高中化学第一章化学反应与能量第三节化学反应热的计算教案新人教版选修4Word文档下载推荐.docx

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1．焓变：

化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以用热量（或转换成相应的热量）来表示，称为焓变（ΔH）。

单位：

kJ/mol或kJ·

mol1。

2．答案：

当反应物的总能量低于生成物的总能量时，反应的最后结果就为吸收能量；

反之，当反应物的总能量高于生成物的总能量时，反应的最后结果就为放出能量。

3．区别：

中和热是以生成1mol水所放出的能量来测定的，因此书写它们的热化学方程式时，应以生成1molH2O为标准来配平其余物质的化学计量数；

而燃烧热是以1mol可燃物质为标准，故书写燃烧热的热化学方程式时，应以此为标准配平，其他反应物、生成物的化学计量数既可用整数表示，也可用分数来表示。

三、针对上节课的练习

1．答案　B解析　只有1mol乙炔完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量才能表示乙炔的燃烧热。

2．答案　B解析　中和热是以生成1molH2O作为标准的，因此A不正确；

燃烧热是指1mol燃料完全燃烧生成稳定化合物所放出的热量，因此B正确，D不正确；

有些反应需加热才能发生，但却是放热反应，例如燃料的燃烧需点燃引发才能发生，但却是放热反应。

3．答案

（1）C6H12O6（s）+6O2（g）=6H2O（l）+6CO2（g）△H＝-2804kJ·

（2）C2H6O（l）+3O2（g）→3H2O（l）+2CO2（g）△H＝-1367kJ·

解析考察物质燃烧的热化学方程式的书写。

三、知识点讲解

重难点一盖斯定律

1．含义

（1）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。

（2）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。

如右图所示，ΔH1、ΔH2、ΔH3之间有如下的关系：

ΔH1＝ΔH2＋ΔH3。

2．意义

利用盖斯定律，可以间接地计算一些难以测定的反应热。

例如：

C（s）＋

O2（g）===CO（g）

上述反应在O2供应充分时，可燃烧生成CO2；

O2供应不充分时，虽可生成CO，但同时还部分生成CO2。

因此该反应的ΔH不易测定，但是下述两个反应的ΔH却可以直接测得：

（1）C（s）＋O2（g）===CO2（g）ΔH1＝－393.5kJ·

mol1；

（2）CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）ΔH2＝－283.0kJ·

根据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的ΔH。

分析上述两个反应的关系，即知：

ΔH＝ΔH1－ΔH2。

则C（s）与O2（g）生成CO（g）的热化学方程式为C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝－110.5kJ·

思维拓展：

热化学方程式的性质

①热化学方程式可以进行方向改变，方向改变时，反应热数值不变，符号相反。

②热化学方程式中物质的化学计量数和反应热可以同时改变倍数。

③热化学方程式可以叠加，叠加时，物质和反应物同时叠加。

3．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），可设置如右图：

ΔH1＝ΔH2＋ΔH3

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。

【典例1】求P4（白磷）===4P（红磷）的热化学方程式。

已知：

P4（s，白磷）＋5O2（g）===P4O10（s）　ΔH1①4P（s，红磷）＋5O2（g）===P4O10（s）　ΔH2②

答案　P4（白磷）===4P（红磷）　ΔH＝ΔH1－ΔH2

解析可用①－②得出白磷转化为红磷的热化学方程式。

【典例2】已知：

H2O（g）===H2O（l）　ΔH＝Q1kJ·

mol1C2H5OH（g）===C2H5OH（l）　ΔH＝Q2kJ·

C2H5OH（g）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g）ΔH＝Q3kJ·

若使46g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为（）

A．（Q1＋Q2＋Q3）kJB．0.5（Q1＋Q2＋Q3）kJC．（0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3）kJD．（3Q1－Q2＋Q3）kJ

答案　D

解析　46g酒精即1molC2H5OH（l），根据题意写出目标反应C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH

然后确定题中各反应与目标反应的关系，则ΔH＝（Q3－Q2＋3Q1）kJ·

重难点二反应热的计算

1．根据热化学方程式进行物质和反应热之间的求算

【典例1】　由氢气和氧气反应生成4.5g水蒸气放出60.45kJ的热量，则反应：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）的ΔH

为（）

A．－483.6kJ·

mol1B．－241.8kJ·

mol1C．－120.6kJ·

mol1D．＋241.8kJ·

答案　A

解析　已知4.5g水蒸气生成时放热60.45kJ，要求方程式中生成2molH2O（g）的ΔH，

比例关系：

＝

解得Q＝483.6kJ，故ΔH＝－483.6kJ·

2．利用燃烧热数据，求算燃烧反应中的其它物理量

【典例2】甲烷的燃烧热ΔH＝－890.3kJ·

mol11kgCH4在25℃，101kPa时充分燃烧生成液态水放出的热量约为（）　　　　　　　　　　　　　　　　

A．－5.56×

104kJ·

mol1B．5.56×

mol1C．5.56×

104kJD．－5.56×

104kJ

答案　C

解析　16gCH4燃烧放出890.3kJ热量，1kgCH4燃烧放出的热量为

×

1000g＝55643.75kJ≈5.56×

104kJ。

【典例3】已知葡萄糖的燃烧热是ΔH＝－2840kJ·

mol1，当它氧化生成1g液态水时放出的热量是（）

A．26.0kJ　　B．51.9kJC．155.8kJ　　D．467.3kJ

解析　葡萄糖燃烧的热化学方程式是C6H12O6（s）＋6O2（g）＝6CO2（g）＋6H2O（l）ΔH＝－2840kJ·

据此建立关系式　6H2O　～　ΔH

6×

18g2840kJ

1gxkJ

解得x＝

＝26.3kJ，A选项符合题意。

3．利用盖斯定律的计算

【典例4】已知下列热化学方程式：

①Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）ΔH1＝－26.7kJ·

②3Fe2O3（s）＋CO（g）===2Fe3O4（s）＋CO2（g）ΔH2＝－50.75kJ·

③Fe3O4（s）＋CO（g）===3FeO（s）＋CO2（g）ΔH3＝－36.5kJ·

则反应FeO（s）＋CO（g）===Fe（s）＋CO2（g）的焓变为（　　）

A．＋7.28kJ·

mol1B．－7.28kJ·

mol1C．＋43.68kJ·

mol1D．－43.68kJ·

解析　根据盖斯定律，首先考虑目标反应与三个已知反应的关系，三个反应中，FeO、CO、Fe、CO2是要保留的，

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①×

3－②－③×

2得到：

6FeO（s）＋6CO（g）＝6Fe（s）＋6CO2（g）ΔH＝＋43.65kJ·

化简：

FeO（s）＋CO（g）＝Fe（s）＋CO2（g）ΔH＝＋7.28kJ·

【典例5】已知：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）ΔH＝－571.6kJ·

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）ΔH＝－282.8kJ·

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18g液态水，则燃烧前混合气体中CO的体积分数为（）

A．80%B．50%C．60%D．20%

答案　B

解析　根据生成18g液态H2O知混合气体中含1molH2，该反应产生的热量为

kJ＝285.8kJ。

CO燃烧放出

的热量为710.0kJ－285.8kJ＝424.2kJ，则CO的物质的量为n（CO）＝

＝1.5mol，

V（CO）%＝

100%＝50%。

五、课堂练习

1．下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是（）

A．生成物总能量一定低于反应物总能量

B．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率

C．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变

D．同温同压下，H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH不同

2．已知H2（g）、C2H4（g）和C2H5OH（l）的燃烧热分别是285.8kJ·

mol1、1411.0kJ·

mol1和1366.8kJ·

mol1，则由C2H4（g）和H2O（l）反应生成C2H5OH（l）的ΔH为（）

A．－44.2kJ·

mol1　　　B．＋44.2kJ·

mol1C．－330kJ·

mol1D．＋330kJ·

3．氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷燃烧的热化学方程式分别为：

H2（g）＋1/2O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ/mol

CO（g）＋1/2O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283.0kJ/mol

C8H18（l）＋25/2O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（l）　ΔH＝－5518kJ/mol

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890.3kJ/mol

相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时，放出热量最少的是（）

A．H2B．COC．C8H18D．CH4

4．在298K、100kPa时，已知：

2H2O（g）===O2（g）＋2H2（g）　ΔH1Cl2（g）＋H2（g）===2HCl（g）ΔH2

2Cl2（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＋2ΔH2B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2

5．已知25℃、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为

C（石墨，s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.51kJ·

mol1①

C（金刚石，s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－395.41kJ·

mol1②

据此判断，下列说法中正确的是（）

A．由石墨制备金刚石是吸热反应；

等质量时石墨的能量比金刚石的低

B．由石墨制备金刚石是吸热反应；

等质量时石墨的能量比金刚石的高

C．由石墨制备金刚石是放热反应；

D．由石墨制备金刚石是放热反应；

6．已知：

（1）Fe2O3（s）＋

C（s）===

CO2（g）＋2Fe（s）　ΔH1＝＋234.1kJ·

（2）C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH2＝－393.5kJ·

则2Fe（s）＋

O2（g）===Fe2O3（s）的ΔH是（）

A．－824.4kJ·

mol1B．－627.6kJ·

mol1C．－744.7kJ·

mol1D．－169.4kJ·

7．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）　ΔH

已知相同条件下：

4Ca5（PO4）3F（s）＋3SiO2（s）===6Ca3（PO4）2（s）＋2CaSiO3（s）＋SiF4（g）　ΔH1

2Ca3（PO4）2（s）＋10C（s）===P4（g）＋6CaO（s）＋10CO（g）　ΔH2

SiO2（s）＋CaO（s）===CaSiO3（s）　ΔH3

用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示ΔH，ΔH＝________。

8．已知25℃、101kPa时下列反应的热化学方程式为：

①CH3COOH（l）＋2O2（g）===2CO2（g）＋2H2O（l）ΔH1＝－870.3kJ·

②C（s）＋O2（g）===CO2（g）ΔH2＝－393.5kJ·

mol1

③H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）ΔH3＝－285.8kJ·

则反应：

④2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l）在该条件下的反应热ΔH4＝____________。

9．如果1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相同的，这个规

律称为盖斯定律。

据此回答下列问题：

（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）＋HC≡CH（g）＋H2（g）ΔH1＝＋156.6kJ/mol

CH3CH===CH2（g）―→CH4（g）＋HC≡CH（g）ΔH2＝＋32.4kJ/mol

则相同条件下，丙烷脱氢得丙烯的热化学方程式为____________________________。

（2）已知：

Na2CO3·

10H2O（s）===Na2CO3（s）＋10H2O（g）ΔH1＝＋532.36kJ/mol

10H2O（s）===Na2CO3·

H2O（s）＋9H2O（g）　ΔH2＝＋473.63kJ/mol

写出Na2CO3·

H2O脱水反应的热化学方程式_____________________________________。

10．已知：

O2（g）===CO2（g）ΔH＝－283kJ·

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－802.3kJ·

H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）ΔH＝－241.8kJ·

1.792L（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。

若向燃烧产物中

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。

11．化工生产中用烷烃和水蒸气反应得到以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，有如下两个主要反应：

①CH4（g）＋

O2（g）===CO（g）＋2H2（g）ΔH1＝－36kJ·

②CH4（g）＋H2O（g）===CO（g）＋3H2（g）ΔH2＝＋216kJ·

由反应①、②推出总反应热为零的总反应方程式③，并求进料气中空气（O2的体积分数为21%）与水蒸气的体积比。

12．煤燃烧的反应热可通过以下两种途径来利用：

a．利用煤在充足的空气中直接燃烧产生的反应热；

b．先使煤与水蒸气反应得到氢气和一氧化碳，然后使得到的氢气和一氧化碳在充足的空气中燃烧。

这两个过程的热化学方程式为：

a．C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝E1①

b．C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝E2②H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝E3③

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝E4④

回答：

（1）与途径a相比途径b有较多的优点，即______________________________________

___________________________________________________________________________________。

（2）上述四个热化学方程式中的哪个反应ΔH>

0________。

（3）等质量的煤分别通过以上两条不同的途径产生的可利用的总能量关系正确的是________。

A．a比b多B．a比b少C．a与b在理论上相同

（4）根据能量守恒定律，E1、E2、E3、E4之间的关系为______________。

参考答案

1．答案　C

解析　放热反应生成物总能量低于反应物总能量，吸热反应生成物总能量高于反应物总能量，A错误；

化学反应

的速率与反应物本身的性质、温度、压强、浓度、催化剂等因素有关，与吸热、放热反应无关，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应的焓变，C正确；

同温同压下，

H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）的反应条件不会影响ΔH的值，D错误。

2．答案　A

解析　解答本题可先写出相关的热化学方程式，然后根据热化学方程式进行分析、计算。

根据题给各物质燃烧热

数据可得相关热化学方程式为：

①H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ·

mol1；

②C2H4（g）＋3O2（g）===2CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－1411.0kJ·

③C2H5OH（l）＋3O2（g）===3H2O（l）＋2CO2（g）　ΔH＝－1366.8kJ·

由②－③可得：

C2H4（g）＋H2O（l）===C2H5OH（l）　ΔH＝－44.2kJ·

mol1，

故A选项正确。

3．答案　B

解析　题中各ΔH对应的可燃烧物的物质的量为1mol，把它们的ΔH值分别换算成1g可燃物燃烧的热量（即

ΔH/m）即可比较。

4．答案　A

解析　令2H2O（g）===O2（g）＋2H2（g）　ΔH1①；

Cl2（g）＋H2（g）===2HCl（g）ΔH2②；

2Cl2（g）＋2H2O（g）===4HCl（g）＋O2（g）　ΔH3③

根据盖斯定律，将反应①＋反应②×

2即可求得反应③，因此有ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2，故A项正确。

5．答案　A

解析　盖斯定律是热化学方程式书写的依据之一，同时通过ΔH的比较，亦可判断物质能量的高低。

根据盖斯定律，将①式减去②式，得到下列热化学方程式：

C（石墨，s）===C（金刚石，s）　ΔH＝＋1.90kJ·

说明由石墨制备金刚石是吸热反应，吸收的热量作为化学能的形式贮存在金刚石中，也就是等质量的金刚石具有的能量比石墨高，A选项正确。

6．答案　A

解析　

（2）－

（1）就可得2Fe（s）＋

O2（g）===Fe2O3（s），则ΔH＝

ΔH2－ΔH1＝－824.4kJ·

7．答案　

（1）ΔH1＋3ΔH2＋18ΔH3

8．答案　－488.3kJ·

9．答案　

（1）C3H8（g）―→CH3CHCH2（g）＋H2（g）ΔH＝＋124.2kJ/mol

（2）Na2CO3·

H2O（s）===Na2CO3（s）＋H2O（g）ΔH＝＋58.73kJ/mol

解析　

（1）由C3H8（g）―→CH4（g）＋HC≡CH（g）＋H2（g）ΔH1＝＋156.6kJ/mol①

CH3CH===CH2（g）―→CH4（g）＋HC≡CH（g）ΔH＝＋32.4kJ/mol②

①－②可以得到

C3H8（g）―→CH3CH===CH2（g）＋H2（g）ΔH＝ΔH1－ΔH2＝＋156.6kJ/mol－32.4kJ/mol＝＋124.2kJ/mol

（2）根据盖斯定律，将题中反应①－②得：

10．答案　V（CO）＝0.448L　V（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ΔH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。

因为当再加H2时，放出的热量增加，所以原混合物含过量O2的物质的量为n（O2）＝

＝0.0200mol

再求出气体的总物质的量为

＝0.0800mol

11．答案　7CH4（g）＋3O2（g）＋H2O（g）===7CO（g）＋15H2（g）　ΔH＝0

V（空气）∶V（H2O）＝100∶7

解析　将①×

6得出的式子与②相加：

6CH4（g）＋3O2（g）===6CO（g）＋12H2（g）6ΔH1＝－216kJ·

mol－1

7CH4（g）＋3O2（g）＋H2O（g）===7CO（g）＋15H2（g）　ΔH＝0

所以总反应式③为7CH4（g）＋3O2（g）＋H2O（g）===7CO（g）＋15H2（g）　ΔH＝0

其中

，则

。

12．答案

（1）煤的利用率高；

变成气体以后，运输方便；

使燃烧充分　

（2）反应②　（3）C　（4）E1＝E2＋E3＋E4

解析

（1）C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）是煤气化过程中发生的主要反应，生成CO和H2燃烧充分，能量利用率高，且运输方便。

（2）C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）需吸收热量，ΔH>

0。

（3）根据盖斯定律，②③④三方程式的加和可得①，理论上a、b两条途径产生的可利用总能量是相同的。

（4）根据能量守恒及（3）的分析，不难得出E1＝E2＋E3＋E4。

六、课堂小结

1．盖斯定律

2．反应热的计算

计算依据：

（1）热化学方程式

（2）燃烧热的数据（反应热=燃烧热×

物质的量）

（3）盖斯定律