1选择题
古籍《天工开物》记载了「烧铁器淬于胆矾水中」以制铜的工艺，其原理是铁与硫酸铜溶液发生置换反应。已知信息：① 反应 Fe(s) + Cu²⁺(aq) → Fe²⁺(aq) + Cu(s) 的 ΔH = -150 kJ/mol；② 反应 H₂(g) + CuO(s) → Cu(s) + H₂O(l) 的 ΔH = -130 kJ/mol；③ 反应 H₂(g) + 1/2 O₂(g) → H₂O(l) 的 ΔH = -286 kJ/mol。下列说法正确的是
- A. 由信息②③可推知 CuO(s) → Cu(s) + 1/2 O₂(g) 的 ΔH = +156 kJ/mol，且该反应是放热反应
- B. 由信息①可推知 Cu(s) + Fe²⁺(aq) → Fe(s) + Cu²⁺(aq) 的 ΔH = +150 kJ/mol，说明逆反应的反应热与正反应数值相等、符号相反
- C. 因为反应①的 ΔH < 0，所以在任何温度下该反应的 ΔG 都小于 0，一定能自发进行
- D. 因为反应①在水溶液中进行，书写其热化学方程式时可不标注各物质的聚集状态
答案：B
解析：本题以古代「铁置换铜」工艺为情境，综合考查盖斯定律、热化学方程式书写与 ΔG 判据。
A 项：目标反应 = ③ - ②，ΔH = (-286) - (-130) = -156 kJ/mol；或由 ② - ③ 得 CuO(s) → Cu(s) + 1/2 O₂(g) 的 ΔH = (-130) - (-286) = +156 kJ/mol，ΔH > 0 应为吸热反应，故「放热反应」表述错误，A 错。
B 项：逆反应的焓变与正反应大小相等、符号相反，故 ΔH = +150 kJ/mol，表述正确。
C 项：ΔG = ΔH - TΔS，仅凭 ΔH < 0 不能断定任何温度下 ΔG < 0；若 ΔS < 0，高温下 ΔG 可能大于 0，故 C 错。
D 项：热化学方程式必须标明各物质的聚集状态（s、l、aq、g），状态不同 ΔH 不同，故 D 错。
易错点：① 盖斯定律相加减时符号写反，误选 A；② 认为放热反应一定自发，忽略熵变项 TΔS 的贡献；③ 漏标物质状态；④ 混淆「反应热数值相等、符号相反」与「反应热相同」。
故选 B。
2选择题
古代火药与黑火药的爆燃过程释放大量热量。已知某黑火药爆燃的主要反应为：
2KNO₃(s) + S(s) + 3C(s) = K₂S(s) + N₂(g) + 3CO₂(g) ΔH = -586 kJ/mol
下列有关该反应的说法正确的是（ ）
- A. 该反应为吸热反应，ΔH > 0
- B. 该热化学方程式中各物质均须标明聚集状态，ΔH = -586 kJ/mol 表示每生成 1 mol N₂ 放出 586 kJ 热量
- C. ΔH 的大小与反应途径有关，若分步进行则 ΔH 不同
- D. 若将方程式各物质的化学计量数均乘以 2，则 ΔH 变为 -293 kJ/mol
答案：B
解析：A 项：ΔH = -586 kJ/mol < 0，为放热反应，A 错误。B 项：热化学方程式必须标明各物质的聚集状态（s、g 等），且 ΔH 与化学计量数相对应，本式中 N₂ 系数为 1，故 ΔH = -586 kJ/mol 表示生成 1 mol N₂ 时放出 586 kJ 热量，B 正确。C 项：根据盖斯定律，反应热只与始态和终态有关，与反应途径无关，分步进行总 ΔH 不变，C 错误。D 项：方程式计量数扩大 2 倍时，ΔH 也应扩大 2 倍，变为 -1172 kJ/mol，而非 -293 kJ/mol，D 错误。易错点：混淆 ΔH 正负与吸放热的对应关系；忘记热化学方程式系数改变时 ΔH 同比例改变；漏标物质状态。故选 B。
3选择题
古籍《天工开物》记载了用「硝石、硫磺、木炭」制备火药的方法。现代研究表明，黑火药爆炸的主要反应可表示为：
2KNO₃(s) + S(s) + 3C(s) = K₂S(s) + N₂(g) + 3CO₂(g) ΔH < 0
下列关于该反应及其热效应的说法正确的是（ ）
- A. 该反应为吸热反应，ΔH > 0
- B. 该热化学方程式中系数 2、1、3 分别表示 2 个 KNO₃ 分子、1 个 S 原子和 3 个 C 原子
- C. 因为 ΔH < 0，所以该反应在任何温度下都能自发进行
- D. 该反应的反应热只与反应的始态（反应物）和终态（生成物）有关，与反应途径无关
答案：D
解析：逐项分析：
A 项：题干已给出 ΔH < 0，焓变小于零表示放热反应，A 错误（混淆 ΔH 正负号与吸放热的对应关系）。
B 项：热化学方程式中各物质前的系数表示物质的量（mol），不表示分子或原子个数，且该反应中 KNO₃、S、C 均为固体，不存在「分子」的说法，B 错误。
C 项：反应能否自发进行由焓变与熵变共同决定（ΔG = ΔH − TΔS），ΔH < 0 只说明放热，不能据此断定任何温度下都自发，C 错误。
D 项：这是盖斯定律的基本内容——化学反应的反应热只与体系的始态和终态有关，与反应途径无关，D 正确。
易错点：① 把热化学方程式的系数理解为分子个数；② 误认为放热反应一定自发；③ ΔH 符号与吸放热对应关系记反。故选D。
4解答题
我国古代炼丹术典籍《周易参同契》中记载「铅性白也，而赤之以为丹」，指的是铅（Pb）经加热氧化生成红色的铅丹（主要成分为 Pb₃O₄）。现代化学研究铅丹的生成与转化，涉及如下热化学方程式（均为 25℃、101 kPa 下的数据）：
① 3Pb(s) + 2O₂(g) = Pb₃O₄(s) ΔH₁ = -743 kJ/mol
② PbO₂(s) = PbO(s) + 1/2 O₂(g) ΔH₂ = +112 kJ/mol
③ Pb₃O₄(s) + O₂(g) = 3PbO₂(s) ΔH₃ = -142 kJ/mol
已知信息：铅丹 Pb₃O₄ 可视为 PbO·PbO₂，其中 +2 价铅与 +4 价铅的物质的量之比为 2∶1。
请回答下列问题：
（1）判断反应①是放热反应还是吸热反应，并说明理由；指出 ΔH₁ 中「kJ/mol」所对应的「每摩尔」具体指什么。
（2）利用盖斯定律，由上述热化学方程式计算反应 3PbO(s) + O₂(g) = Pb₃O₄(s) 中，生成 1 mol Pb₃O₄ 时的 ΔH（写出组合方式与计算过程）。
（3）写出反应③的逆反应的热化学方程式，并判断该逆反应的 ΔH 的正负。
（4）某同学书写铅在氧气中燃烧的热化学方程式时写作：3Pb + 2O₂ = Pb₃O₄ ΔH = -743 kJ/mol。请指出其中两处不规范之处并加以改正。
答案：（1）ΔH₁ = -743 kJ/mol < 0，故反应①为放热反应。ΔH₁ 中的「每摩尔」指「每摩尔该反应」，即按热化学方程式所示计量数完成 3 mol Pb 与 2 mol O₂ 完全反应生成 1 mol Pb₃O₄ 时放出 743 kJ 热量，而非指 1 mol Pb。
（2）目标反应：3PbO(s) + O₂(g) = Pb₃O₄(s)。
由②式逆写并扩大 3 倍：3PbO(s) + 3/2 O₂(g) = 3PbO₂(s)，ΔH = -3ΔH₂ = -3 × (+112) = -336 kJ/mol。
由③式逆写：3PbO₂(s) = Pb₃O₄(s) + O₂(g)，ΔH = -ΔH₃ = -(-142) = +142 kJ/mol。
两式相加：3PbO(s) + 3/2 O₂(g) + 3PbO₂(s) = 3PbO₂(s) + Pb₃O₄(s) + O₂(g)，整理得 3PbO(s) + 1/2 O₂(g) = Pb₃O₄(s)，与目标反应相比 O₂ 系数为 1/2，故需再将目标关系调整为：ΔH = -3ΔH₂ - ΔH₃ = (-336) + 142 = -194 kJ/mol（对应 3PbO + 1/2 O₂ = Pb₃O₄）。
若写成 3PbO(s) + O₂(g) = Pb₃O₄(s) + 1/2 O₂(g)，则 ΔH 仍为 -194 kJ/mol（生成 1 mol Pb₃O₄）。故生成 1 mol Pb₃O₄ 时 ΔH = -194 kJ/mol。
（3）逆反应：3PbO₂(s) = Pb₃O₄(s) + O₂(g) ΔH = +142 kJ/mol；ΔH > 0，为吸热反应。
（4）不规范之处：① 未标明各物质的聚集状态，应写作 3Pb(s) + 2O₂(g) = Pb₃O₄(s)；② 未注明反应条件（点燃/加热）或未用「=」连接且标注 ΔH 时应保证与状态标注一致。改正后应为：3Pb(s) + 2O₂(g) = Pb₃O₄(s) ΔH = -743 kJ/mol。
解析：本题以古代炼丹典故中「铅生成铅丹」为情境，考查反应热的符号判断、热化学方程式的规范书写与盖斯定律的组合计算。（1）易错点：ΔH < 0 表示放热，符号易写反；「kJ/mol」中的 mol 指「每摩尔反应」而非某一反应物的物质的量，这是常见概念误区。（2）易错点：方程式逆写时 ΔH 变号、系数扩大 3 倍时 ΔH 同比例乘 3，学生常漏掉变号或漏乘系数；组合后要检查各物质是否消去、O₂ 系数是否与目标一致。（3）逆反应的 ΔH 与原反应数值相等、符号相反，故为 +142 kJ/mol。（4）热化学方程式必须标明物质状态并注明 ΔH，漏写状态是最典型的失分点。
5解答题
「曾青得铁则化为铜」出自我国古代典籍，描述的是铁与硫酸铜溶液的反应，该反应放热明显。某校化学兴趣小组以此为情境，用简易量热计测定 Fe 与 CuSO₄ 溶液反应的反应热，并对数据进行分析。
已知信息：
① 实验取 100 mL 0.50 mol/L CuSO₄ 溶液（密度近似 1 g/mL，比热容近似 4.2 J/(g·℃)），加入过量铁粉，充分反应后溶液最高温度由 20.0℃ 升至 24.2℃。
② 该小组另需用 0.1000 mol/L NaOH 标准溶液滴定一份未知浓度的稀硫酸以标定酸浓度，读取消耗 NaOH 溶液体积时，滴定前仰视、滴定后俯视读数。
请回答下列问题：
（1）写出铁与硫酸铜溶液反应的离子方程式，并判断该反应是放热反应还是吸热反应。
（2）根据已知信息①，计算反应中放出的热量 Q（写出计算式与结果），并估算每摩尔 Fe 参与反应时的 ΔH（保留一位小数，注意符号与单位）。
（3）根据已知信息②，分析「滴定前仰视、滴定后俯视读数」会使测得的稀硫酸浓度偏高、偏低还是无影响，并说明理由。
（4）该小组发现，若用铜片与稀硫酸在常温下混合，则测得温度无明显变化。请从反应热的角度解释这一现象，并指出该反应能否通过改变途径（如设计成原电池）使其 ΔH 变为放热。
答案：（1）离子方程式：Fe + Cu²⁺ = Fe²⁺ + Cu。实验测得温度升高，故为放热反应，ΔH < 0。
（2）溶液质量 m = 100 mL × 1 g/mL = 100 g（忽略铁粉质量变化对总质量的影响），Δt = 24.2℃ - 20.0℃ = 4.2℃。
Q = c·m·Δt = 4.2 J/(g·℃) × 100 g × 4.2℃ = 1764 J ≈ 1.76 kJ。
n(CuSO₄) = 0.50 mol/L × 0.100 L = 0.050 mol，铁粉过量，CuSO₄ 完全反应，故 n(Fe) = 0.050 mol。
ΔH = -Q/n = -1.76 kJ ÷ 0.050 mol ≈ -35.2 kJ/mol（放热，ΔH 为负值）。
（3）结果偏低。理由：滴定前仰视读数使读得的初读数偏大，滴定后俯视读数使读得的末读数偏小，二者共同导致 V(标) = V(末) - V(初) 偏小；由 c(酸) = c(标)·V(标)·k / V(酸)（k 为计量数比）可知，V(标) 偏小则测得的硫酸浓度偏低。
（4）铜与稀硫酸在常温下不发生置换反应（铜的金属活动性排在氢之后），无化学反应发生，故无明显热效应，ΔH ≈ 0（无反应热）。根据盖斯定律，反应热只与始态和终态有关，与反应途径无关，因此不能通过设计成原电池等改变途径的方法使 ΔH 变为放热；改变途径只影响热量释放的快慢与能量转化形式（如转化为电能），不改变 ΔH 的数值与符号。
解析：本题以「曾青得铁则化为铜」的古代典故为情境，综合考查离子方程式书写、反应热符号判断、利用 Q = c·m·Δt 的热量计算、ΔH 的估算以及中和滴定的误差分析，最后回归盖斯定律的实质。（1）易错点：离子方程式中 CuSO₄ 应拆为 Cu²⁺，Fe 与 Cu 保留化学式；温度升高即为放热，ΔH < 0，符号易写反。（2）易错点：质量用溶液质量而非体积直接代入；ΔH 必须带负号并注明单位 kJ/mol；注意 CuSO₄ 不足量、Fe 过量，应以 CuSO₄ 的物质的量计算。（3）易错点：误认为「仰视读数偏大」即结果偏大，需分清初读数与末读数的偏差方向，V(标) = V(末) - V(初) 同时受两处影响而偏小，故结果偏低。（4）易错点：误认为改变途径（如原电池）可改变反应热。盖斯定律表明 ΔH 只取决于始态与终态，与途径无关，故不能改变 ΔH。
6解答题
古代炼丹术典籍《抱朴子》中记载了「丹砂烧之成水银」，即红色硫化汞（HgS）受热分解得到汞和硫。现代化学研究表明，该反应需持续加热，且在加热条件下反应体系的混乱度明显增大。已知信息：① 25℃、标准状态下，反应 HgS(s) → Hg(l) + S(s) 的 ΔH = +58 kJ/mol；② 同一条件下，该反应的 ΔS = +0.10 kJ·mol⁻¹·K⁻¹；③ 相关热化学方程式：
Ⅰ. HgS(s) + O₂(g) → Hg(l) + SO₂(g) ΔH₁ = -500 kJ/mol
Ⅱ. S(s) + O₂(g) → SO₂(g) ΔH₂ = -300 kJ/mol
请回答下列问题：
（1）由热化学方程式Ⅰ、Ⅱ推导反应 HgS(s) → Hg(l) + S(s) 的 ΔH，并与已知信息①比较，判断该反应是放热反应还是吸热反应。
（2）利用 ΔG = ΔH - TΔS 判断：在标准状态下，该反应能否在 298 K 自发进行？能否在 1000 K 自发进行？请分别计算 ΔG 并说明理由。
（3）请用一句话概括「反应热只与反应的始态和终态有关」这一结论（盖斯定律）对（1）中推导的意义。
答案：（1）目标反应 = Ⅰ - Ⅱ：HgS(s) + O₂(g) - S(s) - O₂(g) → Hg(l) + SO₂(g) - SO₂(g)，即 HgS(s) → Hg(l) + S(s)。根据盖斯定律：ΔH = ΔH₁ - ΔH₂ = (-500 kJ/mol) - (-300 kJ/mol) = +200 kJ/mol。ΔH > 0，故该反应为吸热反应。
（2）ΔG = ΔH - TΔS。
298 K 时：ΔG = 200 kJ/mol - 298 K × 0.10 kJ·mol⁻¹·K⁻¹ = 200 - 29.8 = +170.2 kJ/mol > 0，故 298 K 下不能自发进行。
1000 K 时：ΔG = 200 kJ/mol - 1000 K × 0.10 kJ·mol⁻¹·K⁻¹ = 200 - 100 = +100 kJ/mol > 0，故 1000 K 下仍不能自发进行。
（3）盖斯定律说明反应热只与始态（HgS）和终态（Hg + S）有关，与途径无关，因此可将方程式Ⅰ、Ⅱ相加减直接得到目标反应的 ΔH，无需实际测定。
解析：本题以古代炼丹典籍为情境，考查热化学方程式、盖斯定律与 ΔG = ΔH - TΔS 判据。
（1）关键是目标反应 = Ⅰ - Ⅱ，符号要小心：ΔH = ΔH₁ - ΔH₂ = -500 - (-300) = +200 kJ/mol。易错点：① 把 ΔH 相加减时符号搞反，误得 -200 kJ/mol 而误判为放热反应；② 热化学方程式漏标物质状态（s、l、g），或把状态写错。
（2）易错点：① 单位不统一，把 ΔS = 0.10 kJ·mol⁻¹·K⁻¹ 误当成 J·mol⁻¹·K⁻¹，导致 TΔS 相差 1000 倍；② 只看 ΔS > 0 就断定高温自发，忽视 ΔH = +200 kJ/mol 的正值贡献，须计算 ΔG 正负才能下结论；③ 误认为 ΔG < 0 就代表反应速率快。
（3）盖斯定律核心是「反应热只与始态、终态有关，与途径无关」，故可由已知方程式加减求未知反应热。
结论：放热反应 ΔH < 0，吸热反应 ΔH > 0；本题 ΔH = +200 kJ/mol 为吸热反应，298 K 与 1000 K 下 ΔG 均大于 0，均不自发。
7解答题
我国古代炼丹术与酿酒工艺中蕴含着丰富的化学智慧。《天工开物》记载，酿酒时需将谷物蒸熟后拌入酒曲，发酵过程放出热量，故古人常把酒坛埋入地下以保持温度稳定。现代研究表明，酿酒的核心反应之一是葡萄糖在酒化酶作用下生成乙醇和二氧化碳：C₆H₁₂O₆(s) → 2C₂H₅OH(l) + 2CO₂(g)。
已知信息：
① C₆H₁₂O₆(s) + 6O₂(g) → 6CO₂(g) + 6H₂O(l) ΔH₁ = -2803 kJ/mol
② C₂H₅OH(l) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 3H₂O(l) ΔH₂ = -1367 kJ/mol
请回答下列问题：
(1) 判断酿酒核心反应是放热反应还是吸热反应，并说明理由（写出 ΔH 的符号）。
(2) 利用盖斯定律，由已知反应①、②推导出酿酒核心反应的热化学方程式，并求出其 ΔH。
(3) 若发酵过程中有 1 mol 葡萄糖完全转化，且放出的热量全部被 10 kg 酒醅吸收（酒醅比热容按 3.0 kJ/(kg·℃) 计），估算酒醅温度升高多少摄氏度（保留两位有效数字）。
(4) 古人将酒坛埋入地下而非敞口放置，请从反应热与温度对化学反应速率、化学平衡影响的角度简要解释其合理性。
答案：(1) 由盖斯定律计算得 ΔH = ΔH₁ - 2ΔH₂ = -2803 kJ/mol - 2×(-1367 kJ/mol) = -2803 + 2734 = -69 kJ/mol。ΔH < 0，故该反应为放热反应。
(2) 目标反应 = ① - 2×②：
C₆H₁₂O₆(s) → 2C₂H₅OH(l) + 2CO₂(g) ΔH = -69 kJ/mol
(3) 放热 Q = 69 kJ，Q = cmΔt，则 Δt = 69 kJ ÷ [3.0 kJ/(kg·℃) × 10 kg] = 2.3 ℃。
(4) 该反应为放热反应，埋入地下可使发酵体系温度较稳定；温度过高会使酒化酶（蛋白质）变性失活，且升温会使平衡向吸热（逆）方向移动，不利于乙醇生成；埋坛还减少了乙醇挥发损失。故古人做法合理。
解析：本题以《天工开物》酿酒为情境，考查盖斯定律与反应热计算。(1)(2) 关键：目标反应 = ① - 2×②，ΔH 同样相减，务必注意符号，易错点是把 ΔH 与热量数值直接相加而漏掉符号，或忘记乘以系数 2。热化学方程式必须标明物质状态（s、l、g）并注明 ΔH，本题产物乙醇为液态、CO₂ 为气态，漏标状态即失分。(3) 计算中单位要统一，Δt = Q/(cm)，易错点是把比热容单位写错或漏乘质量 10 kg。(4) 综合应用：放热反应 ΔH < 0，温度升高会使平衡向逆反应方向移动，且酶在高温下失活，从而说明低温发酵的合理性。
8解答题
我国古代炼丹术典籍《抱朴子·内篇》记载：「丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂。」丹砂即硫化汞（HgS）。现代化学研究表明，HgS 受热分解生成汞蒸气（Hg）与硫蒸气（S₂），该过程吸收热量。
已知信息：
① HgS(s) → Hg(g) + 1/2 S₂(g) ΔH₁ = +145 kJ·mol⁻¹
② Hg(g) → Hg(l) ΔH₂ = −61 kJ·mol⁻¹
③ S₂(g) → 2S(s) ΔH₃ = −272 kJ·mol⁻¹
请回答下列问题：
（1）判断反应①是放热反应还是吸热反应，并说明理由；
（2）写出反应①的热化学方程式中各物质必须标注的状态，并解释热化学方程式系数的含义；
（3）利用盖斯定律，计算反应 HgS(s) → Hg(l) + S(s) 的 ΔH，并判断该反应是放热还是吸热。
答案：（1）反应①为吸热反应。因为 ΔH₁ = +145 kJ·mol⁻¹ > 0，焓变大于零，体系从环境吸收热量，故为吸热反应。
（2）热化学方程式 HgS(s) → Hg(g) + 1/2 S₂(g) ΔH₁ = +145 kJ·mol⁻¹ 中，必须注明各物质的聚集状态：HgS 为固态（s）、Hg 为气态（g）、S₂ 为气态（g），否则反应热数值无意义。热化学方程式中化学式前的系数表示物质的量（mol），不表示分子个数；系数扩大或缩小时，ΔH 数值应同比例变化（如写成 2HgS(s) → 2Hg(g) + S₂(g) 时 ΔH = +290 kJ·mol⁻¹）。
（3）目标反应：HgS(s) → Hg(l) + S(s)。
由盖斯定律，反应热只与始态、终态有关，与途径无关。设计途径：① + ② + 1/2 × ③：
HgS(s) → Hg(g) + 1/2 S₂(g) ΔH₁ = +145 kJ·mol⁻¹
Hg(g) → Hg(l) ΔH₂ = −61 kJ·mol⁻¹
1/2 S₂(g) → S(s) ΔH = 1/2 × (−272) = −136 kJ·mol⁻¹
三式相加得：HgS(s) → Hg(l) + S(s)
ΔH = (+145) + (−61) + (−136) = −52 kJ·mol⁻¹。
由于 ΔH = −52 kJ·mol⁻¹ < 0，故该反应为放热反应。
解析：本题以古代炼丹典籍为情境，考查反应热的符号判断、热化学方程式的书写规范以及盖斯定律的计算。
（1）易错点：焓变符号与吸放热对应关系记反，误认为 ΔH > 0 是放热。规律：ΔH < 0 放热，ΔH > 0 吸热。
（2）易错点：漏标物质状态（如漏写 (s)、(g)），或把热化学方程式的系数当作分子个数、系数加倍时忘记 ΔH 同步加倍。
（3）易错点：① 盖斯定律运用时，方程式乘以 1/2 后忘记 ΔH 也要乘 1/2（易误算成 −272）；② 各步 ΔH 相加时符号处理错误，例如写成 145 + 61 + 136；③ 误以为「途径不同反应热不同」，与盖斯定律相悖。正确计算：+145 − 61 − 136 = −52 kJ·mol⁻¹，为放热反应。