1、人教版高中化学选修4导学案13化学反应热的计算 含答案第三节化学反应热的计算1.理解盖斯定律的内容，了解其在科学研究中的意义。2.能利用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。盖斯定律1内容不论化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。2特点(1)反应的热效应只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关。(2)同一反应的反应热总值一定，如图表示始态到终态的反应热。则HH1H2H3H4H5。3应用(1)科学意义：有的反应进行得很慢，有些反应不直接发生，有些反应产品不纯，无法或较难通过实验测定这些反应的反应热，应用盖斯定律可间接地计算反应热。(2)计算方法：如求C(s)O2(g)=CO(g)的
2、反应热H。根据盖斯定律可得：H1HH2，则：HH1H2。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)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。()(2)化学反应过程，既遵循质量守恒定律，也遵循能量守恒定律。()(3)不同的热化学方程式之间，因反应的物质不同，故热化学方程式不能相加减。()(4)由C(金刚石，s)=C(石墨，s)H1.9 kJ/mol，可知：金刚石比石墨更稳定。()答案：(1)(2)(3)(4)2一定量固态碳在炉膛内完全燃烧，放出热量为Q1 kJ；向炽热的炉膛内通入水蒸气会产生水煤气，水煤气完全燃烧生成水蒸气和二氧化碳放出热量为Q2 kJ。若炉膛
3、内燃烧等质量固态碳，则Q1_(填“”“”或“” )Q2。解析：根据盖斯定律，两种情况下的始态与终态相同，故放出的热量是相同的。答案：1盖斯定律应用的常用方法(1)虚拟路径法若反应物A变为生成物D，可以有两个途径：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)加合法将需要消去的物质先进行乘除运算，使它们的化学计量数相同，然后进行加减运算。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)
4、。(3)将一个热化学方程式颠倒时，H的“”“”号必须随之改变，但数值不变。利用盖斯定律可由总反应和分反应来确定另一分反应的热效应，也可以确定反应物和生成物的相对稳定性。反应放热，则生成物能量较低，生成物的稳定性较反应物的强；反之，则弱。已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H1CO2(g)C(s)=2CO(g)H22CO(g)O2(g)=2CO2(g)H34Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H43CO(g)Fe2O3(s)=3CO2(g)2Fe(s)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()AH10，H30，H40CH1H2H3 DH3H4H5解析C或CO燃烧生成CO2均是放热反应，H
5、0，Fe与O2反应生成Fe2O3是放热反应，则H40，B错误；将第2个方程式和第3个方程式相加可得第1个方程式，所以由盖斯定律得H1H2H3，C正确；由盖斯定律得H3H4H5，D错误。答案C(1)根据上述题目给出的热化学方程式求C(s)O2(g)= CO2(g)的H6。(2)用H2和H5表示反应3C(s)2Fe2O3(s)=3CO2(g)4Fe(s)的H7。答案：(1)H6H1。(2)将第2个方程式乘以3和第5个方程式乘以2相加可得目标方程式，所以由盖斯定律得H73H22H5。利用已知热化学方程式的焓变求未知反应焓变的方法(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
6、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)将调整后的化学方程式进行叠加并确定反应热的变化。 盖斯定律及其应用1已知：2Zn(s)O2(g)=2ZnO(s)H1701.0 kJ/mol，2Hg(l)O2(g)=2HgO(s)H2181.6 kJ/mol，则反应Zn(s)HgO(s)=ZnO(s)Hg(l)的H为()A519.4 kJ/mol B259.7 kJ/molC259.7 kJ/mol D519.4 kJ/mol解析：选C。根据盖斯定律：由可得：Zn(s)
7、HgO(s)=ZnO(s)Hg(l)，则HH1H2(701.0 kJ/mol)(181.6 kJ/mol)259.7 kJ/mol。2盖斯定律认为能量总是守恒的，化学反应过程一步完成或分步完成，整个过程的热效应是相同的。已知：H2O(g)=H2O(l)H1Q1 kJ/molC2H5OH(g)=C2H5OH(l)H2Q2 kJ/molC2H5OH(g)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g) H3Q3 kJ/mol若使23 g液态酒精完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为(kJ)()AQ1Q2Q3B1.5Q10.5Q20.5Q3C0.5Q11.5Q20.5Q3D0.5(Q1Q2Q3)解析：选
8、B。将3就能得到46 g液态酒精完全燃烧最后恢复到室温所放出的热量，然后将该热量再除以2即可。根据盖斯定律书写热化学方程式3已知金刚石和石墨在氧气中燃烧的热化学方程式分别为C(金刚石，s)O2(g)=CO2(g)H395.41 kJ/mol，C(石墨，s)O2(g)=CO2(g)H393.51 kJ/mol。试写出金刚石转化成石墨的热化学方程式：_。解析：将题给两个热化学方程式依次标为和，根据盖斯定律由得：C(金刚石，s)=C(石墨，s)H1.9 kJ/mol。答案：C(金刚石，s)=C(石墨，s)H1.9 kJ/mol4(2015高考四川卷)已知25 、101 kPa时：4Fe(s)3O2(
9、g)=2Fe2O3(s) H1 648 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H393 kJmol12Fe(s)2C(s)3O2(g)=2FeCO3(s) H1 480 kJmol1FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是_。解析：将所给热化学方程式标号：4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s) H1 648 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H393 kJmol12Fe(s)2C(s)3O2(g)=2FeCO3(s) H1 480 kJmol1根据盖斯定律：42可得：4FeCO3(s)O2(g)=2Fe2O3(s)4CO2(g)H260 kJmol1。答案
10、：4FeCO3(s)O2(g)=2Fe2O3(s)4CO2(g)H260 kJmol1反应热的计算1计算依据(1)热化学方程式；(2)能量；(3)键能；(4)燃烧热；(5)盖斯定律。2计算方法(1)根据热化学方程式计算：反应热与反应物各物质的物质的量成正比。(2)根据反应物和生成物的能量计算：H生成物的能量总和反应物的能量总和。(3)根据反应物和生成物的键能计算：H反应物的键能总和生成物的键能总和。(4)根据物质的燃烧热数值计算：Q(放)n(可燃物)|H(燃烧热)|。(5)根据盖斯定律计算：将热化学方程式进行适当的“加”“减”等变形后，由过程的热效应进行计算、比较。1已知：Na(s)Cl2(g
11、)=NaCl(s)H411 kJmol1，则生成2 mol NaCl放出热量为_。答案：822 kJ2已知16 g固体硫完全燃烧时放出148.4 kJ的热量，写出表示硫燃烧的热化学方程式：_。答案：S(s)O2(g)=SO2(g)H296.8 kJ/mol3已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)；WO2(s)2H2(g) W(s)2H2O(g) H166.0 kJmol1WO2(g)2H2(g) W(s)2H2O(g) H2137.9 kJmol1则WO2(s) WO2(g)的H_。答案：203.9 kJmol11运用热化学方程式进行反应热的计算，可以从反应式中各物质的物质的量、质量
12、、标准状况下气体体积、反应热等对应关系，列式进行简单计算。2注意热化学方程式中化学计量数只表示物质的物质的量，必须与H相对应，如果化学计量数加倍，则H也要加倍。尤其是利用盖斯定律计算反应热时，热化学方程式可以直接相加减，化学计量数必须与H相对应。3热化学方程式中的反应热是指按所给形式反应完全时的反应热。4正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。 (1)在微生物作用的条件下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如下：第一步反应是_(填“放热”或“吸热”)反应，判断依据是_。1 mol NH (aq)全部氧化成NO (aq)的热化学方程式是_。(2)在298 K、101 kPa时，
13、已知：2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H1；Cl2(g)H2(g)=2HCl(g)H2；2Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H3；则H3与H1和H2之间的关系正确的是_。AH3H12H2 BH3H1H2CH3H12H2 DH3H1H2(3)已知：2CO(g)O2(g)=2CO2(g) H566 kJmol1Na2O2(s)CO2(g)=Na2CO3(s)O2(g) H226 kJmol1则CO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时，电子转移数目为_。(4)已知H2(g)Br2(l)=2HBr(g)H72 kJmol1，蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能
14、量为30 kJ，其他相关数据如下表：物质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)436200a则表中a_。解析(1)由图可知：NH (aq)O2(g)=NO (aq)2H(aq)H2O(l)H273 kJmol1，NO (aq)O2(g)=NO (aq)H73 kJmol1，将两个热化学方程式相加即可得第问答案。(2)将题中三个热化学方程式依次编号为、，则2，所以H3H12H2。(3)(2)得：CO(g)Na2O2(s)=Na2CO3(s)H509 kJmol1，即该反应放出509 kJ热量时转移2 mol e。(4)由题中热化学方程式及蒸发1 m
15、ol Br2(l)吸热30 kJ可得：H2(g)Br2(g)=2HBr(g)H102 kJmol1，则4362002a102，a369。答案(1)放热H0(或反应物的总能量大于生成物的总能量)NH (aq)2O2(g)=NO (aq)2H(aq)H2O(l)H346 kJmol1(2)A(3)1.2041024(或2NA)(4)369利用图示求H的方法放热反应(a、b、c均大于0，下同)H(E2E1)kJ/mol(ab) kJ/molc kJ/mol吸热反应H(E2E1)kJ/mol(ab) kJ/molc kJ/mol利用燃烧热或热化学方程式计算反应热1(2015高考海南卷)已知丙烷的燃烧热
16、H2 215 kJmol1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水，则放出的热量约为()A55 kJ B220 kJC550 kJ D1 108 kJ解析：选A。丙烷分子式是C3H8，燃烧热为H2 215 kJmol1，1 mol丙烷完全燃烧会产生4 mol水，放热2 215 kJ。丙烷完全燃烧产生1.8 g水，水的物质的量为0.1 mol，则消耗丙烷的物质的量为0.025 mol，所以反应放出的热量Q0.025 mol2 215 kJmol155.375 kJ，则放出的热量约为55 kJ。2已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJ/mol；2H2(g)O2(g)=2H2O(
17、g)H483.6 kJ/mol。现有由炭粉和氢气组成的悬浮气0.2 mol，在氧气中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(g)，共放出63.53 kJ热量，则悬浮气中C与H2的物质的量之比为()A11 B12C23 D32解析：选A。设悬浮气中炭粉的物质的量为x mol，氢气的物质的量为y mol，则：解方程组得：x0.1，y0.1，即两者的物质的量之比为11。利用盖斯定律或其他条件计算反应热3氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在生产、生活中有着重要作用。(1)如图是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)过程中能量变化示意图，请写出N2和H2反应的热化学方程式：_。(2)已
18、知化学键键能是形成或拆开1 mol化学键放出或吸收的能量，单位kJmol1。已知：化学键HHNN键能/kJmol1435943试根据表中及图中数据计算NH键的键能为_kJmol1。(3)用NH3催化还原NOx还可以消除氮氧化物的污染。例如：4NH3(g)3O2(g)=2N2(g)6H2O(g)H1a kJmol1N2(g)O2(g)=2NO(g)H2b kJmol1若1 mol NH3还原NO至N2，则该反应过程中的反应热H3_kJmol1(用含a、b的式子表示)。解析：(1)由图像可知，该反应为放热反应，且生成1 mol NH3(g)时，放出的热量为(300254) kJ46 kJ，故N2和
19、H2反应的热化学方程式为N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92 kJmol1。(2)设NH键的键能为x，故反应热H92 kJmol1(3435943) kJmol16x，x390 kJmol1。(3)由3，可得：4NH3(g)6NO(g)=5N2(g)6H2O(g)，故其反应热H(3ba)kJmol1，故1 mol NH3还原NO至N2，反应热为(3ba)/4 kJmol1。答案：(1)N2(g)3H2(g) 2NH3(g) H92 kJmol1(2)390(3)(3ba)/4 重难易错提炼1.盖斯定律的实质是H只与反应物、生成物的能量或键能有关，与反应过程及中间产物的能量无关。2.热化
20、学方程式可直接相加减，但必须遵循左加(减)左、右加(减)右、H加(减)H。3.多个反应叠加时，若原理理解不透，计算易出错。若已知反应中的物质与目标反应的物质同侧，则方程式相加；不同侧，则方程式相减。如果化学计量数不同，则乘或除以一定系数，使已知反应物质的化学计量数与目标反应物质的化学计量数相等。4.物质键能与物质所含能量两个概念易弄混。物质化学键键能越大，其能量(及焓)越低，该物质越稳定。反之，物质化学键键能越小，其能量(及焓)越高，该物质越不稳定。课后达标检测基础巩固1下列说法正确的是()A化学反应的反应热与反应过程有密切的关系B化学反应的反应热决定于反应体系的始态和终态C盖斯定律只是一条简
21、单的自然规律， 其实际作用不大D有的化学反应过程没有能量变化解析：选B。反应热与反应体系的始态和终态有关， 与反应过程无关，A错，B对；盖斯定律的实际作用很大，C错；任何化学反应均有能量变化，D错。2已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJ/mol；C(s)O2(g)=CO(g)H2110.5 kJ/mol；则2 mol C在O2中完全燃烧，放出的热量为()A221 kJ B787 kJC393.5 kJ D110.5 kJ解析：选B。C在O2中完全燃烧生成CO2，故2 mol C完全燃烧放出热量为2 mol393.5 kJ/mol787 kJ。3已知葡萄糖的燃烧热是2 80
22、4 kJ/mol，当它氧化生成1 g水时放出的热量是()A26.0 kJ B51.9 kJC155.8 kJ D467.3 kJ解析：选A。葡萄糖的燃烧热的热化学方程式：C6H12O6(s)6O2(g)=6CO2(g)6H2O(l) H2 804 kJ/mol，由此可知，生成6 mol18 g/mol108 g水放出2 804 kJ热量，则生成1 g水时放出的热量为2 804 kJ10826.0 kJ。4已知25 、101 kPa条件下：4Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s)H12 834.9 kJmol14Al(s)2O3(g)=2Al2O3(s)H23 119.1 kJmol1由此得
23、出的正确结论是()A等质量的O2比O3能量高，由O2变为O3为放热反应B等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为吸热反应CO3比O2稳定，由O2变为O3为吸热反应DO2比O3稳定，由O2变为O3为放热反应解析：选B。已知25 、101 kPa条件下：4Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s)H12 834.9 kJmol1，4Al(s)2O3(g)=2Al2O3(s)H23 119.1 kJmol1，根据盖斯定律得到：3O2(g)=2O3(g)HH1H22 834.9 kJmol1(3 119.1 kJmol1)284.2 kJmol1，氧气转化为臭氧是吸热反应，3 mol氧气生成2 mo
24、l臭氧吸收热量284.2 kJ，故A错误；等质量的O2比O3的能量低，由O2变为O3是吸热反应，故B正确；由O2变为O3的化学反应为吸热反应，氧气的能量低，故氧气比臭氧稳定，故C、D错误。5已知：Fe2O3(s)C(s)= CO2(g)2Fe(s)H234.1 kJ/mol；C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJ/mol；则2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)的H是()A824.4 kJ/mol B627.6 kJ/molC744.7 kJ/mol D169.4 kJ/mol解析：选A。观察热化学方程式Fe2O3(s)C(s)= CO2(g)2Fe(s)H1234.1 kJ/m
25、ol；C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJ/mol；可得2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)，则HH2H1824.35 kJ/mol824.4 kJ/mol。6(2017重庆渝中区月考)下表中列出了25 、101 kPa时一些物质的燃烧热数据。物质CH4C2H2H2燃烧热(kJ/mol)890.31 299.6285.8已知键能：CH键：413.4 kJ/mol，HH键：436.0 kJ/mol。则下列叙述正确的是()A2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H571.6 kJ/molBCH键键长小于HH键CCC键的键能为796.0 kJ/molD2CH4(g)=C2H2(
26、g)3H2(g)H376.4 kJ/mol解析：选C。A项，生成的水应为液态，错误；B项，C原子半径大于H原子半径，故CH键键长大于HH键键长，错误；由盖斯定律和已知数据可得2CH4(g)=C2H2(g)3H2(g)H376.4 kJ/mol，设CC键的键能为x，由键能与反应热的关系可知376.4 kJ/mol8413.4 kJ/mol2413.4 kJ/molx3436.0 kJ/mol，解得x796.0 kJ/mol，故C项正确，D项错误。7氯原子对O3的分解有催化作用：O3(g)Cl(g)=ClO(g)O2(g)H1，ClO(g)O(g)=Cl(g)O2(g)H2，大气臭氧层的分解反应是O3(g)O(g)=2O2(g)H，该反应的能量变化示意图如图所示，下列叙述中正确的是()A反应O3(g)O(g)=2O2(g)的HE1E3B反应O3(g)O(g)=2O2(g)的HE2E3CO3(g)O(g)=2O2(g)是吸热反应DHH1H2解析：选D。O3(g)与O(g)的总能量高于生成物O2(g
