化锌和H2，化学方程式为：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑，是放热反应，故D错误；
故答案为：C；
(2)①燃烧热指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，H2(g)燃烧反应方程式为H2(g)+O2(g)=H2O(g)，由表数据可得，△H=生成物的总能量-反应物的总能量=-286-(0+0)= -286 kJ·mol-1，则H2(g)燃烧热的热化学方程为H2(g)+O2(g)=H2O(g)       △H=-286kJ·mol-1；
②由H2O(g) = H2O(l) △H=生成物的总能量-反应物的总能量=-286-(-242)= -44 kJ·mol-1，则0.5molH2O(g)转化为H2O(l)需要放出22 kJ的热量；
(3)根据盖斯定律反应II-反应I可得CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5-×(-221)= -283 kJ·mol-1。
【一隅三反】
1．已知H—H键、N≡N键、N—H键键能如下表所示：
化学键
H—H
N≡N
N—H
键能/kJ·mol-1
436
946
391
则在一定条件下进行反应N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)，生成1 mol NH3时的反应热Q=_______。
【答案】-46 kJ
【解析】断开反应物的化学键吸收能量为946 kJ+436 kJ×3 = 2254 kJ，形成生成物的化学键放出能量为391 kJ×6 = 2346 kJ，生成2 mol NH3时放出的热量=2346 kJ -2254 kJ = 92 kJ，所以1 mol NH3时的放出的热量为46 kJ，即反应热Q=-46kJ，故答案为：-46kJ；
2．回答下列问题：
(1)在一 定条件下，氢气在氯气中燃烧的热化学方程式： H2(g)+C12(g) =2HCl(g)     ΔH= - 184.6 kJ•mol-1；该反应属于___________(填“热吸”或“放热”)反应 。
(2)常温常压下，1 mol乙醇完全燃烧生成CO2气体和液态水放出的热量为1367 kJ，写出乙醇燃烧热的热化学方程式：___________
(3)根据盖斯定律计算
P4(白磷,s)+5O2(g)=   △H=-2983.2 kJ·mol-1   ①
P(红磷,s)+O2(g)=      △H=-738.5 kJ·mol-1   ②
则白磷转化为红磷的热化学方程式为___________
(4)已知破坏1 mol H-H 键、1 mol I-I键、1 mol H-I键分别需要吸收的能量为436 kJ、151 kJ、299 kJ 。则由氢气和碘单质反应生成2molHI 需要放出___________ kJ 的热量。
【答案】(1)放热
(2)C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H=-1367kJ·mol-1
(3)P4(白磷，s)= 4P(红磷，s)   △H=-29.2 kJ·mol-1
(4)11
【解析】(1)该反应的焓变小于零，为放热反应；
(2)常温常压下，1 mol乙醇完全燃烧生成CO2气体和液态水放出的热量为1367 kJ，则乙醇燃烧热的热化学方程式：C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H＝-1367kJ·mol-1；
(3)由盖斯定律可知，①-4×②即为：P4(白磷，s)= 4P(红磷，s)   △H=-2983.2 kJ·mol-1-4×（-738.5 kJ·mol-1）=-29.2 kJ·mol-1；
(4)氢气和碘单质反应为H2+I2=2HI，则由氢气和碘单质反应生成2molHI 需要放出299×2-（436+151）=11 kJ。
3．I.金刚石和石墨燃烧，氧气不足时生成一氧化碳，充分燃烧生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。

(1)在通常状况下，金刚石和石墨中____(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，石墨的燃烧热ΔH为____。
(2)已知：N2、O2分子中化学键的键能分别是946kJ·mol-1、497kJ·mol-1；N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180.0kJ·mol-1。NO分子中化学键的键能为____kJ·mol-1。
(3)综合上述有关信息，请写出CO和NO反应的热化学方程式：____。
II.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=akJ·mol-1，反应过程的能量变化如图所示，已知1molSO2(g)完全转化为lmolSO3(g)放热99kJ。请回答：

(4)a=____kJ·mol-1。
(5)Ea的大小对该反应的ΔH____(填“有”或“无”)影响。该反应常用V2O5作催化剂，加入V2O5会使图中B点____(填“升高”、“降低”或“不变”)。
(6)III.由盖斯定律结合下述反应方程式，回答问题：
已知：①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1；
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2；
③TiO2(g)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) ΔH3；
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=____。(列出关于ΔH1、ΔH2、ΔH3的表达式)
【答案】(1)     石墨     -393.5kJ·mol-1
(2)631.5
(3)2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)ΔH=-746.0kJ·mol-1
(4)-198
(5)     无     降低
(6)2ΔH1-ΔH2+ΔH3
【解析】(1)图中金刚石能量高于石墨，能量越低越稳定，所以石墨稳定；1mol石墨完全燃烧生成1mol二氧化碳放出的热量为11.05kJ+283.0kJ=393.5kJ，则石墨的燃烧热为ΔH=-393.5kJ·mol-1；
(2)ΔH=反应物键能之和-生成物键能之和，设NO分子中化学键的键能为X，则有：946kJ·mol-1+497kJ·mol-1-2X=180kJ·mol-1解得：X=631.5kJ·mol-1；
(3)CO和NO反应的化学方程式为2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)；
已知①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-393.5 kJ·mol-1；
②C(石墨，s)+O2(g)=CO(g)ΔH=-110.5 kJ·mol-1；
③N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH=+180kJ·mol-1；
由盖斯定律：方程式①×2-②×2-③得2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)ΔH=-746.0kJ·mol-1；
(4)因1mol SO2(g)氧化为1mol SO3的ΔH=-99kJ·mol-1，所以2molSO2(g)氧化为2molSO3的ΔH=-198kJ•mol-1，则2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)ΔH=-198kJ·mol-1，即a=-198kJ·mol-1；
(5)Ea为正反应活化能，据图可知ΔH为正逆反应活化能之差，所以Ea的大小对该反应的ΔH无影响；催化剂可以降低反应活化能，使图中B点降低；
(6)根据盖斯定律③+①×2-②得到TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g) ΔH=2ΔH1-ΔH2+ΔH3。
考点三 反应热比较大小
【例3-1】下列焓变比较正确的是
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解析】A．基态的气态原子失去最外层的1个电子所需能量叫做第一电离能，同一主族元素自上而下第一电离能逐渐减小，原子序数Na <K，ΔH1>ΔH2>0，A错误；
B．非金属元素原子得电子释放能量，非金属性越强，得电子形成的阴离子越稳定，释放出来能量越多，因为非金属性Cl>Br，所以0<ΔH1<ΔH2，B正确；
C．构成离子晶体的阴、阳离子半径越小，电荷数越多，离子键越牢固，电离断键时吸收能量越多，r(Cl-)<r(Br-)，离子键NaCl比NaBr牢固，ΔH1>ΔH2>0，C错误；
D．物质不同聚集状态能量通常是气态>液态>固态，氢气与氯气反应放热，故生成HCl(l)放出热量更多，0>ΔH1>ΔH2，D错误；
答案选B。
【例3-2】（2022·浙江·效实中学高一期中）已知强酸与强碱在稀溶液里反应的中和热可表示为H＋(aq)＋OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1。现有下列反应：
NH3·H2O(aq)＋HCl(aq)=NH4Cl(aq)＋H2O(l)　ΔH1
H2SO4(浓)＋NaOH(aq)=Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH2
HNO3(aq)＋NaOH(aq)=NaNO3(aq)＋H2O(l)　ΔH3
上述反应均在溶液中进行，则下列ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系正确的是
A．ΔH2>ΔH3>ΔH1 B．ΔH1>ΔH3>ΔH2
C．ΔH1=ΔH2=ΔH3 D．ΔH2=ΔH3>ΔH1
【答案】B
【解析】由于CH3OOH为弱电解质，与NaOH反应过程中CH3OOH继续电离要吸收一部分热量，故最终生成1 mol H2O时放出热量小于57.3 kJ，浓硫酸遇水放出大量热量，故浓硫酸与NaOH反应生成1 mol H2O时放出热量大于57.3 kJ，HNO3与NaOH反应生成1 mol H2O时放出热量等于57.3 kJ，由于中和反应为放热反应，故放热越多，反应热数值越小，故ΔH1>ΔH3>ΔH2，所以答案选B。
【一隅三反】
1．（2022·江苏淮安·高二期中）已知：(1)CO(g)＋ O2(g)= CO2(g)        ΔH1=-a kJ·mol-1
(2)2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)     ΔH2=-bkJ·mol-1
(3)CO(g)＋ O2(g)= CO2(s)       ΔH3=-c kJ·mol-1
(4)2CO(g)＋ O2(g)=2CO2(s)   ΔH4=-d kJ·mol-1
下列关系式中不正确的是
A．a<c B．2a = b C．b<d D．c = b
【答案】D
【解析】A．CO2(g)的能量高于CO2(s)，所以反应(1)放出热量比(3)放出热量要少，即a<c，A选项正确；
B．反应(1)(2)的物质聚集状态相同，系数呈2倍关系，因此b=2a，B选项正确；
C．CO2(g)的能量高于CO2(s)，所以反应(2)放出热量比(4)放出热量要少，即b<d，C选项正确；
D．根据聚集状态和系数关系可知c=d/2，由于b<d，所以c>b/2，D选项错误；
答案选D。
2．下列各组热化学方程式中，化学反应的前者小于后者的有
A．；
B．；
C．   
D．；
【答案】A
【解析】A．S(g)+O2(g)═SO2(g)△H1 S(s)+O2(g)═SO2(g)△H2，固体硫转变为气态硫需要吸收热量，所以固体硫完全燃烧放出的热量偏小，但放热反应△H＜0，所以化学反应的△H前者小于后者，A符合题意；
B．CaCO3(s)═CaO(s)+CO2(g)△H3 CaO(s)+H2O(1)═Ca(OH)2(s)△H4，CaCO3分解吸热，△H3＞0，CaO(s)+H2O(1)═Ca(OH)2(s)放热，△H4＜0，所以化学反应的△H前者大于后者，B不符合题意；
C．HCl(aq)+NaOH(aq)═NaCl(aq)+H2O(1) △H5H2SO4(浓)+NaOH(aq)═Na2SO4(aq)+H2O(l)△H6，浓硫酸溶于水放热，前者大于后者，C不符合题意；
D．一氧化碳是碳单质不完全燃烧的产物，完全燃烧时生成二氧化碳，完全燃烧放热更多，所以△H前者大于后者，D不符合题意；故选A。
3．（2022·广东揭阳·高二期末）已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)                      ΔH1
3H2(g)+ Fe2O3(s)=2Fe(s)+ 3H2O(g)                       ΔH2
2Fe(s)+ 1.5O2(g)=Fe2O3(s)                                   ΔH3
2Al(s)+ 1.5O2(g)=A12O3(S)                                   ΔH4
2Al(s)+ Fe2O3(s)=Al2O3(s)+ 2Fe(s)                         ΔH5
下列关于上述反应恰变的判断正确的是
A．ΔH1＜0，ΔH3＞0 B．ΔH5＜0，ΔH4＜ΔH3
C．ΔH1=ΔH2+ΔH3 D．ΔH3=ΔH4+ΔH5
【答案】B
【解析】A．2Fe(s)+ 1.5O2(g)=Fe2O3(s)为化合反应，属于放热反应，所以ΔH3＜0，A不正确；
B．2Al(s)+ Fe2O3(s)=Al2O3(s)+ 2Fe(s)为铝热反应，属于放热反应，ΔH5＜0，由于Al的金属活动性比Fe强，所以燃烧放出的热量更多，但由于放热反应的ΔH＜０，所以ΔH4＜ΔH3，B正确；
C．ΔH1为2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)放出的热量，ΔH2+ΔH3为3H2(g)+1.5O2(g)=3H2O(g)放出的热量，所以ΔH1≠ΔH2+ΔH3，C不正确；
D．依据盖斯定律，ΔH3=ΔH4-ΔH5，D不正确；
故选B。
4．甲烷燃烧的热化学方程式，可用下列两种方程式表示：，，与的关系为
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】液态水转化为气态水要吸收能量，因此甲烷燃烧生成液态水比生成气态水放热多，而反应放出的热量与化学计量数成比例关系，因此，答案选C。
5．回答下列问题：
(1)已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)     ΔH=-571.6 kJ·mol-1
CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)     ΔH=-890 kJ·mol-1
现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况)，使其完全燃烧生成CO2和H2O(l)，若实验测得反应放热3695 kJ，则原混合气体中CH4与H2的物质的量之比是___________。
(2)25 ℃、101 kPa时，14 g CO在足量的O2中充分燃烧，放出141.3 kJ热量，则能表示CO燃烧热的热化学方程式为___________。
(3)嫦娥”五号预计在海南文昌发射中心发射，火箭的第一、二级发动机中，所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，二者反应生成氮气和气态水。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
写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式：___________。
(4)已知：2Fe(s)＋O2(g)=Fe2O3(s)　ΔH1 2Al(s)＋O2(g)=Al2O3(s)　ΔH2
计算2Al(s)＋Fe2O3(s)=Al2O3(s)＋2Fe(s)　ΔH3=___________(用上述有关ΔH表示)；ΔH1_____ΔH2(填＜或=或＞符号)
(5)下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用。
化学键
Si-O
Si-Cl
H-H
H-Cl
Si-Si
Si-C
键能/kJ·mol-1
460
360
436
431
176
347
工业上的高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋H2(g)→Si(s)＋HCl(g)，该反应的反应热化学方程式为为___________。
【答案】(1)3 ∶1
(2)CO(g)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH＝－282.6 kJ·mol－1
(3)2N2H4(g)＋N2O4(g)=3N2(g)＋4H2O(g)   ΔH＝－1 096.7 kJ·mol－1
(4)     ΔH2－ΔH1，     >
(5)SiCl4(g)＋2H2(g)=Si(s)＋4HCl(g)        ΔH=＋236 kJ·mol－1
【解析】(1)H2与CH4的混合气体112 L(标准状况)，物质的量为，设H2的物质的量是xmol，使其完全燃烧生成CO2和H2O(l)，若实验测得反应放热3695 kJ，，x=1.25mol，则原混合气体中CH4与H2的物质的量之比是(5-1.25):1.25=3 ∶1；
(2)CO的燃烧热是1molCO完全燃烧生成二氧化碳放出的能量，25 ℃、101 kPa时，14 g CO在足量的O2中充分燃烧，放出141.3 kJ热量，则1molCO完全燃烧生成二氧化碳放出282.6 kJ，能表示CO燃烧热的热化学方程式为CO(g)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH＝－282.6 kJ·mol－1；
(3)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
根据盖斯定律②×2-①得气态肼和N2O4反应的热化学方程式是2N2H4(g)＋N2O4(g)=3N2(g)＋4H2O(g)   ΔH＝-543 kJ·mol-1×2-10.7 kJ·mol-1=－1 096.7 kJ·mol－1；
(4)①2Fe(s)＋O2(g)=Fe2O3(s)　ΔH1
②2Al(s)＋O2(g)=Al2O3(s)　ΔH2
根据盖斯定律②-①得2Al(s)＋Fe2O3(s)=Al2O3(s)＋2Fe(s)　ΔH3=ΔH2－ΔH1；铝热反应放热，ΔH2－ΔH1<0，ΔH1>ΔH2；
(5)焓变=反应物总键能-生成物总键能，工业上的高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)=Si(s)＋4HCl(g)反应的反应热化学方程式为为SiCl4(g)＋2H2(g)=Si(s)＋4HCl(g) ΔH=360×4+436×2-176×2-431×4=＋236 kJ·mol－1。