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2019版高考化学一轮精选教师用书人教通用：第六章化学反应与能量第1节 化学能与热能
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第1节 化学能与热能
【考纲要求】
了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。 了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。 了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。 了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。 了解焓变(ΔH)与反应热的含义。 理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。
考点一 焓变 反应热
1．化学反应的实质与特征
(1)实质：反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。
(2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化，通常主要表现为热量的变化。
2．反应热和焓变
(1)反应热：化学反应中放出或吸收的热量。
(2)焓变：在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为ΔH，单位是kJ/mol(或kJ·mol－1)。
3．吸热反应和放热反应
(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析
(2)从化学键的变化角度分析
(3)常见放热反应
①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化。
(4)常见吸热反应
①大多数分解反应；②盐的水解和弱电解质的电离；③Ba(OH)2·8H2O 与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应。
1．物质发生化学变化时都伴有能量的变化( )
2．化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化( )
3．伴有能量变化的物质变化都是化学变化( )
4．水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热( )
5．NH4NO3固体溶于水时吸热，属于吸热反应( )
6．需加热才能进行的反应是吸热反应，不需加热就能进行的反应是放热反应( )
7．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( )
8．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.× 7.× 8.√
题组一 考查反应热与能量变化的关系
1．下列说法中正确的是( )
A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化
B．破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应
C．生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，ΔH>0
D．ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关
解析：选C。化学反应中一定有能量变化，A错误；由ΔH＝断开旧化学键吸收的能量－形成新化学键放出的能量，得ΔH<0，故为放热反应，B错误；ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数成正比，D错误。
2．已知反应X＋Y===M＋N为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是( )
A．X的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量
B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行
C．破坏反应物中化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量
D．X和Y的总能量一定低于M和N的总能量
解析：选D。已知X＋Y===M＋N ΔH＞0，说明X与Y的总能量低于M与N的总能量，A错误，D正确；破坏反应物中化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，C错误；吸热反应有的不需要加热也可反应，如氢氧化钡晶体与氯化铵搅拌即可，B错误。
题组二 考查能量变化的图示分析
3．某反应的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( )
A．该反应为放热反应
B．催化剂能改变该反应的焓变
C．催化剂能降低该反应的活化能
D．逆反应的活化能大于正反应的活化能
解析：选C。A项，由图可以看出，反应物的总能量低于生成物的总能量，故该反应为吸热反应，错误；B项，催化剂不能改变反应的焓变，错误；C项，由图可以看出，催化剂能降低该反应的活化能，正确；D项，由图可以看出E1＞E2，即逆反应的活化能小于正反应的活化能，错误。
4．某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是( )
A．反应过程可表示为
B．E1为反应物的总能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能
C．正反应的热效应ΔH＝E1－E2＜0，所以正反应为放热反应
D．此图中逆反应的热效应ΔH＝E1－E2＜0，所以逆反应为放热反应
解析：选D。由图可知，正反应放热，ΔH为负值；逆反应吸热，ΔH为正值，D错误。
“两角度”理解反应热
(1)从微观的角度说，是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键形成放出的热量的差值，如下图所示。
a——旧化学键断裂吸收的热量；
b——新化学键形成放出的热量；
c——反应热。
(2)从宏观的角度说，是反应物自身的能量与生成物自身的能量差值，如上图所示。
a——活化能；
b——活化分子结合成生成物所释放的能量；
c——反应热。
考点二 热化学方程式
1．概念
表示参与化学反应的物质的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25 ℃，101 kPa下，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．书写热化学方程式“六注意”
1．热化学方程式仅能表示化学反应中的能量变化( )
2．2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH>0( )
3．C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH>0，说明石墨比金刚石稳定( )
4．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2，则ΔH1＝ΔH2( )
5．若N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1，则1 mol N2和3 mol H2在一定条件下发生反应，放出的热量等于92 kJ( )
6．CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1表示标准状况下1 mol CO(g)和 mol O2(g)反应生成1 mol CO2(g)时放出Q kJ的热量( )
答案：1.× 2.√ 3.√ 4.× 5.× 6.×
题组一 考查热化学方程式的书写
1．依据事实，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)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为________________________________________________________________________。
(3)NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g)，在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是__________________________________。
答案：(1)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1
(2)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－2Q kJ·mol－1
(3)NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g) ΔH＝－216 kJ·mol－1
2．(1)已知如图是NO2和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：______________________。
(2)已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：_____________________________________________________________________。
解析：(1)由图可知，产物总能量低于反应物总能量，该反应是放热反应，ΔH＝E1－E2＝134 kJ·mol－1－368 kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1。
(2)由图可知，生成物总能量高于反应物总能量，故该反应为吸热反应，ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1。
答案：(1)NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1
(2)A2(g)＋B2(g)===2AB(g) ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1
题组二 考查热化学方程式的正误判断
3．下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)( )
A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)
ΔH＝－1 367.0 kJ·mol－1(燃烧热)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)
ΔH＝＋57.3 kJ·mol－1(中和热)
C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)
ΔH＝－296.8 kJ·mol－1(反应热)
D．2NO2===O2＋2NO
ΔH＝＋116.2 kJ·mol－1(反应热)
解析：选C。A项，表示燃烧热时，应生成稳定的氧化物，这时水的状态应为液态；B项，中和反应为放热反应，ΔH值为负值；D项，各物质未注明聚集状态。
4．已知：101 kPa时1 mol辛烷完全燃烧生成液态水时放出热量为5 518 kJ；强酸和强碱在稀溶液中发生反应生成1 mol H2O时放出的热量为57.3 kJ，则下列热化学方程式书写正确的是( )
①2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(g)
ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
②2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)
ΔH＝－11 036 kJ·mol－1
③H＋＋OH－===H2O ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
④2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)
ΔH＝－114.6 kJ·mol－1
A．①③ B．②③
C．②④ D．只有②
解析：选C。判断热化学方程式的书写时，要注意状态、ΔH单位、符号以及数值是否与前面的化学计量数相对应。①中水的状态应为液态且焓变数值与方程式的化学计量数不对应，故错误；③错在没有标出是在水溶液中的反应，正确的热化学方程式为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。
“六看法”判断热化学方程式正误
(1)看方程式是否配平。
(2)看各物质的聚集状态是否正确。
(3)看ΔH的“＋”“－”符号是否正确。
(4)看反应热的单位是否为kJ·mol－1。
(5)看ΔH的数值与化学计量数是否对应。
(6)看化学原理是否正确，如燃烧热和中和热的热化学方程式是否符合燃烧热和中和热的概念。
考点三 燃烧热和中和热 能源
1．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
不一定为1 mol
生成物的量
不确定
生成物水为
1 mol
反应热含义
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
燃烧热为ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0)
强酸与强碱在稀溶液中反应的中和热为57.3 kJ·mol－1或ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
2.中和热的测定
(1)装置(请在横线上填写仪器名称)
(2)计算公式：ΔH＝－ kJ·mol－1 (t1——起始温度，t2——终止温度)
(3)注意事项
①泡沫塑料板(或硬纸板)和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量损失。
②为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。
③因为弱酸或弱碱存在电离平衡，电离过程需要吸热，实验中若使用弱酸或弱碱则测得的反应热数值偏小。
3．能源
1．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能( )
2．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，则氢气的燃烧热为571.6 kJ·mol－1( )
3．2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1，则C(s)的燃烧热为110.5 kJ·mol－1( )
4．弱酸、弱碱中和生成1 mol液态水时，放出的热量小于57.3 kJ( )
5．测定中和反应反应热的过程中，搅拌溶液时可用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒( )
6．将固体粉碎成粉末或将液体喷成雾状可使燃料燃烧更充分( )
7．农村用沼气池产生的沼气作燃料属于生物质能的利用( )
8．开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中PM2.5的含量( )
答案：1.√ 2.× 3.× 4.√ 5.× 6.√ 7.√ 8.√
题组一 考查燃烧热、中和热的概念
1．已知反应：①101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ/mol；
②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol。
下列结论正确的是( )
A．碳的燃烧热ΔH＜－110.5 kJ/mol
B．①的反应热为221 kJ/mol
C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热ΔH＝－2×57.3 kJ/mol
D．稀醋酸和稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O，放出57.3 kJ的热量
解析：选A。强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O的中和热ΔH＝－57.3 kJ/mol，C错误；由于2C(s)＋O2(g)===2CO(g)生成的CO不是稳定的氧化物，因此＝110.5 kJ/mol不是碳的燃烧热，由于CO转化为CO2放出热量，故碳的燃烧热ΔH＜－110.5 kJ/mol，A正确；反应热的表示包含三部分“符号”“数值”和“单位”，而B项中没有表示出符号，B错误；由于稀醋酸是弱电解质，电离时吸收热量，故稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ，D错误。
2．下列有关燃烧热及中和热的叙述正确的是( )
A．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，则氢气的燃烧热ΔH为－241.8 kJ·mol－1
B．已知充分燃烧a g乙炔(C2H2)气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出b kJ热量，则表示乙炔燃烧热的热化学方程式是C2H2(g)＋5/2O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－2b kJ·mol－1
C．含0.5 mol NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出 26.7 kJ的热量，则表示该反应中和热的热化学方程式为OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l) ΔH＝－53.4 kJ·mol－1
D．在稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，若向含0.5 mol H2SO4的稀硫酸溶液中加入1 mol NaOH固体，放出的热量为57.3 kJ
解析：选B。氢气的燃烧热是指1 mol H2(g)完全燃烧生成 H2O(l)放出的热量，而题目中所给反应的产物是气态水，A错误；生成1 mol二氧化碳气体时反应的乙炔的物质的量为0.5 mol，故乙炔的燃烧热数值为2b，B正确；醋酸是弱电解质，在反应过程中还能继续电离吸热，C错误；NaOH固体溶于水的过程也放热，D项中放出的热量大于57.3 kJ，D错误。
(1)燃烧热定义中的“完全燃烧”是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)等。
(2)燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l) ΔH＝－5 518 kJ·mol－1，即C8H18的燃烧热ΔH＝－5 518 kJ·mol－1。
(3)中和热是强酸和强碱的稀溶液反应生成1 mol液态H2O放出的热量，为57.3 kJ·mol－1，弱酸、弱碱电离时吸热，放出的热量小于57.3 kJ，浓硫酸稀释时放热，放出的热量大于57.3 kJ。
题组二 考查中和热的测定
3．为了测量某酸碱反应的中和热，计算时至少需要的数据有( )
①酸的浓度和体积 ②碱的浓度和体积 ③比热容 ④反应后溶液的质量 ⑤生成水的物质的量 ⑥反应前后温度变化 ⑦操作所需的时间
A．①②③④ B．①③④⑤
C．③④⑤⑥ D．全部
解析：选C。在测量并计算反应放出的热量时用到的公式为Q＝mCΔt，理解各符号表示的物理意义即可：m表示④反应后溶液的质量，C表示③比热容，Δt表示⑥反应前后温度变化，C正确。
4．将V1 mL 1.0 mol·L－1HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50)。下列叙述正确的是( )
A．做该实验时环境温度为22 ℃
B．该实验表明化学能可转化为热能
C．NaOH溶液的浓度约为1.0 mol·L－1
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
解析：选B。中和反应为放热反应，B对；中和反应有水生成，但有水生成的反应不一定是放热反应，如H2＋CuOH2O＋Cu是吸热反应，D错；从表中分析可知当加入HCl溶液5 mL、NaOH溶液45 mL反应后温度为22 ℃，故实验时环境温度低于22 ℃，A错；加入HCl溶液30 mL反应放热最多，应是酸碱正好中和，故c(NaOH)＝1.0 mol·L－1×30 mL/20 mL＝1.5 mol·L－1，C错。
题组三 考查能源的开发和利用
5．未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列能源符合未来新能源标准的是( )
①天然气 ②煤 ③核能 ④石油 ⑤太阳能 ⑥生物质能 ⑦风能 ⑧氢能
A．①②③④ B．③④⑤⑥⑦⑧
C．③⑤⑥⑦⑧ D．⑤⑥⑦⑧
解析：选D。新能源要符合污染小，可再生性强等特点，选D。
6．氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好。氢能具有的优点包括( )
①资源丰富 ②易燃烧、热值高 ③储存方便 ④制备工艺廉价易行
A．①② B．①③
C．③④ D．②④
解析：选A。氢能是易燃烧、热值高、资源丰富的新能源；但它也有储存难、制备成本高等缺点。
考点四 盖斯定律及反应热的计算与比较
1．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。
2．反应热的计算
(1)利用热化学方程式进行有关计算
根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。
(2)根据燃烧热数据，计算反应放出的热量
计算公式：Q＝燃烧热×n(可燃物的物质的量)
(3)根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算焓变
若反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的ΔH＝E1－E2。
(4)利用盖斯定律计算反应热
①热化学方程式相加或相减，如：
Ⅰ.C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1；
Ⅱ.C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2；
Ⅰ－Ⅱ可得CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2。
②合理设计反应途径，如：
顺时针方向和逆时针方向变化反应热代数和相等，即ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
3．反应热的比较
(1)利用盖斯定律比较
如比较ΔH1与ΔH2的大小的方法。因ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0(均为放热反应)，依据盖斯定律得ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，即|ΔH1|>|ΔH2|，所以ΔH1<ΔH2。
(2)同一反应的生成物状态不同时，如
A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1，
A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2，
则ΔH1>ΔH2。
(3)同一反应物状态不同时，如
A(s)＋B(g)===C(g) ΔH1，
A(g)＋B(g)===C(g) ΔH2，
则ΔH1>ΔH2。
(4)两个有联系的反应相比较时，如
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1①，
C(s)＋1/2O2(g)===CO(g) ΔH2②。
则①－②可得
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3＝ΔH1－ΔH2<0，即ΔH1<ΔH2。
题组一 考查反应热的计算
1．已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2 215 kJ·mol－1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水，则放出的热量约为( )
A．55 kJ B．220 kJ
C．550 kJ D．1 108 kJ
解析：选A。丙烷分子式是C3H8，1 mol丙烷燃烧会产生4 mol水，则丙烷完全燃烧产生1.8 g水，消耗丙烷的物质的量是n(C3H8)＝m÷M÷4＝1.8 g÷18 g·mol－1÷4＝0.025 mol，所以反应放出的热量Q＝2 215 kJ·mol－1×0.025 mol＝55.375 kJ，此数值与选项A接近。
2．已知C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝a kJ·mol－1，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－220 kJ·mol－1，H—H、O===O和O—H键的键能分别为436 kJ·mol－1、496 kJ·mol－1和462 kJ·mol－1，则a为( )
A．－332 B．－118
C．＋350 D．＋130
解析：选D。根据题意有①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝a kJ·mol－1；②2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－220 kJ·mol－1。根据盖斯定律②－①×2得2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－(220＋2a)kJ·mol－1，再根据2×436＋496－2×2×462＝－(220＋2a)，则a＝＋130，D正确。
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。则2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)可由反应①×2＋②×2－③得出，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。
利用盖斯定律计算反应热的“四步骤”
题组二 考查反应热的比较
4．已知白磷转变成红磷时放出热量和下列两个热化学方程式：4P(白，s)＋5O2(g)===2P2O5(s) ΔH1，4P(红，s)＋5O2(g)===2P2O5(s) ΔH2。
则ΔH1和ΔH2的关系正确的是( )
A．ΔH1＝ΔH2 B．ΔH1＞ΔH2
C．ΔH1＜ΔH2 D．无法确定
解析：选C。由第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式可得：4P(白，s)===4P(红，s) ΔH＝ΔH1－ΔH2，由题意知ΔH＜0，则ΔH1－ΔH2＜0，ΔH1＜ΔH2。
5．根据以下三个热化学方程式：
①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)
ΔH1＝－Q1 kJ/mol
②2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l)
ΔH2＝－Q2 kJ/mol
③2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(g)
ΔH3＝－Q3 kJ/mol
判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是( )
A．Q1>Q2>Q3 B．Q1>Q3>Q2
C．Q3>Q2>Q1 D．Q2>Q1>Q3
解析：选A。由得：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝(ΔH1－ΔH2)<0，所以(－Q1＋Q2)<0，即Q1>Q2。由得：H2O(g)===H2O(l) ΔH＝(ΔH2－ΔH3)<0，所以(－Q2＋Q3)<0，即Q2>Q3。故Q1>Q2>Q3。
6．已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1
CO2(g)＋C(s)===2CO(g) ΔH2
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3
4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH4
3CO(g)＋Fe2O3(s)===3CO2(g)＋2Fe(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是( )
A．ΔH1＞0，ΔH3＜0 B．ΔH2＞0，ΔH4＞0
C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5
解析：选C。C与O2生成CO2的反应是放热反应，ΔH1<0，CO2与C生成CO的反应是吸热反应，ΔH2>0，CO与O2生成CO2的反应是放热反应，ΔH3<0，铁与氧气的反应是放热反应，ΔH4<0，A、B项错误；前两个方程式相减得：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3＝ΔH1－ΔH2，即ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，C项正确；由4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH4和6CO(g)＋2Fe2O3(s)===6CO2(g)＋4Fe(s) 2ΔH5相加并除以3得：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3＝(ΔH4＋2ΔH5)/3，D项错误。
1．(2017·高考江苏卷)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是( )
①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH1＝a kJ·mol－1
②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
ΔH2＝b kJ·mol－1
③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH3＝c kJ·mol－1
④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)
ΔH4＝d kJ·mol－1
A．反应①、②为反应③提供原料气
B．反应③也是CO2资源化利用的方法之一
C．反应CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(l)的ΔH＝ kJ·mol－1
D．反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d) kJ·mol－1
解析：选C。反应①的产物为CO和H2，反应②的产物为CO2和H2，反应③的原料为CO2和H2，A项正确；反应③将温室气体CO2转化为燃料CH3OH，B项正确；反应④中生成物H2O为气体，C项中生成物H2O为液体，故C项中反应的焓变不等于 kJ·mol－1，C项错误；依据盖斯定律，由②×2＋③×2＋④，可得所求反应的焓变，D项正确。
2．(2016·高考海南卷)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：
C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)
已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ。油酸甘油酯的燃烧热ΔH为( )
A．3.8×104 kJ·mol－1 B．－3.8×104 kJ·mol－1
C．3.4×104 kJ·mol－1 D．－3.4×104 kJ·mol－1
解析：选D。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。燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ，则1 mol油酸甘油酯完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量为×1 mol×884 g·mol－1＝3.4×104 kJ，所以ΔH＝－3.4×104 kJ·mol－1。
3．(2015·高考上海卷改编)已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应进程的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．加入催化剂，减小了反应的热效应
B．加入催化剂，可提高H2O2的平衡转化率
C．H2O2分解的热化学方程式：H2O2===H2O＋O2 ΔH<0
D．反应物的总能量高于生成物的总能量
解析：选D。加入催化剂，减小了反应的活化能，使反应在较低的温度下发生，但是反应的热效应不变，A项错误；加入催化剂，可提高H2O2分解的反应速率，但不能改变平衡状态，对转化率无影响，B项错误；热化学方程式要符合质量守恒定律，且要注明聚集状态，C项错误；根据图示可知反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，D项正确。
4．(2015·高考北京卷)最新报道：科学家首次用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形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。 A．状态Ⅰ总能量为反应物总能量，状态Ⅲ总能量为生成物总能量，由图示知反应物的总能量大于生成物的总能量，故该反应为放热反应。B．从状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的图示可以看出，反应中CO并未断裂成C和O，C、O原子间一直有化学键。C．由图示可以看出，CO和O生成了CO2，CO2分子中C与O形成极性共价键。D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成CO2的过程，并不是CO与O2反应的过程。
5．(2015·高考重庆卷)黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) ΔH＝ x kJ·mol－1。
已知：碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·mol－1
S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2＝b kJ·mol－1
2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝c kJ·mol－1
则x为( )
A．3a＋b－c B．c－3a－b
C．a＋b－c D．c－a－b
解析：选A。已知碳的燃烧热为ΔH1＝a kJ·mol－1，则表示碳燃烧热的热化学方程式为①C(s)＋O2(g)===CO2 (g) ΔH1＝a kJ·mol－1，将另外两个热化学方程式进行编号，②S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2＝b kJ·mol－1，③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝ c kJ·mol－1，根据盖斯定律，由①×3＋②－③得ΔH＝3ΔH1＋ΔH2－ΔH3，即x＝3a＋b－c。
6．[2016·高考全国卷Ⅲ，27(4)②]已知下列反应：
SO2(g)＋2OH－ (aq) ===SO (aq)＋H2O(l) ΔH1
ClO－ (aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq) ΔH2
CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq) ΔH3
则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－ (aq) === CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－ (aq)的ΔH＝________________。
解析：设三个反应依次是a、b、c，根据盖斯定律，由a＋b－c得：SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq) ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。
答案：ΔH1＋ΔH2－ΔH3
7．[2016·高考全国卷Ⅱ，26(3)]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＝－1 048.9 kJ·mol－1
上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝____________，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_______________________________________________________________。
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。
答案：2ΔH3－2ΔH2－ΔH1 反应放热量大、产生大量气体
8．[2015·高考全国卷Ⅱ，27(1)]甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：
①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2
③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH3
已知反应①中相关的化学键键能数据如下：
化学键
H—H
C—O
H—O
C—H
E/(kJ·mol－1)
436
343
1 076
465
413
由此计算ΔH1＝________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，则ΔH3＝________kJ·mol－1。
解析：根据键能与反应热的关系可知，ΔH1＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝(1 076 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1)－(413 kJ·mol－1×3＋343 kJ·mol－1＋465 kJ·mol－1)＝－99 kJ·mol－1。
根据盖斯定律可得：ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝(－58 kJ·mol－1)－(－99 kJ·mol－1)＝＋41 kJ·mol－1。
答案：－99 ＋41
一、选择题
1．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是( )
A．H2O的分解反应是放热反应
B．氢能源已被普遍使用
C．2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2具有的总能量
D．氢气是不可再生能源
解析：选C。2H2O2H2↑＋O2↑是吸热反应，说明2 mol H2O的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的总能量。因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输，所以氢能源利用并未普及，但发展前景广阔。氢气是可再生能源。
2．H2与ICl的反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示，下列有关说法错误的是( )
A．反应①、反应②均为放热反应
B．反应①、反应②均为氧化还原反应
C．反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关
D．反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol－1
解析：选C。根据图像可知，反应①和反应②中反应物总能量都大于生成物，则反应①、反应②均为放热反应，A正确；反应①、反应②中都存在元素化合价变化，所以反应①、反应②都是氧化还原反应，B正确；反应①比反应②的速率慢，说明反应①中正反应的活化能较大，反应②中正反应的活化能较小，C错误；反应①、反应②总的能量变化为218 kJ，根据盖斯定律可知，反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol－1，D正确。
3．有关下列图像的叙述不正确的是( )
A．图(1)表示的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·mol－1
B．图(2)表示的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝＋41 kJ·mol－1
C．由图可知正逆反应的热效应的数值相同
D．两个图像表示的含义不同
解析：选B。图(1)表示的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·mol－1，A正确；图(2)表示的热化学方程式为CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41 kJ·mol－1，B错误；由图知C正确；两个图像的反应物、生成物正好相反，D正确。
4．已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1
②H2(g)＋S(g)===H2S(g) ΔH＝－20.1 kJ·mol－1
下列判断正确的是( )
A．1 mol氢气完全燃烧生成液态水吸收热量241.8 kJ
B．1 mol H2O(g)和1 mol H2S(g)的能量相差221.7 kJ
C．由①②知，水的热稳定性小于硫化氢
D．若反应②中改用固态硫，则1 mol S(s)完全反应放出的热量小于20.1 kJ
解析：选D。A项，1 mol氢气完全燃烧生成气态水放出热量241.8 kJ；B项，1 mol H2O(g)和1 mol H2S(g)的能量无法比较；C项，水的热稳定性强于硫化氢。
5．标准状况下，气态分子断开1 mol 化学键的焓变称为键焓，已知H—H、H—O和O===O键的键焓ΔH分别为436 kJ·mol－1、463 kJ·mol－1和495 kJ·mol－1。下列热化学方程式正确的是( )
A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g)ΔH＝－485 kJ·mol－1
B．H2O(g)===H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋485 kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝＋485 kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－485 kJ·mol－1
解析：选D。1 mol H2中含 1 mol H—H键，1 mol O2中含1 mol O===O键，1 mol H2O中含2 mol H—O键。则反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝(2×436 kJ·mol－1＋495 kJ·mol－1)－4×463 kJ·mol－1＝－485 kJ·mol－1。
6．(2018·武汉一模)已知：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1
3H2(g)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋3H2O(g) ΔH2
2Fe(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( )
A．ΔH1＜0，ΔH3>0 B．ΔH5＜0，ΔH4＜ΔH3
C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5
解析：选B。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。
7．用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知：
Cu(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2(g)
ΔH＝＋64.39 kJ·mol－1
2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)
ΔH＝－196.46 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－285.84 kJ·mol－1
在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2＋(aq)和H2O(l)的反应热的ΔH等于( )
A．－417.91 kJ·mol－1 B．－319.68 kJ·mol－1
C．＋546.69 kJ·mol－1 D．－448.46 kJ·mol－1
解析：选B。 将已知热化学方程式依次编号为①②③，则①＋×②＋③得：Cu(s)＋2H＋(aq)＋H2O2(l)===2H2O(l)＋Cu2＋(aq) ΔH＝－319.68 kJ·mol－1。
8．在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：
H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g) ΔH1
2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g) ΔH2
H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g) ΔH3
2S(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，由第一个反应×＋第二个反应×－第三个反应×2可得第四个反应，则ΔH4＝ΔH1×＋ΔH2×－ΔH3×2＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。
9．一定条件下，在水溶液中1 mol Cl－、ClO(x＝1，2，3，4)的能量(kJ)相对大小如图所示，下列有关说法正确的是( )
A．e是ClO
B．b→a＋c反应的活化能为60 kJ·mol－1
C．a、b、c、d、e中c最稳定
D．b→a＋d反应的热化学方程式为3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq) ΔH＝－116 kJ·mol－1
解析：选D。A项，e中Cl元素化合价为＋7价，而ClO中Cl元素化合价为＋5价，错误；B项，根据图中数据无法计算b→a＋c反应的活化能，错误；C项，a、b、c、d、e中a能量最低，所以最稳定，错误；D项，b→a＋d，根据转移电子守恒得该反应方程式为3ClO－===ClO＋2Cl－，反应热＝64 kJ·mol－1＋2×0 kJ·mol－1－3×60 kJ·mol－1＝－116 kJ·mol－1，所以该热化学方程式为3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq) ΔH＝－116 kJ·mol－1，正确。
10．参考下表键能数据，估算晶体硅在氧气中燃烧生成二氧化硅晶体的热化学方程式：Si(s)＋O2(g)===SiO2(s)中，ΔH的值为( )
化学键
Si—O
O==O
Si—Si
Si—Cl
Si—C
键能/kJ·mol－1
460
498.8
176
360
347
A．－989.2 kJ·mol－1 B．＋989.2 kJ·mol－1
C．－61.2 kJ·mol－1 D．－245.2 kJ·mol－1
解析：选A。硅和二氧化硅均是原子晶体，其中在晶体硅中每个硅原子形成4÷2＝2个Si—Si键，在二氧化硅晶体中每个硅原子形成4个Si—O键。由于反应热等于断键吸收的能量与形成化学键所放出的能量的差值，则该反应的反应热ΔH＝2×176 kJ·mol－1＋498.8 kJ·mol－1－4×460 kJ·mol－1＝－989.2 kJ·mol－1，故选A。
二、非选择题
11．催化剂是化工技术的核心，绝大多数的化工生产均需采用催化工艺。
(1)①人们常用催化剂来选择反应进行的方向。图1所示为一定条件下1 mol CH3OH与O2发生反应时，生成CO、CO2或HCHO的能量变化图[反应物O2(g)和生成物H2O(g)略去]。在有催化剂作用下，CH3OH与O2反应主要生成________(填“CO”“CO2”或“HCHO”)。
②2HCHO(g)＋O2(g)===2CO(g)＋2H2O(g) ΔH＝________。
(2)反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)过程中的能量变化如图2所示，回答下列问题：
①该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。
②在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化：E1________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，E2________。
③反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响？________，原因是______________。
解析：(1)①使用催化剂可以降低反应的活化能，活化能越低，普通分子越容易转化成活化分子，反应越容易，反应速率越快，生成HCHO的活化能最低。
②根据图表可知2HCHO(g)＋O2(g)===2CO(g)＋2H2O(g)中反应物能量高，生成物能量低，故该反应为放热反应，然后依据图中给出数据可得ΔH＝－[(676－158－283)×2] kJ·mol－1＝－470 kJ·mol－1。
(2)①反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应。
②反应体系中加入催化剂，降低反应所需的活化能，所以E1、E2均减小，但ΔH不变。
答案：(1)①HCHO ②－470 kJ·mol－1
(2)①放热 ②减小 减小 ③否 反应物和生成物的能量差是不变的
12．如图中：E1＝134 kJ·mol－1，E2＝368 kJ·mol－1，根据要求回答问题：
(1)如图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下：
①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1
②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1
又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1，则甲醇蒸气燃烧为液态水的热化学方程式为_________________________________________________________________________。
(3)已知在常温常压下：①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 275.6 kJ·mol－1
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44.0 kJ·mol－1
请写出1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol 一氧化碳和液态水的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
解析：(1)观察图像，E1为反应的活化能，加入催化剂降低反应的活化能，但是ΔH不变；1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO的反应热数值即反应物和生成物的能量差，因此该反应的热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1。
(2)观察热化学方程式，利用盖斯定律，将所给热化学方程式作如下运算：②×3－①×2＋③×2，即可求出甲醇蒸气燃烧的热化学方程式。
(3)根据盖斯定律，由(①－②＋③×4)÷2得CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－442.8 kJ·mol－1。
答案：(1)减小 不变 NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1
(2)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－764.7 kJ·mol－1
(3)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－442.8 kJ·mol－1
13．(1)甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸气重整。向反应系统中同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有
化学方程式
焓变ΔH/kJ·mol－1
甲烷氧化
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH1
CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)
－322.0
蒸气重整
CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)
＋206.2
CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)
＋165.0
①反应CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
②甲烷的燃烧热为ΔH2，则ΔH2________(填“>”“＝”或“<”)ΔH1。
(2)物质(tBuNO)2在正庚烷溶剂中发生如下反应：(tBuNO)22(tBuNO) ΔH。实验测得该反应的ΔH＝＋50.5 kJ·mol－1，活化能Ea＝ 90.4 kJ·mol－1。下列能量关系图合理的是________。
(3)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(ΔH)分别为－890.3 kJ·mol－1、－285.8 kJ·mol－1和－283.0 kJ·mol－1，则生成1 m3(标准状况)CO所需的热量为________________。
解析：(1)①由蒸气重整的两个反应可知，利用第二个反应减去第一个反应则得出该反应的反应热为ΔH＝(165.0－206.2) kJ·mol－1＝－41.2 kJ·mol－1。②表示甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2。生成液态水比生成气态水释放出的热量多，故ΔH2<ΔH1。
(2)由实验测得该反应的反应热ΔH＝＋50.5 kJ·mol－1，可知该反应是吸热反应，则反应物的总能量低于生成物的总能量，可排除能量关系图B和C。又依据活化能Ea＝90.4 kJ·mol－1，Ea－ΔH<50.5 kJ·mol－1，能量关系图A中，Ea－ΔH>50.5 kJ·mol－1，Ea与ΔH的比例不对。而能量关系图D是合理的。
(3)首先写出热化学方程式：
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3 kJ·mol－1①
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283.0 kJ·mol－1②
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8 kJ·mol－1③
①－(②＋③)×2得CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247.3 kJ·mol－1
故标准状况下生成1 m3 CO所需热量为××247.3 kJ≈5.52×103 kJ。
答案：(1)①－41.2 ②<
(2)D (3)5.52×103 kJ
第1节 化学能与热能
【考纲要求】
了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。 了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。 了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。 了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。 了解焓变(ΔH)与反应热的含义。 理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。
考点一 焓变 反应热
1．化学反应的实质与特征
(1)实质：反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。
(2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化，通常主要表现为热量的变化。
2．反应热和焓变
(1)反应热：化学反应中放出或吸收的热量。
(2)焓变：在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为ΔH，单位是kJ/mol(或kJ·mol－1)。
3．吸热反应和放热反应
(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析
(2)从化学键的变化角度分析
(3)常见放热反应
①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化。
(4)常见吸热反应
①大多数分解反应；②盐的水解和弱电解质的电离；③Ba(OH)2·8H2O 与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应。
1．物质发生化学变化时都伴有能量的变化( )
2．化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化( )
3．伴有能量变化的物质变化都是化学变化( )
4．水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热( )
5．NH4NO3固体溶于水时吸热，属于吸热反应( )
6．需加热才能进行的反应是吸热反应，不需加热就能进行的反应是放热反应( )
7．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( )
8．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.× 7.× 8.√
题组一 考查反应热与能量变化的关系
1．下列说法中正确的是( )
A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化
B．破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应
C．生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，ΔH>0
D．ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关
解析：选C。化学反应中一定有能量变化，A错误；由ΔH＝断开旧化学键吸收的能量－形成新化学键放出的能量，得ΔH<0，故为放热反应，B错误；ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数成正比，D错误。
2．已知反应X＋Y===M＋N为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是( )
A．X的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量
B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行
C．破坏反应物中化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量
D．X和Y的总能量一定低于M和N的总能量
解析：选D。已知X＋Y===M＋N ΔH＞0，说明X与Y的总能量低于M与N的总能量，A错误，D正确；破坏反应物中化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，C错误；吸热反应有的不需要加热也可反应，如氢氧化钡晶体与氯化铵搅拌即可，B错误。
题组二 考查能量变化的图示分析
3．某反应的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( )
A．该反应为放热反应
B．催化剂能改变该反应的焓变
C．催化剂能降低该反应的活化能
D．逆反应的活化能大于正反应的活化能
解析：选C。A项，由图可以看出，反应物的总能量低于生成物的总能量，故该反应为吸热反应，错误；B项，催化剂不能改变反应的焓变，错误；C项，由图可以看出，催化剂能降低该反应的活化能，正确；D项，由图可以看出E1＞E2，即逆反应的活化能小于正反应的活化能，错误。
4．某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是( )
A．反应过程可表示为
B．E1为反应物的总能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能
C．正反应的热效应ΔH＝E1－E2＜0，所以正反应为放热反应
D．此图中逆反应的热效应ΔH＝E1－E2＜0，所以逆反应为放热反应
解析：选D。由图可知，正反应放热，ΔH为负值；逆反应吸热，ΔH为正值，D错误。
“两角度”理解反应热
(1)从微观的角度说，是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键形成放出的热量的差值，如下图所示。
a——旧化学键断裂吸收的热量；
b——新化学键形成放出的热量；
c——反应热。
(2)从宏观的角度说，是反应物自身的能量与生成物自身的能量差值，如上图所示。
a——活化能；
b——活化分子结合成生成物所释放的能量；
c——反应热。
考点二 热化学方程式
1．概念
表示参与化学反应的物质的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25 ℃，101 kPa下，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．书写热化学方程式“六注意”
1．热化学方程式仅能表示化学反应中的能量变化( )
2．2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH>0( )
3．C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH>0，说明石墨比金刚石稳定( )
4．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2，则ΔH1＝ΔH2( )
5．若N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1，则1 mol N2和3 mol H2在一定条件下发生反应，放出的热量等于92 kJ( )
6．CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1表示标准状况下1 mol CO(g)和 mol O2(g)反应生成1 mol CO2(g)时放出Q kJ的热量( )
答案：1.× 2.√ 3.√ 4.× 5.× 6.×
题组一 考查热化学方程式的书写
1．依据事实，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)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为________________________________________________________________________。
(3)NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g)，在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是__________________________________。
答案：(1)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1
(2)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－2Q kJ·mol－1
(3)NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g) ΔH＝－216 kJ·mol－1
2．(1)已知如图是NO2和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：______________________。
(2)已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：_____________________________________________________________________。
解析：(1)由图可知，产物总能量低于反应物总能量，该反应是放热反应，ΔH＝E1－E2＝134 kJ·mol－1－368 kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1。
(2)由图可知，生成物总能量高于反应物总能量，故该反应为吸热反应，ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1。
答案：(1)NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1
(2)A2(g)＋B2(g)===2AB(g) ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1
题组二 考查热化学方程式的正误判断
3．下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)( )
A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)
ΔH＝－1 367.0 kJ·mol－1(燃烧热)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)
ΔH＝＋57.3 kJ·mol－1(中和热)
C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)
ΔH＝－296.8 kJ·mol－1(反应热)
D．2NO2===O2＋2NO
ΔH＝＋116.2 kJ·mol－1(反应热)
解析：选C。A项，表示燃烧热时，应生成稳定的氧化物，这时水的状态应为液态；B项，中和反应为放热反应，ΔH值为负值；D项，各物质未注明聚集状态。
4．已知：101 kPa时1 mol辛烷完全燃烧生成液态水时放出热量为5 518 kJ；强酸和强碱在稀溶液中发生反应生成1 mol H2O时放出的热量为57.3 kJ，则下列热化学方程式书写正确的是( )
①2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(g)
ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
②2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)
ΔH＝－11 036 kJ·mol－1
③H＋＋OH－===H2O ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
④2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)
ΔH＝－114.6 kJ·mol－1
A．①③ B．②③
C．②④ D．只有②
解析：选C。判断热化学方程式的书写时，要注意状态、ΔH单位、符号以及数值是否与前面的化学计量数相对应。①中水的状态应为液态且焓变数值与方程式的化学计量数不对应，故错误；③错在没有标出是在水溶液中的反应，正确的热化学方程式为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。
“六看法”判断热化学方程式正误
(1)看方程式是否配平。
(2)看各物质的聚集状态是否正确。
(3)看ΔH的“＋”“－”符号是否正确。
(4)看反应热的单位是否为kJ·mol－1。
(5)看ΔH的数值与化学计量数是否对应。
(6)看化学原理是否正确，如燃烧热和中和热的热化学方程式是否符合燃烧热和中和热的概念。
考点三 燃烧热和中和热 能源
1．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
不一定为1 mol
生成物的量
不确定
生成物水为
1 mol
反应热含义
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
燃烧热为ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0)
强酸与强碱在稀溶液中反应的中和热为57.3 kJ·mol－1或ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
2.中和热的测定
(1)装置(请在横线上填写仪器名称)
(2)计算公式：ΔH＝－ kJ·mol－1 (t1——起始温度，t2——终止温度)
(3)注意事项
①泡沫塑料板(或硬纸板)和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量损失。
②为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。
③因为弱酸或弱碱存在电离平衡，电离过程需要吸热，实验中若使用弱酸或弱碱则测得的反应热数值偏小。
3．能源
1．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能( )
2．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，则氢气的燃烧热为571.6 kJ·mol－1( )
3．2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1，则C(s)的燃烧热为110.5 kJ·mol－1( )
4．弱酸、弱碱中和生成1 mol液态水时，放出的热量小于57.3 kJ( )
5．测定中和反应反应热的过程中，搅拌溶液时可用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒( )
6．将固体粉碎成粉末或将液体喷成雾状可使燃料燃烧更充分( )
7．农村用沼气池产生的沼气作燃料属于生物质能的利用( )
8．开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中PM2.5的含量( )
答案：1.√ 2.× 3.× 4.√ 5.× 6.√ 7.√ 8.√
题组一 考查燃烧热、中和热的概念
1．已知反应：①101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ/mol；
②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol。
下列结论正确的是( )
A．碳的燃烧热ΔH＜－110.5 kJ/mol
B．①的反应热为221 kJ/mol
C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热ΔH＝－2×57.3 kJ/mol
D．稀醋酸和稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O，放出57.3 kJ的热量
解析：选A。强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O的中和热ΔH＝－57.3 kJ/mol，C错误；由于2C(s)＋O2(g)===2CO(g)生成的CO不是稳定的氧化物，因此＝110.5 kJ/mol不是碳的燃烧热，由于CO转化为CO2放出热量，故碳的燃烧热ΔH＜－110.5 kJ/mol，A正确；反应热的表示包含三部分“符号”“数值”和“单位”，而B项中没有表示出符号，B错误；由于稀醋酸是弱电解质，电离时吸收热量，故稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ，D错误。
2．下列有关燃烧热及中和热的叙述正确的是( )
A．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，则氢气的燃烧热ΔH为－241.8 kJ·mol－1
B．已知充分燃烧a g乙炔(C2H2)气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出b kJ热量，则表示乙炔燃烧热的热化学方程式是C2H2(g)＋5/2O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－2b kJ·mol－1
C．含0.5 mol NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出 26.7 kJ的热量，则表示该反应中和热的热化学方程式为OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l) ΔH＝－53.4 kJ·mol－1
D．在稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，若向含0.5 mol H2SO4的稀硫酸溶液中加入1 mol NaOH固体，放出的热量为57.3 kJ
解析：选B。氢气的燃烧热是指1 mol H2(g)完全燃烧生成 H2O(l)放出的热量，而题目中所给反应的产物是气态水，A错误；生成1 mol二氧化碳气体时反应的乙炔的物质的量为0.5 mol，故乙炔的燃烧热数值为2b，B正确；醋酸是弱电解质，在反应过程中还能继续电离吸热，C错误；NaOH固体溶于水的过程也放热，D项中放出的热量大于57.3 kJ，D错误。
(1)燃烧热定义中的“完全燃烧”是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)等。
(2)燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l) ΔH＝－5 518 kJ·mol－1，即C8H18的燃烧热ΔH＝－5 518 kJ·mol－1。
(3)中和热是强酸和强碱的稀溶液反应生成1 mol液态H2O放出的热量，为57.3 kJ·mol－1，弱酸、弱碱电离时吸热，放出的热量小于57.3 kJ，浓硫酸稀释时放热，放出的热量大于57.3 kJ。
题组二 考查中和热的测定
3．为了测量某酸碱反应的中和热，计算时至少需要的数据有( )
①酸的浓度和体积 ②碱的浓度和体积 ③比热容 ④反应后溶液的质量 ⑤生成水的物质的量 ⑥反应前后温度变化 ⑦操作所需的时间
A．①②③④ B．①③④⑤
C．③④⑤⑥ D．全部
解析：选C。在测量并计算反应放出的热量时用到的公式为Q＝mCΔt，理解各符号表示的物理意义即可：m表示④反应后溶液的质量，C表示③比热容，Δt表示⑥反应前后温度变化，C正确。
4．将V1 mL 1.0 mol·L－1HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50)。下列叙述正确的是( )
A．做该实验时环境温度为22 ℃
B．该实验表明化学能可转化为热能
C．NaOH溶液的浓度约为1.0 mol·L－1
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
解析：选B。中和反应为放热反应，B对；中和反应有水生成，但有水生成的反应不一定是放热反应，如H2＋CuOH2O＋Cu是吸热反应，D错；从表中分析可知当加入HCl溶液5 mL、NaOH溶液45 mL反应后温度为22 ℃，故实验时环境温度低于22 ℃，A错；加入HCl溶液30 mL反应放热最多，应是酸碱正好中和，故c(NaOH)＝1.0 mol·L－1×30 mL/20 mL＝1.5 mol·L－1，C错。
题组三 考查能源的开发和利用
5．未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列能源符合未来新能源标准的是( )
①天然气 ②煤 ③核能 ④石油 ⑤太阳能 ⑥生物质能 ⑦风能 ⑧氢能
A．①②③④ B．③④⑤⑥⑦⑧
C．③⑤⑥⑦⑧ D．⑤⑥⑦⑧
解析：选D。新能源要符合污染小，可再生性强等特点，选D。
6．氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好。氢能具有的优点包括( )
①资源丰富 ②易燃烧、热值高 ③储存方便 ④制备工艺廉价易行
A．①② B．①③
C．③④ D．②④
解析：选A。氢能是易燃烧、热值高、资源丰富的新能源；但它也有储存难、制备成本高等缺点。
考点四 盖斯定律及反应热的计算与比较
1．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。
2．反应热的计算
(1)利用热化学方程式进行有关计算
根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。
(2)根据燃烧热数据，计算反应放出的热量
计算公式：Q＝燃烧热×n(可燃物的物质的量)
(3)根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算焓变
若反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的ΔH＝E1－E2。
(4)利用盖斯定律计算反应热
①热化学方程式相加或相减，如：
Ⅰ.C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1；
Ⅱ.C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2；
Ⅰ－Ⅱ可得CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2。
②合理设计反应途径，如：
顺时针方向和逆时针方向变化反应热代数和相等，即ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
3．反应热的比较
(1)利用盖斯定律比较
如比较ΔH1与ΔH2的大小的方法。因ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0(均为放热反应)，依据盖斯定律得ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，即|ΔH1|>|ΔH2|，所以ΔH1<ΔH2。
(2)同一反应的生成物状态不同时，如
A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1，
A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2，
则ΔH1>ΔH2。
(3)同一反应物状态不同时，如
A(s)＋B(g)===C(g) ΔH1，
A(g)＋B(g)===C(g) ΔH2，
则ΔH1>ΔH2。
(4)两个有联系的反应相比较时，如
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1①，
C(s)＋1/2O2(g)===CO(g) ΔH2②。
则①－②可得
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3＝ΔH1－ΔH2<0，即ΔH1<ΔH2。
题组一 考查反应热的计算
1．已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2 215 kJ·mol－1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水，则放出的热量约为( )
A．55 kJ B．220 kJ
C．550 kJ D．1 108 kJ
解析：选A。丙烷分子式是C3H8，1 mol丙烷燃烧会产生4 mol水，则丙烷完全燃烧产生1.8 g水，消耗丙烷的物质的量是n(C3H8)＝m÷M÷4＝1.8 g÷18 g·mol－1÷4＝0.025 mol，所以反应放出的热量Q＝2 215 kJ·mol－1×0.025 mol＝55.375 kJ，此数值与选项A接近。
2．已知C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝a kJ·mol－1，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－220 kJ·mol－1，H—H、O===O和O—H键的键能分别为436 kJ·mol－1、496 kJ·mol－1和462 kJ·mol－1，则a为( )
A．－332 B．－118
C．＋350 D．＋130
解析：选D。根据题意有①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝a kJ·mol－1；②2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－220 kJ·mol－1。根据盖斯定律②－①×2得2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－(220＋2a)kJ·mol－1，再根据2×436＋496－2×2×462＝－(220＋2a)，则a＝＋130，D正确。
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。则2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)可由反应①×2＋②×2－③得出，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。
利用盖斯定律计算反应热的“四步骤”
题组二 考查反应热的比较
4．已知白磷转变成红磷时放出热量和下列两个热化学方程式：4P(白，s)＋5O2(g)===2P2O5(s) ΔH1，4P(红，s)＋5O2(g)===2P2O5(s) ΔH2。
则ΔH1和ΔH2的关系正确的是( )
A．ΔH1＝ΔH2 B．ΔH1＞ΔH2
C．ΔH1＜ΔH2 D．无法确定
解析：选C。由第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式可得：4P(白，s)===4P(红，s) ΔH＝ΔH1－ΔH2，由题意知ΔH＜0，则ΔH1－ΔH2＜0，ΔH1＜ΔH2。
5．根据以下三个热化学方程式：
①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)
ΔH1＝－Q1 kJ/mol
②2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l)
ΔH2＝－Q2 kJ/mol
③2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(g)
ΔH3＝－Q3 kJ/mol
判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是( )
A．Q1>Q2>Q3 B．Q1>Q3>Q2
C．Q3>Q2>Q1 D．Q2>Q1>Q3
解析：选A。由得：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝(ΔH1－ΔH2)<0，所以(－Q1＋Q2)<0，即Q1>Q2。由得：H2O(g)===H2O(l) ΔH＝(ΔH2－ΔH3)<0，所以(－Q2＋Q3)<0，即Q2>Q3。故Q1>Q2>Q3。
6．已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1
CO2(g)＋C(s)===2CO(g) ΔH2
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3
4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH4
3CO(g)＋Fe2O3(s)===3CO2(g)＋2Fe(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是( )
A．ΔH1＞0，ΔH3＜0 B．ΔH2＞0，ΔH4＞0
C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5
解析：选C。C与O2生成CO2的反应是放热反应，ΔH1<0，CO2与C生成CO的反应是吸热反应，ΔH2>0，CO与O2生成CO2的反应是放热反应，ΔH3<0，铁与氧气的反应是放热反应，ΔH4<0，A、B项错误；前两个方程式相减得：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3＝ΔH1－ΔH2，即ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，C项正确；由4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH4和6CO(g)＋2Fe2O3(s)===6CO2(g)＋4Fe(s) 2ΔH5相加并除以3得：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3＝(ΔH4＋2ΔH5)/3，D项错误。
1．(2017·高考江苏卷)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是( )
①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH1＝a kJ·mol－1
②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
ΔH2＝b kJ·mol－1
③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH3＝c kJ·mol－1
④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)
ΔH4＝d kJ·mol－1
A．反应①、②为反应③提供原料气
B．反应③也是CO2资源化利用的方法之一
C．反应CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(l)的ΔH＝ kJ·mol－1
D．反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d) kJ·mol－1
解析：选C。反应①的产物为CO和H2，反应②的产物为CO2和H2，反应③的原料为CO2和H2，A项正确；反应③将温室气体CO2转化为燃料CH3OH，B项正确；反应④中生成物H2O为气体，C项中生成物H2O为液体，故C项中反应的焓变不等于 kJ·mol－1，C项错误；依据盖斯定律，由②×2＋③×2＋④，可得所求反应的焓变，D项正确。
2．(2016·高考海南卷)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：
C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)
已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ。油酸甘油酯的燃烧热ΔH为( )
A．3.8×104 kJ·mol－1 B．－3.8×104 kJ·mol－1
C．3.4×104 kJ·mol－1 D．－3.4×104 kJ·mol－1
解析：选D。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。燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ，则1 mol油酸甘油酯完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量为×1 mol×884 g·mol－1＝3.4×104 kJ，所以ΔH＝－3.4×104 kJ·mol－1。
3．(2015·高考上海卷改编)已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应进程的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．加入催化剂，减小了反应的热效应
B．加入催化剂，可提高H2O2的平衡转化率
C．H2O2分解的热化学方程式：H2O2===H2O＋O2 ΔH<0
D．反应物的总能量高于生成物的总能量
解析：选D。加入催化剂，减小了反应的活化能，使反应在较低的温度下发生，但是反应的热效应不变，A项错误；加入催化剂，可提高H2O2分解的反应速率，但不能改变平衡状态，对转化率无影响，B项错误；热化学方程式要符合质量守恒定律，且要注明聚集状态，C项错误；根据图示可知反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，D项正确。
4．(2015·高考北京卷)最新报道：科学家首次用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形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。 A．状态Ⅰ总能量为反应物总能量，状态Ⅲ总能量为生成物总能量，由图示知反应物的总能量大于生成物的总能量，故该反应为放热反应。B．从状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的图示可以看出，反应中CO并未断裂成C和O，C、O原子间一直有化学键。C．由图示可以看出，CO和O生成了CO2，CO2分子中C与O形成极性共价键。D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成CO2的过程，并不是CO与O2反应的过程。
5．(2015·高考重庆卷)黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) ΔH＝ x kJ·mol－1。
已知：碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·mol－1
S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2＝b kJ·mol－1
2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝c kJ·mol－1
则x为( )
A．3a＋b－c B．c－3a－b
C．a＋b－c D．c－a－b
解析：选A。已知碳的燃烧热为ΔH1＝a kJ·mol－1，则表示碳燃烧热的热化学方程式为①C(s)＋O2(g)===CO2 (g) ΔH1＝a kJ·mol－1，将另外两个热化学方程式进行编号，②S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2＝b kJ·mol－1，③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝ c kJ·mol－1，根据盖斯定律，由①×3＋②－③得ΔH＝3ΔH1＋ΔH2－ΔH3，即x＝3a＋b－c。
6．[2016·高考全国卷Ⅲ，27(4)②]已知下列反应：
SO2(g)＋2OH－ (aq) ===SO (aq)＋H2O(l) ΔH1
ClO－ (aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq) ΔH2
CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq) ΔH3
则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－ (aq) === CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－ (aq)的ΔH＝________________。
解析：设三个反应依次是a、b、c，根据盖斯定律，由a＋b－c得：SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq) ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。
答案：ΔH1＋ΔH2－ΔH3
7．[2016·高考全国卷Ⅱ，26(3)]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＝－1 048.9 kJ·mol－1
上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝____________，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_______________________________________________________________。
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。
答案：2ΔH3－2ΔH2－ΔH1 反应放热量大、产生大量气体
8．[2015·高考全国卷Ⅱ，27(1)]甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：
①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2
③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH3
已知反应①中相关的化学键键能数据如下：
化学键
H—H
C—O
H—O
C—H
E/(kJ·mol－1)
436
343
1 076
465
413
由此计算ΔH1＝________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，则ΔH3＝________kJ·mol－1。
解析：根据键能与反应热的关系可知，ΔH1＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝(1 076 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1)－(413 kJ·mol－1×3＋343 kJ·mol－1＋465 kJ·mol－1)＝－99 kJ·mol－1。
根据盖斯定律可得：ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝(－58 kJ·mol－1)－(－99 kJ·mol－1)＝＋41 kJ·mol－1。
答案：－99 ＋41
一、选择题
1．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是( )
A．H2O的分解反应是放热反应
B．氢能源已被普遍使用
C．2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2具有的总能量
D．氢气是不可再生能源
解析：选C。2H2O2H2↑＋O2↑是吸热反应，说明2 mol H2O的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的总能量。因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输，所以氢能源利用并未普及，但发展前景广阔。氢气是可再生能源。
2．H2与ICl的反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示，下列有关说法错误的是( )
A．反应①、反应②均为放热反应
B．反应①、反应②均为氧化还原反应
C．反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关
D．反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol－1
解析：选C。根据图像可知，反应①和反应②中反应物总能量都大于生成物，则反应①、反应②均为放热反应，A正确；反应①、反应②中都存在元素化合价变化，所以反应①、反应②都是氧化还原反应，B正确；反应①比反应②的速率慢，说明反应①中正反应的活化能较大，反应②中正反应的活化能较小，C错误；反应①、反应②总的能量变化为218 kJ，根据盖斯定律可知，反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol－1，D正确。
3．有关下列图像的叙述不正确的是( )
A．图(1)表示的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·mol－1
B．图(2)表示的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝＋41 kJ·mol－1
C．由图可知正逆反应的热效应的数值相同
D．两个图像表示的含义不同
解析：选B。图(1)表示的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·mol－1，A正确；图(2)表示的热化学方程式为CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41 kJ·mol－1，B错误；由图知C正确；两个图像的反应物、生成物正好相反，D正确。
4．已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1
②H2(g)＋S(g)===H2S(g) ΔH＝－20.1 kJ·mol－1
下列判断正确的是( )
A．1 mol氢气完全燃烧生成液态水吸收热量241.8 kJ
B．1 mol H2O(g)和1 mol H2S(g)的能量相差221.7 kJ
C．由①②知，水的热稳定性小于硫化氢
D．若反应②中改用固态硫，则1 mol S(s)完全反应放出的热量小于20.1 kJ
解析：选D。A项，1 mol氢气完全燃烧生成气态水放出热量241.8 kJ；B项，1 mol H2O(g)和1 mol H2S(g)的能量无法比较；C项，水的热稳定性强于硫化氢。
5．标准状况下，气态分子断开1 mol 化学键的焓变称为键焓，已知H—H、H—O和O===O键的键焓ΔH分别为436 kJ·mol－1、463 kJ·mol－1和495 kJ·mol－1。下列热化学方程式正确的是( )
A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g)ΔH＝－485 kJ·mol－1
B．H2O(g)===H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋485 kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝＋485 kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－485 kJ·mol－1
解析：选D。1 mol H2中含 1 mol H—H键，1 mol O2中含1 mol O===O键，1 mol H2O中含2 mol H—O键。则反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝(2×436 kJ·mol－1＋495 kJ·mol－1)－4×463 kJ·mol－1＝－485 kJ·mol－1。
6．(2018·武汉一模)已知：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1
3H2(g)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋3H2O(g) ΔH2
2Fe(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( )
A．ΔH1＜0，ΔH3>0 B．ΔH5＜0，ΔH4＜ΔH3
C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5
解析：选B。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。
7．用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知：
Cu(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2(g)
ΔH＝＋64.39 kJ·mol－1
2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)
ΔH＝－196.46 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－285.84 kJ·mol－1
在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2＋(aq)和H2O(l)的反应热的ΔH等于( )
A．－417.91 kJ·mol－1 B．－319.68 kJ·mol－1
C．＋546.69 kJ·mol－1 D．－448.46 kJ·mol－1
解析：选B。 将已知热化学方程式依次编号为①②③，则①＋×②＋③得：Cu(s)＋2H＋(aq)＋H2O2(l)===2H2O(l)＋Cu2＋(aq) ΔH＝－319.68 kJ·mol－1。
8．在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：
H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g) ΔH1
2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g) ΔH2
H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g) ΔH3
2S(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，由第一个反应×＋第二个反应×－第三个反应×2可得第四个反应，则ΔH4＝ΔH1×＋ΔH2×－ΔH3×2＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。
9．一定条件下，在水溶液中1 mol Cl－、ClO(x＝1，2，3，4)的能量(kJ)相对大小如图所示，下列有关说法正确的是( )
A．e是ClO
B．b→a＋c反应的活化能为60 kJ·mol－1
C．a、b、c、d、e中c最稳定
D．b→a＋d反应的热化学方程式为3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq) ΔH＝－116 kJ·mol－1
解析：选D。A项，e中Cl元素化合价为＋7价，而ClO中Cl元素化合价为＋5价，错误；B项，根据图中数据无法计算b→a＋c反应的活化能，错误；C项，a、b、c、d、e中a能量最低，所以最稳定，错误；D项，b→a＋d，根据转移电子守恒得该反应方程式为3ClO－===ClO＋2Cl－，反应热＝64 kJ·mol－1＋2×0 kJ·mol－1－3×60 kJ·mol－1＝－116 kJ·mol－1，所以该热化学方程式为3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq) ΔH＝－116 kJ·mol－1，正确。
10．参考下表键能数据，估算晶体硅在氧气中燃烧生成二氧化硅晶体的热化学方程式：Si(s)＋O2(g)===SiO2(s)中，ΔH的值为( )
化学键
Si—O
O==O
Si—Si
Si—Cl
Si—C
键能/kJ·mol－1
460
498.8
176
360
347
A．－989.2 kJ·mol－1 B．＋989.2 kJ·mol－1
C．－61.2 kJ·mol－1 D．－245.2 kJ·mol－1
解析：选A。硅和二氧化硅均是原子晶体，其中在晶体硅中每个硅原子形成4÷2＝2个Si—Si键，在二氧化硅晶体中每个硅原子形成4个Si—O键。由于反应热等于断键吸收的能量与形成化学键所放出的能量的差值，则该反应的反应热ΔH＝2×176 kJ·mol－1＋498.8 kJ·mol－1－4×460 kJ·mol－1＝－989.2 kJ·mol－1，故选A。
二、非选择题
11．催化剂是化工技术的核心，绝大多数的化工生产均需采用催化工艺。
(1)①人们常用催化剂来选择反应进行的方向。图1所示为一定条件下1 mol CH3OH与O2发生反应时，生成CO、CO2或HCHO的能量变化图[反应物O2(g)和生成物H2O(g)略去]。在有催化剂作用下，CH3OH与O2反应主要生成________(填“CO”“CO2”或“HCHO”)。
②2HCHO(g)＋O2(g)===2CO(g)＋2H2O(g) ΔH＝________。
(2)反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)过程中的能量变化如图2所示，回答下列问题：
①该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。
②在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化：E1________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，E2________。
③反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响？________，原因是______________。
解析：(1)①使用催化剂可以降低反应的活化能，活化能越低，普通分子越容易转化成活化分子，反应越容易，反应速率越快，生成HCHO的活化能最低。
②根据图表可知2HCHO(g)＋O2(g)===2CO(g)＋2H2O(g)中反应物能量高，生成物能量低，故该反应为放热反应，然后依据图中给出数据可得ΔH＝－[(676－158－283)×2] kJ·mol－1＝－470 kJ·mol－1。
(2)①反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应。
②反应体系中加入催化剂，降低反应所需的活化能，所以E1、E2均减小，但ΔH不变。
答案：(1)①HCHO ②－470 kJ·mol－1
(2)①放热 ②减小 减小 ③否 反应物和生成物的能量差是不变的
12．如图中：E1＝134 kJ·mol－1，E2＝368 kJ·mol－1，根据要求回答问题：
(1)如图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下：
①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1
②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1
又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1，则甲醇蒸气燃烧为液态水的热化学方程式为_________________________________________________________________________。
(3)已知在常温常压下：①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 275.6 kJ·mol－1
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44.0 kJ·mol－1
请写出1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol 一氧化碳和液态水的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
解析：(1)观察图像，E1为反应的活化能，加入催化剂降低反应的活化能，但是ΔH不变；1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO的反应热数值即反应物和生成物的能量差，因此该反应的热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1。
(2)观察热化学方程式，利用盖斯定律，将所给热化学方程式作如下运算：②×3－①×2＋③×2，即可求出甲醇蒸气燃烧的热化学方程式。
(3)根据盖斯定律，由(①－②＋③×4)÷2得CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－442.8 kJ·mol－1。
答案：(1)减小 不变 NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1
(2)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－764.7 kJ·mol－1
(3)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－442.8 kJ·mol－1
13．(1)甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸气重整。向反应系统中同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有
化学方程式
焓变ΔH/kJ·mol－1
甲烷氧化
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH1
CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)
－322.0
蒸气重整
CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)
＋206.2
CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)
＋165.0
①反应CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
②甲烷的燃烧热为ΔH2，则ΔH2________(填“>”“＝”或“<”)ΔH1。
(2)物质(tBuNO)2在正庚烷溶剂中发生如下反应：(tBuNO)22(tBuNO) ΔH。实验测得该反应的ΔH＝＋50.5 kJ·mol－1，活化能Ea＝ 90.4 kJ·mol－1。下列能量关系图合理的是________。
(3)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(ΔH)分别为－890.3 kJ·mol－1、－285.8 kJ·mol－1和－283.0 kJ·mol－1，则生成1 m3(标准状况)CO所需的热量为________________。
解析：(1)①由蒸气重整的两个反应可知，利用第二个反应减去第一个反应则得出该反应的反应热为ΔH＝(165.0－206.2) kJ·mol－1＝－41.2 kJ·mol－1。②表示甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2。生成液态水比生成气态水释放出的热量多，故ΔH2<ΔH1。
(2)由实验测得该反应的反应热ΔH＝＋50.5 kJ·mol－1，可知该反应是吸热反应，则反应物的总能量低于生成物的总能量，可排除能量关系图B和C。又依据活化能Ea＝90.4 kJ·mol－1，Ea－ΔH<50.5 kJ·mol－1，能量关系图A中，Ea－ΔH>50.5 kJ·mol－1，Ea与ΔH的比例不对。而能量关系图D是合理的。
(3)首先写出热化学方程式：
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3 kJ·mol－1①
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283.0 kJ·mol－1②
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8 kJ·mol－1③
①－(②＋③)×2得CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247.3 kJ·mol－1
故标准状况下生成1 m3 CO所需热量为××247.3 kJ≈5.52×103 kJ。
答案：(1)①－41.2 ②<
(2)D (3)5.52×103 kJ
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