2019届二轮复习化学能与热能学案（全国通用）(4)
化学能与热能
[考纲要求]1.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。2.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。3.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。4.了解焓变(ΔH)与反应热的含义；了解ΔH＝H(生成物)－H(反应物)表达式的含义。5.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。6.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。
[学科素养]1.变化观念与平衡思想：认识化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂和新化学键形成时的能量变化不同造成的，能从宏观和微观的不同角度分析化学反应中的能量变化，解决热化学的有关问题。2.科学探究与创新意识：能发现和提出有探究价值的燃烧热、中和热测定等热化学问题，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究，并能根据实际情况改进实验装置，面对“异常”现象敢于提出自己的见解。3.科学精神与社会责任：具有可持续发展意识和绿色化学观念，能合理利用常规能源，开发利用新能源和环保、清洁能源，能对与热化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
[网络构建]
[核心强化]
1．化学反应中能量变化的“3个关键”(如图所示)
(1)E1表示正反应的活化能，即从反应物至最高点的能量数值；
(2)E2表示逆反应的活化能，即最高点至生成物的能量数值；
(3)ΔH＝E1－E2，即反应的焓变。
2．书写热化学方程式要注意“4个方面”
(1)注意ΔH的符号、单位和数值；
(2)注意热化学方程式中的化学计量数；
(3)注意物质的聚集状态；
(4)注意表达燃烧热(1 mol可燃物)和中和热(生成1 mol H2O)的量。
3．反应热计算的“3种方法”
(1)根据“两”公式计算反应热
①ΔH＝E(生成物的总能量)－E(反应物的总能量)；
②ΔH＝E(反应物的键能之和)－E(生成物的键能之和)。
(2)根据盖斯定律计算反应热
若一个热化学方程式可由另外几个热化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变可通过这几个化学反应焓变的加减而得到。
表示方法：，ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
(3)根据热化学方程式计算反应热
焓变与反应物的物质的量成正比。
考点一 反应热与焓变
A．反应总过程ΔH<0
B．Fe＋使反应的活化能减小
C．FeO＋也是该反应的催化剂
D．Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两步反应均为放热反应
[解析] A项，反应的总过程为N2O＋CO===N2＋CO2，从图中可知反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，ΔH<0，正确；B
项，由Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两反应可知，Fe＋为反应的催化剂，能降低反应的活化能，正确；C项，从反应过程可知，FeO＋是中间产物，不是反应的催化剂，不正确；D项，Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两反应中，反应物的总能量均高于生成物的总能量，均为放热反应，正确。
[答案] C
能量变化图象题是近年高考中出现的热点题型，解决这类题同学们要抓住以下关键点：
(1)反应热不能取决于部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小，即部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小不能决定反应是吸热还是放热。
(2)注意活化能在图示(如图)中的意义。
①从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能，即E1。
②从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能，即E2。
③催化剂只能影响正、逆反应的活化能，而不影响反应的ΔH。
④
设计反应热的有关计算时，要切实注意图示中反应物和生成物的物质的量。
[分点突破]
角度一：结合图象考查反应热
1．由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法错误的是( )
A．使用催化剂可以降低过渡态的能量
B．反应物能量之和大于生成物能量之和
C．N2O(g)＋NO(g)===N2(g)＋NO2(g) ΔH＝－139 kJ·mol－1
D．反应物的键能总和大于生成物的键能总和
[解析] A项，催化剂可以降低活化能，即降低过渡态的能量，正确；B项，根据图象可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，正确；C项，根据图象可知，此反应放热139 kJ，故热化学方程式为N2O(g)＋NO(g)===N2(g)＋NO2(g) ΔH＝－139 kJ·mol－1，正确；D项，ΔH<0，反应物的键能总和小于生成物的键能总和，错误。
[答案] D
2．反应A＋B―→C分两步进行：①A＋B―→X，②X―→C，反应过程中能量变化如图所示，E1表示反应A＋B―→X的活化能。下列有关叙述正确的是( )
A．E2表示反应X―→C的活化能
B．X是反应A＋B―→C的催化剂
C．反应A＋B―→C的ΔH＜0
D．加入催化剂可改变反应A＋B―→C的焓变
[解析] 反应X―→C的活化能小于E2，A项错误；由①②可知，X是反应A＋B―→C的中间产物，B项错误；反应物A和B的总能量大于生成物C的总能量，所以反应A＋B―→C是放热反应，即ΔH＜0，C项正确；加入催化剂可以加快反应速率，但反应物和生成物具有的总能量不变，则反应的焓变不改变，D项错误。
[答案] C
角度二：两大重要反应热——燃烧热、中和热
3．(2018·湖北枣阳一中考试)下列说法正确的是( )
A．已知C2H6的燃烧热为1090 kJ·mol－1，则表示C2H6燃烧的热化学方程式为：C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－1090 kJ·mol－1
B．已知2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·mol－1，则CO的燃烧热ΔH＝－283 kJ
C．测定HCl和NaOH反应的中和热时，每次实验均应测量3个温度即盐酸起始温度、NaOH溶液起始温度和反应后终止温度
D．在稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3
kJ·mol－1，则稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)时也放出57.3 kJ的热量
[解析] 表示燃烧热的热化学方程式中水为液态，故A项错误；根据燃烧热概念并结合热化学方程式分析可知，CO的燃烧热ΔH＝－283 kJ·mol－1，故B项错误；中和热测定过程中，每次实验均应测量3个温度即酸溶液的起始温度、碱溶液的起始温度和反应后终止温度，故C项正确；醋酸是弱酸，存在电离平衡，电离过程中吸热，则稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)时放出的热量小于57.3 kJ，故D项错误。
[答案] C
4．(2016·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
[答案] D
反应热与焓变理解“六大误区”
(1)误认为放热反应不需要加热，吸热反应必须加热。
(2)误认为键能越大能量越高，其实键能越大，物质越稳定，能量越低。
(3)误认为反应条件不同时，ΔH也不同。其实在相同状况下，相同的反应物生成相同的生成物，ΔH相同，而与反应的引发条件无关。
(4)误认为可逆反应的反应热与物质的转化率有关。其实反应热与转化率无关，反应放出或吸收的能量值与转化率有关。
(5)燃烧热是指101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，并不是1 mol可燃物燃烧时放出的热量。
(6)中和热不是指1 mol酸与1 mol碱中和时的热效应，而是指中和反应“生成1 mol H2O(l)”的热效应。
角度三：依据键能计算反应热
5．拆开1 mol化学键所需能量称为键能。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
[答案] D
[解析] ΔH＝[(3×612＋5×348＋5×412)]－[(3×612＋4×348＋612＋3×412＋436)]kJ·mol－1＝＋124 kJ·mol－1。
[答案] ＋124
利用键能计算反应的两个关键点
(1)公式：ΔH＝反应物总键能－生成物总键能。
(2)弄清常考物质中所含共价键的数目
①原子晶体：1 mol金刚石中含2 mol C—C键，1 mol硅中含2 mol Si—Si键，1 mol SiO2晶体中含4 mol Si—O键；②分子晶体：1 mol P4中含有6 mol P—P键，1 mol P4O10(即五氧化二磷)中，含有12 mol P—O键、4 mol P===O键，1 mol C2H6中含有6 mol C—H键和1 mol C—C键。
考点二 热化学方程式的书写
[解析] (1)①沸腾炉中的反应为TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋2CO(g)，根据盖斯定律，两式相加可得。②分析图象可知，升高温度，CO的物质的量增多，CO2的物质的量减少，所以该反应为吸热反应。
(2)单质Si和Cl2发生化合反应生成Si的最高价化合物即SiCl4
，根据熔、沸点可判断常温下SiCl4为液体，根据题意可写出热化学方程式为Si(s)＋2Cl2(g)===SiCl4(l) ΔH＝－687 kJ/mol。
[答案] (1)①TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH＝－45.5 kJ·mol－1
②> 随温度升高，CO含量增大，说明生成CO的反应是吸热反应
(2)Si(s)＋2Cl2(g)===SiCl4(l) ΔH＝－687 kJ·mol－1
热化学方程式的书写步骤
[分点突破]
角度一：根据反应热书写热化学方程式
1．根据信息，写出下列反应的热化学方程式。
(1)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(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为____________________________________________________
_________________________________________________________。
(2)已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6 ℃和76 ℃，AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为________________________________。
(3)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_____________________________________________
__________________________________________________________。
[答案] (1)NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g) ΔH＝－216.0 kJ·mol－1
(2)AX3(l)＋X2(g)===AX5(s) ΔH＝－123.8 kJ·mol－1
(3)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1427.2 kJ·mol－1
角度二：利用盖斯定律书写热化学方程式
2．(2017·全国卷Ⅰ)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________________________、________________________________，制得等量H2所需能量较少的是________。
[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1 mol H2需要消耗20 kJ能量，而系统(Ⅰ)制备1 mol H2需要消耗286 kJ能量，故系统(Ⅱ)消耗的能量较少。
[答案] H2O(l)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝286 kJ·mol－1 H2S(g)===H2(g)＋S(s) ΔH＝20 kJ·mol－1 系统(Ⅱ)
3．按要求写出下列反应的热化学方程式。
(1)以CO2和NH3为原料可合成尿素[CO(NH2)2]。
已知：
①2NH3(g)＋CO2(g)===NH2COONH4(s)
ΔH1＝－159.47 kJ·mol－1
②NH2COONH4(s)===CO(NH2)2(s)＋H2O(g)
ΔH2＝＋116.49 kJ·mol－1
③H2O(l)===H2O(g) ΔH3＝＋44.0 kJ·mol－1
则NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式为___________________________________________________________
__________________________________________________________。
(2)已知25 ℃、101 kPa时：
①2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g) ΔH1＝－197 kJ·mol－1
②H2O(g)===H2O(l) ΔH2＝－44 kJ·mol－1
③2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l) ΔH3＝－545 kJ·mol－1
则SO3(g)与H2O(l)反应的热化学方程式为
__________________________________________________________。
(3)工业上利用甲烷催化还原NOx可减少氮氧化物的排放。已知：
①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－574 kJ·mol－1
②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－1160 kJ·mol－1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为________________
__________________________________________________________。
(4)通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(ΔH)，化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。已知：
化学键
H—H
H—Cl
Cl—Cl
键能/(kJ·mol－1)
436
431
242
工业上通过氢气在氯气中充分燃烧制取HCl气体，该反应的热化学方程式为_____________________________________________。
[解析] (1)依据盖斯定律，由①＋②－③得到2NH3(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3＝(－159.47
＋116.49－44) kJ·mol－1＝－86.98 kJ·mol－1。
(2)依据盖斯定律，由×(③－①－2×②)得到SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l) ΔH＝×(ΔH3－ΔH1－2ΔH2)＝－130 kJ·mol－1。
(3)依据盖斯定律，由(①＋②)×得到CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝×(ΔH1＋ΔH2)＝－867 kJ·mol－1。
(4)化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差，则H2在Cl2中燃烧的反应热＝(436＋242－2×431) kJ·mol－1＝－184 kJ·mol－1，所以该反应的热化学方程式为H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184 kJ·mol－1。
[答案] (1)2NH3(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝－86.98 kJ·mol－1
(2)SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l) ΔH＝－130 kJ·mol－1
(3)CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－867 kJ·mol－1
(4)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184 kJ·mol－1
利用盖斯定律书写热化学方程式
(1)盖斯定律是指化学反应不管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)在具体的应用过程中，采用以下五个步骤就能快速、准确地解决问题。
具体步骤：
第一步：写，书写待求的反应方程式。
第二步：看，看待求的反应方程式中的反应物和生成物在已知方程式中的位置，如果位置相同，即都是反应物或都是生成物，则用加法，即加ΔH；如果位置相反，则用减法，即减ΔH。
第三步：调，根据待求方程式中的反应物和生成物的系数，观察同一物质前的系数是否一致，若不一致，则在相应的物质前乘或除以一定数字，将其系数调整与待求的方程式中的反应物和生成物的系数一致。
第四步：查，有时往往会出现一些干扰的方程式，我们最好检验上述分析的正确与否。
第五步：和，将已知方程式变形后的ΔH相加，计算得出新的ΔH的值。
考点三 反应热的计算与比较
类型一 利用盖斯定律计算反应热
根据要求回答下列有关反应热的问题：
(1)(2017·全国卷Ⅲ)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＝________。
(2)(2016·全国卷Ⅱ)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＝－1048.9 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____________________。
(3)(2015·全国卷Ⅱ)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：
由此计算ΔH1＝________ kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，则ΔH3＝________ kJ·mol－1。
[思维导图]
[解析] (1)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。(2)根据盖斯定律，④＝③×2－②×2－
①，故ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1。联氨与N2O4反应放出大量的热，并产生大量气体，推动火箭运行。(3)反应①中，生成1 mol CH3OH(g)，需要形成3 mol C—H键、1 mol C—O键和1 mol O—H键，则放出的热量为413 kJ×3＋343 kJ＋465 kJ＝2047 kJ，需要断开1 mol CO键和2 mol H—H键，吸收的热量为1076 kJ＋436 kJ×2＝1948 kJ，则该反应为放热反应，ΔH1＝1948 kJ·mol－1－2047 kJ·mol－1＝－99 kJ·mol－1；根据盖斯定律，ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝－58 kJ·mol－1－(－99 kJ·mol－1)＝＋41 kJ·mol－1。
[答案] (1)2ΔH1－3ΔH2－ΔH3
(2)2ΔH3－2ΔH2－ΔH1 反应放热量大、产生大量气体
(3)－99 ＋41
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
[分点突破]
角度：利用盖斯定律计算反应热
1．燃煤烟气脱硫可用生物质热解气(主要成分：CO、CH4、H2)将SO2在一定条件下还原为单质硫。已知：
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
②CO2(g)＋C(s)===2CO(g)
ΔH2＝＋172.5 kJ·mol－1
③S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3＝－296.0 kJ·mol－1
则反应2CO(g)＋SO2(g)===S(s)＋2CO2(g)的ΔH为( )
A．＋270 kJ·mol－1 B．＋862 kJ·mol－1
C．－270 kJ·mol－1 D．－862 kJ·mol－1
[解析] 根据盖斯定律，由①－②－③可得，2CO(g)＋SO2(g)===S(s)＋2CO2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3＝－393.5 kJ·mol－1－172.5 kJ·mol－1－(－296.0 kJ·mol－1)＝－270 kJ·mol－1，本题选C。
[答案] C
2．(2018·四川绵阳第二次诊断)一定条件下，在CO2与足量C
反应所得平衡体系中加入H2和适当催化剂，有下列反应发生：
CO(g)＋3H2(g)??CH4(g)＋H2O(g) ΔH1＝－206.2 kJ·mol－1
CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.2 kJ·mol－1
(1)二氧化碳与氢气反应转化为甲烷和水蒸气的热化学方程式是____________________________。
(2)已知298 K时相关化学键键能数据如表所示。
根据键能计算ΔH1＝__________，它与上述实测值差异较大的原因可能是______________________________________________。
[解析] (1)将题给热化学方程式依次编号为①②，根据盖斯定律，有①－②可得CO2(g)＋4H2(g)??CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝－165.0 kJ·mol－1。(2)ΔH1＝E(反应物总键能)－E(生成物总键能)，根据各物质的结构和表中数据可知，ΔH1＝1075.0 kJ·mol－1＋3×436.0 kJ·mol－1－4×413.4 kJ·mol－1－2×462.8 kJ·mol－1＝－196.2 kJ·mol－1。反应温度、压强不同，因此计算值与实测值可能差异较大。
[答案] (1)CO2(g)＋4H2(g)??CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝－165.0 kJ·mol－1
(2)－196.2 kJ·mol－1 反应温度、压强不同(答案合理即可)
类型二 反应热大小的比较
[解析] 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。2 mol碳完全燃烧放出的热量比2 mol CO完全燃烧放出的热量多，放出的热量越多，ΔH越小，所以2ΔH1<ΔH3，A项、D项错误；将题给热化学方程式依次编号为①②③④⑤，根据盖斯定律，由(④＋⑤×2)×得到③，故ΔH3＝，B项错误；根据盖斯定律，由②＋③得到①，故ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，C项正确。
[答案] C
比较反应热大小的方法
比较反应热的大小时要注意：ΔH有正负之分，比较时要连同“＋”、“－”一起比较，类似数学中的正、负数大小的比较；若只比较放出或吸收热量的多少，则只比较数值的大小，不考虑正、负号。具体比较方法有如下几种：
(1)利用盖斯定律比较。
(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)同一反应的反应物状态不同时，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)＋O2(g)===CO(g) ΔH2②。
比较方法：利用反应①减去反应②，得反应③CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3＝ΔH1－ΔH2，根据ΔH3大于0或小于0进行比较。
[分点突破]
角度：反应热大小的比较
3．室温下，将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol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( )
A．ΔH2>ΔH3 B．ΔH1<ΔH3
C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3
[解析] 1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，为吸热反应，故ΔH1>0,1 mol CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，为放热过程，故ΔH2<0,1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水可以分为两个过程，先分解成1 mol CuSO4(s)和5 mol水，然后1 mol CuSO4(s)再溶于水，CuSO4·5H2O的分解为吸热反应，即ΔH3>0，根据盖斯定律得到关系式ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，分析得到答案：ΔH1<ΔH3。
[答案] B
4．已知下列热化学方程式：
①H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝b kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH3＝c kJ·mol－1
④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH4＝d kJ·mol－1
下列关系式中正确的是( )
A．a
d>0
C．2a＝b<0 D．2c＝d>0
[解析] H2的燃烧反应是放热反应，ΔH<0，故a、b、c、d都小于0，B、D错；反应③与反应①相比较，产物的状态不同，H2O(g)转化为H2O(l)为放热反应，所以a>c，A错；反应②的化学计量数是①的2倍，②的反应热也是①的2倍，b＝2a<0，C对。
[答案] C
5．(1)已知1 mol红磷转化为1 mol白磷，吸收18.39 kJ热量。
①4P(红，s)＋5O2(g)===2P2O5(s) ΔH1
②4P(白，s)＋5O2(g)===2P2O5(s) ΔH2
则ΔH1________ΔH2(填“>”、“<”或“＝”，后同)
(2)①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH3
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH4
②NaOH(aq)＋H2SO4(浓)===Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH5
NaOH(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l) ΔH6
则ΔH3________ΔH4；ΔH5________ΔH6。
[答案] (1)> (2)> <
考向一 反应热与焓变
1．(2018·北京卷)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。
下列说法不正确的是( )
A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B．CH4→CH3COOH过程中，有C—H键发生断裂
C．①→②放出能量并形成了C—C键
D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
[解析] A项，总反应为CH4＋CO2CH3COOH，原子利用率为100%；B项，CH4→CH3COOH，有C—H键的断裂；C项，从图示看，①能量比②高，①→②放出能量，形成新键C—C键；D项，催化剂不影响平衡转化率。
[答案] D
2．(2016·海南卷)(双选)由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．由X→Y反应的ΔH＝E5－E2
B．由X→Z反应的ΔH<0
C．降低压强有利于提高Y的产率
D．升高温度有利于提高Z的产率
[解析] 化学反应中的能量变化决定于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小，由图可知，X→Y反应的ΔH＝E3－E2，X→Z反应的ΔH＝E1－E2<0，反应放热，A项错误，B项正确；由X生成Y的反应，即2X(g)??3Y(g)，是气体物质的量增大的反应，降低压强、平衡正向移动，有利于提高Y的产率，C正确；X→Z的反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，不利于提高Z的产率，D错误。
[答案] BC
3．(2016·江苏卷)通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是( )
①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)
ΔH1＝＋571.6 kJ·mol－1
②焦炭与水反应制氢：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH2＝＋131.3 kJ·mol－1
③甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH3＝＋206.1 kJ·mol－1
A．反应①中电能转化为化学能
B．反应②为放热反应
C．反应③使用催化剂，ΔH3减小
D．反应CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH＝＋74.8 kJ·mol－1
[解析] 反应①中是光能转化为化学能，A错误；反应②中ΔH>0，为吸热反应，B错误；催化剂只能降低反应的活化能，不影响反应的焓变，C错误；根据盖斯定律，目标反应可由反应③－②获得，ΔH＝
206.1 kJ·mol－1－131.3 kJ·mol－1＝＋74.8 kJ·mol－1，D正确。
[答案] D
4．(1)(2015·全国卷Ⅰ)已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·mol－1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为________kJ。
(2)(2015·海南卷)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示，若生成1 mol N2，其ΔH＝__________ kJ·mol－1。
[答案] (1)299 (2)－139
考向二 利用盖斯定律计算反应热或书写热化学方程式
5．(2018·全国卷Ⅲ)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：
(1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，写出该反应的化学方程式_____________________
__________________________________________________________。
(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：
2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g) ΔH1＝＋48 kJ·mol－1
3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g) ΔH2＝－30 kJ·mol－1
则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH为
________kJ·mol－1。
[解析] (1)SiHCl3与H2O反应生成(HSiO)2O的反应属于非氧化还原反应，根据原子守恒配平：2SiHCl3＋3H2O===(HSiO)2O＋6HCl。(2)将题给热化学方程式依次编号为①、②，利用盖斯定律，①×3＋②即可得到目标热化学方程式，ΔH＝＋114 kJ·mol－1。
[答案] (1)2SiHCl3＋3H2O===(HSiO)2O＋6HCl
(2)＋114
6．(1)(2017·全国卷Ⅱ)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＝－119 kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH3＝－242 kJ·mol－1
反应①的ΔH1为________ kJ·mol－1。
(2)(2015·广东卷)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。
传统上该转化通过如图所示的催化循环实现，其中，反应①为：2HCl(g)＋CuO(s)??H2O(g)＋CuCl2(s) ΔH1
反应②生成1 mol Cl2(g)的反应热为ΔH2，则总反应的热化学方程式为__________________________________(反应热用ΔH1和ΔH2
表示)。
[解析] (1)根据盖斯定律，②－③可得①，因此ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119 kJ·mol－1＋242 kJ·mol－1＝＋123 kJ·mol－1。(2)反应②：CuCl2(s)＋O2(g)??CuO(s)＋Cl2(g) ΔH2，根据盖斯定律，①＋②得：2HCl(g)＋O2(g)??H2O(g)＋Cl2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
[答案] (1)＋123
(2)2HCl(g)＋O2(g)??H2O(g)＋Cl2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2
7．(1)(2016·全国卷Ⅱ)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＝－1048.9 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_________________________
__________________________________________________________。
(2)(2014·广东卷)用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术。反应①为主反应，反应②和③为副反应。
①CaSO4(s)＋CO(g)??CaS(s)＋CO2(g) ΔH1＝－47.3 kJ·mol－1
②CaSO4(s)＋CO(g)??CaO(s)＋CO2(g)＋SO2(g) ΔH2＝＋210.5
kJ·mol－1
③CO(g)??C(s)＋CO2(g) ΔH3＝－86.2 kJ·mol－1
反应2CaSO4(s)＋7CO(g)??CaS(s)＋CaO(s)＋6CO2(g)＋C(s)＋SO2(g)的ΔH＝______________(ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)
[解析] (1)根据盖斯定律，反应热效应之间的关系式为ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1。联氨与N2O4反应产生大量气体且放出大量的热，所以联氨和N2O4可作为火箭推进剂。(2)根据盖斯定律，反应①×4＋反应②＋反应③×2可得2CaSO4(s)＋7CO(g)??CaS(s)＋CaO(s)＋6CO2(g)＋C(s)＋SO2(g) ΔH＝4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3。
[答案] (1)2ΔH3－2ΔH2－ΔH1 反应放热量大、产生大量气体
(2)4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3
题型特点：选择题 填空题
考向评析：本部分知识考查一方面突出对概念的理解和应用，以图表为背景，考查化学反应中能量变化；另一方面根据已知热化学方程式书写待求反应的热化学方程式或直接计算反应热，是近几年高考热点。
答题启示：二轮复习时应强化盖斯定律的应用，另外还应加强计算训练，“思路会，算不对”是制约高分的一个重要因素。
专题跟踪训练(五)
能力练(20分钟 50分)
一、选择题(每小题6分，共42分)
1．(2018·贵州省贵阳市高三监测)某化学反应体系中反应物、生成物的能量与活化能的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A．E1是反应的活化能
B．E2是活化分子变成生成物分子放出的能量
C．能量差E1－E2是反应热
D．活化能的大小决定了反应热的大小
[解析] 活化能的大小不能决定反应热的大小，反应热的大小由反应物的总能量与生成物的总能量共同决定，D项错误。
[答案] D
2．(2018·山西大同一中月考)为探究NaHCO3、Na2CO3与1 mol·L－1盐酸反应(设两反应分别是反应Ⅰ、反应Ⅱ)过程中的热效应，进行实验并测得如表所示数据。
由此得出的结论正确的是( )
A．仅通过实验③即可判断反应Ⅰ是吸热反应
B．仅通过实验④即可判断反应Ⅱ是放热反应
C．通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是吸热反应、放热反应
D．通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是放热反应、吸热反应
[解析] 根据实验①可知，碳酸氢钠溶于水的过程为吸热过程，不能仅根据实验③混合后溶液温度降低而判断碳酸氢钠与盐酸的反应为吸热反应，需结合实验①进行综合分析，A项错误；根据实验②可知，碳酸钠溶于水的过程为放热过程，所以不能仅根据实验④碳酸钠与盐酸反应后溶液温度升高判断反应Ⅱ是放热反应，B项错误；根据实验①可知，碳酸氢钠溶于水后溶液温度从20.0 ℃降低到18.5 ℃，而实验③中碳酸氢钠与盐酸反应后溶液温度从20.0 ℃降低到16.2 ℃，证明反应Ⅰ为吸热反应，根据实验②碳酸钠溶于水后溶液温度从20.0 ℃升高到24.3 ℃，而实验④碳酸钠与盐酸反应后溶液温度从20.0 ℃升高到25.1 ℃，证明反应Ⅱ为放热反应，C项正确，D项错误。
[答案] C
3．(2018·甘肃天水一中测试)下列说法正确的是( )
A．在25 ℃、101 kPa下，1 mol S(s)和2 mol S(s)的燃烧热相等
B．1 mol H2SO4(浓)与1 mol Ba(OH)2完全中和所放出的热量为中和热
C．CO是不稳定的氧化物，它能继续和氧气反应生成稳定的CO2，所以CO的燃烧反应一定是吸热反应
D．101 kPa时，1 mol H2燃烧所放出的热量为氢气的燃烧热
[解析] 燃烧热指25 ℃、101 kPa时1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，因此S的燃烧热相等，A正确；中和热是稀强酸与稀强碱发生中和反应生成1 mol H2O放出的热量，B
错误；燃烧一般都是放热反应，C错误；101 kPa时1 mol氢气燃烧产生的H2O是液态时，放出的热量才是燃烧热，D错误。
[答案] A
4．已知热化学方程式C2H2(g)＋2.5O2(g)===2CO2(g)＋H2O(g) ΔH＝－1256 kJ·mol－1，下列说法正确的是( )
A．乙炔的燃烧热为1256 kJ·mol－1
B．若转移10 mol电子，则消耗2.5 mol O2
C．若生成2 mol液态水，则ΔH＝－2512 kJ·mol－1
D．若形成4 mol碳氧共用电子对，则放出的热量为2512 kJ
[解析] 燃烧热强调生成稳定的氧化物，如液态水，A项错误；1 mol C2H2(g)生成2 mol CO2(g)转移10 mol电子，则消耗2.5 mol O2，B正确；由题意，生成2 mol H2O(g)时放出2512 kJ热量，气态水转化为液态水要放出热量，若生成2 mol液态水，则ΔH<－2512 kJ·mol－1，C项错误；一个二氧化碳分子中含有4对共用电子对，当形成4 mol碳氧共用电子对时，放出的热量为628 kJ，D项错误。
[答案] B
5．已知：25 ℃ 101 kPa时1 mol辛烷燃烧生成二氧化碳和液态水时放出的热量为5518 kJ；强酸和强碱在稀溶液中发生反应生成1 mol H2O(l)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＝－11036 kJ·mol－1
②2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)
ΔH＝－11036 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] 表示辛烷的燃烧热时，生成的水应是液态而不是气态，故①错误、②正确；③中未标明反应物、生成物的聚集状态，错误。
[答案] C
6．下列各组热化学方程式的ΔH前者大于后者的是( )
①S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1
S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH3
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH4
③CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH5
CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH6
A．只有①③ B．只有①②
C．只有②③ D．①②③
[解析] 由固体转变为气体需吸收热量，又由于反应放热时ΔH为负值，故①中ΔH1>ΔH2；②中ΔH3>ΔH4；③前者为吸热反应，ΔH5>0，后者为放热反应，ΔH6<0，故ΔH5>ΔH6。
[答案] D
7．(2017·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] 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。
[答案] C
二、非选择题(8分)
8．(2018·陕西西工大附中模拟)为解决能源短缺问题，工业生产中应合理利用化学能。
(1)25 ℃、1.01×105 Pa时，实验测得4 g氢气在O2中完全燃烧生成液态水，放出572 kJ的热量，则表示H2的燃烧热的热化学方程式为______________________________________________________。
(2)从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程。已知：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH＝－93 kJ·mol－1，试根据表中所列键能数据计算a的数值为________。
化学键
H—H
N—H
N≡N
键能/kJ·mol－1
436
a
945
当可逆反应中净生成N—H物质的量为2 mol时，反应放热________。
(3)已知：C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ·mol－1
2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－2599 kJ·mol－1
根据盖斯定律，计算反应2C(s，石墨)＋H2(g)===C2H2(g)的ΔH＝________。
[解析] (1)2 g即1 mol H2在氧气中燃烧生成液态水，放出286 kJ热量，则表示H2的燃烧热的热化学方程式为H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286 kJ·mol－1。(2)N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH＝945 kJ·mol－1＋436 kJ·mol－1×3－a kJ·mol－1×6＝－93 kJ·mol－1，a＝391；当可逆反应中净生成N—H物质的量为2 mol时，生成 mol NH3，反应放热31 kJ。(3)将题给热化学方程式依次标号为①、②、③，利用盖斯定律，将①×2＋②×－③×可得：2C(s，石墨)＋H2(g)===C2H2(g) ΔH＝＋226.7 kJ·mol－1。
[答案] (1)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286 kJ·mol－1
(2)391 31 kJ (3)＋226.7 kJ·mol－1
拔高练(25分钟 50分)
一、选择题(每小题6分，共24分)
1．下列热化学方程式正确的是( )
A．甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
B．500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH＝－38.6 kJ·mol－1
C．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则1 mol醋酸和1 mol NaOH反应的反应热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
D．在25 ℃、101 kPa时，2 g H2完全燃烧放出285.8 kJ热量，则H2燃烧的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
[解析] A项，燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，甲烷燃烧生成的水应为液态而非气态，所以甲烷燃烧的热化学方程式应表示为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，错误；B项，由于反应可逆，0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反应生成的NH3(g)的物质的量一定小于1 mol，所以该热化学方程式对应的ΔH一定不等于－38.6 kJ·mol－1，错误；C项，醋酸为弱酸，要先电离，为吸热过程，中和反应放出的热量小于57.3 kJ，错误；D项，25 ℃、101 kPa时，H2、O2为气态，H2O为液态，热化学方程式书写正确。
[答案] D
2．已知下列热化学方程式：
2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH1＝－2599.4 kJ·mol－1
C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH2＝－1411 kJ·mol－1
实验测得乙炔和乙烯的混合气体共0.3 mol，完全燃烧时放出的热量为401.04 kJ，其混合气体中乙炔和乙烯的体积比是( )
A．1∶2 B．2∶1
C．1∶1 D．2∶3
[解析] 设混合气体中乙炔和乙烯的物质的量分别为x mol、y mol
则x mol C2H2放出的热量为x kJ；y mol C2H4放出的热量为1411y kJ，得方程组为
解得：x＝0.2，y＝0.1，在同温同压下，气体的体积比等于对应的物质的量之比。
[答案] B
3．(2018·沈阳模拟)将1 L 0.1 mol·L－1 BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出a kJ热量；将1 L 0.5 mol·L－1 HCl溶液与足量CH3COONa溶液充分反应放出b kJ热量(不考虑醋酸钠水解)；将0.5 L 1 mol·L－1 H2SO4溶液与足量(CH3COO)2Ba(可溶性强电解质)溶液反应放出的热量为( )
A．(5a－2b) kJ B．(5a＋2b) kJ
C．(2b－5a) kJ D．(10a＋4b) kJ
[解析] 由题意可分别写出反应的热化学方程式：①Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－10a kJ·mol－1；②H＋(aq)＋CH3COO－(aq)===CH3COOH(aq) ΔH＝－2b kJ·mol－1，利用盖斯定律，由①＋2×②可得：2H＋(aq)＋SO(aq)＋2CH3COO－(aq)＋Ba2＋(aq)===BaSO4(s)＋2CH3COOH(aq) ΔH＝－(10a＋4b) kJ·mol－1，则含0.5 mol H2SO4的溶液与足量(CH3COO)2Ba溶液反应放出的热量为(5a＋2b) kJ。
[答案] B
4．现有容积固定且相同的甲、乙、丙三个容器，均存在如下反应：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·mol－1。在一定条件下分别向三个容器中充入的气体量和ΔH如下表所示：
容器
SO2/mol
O2/mol
He/mol
ΔH/(kJ·mol－1)
甲
2
1
0
ΔH1
乙
1
0.5
0
ΔH2
丙
1
0.5
1
ΔH3
根据以上数据，下列选项正确的是( )
A．ΔH1＝－197 kJ·mol－1 B．ΔH2＝ΔH3
C．ΔH1＝2ΔH2 D．ΔH1>ΔH3
[解析] 因反应可逆，甲中放出热量<197 kJ，A错误；乙中相当于减压，平衡左移，即乙中生成SO3的量小于甲中的，ΔH1<2ΔH2，C错误；|ΔH1|>|ΔH3|，由ΔH为负值，ΔH1<ΔH3，D错误；在容器不变时充入He对反应无影响，B正确。
[答案] B
二、非选择题(26分)
5．(14分)氨在工农业生产中应用广泛。在压强为30 MPa
时，合成氨时平衡混合气体中NH3的体积分数与温度的关系如表所示：
温度/℃
200
300
400
500
600
氨的体积分数/%
89.9
71.0
47.0
26.4
13.8
请回答下列问题：
(1)根据表中数据，结合化学平衡移动原理，说明合成氨反应是放热反应的原因：_____________________________________________
__________________________________________________________。
(2)根据图写出合成氨的热化学方程式是_____________________
__________________________________________________________。
(3)将1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量__________(填“大于”、“等于”或“小于”)92.2 kJ，原因是__________________________；若加入催化剂，ΔH____________(填“变大”、“不变”或“变小”)。
(4)已知分别破坏1 mol N≡N键、1 mol H—H键时需要吸收的能量为946 kJ、436 kJ，则破坏1 mol N—H键需要吸收的能量为__________________ kJ。
(5)N2H4可视为NH3分子中的H被—NH2取代的产物。发射卫星时以N2H4(g)为燃料、NO2为氧化剂，二者反应生成N2和H2O(g)。
已知：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)
ΔH1＝＋67.7 kJ·mol－1
N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)
ΔH2＝－534 kJ·mol－1
则1 mol N2H4与NO2完全反应的热化学方程式为______________________________________________。
[解析] (3)合成氨的热化学方程式表示1 mol氮气与3 mol氢气完全反应生成2 mol NH3时放出92.2 kJ的热量，而合成氨的反应是可逆反应，1 mol N2(g)和3 mol H2(g)不可能完全反应生成2 mol的NH3(g)，故测得反应放出的热量小于92.2 kJ。(4)设破坏1 mol N—H键需吸收的能量为x kJ,946＋436×3－6x＝－92.2，x≈391。(5)首先依信息[反应物为N2H4(g)和NO2(g)，生成物为N2(g)和H2O(g)]写出方程式并配平得N2H4(g)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g)，依据盖斯定律可得此反应的ΔH＝ΔH2－ΔH1＝－567.85 kJ·mol－1。
[答案] (1)温度升高，氨在混合气体中的体积分数减小，平衡向吸热反应方向移动，故正反应是放热反应
(2)N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)
ΔH＝－92.2 kJ·mol－1
(3)小于 由于该反应是可逆反应，反应物不能全部转化为生成物 不变
(4)391
(5)N2H4(g)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－567.85 kJ·mol－1
6．(12分)(2018·河北承德联考)NH3、N2H4
在工业生产和国防建设中都有广泛应用。回答下列问题：
(1)①N2H4(g)??N2(g)＋2H2(g) ΔH1
②N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH2
③7N2H4(g)??8NH3(g)＋3N2(g)＋2H2(g) ΔH3
ΔH3＝________(用含ΔH1和ΔH2的代数式表示)。
(2)在纳米钴的催化作用下，N2H4可分解生成两种气体，其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。当反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图所示。
该反应的ΔH________(填“>”或“<”)0，N2H4发生分解反应的化学方程式为__________________________________________________
__________________________________________________________。
[解析] (1)根据盖斯定律可知，①×7＋②×4即得到反应③，则ΔH3＝7ΔH1＋4ΔH2。(2)能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是氨气。根据图象可知，随温度升高，生成物体积分数增加，这说明升高温度平衡向正反应方向进行，则该反应的ΔH>0。两种生成物的体积之比近似为4∶1，根据原子守恒可知N2H4发生分解反应的化学方程式为3N2H44NH3＋N2。
[答案] (1)7ΔH1＋4ΔH2
(2)> 3N2H44NH3＋N2
