題型一反應(yīng)熱的計算

題型一反應(yīng)熱的計算反應(yīng)熱的計算是高考的重點(diǎn)及熱點(diǎn)，屬于必考知識點(diǎn)，對近年來的高考化學(xué)試題中反應(yīng)熱的計算進(jìn)行了統(tǒng)計與梳理，反應(yīng)熱的計算是高考的重點(diǎn)及熱點(diǎn)，屬于必考知識點(diǎn)，對近年來的高考化學(xué)試題中反應(yīng)熱的計算進(jìn)行了統(tǒng)計與梳理，其中“蓋斯定律”型反應(yīng)熱的求解最為常見。通過對此題型的題型特征、解題策略等進(jìn)行歸納總結(jié)，以相應(yīng)的高考真題進(jìn)行分析，搭建“思維認(rèn)知模型”，從題型特征、解題依據(jù)、解題思路、解題關(guān)鍵、解題步驟、典例示范等角度幫助師生形成模型認(rèn)知素養(yǎng)，能快速、準(zhǔn)確解決“蓋斯定律”型反應(yīng)熱的求解。一、反應(yīng)熱的計算1．根據(jù)熱化學(xué)方程式計算熱化學(xué)方程式中反應(yīng)熱數(shù)值與各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)成正比。例如，aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)ΔHabcd|ΔH|n(A)n(B)n(C)n(D)Q則2．根據(jù)反應(yīng)物、生成物的鍵能計算(1)ΔH＝生成物總能量－反應(yīng)物總能量＝H(生成物)－H(反應(yīng)物)(2)ΔH＝反應(yīng)物總鍵能之和－生成物總鍵能之和常見物質(zhì)中的化學(xué)鍵數(shù)目物質(zhì)CO2(C=O)CH4(C－H)P4(P－P)SiO2(Si－O)石墨金剛石SiS8(S－S)鍵數(shù)24641.5228(3)ΔH＝E1－E2，E1為正反應(yīng)的活化能，E2為逆反應(yīng)的活化能3．根據(jù)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)值計算Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH(燃燒熱)|。4．根據(jù)蓋斯定律計算若反應(yīng)物A變?yōu)樯晌顳，可以有兩個途徑①由A直接變成D，反應(yīng)熱為ΔH；②由A經(jīng)過B變成C，再由C變成D，每步的反應(yīng)熱分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3。如圖所示：則有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。二、“蓋斯定律”型反應(yīng)熱的思維認(rèn)知模型1．題型特征：由多個已知熱化學(xué)方程式，求目標(biāo)熱化學(xué)方程式的反應(yīng)熱ΔH或?qū)懗瞿繕?biāo)熱化學(xué)方程式的熱化學(xué)方程式。此類題型比較成熟，特征、分值及出現(xiàn)在試卷中的位置較為固定。2．計算依據(jù)：蓋斯定律：即不管化學(xué)反應(yīng)分一步完成或幾步完成，反應(yīng)熱相同.化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無關(guān)。3．解題思路：首先觀察最終方程式的反應(yīng)物和生成物，利用已知方程式的加法或減法消去最終方程式?jīng)]有出現(xiàn)的中間產(chǎn)物，得到總反應(yīng)方程式。然后，將兩個方程式加減乘除得到新的反應(yīng)方程式，焓變也隨之變化。最后，根據(jù)消元的路徑代入數(shù)據(jù)求出目標(biāo)反應(yīng)方程式焓變。4．解題步驟：觀察反應(yīng)物、生成物在已知式中的位置，根據(jù)目標(biāo)方程式中各物質(zhì)計量數(shù)和位置的需要，對已知方程式進(jìn)行處理，或調(diào)整計量數(shù)或調(diào)整反應(yīng)方向.突破解題最大的難點(diǎn)，具體而言可以分以下步驟：1)若目標(biāo)熱化學(xué)反應(yīng)方程式中只與一個已知熱化學(xué)方程式共有的某物質(zhì)為參考物，以此參照物在目標(biāo)熱化學(xué)反應(yīng)方程式中的位置及計量數(shù)確定分熱化學(xué)方程式的計量數(shù)、ΔH的改變量及加減．若目標(biāo)熱化學(xué)反應(yīng)方程式中某物質(zhì)，在多個已知的熱化學(xué)方程式中出現(xiàn)，則在計算確定ΔH時暫時不考慮。2)將參照物在已知分反應(yīng)中的計量數(shù)調(diào)整為與目標(biāo)熱化學(xué)反應(yīng)方程式中相同；3)在目標(biāo)熱化學(xué)反應(yīng)方程式中以及已知分熱化學(xué)方程式的同一邊(同為反應(yīng)物或生成物)；直接相加；反之，相減；4)經(jīng)過上述三個步驟處理后仍然出現(xiàn)與目標(biāo)方程式無關(guān)的物質(zhì)，再通過調(diào)整相關(guān)已知方程式的方式，消除目標(biāo)方程式中無關(guān)的物質(zhì)。5)將焓變代入，求出特定目標(biāo)方程式的反應(yīng)熱或按題目要求書寫目標(biāo)熱化學(xué)方程式。同時筆者根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗總結(jié)將解題步驟總結(jié)為朗朗上口的順口溜：察唯一、調(diào)系數(shù)、定側(cè)向、同側(cè)加、異側(cè)減、消無關(guān)、作運(yùn)算三、常用關(guān)系式熱化學(xué)方程式焓變之間的關(guān)系aA=BΔH1A=eq\f(1,a)BΔH2ΔH2＝eq\f(1,a)ΔH1或ΔH1＝aΔH2aA=BΔH1B=aAΔH2ΔH1＝－ΔH2ΔH＝ΔH1＋ΔH21．(2023?湖南卷，16節(jié)選)(1)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：①②③計算反應(yīng)④的_______；【答案】(1)+118【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律，將①②③可得C6H5C2H5(g)?C6H5CH=CH2(g)+H2(g)?H4=4386.9kJ/mol(4263.1kJ/mol)(241.8kJ/mol)=+118kJ/mol。2．(2023?湖北省選擇性考試，19節(jié)選)(1)已知C40H中的碳?xì)滏I和碳碳鍵的鍵能分別為431.0kJ·mol－1和298.0kJ·mol－1，HH鍵能為436.0kJ·mol－1。估算C40H20(g)C40H18(g)+H2(g)的ΔH=_______kJ·mol－1。【答案】(1)128【解析】(1)由C40H20和C40H18的結(jié)構(gòu)式和反應(yīng)歷程可以看出，C40H20中斷裂了2根碳?xì)滏I，C40H18形成了1根碳碳鍵，所以C40H20(g)C40H18(g)+H2(g)的ΔH=(431×2298436)kJ·mol－1=+128kJ·mol－1。3．(2023?全國乙卷，28節(jié)選)(2)已知下列熱化學(xué)方程式：FeSO4·7H2O(s)FeSO4(s)+7H2O(g)ΔH1＝akJ·mol?1FeSO4·xH2O(s)FeSO4(s)+xH2O(g)ΔH2＝bkJ·mol?1FeSO4·yH2O(s)FeSO4(s)+yH2O(g)ΔH3＝ckJ·mol?1則FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·yH2O(s)2FeSO4·xH2O(s)的ΔH=_______kJ·mol?1?！敬鸢浮?2)(a+c2b)【解析】(2)①FeSO4·7H2O(s)FeSO4(s)+7H2O(g)ΔH1＝akJ·mol?1；②FeSO4·xH2O(s)FeSO4(s)+xH2O(g)ΔH2＝bkJ·mol?1；③FeSO4·yH2O(s)FeSO4(s)+yH2O(g)ΔH3＝ckJ·mol?1；根據(jù)蓋斯定律可知，①+③②×2可得FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·yH2O(s)2FeSO4·xH2O(s)，則ΔH=(a+c2b)kJ·mol?1。4．(2023?浙江省1月選考，19)“碳達(dá)峰?碳中和”是我國社會發(fā)展重大戰(zhàn)略之一，CH4還原CO2是實現(xiàn)“雙碳”經(jīng)濟(jì)的有效途徑之一，相關(guān)的主要反應(yīng)有：I：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)?H1=+247kJ?mol1，K1II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)?H2=+41kJ?mol1，K2(2)反應(yīng)CH4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)的?H=_________kJ?mol1，K=_________(用K1、K2表示)。【答案】(2)+329K1?K22【解析】(2)已知：I：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)?H1=+247kJ?mol1，K1II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)?H2=+41kJ?mol1，K2根據(jù)蓋斯定律，由Ⅰ+Ⅱ2得反應(yīng)H4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)；故△H=△H1+2△H2=+329kJ?mol1，K=K1?K22。5．(2023?全國甲卷，28節(jié)選)甲烷選擇性氧化制備甲醇是一種原子利用率高的方法?；卮鹣铝袉栴}：(1)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：①3O2(g)2O3(g)K1ΔH1=285kJ·mol－1②2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(l) K2ΔH2=329kJ·mol－1反應(yīng)③CH4(g)+O3(g)CH3OH(l)+O2(g)的ΔH3=_______kJ·mol－1，平衡常數(shù)K3=_______(用K1、K2表示)?！敬鸢浮?1)或【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律可知，反應(yīng)③=(反應(yīng)②①)，所以對應(yīng)ΔH3=；根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式與熱化學(xué)方程式之間的關(guān)系可知，對應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)或。6．(2023?浙江省6月選考，19節(jié)選)水煤氣變換反應(yīng)是工業(yè)上的重要反應(yīng)，可用于制氫。水煤氣變換反應(yīng)：H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)ΔH＝－41.2kJ·mol－1該反應(yīng)分兩步完成：3O3(s)＋CO(g)(s)＋CO2(g)ΔH1＝－47.2kJ·mol－12(s)＋H2O(g)O3(s)＋H2(g)ΔH2(1)ΔH2=_______kJ·mol－1?！敬鸢浮?1)6【解析】(1)設(shè)方程式①H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)ΔH＝－41.2kJ·mol－1②3O3(s)＋CO(g)(s)＋CO2(g)ΔH1＝－47.2kJ·mol－1③2(s)＋H2O(g)O3(s)＋H2(g)ΔH2根據(jù)蓋斯定律可知，③=①②，則ΔH2=ΔHΔH1=(－41.2kJ·mol－1)(－47.2kJ·mol－1)=6kJ·mol－1。7．(2022·全國甲卷)金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域有著重要用途，目前生產(chǎn)鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉(zhuǎn)化為TiCl4，再進(jìn)一步還原得到鈦。TiO2轉(zhuǎn)化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時反應(yīng)的熱化學(xué)方程式及其平衡常數(shù)如下：(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋O2(g)ΔH1＝172kJ·mol－1Kp1＝1.0×10－2(ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)=TiCl4(g)＋2CO(g)ΔH2＝－51kJ·mol－1Kp1＝1.2×1012pa反應(yīng)2C(s)＋O2(g)=2CO(g)的ΔH為_______kJ·mol－1【答案】－223

8．(2022·全國乙卷)油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫，需要回收處理并加以利用。已知下列反應(yīng)熱化學(xué)方程式：①2H2S(g)＋3O2(g)=2SO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－1036kJ·mol－1②4H2S(g)＋2SO2(g)=3S2(g)＋4H2O(g)ΔH2＝94kJ·mol－1③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH3＝－484kJ·mol－1計算H2S熱分解反應(yīng)④2H2S(g)=S2(g)＋2H2的ΔH4＝________kJ·mol－1【答案】1709．(2022·湖北卷)已知：①CaO(s)＋H2O(l)=Ca(OH)2(s)ΔH1＝－65.17kJ·mol－1②Ca(OH)2(s)=Ca2+(aq)＋2OH－(aq)ΔH2＝－16.73kJ·mol－1③Al(s)＋OH－(aq)＋3H2O(l)=[Al(OH)4]－(aq)＋H2(g)ΔH3＝－415.0kJ·mol－1則CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)=Ca2+(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)的ΔH4＝________kJ·mol－1【答案】－911.910．(2022·河北卷)氫能是極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗詺淙剂蠟榇淼娜剂想姵赜辛己玫膽?yīng)用前景。298K時，1gH2燃燒生成H2O(g)放熱121kJ，1molH2O(l)蒸發(fā)吸熱44kJ，表示H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式為_____________________________________________【答案】(1)H2(g)＋O2(g)=H2O(1)ΔH＝－286kJ·mol－111．(2021·全國甲卷)CO2加H2制甲醇的總反應(yīng)可表示為CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實現(xiàn)：①CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH1＝＋41kJ·mol－1②CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH2＝－90kJ·mol－1總反應(yīng)的ΔH＝________kJ·mol－1【答案】－49【解析】由蓋斯定律可知，反應(yīng)①＋反應(yīng)②得總反應(yīng)方程式，則總反應(yīng)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋41kJ·mol－1＋(－90kJ·mol－1)＝－49kJ·mol－1。12．(2021·全國乙卷)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化學(xué)分解反應(yīng)，在一定頻率(ν)光的照射下機(jī)理為：NOCl＋hν→NOCl*NOCl＋NOCl*→2NO＋Cl2其中hν表示一個光子能量，NOCl*表示NOCl的激發(fā)態(tài)?？芍?，分解1mol的NOCl需要吸收____mol的光子【答案】0.5【解析】由題目給出的反應(yīng)機(jī)理可知，反應(yīng)總方程式為2NOCl＋hν→2NO＋Cl2，故分解1molNOCl需要0.5mol的光子。13．(2021·湖南卷)氨氣中氫含量高，是一種優(yōu)良的小分子儲氫載體，且安全、易儲運(yùn)，在一定溫度下，利用催化劑將NH3分解為N2和H2相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)化學(xué)鍵N≡NH—HN—H鍵能E/(kJ·mol－1)946436.0390.8反應(yīng)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH＝________kJ·mol－1；【答案】(1)＋90.814．(2021·河北卷)當(dāng)今，世界多國相繼規(guī)劃了碳達(dá)峰、碳中和的時間節(jié)點(diǎn)，因此，研發(fā)二氧化碳利用技術(shù)、降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點(diǎn)。大氣中的二氧化碳主要來自煤、石油及其他含碳化合物的燃燒。已知25℃時，相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表：物質(zhì)H2(g)C(石墨，s)C6H6(l)燃燒熱ΔH(kJ·mol－1)－285.8－393.5－3267.5則25℃時H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的熱化學(xué)方程式為____________________【答案】(1)3H2(g)＋6C(石墨，s)=C6H6(l)ΔH＝＋49.1kJ·mol－1【解析】由題給燃燒熱數(shù)據(jù)可得，①H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH1＝－285.8kJ·mol－1，②C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH2＝－393.5kJ·mol－1，③C6H6(l)＋eq\f(15,2)O2(g)=6CO2(g)＋3H2O(l)ΔH3＝－3267.5kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律，目標(biāo)方程式可由3×①＋6×②－③得到，其ΔH＝(－285.8kJ·mol－1)×3＋(－393.5kJ·mol－1)×6－(－3267.5kJ·mol－1)＝＋49.1kJ·mol－1，故H2(g)與C(石墨，s)生成C6H6(l)的熱化學(xué)方程式為3H2(g)＋6C(石墨，s)=C6H6(l)ΔH＝＋49.1kJ·mol－1。15．(2021·廣東卷)我國力爭于2030年前做到碳達(dá)峰，2060年前實現(xiàn)碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點(diǎn)之一。該重整反應(yīng)體系主要涉及以下反應(yīng)：a)CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH1b)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2c)CH4(g)C(s)＋2H2(g)ΔH3d)2CO(g)CO2(g)＋C(s)ΔH4e)CO(g)＋H2(g)H2O(g)＋C(s)ΔH5根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)a的ΔH1＝______________(寫出一個代數(shù)式即可)【答案】(1)ΔH3－ΔH4(或ΔH2＋ΔH3－ΔH5)16．(2021·湖北卷)丙烯是一種重要的化工原料，可在催化劑作用下，由丙烷直接脫氫或氧化脫氫制備反應(yīng)I(直接脫氫)：C3H8(g)=C3H6(g)＋H2(g)ΔH1＝+125kJ·mol－1已知鍵能：E(C—H)=416kJ/molE(H—H)=436kJ/mol，由此計算生成1mol碳碳π鍵放出的能量為______kJ；【答案】271【解析】反應(yīng)I中斷裂2molC—H鍵，形成1mol碳碳π鍵和1molH—H鍵，故416×2—E(碳碳π鍵)—436=+125kJ/mol。解得E(碳碳π鍵)=271kJ/mol。1．(2024·山東濟(jì)寧高三期末節(jié)選)研究CO2的資源綜合利用，對實現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”有重要意義。(1)在CO2加氫合成CH3OH的體系中，同時發(fā)生以下反應(yīng)：反應(yīng)Ⅰ．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1反應(yīng)Ⅱ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41kJ·mol－1反應(yīng)Ⅲ．CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH3=90kJ·mol－1反應(yīng)Ⅰ的ΔH1=，該反應(yīng)在(填“高溫”、“低溫”或“任意溫度”)下能自發(fā)。【答案】(1)49kJ·mol－1低溫【解析】(1)Ⅰ=Ⅱ+Ⅲ則，ΔH1=ΔH2+ΔH3=+41kJ·mol－1+(90kJ·mol－1)=49kJ·mol－1；該反應(yīng)正向放熱，正向體積減小熵減，當(dāng)ΔG=ΔH1TΔS＜0時T較小，則該反應(yīng)低溫自發(fā)。2．(2024·浙江省浙南名校聯(lián)盟高三第一次聯(lián)考節(jié)選)已知下列熱化學(xué)方程式：·5H2O(s)==CuSO4(s)+5H2O(g)ΔH1＝akJ·mol?1·xH2O(s)==CuSO4(s)+xH2O(g)ΔH2＝bkJ·mol?1·yH2O(s)==CuSO4(s)+yH2O(g)ΔH3＝ckJ·mol?1則·5H2O(s)+·yH2O(s)===2[·xH2O(s)]的△H=kJ/mol?！敬鸢浮?a+c2b)【解析】根據(jù)蓋斯定律，可得·5H2O(s)+·yH2O(s)===2[·xH2O(s)]的的△H=(a+c2b)kJ·mol1；3．(2024·THUSSAT中學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)學(xué)術(shù)能力高三診斷性測試節(jié)選)(2)工業(yè)上以CO2和NH3為原料在一定溫度和壓強(qiáng)下合成尿素，反應(yīng)分兩步：i.CO2(g)+2NH3(g)=H2NCOONH4(g)

△H1=272kJ/mol；ii.H2NCOONH4(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)

△H2=+138kJ/mol；①反應(yīng)CO2(g)+2NH3(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)

△H3=kJ/mol，該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是(填“低溫”、“高溫”、“任何溫度”)?！敬鸢浮?2)134低溫【解析】(2)目標(biāo)反應(yīng)=ⅰ+ⅱ，則△H3=△H1+△H2=(272+138)kJ/mol=134kJ/mol；反應(yīng)正向放熱，體積減小熵減，則反應(yīng)為低溫自發(fā)。4．(2024·浙江省三校高三聯(lián)考選考模擬節(jié)選)將二氧化碳轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品是目前研究的熱點(diǎn)之一，甲醇是重要的化工原料和優(yōu)良的替代燃料，因此加氫制甲醇被廣泛關(guān)注。在催化劑作用下主要發(fā)生以下反應(yīng)。Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝49.4kJ·mol?1Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝+41kJ·mol?1Ⅲ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH3(1)反應(yīng)Ⅲ自發(fā)進(jìn)行的條件是?！敬鸢浮?1)低溫【解析】(1)由蓋斯定律可知，反應(yīng)I反應(yīng)II即可得到CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH3=ΔH1ΔH2=90.4；反應(yīng)III是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，ΔHΔS，當(dāng)ΔHΔS時反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則該自發(fā)進(jìn)行的條件是低溫。5．(2024·黑龍江龍東五地市高三聯(lián)考節(jié)選)甲烷和乙烯是重要的氣體燃料和化工原料?；卮鹣铝袉栴}：(1)甲烷化反應(yīng)即為氫氣和碳氧化物反應(yīng)生成甲烷，有利于實現(xiàn)碳循環(huán)利用。已知涉及的反應(yīng)如下：反應(yīng)Ⅰ：CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)ΔH1＝206.2kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH2反應(yīng)Ⅲ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH3＝165kJ·mol－1則ΔH2=kJ·mol－1?！敬鸢浮?1)41.2【解析】(1)反應(yīng)Ⅰ：CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)ΔH1＝206.2kJ·mol－1，反應(yīng)ⅡCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH2，反應(yīng)Ⅲ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH3＝165kJ·mol－1，反應(yīng)Ⅱ=反應(yīng)Ⅰ反應(yīng)Ⅲ，所以。6．(2024·湖北鄂東南省級示范高中教育教學(xué)改革聯(lián)盟高三聯(lián)考節(jié)選)空氣中CO2含量的控制和CO2資源利用具有重要意義。(1)已知25℃、101下，在合成塔中，可通過二氧化碳和氫氣合成甲醇，后續(xù)可制備甲酸。某反應(yīng)體系中發(fā)生反應(yīng)如下：Ⅰ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH1＝+41.2kJ·mol－1Ⅱ．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2＝49kJ·mol－1Ⅲ．CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH3＝165kJ·mol－1①幾種化學(xué)鍵的鍵能如表所示，則。化學(xué)鍵鍵能/413a463797.5【答案】(1)436【解析】(1)①根據(jù)Ⅲ

CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH1＝165kJ·mol－1，反應(yīng)的焓變等于反應(yīng)物總鍵能減去產(chǎn)物總鍵能，則，。7．(2024·廣西部分高中高三一模節(jié)選)綠色能源是未來能源發(fā)展的方向，積極發(fā)展氫能，是實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的重要舉措，可以用以下方法制備氫氣。I．甲烷和水蒸氣催化制氫氣。主要反應(yīng)如下：i．CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

△H=+206.2kJ?mol1ii．CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

△H=41.2kJ?mol1(1)反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的△H=kJ?mol1?！敬鸢浮?1)+247.4【解析】(1)由題干信息已知，反應(yīng)i．CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH=+206.2kJ?mol1，反應(yīng)ii．CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH=41.2kJ?mol1，反應(yīng)i反應(yīng)ii可得反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)，根據(jù)蓋斯定律可知，ΔH=(+206.2kJ/mol)(41.2kJ/mol)=+247.4kJ?mol1。8．二氧化碳回收利用是環(huán)保科學(xué)研究的熱點(diǎn)課題。已知CO2經(jīng)催化加氫可合成低碳烯烴：2CO2(g)＋6H2(g)CH2=CH2(g)＋4H2O(g)ΔH(1)幾種物質(zhì)的能量(kJ·mol－1)如表所示(在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，規(guī)定單質(zhì)的能量為0，測得其他物質(zhì)生成時放出的熱量為其具有的能量)：物質(zhì)CO2(g)H2(g)CH2=CH2(g)H2O(g)能量/kJ·mol－1－394052－242ΔH＝______kJ·mol－1(2)幾種化學(xué)鍵的鍵能(kJ·mol－1)化學(xué)鍵COH—HC=CH—CH—O鍵能/kJ·mol－1803436615a463a＝_______【答案】(1)－128(2)409.25【解析】(1)ΔH＝生成物的總能量－反應(yīng)物的總能量＝(52－242×4－0＋394×2)kJ·mol－1＝－128kJ·mol－1。(2)ΔH＝斷裂化學(xué)鍵的總鍵能－形成化學(xué)鍵的總鍵能＝(803×4＋436×6－615－4a－463×8)kJ·mol－1＝－128kJ·mol－1，解得a＝409.25。9．氫氣既是一種優(yōu)質(zhì)的能源，又是一種重要化工原料，高純氫的制備是目前的研究熱點(diǎn)。(1)甲烷水蒸氣催化重整是制備高純氫的方法之一，甲烷和水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是：CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)ΔH＝＋165.0kJ·mol－1已知反應(yīng)器中存在如下反應(yīng)過程：I.CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH1＝＋206.4kJ·mol－1II.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH2根據(jù)上述信息計算：a＝_________，ΔH2＝_________。【答案】415.141.4kJ·mol－1【解析】反應(yīng)CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)△H1＝=4akJ·mol－1+2×465kJ·mol－1(1076kJ·mol－1+3×436kJ·mol－1)=+206.4kJ·mol－1，解得a=415.1kJ·mol－1；ⅢCH2(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)△H＝+165.0kJ·mol－1，I.CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)△H1＝+206.4kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律可知II=ⅢI，所以△H2=△H△H1=+165.0kJ·mol－1206.4kJ·mol－1=41.4kJ·mol－1。10．已知重整過程中部分反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：①CH4(g)=C(s)＋2H2(g)ΔH1＝＋74.8kJ·mol－1②CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝－41.2kJ·mol－1③C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH3＝＋131.5kJ·mol－1則反應(yīng)CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝________。【答案】＋247.5kJ·mol－1【解析】根據(jù)蓋斯定律，由①－②＋③可得：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋74.8kJ·mol－1－(－41.2kJ·mol－1)＋131.5kJ·mol－1＝＋247.5kJ·mol－1。11．已知：①CO(g)＋H2O(g)HCOOH(g)ΔH1＝－72.6kJ·mol－1②2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)ΔH2＝－566.0kJ·mol－1則反應(yīng)2CO2(g)＋2H2O(g)2HCOOH(g)＋O2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1【答案】＋420.8【解析】根據(jù)蓋斯定律，由2×①－②，可得2CO2(g)＋2H2O(g)2HCOOH(g)＋O2(g)ΔH＝－72.6×2kJ·mol－1＋566.0kJ·mol－1＝＋420.8kJ·mol－1。12．氨氣具有還原性，例如，氨氣能與鹵素單質(zhì)發(fā)生置換反應(yīng)。已知幾種化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示。化學(xué)鍵N—HN≡NBr—BrH—Br鍵能/(kJ·mol－1)391946194366請寫出氨氣與溴蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：____________________________________________。【答案】2NH3(g)＋3Br2(g)=N2(g)＋6HBr(g)ΔH＝－214kJ·mol－1【解析】NH3與溴蒸氣發(fā)生置換反應(yīng)，化學(xué)方程式為2NH3(g)＋3Br2(g)=N2(g)＋6HBr(g)ΔH＝∑(反應(yīng)物的鍵能)－∑(生成物的鍵能)＝(6×391kJ·mol－1＋3×194kJ·mol－1)－(946kJ·mol－1＋6×366kJ·mol－1)＝－214kJ·mol－1。13．已知：Ⅰ.2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)ΔH1＝－113kJ·mol－1Ⅱ.NO(g)＋O3(g)=NO2(g)＋O2(g)ΔH2＝－199kJ·mol－1Ⅲ.N2O4(g)=2NO2(g)ΔH3＝＋55.3kJ·mol－1Ⅳ.4NO2(g)＋O2(g)=2N2O5(g)ΔH4＝－57kJ·mol－1則反應(yīng)6NO2(g)＋O3(g)=3N2O5(g)ΔH＝________kJ·mol－1【答案】－228【解析】根據(jù)蓋斯定律eq\f(1,2)×(Ⅳ×3＋Ⅱ×2－Ⅰ)得：6NO2(g)＋O3(g)=3N2O5(g)ΔH＝eq\f(1,2)×[(－57kJ·mol－1)×3＋(－199kJ·mol－1)×2－(－113kJ·mol－1)]＝－228kJ·mol－1。14．CO2可用來合成低碳烯烴。2CO2(g)＋6H2(g)CH2=CH2(g)＋4H2O(g)ΔH＝akJ·mol－1已知：H2和CH2=CH2的燃燒熱分別是285.8kJ·mol－1和1411.0kJ·mol－1，且H2O(g)H2O(l)ΔH＝－44.0kJ·mol－1，則a＝________。【答案】－127.8【解析】根據(jù)題給信息，可知①H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1，②CH2=CH2(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－1411.0kJ·mol－1，③H2O(g)H2O(l)ΔH＝－44.0kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律，由①×6－②－③×4，可得：2CO2(g)＋6H2(g)CH2=CH2(g)＋4H2O(g)ΔH＝akJ·mol－1＝－285.8kJ·mol－1×6－(－1411.0kJ·mol－1)－(－44.0kJ·mol－1)×4＝－127.8kJ·mol－1。15．已知CaSO4·2H2O脫水過程的熱化學(xué)方程式如下：CaSO4·2H2O(s)=CaSO4·eq\f(1,2)H2O(s)＋eq\f(3,2)H2O(g)ΔH1＝＋83.2kJ·mol－1CaSO4·eq\f(1,2)H2O(s)=CaSO4(s)＋eq\f(1,2)H2O(g)ΔH2又知：CaSO4·2H2O(s)=CaSO4(s)＋2H2O(l)ΔH3＝＋26kJ·mol－1H2O(g)=H2O(l)ΔH4＝－44kJ·mol－1則ΔH2為________________。【答案】＋30.8kJ·mol－1【解析】將題中四個已知熱化學(xué)方程式依次編號為①、②、③、④，根據(jù)蓋斯定律得①＋②＝③－2×④，則ΔH2＝ΔH3－2ΔH4－ΔH1＝[26－2×(－44)－83.2]kJ·mol－1＝＋30.8kJ·mol－1。16．合成氨工業(yè)上常用下列方法制備H2：方法Ⅰ：C(s)＋2H2O(g)CO2(g)＋2H2(g)方法Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)已知：①C(s，石墨)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－394kJ·mol－1；②2C(s，石墨)＋O2(g)=2CO(g)ΔH2＝－222kJ·mol－1；③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH3＝－484kJ·mol－1。試計算25℃時由方法Ⅱ制備1000gH2所放出的能量為________?！敬鸢浮?0500kJ【解析】CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的ΔH＝ΔH1－eq\f(1,2)ΔH2－eq\f(1,2)ΔH3＝－394kJ·mol－1－eq\f(1,2)(－222kJ·mol－1)－eq\f(1,2)(－484kJ·mol－1)＝－41kJ·mol－1，所以制備1000gH2所放出的能量為20500kJ。17．已知：N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH＝＋180.5kJ·mol－1C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－12C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝－221kJ·mol－1則反應(yīng)2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝________kJ·mol－1【答案】－746.5kJ·mol－1【解析】根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式可寫出目標(biāo)反應(yīng)，然后根據(jù)蓋斯定律可知ΔH＝[－180.5－(－221)＋2×(－393.5)]kJ·mol－1＝－746.5kJ·mol－1。18．應(yīng)對霧霾污染、改善空氣質(zhì)量需要從多方面入手，如開發(fā)利用清潔能源。甲醇是一種可再生的清潔能源，具有廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景。已知：①CH3OH(g)＋H2O(l)=CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋93.0kJ·mol－1②CH3OH(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1③CH3OH(g)=CH3OH(l)ΔH＝－38.19kJ·mol－1則表示CH3OH(l)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為_________________________________________________。【答案】CH3OH(l)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－726.51kJ·mol－1【解析】根據(jù)蓋斯定律，②×3－①×2－③得CH3OH(l)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－726.51kJ·mol－1。19．環(huán)戊二烯()是重要的有機(jī)化工原料，廣泛用于農(nóng)藥、橡膠、塑料等生產(chǎn)?；卮鹣铝袉栴}：已知：ΔH1＝100.3kJ·mol－1①H2(g)＋I(xiàn)2(g)=2HI(g)ΔH2＝－11.0kJ·mol－1②對于反應(yīng)：③ΔH3＝________kJ·mol－1【答案】(1)89.3【解析】根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)①＋②可得反應(yīng)③，則ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝100.3kJ?mol－1＋(－11.0kJ·mol－1)＝89.3kJ·mol－1。20．工業(yè)合成氨的反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)是人工固氮的主要手段，對人類生存、社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有重大意義。合成氨反應(yīng)的反應(yīng)歷程和能量變化如下圖所示：(1)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝________(2)對總反應(yīng)速率影響較小的步驟的能壘(活化能)為_____kJ·mol－1，該步驟的化學(xué)方程式為________________。【答案】(1)－92kJ·mol－1(1)124*N2＋3*H2=2*N＋6*H【解析】21．氨基甲酸銨(H2NCOONH4)為尿素生產(chǎn)過程的中間產(chǎn)物，易分解。某小組對氨基甲酸銨的分解實驗進(jìn)行探究已知：Ⅰ.N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH1＝－92.4kJ·mol－1Ⅱ.C(s)＋O2(g)CO2(g)ΔH2＝－393.8kJ·mol－1Ⅲ.N2(g)＋3H2(g)＋C(s)＋O2(g)H2NCOONH4(s)ΔH3＝－645.7kJ·mol－1(1)寫出H2NCOONH4分解生成NH3與CO2氣體的熱化學(xué)方程式：_________________________。(2)已知：RlnKp＝－eq\f(ΔH,T)＋C(C為常數(shù))。根據(jù)上表實驗數(shù)據(jù)得到下圖，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH＝______kJ·mol－1【答案】(1)H2NCOONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)ΔH＝＋159.5kJ·mol－1(2)＋144.2【解析】已知：Ⅰ.N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH1＝－92.4kJ·mol－1，Ⅱ.C(s)＋O2(g)CO2(g)ΔH2＝－393.8kJ·mol－1，Ⅲ.N2(g)＋3H2(g)＋C(s)＋O2(g)H2NCOONH4(s)ΔH3＝－645.7kJ·mol－1，由蓋斯定律Ⅰ＋Ⅱ－Ⅲ得：H2NCOONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3＝＋159.5kJ·mol－1。②把圖像上點(diǎn)的數(shù)值代入RlnKp＝－eq\f(ΔH,T)＋C得：69.50＝－ΔH×3.19×10－3＋C和53.64＝－ΔH×3.30×10－3＋C，聯(lián)立求解得，ΔH＝＋144.2kJ·mol－1。22．從空氣中捕獲CO2直接轉(zhuǎn)化為甲醇是二十多年來“甲醇經(jīng)濟(jì)”領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，諾貝爾化學(xué)獎獲得者喬治·安德魯教授首次以金屬釕作催化劑實現(xiàn)了這種轉(zhuǎn)化，其轉(zhuǎn)化如圖所示(1)如圖所示轉(zhuǎn)化中，第4步常采取________法將甲醇和水進(jìn)行分離、dkJ·mol－1，則該轉(zhuǎn)化總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是_____________________________________。【答案】【解析】(1)甲醇易揮發(fā)，沸點(diǎn)較低，與水的沸點(diǎn)相差較大，可以采用蒸餾或分餾的方法分離甲醇和水。(2)根據(jù)圖示是一個閉合的環(huán)，說明總反應(yīng)的反應(yīng)熱是四步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和，結(jié)合碳元素守恒，可以寫出總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(l)＋H2O(l)ΔH＝(a＋b＋c＋d)kJ·mol－1。23．甲醇是重要的化工原料，可用于制備甲醛、醋酸等產(chǎn)品。利用CH4與O2在催化劑的作用下合成甲醇。主反應(yīng)：CH4(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CH3OH(g)ΔH副反應(yīng)：CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(g)科技工作者結(jié)合實驗與計算機(jī)模擬結(jié)果，研究了CH4、O2和H2O(g)(H2O的作用是活化催化劑)按照一定體積比在催化劑表面合成甲醇的反應(yīng)，部分歷程如下圖所示(吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注，TS代表過渡態(tài))(1)在催化劑表面上更容易被吸附的是________(填“H2O”或“O2”)(2)該歷程中正反應(yīng)最大的活化能為________kJ·mol－1，寫出該步驟的化學(xué)方程式：_____________________?！敬鸢浮?1)H2O(2)22.37*CH4＋*OH=*CH3OH＋*H【解析】(1)*H2O能量更低，故H2O更容易被吸附。(2)正反應(yīng)最大的活化能為[－12.68－(－35.05)]kJ·mol－1＝22.37kJ·mol－1；化學(xué)方程式為*CH4＋*OH=*CH3OH＋*H。24．推動煤炭清潔高效利用是未來煤炭利用的發(fā)展方向，其中煤制天然氣(主要成分甲烷)能對燃?xì)赓Y源有重要補(bǔ)充作用。在催化劑作用下，其涉及的主要反應(yīng)如下：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)ΔH1＝－206.2kJ·mol－1ⅠCO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝－41.2kJ·mol－1ⅡCO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH3Ⅲ荷蘭埃因霍溫大學(xué)學(xué)者結(jié)合實驗與計算機(jī)模擬結(jié)果，研究了在催化劑鈷表面上反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)歷程，如圖所示，其中吸附在鈷催化劑表面上的物種用*標(biāo)注。(1)該歷程中最大能壘E正＝________kJ·mol－1，寫出該步驟的化學(xué)方程式：______________________。(2)ΔH3＝________kJ·mol－1【答案】(1)136.1CO*＋2H*＋2H2(g)=C*＋O*＋2H*＋2H2(g)(2)－165.0【解析】(1)根據(jù)圖中信息得出，該歷程中最大能壘是相對能量7.8kJ·mol－1到143.9kJ·mol－1，即E正＝136.1kJ·mol－1；該步驟的化學(xué)方程式為CO*＋2H*＋2H2(g)=C*＋O*＋2H*＋2H2(g)。(2)根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)Ⅰ－反應(yīng)Ⅱ＝反應(yīng)Ⅲ，ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－206.2kJ·mol－1－(－41.2kJ·mol－1)＝－165.0kJ·mol－1。25．已知反應(yīng)2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)的ΔH＝＋11kJ·mol－1，1molH2(g)、1molI2(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時分別需要吸收436kJ、151kJ的能量，則1molHI(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時需吸收的能量為________kJ?！敬鸢?/p>