课时14 化学反应热的计算高二化学选修4精品讲义人教版.docx

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课时14化学反应热的计算高二化学选修4精品讲义人教版

课时1.4化学反应热的计算

【学习目标】

1、知道盖斯定律的内容，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算

2、学会有关反应热计算的方法技巧，进一步提高化学计算的能力

【主干知识梳理】

一、盖斯定律

1、盖斯定律的内容：

1840年，瑞士化学家盖斯通过大量实验证明，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。

换句话说，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

2、多角度理解盖斯定律

（1）从反应途径角度理解盖斯定律

如同山的高度与上山的途径无关一样，A点相当于反应体系的始态，

B点相当于反应体系的终态，

山的高度相当于化学反应的反应热

（2）从能量守恒定律的角度理解盖斯定律

从S→L，ΔH1<0，体系放出热量

从L→S，ΔH2>0，体系吸收热量

根据能量守恒，ΔH1＋ΔH2＝0

（3）实例

从反应途径角度

A→D：

ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－（ΔH4＋ΔH5＋ΔH6）

从能量守恒角度

ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0

3、盖斯定律的意义：

有的反应进行得很慢，有些反应不直接发生，有些反应产品不纯（有副反应发生），这给测定反应热造成了困难，若应用盖斯定律可间接地把它们的反应热计算出来

4、盖斯定律的应用

根据如下两个反应

Ⅰ、C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1＝－393.5kJ·mol－1

Ⅱ、CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH2＝－283.0kJ·mol－1

选用两种方法，计算出C（s）＋

O2（g）===CO（g）的反应热ΔH。

（1）虚拟路径法

反应C（s）＋O2（g）===CO2（g）的途径可设计如下

则ΔH＝－110.5kJ·mol－1

（2）加合法

①写出目标反应的热化学方程式，确定各物质在各反应中的位置，C（s）＋

O2（g）===CO（g）

②将已知热化学方程式Ⅱ变形，得反应Ⅲ：

CO2（g）===CO（g）＋

O2（g）　ΔH3＝＋283.0kJ·mol－1

③将热化学方程式相加，ΔH也相加：

Ⅰ＋Ⅲ得，C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝ΔH1＋ΔH3，则ΔH＝－110.5kJ/mol

【对点训练1】

1、下列关于盖斯定律描述不正确的是（　　）

A．化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关

B．盖斯定律遵守能量守恒定律

C．利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热

D．利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热

2、下列关于盖斯定律的说法不正确的是（　　）

A．不管反应是一步完成还是分几步完成，其反应热相同

B．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

C．有些反应的反应热不能直接测得，可通过盖斯定律间接计算得到

D．根据盖斯定律，热化学方程式中ΔH直接相加即可得总反应热

3、假设反应体系的始态为甲，中间态为乙，终态为丙，它们之间的变化如图所示，则下列说法不正确的是（　　）

A．|ΔH1|＞|ΔH2|B．|ΔH1|＜|ΔH3|C．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0D．甲→丙的ΔH＝ΔH1＋ΔH2

二、反应热的计算

1、根据盖斯定律将热化学方程式进行适当的“加”“减”等计算反应热

（1）分析目标反应和已知反应的差异，明确①目标反应物和生成物；②需要约掉的物质

（2）将每个已知热化学方程式两边同乘以某个合适的数，使已知热化学方程式中某种反应物或生成物的化学计量数与目标热化学方程式中的该物质的化学计量数一致，同时约掉目标反应中没有的物质，热化学方程式的反应热也进行相应的换算

（3）将已知热化学方程式进行叠加，相应的热化学方程式中的反应热也进行叠加

以上步骤可以概括为找目标，看来源，变方向，调系数，相叠加，得答案

【对点训练2】

1、由金红石（TiO2）制取单质Ti，涉及到的步骤为：

TiO2―→TiCl4

Ti

已知：

①C（s）＋O2（g）===CO2（g）ΔH＝－393.5kJ·mol-1

②2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）ΔH＝－566kJ·mol-1

③TiO2（s）＋2Cl2（g）===TiCl4（s）＋O2（g）ΔH＝+141kJ·mol-1

则TiO2（s）＋2Cl2（g）＋2C（s）===TiCl4（s）＋2CO（g）的∆H＝____________

2、实验中不能直接测出由石墨和氢气生成甲烷反应的ΔH，但可测出CH4燃烧反应的ΔH，根据盖斯定律求ΔH4。

（1）CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－890.3kJ·mol－1

（2）C（石墨）＋O2（g）===CO2（g）ΔH＝－393.5kJ·mol－1

（3）H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）ΔH＝－285.8kJ·mol－1

则：

C（石墨）+2H2（g）＝CH4（g）；ΔH4＝__________

3、已知下列热化学方程式：

（1）Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）ΔH＝－25kJ·mol－1

（2）3Fe2O3（s）＋CO（g）===Fe3O4（s）＋CO2（g）ΔH＝－47kJ·mol－1

（3）Fe3O4（s）＋CO（g）===3FeO（s）＋CO2（g）ΔH＝＋19kJ·mol－1

写出FeO（s）被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式___________________________________

4、LiH可作飞船的燃料，已知下列反应：

①2Li（s）＋H2（g）===2LiH（s）　ΔH＝－182kJ·mol－1

②2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－572kJ·mol－1

③4Li（s）＋O2（g）===2Li2O（s）　ΔH＝－1196kJ·mol－1

写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式__________________________________________

5、在25℃、101kPa时，C（s）、H2（g）、CH3COOH（l）的燃烧热分别为393.5kJ/mol、285.8kJ/mol、870.3kJ/mol，则

2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l）的反应热为______________

6、写出下列反应的热化学方程式

（1）已知：

①H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）ΔH1＝－241.8kJ·mol－1，②C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH2＝－110.5kJ·mol－1

写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：

____________________________________

（2）已知CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热ΔH分别为－283.0kJ·mol－1和－726.5kJ·mol－1。

请写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为________________________________________________

7、在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应，则ΔH4的正确表达式为（　　）

H2S（g）＋

O2（g）===SO2（g）＋H2O（g）　ΔH12H2S（g）＋SO2（g）===

S2（g）＋2H2O（g）　ΔH2

H2S（g）＋

O2（g）===S（g）＋H2O（g）　ΔH32S（g）===S2（g）　ΔH4

A．ΔH4＝

（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）B．ΔH4＝

（3ΔH3－ΔH1－ΔH2）

C．ΔH4＝

（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）D．ΔH4＝

（ΔH1－ΔH2－3ΔH3）

2、根据反应物和生成物的键能计算：

ΔH＝反应物总键能－生成物总键能

常见物质中的化学键数目

物质

CO2（C===O）

CH4（C－H）

P4（P－P）

SiO2（Si－O）

石墨

金刚石

S8（S－S）

Si

键数

2

4

6

4

1.5

2

8

2

【对点训练3】

1、化学反应过程可视为旧化学键断裂和新化学键形成的过程，H—H键的键能为436kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为243kJ·mol－1，H—Cl键的键能为431kJ·mol－1。

已知H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH＝－QkJ·mol－1，则Q等于（　　）

A．－183B．183C．－862D．862

2、已知：

①C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）ΔH1＝akJ·mol－1，②2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH2＝－220kJ·mol－1

通常人们把拆开1mol某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能。

已知H—H、O==O和O—H键的键能分别为436kJ·mol－1、496kJ·mol－1和462kJ·mol－1，则a为（　　）

A．－332B．－118C．＋350D．＋130

3、通常人们把拆开1mol某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能。

键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热。

工业上高纯硅可通过下列反应制取：

SiCl4（g）＋2H2（g）

Si（s）＋4HCl（g），该反应的ΔH为（　　）

化学键

Si—O

Si—Cl

H—H

H—Cl

Si—Si

Si—C

键能/kJ·mol－1

460

360

436

431

176

347

A．＋236kJ·mol－1B．－236kJ·mol－1C．＋412kJ·mol－1D．－412kJ·mol－1

4、已知拆开1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为______________________________

3、根据热化学方程式计算：

反应热与反应方程式中各物质的物质的量成正比

【对点训练4】

1、依据叙述，写出下列反应的热化学方程式。

（1）在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。

则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为______________________________________

（2）若适量的N2和O2完全反应，每生成23gNO2需要吸收16.95kJ热量。

其热化学方程式为__________________

（3）用NA表示阿伏加德罗常数，在C2H2（气态）完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移时，放出650kJ的热量。

其热化学方程式为___________________________________

三、反应热的大小比较

1、与“符号”相关的反应热比较：

对于放热反应来说，ΔH＝－QkJ·mol－1，虽然“—”仅表示放热的意思，但在比较大小时要将其看成真正意义上的“负号”，即：

放热越多，ΔH反而越小

2、与“化学计量数”相关的反应热比较

如：

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH1＝－akJ·mol－1，

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH2＝－bkJ·mol－1，aΔH2。

3、与“物质聚集状态”相关的反应热比较

（1）同一反应，生成物状态不同时

A（g）＋B（g）===C（g）　ΔH1<0，

A（g）＋B（g）===C（l）　ΔH2<0，

因为C（g）===C（l）　ΔH3<0，

则ΔH3＝ΔH2－ΔH1<0，

所以ΔH2<ΔH1

图示

（2）同一反应，反应物状态不同时

S（g）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH1<0

S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH2<0

ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2

图示

4、与“同素异形体”相关的反应热比较

C（石墨，s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1

C（金刚石，s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH2

因为C（石墨，s）===C（金刚石，s）　ΔH>0

所以ΔH1>ΔH2

图示

【对点训练5】

1、试比较下列各组ΔH的大小

（1）同一反应，生成物状态不同时：

A（g）＋B（g）===C（g）　ΔH1<0A（g）＋B（g）===C（l）　ΔH2<0，则ΔH1____ΔH

（2）同一反应，反应物状态不同时

S（g）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH1<0S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH2<0，则ΔH1____ΔH2

（3）两个有联系的不同反应相比

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1<0C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH2<0，则ΔH1____ΔH2

2、根据以下三个热化学方程式：

2H2S（g）＋3O2（g）===2SO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－Q1kJ·mol－1

2H2S（g）＋O2（g）===2S（s）＋2H2O（l）ΔH＝－Q2kJ·mol－1

2H2S（g）＋O2（g）===2S（s）＋2H2O（g）ΔH＝－Q3kJ·mol－1

判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是（　　）

A．Q1>Q2>Q3B．Q1>Q3>Q2C．Q3>Q2>Q1D．Q2>Q1>Q3

3、下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是（　　）

①C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH2

②S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH3S（g）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH4

③H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH52H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH6

④CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）　ΔH7CaO（s）＋H2O（l）===Ca（OH）2（s）　ΔH8

A．①B．④C．②③④D．①②③

4、在同温同压下，下列各组热化学方程式中，Q2>Q1的是（　　）

A．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－Q1kJ·mol－12H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－Q2kJ·mol－1

B．S（g）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH＝－Q1kJ·mol－1S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH＝－Q2kJ·mol－1

C．C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝－Q1kJ·mol－1C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－Q2kJ·mol－1

D．H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH＝－Q1kJ·mol－1

H2（g）＋

Cl2（g）===HCl（g）　ΔH＝－Q2kJ·mol－1

【课后作业】

1、判断下列热化学方程式书写是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”（注：

焓变数据均正确）

（1）CaCO3（s）===CaO＋CO2（g）　ΔH＝＋177.7kJ（　　）

（2）C（s）＋H2O（s）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝－131.3kJ·mol－1（　　）

（3）C（s）＋

O2（g）===CO（g）ΔH＝－110.5kJ·mol－1（　　）

（4）CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）ΔH＝－283kJ·mol－1（　　）

（5）2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）ΔH＝－571.6kJ·mol－1（　　）

（6）S（s）＋

O2（g）===SO3（g）　ΔH＝－315kJ·mol－1（燃烧热）　（ΔH的数值正确）（　　）

（7）NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）ΔH＝－57.3kJ·mol－1（中和热）　（ΔH的数值正确）（　　）

（8）已知H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ba（OH）2反应的反应热ΔH＝2×（－57.3）kJ·mol－1（　　）

（9）燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH（g）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2（g）ΔH＝－192.9kJ·mol－1，则CH3OH（g）的燃烧热为192.9kJ·mol－1（　　）

（10）H2（g）的燃烧热是285.8kJ·mol－1，则2H2O（g）===2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋571.6kJ·mol－1（　　）

（11）葡萄糖的燃烧热是2800kJ·mol－1，则

C6H12O6（s）＋3O2（g）===3CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1400kJ·mol－1（　　）

（12）已知101kPa时，2C（s）＋O2（g）===2CO（g）ΔH＝－221kJ·mol－1，则该反应的反应热为221kJ·mol－1（　　）

（13）已知稀溶液中，H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量（　　）

（14）已知HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水的中和热为－57.3kJ·mol－1（　　）

（15）CO（g）的燃烧热是283.0kJ·mol－1，则2CO2（g）===2CO（g）＋O2（g）反应的ΔH＝＋2×283.0kJ·mol－1（　　）

（16）氢气燃烧热为285.5kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为2H2O（l）

2H2（g）＋O2（g）ΔH＝＋285.5kJ/mol（）

2、已知在298K时下述反应的有关数据：

C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH1＝－110.5kJ·mol－1

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH2＝－393.5kJ·mol－1，则C（s）＋CO2（g）===2CO（g）的ΔH为（　　）

A．＋283.5kJ·mol－1B．＋172.5kJ·mol－1

C．－172.5kJ·mol－1D．－504kJ·mol－1

3、已知反应：

H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH1，

N2（g）＋O2（g）===NO2（g）　ΔH2，

N2（g）＋

H2（g）===NH3（g）　ΔH3

则反应2NH3（g）＋

O2（g）===2NO2（g）＋3H2O（g）的ΔH为（　　）

A．2ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3B．ΔH1＋ΔH2－ΔH3

C．3ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3D．3ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3

4、已知298K、101kPa时：

2H2O（g）===O2（g）＋2H2（g）　ΔH1，Cl2（g）＋H2（g）===2HCl（g）　ΔH2

2Cl2（g）＋2H2O（g）===4HCl（g）＋O2（g）　ΔH3，则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是（　　）

A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2

5、发射火箭时使用的燃料可以是液氢和液氧，已知下列热化学方程式：

①H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）ΔH1＝－285.8kJ·mol－1

②H2（g）===H2（l）　ΔH2＝－0.92kJ·mol－1

③O2（g）===O2（l）　ΔH3＝－6.84kJ·mol－1

④H2O（l）===H2O（g）　ΔH4＝＋44.0kJ·mol－1

则反应H2（l）＋

O2（l）===H2O（g）的反应热ΔH为（　　）

A．＋237.46kJ·mol－1B．－474.92kJ·mol－1C．－118.73kJ·mol－1D．－237.46kJ·mol－1

6、已知：

①2C（s）＋O2（g）===2CO（g）ΔH＝－221.0kJ·mol－1；②2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）ΔH＝－483.6kJ·mol－1。

则制备水煤气的反应C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）的ΔH为（　　）

A．＋262.6kJ·mol－1B．－131.3kJ·mol－1C．－352.3kJ·mol－1D．＋131.3kJ·mol－1

7、肼（N2H4）是火箭发动机的一种燃料，反应时N2O4为氧化剂，反应生成N2和水蒸气。

已知：

①N2（g）＋2O2（g）===N2O4（g）ΔH＝＋8.7kJ·mol－1

②N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－534kJ·mol－1

下列表示N2H4和N2O4反应的热化学方程式，正确的是（　　）

A．2N2H4（g）＋N2O4（g）===3N2（g）＋4H2O（g）ΔH＝－1076.7kJ·mol－1

B．N2H4（g）＋

N2O4（g）===

N2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－542.7kJ·mol－1

C．2N2H4（g）＋N2O4（g）===3N2（g）＋4H2O（g）ΔH＝－542.7kJ·mol－1

D．2N2H4（g）＋N2O4（g）===3N2（g）＋4H2O（l）

8、已知：

①Zn（s）＋1/2O2（g）===ZnO（s）ΔH1＝－351.1kJ/mol，②Hg（l）＋

O2（g）===HgO（s）ΔH2＝－90.7kJ/mol

则反应Zn（s）＋HgO（s）===ZnO（s）＋Hg（l）的焓变是（　　）

A．－441.8kJ/mol　　　B．－254.6kJ/molC．－438.9kJ/molD．－260.4kJ/mol

9、在同温、同压下，下列三个反应放出的热量分别用a、b、c表示，则a、b、c的关系是（　　）

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－akJ·mol－1①

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－bkJ·mol－1②

H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝－ckJ·mol－1③

A．a>b，b＝2c　　　B．a＝b＝cC．a

aD．无法比较

10、室温下，将1mol的CuSO4·5H2O（s）溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1mol的CuSO4（s）溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4（s）·5H2O（s）受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O（s）

CuSO4（s）＋5H2O（l），热效应为ΔH3。

则下列判断正确的是（　　）

A．ΔH2＞ΔH3B．ΔH1＜ΔH3C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2D．ΔH1＋ΔH2＞ΔH3

11、下列反应的ΔH最大的是（　　）

A．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）B．CH4（g）＋3/2O2（g）===CO（g）＋2H2O（g）

C．2CH4（g）＋4O2（g）===2CO2（g）＋4H2O（g）D．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）

12、相同条件下，下列各反应均为放热反应，其中ΔH最小的是（　　）

A．2A（l）＋B（l）===2C（g）　ΔH1B．2A（g）＋B（g）===2C（g）　ΔH2