四、反应热与盖斯定律计算
【归纳总结】
化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，在该过程中发生能量变化。
常见的命题角度：
利用键能求解、利用盖斯定律求解、利用物质的能量变化关系图求解。
进行反应热的有关计算时应注意以下几点：
（1）反应热数值与各物质的化学计量数成正比，因此热化学方程式中各物质的化学计量数改变时，其反应热数值需同时作相同倍数的改变。
（2）热化学方程式与数学上的方程相似，可以移项，同时改变正、负号；各项的系数，包括ΔH的数值，可以同时扩大或缩小相同的倍数。
（3）根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式。
（4）可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×燃烧热。
（5）热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全反应时的反应热。
（6）正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。
【题型过关】
例题7已知下列反应的反应热为：
①CH3COOH（l）＋2O2（g）===2CO2（g）＋2H2O（l）ΔH1＝－akJ·mol－1②C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH2＝－bkJ·mol－1③H2（g）＋
O2（g）===H2O（l） ΔH3＝－ckJ·mol－1，则反应：
2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l）的反应热为（ ）
A．ΔH＝－（2c＋2b－a）kJ·mol－1B．ΔH＝－（a－2c－2b）kJ·mol－1
C．ΔH＝－（a＋b＋c）kJ·mol－1D．ΔH＝－（2c＋2b＋a）kJ·mol－1
答案
解析
A
③×2＋②×2－①得2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l），该反应的反应热为－ckJ·mol－1×2＋（－bkJ·mol－1×2）＋akJ·mol－1＝（－2c－2b＋a）kJ·mol－1＝－（2c＋2b－a）kJ·mol－1
例题8
（1）运动会中的火炬一般采用丙烷为燃料。
丙烷热值较高，污染较小，是一种优良的燃料。
试回答下列问题：
①如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1molH2O（l）过程中的能量变化图，请在图中的括号内填入“＋”或“－”。
②写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式：
________________。
③二甲醚（CH3OCH3）是一种新型燃料，应用前景广阔。
1mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1455kJ热量。
若1mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1645kJ热量，则混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为________。
（2）盖斯定律认为：
不管化学过程是一步完成或分几步完成，整个过程的总热效应相同。
试运用盖斯定律回答下列问题：
①已知：
H2O（g）===H2O（l） ΔH1＝－Q1kJ/mol（a），C2H5OH（g）===C2H5OH（l） ΔH＝－Q2kJ/mol（b），C2H5OH（g）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g） ΔH3＝－Q3kJ/mol（c）。
若使46g液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，则整个过程中放出的热量为________kJ。
②碳（s）在氧气供应不充足时，生成CO同时还部分生成CO2，因此无法通过实验直接测得反应：
C（s）＋
O2（g）===CO（g）的ΔH。
但可设计实验、利用盖斯定律计算出该反应的ΔH，计算时需要测得的实验数据有________。
答案
解析
（1）①－ ②C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l）
ΔH＝－2215.0kJ/mol ③1∶3
（2）①3Q1－Q2＋Q3 ②碳和CO的燃烧热
（1）①丙烷完全燃烧生成CO2和1molH2O（l）时放热，ΔH为负值。
②燃烧热是1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，所以表示丙烷燃烧热的热化学方程式为C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l） ΔH＝－2215.0kJ·mol－1。
③n（二甲醚）×1455kJ·mol－1＋×2215.0kJ·mol－1＝1645kJ，解得n（二甲醚）＝0.75mol，n（丙烷）＝0.25mol。
（2）①由（a）×3－（c）－（b）可得C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l） ΔH4＝－（3Q1－Q2＋Q3）kJ·mol－1，所以使46g液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，整个过程中放出的热量为（3Q1－Q2＋Q3）kJ。
②利用盖斯定律计算反应C（s）＋
O2（g）===CO（g）的ΔH，需要测得的实验数据有碳和CO的燃烧热
【单元过关演练】
一、选择题（本小题共7小题，每题只有一个正确选项，每题6分，共42分）
1.化学家借助太阳能产生的电能和热能，用空气和水作原料成功地合成了氨气。
下列有关说法正确的是（ ）
A．该合成中所有的电能和热能全部转化为化学能B．该合成氨过程不属于氮的固定
C．空气、水、太阳能均为可再生资源D．断裂N2中的N≡N键会释放出能量
2.已知热化学方程式2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH1<0，则关于2H2O（l）===2H2（g）＋O2（g） ΔH2的说法不正确的是（ ）
A．热化学方程式中的化学计量数只表示分子数
B．该反应的ΔH2应大于零
C．该反应的ΔH2＝－ΔH1
D．该反应可表示36g液态水完全分解生成气态氢气和氧气的热效应
3．下列说法正确的是（ ）
A．甲烷燃烧热的数值为890.3kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：
CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－890.3kJ·mol－1
B．含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7kJ的热量，则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的中和热为57.4kJ/mol
C．相同条件下，2mol氢原子所具有的能量小于1mol氢分子所具有的能量
D．同温同压下，H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件的ΔH相同
4.据以下三个热化学方程式：
2H2S（g）＋3O2（g）===2SO2（g）＋2H2O（l） △H＝－Q1kJ/mol;2H2S（g）＋O2（g）===2S（s）＋2H2O（l） ΔH＝－Q2kJ/mol；2H2S（g）＋O2（g）＝2S（s）＋2H2O（g） △H＝－Q3kJ/mol。
则下列有关Q1、Q2、Q3三者关系判断正确的是（ ）
A．Q1>Q2>Q3B．Q1>Q3>Q2C．Q2>Q2>Q1D．Q2>Q1>Q3
5.已知热化学方程式：
C（金刚石，s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH1；C（石墨，s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH2；C（石墨，s）===C（金刚石，s） ΔH3＝＋1.9kJ·mol－1下列说法正确的是（ ）
A．石墨转化成金刚石的反应是吸热反应B．金刚石比石墨稳定
C．ΔH3＝ΔH1－ΔH2D．ΔH1>ΔH2
6.用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
例如：
①CH4（g）＋4NO2（g）===4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－574kJ·mol－1
②CH4（g）＋4NO（g）===2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－1160kJ·mol－1
下列说法不正确的是（ ）
A．若用标准状况下4.48LCH4还原NO2生成N2和水蒸气，放出的热量为173.4kJ
B．由反应①可推知：
CH4（g）＋4NO2（g）===4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（l） ΔH>－574kJ/mol
C．反应①②转移的电子数相同
D．反应②中当0.2molCH4反应完全时转移的电子总数为1.60mol
7.已知：
1mol晶体硅中含有2molSi—Si键。
工业上可通过下列反应制取高纯硅：
SiCl4（g）＋2H2（g）
Si（s）＋4HCl（g），根据下表列举的化学键的键能数据，判断该反应的反应热（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．＋412kJ·mol－1B．－412kJ·mol－1C．＋236kJ·mol－1D．－236kJ·mol－1
二、非选择题（本小题共4小题，共58分）
8.
（1）比较下列各组热化学方程式中ΔH的大小关系。
①S（s）＋O2（g）===SO2（g） ΔH1S（g）＋O2（g）===SO2（g） ΔH2则ΔH1________ΔH2
②CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l） ΔH1CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g） ΔH2
则ΔH1_____ΔH2
③4Al（s）＋3O2（g）===2Al2O3（s） ΔH14Fe（s）＋3O2（g）===2Fe2O3（s） ΔH2则ΔH1____ΔH2
（2）已知丙烷（C3H8）的燃烧热是－2219.9kJ/mol，请写出丙烷燃烧的热化学方程式：
_____________，当它氧化生成1gH2O（l）时放出的热量是：
________________。
9.
（1）在一定条件下，S8（s）和O2（g）发生反应依次转化为SO2（g）和SO3（g）。
反应过程中的能量关系可用下图简单表示（图中的ΔH表示生成1mol产物的数据）。
写出表示S8燃烧热的热化学方程式___________。
写出SO3分解生成SO2和O2的热化学方程式____________。
若已知1个S8分子中有8个硫硫键，硫氧键的键能为dkJ·mol－1，氧氧键的键能为ekJ·mol－1，则S8分子中硫硫键的键能为________________。
（2）金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳，在氧气充足时充分燃烧生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。
在通常状况下，金刚石和石墨相比较，________（填”金刚石”或”石墨”）更稳定，石墨的燃烧热为________。
12g石墨在一定量的空气中燃烧，生成气体36g，该过程放出的热量为________。
（3）已知：
N2、O2分子中化学键的键能分别是946kJ·mol－1、497kJ·mol－1。
N2（g）＋O2（g）===2NO（g） ΔH＝＋180.0kJ·mol－1，则NO分子中化学键的键能为_____kJ·mol－1。
10.将氧化铁还原为铁的技术在人类文明的进步中占有十分重要的地位。
炼铁高炉中发生的关键反应如下：
C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH＝－393.5kJ/mol，CO2（g）＋C（s）===2CO（g） ΔH＝＋172.46kJ/mol，Fe2O3＋CO―→Fe＋CO2。
若已知：
2Fe（s）＋
O2（g）===Fe2O3（s） ΔH＝－824.21kJ/mol。
根据上面三个热化学方程式，回答下列问题：
（1）CO的燃烧热为________；写出其热化学方程式________。
（2）高炉内Fe2O3被CO还原为Fe的热化学方程式为________________。
（3）炼制1t（吨）含铁96%的生铁所需焦炭的理论用量是________t，实际生产中所需焦炭远高于理论用量，其原因是________________。
11.
（1）中和热测定的实验中，用到的玻璃仪器有烧杯、温度计、________、________。
（2）量取反应物时，取50mL0.50mol·L－1的盐酸，还需加入的试剂是________（填序号）。
A．50mL0.50mol·L－1NaOH溶液B．50mL0.55mol·L－1NaOH溶液C．1.0gNaOH固体
（3）由甲、乙两人组成的实验小组，在同样的实验条件下，用同样的实验仪器和方法进行两组测定中和热的实验，实验试剂及其用量如下表所示。
反应物
起始温度t1/℃
终了温度t2/℃
中和热/kJ·mol－1
A.1.0mol/LHCl溶液50mL、1.1mol/LNaOH溶液50mL
13.0
ΔH1
B.1.0mol/LHCl溶液50mL、1.1mol/LNH3·H2O溶液50mL
13.0
ΔH2
①甲在实验之前预计ΔH1＝ΔH2。
他的根据是________；乙在实验之前预计ΔH1≠ΔH2，他的根据是________。
②实验测得的温度是：
A的起始温度为13.0℃、终了温度为19.8℃；B的起始温度为13.0℃、终了温度为19.3℃。
设充分反应后溶液的比热容c＝4.184J/（g·℃），忽略实验仪器的比热容及溶液体积的变化，则ΔH1＝________；ΔH2＝________。
（已知溶液密度均为1g/cm3
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