2022高二化学学案13《化学反应热的计算》(人教版选修4).docx

第三节化学反响热的计算第1课时化学反响热的计算目标要求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响热的简单计算。一、盖斯定律1含义(1)不管化学反响是一步完成或分几步完成，其反响热是相同的。(2)化学反响的反响热只与反响体系的始态和终态有关，而与反响的途径无关。例如，H1、H2、H3之间有如下的关系：H1H2H3。2意义利用盖斯定律，可以间接地计算一些难以测定的反响热。例如：C(s)O2(g)=CO(g)上述反响在O2供应充分时，可燃烧生成CO2；O2供应不充分时，虽可生成CO，但同时还局部生成CO2。因此该反响的H不易测定，但是下述两个反响的H却可以直接测得：(1)C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5kJmol1(2)CO(g)O2(g)=CO2(g)H2283.0kJmol1根据盖斯定律，就可以计算出欲求反响的H。分析上述两个反响的关系，即知：HH1H2。那么C(s)与O2(g)生成CO(g)的热化学方程式为C(s)O2(g)=CO(g)H110.5kJmol1。二、反响热的计算1根据热化学方程式进行物质和反响热之间的求算例1由氢气和氧气反响生成4.5 g水蒸气放出60.45kJ的热量，那么反响：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)的H为()A483.6kJmol1B241.8kJmol1C120.6kJmol1D241.8kJmol1解析4.5 g水蒸气生成时放热60.45kJ，要求方程式中生成2molH2O(g)的H，比例关系：解得Q483.6kJ，故H483.6kJmol1。答案A2利用燃烧热数据，求算燃烧反响中的其它物理量例2甲烷的燃烧热H890.3kJmol11 kgCH4在25，101kPa时充分燃烧生成液态水放出的热量约为()A5.56104kJmol1B5.56104kJmol1C5.56104kJD5.56104kJ解析16 gCH4燃烧放出890.3kJ热量，1 kgCH4燃烧放出的热量为1000 g55643.75kJ5.56104kJ。答案C3利用盖斯定律的计算例3以下热化学方程式：Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)H126.7kJmol13Fe2O3(s)CO(g)=2Fe3O4(s)CO2(g)H250.75kJmol1Fe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO2(g)H336.5kJmol1那么反响FeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g)的焓变为()A7.28kJmol1B7.28kJmol1C43.68kJmol1D43.68kJmol1解析根据盖斯定律，首先考虑目标反响与三个反响的关系，三个反响中，FeO、CO、Fe、CO2是要保存的，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32得到：6FeO(s)6CO(g)6Fe(s)6CO2(g)H43.65kJmol1化简：FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)H7.28kJmol1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：H1H2H3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。：P4(s，白磷)5O2(g)=P4O10(s)H14P(s，红磷)5O2(g)=P4O10(s)H2即可用得出白磷转化为红磷的热化学方程式。答案P4(白磷)=4P(红磷)HH1H22：H2O(g)=H2O(l)HQ1kJmol1C2H5OH(g)=C2H5OH(l)HQ2kJmol1C2H5OH(g)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)HQ3kJmol1假设使46 g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，那么放出的热量为()A(Q1Q2Q3) KjB0.5(Q1Q2Q3) kJC(0.5Q11.5Q20.5Q3) kJD(3Q1Q2Q3) kJ答案D解析46 g酒精即1molC2H5OH(l)根据题意写出目标反响C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H然后确定题中各反响与目标反响的关系那么H(Q3Q23Q1) kJmol1知识点二反响热的计算3葡萄糖的燃烧热是H2840kJmol1，当它氧化生成1 g液态水时放出的热量是()A26.0kJB51.9kJC155.8kJD467.3kJ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)H2840kJmol1据此建立关系式6H2OH618 g2840kJ1 gxkJ解得x26.3kJ，A选项符合题意。4：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H282.8kJmol1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18 g液态水，那么燃烧前混合气体中CO的体积分数为()A80%B50%C60%D20%答案B解析根据生成18 g液态H2O知混合气体中含1molH2，该反响产生的热量为kJ285.8kJ。CO燃烧放出的热量为710.0kJ285.8kJ424.2kJ，那么CO的物质的量为n(CO)1.5mol，V(CO)%100%50%。练根底落实1：(1)Zn(s)1/2O2(g)=ZnO(s)H348.3kJmol1(2)2Ag(s)1/2O2(g)=Ag2O(s)H31.0kJmol1那么Zn(s)Ag2O(s)=ZnO(s)2Ag(s)的H等于()A317.3kJmol1B379.3kJmol1C332.8kJmol1D317.3kJmol1答案A解析HH1H2348.3kJmol1(31.0kJmol1)317.3kJmol1225、101kPa条件下：4Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s)H2834.9kJmol14Al(s)2O3(g)=2Al2O3(s)H3119.1kJmol1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为吸热反响B等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为放热反响CO3比O2稳定，由O2变为O3为吸热反响DO2比O3稳定，由O2变为O3为放热反响答案A解析将两个热化学方程式叠加处理得：3O2(g)2O3(g)H284.2kJmol1，所以O2变为O3的反响是吸热反响，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285.8kJmol1、282.5kJmol1、726.7kJmol1。CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)2H2(g)=CH3OH(l)。那么CO与H2反响合成甲醇的热化学方程式为()ACO(g)2H2(g)=CH3OH(l)H127.4kJmol1BCO(g)2H2(g)=CH3OH(l)H127.4kJmol1CCO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H127.4kJmol1DCO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H127.4kJmol1答案A解析根据目标反响与三种反响热的关系，利用盖斯定律，首先计算出目标反响的反响热H2(285.8kJmol1)(282.5kJmol1)(726.7kJmol1)127.4kJmol1。4火箭燃料二甲基肼(CH3NHNHCH3)的燃烧热为6000kJmol1，那么30 g二甲基肼完全燃烧放出的热量为()A1500kJB3000KjC6000kJD12000kJ答案B解析二甲基肼的相对分子质量是60,30 g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响热5在一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷放出热量为QkJ(Q0)，经测定完全吸收生成的CO2需消耗5molL1的KOH溶液100mL，恰好生成正盐，那么此条件下反响C4H10(g)O2(g)=4CO2(g)5H2O(g)的H为()A8QkJmol1B16QkJmol1C8QkJmol1D16QkJmol1答案D解析建立关系式：C4H104CO28KOHH1mol4mol8molH5molL10.1LQkJ那么H16QkJmol1练综合拓展6比较以下各组热化学方程式中H的大小关系。(1)S(s)O2(g)=SO2(g)H1S(g)O2(g)=SO2(g)H2H1_H2(2)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H2H1_H2(3)煤作为燃料有两种途径：途径1直接燃烧C(s)O2(g)=CO2(g)H10再燃烧水煤气：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H302H2(g)O2(g)=2H2O(g)H4(2)(3)H1H2(H3H4)解析反响热的大小与反响物、生成物的状态有关，与反响物的多少有关。比较H时，应包括符号，对于放热反响，热值越大，H越小。7发射卫星时可用肼(N2H4)作燃料，用二氧化氮作氧化剂，这两种物质反响生成氮气和水蒸气。：N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H67.7kJmol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H534kJmol1H2(g)F2(g)=HF(g)H269kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H242kJmol1(1)肼和二氧化氮反响的热化学方程式为_；此反响用于火箭推进，除释放大量能量和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是_。(2)有人认为假设用氟气代替二氧化氮作氧化剂，那么反响释放的能量更大。肼和氟反响的热化学方程式为_。(2)N2H4(g)2F2(g)=N2(g)4HF(g)H1126kJmol1解析写出目标反响，然后再利用题给条件计算出反响热，最后写出热化学方程式。第2课时习题课1以下与化学反响能量变化相关的表达正确的选项是()A生成物总能量一定低于反响物总能量B放热反响的反响速率总是大于吸热反响的反响速率C应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反响焓变D同温同压下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同答案C解析放热反响生成物总能量低于反响物总能量，吸热反响生成物总能量高于反响物总能量，A错误；化学反响的速率与反响物本身的性质、温度、压强、浓度、催化剂等因素有关，与吸热、放热反响无关，B错误；通过盖斯定律可以间接测量某些难以直接测量的反响的焓变，C正确；同温同压下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)的反响条件不会影响H的值，D错误。2在298K、100kPa时，：2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H1Cl2(g)H2(g)=2HCl(g) H22Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g) H3那么H3与H1和H2间的关系正确的选项是()AH3H12H2BH3H1H2CH3H12H2DH3H1H2答案A解析令2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H1Cl2(g)H2(g)=2HCl(g)H22Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H3根据盖斯定律，将反响反响2即可求得反响，因此有H3H12H2，故A项正确。3以下热化学方程式或离子方程式中，正确的选项是()A甲烷的标准燃烧热为890.3kJmol1，那么甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.3kJmol1B500 、300MPa下，将0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反响生成NH3(g)，放热19.3kJ，其热化学方程式为N2(g)3H2(g)2NH3(g)H38.6kJmol1C氯化镁溶液与氨水反响：Mg22OH=Mg(OH)2D氧化铝溶于NaOH溶液：A12O32OH=2AlOH2O答案D解析由燃烧热的定义可知，水应以液态形式存在，故A项错误；N2与H2反响生成NH3为可逆反响，不能完全进行，故19.3kJ不是0.5molN2与1.5molH2完全反响放出的热量，故B项错误；NH3H2O为弱电解质，在书写离子方程式时，应写成化学式的形式，故C项错误；氧化铝与NaOH溶液反响，生成物是NaAlO2，故D项正确。4：(1)Fe2O3(s) C(s)=CO2(g)2Fe(s)H1234.1kJmol1(2)C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5kJmol1那么2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s) 的H是()A824.4kJmol1B627.6kJmol1C744.7kJmol1D169.4kJmol1答案A解析(2)(1)就可得2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)，那么HH2H1824.4kJmol1。5100 g碳燃烧所得气体中，CO占体积，CO2占体积，且C(s)O2(g)=CO(g)H(25)110.35kJmol1，CO(g)O2(g)=CO2(g)H(25)282.57kJmol1。与这些碳完全燃烧相比较，损失的热量是()A392.92kJB2489.44kJC784.92kJD3274.3kJ答案C解析损失的热量就是CO继续燃烧所放出的热量，因为CO占，即有的C燃烧生成了CO，所以建立关系式：CCOH12 g1mol282.57kJgQ故Q282.57kJg784.92kJ。6在微生物作用的条件下，NH经过两步反响被氧化成NO。两步反响的能量变化示意图如下： 第一步反响是_反响(选填“放热或“吸热)，判断依据是_。1molNH(aq)全部氧化成NO(aq)的热化学方程式是_。答案放热H273kJmol10(或反响物的总能量大于生成物的总能量)NH(aq)2O2(g)=2H(aq)NO(aq)H2O(l)H346kJmol17废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生，并减少污染。废旧印刷电路板经粉碎别离，能得到非金属粉末和金属粉末。用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。：Cu(s)2H(aq)=Cu2(aq)H2(g)H64.39kJmol12H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)H196.46kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.84kJmol1在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反响生成Cu2和H2O的热化学方程式为_。答案Cu(s)H2O2(l)2H(aq)=Cu2(aq)2H2O(l)H319.68kJmol1解析热反响方程中得：Cu(s)2H(aq)H2O2(l)=Cu2(aq)2H2O(l)H319.68kJmol1HH1H2H364.39kJmol1(196.46kJmol1)(285.84kJmol1)319.68kJmol18由磷灰石主要成分Ca5(PO4)3F在高温下制备黄磷(P4)的热化学方程式为4Ca5(PO4)3F(s)21SiO2(s)30C(s)=3P4(g)20CaSiO3(s)30CO(g)SiF4(g)H相同条件下：4Ca5(PO4)3F(s)3SiO2(s)=6Ca3(PO4)2(s)2CaSiO3(s)SiF4(g)H12Ca3(PO4)2(s)10C(s)=P4(g)6CaO(s)10CO(g)H2SiO2(s)CaO(s)=CaSiO3(s)H3用H1、H2和H3表示H , H_。答案(1)H13H218H39依据表达，写出以下反响的热化学方程式。(1)假设适量的N2和O2完全反响，每生成23 gNO2需要吸收16.95kJ热量。其热化学方程式为_。(2)用NA表示阿伏加德罗常数，在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反响中，每有5NA个电子转移时，放出650kJ的热量。其热化学方程式为_。(3)拆开1molHH键、1molNH键、1molNN键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，那么N2与H2反响生成NH3的热化学方程式为_。答案(1)N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H67.8kJmol1(2)C2H2(g)O2(g)=2CO2(g)H2O(l)H1300kJmol1(3)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92kJmol1解析根据反响热和燃烧热的定义计算出相关的热量，同时注意物质的状态，再书写相应的热化学方程式即可。1025、101kPa时以下反响的热化学方程式为：CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1870.3kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H3285.8kJmol1那么反响：2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)在该条件下的反响热H4_。答案488.3kJmol111如果1个反响可以分几步进行，那么各分步反响的反响热之和与该反响一步完成时的反响热是相同的，这个规律称为盖斯定律。据此答复以下问题：(1)北京奥运会“祥云火炬燃料是丙烷(C3H8)，亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯(C3H6)。丙烷脱氢可得丙烯。：C3H8(g)CH4(g)HCCH(g)H2(g)H1156.6kJ/molCH3CH=CH2(g)CH4(g)HCCH(g)H232.4kJ/mol那么相同条件下，丙烷脱氢得丙烯的热化学方程式为_。(2)：Na2CO310H2O(s)=Na2CO3(s)10H2O(g)H1532.36kJ/molNa2CO310H2O(s)=Na2CO3H2O(s)9H2O(g)H2473.63kJ/mol写出Na2CO3H2O脱水反响的热化学方程式_。答案(1)C3H8(g)CH3CHCH2(g)H2(g)H124.2kJ/mol(2)Na2CO3H2O(s)=Na2CO3(s)H2O(g)H58.73kJ/mol解析(1)由C3H8(g)CH4(g)HCCH(g)H2(g)H1156.6kJ/molCH3CH=CH2(g)CH4(g)HCCH(g)H32.4kJ/mol可以得到C3H8(g)CH3CH=CH2(g)H2(g)HH1H2156.6kJ/mol32.4 kJ/mol124.2kJ/mol(2)根据盖斯定律，将题中反响得：Na2CO3H2O(s)=Na2CO3(s)H2O(g)H58.73kJ/mol12：CO(g)O2(g)=CO2(g)H283kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H802.3kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8kJmol11792 L(标准状况)的CO、CH4和O2组成的混合物，在量热器中燃烧时，放出13.683kJ热量。假设向燃烧产物中再加一定量的H2使其燃烧完全，又放出9.672kJ热量，求原混合物中各气体的体积。答案V(CO)0.448LV(CH4)0.224LV(O2)1.120L解析此题涉及热化学方程式、燃烧热、物质的量、气体摩尔体积等知识点，通过运用物质的量进行燃烧热的计算，比较深入地考查分析、推理和计算能力。解此题时，首先正确理解热化学方程式中H的含义，然后根据题给数据，建立气体的体积与气体的摩尔体积、物质的量之间的关系，进而求得答案。因为当再参加H2时，放出的热量增加，所以原混合物中含过量O2的物质的量为n(O2)0.0200mol再求出气体的总物质的量为0.0800mol13化工生产中用烷烃和水蒸气反响得到以CO和H2为主的混合气体。这种混合气体可用于生产甲醇和合成氨，对甲烷而言，有如下两个主要反响：CH4(g)O2(g)=CO(g)2H2(g)H136kJmol1CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H2216kJmol1由反响、推出总反响热为零的总反响方程式，并求进料气中空气(O2的体积分数为21%)与水蒸气的体积比。答案7CH4(g)3O2(g)H2O(g)=7CO(g)15H2(g)H0V(空气)V(H2O)1007解析将6得出的式子与相加：6CH4(g)3O2(g)=6CO(g)12H2(g)6H1216kJmol17CH4(g)3O2(g)H2O(g)=7CO(g)15H2(g)H0所以总反响式为7CH4(g)3O2(g)H2O(g)=7CO(g)15H2(g)H0其中，那么。