第30講 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)(基礎(chǔ)課)
1.了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因及常見(jiàn)的能量轉(zhuǎn)化形式。 2.了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱等概念。 3.了解熱化學(xué)方程式的含義，能正確書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式。 4.了解能源是人類(lèi)生存和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用。 5.了解焓變(ΔH)與反應(yīng)熱的含義。了解活化能的概念。 6.了解有關(guān)燃燒熱、中和反應(yīng)的反應(yīng)熱的計(jì)算，了解中和反應(yīng)的反應(yīng)熱的測(cè)定。 7.理解蓋斯定律，并能運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)焓變的計(jì)算。
焓變 熱化學(xué)方程式
1．化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)與特征
2．反應(yīng)熱與內(nèi)能
(1)反應(yīng)熱(Q)：當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定的溫度下進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)所釋放或吸收的熱量稱(chēng)為該反應(yīng)在此溫度下的熱效應(yīng)。
(2)內(nèi)能
3．焓變
4．吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)
(1)從反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的總能量相對(duì)大小的角度分析，如圖所示。
反應(yīng)吸熱 反應(yīng)放熱
(2)從反應(yīng)熱的量化參數(shù)——鍵能的角度分析
放熱反應(yīng)可以看成反應(yīng)物所具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來(lái)；吸熱反應(yīng)可以看成熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能被反應(yīng)產(chǎn)物儲(chǔ)存起來(lái)。
[識(shí)記](méi) 常見(jiàn)的放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)
放熱反應(yīng)：①可燃物的燃燒，②酸堿中和反應(yīng)，③大多數(shù)化合反應(yīng)，④金屬跟水或酸的置換反應(yīng)，⑤物質(zhì)的緩慢氧化，⑥鋁熱反應(yīng)。
吸熱反應(yīng)：①大多數(shù)分解反應(yīng)，②鹽類(lèi)的水解反應(yīng)，③Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)，④碳和水蒸氣、C和CO2的反應(yīng)，⑤NaHCO3與鹽酸的反應(yīng)。
5．熱化學(xué)方程式
(1)定義：表明反應(yīng)所釋放或吸收的熱量的化學(xué)方程式，叫做熱化學(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。
如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1表示在25 ℃、101 kPa條件下，2_ml_氣態(tài)H2和1_ml_氣態(tài)O2反應(yīng)生成2_ml液態(tài)水時(shí)，放出571.6_kJ_的熱量。
(3)書(shū)寫(xiě)步驟
(4)注意事項(xiàng)
①熱化學(xué)方程式不標(biāo)“↑”“↓”，但必須用s、l、g、aq等標(biāo)出物質(zhì)的聚集狀態(tài)。而在書(shū)寫(xiě)同素異形體轉(zhuǎn)化的熱化學(xué)方程式時(shí)，由于不同單質(zhì)可能用同一元素符號(hào)表示(如金剛石與石墨都用C表示)，除了注明狀態(tài)外，還要注明名稱(chēng)。
②熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的系數(shù)只表示物質(zhì)的量，其ΔH必須與化學(xué)方程式及物質(zhì)的聚集狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。
③ΔH表示完全反應(yīng)時(shí)的熱量變化，與反應(yīng)條件及反應(yīng)是否可逆無(wú)關(guān)。
6．活化能與催化劑
圖中：E1為正反應(yīng)活化能，E2為逆反應(yīng)活化能，使用催化劑時(shí)的正反應(yīng)活化能為E3，ΔH為E1－E2。
①活化能又稱(chēng)能壘。
②活化能與溫度無(wú)關(guān)，與使用的催化劑有關(guān)。
③催化劑不改變焓變(ΔH)。
1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)需加熱進(jìn)行的反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，其焓變?chǔ)>0。( )
(2)任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化，有能量變化的過(guò)程均為化學(xué)變化。( )
(3)C(s，石墨)===C(s，金剛石) ΔH>0，金剛石比石墨穩(wěn)定。( )
(4)H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH1，H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH2，則ΔH1＝ΔH2。( )
(5)對(duì)同一反應(yīng)，使用催化劑可以改變反應(yīng)的活化能和焓變。( )
(6)同溫同壓下，反應(yīng)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點(diǎn)燃條件下的ΔH相同。( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
2．根據(jù)信息書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式。
(1)化合物AX3和單質(zhì)X2在一定條件下反應(yīng)可生成化合物AX5。已知AX3的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為－93.6 ℃和76 ℃，AX5的熔點(diǎn)為167 ℃。室溫時(shí)AX3與氣體X2反應(yīng)生成1 ml AX5，放出熱量123.8 kJ。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________________________________________________。
(2)在一定條件下，將1 ml N2和3 ml H2充入一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)生成氨氣，達(dá)到平衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率為25%，放出Q kJ的熱量，N2與H2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)__________________________________________________________。
(3)NaBH4(s)與水(l)反應(yīng)生成NaBO2(s)和氫氣(g)，在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放熱21.6 kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是______________________________________________________________________________。
[解析] (2)1 ml N2完全反應(yīng)放出的熱量為eq \f(Q,25%) kJ＝4Q kJ，故N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－4Q kJ·ml－1。
(3)消耗1 ml NaBH4(s)放出熱量為eq \f(21.6,\f(3.8,38)) kJ＝216 kJ，故可寫(xiě)出熱化學(xué)方程式。
[答案] (1)AX3(l)＋X2(g)===AX5(s) ΔH＝－123.8 kJ·ml－1
(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－4Q kJ·ml－1
(3)NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g) ΔH＝－216 kJ·ml－1
能量關(guān)系圖分析
1．某反應(yīng)使用催化劑后，其反應(yīng)過(guò)程中能量變化如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ( )
A．總反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B．使用催化劑后，活化能不變
C．反應(yīng)①是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)②是放熱反應(yīng)
D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2
B [由題圖可知，反應(yīng)①是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)②是放熱反應(yīng)，總反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，A、C、D項(xiàng)正確；催化劑能降低反應(yīng)的活化能，B項(xiàng)錯(cuò)誤。]
2．分析圖像書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式。
甲
乙
(1)圖甲表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲在生成1 ml氣態(tài)氫化物時(shí)的焓變數(shù)據(jù)，根據(jù)焓變數(shù)據(jù)可確定a、b、c、d分別代表哪種元素，試寫(xiě)出硒化氫在熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，發(fā)生分解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：______________________________________________________________________________________________。
(2)圖乙表示一定條件下，在水溶液中1 ml Cl－、ClOeq \\al(－,x)(x＝1,2,3,4)的能量相對(duì)大小。
①D是_________________________________________________ (填離子符號(hào))。
②B―→A＋C反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________ (用離子符號(hào)表示)。
[答案] (1)H2Se(g)===Se(s)＋H2(g) ΔH＝－81 kJ·ml－1
(2)①ClOeq \\al(－,4) ②3ClO－(aq)===ClOeq \\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq) ΔH＝－117 kJ·ml－1
利用鍵能確定焓變(ΔH)
3．(2022·浙江6月選考，T18)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，下列物質(zhì)氣態(tài)時(shí)的相對(duì)能量如下表：
可根據(jù)HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)計(jì)算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·ml－1。下列說(shuō)法不正確的是( )
A．H2的鍵能為436 kJ·ml－1
B．O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍
C．解離氧氧單鍵所需能量：HOO－57.3 kJ·ml－1。
3．能源
(1)分類(lèi)
(2)科學(xué)開(kāi)發(fā)利用能源的措施
①提高能源的利用率
科學(xué)控制燃燒反應(yīng)，使燃料充分燃燒：一是保證燃燒時(shí)有適當(dāng)過(guò)量的空氣，如鼓入空氣、增大O2濃度等；二是保證燃料與空氣有足夠大的接觸面積，如將固體粉碎成粉末，使液體噴射成霧狀等。
②開(kāi)發(fā)新的能源
開(kāi)發(fā)資源豐富、可以再生、對(duì)環(huán)境無(wú)污染的新能源等。
判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)已知H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH＝－a kJ·ml－1，則H2的摩爾燃燒焓為a kJ·ml－1。( )
(2)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，則稀醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成1 ml水時(shí)放出57.3 kJ的熱量。( )
(3)煤的液化或氣化可以提高能源利用率，減少污染氣體的排放。( )
(4)天然氣、水能、風(fēng)能、氫能、生物質(zhì)能均屬于可再生的新能源。( )
(5)天然氣、風(fēng)能屬于一次能源，水煤氣、電能屬于二次能源。( )
(6)已知S(s)的燃燒熱為a kJ·ml－1，則S(s)燃燒的熱化學(xué)方程式為S(s)＋eq \f(3,2)O2(g)===SO3(g) ΔH＝－a kJ·ml－1。( )
[答案] (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)×
1．一些烷烴的燃燒熱(又稱(chēng)摩爾燃燒焓)如下表：
下列說(shuō)法正確的是( )
A．乙烷燃燒的熱化學(xué)方程式為2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1 560.8 kJ·ml－1
B．穩(wěn)定性：正丁烷>異丁烷
C．正戊烷的燃燒熱大于3 531.3 kJ·ml－1
D．相同質(zhì)量的烷烴，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，燃燒放出的熱量越多
C [表示乙烷燃燒的熱化學(xué)方程式中，H2O應(yīng)為液態(tài)，且該反應(yīng)的ΔH＝－3 121.6 kJ·ml－1，A錯(cuò)誤；由表中燃燒熱數(shù)據(jù)可知，1 ml正丁烷、異丁烷分別完全燃燒時(shí)，正丁烷放出的熱量多，說(shuō)明等量的兩種物質(zhì)，正丁烷具有的能量高于異丁烷，則異丁烷更穩(wěn)定，B錯(cuò)誤；2-甲基丁烷的穩(wěn)定性強(qiáng)于正戊烷，由于2-甲基丁烷的燃燒熱為3 531.3 kJ·ml－1，故正戊烷的燃燒熱大于3 531.3 kJ·ml－1，C正確；由表中數(shù)據(jù)分析可知，相同質(zhì)量的烷烴，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，燃燒放出的熱量越少，D錯(cuò)誤。]
2.在如圖所示的量熱計(jì)中，將100 mL 0.50 ml·L－1 CH3COOH溶液與100 mL 0.55 ml·L－1 NaOH溶液混合，溫度從25.0 ℃升高到27.7 ℃。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．若量熱計(jì)的保溫瓶絕熱效果不好，則所測(cè)ΔH偏大
B．?dāng)嚢杵饕话氵x用導(dǎo)熱性差的玻璃攪拌器
C．若選用同濃度同體積的鹽酸，則溶液溫度將升高至不超過(guò)27.7 ℃
D．分多次把NaOH溶液倒入CH3COOH溶液混合，所測(cè)ΔH偏大
C [若用鹽酸代替CH3COOH，反應(yīng)放出的熱量多，最高溫度將高于27.7 ℃，C錯(cuò)誤。]
蓋斯定律及其應(yīng)用
1．蓋斯定律
(1)內(nèi)容
對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，不管是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。即：在一定條件下，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)途徑無(wú)關(guān)。
(2)意義：間接計(jì)算一些難以測(cè)定的反應(yīng)的反應(yīng)熱或很難反應(yīng)的反應(yīng)熱。如確定C―→CO的ΔH時(shí)可以通過(guò)蓋斯定律設(shè)計(jì)，ΔH＝ΔH1－ΔH2。
(3)應(yīng)用
利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱方法
1．已知：反應(yīng)Ⅰ：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g) ΔH1＝－4.4 kJ·ml－1
反應(yīng)Ⅱ：2NO2(g)===N2O4(g) ΔH2＝－55.3 kJ·ml－1
則反應(yīng)N2O5(g)===2NO2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)的ΔH＝________ kJ·ml－1。
[解析] 根據(jù)蓋斯定律可知目標(biāo)反應(yīng)為eq \f(1,2)×反應(yīng)Ⅰ－反應(yīng)Ⅱ，故ΔH＝eq \f(1,2)×ΔH1－ΔH2＝eq \f(1,2)×(－4.4)kJ·ml－1－(－55.3) kJ·ml－1＝＋53.1 kJ·ml－1。
[答案] ＋53.1
2．Deacn(迪肯)直接氧化法可按下列催化過(guò)程進(jìn)行：
CuCl2(s)===CuCl(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g) ΔHl＝＋83 kJ·ml－1
CuCl(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CuO(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g) ΔH2＝－20 kJ·ml－1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g) ΔH3＝－121 kJ·ml－1
則4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·ml－1。
[解析] 將所給反應(yīng)依次編號(hào)為①、②、③，根據(jù)蓋斯定律，(①＋②＋③)×2可得4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝[(＋83 kJ·ml－1)＋(－20 kJ·ml－1)＋(－121 kJ·ml－1)]×2＝－116 kJ·ml－1。
[答案] －116
3．(2022·濰坊模擬)在H2還原SiCl4和SiHCl3混合物得到純硅，該過(guò)程發(fā)生的主要反應(yīng)為
ⅰ.SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g) ΔH1＝a kJ·ml－1
ⅱ.SiHCl3(g)＋H2(g)===Si(s)＋3HCl(g) ΔH2＝b kJ·ml－1
還知2SiHCl3(g)===SiCl4(g)＋SiH2Cl2(g) ΔH3＝48 kJ·ml－1
請(qǐng)寫(xiě)出H2(g)還原SiCl4(g)生成SiH2Cl2(g)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
[解析] 根據(jù)蓋斯定律目標(biāo)反應(yīng)：SiCl4(g)＋2H2(g)===SiH2Cl2(g)＋2HCl(g)的ΔH＝2(ΔH1－ΔH2)＋ΔH3＝(2a－2b＋48) kJ·ml－1
[答案] SiCl4(g)＋2H2(g)===SiH2Cl2(g)＋2HCl(g) ΔH＝(2a－2b＋48) kJ·ml－1
4．(2021·河北選擇性考試，T16節(jié)選)大氣中的二氧化碳主要來(lái)自煤、石油及其他含碳化合物的燃燒。已知25 ℃時(shí)，相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表：
則25 ℃時(shí)H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。
[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＝－285.8 kJ·ml－1，②C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－393.5 kJ·ml－1，③C6H6(l)＋eq \f(15,2)O2(g)===6CO2(g)＋3H2O(l) ΔH3＝－3 267.5 kJ·ml－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＝(－285.8 kJ·ml－1)×3＋(－393.5 kJ·ml－1)×6－(－3 267.5 kJ·ml－1)＝＋49.1 kJ·ml－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＝＋49.1 kJ·ml－1。
[答案] 3H2(g)＋6C(石墨，s)===C6H6(l) ΔH＝＋49.1 kJ·ml－1
1．(2022·精選真題)(1)(海南等級(jí)考)已知：電解液態(tài)水制備1 ml O2(g)，電解反應(yīng)的ΔH＝＋572 kJ·ml－1。由此計(jì)算H2(g)的燃燒熱(焓)ΔH＝________kJ·ml－1。
(2)(河北選擇性考試)298 K時(shí)，1 g H2燃燒生成H2O(g)放熱121 kJ,1 ml H2O(l)蒸發(fā)吸熱44 kJ，表示H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式為_(kāi)______________________________________________________________________________________。
(3)(全國(guó)乙卷)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：
①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－1 036 kJ·ml－1
②4H2S(g)＋2SO2(g)===3S2(g)＋4H2O(g) ΔH2＝＋94 kJ·ml－1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH3＝－484 kJ·ml－1
計(jì)算H2S熱分解反應(yīng)④2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝________ kJ·ml－1。
[解析] (1)根據(jù)題意可知：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋572 kJ·ml－1，故H2的燃燒熱ΔH＝－eq \f(572,2) kJ·ml－1＝－286 kJ·ml－1。
(2)根據(jù)題意可確定：①H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH＝－242 kJ·ml－1，②H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44 kJ·ml－1，故H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝(－242－44)kJ·ml－1＝－286 kJ·ml－1。(3)根據(jù)蓋斯定律(①＋②)×eq \f(1,3)－③即得到2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝(－1036＋94) kJ·ml－1×eq \f(1,3)－(－484 kJ·ml－1)＝＋170 kJ·ml－1。
[答案] (1)－286 (2)H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286 kJ·ml－1 (3)＋170
2．(2022·廣東選擇性考試，T19節(jié)選)Cr2O3催化丙烷脫氫過(guò)程中，部分反應(yīng)歷程如圖，X(g)→Y(g)過(guò)程的焓變?yōu)開(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________(列式表示)。
[解析] 設(shè)反應(yīng)過(guò)程中第一步的產(chǎn)物為M，第二步的產(chǎn)物為N，則X→M ΔH1＝(E1－E2)，M→N ΔH2＝ΔH，N→Y ΔH3＝(E3－E4)，根據(jù)蓋斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓變?yōu)棣1＋ΔH2＋ΔH3＝(E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4)。
[答案] (E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4)
3．(2021·真題精選)(1)(湖北選擇性考試)丙烯是一種重要的化工原料，可以在催化劑作用下，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＝＋125 kJ·ml－1
反應(yīng)Ⅱ(氧化脫氫)：C3H8(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===C3H6(g)＋H2O(g) ΔH2＝－118 kJ·ml－1
已知鍵能：E(C—H)＝416 kJ·ml－1，E(H—H)＝436 kJ·ml－1，由此計(jì)算生成1 ml 碳碳π鍵放出的能量為_(kāi)_______ kJ。
(2)(湖南選擇性考試)氨熱分解法制氫氣
相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下：
在一定溫度下，利用催化劑將NH3分解為N2和H2。
反應(yīng)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) ΔH＝________kJ·ml－1。
(3)(遼寧選擇性考試)苯催化加氫制備環(huán)己烷是化工生產(chǎn)中的重要工藝，一定條件下，發(fā)生如下反應(yīng)：
Ⅰ.主反應(yīng)： (g)＋3H2(g)(g) ΔH10
已知：Ⅲ.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH3
Ⅳ.2 (g)＋15O2(g)12CO2(g)＋6H2O(l) ΔH4
Ⅴ. (g)＋9O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l) ΔH5
則ΔH1＝__________________(用ΔH3、ΔH4和ΔH5表示)。
[解析] (1)反應(yīng)Ⅰ中斷裂2 ml C—H鍵、形成1 ml碳碳π鍵和1 ml H—H鍵，即416 kJ·ml－1×2－436 kJ·ml－1－E(碳碳π鍵)＝＋125 kJ·ml－1，解得：E(碳碳π鍵)＝271 kJ·ml－1，所以形成1 ml 碳碳π鍵放出的能量為271 kJ。
(2)ΔH＝反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和，根據(jù)熱化學(xué)方程式以及表格中數(shù)據(jù)可得ΔH＝390.8 kJ·ml－1×3×2－(946 kJ·ml－1＋436.0 kJ·ml－1×3)＝＋90.8 kJ·ml－1。
(3)根據(jù)蓋斯定律知，主反應(yīng) Ⅰ可由eq \f(3,2)×反應(yīng)Ⅲ＋eq \f(1,2)×反應(yīng)Ⅳ－反應(yīng)Ⅴ得到，即ΔH1＝eq \f(3,2)ΔH3＋eq \f(1,2)ΔH4－ΔH5。
[答案] (1)271 (2)＋90.8 (3)eq \f(3,2)ΔH3＋eq \f(1,2)ΔH4－ΔH5
4．(2020·浙江7月選考，T27)100 mL 0.200 ml·L－1 CuSO4溶液與1.95 g鋅粉在量熱計(jì)中充分反應(yīng)。測(cè)得反應(yīng)前溫度為20.1 ℃，反應(yīng)后最高溫度為30.1 ℃。
已知：反應(yīng)前后，溶液的比熱容均近似為4.18 J·g－1·℃－1、溶液的密度均近似為1.00 g·cm－3，忽略溶液體積、質(zhì)量變化和金屬吸收的熱量。請(qǐng)計(jì)算：
(1)反應(yīng)放出的熱量Q＝________________J。
(2)反應(yīng)Zn(s)＋CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)＋Cu(s)的ΔH＝_____________kJ·ml－1(列式計(jì)算)。
[解析] (1)根據(jù)Q＝cmΔt，反應(yīng)放出的熱量Q＝4.18 J·g－1·℃－1×100 mL×1.00 g·cm－3×(30.1 ℃－20.1 ℃)＝4.18×103 J。(2)n(CuSO4)＝0.1 L×0.200 ml·L－1＝0.02 ml，n(Zn)＝eq \f(1.95 g,65 g·ml－1)＝0.03 ml，Zn過(guò)量，即0.02 ml Zn和0.02 ml CuSO4反應(yīng)放出的熱量為4.18 kJ，故反應(yīng)Zn(s)＋CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)＋Cu(s)的ΔH＝－eq \f(4.18 kJ,0.02 ml)＝－209 kJ·ml－1。
[答案] (1)4.18×103 (2)－eq \f(4.18×103/1 000,0.100×0.200) kJ·ml－1＝－209
課時(shí)分層作業(yè)(三十) 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
一、選擇題(每小題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)
1．已知：①CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH1
②CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2
下列推斷正確的是( )
A．若CO的燃燒熱為ΔH3，則H2的燃燒熱為ΔH3－ΔH1
B．反應(yīng)CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝ΔH1－ΔH2
C．若反應(yīng)②的反應(yīng)物總能量低于反應(yīng)產(chǎn)物總能量，則ΔH20
D [A.若CO的燃燒熱為ΔH3，則③CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH3，③－①，整理可得H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH＝ΔH3－ΔH1，由于H2O的穩(wěn)定狀態(tài)是液態(tài)，因此該反應(yīng)熱不能表示氫氣的燃燒熱，A錯(cuò)誤；B.②－①，整理可得CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝ΔH2－ΔH1，B錯(cuò)誤；C.若反應(yīng)②的反應(yīng)物總能量低于反應(yīng)產(chǎn)物總能量，則該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，ΔH2>0，C錯(cuò)誤；D.③CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH3，④H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH4，若等物質(zhì)的量的CO和H2完全燃燒生成氣態(tài)產(chǎn)物時(shí)后者放熱更多，則ΔH3>ΔH4，③－④，整理可得CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH1＝ΔH3－ΔH4>0，D正確。 ]
2．苯的親電取代反應(yīng)分兩步進(jìn)行，可表示為，生成中間體的一步是加成過(guò)程，中間體失去氫離子的一步是消除過(guò)程，其機(jī)理亦稱(chēng)加成—消除機(jī)理，苯的親電取代反應(yīng)進(jìn)程和能量的關(guān)系如圖，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．反應(yīng)Ⅰ為苯親電取代的決速步驟
B．E1與E2的差值為總反應(yīng)的焓變
C．中間體的能量比苯的高，穩(wěn)定性比苯的差
D．反應(yīng)過(guò)程中，環(huán)上碳原子的雜化類(lèi)型發(fā)生了變化
B [根據(jù)圖示可知總反應(yīng)的焓變不是E1與E2的差值，B錯(cuò)誤。]
3．(2022·泰安模擬)已知：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.0 kJ·ml－1，兩步熱循環(huán)制H2的過(guò)程如圖，第一步以太陽(yáng)能為熱源分解Fe3O4，第二步：FeO水解獲得H2。
過(guò)程Ⅰ：2Fe3O4(s)===6FeO(s)＋O2(g) ΔHⅠ＝＋604.8 kJ·ml－1
過(guò)程Ⅱ：H2O(l)＋3FeO(s)===Fe3O4(s)＋H2(g) ΔHⅡ
下列說(shuō)法正確的是( )
A．根據(jù)蓋斯定律，ΔHⅠ＋ΔHⅡ＝0
B．該制H2過(guò)程中Fe3O4為催化劑
C．過(guò)程Ⅱ在任何溫度下均為自發(fā)反應(yīng)
D．整個(gè)過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化形式只存在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
BC [已知反應(yīng)①2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.0 kJ·ml－1 和反應(yīng)②2Fe3O4(s)===6FeO(s)＋O2(g) ΔHⅠ＝＋604.8 kJ·ml－1，根據(jù)蓋斯定律，將eq \f(①,2)－eq \f(②,2)，可得過(guò)程Ⅱ的熱化學(xué)方程式為H2O(l)＋3FeO(s)===Fe3O4(s)＋H2(g) ΔHⅡ＝－16.9 kJ·ml－1，ΔHⅠ＋ΔHⅡ＝604.8 kJ·ml－1－16.9 kJ·ml－1＝＋587.9 kJ·ml－1, A錯(cuò)誤；過(guò)程Ⅰ方程式為2Fe3O4eq \(=====,\s\up7(太陽(yáng)能))6FeO＋O2↑，過(guò)程Ⅱ方程式為3FeO＋H2O===H2↑＋Fe3O4，F(xiàn)e3O4為整個(gè)過(guò)程的催化劑， B正確；根據(jù)反應(yīng)H2O(l)＋3FeO(s)===Fe3O4(s)＋H2(g) ΔHⅡ＝－16.9 kJ·ml－1，可知ΔS>0，ΔHⅡ

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