反应热的计算(人教版2019选择性必修1)(原卷版).docx

第二节 反应热的计算

1.通过学习并理解盖斯定律的内容，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算，培养宏观辨识与微观探析的核心素养。
2.通过学会有关反应热计算的方法技巧，进一步提高化学计算的能力。

知识点一、盖斯定律
1.内容
一个化学反应 ，不管是一步完成还是分几步完成的，其反应热是 的(填“相同”或“不同”)。
2.特点
(1)化学反应的反应热，只与反应体系的始态、终态有关，与反应进行的 无关。
(2)反应热总值一定，如图表示始态到终态的反应热。

则△H= = 。
3.意义
有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间接地方法测定。如：C(s)+O2(g)=CO(g)反应的△H无法直接测得，但下列两个反应的△H可以直接测得：
C(s)+O2(g)==CO2(g) △H1=-393.5 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H2=﹣283.0 kJ·mol-1

则在此温度下C(s)+O2(g)=CO(g)反应的△H=△H1﹣△H2=-110.5 kJ·mol -1
知识点二、反应热的计算
1.利用热化学方程式计算
25℃、101 kPa，使1.0 g Na与足量Cl2反应，生成NaCl晶体并放出17.87 kJ热量，则生成1 mol NaCl的反应热为 -411.01 kJ·mol-1。
2.利用燃烧热计算
乙醇的燃烧热为△H =-1 366.8 kJ·mol-1，则25℃、101kPa时1kg乙醇完全燃烧放出的热量为 2.971×10-4kJ 。
3.利用盖斯定律计算
已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)：
①WO2(s)+2H2(g)==W(s) +2H2O(g) △H1
②WO2(g)+2H2(g)==W(s) + 2H2O(g) △H2
则WO2(s)==WO2(g)的 △H= △H1 - △H2。

探究任务一 盖斯定律的理解与应用
运用盖斯定律解题的常用方法
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△H；②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： △H=△H1+△H2+△H3 。
2.加合法：即运用所给化学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。
已知：P4(白磷，s)+5O2(g)=P4O10(s) △H1 ①
P(红磷，s)+O2(g)==P4O10(s) △H2 ②
即可用①﹣②×4得出白磷转化为红磷的热化学方程式。
3.解题注意事项
(1)热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。
(2)热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减，所求之和为其代数和。
(3)将一个热化学方程式颠倒时， △H 的“﹢”“﹣”号必须随之改变。
【典例1】煤可通过下列两种途径成为燃料：
途径Ⅰ　C(s)+O2(g)=CO2(g)　ΔH1<0
途径Ⅱ　先制水煤气：
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)　ΔH2>0 ①
再燃烧水煤气：
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)　ΔH3<0 ②
2H2(g)+O2(g)=2H2Og)　ΔH4<0 ③
请填写下列空白：
(1)判断两种途径放出的热量：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)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)由于制取水煤气的反应里，反应物具有的总能量　　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)生成物具有的总能量，所以该反应发生时，反应物须　　　　能量才能转化为生成物，因此其反应条件为　　　　　。
【变式训练1】已知：2Zn(s)+O2(g)=2ZnO(s)　ΔH=-701.0 kJ·mol-1
2Hg(l)+O2(g)=2HgO(s)　ΔH=-181.6 kJ·mol-1
则反应Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)的ΔH为(　　)
A.+519.4 kJ·mol-1
B.+259.7 kJ·mol-1
C.-259.7 kJ·mol-1
D.-519.4 kJ·mol-1
探究任务二 反应热计算的常用方法
计算依据
计算方法
热化学方程式
热化学方程式与数学上的方程式相似，可以左右颠倒同时改变正负号，各项的化学计量数包括△H的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数
根据盖斯定律
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
根据燃烧热
可燃物完全燃烧产生的热量=可燃物的物质的量×其燃烧热
根据化学键的变化
△H=反应物的化学键断裂所吸收的能量和一生成物的化学键形成所放出的能量和
根据反应物和生成物的总能量
△H=E(生成物)一E(反应物)
【典例2】工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热ΔH分别为-890.3 kJ·mol-1、-285.8 kJ·mol-1和-283.0 kJ·mol-1，则生成1 m3(标准状况)CO所需热量为　　　　　　　　。
【变式训练2】甲烷的燃烧热ΔH=-890.3 kJ· mol-1，1 kg CH4在25 ℃、101 kPa时充分燃烧生成液态水放出的热量约为(　　)
A.-5.56×104 kJ· mol-1
B.5.56×104 kJ· mol-1
C.5.56×104 kJ
D.-5.56×104 kJ

1. 下列关于反应热的说法正确的是(　　)
A．当ΔH为“－”时，表示该反应为吸热反应
B．已知C(s)＋O2(g)==CO(g)的反应热为－110.5 kJ·mol－1，说明C的燃烧热为110.5 kJ/mol
C．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
D．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
2.相同温度时，下列两个反应的反应热分别用ΔH1和ΔH2表示，则(　　)
①H2(g)+O2(g)==H2O(g)　ΔH1=-Q1 kJ·mol-1
②2H2O(l)==2H2(g)+O2(g)　ΔH2=+Q2 kJ·mol-1
已知Q1、Q2均大于零。
A.Q1>Q2 B.Q1=Q2
C.2Q127.6 kJ/mol
C．－744.7 kJ/mol D．－169.4 kJ/mol
4．已知C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ/mol，C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2＝－110.5 kJ/mol，则2 mol C在O2中完全燃烧，放出的热量为(　　)
A．221 kJ B．787 kJ
C．393.5 kJ D．110.5 kJ
5. 液态水分解生成H2和O2可通过下列途径来完成：

已知：氢气的燃烧热为286 kJ/mol，则ΔH2为(　　)
A．＋330 kJ/mol B．－330 kJ/mol
C．＋242 kJ/mol D．－242 kJ/mol
6．(1)已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1
N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　 ΔH＝＋67.7 kJ·mol－1
则反应4H2(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋4H2O(g)的反应热ΔH＝________。
(2)反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)被氧化为1 mol SO3 (g) 时的反应热ΔH＝－99 kJ·mol－1。

请回答下列问题：
①图中A点表示________；C点表示2 mol SO3(g)的总能量。E所代表的能量是________；E的大小对该反应的反应热________(填“有”或“无”)影响。
②图中ΔH1＝________kJ·mol－1。

1.在298 K、101 kPa时，已知：
①2H2O(g)==O2(g)+2H2(g)　ΔH1
②Cl2(g)+H2(g)==2HCl(g)　ΔH2
③2Cl2(g)+2H2O(g)==4HCl(g)+O2(g)　ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(　　)
A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2
B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2
D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
2.已知H—H、H—O和O=O键的键能分别为436 kJ·mol-1、463 kJ·mol-1和495 kJ·mol-1。下列热化学方程式正确的是(　　)
A.H2O(g)==H2(g)+O2(g)　ΔH=-485 kJ·mol-1
B.H2O(g)==H2(g)+O2(g)　ΔH=+485 kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)　ΔH=+485 kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)　ΔH=-485 kJ·mol-1
3.根据下列热化学方程式：
①C(s)+O2(g)==CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1

②H2(g)+O2(g)==H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1
③CH3COOH(l)+2O2(g)==2CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-870.3 kJ·mol-1
可以计算出2C(s)+2H2(g)+O2(g)==CH3COOH(l)的反应热为(　　)
A.ΔH=+244.1 kJ·mol-1
B.ΔH=-488.3 kJ·mol-1
C.ΔH=-996.6 kJ·mol-1
D.ΔH=+996.6 kJ·mol-1
4.已知甲烷、氢气、一氧化碳的燃烧热ΔH依次为-a kJ·mol-1、-b kJ·mol-1、-c kJ·mol-1(a、b、c均大于0)。可利用甲烷与二氧化碳或水反应制备CO和H2：CH4(g)+CO2(g)==2CO(g)+2H2(g)　ΔH1、CH4(g)+H2O(l)==CO(g)+3H2(g)　ΔH2。试推算(　　)
A.ΔH1=(a-2b+2c) kJ·mol-1
B.ΔH1=(b+c-2a) kJ·mol-1
C.ΔH2=(b+3c-a) kJ·mol-1
D.ΔH2=(3b+c-a) kJ·mol-1
5.在一定条件下，CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为：
2CO(g)+O2(g)==2CO2(g)　ΔH=-566 kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890 kJ·mol-1
又知由H2(g)与O2(g)反应生成1 mol液态H2O比生成1 mol气态H2O多放出44 kJ的热量。则CH4气体在空气中不完全燃烧的热化学方程式正确的是(　　)
A.2CH4(g)+O2(g)==CO2(g)+CO(g)+4H2O(l)　ΔH=-1 214 kJ·mol-1
B.2CH4(g)+O2(g)==CO2(g)+CO(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 038 kJ·mol-1
C.3CH4(g)+5O2(g)==CO2(g)+2CO(g)+6H2O(l)　ΔH=-1 538 kJ·mol-1
D.3CH4(g)+5O2(g)==CO2(g)+2CO(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 840 kJ·mol-1
6.依据题意，写出下列反应的热化学方程式。
(1)在25 ℃、101 kPa条件下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)若适量的N2和O2完全反应生成NO2，每生成23 g NO2需要吸收16.95 kJ热量。则该反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)用NA表示阿伏加德罗常数的值，在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移时，放出650 kJ的热量。则该反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)已知拆开1 mol H—H、1 mol N—H、1 mol N≡N分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
7.已知：
(1)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1
(2)H2(g)+O2(g)=H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ·mol-1
(3)H2(g)+O2(g)=H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1
常温常压下取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体，其体积折合成标准状况下为11.2 L，完全燃烧后，恢复到常温，放出的热量是　　　　　　。 
8.将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)；C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为
①C(s)+O2(g)=CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1
②H2(g)+O2(g)=H2O(g)　ΔH=-242.0 kJ·mol-1
③CO(g)+O2(g)=CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1
请回答：
(1)根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应生成CO和H2的热化学方程式： 　　　　　　　。 
(2)比较反应热数据可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”；乙同学根据盖斯定律做出下列循环图：

并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。
请分析：甲、乙两同学观点中正确的是　　　　(填“甲”或“乙”)；判断的理由是　 　  
(3)将煤转化为水煤气作为燃料与煤直接燃烧相比有很多优点，请列举其中的两个优点： 　 。 

9.(双选)一定条件下，用甲烷可以消除氮的氧化物(NOx)的污染。已知：①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH1=-574 kJ· mol-1，②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH2=-1 160 kJ· mol-1。下列选项不正确的是(　　)
A.CH4(g)+2NO2(g)=N2g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-867 kJ· mol-1
B.CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l)　ΔH3<ΔH1
C.若用0.2 mol CH4(g)还原NO2(g)至N2(g)，则反应中放出的热量一定为173.4 kJ
D.若用2.24 L CH4还原NO2至N2，整个过程中转移电子的物质的量为0.8 mol
10.已知：H2O(g)=H2O(l)　ΔH1
C6H12O6(g)=C6H12O6(s)　ΔH2
C6H12O6(s)+6O2(g)=6H2O(g)+6CO2(g)　ΔH3
C6H12O6(g)+6O2(g)=6H2O(l)+6CO2(g)　ΔH4
下列说法正确的是(　　)
A.ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<ΔH4
B.6ΔH1+ΔH2+ΔH3-ΔH4=0
C.-6ΔH1+ΔH2+ΔH3-ΔH4=0
D.-6ΔH1+ΔH2-ΔH3+ΔH4=0
11.已知H2(g)+Br2(l)=2HBr(g)　ΔH=-72 kJ·mol-1，蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ，其他相关数据如下表：

H2(g)
Br2(g)
HBr(g)
1 mol分子中的化学键断裂时
需要吸收的能量/kJ
436
a
369

则下列说法正确的是(　　)
A.2HBr(g)=H2(g)+Br2(l)　ΔH<0
B.Br2(l)=Br2(g)　ΔH=-30 kJ·mol-1
C.H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)　ΔH=-42 kJ·mol-1
D.a=200
12.MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M＝Ca、Mg)：
　　M2+(g)＋CO32-(g)　　M2+(g)＋O2−(g)＋CO2(g)

已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法不正确的是（ ）
A. ΔH1(MgCO3)＞ΔH1(CaCO3)＞0
B. ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)＞0
C. ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)＝ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)
D. 对于MgCO3和CaCO3，ΔH1＋ΔH2＞ΔH3
13.断开1 mol AB(g)分子中的化学键使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B的键能。下表列出了一些化学键的键能(E)：
化学键
H—H
Cl—Cl
OO
C—Cl
C—H
O—H
H—Cl
E/(kJ·mol-1)
436
247
x
330
413
463
431
请回答下列问题：
(1)如图表示某反应的能量变化关系，则此反应为　　　　　　(填“吸热”或“放热”)反应，其中ΔH=　　　　　　　(用含有a、b的关系式表示)。 

(2)若图示中表示反应H2(g)+O2(g)==H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ·mol-1，则根据所给键能数据可得，b=　　　 kJ·mol-1，x=　　　。 
(3)历史上曾用“地康法”制氯气，这一方法是用CuCl2作催化剂，在450 ℃时利用空气中的氧气与氯化氢反应制氯气。反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。若忽略温度和压强对反应热的影响，根据题给有关数据及前面的计算结果，计算当反应中有1 mol电子转移时，反应的能量变化为　　　　　。