2020-2021学年高中化学人教版选修4学案：1.3 化学反应热的计算 Word版含解析

1、第三节化学反应热的计算学习目标核心素养1.从能量守恒的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掌握化学反应热的有关计算。1.证据推理与模型认知：依据生活中的常识，构建盖斯定律模型，理解盖斯定律的本质，形成运用盖斯定律进行相关判断或计算的思维模式。2科学态度与社会责任：了解盖斯定律对反应热测定的重要意义，树立为人类科学发展而努力的精神与社会责任感。一、盖斯定律1内容：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。或者说，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。2从能量守恒定律理解：从sl，h1<0，体系放热；从ls，h2>0，体系

2、吸热；根据能量守恒，h1h20。3应用：因为有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯，这给测定反应热造成了困难。应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。如求c(s)o2(g)=co(g)的反应热：根据盖斯定律，h1h3h2h3h1h2这样就可以求出c(s)o2(g)=co(g)的反应热h3。二、反应热的计算1反应热的计算依据(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；各项的系数包括h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h相加或相减，得到一个新的热化学方程式。(3)可燃物完全燃烧产生

3、的热量可燃物的物质的量×其燃烧热。2注意事项(1)反应热数值与各物质的化学计量数成正比，因此热化学方程式中各物质的化学计量数改变时，其反应热数值需同时做相同倍数的改变。(2)热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热。(3)正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。探究点一盖斯定律的应用一、利用盖斯定律进行问题分析时，常用加合法和途径法1加合法将所给热化学方程式适当加减得到所求的“目标”热化学方程式过程中，反应热也作相应的处理。由已知的若干热化学方程式写目标热化学方程式或求目标热化学方程式的反应热。(1)若已知热化学方程式的反应物仍然是目标热化学方程式的反应物，则调整计量

4、系数与“目标”一致后将其相加或做“基础”。(2)若已知热化学方程式的反应物属于目标热化学方程式的生成物，则调整计量数与“目标”相符，再由“基础”相减。(3)与目标热化学方程式无关的物质通过加减乘除消去。(4)反应热相应乘以系数后再相应加减。2途径法(1)若反应物a变为生成物d，可以有两个途径：途径：由a直接变成d，反应热为h；途径：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。途径称为“逆时针方向”途径，途径称为“顺时针方向”途径；两种途径反应热总和相等。则有：hh1h2h3。(2)如已知下列两个热化学方程式：p4(s，白磷)5o2(g)=p4o10(s)h12 983.

5、2 kj/molp(s，红磷)o2(g)=p4o10(s)h2738.5 kj/mol要写出白磷转化为红磷的热化学方程式可虚拟如下过程。根据盖斯定律hh1(h2)×42 983.2 kj/mol738.5 kj/mol×429.2 kj/mol所以白磷转化为红磷的热化学方程式为p4(s，白磷)=4p(s，红磷)h29.2 kj/mol也可由4×得白磷转化为红磷的热化学方程式为：p4(s，白磷)=4p(s，红磷)h29.2 kj/mol二、盖斯定律在比较物质稳定性中的应用利用盖斯定律可以判断同素异形体、同分异构体的稳定性强弱，它们之间转化的热效应和反应热的大小。例如

6、：已知下列两个热化学方程式：p4(s，白磷)5o2(g)=p4o10(s)h12 983.2 kj·mol1p(s，红磷)o2(g)=p4o10(s)h2738.5 kj·mol1根据盖斯定律：×4可得p4(s，白磷)=4p(s，红磷)，其hh14×h22 983.2 kj·mol14×(738.5 kj·mol1)29.2 kj·mol1，说明白磷转化为红磷的反应是放热反应，从而说明白磷的稳定性比红磷的稳定性弱。1相同质量的h2分别与o2完全反应生成液态水和气态水，哪一个放出的热量多？提示：比较两者放出热量的多少

7、可根据盖斯定律设计如下过程：故q1q2q，q>0，即q1>q2。因此，生成液态水放出的热量多。2根据以下两个反应：c(s)o2(g)=co2(g)h1393.5 kj·mol1co(g)1/2o2(g)=co2(g)h2283.0 kj·mol1依据盖斯定律，设计合理的途径，计算出c(s)1/2o2(g)=co(g)的反应热h。提示：根据所给的两个反应方程式，反应c(s)o2(g)=co2(g)可设计为如下途径：h1hh2hh1h2393.5 kj·mol1(283.0 kj·mol1)110.5 kj·mol1。【例1】已知下列反

8、应的热化学方程式：6c(s)5h2(g)3n2(g)9o2(g)=2c3h5(ono2)3(l)h12h2(g)o2(g)=2h2o(g)h2c(s)o2(g)=co2(g)h3则反应4c3h5(ono2)3(l)=12co2(g)10h2o(g)o2(g)6n2(g)的h为()a12h35h22h1b2h15h212h3c12h35h22h1dh15h212h3【思路分析】本题考查对盖斯定律的理解：【解析】根据盖斯定律，由第三个热化学方程式×12第二个热化学方程式×5第一个热化学方程式×2可得目标热化学方程式，则h12h35h22h1。【答案】a已知h2(g)、

9、c2h4(g)和c2h5oh(l)的燃烧热分别是285.8 kj·mol1、1 411.0 kj·mol1和1 366.8 kj·mol1，则由c2h4(g)和h2o(l)反应生成c2h5oh(l)的h为(a)a44.2 kj·mol1b44.2 kj·mol1c330 kj·mol1d330 kj·mol1解析：c2h4(g)3o2(g)=2co2(g) 2h2o(l)h1 411.0 kj·mol1c2h5oh(l)3o2(g)= 2co2(g) 3h2o(l)h1 366.8 kj·mol1得c2h

10、4(g) h2o(l) = c2h5oh(l)h44.2 kj·mol1。探究点二反应热的计算反应热的计算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，各物质前的化学计量数及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h相加或相减(很多时候，在热化学方程式相加或相减之前需要乘以或除以一个数)，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时所吸收的能量和生成物的化学键形成时所放出的能量和根据反应物和

11、生成物的总能量he(生成物)e(反应物)根据图像特别提示：应用盖斯定律计算反应热时应注意以下三点：热化学方程式同乘以某一个数时，反应热的数值也必须乘上该数。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。将一个热化学方程式左右颠倒时，h的“”“”号必须随之改变。根据单一热化学方程式计算反应热和根据多个热化学方程式计算反应热的依据与方法有什么不同？如何操作？提示：(1)单一热化学方程式的计算根据热化学方程式的数据列比例式。对于热化学方程式，要注意反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热，热化学方程式中的化学计量数与各物质的物质的量成正比。(2)多步热化学方程式的计算运用盖斯定律

12、将热化学方程式(包括h)进行加减或乘除，得到新的热化学方程式后，再列比例式。【例2】甲醇(ch3oh)广泛用作燃料电池的燃料，可由天然气来合成，已知：2ch4(g)o2(g)=2co(g)4h2(g)h71 kj·mol1co(g)2h2(g)=ch3oh(l)h90.5 kj·mol1ch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(l)h890 kj·mol1(1)甲醇的燃烧热为_。(2)若co的燃烧热为282.5 kj·mol1，则h2的燃烧热为_。【思路分析】结合燃烧热的定义利用盖斯定律求解。【解析】(1)根据盖斯定律，×(×2

13、)得：co(g)2h2(g)o2(g)=co2(g)2h2o(l)h854.5 kj·mol1，得：ch3oh(l)o2(g)=co2(g)2h2o(l)h764 kj·mol1，故甲醇的燃烧热为764 kj·mol1。(2)由热化学方程式得co的燃烧热2×h2的燃烧热854.5 kj·mol1，由此可得h2的燃烧热为286 kj·mol1。【答案】(1)764 kj·mol1(2)286 kj·mol1已知：2co(g)o2(g)=2co2(g)h566 kj/molna2o2(s)co2(g)=na2co3(s

14、)o2(g)h226 kj/mol根据以上热化学方程式判断下列说法正确的是(c)aco的燃烧热为283 kjb如下图所示为co生成co2的反应过程和能量的关系c2na2o2(s)2co2(s)=2na2co3(s)o2(g)h>452 kj/moldco(g)与na2o2(s)反应放出509 kj热量时，转移电子数为6.02×1023解析：a项，燃烧热的单位错误，应为kj/mol；b项，图像中co与co2的物质的量都应是2 mol，且没有标明物质的状态，错误；由na2o2(s)co2(g)=na2co3(s)o2(g)h226 kj/mol知2na2o2(s)2co2(g)=2

15、na2co3(s)o2(g)h1452 kj/mol，因co2(g)的能量大于co2(s)的能量，所以反应2na2o2(s)2co2(s)=2na2co3(s)o2(g)h2，放出的能量应比452 kj小，而h为负值，故h2>h1452 kj/mol，c项正确；根据盖斯定律，将题中下式乘以2，然后与上式相加，再除以2，即得na2o2(s)co(g)=na2co3(s)h3509 kj/mol，此时转移电子数为1.204×1024，d项错误。探究点三反应热的大小比较反应热大小的比较是高考的常见考点，也是高中化学学习的难点。1总体原则(1)比较h的大小时，必须把反应热的“”、“”与

16、反应热的数值看作一个整体进行比较；比较反应放出或吸收的热量时只比较数值的大小；比较“燃烧热”、“中和热”时，只需比较数值的大小。(2)反应物的状态、化学计量数不同，则h不同。(3)h是带符号进行比较的，所有吸热反应的h均比放热反应的h大。放热反应的h<0，放热越多，h越小，但|h|越大。(4)同一物质，状态不同，反应热亦不同。如a(g)a(l)a(s)。(5)对于可逆反应，因反应不能进行到底，实际反应过程中放出或吸收的能量要小于热化学方程式中反应热的数值。2比较类型(1)同一反应，生成物的状态不同如a(g)b(g)=c(g)h1<0a(g)b(g)=c(l)h2<0因为c(g

17、)=c(l)h3<0，而h3h2h1，则h1>h2。(2)同一反应，反应物的状态不同如s(g)o2(g)=so2(g)h1a kj/mols(s)o2(g)=so2(g)h2b kj/mol(3)同素异形体的不同单质发生相似反应，产物相同时如c(s，石墨)o2(g)=co2(g)h1a kj·mol1c(s，金刚石)o2(g)=co2(g)h2b kj·mol1(4)两个有联系的不同反应c(s)o2(g)=co2(g)h1<0c(s)o2(g)=co(g)h2<0c(s)co2(g)c(s)co(g)co2(g)h2h3h1，h1<0，h2&l

18、t;0，h3<0，所以h1<h2。并据此可以写出热化学方程式：co(g)o2(g)=co2(g)hh1h2(5)根据中和反应中反应物的酸碱性强弱和浓度等比较大小浓硫酸和氢氧化钠固体反应生成1 mol 水时，反应放出的热量一定大于57.3 kj(浓硫酸和氢氧化钠固体溶解时都会放出热量)。醋酸和naoh溶液反应生成1 mol 水时，反应放出的热量一定小于57.3 kj(醋酸电离会吸热)。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会放热)。【例3】下列各组热化学方程式的h前者大于后者的是()c(s)o2(g)=

19、co2(g)h1c(s)o2(g)=co(g)h2s(s)o2(g)=so2(g)h3s(g)o2(g)=so2(g)h4h2(g)o2(g)=h2o(l)h52h2(g)o2(g)=2h2o(l)h6caco3(s)=cao(s)co2(g)h7cao(s)h2o(l)=ca(oh)2(aq)h8a bc d【思路分析】h有正负之分，比较时要连同“”、“”一起比较，类似数学中的正、负数大小的比较。【解析】中第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式可得：co(g)o2(g)=co2(g)hh1h2，该反应为放热反应，即h1h2<0，所以h1<h2；等量的固态硫变为硫蒸气时吸热，故在

20、与o2反应产生同样的so2时，气态硫放出的热量多，即h3>h4；发生同样的燃烧反应，物质的量越大，放出的热量越多，故h5>h6；碳酸钙分解吸收热量，h7>0，cao与h2o反应放出热量，h8<0，显然h7>h8。【答案】c有下列两个反应：a.c2h2(g)h2(g)= c2h4(g)h<0b2ch4(g)=c2h4(g)2h2(g)h>0。根据上述变化，判断以下几个热化学方程式：c(s)2h2(g)=ch4(g)hq1 kj/mol2c(s)h2(g)=c2h2(g)hq2 kj/mol2c(s)2h2(g)=c2h4(g)hq3 kj/mol，其中q

21、1、q2、q3从大到小的顺序是：q1>q3>q2。解析：由于反应式中的生成物及h2均在a或b 反应中出现，因此可采取相减的方法消去c(s)得方程式a或b，a为放热反应，b为吸热反应，即可比较q1、q2、q3的大小。消去c(s)后得方程式为：a：c2h2(g)h2(g)=c2h4(g)hq3(q2) kj/mol<0，故q2<q3。b：×22ch4(g)=c2h4(g)2h2(g)hq3(2×q1) kj/mol>0，故q1>q3。1盖斯定律指出：化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与反应进行的具体途径无关。

22、物质a在一定条件下可发生一系列转化，由图示可判断下列关系错误的是(b)aaf，hh6bh1h2h3h4h5h61ccf，|h|h1h2h6|dh1h2h3h4h5h6解析：a项，fa，hh6，则af，hh6，a项正确。b项，6个步骤相加即回到原点，则h1h2h3h4h5h60，b项错误。c项，fc，hh6h1h2，则cf，|h|h1h2h6|，c项正确。d项，da与ad的过程恰好相反，即h1h2h3h4h5h6，d项正确。2向足量的h2so4溶液中加入100 ml 0.4 mol·l1的ba(oh)2溶液，放出的热量是5.12 kj。向足量的ba(oh)2溶液中加入100 ml 0.

23、4 mol·l1的hcl溶液，放出的热量为2.2 kj。则na2so4溶液与bacl2溶液反应的热化学方程式为(d)aba2(aq)so(aq)=baso4(s)h2.92 kj·mol1bba2(aq)so(aq)=baso4(s)h0.72 kj·mol1cba2(aq)so(aq)=baso4(s)h73 kj·mol1dba2(aq)so(aq)=baso4(s)h18 kj·mol1解析：由题意可知2h(aq)so(aq)ba2(aq)2oh(aq)=baso4(s)2h2o(l)h1128 kj·mol1；h(aq)oh(

24、aq)=h2o(l)h255 kj·mol1。根据盖斯定律，由×2，即得ba2(aq)so(aq)=baso4(s)h128 kj·mol1(55 kj·mol1)×218 kj·mol1。3nh3是重要的化工原料，已知：n2(g)o2(g)=2no(g)h1a kj·mol14nh3(g)5o2(g)=4no(g)6h2o(g)h2b kj·mol12h2(g)o2(g)=2h2o(g)h3c kj·mol1n2(g)3h2(g)2nh3(g)h4则h4为(a)a(abc) kj·mol1b(

25、abc) kj·mol1c(2a3b2c) kj·mol1d(2cba) kj·mol1解析：将前三个热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律及对应方程式的构成特点，由××可得n2(g)3h2(g)2nh3(g)h4(abc) kj·mol1，a项正确。4c和h2在生产、生活、科技中是非常重要的燃料。已知：2c(s)o2(g)=2co(g)h221 kj·mol1下列推断正确的是(c)ac(s)的燃烧热为110.5 kj·mol1b2h2(g)o2(g)=2h2o(g)h484 kj·mol1cc(s)h2

26、o(g)=co(g)h2(g)h131.5 kj·mol1d将2 mol h2o(g)分解成h2(g)和o2(g)，至少需要提供4×463 kj的热量解析：a项，由题意可得反应c(s)1/2o2(g)=co(g)h110.5 kj·mol1，但表达c(s)的燃烧热时必须生成稳定的氧化物二氧化碳，故燃烧热不是110.5 kj·mol1，故a项错误；b项，2 mol水分子中含有4 mol ho键，反应2h2(g)o2(g)=2h2o(g)的h反应物总键能生成物总键能436 kj·mol1×2496 kj·mol14×4

27、63 kj·mol1484 kj·mol1，故b项错误；c项，c(s)1/2o2(g)=co(g)h110.5 kj·mol1，2h2(g)o2(g)=2h2o(g)h484 kj·mol1，由1/2×得：c(s)h2o(g)=co(g)h2(g)h110.5 kj·mol11/2×(484 kj·mol1)131.5 kj·mol1，故c项正确；d项，由2h2(g)o2(g)=2h2o(g)h484 kj·mol1可知，分解2 mol h2o(g)，至少需要提供484 kj的热量，故d项错误。

28、5在25 、1.01×105 pa时，1 g ch4燃烧生成co2与液态h2o放出55.6 kj的热量，则生成2 mol co2时的反应热为(c)a55.6 kj·mol1 b889.6 kj·mol1c1 779.2 kj·mol1 d1 779.2 kj·mol1解析：1 mol ch4燃烧放出热量为16×55.6 kj889.6 kj，根据ch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(l)h889.6 kj/mol可知，生成2 mol co2时的反应热h1 779.2 kj/mol，c项正确。6火箭发射常以液态肼(n2h4)为燃料，液态过氧化氢为助燃剂。已知：n2h4(l)o2(g)=n2(g)2h2o(g)h534 kj·mol1h2o2(l)=h2o(l)o2(g)h98 kj·mol1h2o(l)=h2o(g)h44 kj·mol1(1)试写出n2h4和液态h2o2反应