高三化学一轮复习 反应热的计算新题型之标准摩尔生成焓 讲义

课题：反应热的计算之标准摩尔生成焓【新题型】组编：高三化学组长霍老师校对：高三化学组课题：反应热的计算之标准摩尔生成焓【新题型】组编：高三化学组长霍老师校对：高三化学组姓名班级学号化学学案总第（22）课时高三年级最近在许多模拟题和名校联考题中在化学反应原理的大题中出现了一个新名词标准摩尔生成焓，大家很陌生，现在为大家讲解一下标准摩尔生成焓的概念和如何通过它计算ΔH，我们通过这篇学案把包括标准摩尔生成焓在内的所有关于反应热的计算讲解一遍。1．根据热化学方程式计算热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。例如，aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)ΔHabcd|ΔH|n(A)n(B)n(C)n(D)Q则eq\f(nA,a)＝eq\f(nB,b)＝eq\f(nC,c)＝eq\f(nD,d)＝eq\f(Q,|ΔH|)。例1.已知由氢气和氧气反应生成4.5g水蒸气时放出60.45kJ的热量。(1)写出H2燃烧的热化学方程式。(2)计算该条件下50gH2燃烧放出的热量。【解析】(1)已知生成4.5g水蒸气(0.25mol)放出60.45kJ的热量2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH2mol1mol2mol|ΔH|0.25mol60.45kJ则eq\f(2,0.25)＝eq\f(|ΔH|,60.45)，|ΔH|＝483.6kJ·mol－1，由于反应放热，所以ΔH＝－483.6kJ·mol－1，故热化学方程式：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－1。(2)50gH2的物质的量为eq\f(50g,2g·mol－1)＝25mol，50gH2放出热量为25mol×eq\f(483.6,2)kJ·mol－1＝6045kJ。【答案】(1)2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－1(2)6045kJ2．根据反应物、生成物的键能计算ΔH＝E(反应物的键能总和)－E(生成物的键能总和)。例2.根据键能数据计算CH4(g)＋4F2(g)=CF4(g)＋4HF(g)的反应热ΔH＝_____________。化学键C—HC—FH—FF—F键能/(kJ·mol－1)414489565155【解析】mol－1＝－1940kJ·mol－1。【答案】－1940kJ·mol－13．根据物质的燃烧热数值计算Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH|(燃烧热)。例3.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．55kJB．220kJC．550kJD．1108kJ【答案】A【解析】丙烷分子式是C3H8，燃烧热为2215kJ·mol－1，则1mol丙烷完全燃烧会产生4mol水，放热2215kJ，1.8g水的物质的量为0.1mol，则消耗丙烷的物质的量为0.025mol，所以反应放出的热量为0.025mol×2215kJ·mol－1＝55.375kJ，则放出的热量约为55kJ。4.根据标准摩尔生成焓来计算标准摩尔生成焓（Standardmolarenthalpyofformation，简称ΔHₘ）是热化学中的一个重要概念，它表示在一定温度和压力下，由最稳定的单质生成1摩尔纯物质时的热效应或焓变。这个概念在化学计量、化学反应热效应的计算以及热力学数据的分析中有着广泛的应用。标准摩尔生成焓的定义强调了几个关键点：它是在标准状态下（通常指的是压力为100kPa，温度为298.15K）测定的。涉及的反应物是最稳定的单质，而生成的是1摩尔的化合物。最稳定单质的标准摩尔生成焓规定为零。在实际应用中，标准摩尔生成焓的数据可以从物理化学手册中获得，这些数据对于计算化学反应的平衡常数、反应方向以及反应热效应等方面至关重要。例如，通过知道反应物和生成物的标准摩尔生成焓，可以计算出化学反应的标准摩尔焓变，进而分析反应的热效应是吸热还是放热，以及反应的热效应大小。①ΔH=生成物的标准摩尔生成焓—反应物的标准摩尔生成焓生成焓①ΔH=生成物的标准摩尔生成焓—反应物的标准摩尔生成焓生成焓②最稳定单质的标准摩尔生成焓规定为零简单来说例4：将和两种气体转化为合成气(和CO)，可以实现能量综合利用，对环境保护具有十分重要的意义。甲烷及二氧化碳重整涉及以下反应：I．平衡常数Ⅱ．平衡常数Ⅲ．平衡常数(1)为标准摩尔生成焓，其定义为标准状态下，由稳定相态的单质生成1mol该物质的焓变。对于稳定相态单质，其为零。根据下表数据，计算反应Ⅱ的反应热___________，该反应正反应活化能___________逆反应活化能(填“大于”、“小于”或“等于”)。物质CO()解析：（1）(CO2)+()-(CO)-()=[+0-()]=；该反应为放热反应，则正反应活化能小于逆反应活化能。即ΔH=生成物的标准摩尔生成焓—反应物的标准摩尔生成焓，反应Ⅱ的生成物的标准摩尔生成焓为(CO2)+()=+0=，反应物的标准摩尔生成焓为(CO)-()==—352.3，ΔH=生成物的标准摩尔生成焓—反应物的标准摩尔生成焓=—（—352.3）=。5.根据活化能计算图甲表示的是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)ΔH＝－234kJ·mol－1∆∆H＝Ea正－Ea逆6．根据盖斯定律计算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及其ΔH。例5.CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)。已知：C(s)＋2H2(g)=CH4(g)ΔH＝－75kJ·mol－1C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－394kJ·mol－1C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH＝－111kJ·mol－1该催化重整反应的ΔH＝________kJ·mol－1。【解析】将题给三个反应依次编号为①②③：C(s)＋2H2(g)=CH4(g)ΔH＝－75kJ·mol－1①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－394kJ·mol－1②C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH＝－111kJ·mol－1③根据盖斯定律，由③×2－①－②可得CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋247kJ·mol－1。【答案】＋247(1)利用盖斯定律解题时注意热化学方程式中各物质的聚集状态。(2)运用盖斯定律求化学反应的反应热时，常将多个反应变式加(减)，变式时常涉及热化学方程式化学计量数的扩大或缩小，易忽视ΔH数值作同等倍数的改变。另外，ΔH带“＋”“－”号进行加(减)。相信大家已经掌握了这种题型，且已学会了怎样计算，下面让我们来练习一下1．【根据热化学方程式计算】下列说法或表示方法正确的是A．等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量多B．由

可知，金刚石比石墨稳定C．在101kPa时，2g完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，则表示氢气摩尔燃烧焓的热化学方程式为D．在稀溶液中，，若将含0.5mol的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3kJ【答案】D【解析】A．S(s)=S(g)△H>0，因此前者放出热量多，故A错误；B．此反应是吸热反应，石墨的能量低于金刚石，能量越低，物质越稳定，因此石墨稳定，故B错误；C．燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，反应热应是△H=－285.8×2kJ·mol－1=－571.6kJ·mol－1，故C错误。D．浓硫酸遇水放出热量，因此和NaOH反应产生的热效应大于57.3kJ，故D正确；故选：D。【根据反应物、生成物的键能计算】已知：化学键C—HC—CC==CH—H键能/(kJ·mol－1)412348612436则＋H2(g)ΔH＝________；又知H2和苯乙烯的燃烧热ΔH分别为－290kJ·mol－1和－4400kJ·mol－1，则乙苯的燃烧热ΔH＝________kJ·mol－1。【解析】反应热＝反应物总键能－生成物总键能，由有机物的结构可知，乙苯催化脱氢反应的反应热等于—CH2CH3的总键能与—CH===CH2、H2的总键能之差，故乙苯催化脱氢反应的ΔH＝(5×412＋348－3×412－612－436)kJ·mol－1＝＋124kJ·mol－1，根据盖斯定律，乙苯的燃烧热ΔH＝－290kJ·mol－1＋(－4400kJ·mol－1)＋(＋124kJ·mol－1)＝－4566kJ·mol－1。3．【根据物质的燃烧热数值计算】中科院大连化学物理研究所的一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，如图所示。物质燃烧热/(kJ·mol－1)氢气285.8甲烷890.3乙烯1411.0已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式________________________。【答案】(1)2CH4(g)==C2H4(g)＋2H2(g)ΔH＝＋202.0kJ·mol－1[或CH4(g)==eq\f(1,2)C2H4(g)＋H2(g)ΔH＝＋101.0kJ·mol－1]【解析】(1)根据H2、CH4和C2H4的燃烧热数据可写出热化学方程式：①H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1，②CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1，③C2H4(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－1411.0kJ·mol－1，根据盖斯定律，由②×2－③－①×2得2CH4(g)==C2H4(g)＋2H2(g)ΔH＝＋202.0kJ·mol－1。4.【根据标准摩尔生成焓来计算】乙酸乙酯在工业上有着广泛的用途。科学家以乙烯、乙酸为原料，杂多酸作催化剂制备乙酸乙酯，反应原理为。回答下列问题：(1)在热力学标态下由指定单质(大多是稳定单质)生成1mol物质的反应焓变，称为该物质的标准摩尔生成焓()。。相关物质的标准摩尔生成焓数据如表所示。物质/(kJ·mol)+52.3-436.4-463.2以乙烯(g)、乙酸(g)为原料制备乙酸乙酯(1)的反应的热化学方程式为___________。【详解】（1）标准摩尔生成焓是由指定单质生成1mol该物质的反应焓变，所以一个反应的焓变=生成物的标准摩尔生成焓-反应物的标准摩尔生成焓；kJ•mol⁻¹；【答案】(1)

kJ·mol5.【根据活化能计算】[2019·课标全国Ⅰ，28（3）]我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。可知水煤气变换的ΔH______0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝_____eV，写出该步骤的化学方程式________________________________。【答案】小于2.02COOH*＋H*＋H2O*=COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*=H*＋OH*)【解析】观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，ΔH小于0。过渡态物质相对能量与起始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正＝1.86eV－(－0.16eV)＝2.02eV，该步起始物质为COOH*＋H*＋H2O*，产物为COOH*＋2H*＋OH*。6．【根据盖斯定律计算】[2017新课标Ⅰ]近期发现，H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：（2）下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通过计算，可知系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）制氢的热化学方程式分别为________________、______________，制得等量H2所需能量较少的是_____________。【答案】（2）H2O(l)===H2(g)+O2(g)ΔH=+286kJ/molH2S(g)===H2(g)+S(s)ΔH=+20kJ/mol 系统（II）【解析】（2）①H2SO4(aq)===SO2(g)+H2O(l)+O2(g)△H1=＋327kJ/mol②SO2(g)+I2(s)+2H2O(l)===2HI(aq)+H2SO4(aq)△H2=－151kJ/mol③2HI(aq)===H2(g)+I