2023屆新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化學(xué)案

化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化【學(xué)科素養(yǎng)】1.變化觀念與平衡思想：認(rèn)識化學(xué)變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成，并伴有能量的轉(zhuǎn)化；能多角度、動態(tài)地分析熱化學(xué)方程式，運用熱化學(xué)反應(yīng)原理解決實際問題。2．證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過分析、推理等方法認(rèn)識研究反應(yīng)熱的本質(zhì)，建立蓋斯定律模型。3．科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任：能分析、評價生產(chǎn)和生活實際中的能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，并能從能源利用率、環(huán)境保護(hù)等角度綜合考慮，提出利用化學(xué)變化實現(xiàn)能量儲存和釋放的有實用價值的建議?？键c考題考點一：反應(yīng)熱焓變熱化學(xué)方程式2021廣東選擇考第3題2021山東等級考第14題2021湖南選擇考第16題2020全國Ⅱ卷第16題2020天津等級考第10題2019全國Ⅰ卷第28題(3)2017全國Ⅰ卷第28題(2)考點二：燃燒熱能源中和反應(yīng)的反應(yīng)熱2021河北選擇考第16題2020北京等級考第12題2020全國Ⅱ卷第28題考點三：蓋斯定律反應(yīng)熱的計算與比較2021全國甲卷第28題2021廣東選擇考第19題2021浙江6月選考第21題2020全國Ⅰ卷第18題2020全國Ⅰ卷第28題2019全國Ⅱ卷第27題(1)2019全國Ⅲ卷第28題(2)2018全國Ⅱ卷第27題(1)2017全國Ⅱ卷第27題(1)2017全國Ⅲ卷第28題(1)分析近五年的高考試題，高考命題在本講有以下規(guī)律：1．從考查題型和內(nèi)容上看，高考命題以選擇題和非選擇題的形式呈現(xiàn)，考查內(nèi)容主要有以下三個方面：(1)反應(yīng)熱的概念及計算；(2)熱化學(xué)方程式的書寫與正誤判斷；(3)蓋斯定律及其應(yīng)用。2．從命題思路上看，側(cè)重結(jié)合能量變化圖像、化學(xué)反應(yīng)歷程和燃燒熱等，考查反應(yīng)中的能量變化、反應(yīng)熱的比較及蓋斯定律的計算。(1)以化學(xué)反應(yīng)與能量的基本概念立題，考查化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的形式和反應(yīng)熱的有關(guān)計算；(2)以蓋斯定律的應(yīng)用立題，以非選擇題中某一問的形式考查熱化學(xué)方程式的書寫和反應(yīng)熱的計算，分值一般為2～3分。3．從考查學(xué)科素養(yǎng)的角度看，通過蓋斯定律、焓變與鍵能的關(guān)系、熱化學(xué)方程式的書寫等，考查考生變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知和科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的學(xué)科素養(yǎng)。1．對化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，復(fù)習(xí)備考應(yīng)從兩個角度進(jìn)行，一是從總能量變化的角度，二是從化學(xué)鍵鍵能的角度。2．對熱化學(xué)方程式的復(fù)習(xí)，一要抓住熱化學(xué)方程式的書寫規(guī)則，二要注意題目條件的設(shè)置。3．對蓋斯定律有關(guān)問題的復(fù)習(xí)，要理解蓋斯定律的本質(zhì)，熟悉歷年高考考查類型(圖像型、字母型、數(shù)值型等)?？键c一：反應(yīng)熱焓變熱化學(xué)方程式(基礎(chǔ)性考點)(一)從宏觀和微觀兩個角度認(rèn)識反應(yīng)熱和焓變1．化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)與特征2．焓變、反應(yīng)熱(1)焓(H)：用于描述物質(zhì)所具有能量的物理量。(2)焓變(ΔH)：ΔH＝H(生成物)－H(反應(yīng)物)，單位kJ·mol－1。(3)反應(yīng)熱：指當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定溫度下進(jìn)行時，反應(yīng)所放出或吸收的熱量，通常用符號Q表示，單位kJ·mol－1。(4)焓變與反應(yīng)熱的關(guān)系：對于等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，如果反應(yīng)中物質(zhì)的能量變化全部轉(zhuǎn)化為熱能，則有如下關(guān)系：ΔH＝Qp。微點撥關(guān)于焓的理解①焓是與內(nèi)能有關(guān)的相對比較抽象的一個物理量，焓變的值只與始末狀態(tài)有關(guān)而與過程無關(guān)。②物質(zhì)的焓越小，具有的能量越低，穩(wěn)定性越強(qiáng)。3．吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)(1)從總能量的相對大小的角度(2)從反應(yīng)熱的量化參數(shù)——鍵能的角度(3)從常見反應(yīng)類型的角度【助理解】正確判斷吸、放熱反應(yīng)(1)物質(zhì)的物理變化過程中，也會有能量的變化，不屬于吸熱反應(yīng)或放熱反應(yīng)；(2)化學(xué)反應(yīng)是放熱還是吸熱與反應(yīng)發(fā)生的條件沒有必然聯(lián)系。如吸熱反應(yīng)NH4Cl與Ba(OH)2·8H2O在常溫常壓下即可進(jìn)行，而很多放熱反應(yīng)需要在加熱的條件下引發(fā)才能進(jìn)行，如鋁熱反應(yīng)。4．科學(xué)思維：圖解反應(yīng)熱與活化能的關(guān)系(1)在無催化劑的情況下，E1為正反應(yīng)的活化能，E2為逆反應(yīng)的活化能，ΔH＝E1－E2。(2)催化劑能降低反應(yīng)所需活化能，但不影響焓變的大小。(二)描述反應(yīng)熱的工具——熱化學(xué)方程式1．概念：表明反應(yīng)所釋放或吸收的熱量的化學(xué)方程式。2．意義：不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。3．書寫步驟及要求4．書寫時的注意事項深思考N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1的意義是什么？提示：可逆反應(yīng)的熱化學(xué)方程式中ΔH表示轉(zhuǎn)化率為100%的反應(yīng)熱，不表示達(dá)到平衡狀態(tài)的反應(yīng)熱。上述熱化學(xué)方程式表示1molN2(g)和3molH2(g)生成2molNH3(g)時放出92.4kJ的熱量。能力點一：根據(jù)信息書寫熱化學(xué)方程式1．依據(jù)事實寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(1)1g碳與適量水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2，需要吸收10.94kJ熱量，此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_________________________________________________________________________________________________________________________。(2)已知2.0g燃料肼(N2H4)氣體完全燃燒生成N2和水蒸氣時，放出33.4kJ的熱量，則表示肼燃燒的熱化學(xué)方程式為______________________________________________________________________________________________________。(3)2molAl(s)與適量O2(g)反應(yīng)生成Al2O3(s)，放出1669.8kJ的熱量，此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_______________________________________________________________________________________________________________________。(4)2.3g某液態(tài)有機(jī)物能和Na反應(yīng)，與一定量的氧氣混合點燃，恰好完全燃燒，生成2.7g液態(tài)水和2.24LCO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)并放出68.35kJ的熱量，寫出此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________。(5)硅粉與HCl在300℃時反應(yīng)生成1molSiHCl3氣體和H2，放出225kJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_______________________________________________________________________________________________________________?！窘馕觥?1)1g(eq\f(1,12)mol)碳與適量水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2，需吸收10.94kJ熱量，則碳與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.28kJ·mol－1。(2)2.0g(eq\f(1,16)mol)肼氣體在氧氣中完全燃燒生成氮氣和水蒸氣時放出33.4kJ熱量，則表示肼燃燒的熱化學(xué)方程式為N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534.4kJ·mol－1。(3)2molAl(s)與適量O2(g)反應(yīng)生成Al2O3(s)，放出1669.8kJ的熱量，則此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為4Al(s)＋3O2(g)=2Al2O3(s)ΔH＝－3339.6kJ·mol－1。(4)通過燃燒的產(chǎn)物可知該有機(jī)物中肯定含有碳元素和氫元素，可能含有氧元素。n(H2O)＝eq\f(2.7g,18g·mol－1)＝0.15mol，n(H)＝0.3mol，m(H)＝0.3g，n(CO2)＝eq\f(2.24L,22.4L·mol－1)＝0.1mol，n(C)＝0.1mol，m(C)＝1.2g，則碳元素和氫元素的質(zhì)量之和是0.3g＋1.2g＝1.5g<2.3g，故該有機(jī)物中還含有氧元素，氧元素的質(zhì)量是2.3g－1.5g＝0.8g，n(O)＝0.05mol，從而可確定該有機(jī)物的分子式為C2H6O，硅和Na反應(yīng)，故該液態(tài)有機(jī)物為C2H5OH(l)，故該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1367kJ·mol－1。(5)根據(jù)題干知，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為Si(s)＋3HCl(g)eq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3(g)＋H2(g)ΔH＝－225kJ·mol－1。答案：(1)C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.28kJ·mol－1(2)N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534.4kJ·mol－1(3)4Al(s)＋3O2(g)=2Al2O3(s)ΔH＝－3339.6kJ·mol－1(4)C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1367kJ·mol－1(5)Si(s)＋3HCl(g)eq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3(g)＋H2(g)ΔH＝－225kJ·mol－12．已知化學(xué)反應(yīng)A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量變化如圖所示，請寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_____________________________________________________________________________________________________________________。【解析】由圖可知，生成物總能量高于反應(yīng)物總能量，故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1。答案：A2(g)＋B2(g)=2AB(g)ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1【加固訓(xùn)練】1．寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(1)N2(g)與H2(g)反應(yīng)生成17gNH3(g)，放出46.1kJ熱量______________________________________________________________________________________。(2)1molC2H5OH(l)完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)，放出1366.8kJ熱量______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，44.8LC2H2(g)在O2(g)中完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)，放出2598.8kJ熱量_________________________________________________________________________________________________________________________。(4)24gC(s)與足量H2O(g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g)，吸收262.6kJ熱量_____________________________________________________________________________________________________________________________________?！窘馕觥?1)1molN2(g)與3molH2(g)完全反應(yīng)生成2molNH3(g)時放出的熱量為46.1kJ×2＝92.2kJ。(2)C2H5OH燃燒的化學(xué)方程式為C2H5OH＋3O2=2CO2＋3H2O，故C2H5OH(l)完全燃燒生成CO2和H2O(l)的熱化學(xué)方程式為C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1366.8kJ·mol－1。(3)n(C2H2)＝eq\f(44.8L,22.4L·mol－1)＝2mol，故反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－2598.8kJ·mol－1。(4)1molC(s)與足量H2O(g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g)，吸收的熱量為eq\f(262.6kJ,2)＝131.3kJ。答案：(1)N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)ΔH＝－92.2kJ·mol－1(2)C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1366.8kJ·mol－1(3)2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－2598.8kJ·mol－1(4)C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.3kJ·mol－12．(2022·濱州模擬)一定條件下，在水溶液中1molCl－、ClO(x＝1，2，3，4)的能量(kJ)相對大小如圖所示。(1)D是________(填離子符號)。(2)B→A＋C反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為____________________________________________________________________________________(用離子符號表示)?！窘馕觥緿中氯元素的化合價為＋7價，應(yīng)為高氯酸根離子ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))；寫出B→A＋C的化學(xué)方程式，利用生成物的總能量減去反應(yīng)物的總能量求得ΔH＝(63－60×3)kJ·mol－1＝－117kJ·mol－1，寫出熱化學(xué)方程式。答案：(1)ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))(2)3ClO－(aq)=ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))(aq)＋2Cl－(aq)ΔH＝－117kJ·mol－1能力點二：根據(jù)鍵能計算反應(yīng)熱1．熟記反應(yīng)熱ΔH的基本計算公式ΔH＝生成物的總能量－反應(yīng)物的總能量ΔH＝反應(yīng)物的總鍵能－生成物的總鍵能2．規(guī)避易失分點計算物質(zhì)中鍵的個數(shù)時，不能忽略物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，如1mol晶體硅中含2molSi—Si鍵，1molSiO2中含4molSi—O鍵。3．利用結(jié)構(gòu)式判斷常見物質(zhì)(1mol)中的化學(xué)鍵數(shù)物質(zhì)CO2(C=O)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)石墨金剛石S8(S—S)Si鍵數(shù)24641.52821．(2022·廈門模擬)如圖表示甲、乙、丙三個過程的能量變化(其中H2、Br2、HBr均為氣態(tài))。下列有關(guān)說法正確的是()A.H原子形成1molH2吸收436kJ的能量B．Br2分子的化學(xué)性質(zhì)比Br原子的活潑C．反應(yīng)H2(g)＋Br2(g)=2HBr(l)ΔH＝－103kJ·mol－1D．已知條件不充分，無法計算乙過程的能量變化【解析】選D。A.1molH2分解生成H原子吸收436kJ的能量，則H原子形成1molH2放出436kJ的能量，故A錯誤；B.斷裂化學(xué)鍵吸收能量，則Br2分子的化學(xué)性質(zhì)比Br原子的穩(wěn)定，故B錯誤；C.H2、Br2、HBr均為氣態(tài)，則由圖可得，H2(g)＋Br2(g)=2HBr(g)ΔH＝－103kJ·mol－1，故C錯誤；D.HBr的鍵能未知，無法由焓變等于斷裂化學(xué)鍵吸收的能量減去成鍵釋放的能量計算乙過程的能量變化，故D正確。2．(預(yù)測題)SF6是一種優(yōu)良的絕緣氣體，分子結(jié)構(gòu)中只存在S—F鍵。已知：1molS(s)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)硫原子吸收能量280kJ，斷裂1molF—F、S—F鍵需要吸收的能量分別為160kJ、330kJ，則S(s)＋3F2(g)=SF6(g)的反應(yīng)熱ΔH為______?！窘馕觥繑嗔?molS—S鍵吸收能量280kJ，斷裂3molF—F鍵吸收能量3×160kJ，則吸收的總能量為Q吸＝280kJ＋3×160kJ＝760kJ，釋放的總能量為Q放＝330kJ×6＝1980kJ，由反應(yīng)方程式：S(s)＋3F2(g)=SF6(g)可知，ΔH＝760kJ·mol－1－1980kJ·mol－1＝－1220kJ·mol－1。答案：－1220kJ·mol－1【加固訓(xùn)練】1．(1)如表所示是部分化學(xué)鍵的鍵能參數(shù)。化學(xué)鍵P—PP—OO=OP=O鍵能/(kJ·mol－1)abcx已知白磷的燃燒熱為dkJ·mol－1，白磷及其完全燃燒的產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)如圖所示，則表中x＝________kJ·mol－1(用含a、b、c、d的代數(shù)式表示)。(2)已知：①CH2O(g)＋O2(g)=CO2(g)＋H2O(g)ΔH1＝－480kJ·mol－1；②相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表所示：化學(xué)鍵O=OH—HO—H鍵能/(kJ·mol－1)498436464則CO2(g)＋2H2(g)CH2O(g)＋H2O(g)ΔH＝____________________?！窘馕觥?1)白磷燃燒的化學(xué)方程式為P4＋5O2eq\o(=,\s\up7(點燃))P4O10，結(jié)合題圖中白磷及其完全燃燒產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，根據(jù)“反應(yīng)熱＝反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和”與燃燒熱概念可得等式：6a＋5c－(4x＋12b)＝－d，據(jù)此可得x＝eq\f(1,4)(d＋6a＋5c－12b)。(2)①CH2O(g)＋O2(g)=CO2(g)＋H2O(g)ΔH1＝－480kJ·mol－1；根據(jù)表中鍵能，寫出H2和O2反應(yīng)：②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH2＝－486kJ·mol－1。由②－①可得反應(yīng)：CO2(g)＋2H2(g)CH2O(g)＋H2O(g)，根據(jù)蓋斯定律，該反應(yīng)的ΔH＝－486kJ·mol－1－(－480kJ·mol－1)＝－6kJ·mol－1。答案：(1)eq\f(1,4)(d＋6a＋5c－12b)(2)－6kJ·mol－12．鍵能的大小可以衡量化學(xué)鍵的強(qiáng)弱，也可用于計算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱(ΔH)，化學(xué)反應(yīng)的ΔH等于反應(yīng)中斷裂舊化學(xué)鍵的鍵能之和與反應(yīng)中形成新化學(xué)鍵的鍵能之和的差。下面列舉了一些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)，供計算使用。化學(xué)鍵Si—OSi—ClH—HH—ClSi—SiSi—C鍵能/(kJ·mol－1)460360436431176347工業(yè)上的高純硅可通過下列反應(yīng)制?。篠iCl4(g)＋2H2(g)=Si(s)＋4HCl(g)，該反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH為________?！窘馕觥縎iCl4、H2和HCl分子中共價鍵的數(shù)目容易計算，而產(chǎn)物硅屬于原子晶體，可根據(jù)原子晶體的結(jié)構(gòu)計算晶體硅中的共價鍵的數(shù)目。1mol晶體硅中所含的Si—Si鍵為2mol，即制取高純硅反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH＝4×360kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1－(2×176kJ·mol－1＋4×431kJ·mol－1)＝＋236kJ·mol－1。答案：＋236kJ·mol－1能力點三：依據(jù)“反應(yīng)過程——能量”圖像，分析活化能與焓變的關(guān)系【典例】(2020·天津等級考)理論研究表明，在101kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)異構(gòu)化反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。下列說法錯誤的是()A．HCN比HNCeq\a\vs4\al(穩(wěn)定)①B．該異構(gòu)化反應(yīng)的eq\a\vs4\al(ΔH)②＝＋59.3kJ·mol－1C．eq\a\vs4\al(正反應(yīng)的活化能)③大于逆反應(yīng)的活化能D．使用催化劑，eq\a\vs4\al(可以改變反應(yīng)的反應(yīng)熱)④[解題思維]解答本題的思維流程如下：信息提?、俜€(wěn)定；②ΔH；③正反應(yīng)的活化能；④改變反應(yīng)的反應(yīng)熱信息轉(zhuǎn)化①物質(zhì)的穩(wěn)定性由它所包含的能量高低決定的；②ΔH＝生成物總能量－反應(yīng)物總能量＝H(生成物)－H(反應(yīng)物)；③注意圖像正反應(yīng)的活化能與逆反應(yīng)的活化能的區(qū)別；④反應(yīng)熱只與反應(yīng)物和生成物的能量有關(guān)，與反應(yīng)過程無關(guān)聯(lián)想質(zhì)疑HCN和HNC是同一種物質(zhì)嗎？提示：不是，是同分異構(gòu)體?！窘馕觥窟xD。根據(jù)圖示，HCN的能量比HNC的能量低，因此HCN比HNC穩(wěn)定，A項正確；該異構(gòu)化反應(yīng)中反應(yīng)物總能量低于生成物總能量，為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)物和生成物能量相差59.3kJ·mol－1，故ΔH＝＋59.3kJ·mol－1，B項正確；根據(jù)圖示，正反應(yīng)的活化能為186.5kJ·mol－1，逆反應(yīng)的活化能為127.2kJ·mol－1，C項正確；使用催化劑，可以改變反應(yīng)的活化能，但不能改變反應(yīng)熱，D項錯誤。1．(2022·潮州模擬)已知反應(yīng)NO2(g)＋CO(g)NO(g)＋CO2(g)由以下兩種基元反應(yīng)構(gòu)成2NO2(g)NO3(g)＋NO(g)(第1步)、NO3(g)＋CO(g)NO2(g)＋CO2(g)(第2步)，其能量與反應(yīng)歷程如圖所示。下列說法正確的是()A.該反應(yīng)的ΔH>0B．升高溫度兩步反應(yīng)中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率均增大C．選擇優(yōu)良的催化劑可降低兩步反應(yīng)的活化能D．該反應(yīng)的速率由第2步反應(yīng)決定【解析】選C。由圖知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的，故ΔH<0，A項錯誤；第1步反應(yīng)吸熱，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大，第2步為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小，B錯誤；選擇優(yōu)良的催化劑能降低第1步和第2步的活化能，C項正確；第1步反應(yīng)的活化能大，反應(yīng)速率慢，整個反應(yīng)由第1步?jīng)Q定，D項錯誤。2．(2022·韶關(guān)模擬)上海交通大學(xué)科研團(tuán)隊研究了不同含金化合物催化乙烯加氫[C2H4(g)＋H2(g)=C2H6(g)ΔH＝akJ·mol－1]的反應(yīng)歷程如圖所示：下列說法正確的是()A．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．a(chǎn)＝－129.6C．催化乙烯加氫效果較好的催化劑是AuFD．兩種過渡態(tài)物質(zhì)中較穩(wěn)定的是過渡態(tài)1【解析】選B。該反應(yīng)生成物具有的能量低，為放熱反應(yīng)，A錯誤；由反應(yīng)物、生成物的總能量可知ΔH＝－129.6kJ·mol－1－0＝－129.6kJ·mol－1，a＝－129.6，B正確；由圖可知AuPFeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(3))對應(yīng)的活化能小，則催化效果好，C錯誤；過渡態(tài)1所處狀態(tài)能量高于狀態(tài)2，兩種過渡態(tài)物質(zhì)中較穩(wěn)定的是過渡態(tài)2，D錯誤?！炯庸逃?xùn)練】(2020·浙江1月選考)在一定溫度下，某反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡，其反應(yīng)過程對應(yīng)的能量變化如圖。下列說法正確的是()A.Ea為逆反應(yīng)活化能，Ea′為正反應(yīng)活化能B．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH＝Ea′－EaC．所有活化分子的平均能量高于或等于所有分子的平均能量D．溫度升高，逆反應(yīng)速率加快幅度大于正反應(yīng)加快幅度，使平衡逆移【解析】選D。Ea為正反應(yīng)活化能，Ea′為逆反應(yīng)活化能，故A錯誤；放熱反應(yīng)的焓變等于正反應(yīng)的活化能與逆反應(yīng)的活化能之差，即ΔH＝Ea－Ea′，故B錯誤；活化分子的平均能量與所有分子的平均能量之差稱為活化能，活化能不能為零，所以活化分子的平均能量不能等于所有分子的平均能量，故C錯誤；放熱反應(yīng)，當(dāng)溫度升高，反應(yīng)逆向移動，故D正確。考點二：燃燒熱能源中和反應(yīng)的反應(yīng)熱(基礎(chǔ)性考點)(一)燃燒熱1．概念：在101kPa時，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時的反應(yīng)熱。(1)燃燒熱的限定詞有恒壓(101kPa時)、可燃物的物質(zhì)的量(1mol)、完全燃燒、指定產(chǎn)物等；(2)其中的“指定產(chǎn)物”，是指物質(zhì)中下列元素完全轉(zhuǎn)變成對應(yīng)的物質(zhì)：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)，N→N2(g)等。2．表示的意義：如C的燃燒熱為393.5kJ·mol－1，表示在101kPa時，1molC完全燃燒生成CO2氣體時放出393.5kJ的熱量。3．燃燒熱的計算：可燃物完全燃燒放出的熱量的計算方法為Q＝n(可燃物)×│ΔH│。式中：Q為可燃物燃燒反應(yīng)放出的熱量；n為可燃物的物質(zhì)的量；ΔH為可燃物的燃燒熱。微點撥(1)有關(guān)燃燒熱的判斷，一看是否以1mol可燃物為標(biāo)準(zhǔn)，二看是否生成指定產(chǎn)物。(2)在書寫燃燒熱的熱化學(xué)方程式時，應(yīng)以燃燒1mol物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)來配平其余物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)。如C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－5518kJ·mol－1。(二)能源1．能源的分類2．解決能源問題的措施(1)提高能源的利用效率：a.改善開采、運輸、加工等各個環(huán)節(jié)；b.科學(xué)控制燃燒反應(yīng)，使燃料充分燃燒。(2)開發(fā)新能源：開發(fā)資源豐富、可以再生、沒有污染或污染很小的新能源。辨易錯(1)煤、石油、天然氣等燃料的最初來源都可追溯到太陽能(√)(2)化石燃料屬于可再生能源，對其過度開采不影響可持續(xù)發(fā)展(×)(3)隨著科技的發(fā)展，氫氣將成為主要能源之一(√)(4)開發(fā)利用各種新能源，減少對化石燃料的依賴，可以降低空氣中PM2.5的含量(√)(5)低碳生活注重節(jié)能減排，盡量使用太陽能等代替化石燃料，減少溫室氣體的排放(√)(三)中和反應(yīng)的反應(yīng)熱的測量1．實驗裝置2．測定原理(1)反應(yīng)放出的熱量Q＝(m1＋m2)·c·(t2－t1)，c＝4.18J·g－1·℃－1；m1、m2是酸和堿溶液的質(zhì)量，t2、t1是反應(yīng)后和反應(yīng)前溶液的溫度。(2)計算生成1molH2O時放出的熱量。(3)大量實驗測得，在25℃和101kPa下，強(qiáng)酸的稀溶液與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時，放出57.3kJ的熱量。3．注意事項①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或紙條)的作用是保溫、隔熱，減少熱量損失。②為保證酸完全被中和，應(yīng)采用稍過量的NaOH溶液。補短板(1)實驗所用的酸和堿溶液應(yīng)當(dāng)用稀溶液(0.1～0.5mol·L－1)，否則會造成較大誤差。(2)量取酸和堿時，應(yīng)當(dāng)分別使用兩個量筒量取。(3)使用同一支溫度計分別先后測量酸、堿及混合液的最高溫度，測完一種溶液后須用水沖洗干凈并用濾紙擦干再測另一種溶液的溫度。(4)取多次實驗t1、t2的平均值代入公式計算。能力點一：一種特殊的反應(yīng)熱——燃燒熱，能源1．油酸甘油酯(相對分子質(zhì)量為884)在體內(nèi)代謝時可發(fā)生如下反應(yīng)：C57H104O6(s)＋80O2(g)=57CO2(g)＋52H2O(l)，已知燃燒1kg該化合物釋放出熱量3.8×104kJ，油酸甘油酯的燃燒熱為()A．3.8×104kJ·mol－1B．－3.8×104kJ·mol－1C．3.4×104kJ·mol－1D．－3.4×104kJ·mol－1【解析】選C。燃燒熱是指25℃和101kPa下1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時所放出的熱量，則油酸甘油酯的燃燒熱為eq\f(3.8×104kJ,1000g÷884g·mol－1)≈3.4×104kJ·mol－1。2．(2022·深圳模擬)下列依據(jù)熱化學(xué)方程式得出的結(jié)論正確的是()A．已知NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，則含1molNaOH的稀溶液與稀醋酸完全中和，放出熱量小于57.3kJB．已知2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－1，則氫氣的燃燒熱為241.8kJ·mol－1C．已知2C(s)＋2O2(g)=2CO2(g)ΔH＝a2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝b，則a>bD．已知P(白磷，s)=P(紅磷，s)ΔH<0，則白磷比紅磷穩(wěn)定【解析】選A。醋酸是弱酸，其電離過程是吸熱的，含1molNaOH的稀溶液與稀醋酸完全中和，放出的熱量小于57.3kJ，故A正確；氫氣的燃燒熱是指1molH2完全燃燒生成液態(tài)水時所放出的熱量，液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水是吸熱的，故氫氣的燃燒熱大于241.8kJ·mol－1，故B錯誤；碳完全燃燒放出的熱量高于不完全燃燒放出的熱量，又因為該反應(yīng)的焓變是負(fù)值，所以a＜b，故C錯誤；能量越低越穩(wěn)定，紅磷的能量低于白磷的能量，所以白磷不如紅磷穩(wěn)定，D錯誤。3．中國向全世界宣布，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。下列措施不利于大氣中CO2減少的是()A．用氨水捕集廢氣中的CO2，將其轉(zhuǎn)化為氮肥B．大力推廣使用風(fēng)能、水能、氫能等清潔能源C．大力推廣使用干冰實現(xiàn)人工增雨，緩解旱情D．通過植樹造林，利用光合作用吸收大氣中的CO2【解析】選C。氨水能與酸性氧化物二氧化碳反應(yīng)生成碳酸銨或碳酸氫銨，則用氨水捕集廢氣中的二氧化碳，將其轉(zhuǎn)化為氮肥有利于大氣中二氧化碳的減少，故A不符合題意；大力推廣使用風(fēng)能、水能、氫能等清潔能源可以減少化石能源的使用，從而減少二氧化碳?xì)怏w的排放，有利于大氣中二氧化碳的減少，故B不符合題意；大力推廣使用干冰實現(xiàn)人工增雨，會增加大氣中二氧化碳的量，不利于大氣中二氧化碳的減少，故C符合題意；通過植樹造林，利用光合作用吸收大氣中的二氧化碳有利于大氣中二氧化碳的減少，故D不符合題意?！炯庸逃?xùn)練】(1)[2020·全國卷Ⅱ節(jié)選]乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應(yīng)：C2H6(g)=C2H4(g)＋H2(g)ΔH1，相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表所示：物質(zhì)C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃燒熱ΔH/(kJ·mol－1)－1560－1411－286ΔH1＝________kJ·mol－1。(2)已知丙烷的燃燒熱ΔH＝－2215kJ·mol－1，若一定量的丙烷完全燃燒后生成1.8g水，則放出的熱量為__________。【解析】(1)根據(jù)提供的燃燒熱數(shù)據(jù)，可以分別得出C2H6、C2H4、H2燃燒的熱化學(xué)方程式，借助蓋斯定律，可以得出ΔH1＝－1560kJ·mol－1＋1411kJ·mol－1＋286kJ·mol－1＝137kJ·mol－1。(2)1.8g水的物質(zhì)的量為0.1mol，丙烷的分子式是C3H8，1mol丙烷完全燃燒會產(chǎn)生4mol水，丙烷完全燃燒產(chǎn)生1.8g水，燃燒的丙烷的物質(zhì)的量為eq\f(0.1,4)mol，所以反應(yīng)放出的熱量為eq\f(0.1,4)×2215kJ＝55.375kJ。答案：(1)137(2)55.375kJ能力點二：中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測量1．(2022·梅州模擬)下列說法正確的是()A．測定中和熱實驗時，溫度計測量過鹽酸的溫度后，立即插入氫氧化鈉溶液中測量氫氧化鈉溶液的溫度B．測定中和熱時可用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液C．測定中和熱實驗時，使用環(huán)形玻璃攪拌棒是為了加快反應(yīng)速率，減小實驗誤差D．在測定中和熱實驗中需要使用的儀器有：容量瓶、量筒、燒杯、溫度計、環(huán)形玻璃攪拌棒【解析】選C。測量過鹽酸的溫度后，應(yīng)該先洗滌，再插入氫氧化鈉溶液中測量氫氧化鈉溶液的溫度，故A錯誤；硫酸和氫氧化鋇除生成水外還生成硫酸鋇沉淀，生成沉淀放熱，故B錯誤；使用環(huán)形玻璃攪拌棒是為了使溶液充分混合，加快反應(yīng)速率，防止熱量散失，減小實驗誤差，故C正確；在測定中和熱實驗中不需要使用容量瓶，故D錯誤。2．(1)中和反應(yīng)反應(yīng)熱測定的實驗中，用到的玻璃儀器有燒杯、溫度計、____________、________。(2)量取反應(yīng)物時，取50mL0.50mol·L－1的鹽酸，還需加入的試劑是________(填選項字母)。A．50mL0.50mol·L－1NaOH溶液B．50mL0.55mol·L－1NaOH溶液C．1.0gNaOH固體(3)實驗時大燒杯上若不蓋硬紙板，求得中和反應(yīng)反應(yīng)熱的數(shù)值________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。【解析】(1)中和反應(yīng)的反應(yīng)熱測定的實驗中，用到的玻璃儀器有燒杯、溫度計、環(huán)形玻璃攪拌棒、量筒。(2)量取反應(yīng)物時，取50mL0.50mol·L－1的鹽酸，還需加入等體積但濃度略大的NaOH溶液，使酸被完全中和，并且根據(jù)酸的濃度和體積計算生成水的物質(zhì)的量。(3)實驗時大燒杯上若不蓋硬紙板，則中和放出的熱量散失較多，溫度計測得的溫度偏小，中和反應(yīng)放出的熱量偏小。答案：(1)環(huán)形玻璃攪拌棒量筒(2)B(3)偏小考點三：蓋斯定律反應(yīng)熱的計算與比較(應(yīng)用性考點)(一)蓋斯定律1．蓋斯定律的內(nèi)容：對于一個化學(xué)反應(yīng)，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。即：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)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。2．蓋斯定律的意義：間接計算某些反應(yīng)的反應(yīng)熱。3．蓋斯定律的應(yīng)用(1)加合法：利用題給熱化學(xué)方程式通過相加減得到目標(biāo)熱化學(xué)方程式，根據(jù)蓋斯定律求算反應(yīng)熱(ΔH)，如①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1②C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2根據(jù)蓋斯定律，由①－②可得：CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝ΔH1－ΔH2。(2)路徑法：根據(jù)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，合理設(shè)計反應(yīng)途徑，如根據(jù)蓋斯定律，路徑“甲→乙”和路徑“甲→丙→乙”的反應(yīng)熱相等，即ΔH＝ΔH1＋ΔH2。(二)反應(yīng)熱的計算1．利用鍵能計算ΔH的方法(1)計算公式：ΔH＝反應(yīng)物的總鍵能－生成物的總鍵能。(2)計算關(guān)鍵：利用鍵能計算反應(yīng)熱的關(guān)鍵，就是要算清物質(zhì)中化學(xué)鍵的種類和數(shù)目。2．依據(jù)燃燒熱數(shù)據(jù)，利用公式直接計算反應(yīng)熱。反應(yīng)熱＝│燃燒熱│×n(可燃物的物質(zhì)的量)3．“蓋斯定律”型反應(yīng)熱(焓變)的運算規(guī)則熱化學(xué)方程式方程式系數(shù)關(guān)系焓變之間的關(guān)系反應(yīng)Ⅰ：aA(g)=B(g)ΔH1反應(yīng)Ⅱ：B(g)=aA(g)ΔH2Ⅰ＝－ⅡΔH1＝－ΔH2反應(yīng)Ⅰ：aA(g)=B(g)ΔH1反應(yīng)Ⅱ：A(g)=1/aB(g)ΔH2Ⅰ＝a×ⅡΔH1＝a×ΔH2—ΔH＝ΔH1＋ΔH2或ΔH＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5能力點一：反應(yīng)熱大小比較法——蓋斯定律“矢量三角”1．同一個反應(yīng)，生成物的狀態(tài)不相同有如下兩個熱化學(xué)方程式：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH1和2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH2(ΔH1和ΔH2都小于0)，請比較ΔH1和ΔH2的大小。結(jié)合反應(yīng)本身的特點，設(shè)計如下的“矢量三角”：依據(jù)蓋斯定律得ΔH1＋ΔH3＝ΔH2，即ΔH2－ΔH1＝ΔH3<0，故ΔH1>ΔH2。2．同一個反應(yīng)，反應(yīng)物的狀態(tài)不相同有如下兩個熱化學(xué)方程式：S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1和S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2(ΔH1和ΔH2都小于0)，請比較ΔH1和ΔH2的大小。結(jié)合反應(yīng)本身的特點，設(shè)計如下的“矢量三角”：依據(jù)蓋斯定律得ΔH3＋ΔH1＝ΔH2，即ΔH2－ΔH1＝ΔH3<0，故ΔH1>ΔH2。3．對于不同反應(yīng)，當(dāng)它們之間有關(guān)聯(lián)時有如下兩個熱化學(xué)方程式：C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1和C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2(ΔH1和ΔH2都小于0)，請比較ΔH1和ΔH2的大小。結(jié)合反應(yīng)本身的特點，設(shè)計如下的“矢量三角”：依據(jù)蓋斯定律得ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，即ΔH1－ΔH2＝ΔH3<0，故ΔH2>ΔH1。1．(2022·武漢聯(lián)考)根據(jù)以下熱化學(xué)方程式，ΔH1和ΔH2的大小比較錯誤的是()A．2H2S(g)＋3O2(g)=2SO2(g)＋2H2O(l)ΔH12H2S(g)＋O2(g)=2S(s)＋2H2O(l)ΔH2則ΔH1>ΔH2B．Br2(g)＋H2(g)=2HBr(g)ΔH1Br2(l)＋H2(g)=2HBr(g)ΔH2則ΔH1<ΔH2C．4Al(s)＋3O2(g)=2Al2O3(s)ΔH14Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)ΔH2則ΔH1<ΔH2D．Cl2(g)＋H2(g)=2HCl(g)ΔH1Br2(g)＋H2(g)=2HBr(g)ΔH2則ΔH1<ΔH2【解析】選A。將A中的熱化學(xué)方程式依次編號為①、②，由①－②可得2S(s)＋2O2(g)=2SO2(g)ΔH3＝ΔH1－ΔH2<0，即ΔH1<ΔH2，A項錯誤；Br2(g)具有的能量高于等量的Br2(l)具有的能量，故1molBr2(g)與H2(g)反應(yīng)生成HBr(g)放出的熱量比1molBr2(l)與H2(g)反應(yīng)生成HBr(g)放出的熱量多，則有ΔH1<ΔH2，B項正確；將C中的兩個熱化學(xué)方程式依次編號為①、②，根據(jù)蓋斯定律，由①－②得4Al(s)＋2Fe2O3(s)=2Al2O3(s)＋4Fe(s)，則有ΔH3＝ΔH1－ΔH2<0，則ΔH1<ΔH2，C項正確；Cl2比Br2活潑，與H2反應(yīng)時越容易，放出的熱量越多，ΔH越小，故ΔH1<ΔH2，D項正確。2．(2022·陽江模擬)今有如下三個熱化學(xué)方程式：(1)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH1＝akJ·mol－1；(2)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH2＝bkJ·mol－1；(3)2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH3＝ckJ·mol－1。關(guān)于它們的下列表述正確的是()A．三個都是吸熱反應(yīng) B．a(chǎn)、b、c均為正值C．a(chǎn)＝b<0 D．2b＝c<0【解析】選D。由(2)、(3)可知，ΔH3＝2ΔH2，即c＝2b，生成1mol液態(tài)水放出的熱量高于生成1mol氣態(tài)水放出的熱量，即│a│<│b│，由于反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則a、b、c均小于0，D項符合題意。3．(預(yù)測題)已知：CH4在一定條件下可發(fā)生一系列反應(yīng)，如圖所示：下列說法不正確的是()A．ΔH3＝ΔH2－ΔH5 B．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4C．ΔH1＞ΔH5 D．ΔH4＞0【解析】選A。由蓋斯定律可知，CH4(g)＋2O2(g)→CO2(g)＋2H2O(l)ΔH5＝ΔH2＋ΔH3，即ΔH3＝ΔH5－ΔH2，A項錯誤；由蓋斯定律可知，CH4(g)＋2O2(g)→CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4，B項正確；由蓋斯定律可知，CH4(g)＋2O2(g)→CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝ΔH5＋ΔH4，但H2O(l)→H2O(g)ΔH4＞0，所以ΔH1＞ΔH5，C項正確；H2O(l)→H2O(g)吸熱，所以CO2(g)＋2H2O(l)→CO2(g)＋2H2O(g)吸熱，即ΔH4＞0，D項正確。4．(2022·江門模擬)下列各組熱化學(xué)方程式中，化學(xué)反應(yīng)的ΔH前者大于后者的是()①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2②S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH3S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH4③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH52H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH6④CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH7CaO(s)＋H2O(l)=Ca(OH)2(s)ΔH8。A．①②B．②③C．②③④D．①②③【解析】選C。①碳與氧氣反應(yīng)放熱，即ΔH1＜0，ΔH2<0，CO再與O2作用時又放熱，所以ΔH1＜ΔH2；②等物質(zhì)的量的固態(tài)硫變?yōu)闅鈶B(tài)硫蒸氣時吸收熱量，故在與O2作用產(chǎn)生同樣的SO2時，氣態(tài)硫放出的熱量多，即ΔH3＞ΔH4；③發(fā)生同樣的燃燒反應(yīng)，物質(zhì)的量越多，放出的熱量越多，故ΔH5＞ΔH6；④碳酸鈣分解吸收熱量，ΔH7＞0，CaO與H2O反應(yīng)放出熱量，ΔH8<0，故ΔH7＞ΔH8；符合題意的為②③④，答案選C。點睛筆比較反應(yīng)熱大小的兩個注意要點注意點1.物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)的變化與反應(yīng)熱的關(guān)系如圖。注意點2.在比較反應(yīng)熱(ΔH)的大小時，應(yīng)帶符號比較。對于放熱反應(yīng)，放出的熱量越多，ΔH反而越小。能力點二：蓋斯定律的應(yīng)用1．(1)(2020·全國卷Ⅰ節(jié)選)釩催化劑參與反應(yīng)的能量變化如圖(a)所示，V2O5(s)與SO2(g)反應(yīng)生成VOSO4(s)和V2O4(s)的熱化學(xué)方程式為______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)(2018·北京高考節(jié)選)近年來，研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲。過程如圖：反應(yīng)Ⅰ：2H2SO4(l)=2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g)ΔH1＝＋551kJ·mol－1反應(yīng)Ⅲ：S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH3＝－297kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式：__________________________________________________________________。(3)(2019·全國卷Ⅲ節(jié)選)近年來，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點?；卮鹣铝袉栴}：Deacon直接氧化法可按下列催化過程進(jìn)行：CuCl2(s)=CuCl(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)ΔH1＝83kJ·mol－1CuCl(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CuO(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)ΔH2＝－20kJ·mol－1CuO(s)＋2HCl(g)=CuCl2(s)＋H2O(g)ΔH3＝－121kJ·mol－1則4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1?！窘馕觥?1)由題中信息可知：①V2O4(s)＋SO3(g)=V2O5(s)＋SO2(g)ΔH2＝－24kJ·mol－1②V2O4(s)＋2SO3(g)=2VOSO4(s)ΔH1＝－399kJ·mol－1；根據(jù)蓋斯定律可知，②－①×2得2V2O5(s)＋2SO2(g)=2VOSO4(s)＋V2O4(s)，則ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(－399kJ·mol－1)－(－24kJ·mol－1)×2＝－351kJ·mol－1，所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2V2O5(s)＋2SO2(g)=2VOSO4(s)＋V2O4(s)ΔH＝－351kJ·mol－1；(2)根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅲ相加后的逆反應(yīng)為反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式：3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s)ΔH2＝－254kJ·mol－1；(3)利用蓋斯定律解答本題。CuCl2(s)=CuCl(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)ΔH1＝83kJ·mol－1①CuCl(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CuO(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)ΔH2＝－20kJ·mol－1②CuO(s)＋2HCl(g)=CuCl2(s)＋H2O(g)ΔH3＝－121kJ·mol－1③則4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)可由①×2＋②×2＋③×2得到，所以其ΔH＝83×2＋(－20)×2＋(－121)×2＝－116(kJ·mol－1)。答案：(1)2V2O5(s)＋2SO2(g)=2VOSO4(s)＋V2O4(s)ΔH＝－351kJ·mol－1(2)3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s)ΔH2＝－254kJ·mol－1(3)－1162．如圖是通過熱化學(xué)循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應(yīng)系統(tǒng)原理。通過計算，可知系統(tǒng)(Ⅰ)和系統(tǒng)(Ⅱ)制氫的熱化學(xué)方程式分別為__________________________________________________________________、__________________________________________________________________。【解析】根據(jù)蓋斯定律，將系統(tǒng)(Ⅰ)中的三個熱化學(xué)方程式相加可得H2O(l)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝[＋327＋(－151)＋110]kJ·mol－1＝＋286kJ·mol－1。將系統(tǒng)(Ⅱ)中的三個熱化學(xué)方程式相加可得H2S(g)=H2(g)＋S(s)ΔH＝[(－151)＋110＋61]kJ·mol－1＝＋20kJ·mol－1。答案：H2O(l)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝＋286kJ·mol－1H2S(g)=H2(g)＋S(s)ΔH＝＋20kJ·mol－13．(1)(2022·濟(jì)南模擬)氮氧化物是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的一個重要原因，用CH4催化還原NOx可在一定程度上消除氮氧化物的污染。已知：反應(yīng)Ⅰ：CH4(g)＋4NO(g)2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－1160kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ：2NO2(g)＋N2(g)=4NO(g)ΔH2＝＋293kJ·mol－1則該條件下，CH4催化還原NO2消除污染的熱化學(xué)方程式為______________________________________________________。(2)(2022·青島模擬)已知：①CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH1＝＋akJ·mol－1②2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH2＝－bkJ·mol－1③CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH3＝＋ckJ·mol－1(a、b、c均為正值)則CO2(g)＋2H2O(g)=CH4(g)＋2O2(g)的ΔH4＝__________kJ·mol－1(用a、b、c表示)。(3)(2022·寶雞模擬)研究含氮元素物質(zhì)的反應(yīng)對生產(chǎn)、生活、科研等方面具有重要的意義。發(fā)射神舟十三號的火箭推進(jìn)劑為液態(tài)四氧化二氮和液態(tài)偏二甲肼(C2H8N2)，N2O4與偏二甲肼燃燒產(chǎn)物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g)，并放出大量熱。已知：①C2H8N2(l)＋4O2(g)=2CO2(g)＋N2(g)＋4H2O(l)ΔH1②2O2(g)＋N2(g)=N2O4(l)ΔH2③H2O(g)=H2O(l)ΔH3請寫出上述反應(yīng)的熱化學(xué)方程式的ΔH：______________________________________________________________________________________________________________________________________。【解析】(1)目標(biāo)反應(yīng)為CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋2H2O(g)＋CO2(g)，根據(jù)蓋斯定律可知ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝(－1160kJ·mol－1)＋(＋293kJ·mol－1)＝－867kJ·mol－1。(2)根據(jù)蓋斯定律，由2×①－2×②－③得反應(yīng)CO2(g)＋2H2O(g)=CH4(g)＋2O2(g)ΔH4＝＋(2a＋2b－c)kJ·mol－1。(3)根據(jù)蓋斯定律有①－②×2－③×4得熱化學(xué)方程式為2N2O4(l)＋C2H8N2(l)=2CO2(g)＋4H2O(g)＋3N2(g)ΔH＝ΔH1－2ΔH2－4ΔH3。答案：(1)CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋2H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝－867kJ·mol－1(2)＋(2a＋2b－c)(3)ΔH1－2ΔH2－4ΔH3【科技前沿】我國科研人員通過控制光沉積的方法構(gòu)建了Cu2O－Pt/SiC/IrOx型復(fù)合材料光催化劑，然后以Nafion膜為隔膜構(gòu)建了一個分離、還原和氧化半反應(yīng)的人工光合作用體系。其中Fe2＋和Fe3＋離子滲透Nafion膜可協(xié)同CO2、H2O分別反應(yīng)，構(gòu)建了一個人工光合作用體系，其反應(yīng)機(jī)理如圖：命題視角1：轉(zhuǎn)化過程中化學(xué)反應(yīng)的分析根據(jù)圖示，人工光合作用體系中發(fā)生的反應(yīng)方程式是什么？提示：2CO2＋2H2O2HCOOH＋O2命題視角2：轉(zhuǎn)化過程中能量變化的分析人工光合作用體系中，能量轉(zhuǎn)化形式是怎樣的？提示：光能→化學(xué)能命題視角3：蓋斯定律的應(yīng)用CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應(yīng)如下：Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.5kJ·mol－1Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.4kJ·mol－1Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3回答下列問題：ΔH3＝________kJ·mol－1。提示：由蓋斯定律可知，Ⅲ式＝Ⅰ式－Ⅱ式，即ΔH3＝－49.5kJ·mol－1－(－90.4kJ·mol－1)＝＋40.9kJ·mol－1。命題視角4：思維拓展利用人工光合作用合成甲酸的原理為2CO2＋2H2O=2HCOOH＋O2，裝置如圖所示，電極2上發(fā)生的電極反應(yīng)是什么？提示：CO2＋2H＋＋2e－=HCOOH1．(2021·浙江6月選考)相同溫度和壓強(qiáng)下，關(guān)于反應(yīng)的ΔH，下列判斷正確的是()A．ΔH1>0，ΔH2>0 B.ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH1>ΔH2，ΔH3>ΔH2 D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4【解析】選C。A.環(huán)己烯、1，3環(huán)己二烯分別與氫氣發(fā)生的加成反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，因此ΔH1＜0，ΔH2＜0，A不正確；B.苯分子中沒有碳碳雙鍵，其中的碳碳鍵是介于單鍵和雙鍵之間的特殊的共價鍵，因此，其與氫氣完全加成的反應(yīng)熱不等于環(huán)己烯、1，3環(huán)己二烯分別與氫氣發(fā)生的加成反應(yīng)的反應(yīng)熱之和，即ΔH3≠ΔH1＋ΔH2，B不正確；C.環(huán)己烯、1，3環(huán)己二烯分別與氫氣發(fā)生的加成反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，ΔH1＜0，ΔH2＜0，由于1mol1，3環(huán)己二烯與氫氣完全加成后消耗的氫氣是等量環(huán)己烯的2倍，故其放出的熱量更多，ΔH1>ΔH2；苯與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)生成1，3環(huán)己二烯的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)(ΔH4>0)，根據(jù)蓋斯定律可知，苯與氫氣完全加成的反應(yīng)熱ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，因此ΔH3>ΔH2，C正確；D.根據(jù)蓋斯定律可知，苯與氫氣完全加成的反應(yīng)熱ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，因此ΔH2＝ΔH3—ΔH4，D不正確。2．(2019·全國卷Ⅱ節(jié)選)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：(g)=(g)＋H2(g)ΔH1＝＋100.3kJ·mol－1①H2(g)＋I(xiàn)2(g)=2HI(g)ΔH2＝－11.0kJ·mol－1②對于反應(yīng)：(g)＋I(xiàn)2(g)=(g)＋2HI(g)③ΔH3＝________kJ·mol－1【解析】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。答案：＋89.3eq\a\vs4\al(知識點避坑：)運用蓋斯定律計算焓變時，要注意以下兩點：(1)方程式倒過來后，不要忘了將焓變的正負(fù)號的變換。(2)方程式乘以了某個數(shù)值后，不要忘了將焓變的數(shù)值也乘以這個數(shù)。1．(2021·河北選擇考節(jié)選)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。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。大氣中的二氧化碳主要來自于煤、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_________________________________________________________________。【解析】根據(jù)表格燃燒熱數(shù)據(jù)可知，存在反應(yīng)：①C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1；②H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH2＝－285.8kJ·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，(①×6＋②×3)－③得反應(yīng)：6C(石墨，s)＋3H2(g)=C6H6(l)，ΔH＝[(－393.5kJ·mol－1)×6＋(－285.8kJ·mol－1)×3]－(－3267.5kJ·mol－1)＝＋49.1kJ·mol－1答案：6C(石墨，s)＋3H2(g)=C6H6(l)ΔH＝＋49.1kJ·mol－12．(2021·廣東選擇考節(jié)選)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)?！窘馕觥扛鶕?jù)題目所給出的反應(yīng)方程式關(guān)系可知，a＝b＋c－e＝c－d，根據(jù)蓋斯定律則有ΔH1＝ΔH2＋ΔH3－ΔH5＝ΔH3－ΔH4答案：ΔH2＋ΔH3－ΔH5或ΔH3－ΔH43．(2021·湖南選擇考節(jié)選)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，可通過氨熱分解法制氫氣在一定溫度下，利用催化劑將NH3分解為N2和H2。回答下列問題：反應(yīng)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH＝________kJ·mol－1?！窘馕觥扛鶕?jù)反應(yīng)熱＝反應(yīng)物的總鍵能－生成物的總鍵能，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，ΔH＝390.8kJ·mol－1×3×2－(946kJ·mol－1＋436.0kJ·mol－1×3)＝＋90.8kJ·mol－1。答案：＋90.84．(2021·全國甲卷節(jié)選)二氧化碳催化加氫制甲醇，有利于減少溫室氣體二氧化碳。回答下列問題：二氧化碳加氫制甲醇的總反應(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；若反應(yīng)①為慢反應(yīng)，下列示意圖中能體現(xiàn)上述反應(yīng)能量變化的是_________________________________________________(填標(biāo)號)，判斷的理由是________________________________________________________________________________________________________________?！窘馕觥坑散貱O2(g)＋H2(g)=H2O(g)＋CO(g)ΔH1＝＋41kJ·mol－1，②CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH2＝－90kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律可知，①＋②可得二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)為CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41kJ·mol－1－90kJ·mol－1＝－49kJ·mol－1；該反應(yīng)總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此生成物總能量低于反應(yīng)物總能量，反應(yīng)①為慢反應(yīng)，因此反應(yīng)①的活化能高于反應(yīng)②，同時反應(yīng)①的反應(yīng)物總能量低于生成物總能量，反應(yīng)②的反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，因此示意圖中能體現(xiàn)反應(yīng)能量變化的是A項。答案：－49AΔH1為正值，ΔH2和ΔH為負(fù)值，反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②的【加固訓(xùn)練】1．(2019·天津高考節(jié)選)將SiCl4氫化為SiHCl3有三種方法，對應(yīng)的反應(yīng)依次為：①SiCl4(g)＋H2(g)SiHCl3(g)＋HCl(g)ΔH1>0②3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g)ΔH2<0③2SiCl4(g)＋H2(g)＋Si(s)＋HCl(g)3SiHCl3(g)ΔH3反應(yīng)③的ΔH3＝________(用ΔH1，ΔH2表示)?！窘馕觥咳齻€熱化學(xué)方程式中，將②減去①得③，所以ΔH3＝ΔH2－ΔH1答案：ΔH2－ΔH12．(2018·全國卷Ⅰ節(jié)選)已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)＋O2(g)ΔH1＝－4.4kJ·mol－12NO2(g)=N2O4(g)ΔH2＝－55.3kJ·mol－1則反應(yīng)N2O5(g)=2NO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1?！窘馕觥恳阎?N2O5(g)=2N2O4(g)＋O2(g)ΔH1＝－4.4kJ·mol－1、2NO2(g)=N2O4(g)ΔH2＝－55.3kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律可知反應(yīng)N2O5(g)=2NO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)的ΔH＝eq\f(1,2)ΔH1－ΔH2＝[eq\f(1,2)×(－4.4)－(－55.3)]kJ·mol－1＝(－2.2＋55.3)kJ·mol－1＝53.1kJ·mol－1。答案：53.13．(2017·全國丙卷節(jié)選)已知：As(s)＋eq\f(3,2)H2(g)＋2O2(g)=H3AsO4(s)ΔH1H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH22As(s)＋eq\f(5,2)O2(g)=As2O5(s)ΔH3則反應(yīng)As2O5(s)＋3H2O(l)=2H3AsO4(s)的ΔH＝________。【解析】將題干反應(yīng)分別標(biāo)為①、②、③，目標(biāo)反應(yīng)式As2O5(s)＋3H2O(l)=2H3AsO4(s)可由反應(yīng)①×2－②×3－③得到，則ΔH＝2ΔH1－3ΔH2－ΔH3。答案：2ΔH1－3ΔH2－ΔH34．(2018·全國卷Ⅱ節(jié)選)CH4-CO