化学能与热能【讲】(人教版)(解析版).docx

6.1 化学能与热能
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知识整理

焓变 热化学方程式
一、反应热(焓变)
1．概念：在恒压条件下进行的反应的热效应。
符号为ΔH，单位为kJ·mol－1或kJ/mol。
2．表示方法
吸热反应：ΔH＞0；放热反应：ΔH＜0。
【注意】干冰和冰的升华以及液氨的汽化等过程均为物理变化，它们的热效应不是反应热。
二、吸热反应和放热反应
1．从两角度理解
（1）从物质具有的能量角度理解

ΔH＜0，放热反应　　　　ΔH＞0，吸热反应
（2）从化学键角度理解

【结论】　①化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
②物质具有的能量越低，该物质越稳定，断开物质内部的化学键就越难，其键能就越大。
2．常见的吸热反应和放热反应
（1）常见的吸热反应：大多数的分解反应、所有的水解反应、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应、C与H2O(g)的反应、C与CO2的反应等。
（2）常见的放热反应：大多数的化合反应、酸碱中和反应、活泼金属与水的反应、较活泼金属与酸的反应、所有的燃烧反应、铝热反应、物质的缓慢氧化等。
三、热化学方程式
1．概念：表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。
2．意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。
例如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，表示2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出571.6 kJ的热量。
3．书写要求
（1）注明反应的温度和压强(25 ℃、101 kPa下进行的反应可不注明)。
（2）注明反应物和生成物的状态：固态(s)、液态(l)、水溶液(aq)、气态(g)。
（3）各物质的化学计量数只表示物质的物质的量，而不表示分子个数(或原子个数)，因此可以写成整数，也可以写成分数。
（4）不用标注“↑”“↓”。
（5）热化学方程式能反映该反应已完成的量。由于ΔH与反应物质的量有关，所以热化学方程式中物质的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。当反应向逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热的数值相等，符号相反。

知识演练

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
（1）放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应。(　　)
（2）物质发生化学变化都伴有能量的变化。(　　)
（3）吸热反应在任何条件下都不能发生。(　　)
（4）吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量。(　　)
（5）同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同。(　　)
（6）可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√
2．如图表示某反应的能量变化，按要求回答下列问题：

（1）该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。
（2）该反应的ΔH＝________。
（3）使用催化剂________(填“能”或“不能”)影响该反应的反应热。
（4）曲线Ⅰ反应过程的逆反应的活化能可表示为________________。
答案：(1)放热　(2)E2－E1　(3)不能　(4)E3－E2
方法技巧

正确理解活化能与反应热的关系

（1）催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。
（2）在无催化剂的情况下，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，E1＝E2＋ΔH。

素养提升

一、化学反应中能量变化探析
1．化学反应①AB和②BC的反应过程中能量变化如图所示。下列有关该反应的叙述错误的是(　　)

A．反应①的ΔH1＞0
B．反应②在升高温度时，平衡向正反应方向移动
C．反应②的活化能小于反应①的活化能
D．总反应③AC的ΔH3＞0
解析：选B。A项，反应①中反应物的总能量小于生成物的总能量，所以反应①为吸热反应，即ΔH1＞0，正确；B项，反应②中反应物的总能量大于生成物的总能量，所以反应②为放热反应，升高温度时，平衡向逆反应方向移动，错误；C项，由题图可知，反应①的活化能大于反应②的活化能，正确；D项，总反应③中反应物的总能量小于生成物的总能量，所以总反应③为吸热反应，即ΔH3＞0，正确。
2．(双选)某反应使用催化剂后，其反应过程中能量变化如图所示，下列说法错误的是(　　)

A．总反应为放热反应
B．使用催化剂后，活化能不变
C．反应①是吸热反应，反应②是放热反应
D．ΔH＝ΔH2－ΔH1
解析：选BD。由题图可知，反应①是吸热反应，反应②是放热反应，总反应是放热反应，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，A、C正确，D项错误；催化剂能降低反应的活化能，B项错误。
3．科学家用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：

下列说法正确的是(　　)
A．CO和O生成CO2是吸热反应
B．在该过程中，CO断键形成C和O
C．CO和O生成了具有极性共价键的CO2
D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
解析：选C。由题图可知，状态Ⅲ的能量低于状态Ⅰ的能量，因此该过程放热，A项错误；由题图可知，该过程中CO的化学键没有断开，B项错误；CO与O生成的CO2具有极性共价键，C项正确；状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成CO2的过程，D项错误。
方法技巧

（1）焓变与反应发生的条件、反应进行是否彻底无关。
（2）在化学反应中，反应物各原子之间的化学键不一定完全断裂。

二、依据键能或能量变化图计算焓变
4．已知1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出143 kJ热量，18 g 水蒸气变成液态水时放出44 kJ热量。其他相关数据如下表：
化学键
O==O(g)
H—H(g)
H—O(g)
1 mol化学键断裂时需要吸收的能量/kJ
496
436
x
则表中x为(　　)
A．920　　　　　　　　　 B．557
C．463 D．188
解析：选C。根据题意可得热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－572 kJ·mol－1；而18 g水蒸气变成液态水时放出44 kJ热量，则2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－484 kJ·mol－1，即－484 kJ·mol－1＝2×436 kJ·mol－1＋496 kJ·mol－1－4x kJ·mol－1，解得x＝463。
5．(双选)根据如下能量关系示意图，判断下列说法正确的是(　　)

A．1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和为393.5 kJ
B．反应2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)中，生成物的总能量大于反应物的总能量
C．由C(s)→CO(g)的热化学方程式为2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.2 kJ·mol－1
D．热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，则CO的热值为10.1 kJ·g－1
解析：选CD。A项，由题图可知，1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量比1 mol CO2(g)的能量高393.5 kJ，错误；B项，2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)为放热反应，生成物的总能量小于反应物的总能量，错误；C项，由题图可知，1 mol C(s)与0.5 mol O2(g)反应生成1 mol CO(g)放出的热量为393.5 kJ－282.9 kJ＝110.6 kJ，且物质的量与热量成正比，焓变为负值，则热化学方程式为2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.2 kJ·mol－1，正确；D项，热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，则CO的热值为≈10.1 kJ·g－1，正确。
方法技巧

1．熟记反应热ΔH的基本计算公式
ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量
ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能
2．常见1 mol物质中的化学键数目
1 mol
物质
CO2
(CO)
CH4
(C—H)
N2H4(N—N、
N—H)
P4
SiO2
(Si—O)
石墨
金刚石
S8
Si
化学键
数目
2NA
4NA
N—N：NA
N—H：4NA
6NA
4NA
1.5NA
2NA
8NA
2NA

三、热化学方程式的书写
6．依据信息写出下列反应的热化学方程式。
（1）SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为____________________。
（2）CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下，已知该反应每消耗1 mol CuCl(s)，放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是______________________。
（3）下图是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：_____________________________________________。

（4）化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如图所示(假设该反应进行完全)。

试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式：________________________。
答案：(1)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1
(2)4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s)　ΔH＝－177.6 kJ·mol－1
(3)NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1
(4)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)　ΔH＝－2(c＋b－a) kJ·mol－1
方法技巧

书写热化学方程式要“五查”
（1）查热化学方程式是否配平。
（2）查各物质的聚集状态是否正确。
（3）查ΔH的“＋”“－”符号是否正确。
（4）查反应热的单位是否为kJ·mol－1。
（5）查反应热的数值与化学计量数是否对应。

知识整理

燃烧热　中和热　能源
一、燃烧热和中和热的比较

燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热
ΔH及其单位
ΔH＜0，单位均为kJ·mol－1
不同点
反应物的量
1 mol可燃物
不一定为1 mol
生成物的量
不确定
生成水的物质的量为1 mol
反应热的含义
101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量
在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1 mol水时所放出的热量
表示方法
燃烧热ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0)
强酸与强碱反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
二、中和热的测定
1．实验装置

2．测定原理
ΔH＝－
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；
n为生成H2O的物质的量。
3．注意事项
（1）泡沫塑料板和碎泡沫塑料的作用是保温、隔热，减少实验过程中的热量损失。
（2）若采用的酸、碱浓度相等，为保证酸完全中和，采取的措施是碱体积稍过量。
（3）完成一次实验，需要测定3次温度。
（4）实验中若用弱酸(或弱碱)代替强酸(或强碱)，因弱酸(或弱碱)电离出H＋(或OH－)需要吸收热量，故测定的中和热的数值小于57.3 kJ·mol－1；若用浓硫酸与强碱反应测定反应热，因浓硫酸稀释要放热，故测定的中和热的数值大于57.3 kJ·mol－1。
4．误差分析
（1）依据
看实验中有哪些因素能造成(t终－t始)出现误差。若(t终－t始)偏大，则|ΔH|偏大；若(t终－t始)偏小，则|ΔH|偏小。
（2）实例
50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液反应：
引起误差的实验操作
t终－t始
|ΔH|
保温措施不好
偏小
偏小
搅拌不充分
偏小
偏小
所用酸、碱浓度过大
偏大
偏大
用同浓度的氨水代替NaOH溶液
偏小
偏小
用同浓度的醋酸代替盐酸
偏小
偏小
用50 mL 0.50 mol·L－1NaOH溶液
偏小
偏小
三、能源
1．能源分类

2．解决能源问题的措施
（1）提高能源的利用效率：①改善开采、运输、加工等各个环节；②科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。
（2）开发新能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。

知识演练

判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
（1）S(s)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH＝－315 kJ·mol－1(燃烧热)(ΔH的数值正确)。(　　)
（2）燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式为CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2 (g)　ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJ·mol－1。(　　)
（3）已知101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1，则C(s)的燃烧热为110.5 kJ·mol－1。(　　)
（4）NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1(中和热)(ΔH的数值正确)。(　　)
（5）已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量。(　　)
（6）H2(g)的燃烧热是285.8 kJ·mol－1，则2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1。(　　)
（7）CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)　ΔH＝＋(2×283.0) kJ·mol－1。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)√

素养提升

一、燃烧热和中和热的理解
1．(双选)25 ℃、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ·mol－1，辛烷的燃烧热为5 518 kJ·mol－1。下列热化学方程式书写正确的是(　　)
A．2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
B．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
C．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(l)＋9H2O(l)　ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
D．2C8H18(g)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
解析：选BC。A项，所给热化学方程式中有两个错误，一是中和热指反应生成1 mol H2O(l)时所放出的热量，二是当有BaSO4沉淀生成时，反应放出的热量会增加，则生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ，错误；C项，燃烧热指101 kPa时，1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，产物中的水为液态水，正确；D项，当2 mol辛烷完全燃烧时，放出的热量为11 036 kJ，且辛烷应为液态，错误。
2．下列示意图表示正确的是(　　)

A．甲图表示Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH＝＋26.7 kJ·mol－1反应的能量变化
B．乙图表示碳的燃烧热
C．丙图表示实验的环境温度为20 ℃，将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合，混合液的最高温度随V(NaOH)的变化(已知V1＋V2＝60 mL)
D．已知稳定性顺序：B＜A＜C，某反应由两步反应ABC 构成，反应过程中的能量变化曲线如丁图
解析：选D。A项，甲图表示放热反应，而Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH＝＋26.7 kJ·mol－1为吸热反应，错误；B项，碳完全燃烧生成CO2，且反应放热，故乙图不能表示碳的燃烧热，错误；C项，丙图中NaOH溶液体积V2为20 mL时温度最高，说明此时酸碱已经完全反应，又实验中始终保持V1＋V2＝60 mL，所以H2SO4溶液体积V1为40 mL，由酸碱中和关系式2NaOH～H2SO4可知，硫酸和氢氧化钠溶液浓度不同，和题干叙述不符，错误。

（1）有关燃烧热的判断，一看是否以1 mol可燃物为标准，二看是否生成稳定氧化物。
（2）有关中和热的判断，一看是否以生成1 mol H2O(l)为标准，二看酸碱的强弱和浓度，应充分考虑弱酸、弱碱电离吸热，浓的酸碱稀释放热等因素。

二、中和热的测定
3．利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：

①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；③将 NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测定混合液最高温度。
回答下列问题：
（1）写出该反应的热化学方程式[生成1 mol H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ/mol]：
____
（2）为什么所用NaOH溶液要稍过量？
________________________________________________________________________。
（3）倒入NaOH溶液的正确操作是__________(填字母)。
A．沿玻璃棒缓慢倒入 B．分三次倒入 C．一次迅速倒入
（4）使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是______(填字母)。
A．用温度计小心搅拌 B．揭开泡沫塑料板用玻璃棒搅拌
C．轻轻地振荡烧杯 D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒上下轻轻地搅动
（5）现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为________________。
（6）假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：
实验序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝________(结果保留一位小数)。
（7）________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是_____________________________________________________________________。
解析：(2)在中和热的测定实验中为了确保一种反应物被完全中和，常常使加入的另一种反应物稍微过量。(3)为了减少热量损失，NaOH溶液应该一次迅速倒入。(4)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒上下轻轻地搅动。(5)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸反应时，一水合氨的电离要吸收热量，故反应放出的热量要少一些(比较大小时，注意ΔH的正负号)。(6)取三次实验的平均值代入公式计算即可。(7)硫酸与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀，沉淀的生成热会影响中和热的测定，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。
答案：(1)HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1　(2)确保盐酸被完全中和　(3)C　(4)D　(5)ΔH1＝ΔH2＜ΔH3　(6)－51.8 kJ·mol－1　(7)不能　H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀，沉淀的生成热会影响中和热的测定

三、能源的开发和利用
4．能源可分为一次能源和二次能源，直接从自然界取得的能源称为一次能源，一次能源经过加工、转换得到的能源称为二次能源。下列能源中属于一次能源的是(　　)
A．氢能　　　　　　　　 B．电能
C．核能 D．水煤气
解析：选C。A项，氢能是通过加工、转换得到的，为二次能源，错误；B项，电能是二次能源，错误；C项，核能又叫原子能，它可分为核聚变能和核裂变能两类，核燃料如氘、氚，它们均可直接从自然界取得，属于一次能源，正确；D项，水煤气是通过煤和水蒸气的反应制取的，是一氧化碳和氢气的混合气体，是二次能源，错误。
5．化学与人类生活、社会可持续发展密切相关，下列说法正确的是(　　)
A．直接燃烧煤和将煤进行深加工后再燃烧的效率相同
B．我国在南海开采成功的可燃冰属于清洁能源
C．人们可以把放热反应释放的能量转化为其他可利用的能量，而吸热反应没有利用价值
D．地热能、风能、天然气和氢能都属于新能源
解析：选B。A项，将煤进行深加工后，脱硫处理、气化处理能很好地减少污染气体，提高燃烧效率，燃烧的效果更好，错误；C项，有时需要通过吸热反应吸收热量降低环境温度，吸热反应也有利用价值，如“摇摇冰”的上市就是利用了吸热反应原理，错误；D项，地热能、风能和氢能都属于新能源，天然气是化石燃料，不属于新能源，错误。

知识整理

盖斯定律　反应热的比较与计算
一、盖斯定律
1．内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。
2．意义：间接计算某些反应的反应热。
3．应用
转化关系
反应热间的关系
aAB；AB
ΔH1＝aΔH2
AB
ΔH1＝－ΔH2

ΔH＝ΔH1＋ΔH2
二、反应热的比较
1．看物质状态
物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下：

2．看ΔH的符号
比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。
3．看化学计量数
当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。
4．看反应的程度
对于可逆反应，参加反应物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。
三、利用盖斯定律计算反应热
1．运用盖斯定律的技巧——“三调一加”
一调：根据目标热化学方程式，调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置，改写已知的热化学方程式。
二调：根据改写的热化学方程式，调整相应ΔH的符号。
三调：调整中间物质的化学计量数及相应ΔH的数值。
一加：将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。
2．运用盖斯定律的四个注意事项
(1) 热化学方程式乘以某一个数时，反应热的数值必须也乘上该数。
(2) 热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也必须相加减。
(3) 将一个热化学方程式左右颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但数值不变。
(4) 同一物质的三态变化(固、液、气)，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。

知识演练

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
（1）已知相同条件下H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2，则ΔH1＜ΔH2。(　　)
（2）已知相同条件下2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH1，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(s)　ΔH2，则ΔH1＞ΔH2。(　　)
（3）C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH＞0，说明石墨比金刚石稳定。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)√
2．[2019·高考全国卷Ⅲ，28(2)]近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。Deacon发明的直接氧化法为4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)，可按下列催化过程进行：
CuCl2(s)===CuCl(s)＋Cl2(g)　ΔH1＝＋83 kJ·mol－1
CuCl(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g)　ΔH2＝－20 kJ·mol－1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)　ΔH3＝－121 kJ·mol－1
则4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
解析：将已知热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由(①＋②＋③)×2得4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－116 kJ·mol－1。
答案：－116

素养提升

一、反应热的比较
1．试比较下列各组ΔH的大小。
(1)同一反应，生成物状态不同时
A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1＜0
A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2＜0
则ΔH1________(填“＞”“＜”或“＝”，下同)ΔH2。
(2)同一反应，反应物状态不同时
S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＜0
S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＜0
则ΔH1________ΔH2。
(3)两个有联系的不同反应相比
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＜0
C(s)＋O2(g)=CO(g)　ΔH2＜0
则ΔH1________ΔH2。
解析：(1)因为C(g)===C(l)　ΔH3＜0，根据盖斯定律，
ΔH3＝ΔH2－ΔH1＜0，ΔH2＜ΔH1。
(2)
ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3＜0，所以ΔH1＜ΔH2。
(3)根据常识可知，CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3＜0，又因为ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，所以ΔH2＞ΔH1。
答案：(1)＞　(2)＜　(3)＜
2．(双选)已知：①2CH3OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH1
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH3
④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH4
⑤CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是(　　)
A．ΔH1<0，ΔH2＜0
B．ΔH3＞ΔH4
C．ΔH1＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH5
D．2ΔH5＋ΔH1＜0
解析：选AD。A项，甲醇、CO燃烧是放热反应，ΔH1＜0，ΔH2＜0，正确；B项，H2O(g)===H2O(l)放出热量，反应③放出的热量多，ΔH小，故ΔH3＜ΔH4，错误；C项，根据盖斯定律，ΔH1＝ΔH2＋2ΔH3－2ΔH5，错误；D项，根据盖斯定律，由反应⑤×2＋反应①得2CO(g)＋4H2(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝2ΔH5＋ΔH1，相当于CO、H2的燃烧，均为放热反应，故2ΔH5＋ΔH1＜0，正确。

二、利用盖斯定律计算反应热(书写热化学方程式)
3．在25 ℃、101 kPa时，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5 kJ·mol－1、285.8 kJ·mol－1、870.3 kJ·mol－1，则2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为(　　)
A．－488.3 kJ·mol－1　　 B．＋488.3 kJ·mol－1
C．－191 kJ·mol－1 D．＋191 kJ·mol－1
解析：选A。由题知表示各物质燃烧热的热化学方程式分别为①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1；②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1；③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－870.3 kJ·mol－1。根据盖斯定律，由①×2＋②×2－③得2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)，则反应热为(－393.5 kJ·mol－1)×2＋(－285.8 kJ·mol－1)×2－(－870.3 kJ·mol－1)＝－488.3 kJ·mol－1。
4．在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：
①H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g)　ΔH1
②2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g)　ΔH2
③H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g)　ΔH3
④2S(g)===S2(g)　ΔH4
则ΔH4的正确表达式为(　　)
A．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)
B．ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)
C．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)
D．ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)
解析：选A。根据盖斯定律由反应①×＋反应②×－反应③×2＝反应④，则ΔH4＝ΔH1×＋ΔH2×－ΔH3×2＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。
5．根据已知信息，按要求写出指定反应的热化学方程式。
(1)LiH可做飞船的燃料，已知下列反应：
①2Li(s)＋H2(g)===2LiH(s)　ΔH＝－182 kJ·mol－1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－572 kJ·mol－1
③4Li(s)＋O2(g)===2Li2O(s)　ΔH＝－1 196 kJ·mol－1
试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式：
______________________________________
(2)工业上制取硝酸铵的流程如下所示：

已知：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 745.2 kJ·mol－1
6NO(g)＋4NH3(g)5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 925.2 kJ·mol－1
则反应Ⅰ的热化学方程式可表示为_________________________________________。
(3)饮用水中的NO主要来自NH。已知在微生物的作用下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如下：

1 mol NH全部被氧化成NO的热化学方程式为______________________________。
解析：(1)根据盖斯定律，由已知反应②×＋反应③×－反应①得2LiH(s)＋O2(g)===Li2O(s)＋H2O(l)　ΔH＝－702 kJ·mol－1。
(2)将已知的两个热化学方程式依次标记为①和②，根据盖斯定律，由①×5－②×4得4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 025.2 kJ·mol－1。
答案：(1)2LiH(s)＋O2(g)===Li2O(s)＋H2O(l)　ΔH＝－702 kJ·mol－1
(2)4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 025.2 kJ·mol－1
(3)NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－346 kJ·mol－1