课时03--反应热的计算(精讲)-高二化学精讲精练.docx

第一章 化学反应的热效应
第二节 反应热的计算
课时精讲03 反应热的计算
【目标导航】
1．了解盖斯定律及其简单应用。
2．能进行反应热的简单计算。
【知识导图】

一、盖斯定律
1．盖斯定律的内容
1840年，盖斯(G．H．Hess，俄国化学家)从大量的实验事实中总结出一条规律：一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成，其反应热是相同的，这就是盖斯定律。也就是说，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。
如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是一样的。即： ΔH =ΔH1 + ΔH2 ΔH3
2．盖斯定律的意义

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)　ΔH
　a　　　b　　　　c　　　d　　|ΔH|
n(A)　　n(B)　　n(C)　n(D)　　Q
则
2．根据反应物、生成物的键能计算
ΔH＝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)×|ΔH(燃烧热)|。
4．根据盖斯定律计算
若反应物A变为生成物D，可以有两个途径
①由A直接变成D，反应热为ΔH；
②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
如图所示：

则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
三、反应热(ΔH)的ΔH大小比较方法
1．如果化学计量数加倍，ΔH的绝对值也要 加倍
例如，H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1＝－a kJ·mol－1；
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2＝－b kJ·mol－1，其中ΔH2＜ΔH1＜0，且b＝2a。
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)A(l)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)　ΔH1＝－a kJ·mol－1
S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1

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)　ΔH1＝－a kJ·mol－1
C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1

4．根据反应进行的程度比较反应热大小
①其他条件相同，燃烧越充分，放出热量越多，ΔH越小，如C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH1；C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2，则ΔH1＞ΔH2。
②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ΔH的绝对值。如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·mol－1，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ΔH仍为－197 kJ·mol－1。
(5)中和反应中反应热的大小不同
①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)
②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)
③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(SO和Ba2＋反应生成BaSO4沉淀会放热)
调计量数：化学计量数相同，不用调整，则Ⅰ－Ⅱ即为运算式。所以ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1。
【小试牛刀】
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)一个化学反应的焓变与反应途径无关(　　)
(2)在特定条件下反应热可以等于焓变(　　)
(3)不管反应是一步完成还是分几步完成，其反应热相同(　　)
(4)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(　　)
(5)化学反应的反应热只与反应体系的始态和终点状态有关，而与反应的途径无关(　　)
(6)反应热的大小与反应物所具有的能量和生成物所具有的能量无关(　　)
(7)同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同(　　)
(8)利用盖斯定律可间接计算难以通过实验测定的反应的反应焓变( )
(9)利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应焓变( )
(10)一个反应一步完成或分几步完成，两者相比，经过的步骤越多，放出的热量越多( )
【答案】(1) √　(2)√　(3) √　(4) √　(5) √　(6)× (7)× (8) √　(9) √　(10)×

考点一 盖斯定律及其应用
【例1】发射“嫦娥一号”月球探测卫星的长征三号甲运载火箭的第三子级使用的燃料是液氢和液氧，已知下列热化学方程式：
①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1
②H2(g)===H2(l)　ΔH2＝－0.92 kJ·mol－1
③O2(g)===O2(l)　ΔH3＝－6.84 kJ·mol－1
④H2O(l)===H2O(g)　ΔH4＝44.0 kJ·mol－1
则反应H2(l)＋O2(l)===H2O(g)的反应热ΔH为(　　)
A．237.46 kJ·mol－1 B．－474.92 kJ·mol－1 C．－118.73 kJ·mol－1 D．－237.46 kJ·mol－1
【答案】D
【解析】根据盖斯定律，将反应①－②－③×＋④可得目标反应的热化学方程式，其反应热ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3×＋ΔH4＝－237.46 kJ·mol－1。
【解题技法】
应用盖斯定律的计算方法
(1)“虚拟路径”法
若反应物A变为生成物D，可以有两个途径
①由A直接变成D，反应热为ΔH；
②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
如图所示：

则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
(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。

举例说明：
根据如下两个反应，选用上述两种方法，计算出C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热ΔH。
Ⅰ.C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
Ⅱ.CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1
①“虚拟路径”法
反应C(s)＋O2(g)====CO2(g)的途径可设计如下：

则ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1。
②加合法
分析：找唯一：C、CO分别在Ⅰ、Ⅱ中出现一次
同侧加：C是Ⅰ中反应物，为同侧，则“＋Ⅰ”
异侧减：CO是Ⅱ中反应物，为异侧，则“－Ⅱ”
调计量数：化学计量数相同，不用调整，则Ⅰ－Ⅱ即为运算式。所以ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1。
【对点训练1】已知下列热化学方程式：
(1)Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－25 kJ·mol－1
(2)3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH＝－47 kJ·mol－1
(3)Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH＝19 kJ·mol－1
写出FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式：________________。
【答案】FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝－11 kJ·mol－1
【解析】本题主要考查了盖斯定律的应用。根据题目中所给的有关热化学方程式进行分析：从方程式(3)与方程式(1)可以看到我们需要的有关物质。但方程式(3)必须通过方程式(2)才能和方程式(1)结合在一起。将方程式(3)×2＋方程式(2)得：2Fe3O4(s)＋2CO(g)＋3Fe2O3(s)＋CO(g)===6FeO(s)＋2CO2(g)＋2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH＝19 kJ·mol－1×2＋(－47 kJ·mol－1)，整理得：(4)Fe2O3(s)＋CO(g)===2FeO(s)＋CO2(g) ΔH＝－3 kJ·mol－1。将(1)－(4)得：2CO(g)===2Fe(s)＋2CO2(g)－2FeO(s) ΔH＝－25 kJ·mol－1－(－3 kJ·mol－1)，整理得：FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝－11 kJ·mol－1。
考点二 反应热的计算
【例2】下列有关能量转化的说法不正确的是(　　)

A．反应的热化学方程式可表示为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=(b-a) kJ·mol-1
B．该反应过程中反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量
C．1 mol C和1 mol H2O反应生成1 mol CO和1 mol H2吸收的热量一定为(b-a) kJ
D．1 mol C(g)、2 mol H(g)、1 mol O(g)转变成1 mol CO(g) 和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ
【答案】C
【解析】由图可知，该反应为吸热反应，反应的热化学方程式可表示为C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)　ΔH=(b-a) kJ·mol-1，A项正确；该反应过程中反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量，B项正确；没有指明水的状态，C项错误；由图可知，1 mol C(g)、2 mol H(g)、1 mol O(g)转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ，D项正确。
【解题技法】
有关反应热计算的依据
(1)热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正负号；各项的化学计量数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。
(2)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。
(3)根据反应物和生成物的键能，ΔH＝反应物的键能和－生成物的键能和。
【对点训练2】把煤作为燃料可通过下列两种途径：
途径I：C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1<0①
途径II：先制成水煤气：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H2>0②
再燃烧水煤气：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H3<0③
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H4<0④
请回答下列问题：
(1)途径I放出的热量_____________( 填“大于”“等于”或“小于”) 途径II放出的热量。
(2)△H1、△H2、△H3、△H4的数学关系式是_______________。
(3)12g 炭粉在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳，放出110.35kJ热量。其热化学方程式为_______________。
【答案】(1)等于 (2)△H1=△H2+(△H3+△H4)
(3)C(s) +O2(g) = CO(g) △H=－110.35kJ/mol
【解析】(1)由盖斯定律可知：若是一个反应可以分步进行，则各步反应的吸收或放出的热量总和与这个反应一次发生时吸收或放出的热量相同；(2)根据盖斯定律，反应1=反应2+反应3×+反应4×，所以△H1=△H2+(△H3+△H4)；(3)12g 炭粉在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳，放出110．35kJ热量，即1mol炭粉在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳，放出110.35kJ热量，热化学方程式为：C(s)+O2(g)=CO(g)△H=-110.35 kJ•mol-1。