人教版选修4第一章第三节 化学反应热的计算.docx

人教版选修4第一章第三节 化学反应热的计算.docx

《人教版选修4第一章第三节 化学反应热的计算.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版选修4第一章第三节 化学反应热的计算.docx（27页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

人教版选修4第一章第三节化学反应热的计算

第三节　化学反应热的计算

—————————————————————————————————————

[课标要求]

1．从能量守恒角度理解并掌握盖斯定律。

2．能正确运用盖斯定律解决具体问题。

3．学会化学反应热的有关计算。

　1.盖斯定律是指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

，

则ΔH＝ΔH1＋ΔH2。

2．化学反应的反应热的数值与各物质的化学计量数成正比。

3．正逆反应的反应热数值相同，符号相反。

1．盖斯定律

不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的（填“相同”或“不同”）。

2．反应热特点

（1）反应的热效应只与始态、终态有关，与反应途径无关。

（2）反应热总值一定，如下图表示始态到终态的反应热。

则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。

3．应用实例

（1）C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1＝－393.5kJ·mol－1，

（2）CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH2＝－283.0kJ·mol－1，求C（s）＋

O2（g）===CO（g）的反应热ΔH。

根据盖斯定律，知：

ΔH1＝ΔH＋ΔH2，

则：

ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－393.5_kJ·mol－1－（－283.0_kJ·mol－1）＝－110.5_kJ·mol－1。

[特别提醒]　同一物质三态变化与反应热的关系：

A（g）

A（l）

A（s）。

1．已知：

①C（石墨，s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1＝－393.1kJ·mol－1

②C（金刚石，s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH2＝－395.0kJ·mol－1

由石墨变成金刚石是放热反应还是吸热反应？

判断金刚石和石墨哪种物质稳定性更强。

提示：

由①－②得：

C（石墨，s）===C（金刚石，s）　ΔH＝＋1.9kJ·mol－1，石墨变成金刚石是吸热反应；石墨的稳定性更强。

2．已知：

①H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）ΔH3＝－241.8kJ·mol－1

②H2O（g）===H2O（l）　ΔH4＝－44kJ·mol－1

根据①和②，如何求出氢气的燃烧热？

提示：

要计算H2的燃烧热，即求热化学方程式：

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）的反应热，此时需要将气态水转化为液态水。

根据盖斯定律知：

ΔH＝ΔH3＋ΔH4＝（－241.8kJ·mol－1）＋（－44kJ·mol－1）＝－285.8kJ·mol－1。

3．相同质量的H2分别与O2完全反应时生成液态水和气态水，哪一个放出的热量多？

提示：

生成液态水放出的热量多。

1．应用盖斯定律的常用方法

（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）加和法

①确定待求反应的热化学方程式。

②找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式中的位置（是同侧还是异侧）。

③利用同侧相加、异侧相减进行处理。

④根据待求方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整已知反应的化学计量数，并消去中间产物。

⑤实施叠加并确定反应热的变化。

2．应用盖斯定律计算反应热时的注意事项

（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（带符号）。

（3）将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”号必须随之改变，但数值不变。

1．已知：

Fe2O3（s）＋

C（s）===

CO2（g）＋2Fe（s）　ΔH＝＋234.1kJ·mol－1　①

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.5kJ·mol－1　②

则2Fe（s）＋

O2（g）===Fe2O3（s）的ΔH是（　　）

A．－824.4kJ·mol－1　　　　B．－627.6kJ·mol－1

C．－744.7kJ·mol－1D．－169.4kJ·mol－1

解析：

选A　根据盖斯定律，由②×

－①得ΔH＝－393.5kJ·mol－1×

－234.1kJ·mol－1＝－824.4kJ·mol－1。

2．已知：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）ΔH1＝－196.6kJ·mol－1　①

2NO（g）＋O2（g）2NO2（g）

ΔH2＝－113.0kJ·mol－1　②

则反应NO2（g）＋SO2（g）SO3（g）＋NO（g）的ΔH＝________kJ·mol－1。

解析：

根据盖斯定律，由①×

－②×

可得，SO2（g）＋NO2（g）SO3（g）＋NO（g），

则ΔH＝

ΔH1－

ΔH2＝

×（－196.6kJ·mol－1）－

×（－113.0kJ·mol－1）＝－41.8kJ·mol－1。

答案：

－41.8

计算依据

计算方法

根据热化学方程式

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ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数

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

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

的键能

ΔH＝反应物化学键键能总和－生成物化学键键能总和

根据反应物和生成物的总能量

ΔH＝E（生成物）－E（反应物）

1．（海南高考）已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2215kJ·mol－1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水，则放出的热量约为（　　）

A．55kJ　　　　　　　　B．220kJ

C．550kJD．1108kJ

解析：

选A　丙烷分子式是C3H8,1mol丙烷完全燃烧会产生4mol水，则丙烷完全燃烧产生1.8g水，放出的热量为

×2215＝55.375（kJ）。

2．已知：

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－Q1kJ·mol－1

H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝－

Q2kJ·mol－1

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－

Q3kJ·mol－1

常温下取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2L（标准状况），经完全燃烧后恢复到室温，则放出的热量（单位：

kJ）为（　　）

A．0.4Q1＋0.05Q3B．0.4Q1＋0.05Q2

C．0.4Q1＋0.1Q3D．0.4Q1＋0.2Q2

解析：

选A　混合气体的物质的量为

＝0.5mol，所以混合气体中CH4、H2的物质的量分别为0.5mol×

＝0.4mol和0.5mol－0.4mol＝0.1mol，根据两种气体燃烧的热化学方程式及题意（反应后恢复至室温，H2O为液态）知反应后放出的热量为Q1kJ·mol－1×0.4mol＋

Q3kJ·mol－1×0.1mol＝0.4Q1＋0.05Q3。

1．直接比较法

依照规律、经验和常识直接判断不同反应的ΔH的大小。

（1）吸热反应的ΔH肯定比放热反应的ΔH大（前者ΔH大于0，后者ΔH小于0）。

（2）物质燃烧时，可燃物的量越大，燃烧放出的热量越多，ΔH反而越小。

（3）等量的可燃物完全燃烧放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多，但ΔH小。

（4）同一反应，产物相同时，气态物质燃烧所放出的热量比固态物质燃烧所放出的热量多。

（5）同一反应，反应物相同时，生成液态物质放出的热量比生成气态物质所放出的热量多。

（6）中和反应生成等量的水时，强酸与强碱的稀溶液反应比弱酸与强碱（或强碱与弱酸、弱碱与弱酸）的稀溶液反应放出的热量多，但ΔH小。

（7）对于可逆反应，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值。

例如：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－197kJ·mol－1，则向密闭容器中通入2molSO2（g）和1molO2（g），反应达到平衡后，放出的热量要小于197kJ。

2．利用盖斯定律比较法

利用盖斯定律，设计不同反应途径，由能量守恒定律列式比较。

如：

（1）同一反应，生成物状态不同时：

A（g）＋B（g）===C（g）　ΔH1＜0①

A（g）＋B（g）===C（l）　ΔH2＜0②

因为反应②－①为：

C（g）===C（l）　ΔH3＝ΔH2－ΔH1，而ΔH3＜0，所以ΔH2＜ΔH1。

（2）同一反应，反应物状态不同时：

A（g）＋B（g）===C（g）　ΔH1＜0　①

A（s）＋B（g）===C（g）　ΔH2＜0　②

因为ΔH2＝ΔH3＋ΔH1，且ΔH3＞0，所以ΔH2＞ΔH1。

[特别提醒]

在进行ΔH的大小比较时，需要注意ΔH的“＋”、“－”、数值和单位属于一个整体，不能随意分割。

（1）在比较两个热化学方程式中ΔH的大小时，比的是其代数值，要带“＋”、“－”进行比较。

（2）在比较两个反应放出或吸收的热量多少时，比的是其绝对值，应去掉“＋”、“－”进行比较。

1．已知：

CO2（g）＋C（s）===2CO（g）　ΔH1

C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH2

CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）　ΔH3

CuO（s）＋CO（g）===Cu（s）＋CO2（g）　ΔH4

2CuO（s）＋C（s）===2Cu（s）＋CO2（g）　ΔH5

下列关于上述反应焓变的判断不正确的是（　　）

A．ΔH1＞0　　　　　　B．ΔH2＞0

C．ΔH2＜ΔH3D．ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1

解析：

选C　A项，此反应是吸热反应，ΔH1＞0，正确；B项，生成水煤气的反应是吸热反应，ΔH2＞0，正确；C项，CO2（g）＋C（s）===2CO（g）　ΔH1　①，C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH2②，②—①得：

CO（g）＋H2O（g）

===CO2（g）＋H2（g），ΔH3＝ΔH2－ΔH1＜0，ΔH2＞ΔH3，错误；D项，CuO（s）＋CO（g）===Cu（s）＋CO2（g）　ΔH4　④，④×2＋①得出：

2CuO（s）＋C（s）===2Cu（s）＋CO2（g）　ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1，正确。

2．下列各组热化学方程式中，ΔH1＞ΔH2的是（　　）

①C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH1

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH2

②S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH1

S（g）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH2

③H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH1

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH2

④CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）　ΔH1

CaO（s）＋H2O（l）===Ca（OH）2（s）　ΔH2

A．①③④　　　　　　　B．②③④

C．①②③④D．①②③

解析：

选C　①碳完全燃烧放热多，放热越多，ΔH越小，则ΔH1＞ΔH2；②固态S的能量低于气态S的能量，因此气态硫燃烧放热多，则ΔH1＞ΔH2；③参加反应的氢气越多，放热越多，则ΔH1＞ΔH2；④碳酸钙分解吸热，氧化钙溶于水生成氢氧化钙放热，则ΔH1＞ΔH2。

[三级训练·节节过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．下列说法不正确的是（　　）

A．利用盖斯定律可计算某些难以直接测量的反应焓变

B．在指定状态下各物质的焓值都是确定且是惟一的

C．当同一个化学反应以不同的过程完成时，反应的焓变是不同的

D．如果一个化学方程式通过其他几个化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变可由相关化学方程式的焓变相加减而得到

解析：

选C　由于在指定状态下各物质的焓值是确定且是惟一的，因此无论经过哪些步骤从反应物变成生成物，反应的焓变是一样的，即反应的焓变只与始态和终态有关，而与过程无关。

由盖斯定律知如果一个化学方程式是由其他几个方程式相加减而得到，则该反应的焓变可由相关化学方程式的焓变相加减而得到。

因此利用盖斯定律可计算某些难以直接测量的反应焓变。

2．在298K、100kPa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＝ΔH1－2ΔH2D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2

解析：

选A　根据盖斯定律，①＋2×②＝③，则ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2。

3．已知1mol白磷（s）转化为1mol红磷，放出18.39kJ热量，又知：

4P（白、s）＋5O2（g）===2P2O5（s）　ΔH1①

4P（红、s）＋5O2（g）===2P2O5（s）　ΔH2②

则ΔH1和ΔH2的关系正确的是（　　）

A．ΔH1＝ΔH2　　　　　　　　B．ΔH1＞ΔH2

C．ΔH1＜ΔH2D．无法确定

解析：

选C　根据盖斯定律，由①－②可得4P（白、s）＝4P（红、s），ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－18.39kJ·mol－1，所以ΔH1＜ΔH2。

4．

（1）家用液化气的主要成分之一是丁烷（C4H10），当1kg丁烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水时，放出热量为5×104kJ，试写出表示丁烷燃烧热的热化学方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）运用盖斯定律可计算一些不易测定的反应的反应热。

已知在298K时下述反应的有关数据：

C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH1＝－110.5kJ·mol－1

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH2＝－393.5kJ·mol－1

则C（s）＋CO2（g）===2CO（g）的ΔH为________。

（3）已知下列两个热化学方程式：

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285kJ·mol－1

C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l）　ΔH＝－2220.0kJ·mol－1

已知：

H2O（l）===H2O（g）　ΔH＝＋44.0kJ·mol－1

写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）n（C4H10）＝

，由题意可知，1molC4H10（g）完全燃烧生成二氧化碳和液态水时，放出的热量为

＝2900kJ·mol－1，故表示丁烷燃烧热的热化学方程式为C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（l）　ΔH＝－2900kJ·mol－1。

（2）2×热化学方程式1－热化学方程式2得：

C（s）＋CO2（g）===2CO（g）　ΔH＝2ΔH1－ΔH2＝2×（－110.5kJ·mol－1）＋393.5kJ·mol－1＝＋172.5kJ·mol－1。

（3）C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l）　ΔH＝－2220.0kJ·mol－1，H2O（l）===H2O（g）　ΔH＝＋44.0kJ·mol－1，用前式＋4×后式得：

C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝－2220.0kJ·mol－1＋4×44.0kJ·mol－1＝－2044.0kJ·mol－1。

答案：

（1）C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（l）

ΔH＝－2900kJ·mol－1

（2）＋172.5kJ·mol－1

（3）C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝－2044.0kJ·mol－1

1．已知C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1＝－393.5kJ·mol－1

C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH2＝－110.5kJ·mol－1，

则2molC在O2中完全燃烧，放出的热量为（　　）

A．221kJ　　　　　　　　B．787kJ

C．393.5kJD．110.5kJ

解析：

选B　C在O2中完全燃烧生成CO2，故2molC完全燃烧放出的热量为2mol×393.5kJ·mol－1＝787kJ。

2．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ΔH为－286kJ·mol－1，则ΔH2为（　　）

A．＋330kJ·mol－1B．－330kJ·mol－1

C．＋242kJ·mol－1D．－242kJ·mol－1

解析：

选C　由盖斯定律可知ΔH1＋ΔH2＝－ΔH＝＋286kJ·mol－1，ΔH2＝＋286kJ·mol－1－ΔH1＝＋286kJ·mol－1－（＋44kJ·mol－1）＝＋242kJ·mol－1。

3．科学家发现，不管化学反应是一步完成还是分几步完成，该反应的热效应是相同的。

已知在25℃，105Pa时，1mol石墨和1mol一氧化碳完全燃烧生成二氧化碳时的放热分别是393.5kJ和283kJ，下列说法或热化学方程式正确的是（　　）

A．在相同条件下，C（石墨，s）＋CO2（g）===2CO（g）　ΔH＝＋172.5kJ·mol－1

B．1mol石墨不完全燃烧，生成CO2和CO混合气体时，放热504.0kJ

C．2C（石墨，s）＋O2（g）===2CO（g）ΔH＝－110.5kJ·mol－1

D．已知金刚石不如石墨稳定，则石墨转变为金刚石需要放热

解析：

选A　A项，由题意得①C（石墨，s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.5kJ·mol－1，②CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283kJ·mol－1，根据盖斯定律，反应①－反应②×2可得C（石墨，s）＋CO2（g）===2CO（g）　ΔH＝－393.5kJ·mol－1－（－283kJ·mol－1×2）＝＋172.5kJ·mol－1，正确；B项，没有说明CO2和CO的物质的量，不能计算反应热，错误；C项，①C（石墨，s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.5kJ·mol－1，②CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283kJ·mol－1，根据盖斯定律，（反应①－反应②）×2得：

2C（石墨，s）＋O2（g）===2CO（g），ΔH＝[－393.5kJ·mol－1－（－283kJ·mol－1）]×2＝－221kJ·mol－1，错误；D项，金刚石不如石墨稳定，则石墨的能量低，石墨变成金刚石需要吸热，错误。

4．已知：

①2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ·mol－1；

②2H2O（g）===2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋483.6kJ·mol－1。

现有18g液态H2O，蒸发时吸收的热量为（　　）

A．88kJ　　　　　　　　　B．44kJ

C．4.89kJD．2.45kJ

解析：

选B　①×

＋②×

，得H2O（g）===H2O（l）　ΔH＝－44kJ·mol－1，故H2O（l）===H2O（g）　ΔH＝＋44kJ·mol－1。

m（H2O）＝18g，n（H2O）＝

＝1mol，故18g液态H2O蒸发时吸收的热量为44kJ，B项正确。

5．已知热化学方程式：

SO2（g）＋

O2（g）SO3（g）　ΔH＝－98.32kJ·mol－1，在容器中充入2molSO2和1molO2，充分反应，最终放出的热量（　　）

A．＝196.64kJB．＝98.32kJ

C．＜196.64kJD．＞196.64kJ

解析：

选C　热化学方程式中的反应热是指反应物按所给形式进行完全时的反应热。

2molSO2和1molO2如果彻底反应则应放出196.64kJ的热量，而该反应为可逆反应，所以放出的热量小于196.64kJ。

6．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

解析：

选B　由题给条件可知：

①CuSO4·5H2O（s）===Cu2＋（aq）＋SO

（aq）＋5H2O（l）　ΔH1＞0，②CuSO4（s）===Cu2＋（aq）＋SO

（aq）　ΔH2＜0，由①－②可得CuSO4·5H2O（s）===CuSO4（s）＋5H2O（l）　ΔH3＝ΔH1－ΔH2＞0，选B。

7．已知3.6g碳在6.4g的氧气中燃烧，至反应物耗尽，并放出XkJ热量。

已知单质C（s）的燃烧热为YkJ·mol－1，则1molC（s）与O2（g）反应生成CO（g）的反应热ΔH为（　　）

A．－YkJ·mol－1B．－（10X－Y）kJ·mol－1

C．－（5X－0.5Y）kJ·mol－1D．＋（10X－Y）kJ·mol－1

解析：

选C　燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，即C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－YkJ·mol－1，n（C）＝

＝0.3mol，n（O2）＝

＝0.2mol，

依C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝－Q1kJ·mol－1①

1mol

mol　　　　　　Q1

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－Q2kJ·mol－1②

mol　　　　　　　Q2

　　　0.05mol　　　　　　0.1Q2

得0.3Q1＋0.1Q2＝X。

③

①＋②得C（s）＋O2（g）===CO2（g）ΔH＝－（Q1＋Q2）kJ·mol－1

得Q1＋Q2＝Y。

④

解③和④组成的方程组得Q1＝5X－0.5Y。

8．已知：

Cu（s）＋2H＋（aq）===Cu2＋（aq）＋H2（g）　ΔH＝＋64.39kJ·mol－1，2H2O2（l）===2H2O（l）＋O2（g）　ΔH＝－196.46kJ·mol－1，H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.84kJ·mol－1。

在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2＋（aq）和H2O（l）的反应热ΔH等于（　　）

A．