第一章 第三节 化学反应热的计算.docx

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第一章第三节化学反应热的计算

第三节　化学反应热的计算

第1课时　化学反应热的计算

[目标要求]　1.理解盖斯定律的意义。

2.能用盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的简单计算。

一、盖斯定律

1．含义

（1）不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。

（2）化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。

例如，

ΔH1、ΔH2、ΔH3之间有如下的关系：

ΔH1＝ΔH2＋ΔH3。

2．意义

利用盖斯定律，可以间接地计算一些难以测定的反应热。

例如：

C（s）＋O2（g）===CO（g）

上述反应在O2供应充分时，可燃烧生成CO2；O2供应不充分时，虽可生成CO，但同时还部分生成CO2。

因此该反应的ΔH不易测定，但是下述两个反应的ΔH却可以直接测得：

（1）C（s）＋O2（g）===CO2（g）

ΔH1＝－393.5kJ·mol－1

（2）CO（g）＋O2（g）===CO2（g）

ΔH2＝－283.0kJ·mol－1

根据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的ΔH。

分析上述两个反应的关系，即知：

ΔH＝ΔH1－ΔH2。

则C（s）与O2（g）生成CO（g）的热化学方程式为C（s）＋O2（g）===CO（g）　ΔH＝－110.5kJ·mol－1。

二、反应热的计算

1．根据热化学方程式进行物质和反应热之间的求算

例1　由氢气和氧气反应生成4.5g水蒸气放出60.45kJ的热量，则反应：

2H2（g）＋

O2（g）===2H2O（g）的ΔH为（　　）　　　　　　　　　　　　　　

A．－483.6kJ·mol－1B．－241.8kJ·mol－1

C．－120.6kJ·mol－1D．＋241.8kJ·mol－1

解析　已知4.5g水蒸气生成时放热60.45kJ，要求方程式中生成2molH2O（g）的ΔH，

比例关系：

＝

解得Q＝483.6kJ，故ΔH＝－483.6kJ·mol－1。

答案　A

2．利用燃烧热数据，求算燃烧反应中的其它物理量

例2　甲烷的燃烧热ΔH＝－890.3kJ·mol－1

1kgCH4在25℃，101kPa时充分燃烧生成液态水放出的热量约为（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．－5.56×104kJ·mol－1B．5.56×104kJ·mol－1

C．5.56×104kJD．－5.56×104kJ

解析　16gCH4燃烧放出890.3kJ热量，1kgCH4燃烧放出的热量为×1000g＝55643.75kJ≈5.56×104kJ。

答案　C

3．利用盖斯定律的计算

例3　已知下列热化学方程式：

①Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）

ΔH1＝－26.7kJ·mol－1

②3Fe2O3（s）＋CO（g）===2Fe3O4（s）＋CO2（g）

ΔH2＝－50.75kJ·mol－1

③Fe3O4（s）＋CO（g）===3FeO（s）＋CO2（g）

ΔH3＝－36.5kJ·mol－1　　　　　　　　　　　　　　　　　

则反应FeO（s）＋CO（g）===Fe（s）＋CO2（g）的焓变为（　　）

A．＋7.28kJ·mol－1B．－7.28kJ·mol－1

C．＋43.68kJ·mol－1D．－43.68kJ·mol－1

解析　根据盖斯定律，首先考虑目标反应与三个已知反应的关系，三个反应中，FeO、CO、Fe、CO2是要保留的，而与这四种物质无关的Fe2O3、Fe3O4要通过方程式的叠加处理予以消去：

因此将①×3－②－③×2得到：

6FeO（s）＋6CO（g）＝6Fe（s）＋6CO2（g）

ΔH＝＋43.65kJ·mol－1

化简：

FeO（s）＋CO（g）＝Fe（s）＋CO2（g）

ΔH＝＋7.28kJ·mol－1

答案　A

知识点一　盖斯定律及应用

1．运用盖斯定律解答问题

通常有两种方法：

其一，虚拟路径法：

如C（s）＋O2（g）===CO2（g），

可设置如下：

ΔH1＝ΔH2＋ΔH3

其二：

加合（或叠加）法：

即运用所给方程式就可通过加减的方法得到新化学方程式。

如：

求P4（白磷）===4P（红磷）的热化学方程式。

已知：

P4（s，白磷）＋5O2（g）===P4O10（s）　ΔH1①

4P（s，红磷）＋5O2（g）===P4O10（s）　ΔH2②

即可用①－②得出白磷转化为红磷的热化学方程式。

答案　P4（白磷）===4P（红磷）　ΔH＝ΔH1－ΔH2

2．已知：

H2O（g）===H2O（l）　ΔH＝Q1kJ·mol－1

C2H5OH（g）===C2H5OH（l）　ΔH＝Q2kJ·mol－1

C2H5OH（g）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g）

ΔH＝Q3kJ·mol－1

若使46g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为（　　）

A．（Q1＋Q2＋Q3）KjB．0.5（Q1＋Q2＋Q3）kJ

C．（0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3）kJD．（3Q1－Q2＋Q3）kJ

答案　D

解析　46g酒精即1molC2H5OH（l）

根据题意写出目标反应

C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH

然后确定题中各反应与目标反应的关系

则ΔH＝（Q3－Q2＋3Q1）kJ·mol－1

知识点二　反应热的计算

3．已知葡萄糖的燃烧热是ΔH＝－2840kJ·mol－1，当它氧化生成1g液态水时放出的热量是（　　）

A．26.0kJ　　B．51.9kJC．155.8kJ　　D．467.3kJ

答案　A

解析　葡萄糖燃烧的热化学方程式是

C6H12O6（s）＋6O2（g）＝6CO2（g）＋6H2O（l）

ΔH＝－2840kJ·mol－1

据此建立关系式　6H2O　～　ΔH

6×18g2840kJ

1gxkJ

解得x＝＝26.3kJ，A选项符合题意。

4．已知：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）

ΔH＝－571.6kJ·mol－1

CO（g）＋O2（g）===CO2（g）

ΔH＝－282.8kJ·mol－1

现有CO、H2、CO2组成的混合气体67.2L（标准状况），经完全燃烧后放出的总热量为710.0kJ，并生成18g液态水，则燃烧前混合气体中CO的体积分数为（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　

A．80%B．50%C．60%D．20%

答案　B

解析　根据生成18g液态H2O知混合气体中含1molH2，该反应产生的热量为kJ＝

285.8kJ。

CO燃烧放出的热量为710.0kJ－285.8kJ＝424.2kJ，则CO的物质的量为n（CO）＝＝1.5mol，V（CO）%＝×100%＝50%。

练基础落实

1．已知：

（1）Zn（s）＋1/2O2（g）===ZnO（s）

ΔH＝－348.3kJ·mol－1

（2）2Ag（s）＋1/2O2（g）===Ag2O（s）

ΔH＝－31.0kJ·mol－1

则Zn（s）＋Ag2O（s）===ZnO（s）＋2Ag（s）的ΔH等于（　　）

A．－317.3kJ·mol－1B．－379.3kJ·mol－1

C．－332.8kJ·mol－1D．＋317.3kJ·mol－1

答案　A

解析　ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－348.3kJ·mol－1－（－31.0kJ·mol－1）＝－317.3kJ·mol－1

2．已知25℃、101kPa条件下：

4Al（s）＋3O2（g）===2Al2O3（s）

ΔH＝－2834.9kJ·mol－1

4Al（s）＋2O3（g）===2Al2O3（s）

ΔH＝－3119.1kJ·mol－1

由此得出的正确结论是（　　）

A．等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为吸热反应

B．等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为放热反应

C．O3比O2稳定，由O2变为O3为吸热反应

D．O2比O3稳定，由O2变为O3为放热反应

答案　A

解析　将两个热化学方程式叠加处理得：

3O2（g）＝2O3（g）　ΔH＝＋284.2kJ·mol－1，所以O2变为O3的反应是吸热反应，O2的能量低，O2更稳定。

3．能源问题是人类社会面临的重大课题，H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质，它们的燃烧热依次为－285.8kJ·mol－1、－282.5kJ·mol－1、－726.7kJ·mol－1。

已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（l）。

则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为（　　）

A．CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（l）ΔH＝－127.4kJ·mol－1

B．CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（l）ΔH＝＋127.4kJ·mol－1

C．CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g）ΔH＝－127.4kJ·mol－1

D．CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g）ΔH＝＋127.4kJ·mol－1

答案　A

解析　根据目标反应与三种反应热的关系，利用盖斯定律，首先计算出目标反应的反应热ΔH＝2×（－285.8kJ·mol－1）＋（－282.5kJ·mol－1）－（－726.7kJ·mol－1）＝－127.4kJ·mol－1。

4．已知火箭燃料二甲基肼（CH3—NH—NH—CH3）的燃烧热为－6000kJ·mol－1，则30g二甲基肼完全燃烧放出的热量为（　　）

A．1500kJB．3000KjC．6000kJD．12000kJ

答案　B

解析　二甲基肼的相对分子质量是60,30g二甲基肼是0.5mol，放出的热量是燃烧热的一半，即3000kJ。

练方法技巧

用关系式求反应热

5．在一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷放出热量为QkJ（Q>0），经测定完全吸收生成的CO2需消耗5mol·L－1的KOH溶液100mL，恰好生成正盐，则此条件下反应C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（g）的ΔH为（　　）

A．＋8QkJ·mol－1B．＋16QkJ·mol－1

C．－8QkJ·mol－1D．－16QkJ·mol－1

答案　D

解析　建立关系式：

C4H10　～　4CO2　～　8KOH　　～　　ΔH

1mol4mol8molΔH

　　5mol·L－1×0.1LQkJ

则ΔH＝－＝－16QkJ·mol－1

练综合拓展

6．比较下列各组热化学方程式中ΔH的大小关系。

（1）S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH1

S（g）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH2

ΔH1______ΔH2

（2）CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH1

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH2

ΔH1______ΔH2

（3）煤作为燃料有两种途径：

途径1——直接燃烧

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1<0

途径2——先制水煤气

C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH2>0

再燃烧水煤气：

2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH3<0

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH4<0

ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的关系式是_______________