第三节 化学反热的计算
[经典基础题]
题组1 反应热大小的比较
1．根据以下三个热化学方程式：
2H 2S(g)＋3O 2(g)===2SO2(g)＋2H 2O(l)
ΔH ＝－Q 1 kJ·mol 1 －
2H 2S(g)＋O 2(g)===2S(s)＋2H 2O(l)
ΔH ＝－Q 2kJ ·mol －1；
2H 2S(g)＋O 2(g)===2S(s)＋2H 2O(g)
ΔH ＝－Q 3kJ ·mol －1。
判断Q 1、Q 2、Q 3三者关系正确的是
A ．Q 1＞Q 2＞Q 3
C ．Q 3＞Q 2＞Q 1
答案 A
解析 H 2S 燃烧生成SO 2和H 2O(l)放出热量最多，生成S(s)和H 2O(l)比生成S(s)和H 2O(g)放出热量多，所以Q 1＞Q 2＞Q 3。
2．在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q 2＞Q 1的是
A ．2H 2(g)＋O 2(g)===2H2O(l) ΔH ＝－Q 1
2H 2(g)＋O 2(g)===2H2O(g) ΔH ＝－Q 2
B ．S(g)＋O 2(g)===SO2(g) ΔH ＝－Q 1
S(s)＋O 2(g)＝SO 2(g) ΔH ＝－Q 2
1C ．C(s)＋22(g)===CO(g) ΔH ＝－Q 1
C(s)＋O 2(g)===CO2(g) ΔH ＝－Q 2
D ．H 2(g)＋Cl 2(g)===2HCl(g) ΔH ＝－Q 1
112(g)＋2(g)＝HCl(g) ΔH ＝－Q 2 22
答案 C ( ) ( ) B ．Q 1＞Q 3＞Q 2 D ．Q 2＞Q 1＞Q 3
解析 A 项，生成H 2O(l)放出热量多Q 1＞Q 2，B 项，S(g)燃烧生成SO 2(g)放出热量多，Q 1＞Q 2。C 项，碳燃烧生成CO 2比生成CO 时放出热量多，Q 1＜Q 2。D 项，生成2 mol HCl比生成1 mol HCl时放出热量多Q 1＞Q 2。
3．今有如下三个热化学方程式：
1H 2(g)＋22(g)===H2O(g) ΔH ＝a kJ·mol －1
1H 2(g)＋22(g)===H2O(l) ΔH ＝b kJ·mol －1
2H 2(g)＋O 2(g)===2H2O(l) ΔH ＝c kJ·mol －1
关于它们的下列表述，正确的是
A ．它们都是吸热反应
( ) B ．a 、b 和c 均为正值 D ．反应热的关系：2b ＝c C ．反应热的关系：a ＝b
答案 D
解析 A 项，H 2燃烧属于放热反应；B 项，放热反应，焓变为负值；C 项，生成1 mol H2O(g)放出热量比生成1 mol H2O(l)放出热量少，所以a ＞b 。D 项，状态相同，由于系数成2倍关系，所以2b ＝c 。
题组2 由反应热比较物质的稳定性
4．已知25 ℃、101 kPa条件下：
(1)4Al(s)＋3O 2(g)===2Al2O 3(s)
ΔH ＝－2 834.9 kJ·mol －1
(2)4Al(s)＋2O 3(g)===2Al2O 3(s)
ΔH ＝－3 119.1 kJ·mol －1
由此得出的正确结论是 ( )
A ．等质量的O 2比O 3能量低，由O 2变O 3为吸热反应
B ．等质量的O 2比O 3能量高，由O 2变O 3为放热反应
C ．O 3比O 2稳定，由O 2变O 3为吸热反应
D ．O 2比O 3稳定，由O 2变O 3为放热反应
答案 A
解析 根据盖斯定律(2)－(1)得2O 3(g)===3O2(g) ΔH ＝－284.2 kJ·mol －1，等质量时，O 2具有的能量比O 3低。
5．灰锡(以粉末状存在) 和白锡是锡的两种同素异形体。
已知：
①Sn(白，s) ＋2HCl(aq)===SnCl2(aq)＋H 2(g) ΔH 1
②Sn(灰，s) ＋2HCl(aq)===SnCl2(aq)＋H 2(g) ΔH 2
＞13.2 ℃③Sn(灰，s) ＜13.2 ℃Sn(白，s)
ΔH 3＝＋2.1 kJ·mol －1
下列说法正确的是
A ．ΔH 1＞ΔH 2]
B ．锡在常温下以灰锡状态存在
C ．灰锡转化为白锡的反应是放热反应
D ．锡制器皿长期处在低于13.2 ℃的环境中，会自行毁坏
答案 D 解析 由③知Sn(灰) 转化为Sn(白) 是吸热的，当温度低于13.2 ℃时Sn(白) 自动转化为Sn(灰) ，所以A 、B 、C 都错，只能选D 。
题组3 反应热的计算及应用
6．科学家发现，不管化学反应是一步完成还是分几步完成，该反应的热效应是相同的。已知在25 ℃，105 Pa时，1 mol石墨和1 mol一氧化碳完全燃烧生成二氧化碳时的反应热分别是ΔH ＝－393.5 kJ·mol －1和ΔH ＝－283 kJ·mol －1，下列说法或方程式正确的是 ( ) ( )
A ．在相同条件下：2C(石墨，s) ＋O 2(g)===2CO(g)
ΔH ＝－110.5 kJ·mol －1
B ．1 mol石墨不完全燃烧，生成CO 2和CO 混合气体时，放热504.0 kJ
C ．在相同条件下，C(石墨，s) ＋CO 2(g)===2CO(g)
ΔH ＝＋172.5 kJ·mol －1
D ．已知金刚石不如石墨稳定，则石墨转变为金刚石需要放热
答案 C
解析 C(石墨，s) ＋O 2(g)===CO2(g) ΔH ＝－393.5 kJ·mol －1
1CO(g)＋22(g)===CO2(g) ΔH ＝－283 kJ·mol －1
A 项，根据盖斯定律可得：
1－C(石墨，s) ＋22(g)===CO(g) ΔH ＝－110.5 kJ·mol 1
B 项，因为不知生成CO 2、CO 的多少，无法判断放出热量的多少。
1C 项，C(石墨，s) ＋2O 2(g)===CO(g) ΔH ＝－110.5 kJ·mol －1
1CO 2(g)===22(g)＋CO(g) ΔH ＝＋283 kJ·mol －1
所以C(石墨，s) ＋CO 2(g)===2CO(g) ΔH ＝＋172.5 kJ·mol －1
D 项，能量越高，越不稳定，金刚石的能量大于石墨，所以石墨转变为金刚石需要吸热。
7．已知：C(s)＋O 2(g)===CO2(g) ΔH ＝－393.5 kJ·mol －1
1H 2(g)＋22(g)===H2O(l) ΔH ＝－241.8 kJ·mol －1
欲得到相同的热量，需分别燃烧固体碳和氢气的质量比约为 ( )
A ．2∶3.25
C ．1∶1
答案 B
解析 设需要C 、H 2的物质的量分别为x 、y ，则393.5x ＝241.8y
x 241.81所以y 393.5＝1.627所以其质量之比为1×1212＝3.25 1.627×2 B ．12∶3.25 D ．393.5∶241
8．化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。共价键的键能是两种原子间形成1 mol共价键(或其逆过程) 时释放(或吸收) 的能量。已知H —H 键的键能为436 kJ·mol －1，Cl —Cl 键的键能为243 kJ·mol －1，H —Cl 键的键能为431 kJ·mol －1，则H 2(g)＋Cl 2(g)===2HCl(g)的反应热(ΔH ) 等于
B ．183 kJ·mol －1 D ．862 kJ·mol －1 ( ) A ．－183 kJ·mol －1 C ．－862 kJ·mol －1
答案 A
解析 ΔH ＝436 kJ·mol －1＋243 kJ·mol －1－2×431 kJ〃mol －1＝－183 kJ·mol －1。
9．已知：①2C(s)＋O 2(g)===2CO(g) ΔH ＝－221.0 kJ·mol －1；②2H 2(g)＋O 2(g)===2H2O(g) ΔH ＝－483.6 kJ·m ol －1。则制备水煤气的反应C(s)＋H 2O(g)===CO(g)＋H 2(g) 的ΔH 为
( )
A ．＋262.6 kJ·mol －1
C ．－352.3 kJ·mol －1
答案 D
解析 据盖斯定律，把已知两个反应相加减，可求得制备水煤气反应的ΔH 。①－②得2C(s)＋2H 2O(g)===2H2(g)＋2CO(g) ΔH ＝－221.0 kJ·mo l －1－(－483.6 kJ·mol －1) ＝262.6 kJ·mol －1，则C(s)＋H 2O(g)===CO(g)＋H 2(g)的ΔH ＝＋262.6 kJ·mol －1÷2＝＋131.3 kJ·mol －1。
10．已知：2SO 2(g)＋O 2(g) 2SO 3(g) ΔH ＝－196.6 kJ·mol －1，实验室测得4 mol SO 2发生上述化学反应时放出314.3 kJ热量，SO 2的转化率最接近于 ( )
A ．40%
答案 C
314.3 kJ×2 mol3.2 mol解析 参加反应的SO 2为＝3.2 mol ，SO 2196.6 kJ4 mol×
100%＝80%。 B ．50% C ．80% D ．90% B ．－131.3 kJ·mol －1 D ．＋131.3 kJ·mol －1
[能力提升题]
11．依据叙述，写出下列反应的热化学方程式。
(1)在25 ℃、101 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO 2和液态水时放热22.68 kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为___________________________________。
(2)若适量的N 2和O 2完全反应，每生成23 g NO2需要吸收16.95 kJ热量。其热化学方程式为____________________________________________________ _________________________________________________________________。
(3)用N A 表示阿伏加德罗常数，在C 2H 2(气态) 完全燃烧生成CO 2和液态水的反应中，每有5N A 个电子转移时，放出650 kJ 的热量。其热化学方程式为__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。
(4)已知拆开1 mol H—H 键、1 mol N—H 键、1 mol N≡N 键分别需要的能量是436 kJ 、391 kJ 、946 kJ ，则N 2与H 2反应生成NH 3的热化学方程式为__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。
3－答案 (1)CH3OH(l)＋22(g)===CO2(g)＋2H 2O(l) ΔH ＝－725.76 kJ·mol 1
(2)N2(g)＋2O 2(g)===2NO2(g)
ΔH ＝＋67.8 kJ·mol －1
5(3)C2H 2(g)＋22(g)===2CO2(g)＋H 2O(l)
ΔH ＝－1 300 kJ·mol －1
(4)N2(g)＋3H 2(g)===2NH3(g) ΔH ＝－92 kJ·mol －1
解析 根据反应热和燃烧热的定义计算出相关的热量，同时注意物质的状态，再书写相应的热化学方程式即可。
12．(1)白磷与氧可发生如下反应：P 4＋
5O 2===P4O 10。已知断裂下列化学键需要吸收的
能量分别为：P —P a kJ·mol －1、P —O b kJ·mol
－1、P ＝O c kJ·mol －1、O ＝O d kJ·mol －1。
根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的
ΔH 为____________________________________________________________。
(2)同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”观点来计算反应热。已知： ①P 4(s，白磷) ＋5O 2(g)===P4O 10(s)
ΔH 1＝－2 983.2 kJ·mol －1
51②P(s，红磷) ＋42(g)===4P 4O 10(s)
ΔH 2＝－738.5 kJ·mol －1
则白磷转化为红磷的热化学方程式为__________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 相同状况下，能量较低的是________；白磷的稳定性比红磷________(填“大”或“小”) 。
答案 (1)(6a ＋5d －4c －12b )kJ·mol －1
(2)P4(s，白磷)===4P(s，红磷) ΔH ＝－29.2 kJ·mol －1 红磷 小
解析 (1)化学反应的实质是旧键断裂和新键形成，其中旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成释放能量，反应方程式P 4＋5O 2===P4O 10中有6 mol P —P 键和5 mol O＝O 键断裂，同时生成4 mol P＝O 键和12 mol P—O 键，因此ΔH ＝(6a ＋5d －4c －12b )kJ·mol －1。
(2)依题意求：P 4(s，白磷)===4P(s，红磷) ΔH ＝？可设计如下反应过程：P 4(s，白磷) →P 4O 10(s)→4P(s，红磷) ；并把反应②改写成：P 4O 10(s)===4P(s，红磷) ＋5O 2(g) ΔH 3＝－4ΔH 2，据盖斯定律有ΔH ＝ΔH 1＋(－4ΔH 2) ＝(－2 983.2＋4×738.5)kJ·mol －1＝－29.2 kJ·mol －1，即P 4(s，白磷)===4P(s，红磷)
ΔH ＝－29.2 kJ·mol －1。白磷转化为红磷是放热反应，白磷稳定性比红磷小(能量越低越稳定) 。
13．下表给出的是一些物质的燃烧热数据：
(1)分析上表数据可知：
①分别完全燃烧C(s)和C 3H 8(g)提供相同的热量，其中________产生的温室气体更多；
②不同烃燃烧的热值(单位质量完全燃烧所放出的热量多少) 与元素含量之间的关系是_______________________________________________________。
(2)根据上表的数据________(填“能”或“不能”) 计算出反应C 2H 4(g)＋H 2(g)===C2H 6(g)的焓变，若能，请你求出该反应的焓变为________；若不能，请你说明原因_____________________________________________________。 答案 (1)C(s) 烃中氢元素的质量分数越大，烃的热值越大 (2)能 －137.0 kJ·mol －1
解析 (1)①假设均产生2 219.9 kJ的热量，则需要C 3H 8(g)1 mol，能产生3 mol CO 2；而需要C(s)为2 219.9 kJ＝5.64 mol ，能产生5.64 mol CO 2，故C 393.5 kJ〃mol －产生的温室气体多。②由表格中各烃的燃烧热可知，烃分子中氢元素的含量
越高，则放出的热量越多。
(2)C2H 4(g)＋3O 2(g)===2CO2(g)＋2H 2O(l) ΔH 1＝－1 411.0 kJ·mol －1①
1H 2(g)＋22(g)===H2O(l) ΔH 2＝－285.8 kJ·mol －1②
7C 2H 6(g)＋22(g)===2CO2(g)＋3H 2O(l) ΔH 3＝－1 559.8 kJ·mol －1③
由①＋②－③可得：C 2H 4(g)＋H 2(g)===C2H 6(g)，
则ΔH ＝ΔH 1＋ΔH 2－ΔH 3
＝(－1 411.0 kJ·mol －1) ＋(－285.8 kJ·mol －1) －(－1 559.8 kJ〃mol －1) ＝－137.0 kJ·mol 1。 －
14．断开1 mol AB(g)分子中的化学键使其分别生成气态A 原子和气态B 原子所吸收的能量称为A —B 键的键能。下表列出了一些化学键的键能E ：
请回答下列问题：
(1)如图表示某反应的能量变化关系，则此反应为________(填“吸热”或“放热”) 反应，其中ΔH ＝________(用含有a 、b 的关系式表示) 。
1(2)若图示中表示反应H 2(g)＋2O 2(g)===H2O(g)
ΔH ＝－241.8 kJ·mol －1，则b ＝________kJ·mol －1，
x ＝________。
(3)历史上曾用“地康法”制氯气，这一方法是用CuCl 2作催化剂，在450 ℃利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气。反应的化学方程式为__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。
若忽略温度和压强对反应热的影响，根据上题中的有关数据，计算当反应中有1 mol电子转移时，反应的能量变化为________。
450 ℃答案 (1)放热 (a －b )kJ·mol －1 (2)926 496.4 (3)O2＋4HCl =====CuCl 2Cl 2＋2
2H 2O 放出能量31.4 kJ
解析 (1)反应物的能量高于生成物，因此是放热反应。反应热为反应物断键吸收的能量与生成物成键放出的能量之差，即ΔH ＝(a －b )kJ 〃mol －1。(2)b 表
1示H 、O 原子结合为气态水时的能量变化，其数值为463×2＝926；436＋2x
－926＝－241.8，则x ＝496.4。(3)根据题意易写出化学方程式。反应的ΔH ＝
－－(496.4＋431×4－247×2－463×4)kJ·mol 1＝－125.6 kJ·mol 1，则转移1 mol
电子时反应放出的能量为31.4 kJ。