学案7反应热和盖斯定律应用.docx

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学案7反应热和盖斯定律应用

学案7　反应热与盖斯定律应用

最新考纲展示

　1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。

2.了解化学能与热能的相互转化；了解吸热反应、放热反应、焓变和反应热等概念，了解ΔH＝H（反应产物）－H（反应物）表达式的含义。

3.了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。

4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。

了解化学在解决能源危机中的重要作用。

基础回扣

1．下列反应：

①NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，②Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，③2Fe＋3Cl2

2FeCl3，④CaCO3

CaO＋CO2↑，⑤Ba（OH）2＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋2H2O。

（1）属于放热反应的是________。

（2）属于吸热反应的是________。

2．下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量（kJ）：

物质

H2（g）

O2（g）

H2O（g）

能量

436

496

926

（1）反应2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）是________（填“吸热”或“放热”）反应，这说明2molH2（g）和1molO2（g）具有的能量比2molH2O（g）具有的能量________（填“高”或“低”）。

（2）请用图示表示出2molH2（g）与1molO2（g）生成2molH2O（g）的反应过程：

（3）根据表中数据，写出H2（g）与O2（g）完全反应生成H2O（g）的热化学方程式：

________________________________________________________________________。

（4）若已知：

H2O（g）===H2O（l）　　ΔH＝－44kJ·mol－1，写出H2（g）与O2（g）完全反应生成H2O（l）的热化学方程式______________________。

3．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）所有的燃烧反应都是放热反应，所以不需要加热就能进行（　　）

（2）反应物的总能量低于生成物的总能量时，一定不能发生反应（　　）

（3）物理变化过程中，也可能有热量的变化（　　）

（4）C（石墨，s）===C（金刚石，s）　ΔH>0，说明石墨比金刚石稳定（　　）

（5）一个反应的焓变因反应物的用量和反应条件的改变而发生改变（　　）

（6）催化剂能改变反应的焓变（　　）

（7）已知S（l）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH＝－293.23kJ·mol－1，则S（s）＋O2（g）===SO2（g）反应放出的热量大于293.23kJ·mol－1（　　）

（8）同温同压下，H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g），在光照和点燃条件下的ΔH不同（　　）

题型1　反应热的含义与节能减排

1．（高考题组合）下列有关能源利用的措施或叙述错误的是（　　）

A．光催化还原水制氢比电解水制氢更节能环保、更经济

B．可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体，因此可存在于海底

C．大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素

D．向汽油中添加甲醇后，该混合燃料的热值不变

2．1,3丁二烯和2丁炔分别与氢气反应的热化学方程式如下：

CH2===CH—CH===CH2（g）＋2H2（g）―→CH3CH2CH2CH3（g）ΔH＝－236.6kJ

CH3—C≡C—CH3（g）＋2H2（g）―→CH3CH2CH2CH3（g）ΔH＝－272.7kJ

由此不能判断

A．1,3丁二烯和2丁炔稳定性的相对大小

B．1,3丁二烯和2丁炔分子储存能量的相对高低

C．1,3丁二烯和2丁炔相互转化的热效应

D．一个碳碳叁键的键能与两个碳碳双键键能之和的大小

3．某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．反应过程a有催化剂参与

B．该反应为放热反应，热效应等于ΔH

C．改变催化剂，不能改变该反应的活化能

D．有催化剂的条件下，反应的活化能等于E1＋E2

从两种角度理解化学反应的热效应

（1）从微观的角度，是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键形成放出的热量的差值，如图所示

a表示旧化学键断裂吸收的能量；

b表示新化学键形成放出的能量；

c表示反应热。

（2）从宏观的角度，是反应物自身的能量与生成物的能量差值，在上图中：

a表示活化能；b表示活化分子结合成生成物所释放的能量；

c表示反应热。

（一）反应热的概念及能源利用

1．寻找清洁能源一直是化学家努力的方向，下列关于能源的说法中错误的是（　　）

A．氢气燃烧热高，其燃烧产物是水，是一种理想的清洁燃料

B．利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源、保护环境

C．煤的气化技术在一定程度上实现了煤的高效、清洁利用

D．石油作为重要的可再生能源应该被尽量地利用

2．C、H2、CH4都是优质的能源物质，目前对这三种物质的研究是燃料研究的重点，下列关于这三种物质的研究方向中可行的是（　　）

A．寻找优质催化剂，使CO2与H2O反应生成CH4与O2，并放出热量

B．寻找优质催化剂，在常温常压下使CO2分解生成碳与O2

C．寻找优质催化剂，利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气（CO、H2）

D．将固态碳合成为C60，以C60作为燃料

3．下列说法正确的是（　　）

A．热化学方程式中，如果没有注明温度和压强，则表示反应热是在标准状况下测得的

B．升高温度或加入催化剂，可以改变化学反应的反应热

C．据能量守恒定律，反应物的总能量一定等于生成物的总能量

D．物质发生化学变化一定伴随着能量变化

（二）从宏观物质的能量认识反应热

4．反应2C＋O2===2CO的能量变化如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．12gC（s）与一定量O2（g）反应生成14gCO（g），放出的热量为110.5kJ

B．2molC（s）与足量O2（g）反应生成CO2（g），放出的热量大于221kJ

C．该反应的热化学方程式是2C（s）＋O2（g）===2CO（g）ΔH＝－221kJ

D．该反应的反应热等于CO分子中化学键形成时所释放的总能量与O2分子中化学键断裂时所吸收的总能量的差

5．在微生物作用的条件下，NH

经过两步反应被氧化成NO

。

两步反应的能量变化示意图如下：

①第一步反应是________反应（选填“放热”或“吸热”），判断依据是___________________

_____________________________________________________。

②1molNH

（aq）全部氧化成NO

（aq）的热化学方程式是________________________________

（三）从微观反应过程认识反应热

6．化学反应中的能量变化，是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同所致。

键能也可以用于估算化学反应的反应热（ΔH），下表是部分化学键的键能数据：

化学键

P—P

P—O

O===O

P===O

键能/（kJ·mol－1）

172

335

498

X

已知白磷及完全燃烧后的产物结构如下图

经测定1mol白磷完全燃烧时，释放2378kJ的能量，则上表中X＝________。

7．反应A：

4HCl＋O2

2Cl2＋2H2O

已知：

ⅰ.反应A中，4molHCl被氧化，放出115.6kJ的热量。

ⅱ.

（1）反应A的热化学方程式是____________________________________________________。

（2）断开1molH—O键与断开1molH—Cl键所需能量相差约为________kJ，H2O中H—O键比HCl中H—Cl键（填“强”或“弱”）________。

（四）过渡状态与反应热的关系

8．反应A＋B―→C（ΔH＜0）分两步进行：

①A＋B―→X（ΔH＞0），②X―→C（ΔH＜0）。

下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是（　　）

9．2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）反应过程的能量变化如图所示。

已知1molSO2（g）氧化为1molSO3（g）的ΔH＝－99kJ·mol－1。

请回答下列问题：

（1）图中A、C分别表示__________、__________，E的大小对该反应的反应热有无影响？

__________。

该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？

____________，理由是_________________________________________________________；

（2）图中ΔH＝__________kJ·mol－1；

（3）V2O5的催化循环机理可能为V2O5氧化SO2时，自身被还原为四价钒化合物；四价钒化合物再被氧气氧化。

写出该催化循环机理的化学方程式：

________________________________

________________________________________；

（4）已知常温下，1mol固体硫燃烧生成二氧化硫气体时放出的热量是296kJ，计算由S（s）生成3molSO3（g）的ΔH________（要求写出计算过程）。

题型2　热化学方程式的书写与正误判断

1．一定条件下，在水溶液中1molCl－、ClO

（x＝1,2,3,4）的能量（kJ）相对大小如图所示。

①D是________（填离子符号）。

②B―→A＋C反应的热化学方程式为______________________（用离子符号表示）。

2．由粗硅制纯硅过程如下：

Si（粗）

SiCl4

SiCl4（纯）

Si（硅）

写出SiCl4的电子式：

________；在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量，写出该反应的热化学方程式：

________________________________。

3．标准状况下，气态分子断开1mol化学键的焓变称为键焓。

已知H—H、H—O和O===O键的键焓ΔH分别为436kJ·mol－1、463kJ·mol－1、495kJ·mol－1。

下列热化学方程式正确的是（　　）

A．H2O（g）===H2（g）＋

O2（g）ΔH＝－485kJ·mol－1

B．H2O（g）===H2（g）＋

O2（g）ΔH＝＋485kJ·mol－1

C．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）ΔH＝＋485kJ·mol－1

D．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）ΔH＝－485kJ·mol－1

书写热化学方程式的注意事项

（1）化学计量数只表示物质的量，不是粒子数，计量数可以是分数，计量数最好不都是分数或带有公约数。

（2）ΔH与物质的状态有关，不要漏掉状态。

（3）ΔH与化学计量数成正比，化学计量数变ΔH也变。

（4）ΔH的符号、数值和单位不要写错或漏掉。

（5）反应条件如“高温”、“催化剂”、“点燃”等不必注明。

（6）要注明测定反应热的条件；反应热ΔH与测定条件（温度、压强等）有关。

因此书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件。

绝大多数ΔH是在25℃、101kPa下测定的，可不注明温度和压强。

（一）热化学方程式的意义

1．已知：

H2（g）＋F2（g）===2HF（g）　ΔH＝－270kJ·mol－1，下列说法正确的是（　　）

A．2L氟化氢气体分解成1L氢气与1L氟气吸收270kJ热量

B．1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量小于270kJ

C．在相同条件下，1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量

D．1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢气体分子放出270kJ热量

2．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是（　　）

A．已知2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）为放热反应，则SO2的能量一定高于SO3的能量

B．已知C（石墨，s）===C（金刚石，s）　ΔH>0，则金刚石比石墨稳定

C．已知H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则任何酸碱中和反应的热效应均为57.3kJ

D．已知2C（s）＋2O2（g）===2CO2（g）　ΔH1,2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH2，则ΔH1<ΔH2

（二）热化学方程式的正误判断

3．已知在25℃、101kPa条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气，放出484kJ热量，下列热化学方程式正确的是（　　）

A．H2O（g）===H2（g）＋

O2（g）ΔH＝＋242kJ·mol－1

B．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）ΔH＝－484kJ·mol－1

C．H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）ΔH＝＋242kJ·mol－1

D．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）ΔH＝＋484kJ·mol－1

4．下列热化学方程式书写正确的是（　　）

A．2SO2＋O2

2SO3　ΔH＝－196.6kJ·mol－1

B．H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）ΔH＝－285.8kJ·mol－1

C．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ

D．C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝＋393.5kJ·mol－1

（三）热化学方程式的书写

5．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。

（1）适量的N2和O2完全反应，每生成23gNO2吸收16.95kJ热量。

N2与O2反应的热化学方程式为______________________________。

（2）18g葡萄糖与适量O2反应，生成CO2和液态水，放出280.4kJ热量。

葡萄糖燃烧的化学方程式为______________________________。

（3）SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。

已知室温下2gSiH4自燃放出热量89.2kJ。

SiH4自燃的热化学方程式为________________________________。

（4）下图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：

____________________________________________。

（5）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。

煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。

CH4（g）＋2NO2（g）===N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）ΔH1＝－867kJ·mol－1①

2NO2（g）N2O4（g）　ΔH2＝－56.9kJ·mol－1②

写出CH4（g）催化还原N2O4（g）生成N2（g）和H2O（g）的热化学方程式________。

题型3　比较焓变和应用盖斯定律计算反应热

1．用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。

①1/4CaSO4（s）＋CO（g）1/4CaS（s）＋CO2（g）　ΔH1＝－47.3kJ·mol－1

②CaSO4（s）＋CO（g）CaO（s）＋CO2（g）＋SO2（g）　ΔH2＝＋210.5kJ·mol－1

③CO（g）1/2C（s）＋1/2CO2（g）

ΔH3＝－86.2kJ·mol－1

反应2CaSO4（s）＋7CO（g）CaS（s）＋CaO（s）＋6CO2（g）＋C（s）＋SO2（g）的ΔH＝____________（用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示）。

2．已知：

甲醇脱水反应2CH3OH（g）===CH3OCH3（g）＋H2O（g）ΔH1＝－23.9kJ·mol－1

甲醇制烯烃反应2CH3OH（g）===C2H4（g）＋2H2O（g）　ΔH2＝－29.1kJ·mol－1

乙醇异构化反应C2H5OH（g）===CH3OCH3（g）ΔH3＝＋50.7kJ·mol－1

则乙烯气相直接水合反应C2H4（g）＋H2O（g）===C2H5OH（g）的ΔH＝________kJ·mol－1。

3．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；CuSO4·5H2O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＜ΔH3

C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2D．ΔH1＋ΔH2＞ΔH3

1．比较反应热大小的四个注意要点

（1）反应物和生成物的状态

物质的气、液、固三态的变化与反应热量的关系

（2）ΔH的符号：

比较反应热的大小时，不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。

（3）参加反应物质的量：

当反应物和生成物的状态相同时，参加反应物质的量越多，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。

（4）反应的程度：

参加反应物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。

2．盖斯定律应用的“三步”分析法

第一步：

分析目标反应和已知反应，明确目标反应的反应物和生成物以及需要约掉的物质。

第二步：

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反应物或生成物的化学计量数一致，热化学方程式中的ΔH也进行相应的换算；同时约掉目标反应中没有的物质。

第三步：

将已知热化学方程式进行叠加，相应的热化学方程式中的ΔH也进行叠加。

以上可概括为找目标→看来源→变方向→调系数→相叠加→得答案。

（一）焓变的比较

1．已知：

（1）胆矾失水的热化学方程式为CuSO4·5H2O（s）===CuSO4（s）＋5H2O（l）

ΔH＝＋Q1kJ·mol－1

（2）室温下，无水硫酸铜溶于水的热化学方程式为

CuSO4（s）===Cu2＋（aq）＋SO

（aq）ΔH＝－Q2kJ·mol－1

（3）胆矾（CuSO4·5H2O）溶于水时溶液温度降低。

则Q1与Q2的关系是（Q1、Q2为正数）（　　）

A．Q1>Q2　　　　B．Q1＝Q2C．Q1

2．已知1mol红磷转化为1mol白磷，吸收18.39kJ热量。

①4P（红，s）＋5O2（g）===2P2O5（s）　ΔH1

②4P（白，s）＋5O2（g）===2P2O5（s）　ΔH2

则ΔH1与ΔH2的关系正确的是（　　）

A．ΔH1＝ΔH2B．ΔH1＞ΔH2C．ΔH1＜ΔH2D．无法确定

3．下列两组热化学方程式中，有关ΔH的比较正确的是（　　）

①CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH1

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH2

②NaOH（aq）＋

H2SO4（浓）===

Na2SO4（aq）＋H2O（l）　ΔH3

NaOH（aq）＋CH3COOH（aq）===CH3COONa（aq）＋H2O（l）　ΔH4

A．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＞ΔH4

B．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＜ΔH4

C．ΔH1＝ΔH2；ΔH3＜ΔH4

D．ΔH1＜ΔH2；ΔH3＞ΔH4

（二）应用盖斯定律计算反应热

4．已知：

HCN（aq）与NaOH（aq）反应的ΔH＝－12.1kJ·mol－1；HCl（aq）与NaOH（aq）反应的ΔH＝－55.6kJ·mol－1，则HCN在水溶液中电离的ΔH等于（　　）

A．－67.7kJ·mol－1B．－43.5kJ·mol－1

C．＋43.5kJ·mol－1D．＋67.7kJ·mol－1

5．按要求回答下列问题：

（1）已知：

4Al（s）＋3O2（g）===2Al2O3（s）ΔH＝－2834.9kJ·mol－1①

Fe2O3（s）＋

C（s）===

CO2（g）＋2Fe（s）ΔH＝＋234.1kJ·mol－1②

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.5kJ·mol－1③

写出铝与氧化铁发生铝热反应的热化学方程式_______________________________________

（2）已知：

N2（g）＋O2（g）===2NO（g）　ΔH＝＋180.5kJ·mol－1①

N2（g）＋3H2（g）===2NH3（g）ΔH＝－92.4kJ·mol－1②

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）ΔH＝－483.6kJ·mol－1③

若有17g氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为________。