反应热的计算(知识解读)(学生版)-2024-2025学年高二化学同步教学知识解读与分层特训.pdf

第一章第一章 化学反应的热效应化学反应的热效应第二节第二节 反应热的计算反应热的计算课程学习目标1.通过盖斯定律的学习，理解盖斯定律，并能利用盖斯定律解决简单问题。2.通过热化学方程式、中和热、燃烧热和盖斯定律的学习，能进行反应焓变的简单计算。学科核心素养1.宏观辨识与微观探析：能从宏观的视角认识和掌握盖斯定律。2.变化观念与平衡思想：能认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化，并遵循盖斯定律。3.证据推理与模型认知：知道可以通过分析、推理等方法总结反应热与始态和终态的相互关系，建立认知模型，并能运用模型解决有关反应热的计算问题。【新知学习】一盖斯定律1内容一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。即：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。可图示为：始始态态终终态态（）（）（）Q1QQ2Q3Q4Q5abc，则 QQ1Q2Q3Q4Q5登山势能的角度能量守恒的角度游客从 A 点到 B 点，无论徙步或从缆车，人的势能变化只与 A 与 B 两点的海拔差有关，而与由 A点到 B 点的途径无关。从始态(S)到终态(L)，若 H10，则 H20；由SLS，经过一个循环，所有的反应物都和反应前完全一样，能量没有发生变化，故 H1H20。2意义若：反应进行得很慢；反应不容易直接发生；反应伴有副反应发生，这些反应的反应热不能直接测定，可运用盖斯定律间接计算反应热。3应用利用已知反应的反应热来计算未知反应的反应热。利用盖斯定律计算反应热的两种方法（1）“虚拟路径”法若反应物 A 变为生成物 D，可以有两个途径由 A 直接变成 D，反应热为 H；由 A 经过 B 变成 C，再由 C 变成 D，每步的反应热分别为 H1、H2、H3。如图所示：则有 HH1H2H3。（2）加合法加合法就是运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。【典型方法】根据如下两个反应，选用上述两种方法，计算出 C(s)12O2(g)=CO(g)的反应热 H。.C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol1.CO(g)12O2(g)=CO2(g)H2283.0 kJmol1“虚拟路径”法反应 C(s)O2(g)=CO2(g)的途径可设计如下：则 HH1H2110.5 kJmol1。加合法分析：找唯一：C、CO 分别在、中出现一次同侧加：C 是中反应物，为同侧，则“”异侧减：CO 是中反应物，为异侧，则“”调计量数：化学计量数相同，不用调整，则即为运算式。所以 HH1H2110.5 kJmol1。应用盖斯定律进行简单计算，关键在于设计反应过程，同时注意以下几点：热化学方程式同乘以或除以某一个数时，H 也必须乘上该数。热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，H 也同样要进行加减运算，且要带“”、“”符号，即把H 看作一个整体进行运算。将一个热化学方程式颠倒时，H 的“”或“”号必须随之改变。【典例 1】室温下，将 1mol 的 CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为H1，将 1mol 的 CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为H2；CuSO45H2O(s)(s)受热分解的化学方程式为CuSO45H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l)，热效应为H3。下列判断错误的是AH2H3BH1H3二反应热的计算1根据热化学方程式计算热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。例如，aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)Ha b c d|H|n(A)n(B)n(C)n(D)Q则n(A)an(B)bn(C)cn(D)dQ|H|2根据反应物、生成物的键能计算H反应物的键能总和生成物的键能总和。3根据物质的燃烧热数值计算Q(放)n(可燃物)|H(燃烧热)|。4根据盖斯定律计算根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其 H 相加或相减，得到一个新的热化学方程式及其H。5根据比热公式计算：Qcmt。【典例 2】N2H4(肼)常用作火箭推进剂。已知：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)H1=+67.2kJ/molN2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)H2=-534kJ/mol，请写出气态 N2H4(肼)在 NO2气体中燃烧，生成 N2、液态 H2O 反应的热化学方程式_。【知识进阶】反应热(H)的比较1如果化学计量数加倍，H 的绝对值也要加倍。如：H2(g)12O2(g)H2O(l)H1a kJmol1；2H2(g)O2(g)2H2O(l)H2b kJmol1，其反应中H2的量更多，因此放热更多，|H1|H2|，但 H10，H20，故 H1H2。2同一反应，反应物或生成物的状态不同，反应热不同。在同一反应里，反应物或生成物状态不同时，要考虑 A(g)放热 吸热A(l)放热 吸热A(s)，或者从三状态自身的能量比较：E(g)E(l)E(s)，可知反应热大小亦不相同。如：S(g)O2(g)SO2(g)H1a kJmol1；S(s)O2(g)SO2(g)H2b kJmol1方法一：图像法由图像可知：|H1|H2|，但 H10，H20，故 H1H2。方法二：通过盖斯定律构造新的热化学方程式由可得 S(g)S(s)HH1H20，故 H1H2。3晶体类型不同，产物相同的反应，反应热不同如：C(s，石墨)O2(g)CO2(g)H1a kJmol1；C(s，金刚石)O2(g)CO2(g)H2b kJmol14根据反应进行的程度比较反应热大小其他条件相同，燃烧越充分，放出热量越多，H 越小。如 C(s)12O2(g)CO(g)H1；C(s)O2(g)CO2(g)H2，C 完全燃烧，放热更多，|H1|H2|，但 H30，H40，故 H1H2。对于可逆反应，由于反应物不可能完全转化为生成物，所以实际放出(或吸收)的热量小于相应的热化学方程式中的 H 的绝对值。如：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H197 kJmol1，向密闭容器中通入 2 mol SO2(g)和 1 mol O2(g)，发生上述反应，达到平衡后，放出的热量小于 197 kJ，但 H 仍为197 kJmol1。5中和反应中反应热的大小不同浓硫酸和氢氧化钠固体反应生成 1 mol 水时，放出的热量一定大于 57.3 kJ(浓硫酸稀释和氢氧化钠固体溶解时都会放出热量)。醋酸和 NaOH 溶液反应生成 1 mol 水时，放出的热量一定小于 57.3 kJ(醋酸电离会吸热)。稀硫酸和 Ba(OH)2溶液反应生成 1 mol 水时，反应放出的热量一定大于 57.3 kJ(SO24和 Ba2反应生成 BaSO4沉淀会放热)。6根据特殊反应的焓变情况比较反应焓变的大小2Al(s)32O2(g)Al2O3(s)H12Fe(s)32O2(g)Fe2O3(s)H2由可得 2Al(s)Fe2O3(s)2Fe(s)Al2O3(s)HH1H2，已知铝热反应为放热反应，故 H0，H1H2。【效果检测】1下列说法不正确的是A一个反应经过的步骤越多，放出的热量越多B在特定条件下，反应热等于焓变C一个化学反应的焓变与反应途径无关D应用盖斯定律，可计算某些难以测定的反应焓变2下列说法不正确的是A对于同一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应的焓变相同B盐酸与某强碱中和放出的热随反应物的用量改变而改变，但中和热不变C燃烧热随化学方程式前面的化学计量数的改变而改变D放热反应的反应物的总能量高于生成物的总能量3已知如下热化学方程式：-121MnO(s)+C(s)=MnO(s)+CO(g)H=+24.4kJ molg-1222MnO(s)+CO(g)=MnO(s)+CO(g)H=-148.1kJ molg2232MnO+C(s)=2MnO(s)+CO(g)H则下列判断正确的是A12H HB312H=H+HC312H=H-HD反应是吸热反应4已知下列热化学方程式：H2O(g)=H2O(l)H=Q1kJmol-1；C2H5OH(g)=C2H5OH(l)H=Q2kJmol-1；C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)H=Q3kJmol-1。若 46g 液体酒精完全燃烧，最后恢复到室温，放出的热量为(单位：kJ)A3Q1+Q2+Q3B-(3Q1+Q2+Q3)C-3Q1+Q2-Q3D3Q1-Q2+Q35下列有关说法正确的是A已知 2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)H1，2C(s)+O2(g)=2CO(g)H2，则 H1H2B已知 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H=-571.6kJmol-1，则 H2的燃烧热为 285.8kJmol-1C已知 HI(g)1/2H2(g)+1/2I2(s)H=-26.5kJmol-1，由此可知，在密闭容器中充入 1mol HI 气体，充分分解后可以放出 26.5kJ 的热量DHCl 和 NaOH 反应中和热 H=-57.3kJmol-1，H2SO4(aq)+Ca(OH)2(aq)=CaSO4(s)+2H2O(l)H=-114.6kJmol-16石墨燃烧过程中的能量变化可用下图表示。下列说法正确的是A石墨的燃烧热为1110.5kg mol-B反应 C(s，石墨)2CO(g)2CO(g)+=在任何温度下均能自发进行C由图可知：222CO(g)O(g)2CO(g)+=1H=566.0kJ mol-D已知 C(s，金刚石)=C(s，石墨)H0，则金刚石比石墨稳定7已知：22O(g)COC(s+)(g=1HD；2CO(g)+C(s)2CO(g)=2DH；222CO(g)+O(g)2CO(g)=3HD；2234Fe(s)+3O(g)2Fe O(s)=4HD；2323CO(g)+Fe O(s)3CO(g)+2Fe(s)=5HD下列关于上述反应焓变的判断正确的是A10DB20HD，4H0DC123HHHD=D+DD345HHHD=D+D8我国大力推广氢能汽车，水煤气法是获得氢能的有效途径之一、已知：-1212C(s)+O(g)=2CO(g)H=-220.7kJ mol-122222H(g)+O(g)=2H O(l)H=-571.6kJ mol-1223H O(l)=H O(g)H=+44.0kJ mol224C(s)+H O(g)=CO(g)+H(g)H已知：25、101kPa 时，1mol 纯物质完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，叫该物质的燃烧热。下列说法正确的是AC(s)的燃烧热-1H=-110.35kJ molB-12221H(g)+O(g)=H O(g)H=-329.8kJ mol2C-1224C(s)+H O(g)=CO(g)+H(g)H=+131.45kJ molD若将反应设计成原电池，能将化学能全部转化成电能9已知碳、一氧化碳、晶体硅的燃烧热分别是-11H=-akJ mol、-12H=-bkJ mol和-13H=-ckJ mol，则工业冶炼晶体硅反应22C(s)+SiO(s)=Si(s)+2CO(g)的H为A-1(2b+c-2a)kJ molB-1(2a-2b-c)kJ molC-1(a+2b-c)kJ molD-1(b+c-2a)kJ mol10相同温度和压强下，关于反应的H，下列判断不正确的是CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H1CH4(g)C(s)+2H2(g)H2CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H32CO(g)C(s)+CO2(g)H4CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)H5AH4=H2-H1BH20，H40CH5=H2+H3-H1DH3H511金属钠和氯气反应的能量关系如图所示，下列说法正确的是AH30，H50B在相同条件下，2K(g)2K+(g)的3HDH3CH1H4+H5+H6+H7DH70，且该过程形成了分子间作用力12化学反应中均伴随有能量变化。（1）下列反应中，反应物的总能量小于生成物的总能量的为_(填选项字母)。ANa 与水反应B甲烷的燃烧反应CCaCO3受热分解D锌与盐酸反应（2）已知 25时，相关物质的相对能量如表所示；物质H2(g)O2(g)H2O(g)H2O(l)相对能量(kJmol-1)00-242-286表示 H2(g)燃烧热的热化学方程为_。0.5molH2O(g)转化为 H2O(l)需要_(填“吸收”或“放出”)_kJ 的热量。（3）已知：.2C(s)+O2(g)=2CO(g)H=-221kJmol-1.C(s)+O2(g)=CO2(g)H=-393.5kJmol-1根据盖斯定律计算 CO(g)+12O2(g)=CO2(g)H=_kJmol-1。13回答下列问题：（1）在一 定条件下，氢气在氯气中燃烧的热化学方程式：H2(g)+C12(g)=2HCl(g)H=-184.6 kJmol-1；该反应属于_(填“热吸”或“放热”)反应。（2）常温常压下，1 mol 乙醇完全燃烧生成 CO2气体和液态水放出的热量为 1367 kJ，写出乙醇燃烧热的热化学方程式：_（3）根据盖斯定律计算P4(白磷,s)+5O2(g)=410P O(s)H=-2983.2 kJmol-1 P(红磷,s)+54O2(g)=14 410P O(s)H=-738.5 kJmol-1 则白磷转化为红磷的热化学方程式为_（4）已知破坏 1 mol H-H 键、1 mol I-I 键、1 mol H-I 键分别需要吸收的能量为 436 kJ、151 kJ、299 kJ。则由氢气和碘单质反应生成 2molHI 需要放出_ kJ 的热量。14按要求回答下列问题：（1）分析下面的能量变化图，则2A(g)+B(g)=2C(g)HD_0(填“”“”或“=”)。下列化学反应的能量变化与2A(g)+B(g)=2C(g)相同的是_A碳在高温下与水蒸气的反应B点燃的镁条在氮气中继续燃烧C灼热的碳与二氧化碳的反应D22Ba(OH)8H O与4NH Cl的反应（2）1molC(s)与21molH O反应生成 1molCO(g)和 21molHg，需吸收 131.5kJ 的热量，写出该反应的热化学方程式_。（3）拆开1moHH-键、1molNH-键、1molNN分别需要的能量是 436kJ、391kJ、946kJ，则21molN生成3NH的反应热HD为_kJ/mol。（4）已知22N(g)+O(g)=2NO(g)1HD2222H(g)+O(g)=2H O(g)2DH223N(g)+3H(g)=2NH(g)3HD利用上述三个反应，计算3224NH(g)+5O(g)=4NO(g)+6H O(g)4HD的反应焓变为_。(用含1HD、2DH、3HD的式子表示)