第03讲 反应热的计算（教师版）【暑假弯道超车】2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1）

第03讲反应热的计算1.证据推理与模型认知：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型。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，增强为人类科学发展而努力的意识与社会责任感。一、盖斯定律1．盖斯定律内容(1)实验证明，一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。换句话说，在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应进行的途径无关。例：下图表示始态到终态的反应热。(2)盖斯定律的意义应用盖斯定律可以间接计算出反应很慢的或不容易直接发生的或者伴有副反应的反应的反应热。2．应用盖斯定律计算ΔH的方法(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：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。(2)方程式叠加法依据目标方程式中各物质的位置和化学计量数，调整已知方程式，最终加合成目标方程式，ΔH同时作出相应的调整和运算。【特别提醒】利用盖斯定律注意事项利用盖斯定律时注意以下三点：1依据目标方程式中只在已知方程式中出现一次的物质调整已知方程式方向和化学计量数。2每个已知方程式只能调整一次。3ΔH与化学方程式一一对应调整和运算。二、反应热的计算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4.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】＋247三、ΔH的大小比较1．同一物质不同聚集状态H2O(s)=H2O(l)ΔH1H2O(s)=H2O(g)ΔH2由物质的能量E大小比较知热量：Q1<Q2，且均为吸热反应，ΔH为正值，ΔH1＝Q1kJ·mol－1，ΔH2＝Q2kJ·mol－1，得ΔH1<ΔH2。2．同一反应，物质的聚集状态不同S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2由物质的能量(E)的大小知热量：Q1>Q2，此反应为放热反应，则ΔH1＝－Q1kJ·mol－1，ΔH2＝－Q2kJ·mol－1得ΔH1<ΔH2。【方法技巧】1ΔH的大小比较时包含“＋”“－”比较。2先画出物质的能量E的草图，比较热量的大小，再根据吸、放热加上“＋”“－”进行比较。3可逆反应的ΔH为完全反应时的值，因不能完全反应，吸收或放出的能量一般小于|ΔH|。考点01盖斯定律及其应用【例1】已知胆矾晶体相关的焓变如图所示，则为A． B．C． D．【答案】A【解析】根据盖斯定律可知，ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5；故选A。【变式1-1】已知下列反应的热化学方程式：2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g)ΔH1=-1036kJ⋅mol-14H2S(g)+2SO2(g)=3S2(g)+4H2O(g)ΔH2=+94kJ⋅mol-12H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH3=-484kJ⋅mol-1则H2S热分解反应的2H2S(g)=2H2(g)+S2(g)的ΔH4为A．-314kJ/mol B．+170kJ/mol C．-170kJ/mol D．+314kJ/mol【答案】B【解析】已知①2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g)ΔH1=-1036kJ⋅mol-1；②4H2S(g)+2SO2(g)=3S2(g)+4H2O(g)ΔH2=+94kJ⋅mol-1；③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH3=-484kJ⋅mol-1；根据盖斯定律×①+×②-③可得2H2S(g)=2H2(g)+S2(g)的ΔH4=×(-1036kJ⋅mol-1)+×(+94kJ⋅mol-1)+484kJ⋅mol-1=+170kJ⋅mol-1；故选B。【变式1-2】已知：弱碱MOH(aq)与H2SO4(aq)反应生成1mol正盐的△H=-24.2kJ/mol，强酸与强碱的稀溶液的中和热为△H=-57.3kJ/mol。则MOH在水溶液中电离的△H为A．+45.2kJ/mol B．+69.4kJ/mol C．-69.4kJ/mol D．-45.2kJ/mol【答案】A【解析】弱碱MOH(aq)与H2SO4(aq)反应生成1mol正盐的热化学方程式为，则①，强酸与强碱的稀溶液反应的热化学方程式为②。根据盖斯定律可知，由①-②可得，则MOH在水溶液中电离的ΔH为－12.1kJ·mol－1－(-57.3kJ·mol－1)=+45.2kJ·mol-1，A正确；故选A。考点02ΔH大小比较【例2】由图分析，下列说法正确的是

A．X→Y+Z和Y+Z→X两个反应吸收或放出的能量不等B．X→Y+Z

△H＜0C．X具有的焓高于Y和Z具有的焓的总和D．X→Y+Z

△H＞0，则Y+Z→X

△H＜0【答案】D【解析】A．由图可看出，和的焓之和高于的焓，则反应一定是放热反应，；反之，的反应一定是吸热反应，.根据能量守恒定律，两反应吸收和放出的能量一定相等，故A错误；B．由图可看出，Y和的焓之和高于的焓，的反应一定是吸热反应，△H>0，故B错误；C．由图可看出，Y和的焓之和高于的焓，故C错误；D．由图可看出，Y和的焓之和高于的焓，的反应一定是吸热反应，，同理一定是放热反应，，故D正确；故选D。【变式1-1】下列焓变比较正确的是A．Na(g)-e-=Na+(g)

ΔH1

K(g)-e-=K+(g)

ΔH2

ΔH1＜ΔH2B．Cl(g)+e-=Cl-(g)

ΔH1

Br(g)+e-=Br-(g)

ΔH2

ΔH1＜ΔH2C．NaCl(g)=Na+(g)+Cl-(g)

ΔH1

NaBr(g)=Na+(g)+Br-(g)

ΔH2

ΔH1＜ΔH2D．H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)

ΔH1

H2(g)+Cl2(g)=2HCl(l)

ΔH2

ΔH1＜ΔH2【答案】B【解析】A．基态的气态原子失去最外层的1个电子所需能量叫做第一电离能，同一主族元素自上而下第一电离能逐渐减小，原子序数Na<K，ΔH1>ΔH2>0，A错误；B．非金属元素原子得电子释放能量，非金属性越强，得电子形成的阴离子越稳定，释放出来能量越多，因为非金属性Cl>Br，所以0<ΔH1<ΔH2，B正确；C．构成离子晶体的阴、阳离子半径越小，电荷数越多，离子键越牢固，电离断键时吸收能量越多，r(Cl-)<r(Br-)，离子键NaCl比NaBr牢固，ΔH1>ΔH2>0，C错误；D．物质不同聚集状态能量通常是气态>液态>固态，氢气与氯气反应放热，故生成HCl(l)放出热量更多，0>ΔH1>ΔH2，D错误；答案选B。【变式1-2】已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成可溶性盐的热化学方程式可表示为

，又知弱电解质的电离是吸热过程。向1L0.5的溶液中分别加入下列物质：①稀醋酸、②浓硫酸、③稀硝酸，恰好完全反应时的焓变分别为、、，则、、的关系是A． B．C． D．【答案】D【解析】醋酸是弱酸，电离时吸热，浓硫酸溶于水时会放出较多热量，故发生中和反应时放出的热量Q(浓硫酸)＞Q(稀硝酸)＞Q(稀醋酸)，又因放热反应的焓变为负值，所以∆H2＜∆H3＜∆H1，故选D。考点03反应热的计算【例3】工业上合成氰化氢()的一种反应原理为：。利用下列相关化学键的键能数据，估算该反应的约为化学键键能/414389896436A． B．C． D．【答案】A【分析】=反应物的总键能-生成物的总键能=4×414+3×389-（414+896+3×436）=；【解析】A．根据分析可得，该反应的约为，A正确；B．根据分析可得，该反应的约为，B错误；C．根据分析可得，该反应的约为，C错误；D．根据分析可得，该反应的约为，D错误；故选A。【变式1-1】化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1mol化学键时释放(或吸收)出的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJ·mol1)：P-P：198

P-O：360

O=O：498，则反应P4(白磷)+3O2=P4O6的反应热△H为A．-1638kJ·mol1 B．+1638kJ·mol1C．-126kJ·mol1 D．+126kJ·mol1【答案】A【解析】根据反应物键能之和—生成物键能之和，则反应的，故选A。【变式1-2】已知下列几种含碳化合物的转化及能量变化关系如图所示。下列说法正确的是A．

B．1完全燃烧可释放779.7能量C．的燃烧热D．1具有的能量大于1具有的能量【答案】C【解析】A．根据图示，，A错误；B．根据本题所给信息无法得出1完全燃烧释放的能量，B错误；C．根据图示，，说明的燃烧热，C正确；D．根据图示可以得出1和具有的能量大于1的能量，但不能得出1具有的能量大于1具有的能量，D错误；故选C。1．假定反应体系的始态为s，终态为l，它们之间变化如图所示：sl，则下列说法不正确的是A．若ΔH1<0，则ΔH2>0 B．若ΔH1<0，则ΔH2<0C．ΔH1和ΔH2的绝对值相等 D．ΔH1＋ΔH2=0【答案】B【解析】正逆反应的ΔH数值相等，符号相反。若ΔH1<0，则ΔH2>0，故B错误。故选B。2．下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系：据此判断下列说法正确的是A．石墨转变为金刚石是吸热反应B．白磷比红磷稳定C．CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH>0D．S(g)+O2(g)=SO2(g)ΔH1；S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH2，则ΔH1>ΔH2【答案】A【解析】A．根据图①可知金刚石的能量大于石墨，所以石墨转变为金刚石是吸热反应，故A正确；B．根据图②可知白磷的能量大于红磷，红磷比白磷稳定，故B错误；C．根据图④可知CO(g)和H2O(g)的总能量大于CO2(g)和H2(g)的总能量，CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH<0，故C错误；D．根据图③可知S(g)的能量大于S(s)，S(g)+O2(g)=SO2(g)ΔH1；S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH2，则ΔH1<ΔH2，故D错误；故选A。3．已知：kJ·mol-1kJ·mol-1则反应的为A．+519.4kJ⋅mol-1 B．-259.7kJ⋅mol-1 C．+259.7kJ⋅mol-1 D．-519.4kJ⋅mol-1【答案】D【解析】将已知反应依次编号为①②，由盖斯定律可知，反应①—②得到反应，则反应△H=(-701.0kJ/mol)-(-181.6kJ/mol)=-519.4kJ/mol，故选D。4．已知断裂1mol化学键所需的能量：键为942、键为500、键为154，键为452.5，则断裂1键所需的能量是A．194 B．316 C．391 D．658【答案】C【解析】依据题图分析，反应为，反应的焓变，反应的焓变=反应物断键吸收的能量−生成物成键放出的能量，设断裂1键吸收的能量为x，则，解得：；故C符合题意。综上所述，答案为C。5．已知：①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量②1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量③由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时释放431kJ的能量。下列叙述正确的是A．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的ΔH=＋183kJ·mol-1B．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的ΔH=-183kJ·mol-1C．氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的ΔH=-183kJ·mol-1D．1molH2和1molCl2的总能量比2molHCl的总能量低183kJ【答案】B【解析】A．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的ΔH=436kJ/mol+243kJ/mol-2×431kJ/mol=-183kJ/mol，A错误；B．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的ΔH=436kJ/mol+243kJ/mol-2×431kJ/mol=-183kJ/mol，B正确；C．氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的ΔH=-91.5kJ/mol，C错误；D．1mol氢气和1mol氯气反应生成2molHCl，放热183kJ，因此1mol氢气和1mol氯气的总能量比2molHCl的总能量高183kJ，D错误；故答案选B。6．由下列键能数据大小，不能得出的事实是化学键O－HH－HO－O键能kJ·mol-1463436498.3A．1molH2和molO2总能量大于1molH2O总能量B．断开1molH2中的化学键所吸收的能量是436kJC．H2(g)+O2(g)=H2O(g)

ΔH=−240.85kJ·mol-1D．生成1molH2O的化学键所放出热量是463kJ【答案】D【分析】反应焓变等于反应物键能和减去生成物键能和，则H2(g)+O2(g)=H2O(g)

ΔH=（436kJ·mol-1）+×（498.3kJ·mol-1）-2×（463kJ·mol-1）=−240.85kJ·mol-1；【解析】A．由分析可知，反应放热，则反应物能量和大于生成物能量和，A正确；B．1分子氢气中含有1个H-H键，断开1molH2中的化学键所吸收的能量是436kJ，B正确；C．由分析可知，H2(g)+O2(g)=H2O(g)

ΔH=−240.85kJ·mol-1，C正确；D．1分子水中含有2个O-H键，生成1molH2O的化学键所放出热量是2×463kJ，D错误；故选D。7．已知：①

②

③

④

下列说法正确的是A．、B．C．D．、、分别对应为、、的燃烧热【答案】C【解析】A．反应①和反应③都是燃烧反应，都是放热反应，所以△H1<0、△H3<0，故A错误；B．反应①-反应②-反应③=反应④，方程式相加减，焓变也是，△H4=△H1-ΔH2-ΔH3，故B错误；C．反应④=反应①-反应②-反应③，反应④为吸热反应，△H4=△H1-ΔH2-ΔH3>0，△H2+△H3<△H1，故C正确；D．标准燃烧热是指在101kPa时，1mol物质完全燃烧的反应热，题中H2燃烧的产物为气体，应该是生成液态水，故D错误；故本题选C。8．在25℃、101kPa下，1g乙醇燃烧生成CO2和液态水时放热29.71kJ，下列热化学方程式正确的是A．C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH=＋1366.7kJ·mol-1B．C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH=-1366.7kJ·mol-1C．C2H5OH(l)＋O2(g)=CO2＋H2O(l)ΔH=-29.71kJ·mol-1D．C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH=-29.71kJ·mol-1【答案】B【解析】A．乙醇燃烧是放热反应，ΔH应为“-”，A错误；B．1gC2H5OH燃烧放出29.71kJ热量，则1mol(46g)C2H5OH燃烧放出的热量为1366.7kJ，B正确；C．1gC2H5OH燃烧放出29.71kJ热量，则molC2H5OH的质量为23g，燃烧放出热量应为683.35kJ，C错误；D．热化学方程式中1molC2H5OH，燃烧放出热量应为1366.7kJ，D错误；故选B。9．硫酸是基础化学工业的重要产品，下列为接触法制硫酸的反应：①4FeS2(s)＋11O2(g)=2Fe2O3(s)＋8SO2(g)ΔH=-3412kJ·mol-1②2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH=-196.6kJ·mol-1③SO3(g)＋H2O(l)=H2SO4(l)ΔH=-130.3kJ·mol-1下列说法正确的是A．反应②中使用催化剂越多释放出的热量越大B．反应①中1molFeS2(s)参与反应放出的热量为3412kJC．64gSO2与1molO2在密闭容器中发生反应释放出98.3kJ热量D．FeS2生成H2SO4的热化学方程式可表示为2FeS2(s)＋O2(g)＋4H2O(l)=Fe2O3(s)＋4H2SO4(l)ΔH=-2620.4kJ·mol-1【答案】D【解析】A．催化剂不影响反应热大小，A项错误；B．反应①中1molFeS2(s)参与反应放出的热量为kJ=853kJ，B项错误；C．由于反应②属于可逆反应，故1molSO2不能完全转化为SO3，释放出的热量小于98.3kJ，C项错误；D．根据盖斯定律，由①＋2×②＋4×③可得：2FeS2(s)＋O2(g)＋4H2O(l)=Fe2O3(s)＋4H2SO4(l)ΔH=-2620.4kJ·mol-1，D项正确；故选：D。10．下，．下列说法不正确的是A．液态水变为水蒸气破坏的是分子间作用力B．水分解为氢气和氧气，断键吸收的总能量大于成键放出的总能量C．标准状况下，水中含共用电子对总数为D．下，【答案】C【解析】A．液态水变为水蒸气是气化，破坏的是分子间作用力，A正确；B．水分解是吸热反应，断键吸收的总能量大于成键放出的总能量，B正确；C．标准状况下，水不是气态，不能用气体摩尔体积进行相关计算，C错误；D．由液态变为气态要吸收热量，故气态水分解吸收热量更少，ΔH<+285.8kJ/mol，D正确；故答案选C。11．下列热化学相关的描述正确的是A．在光照和点燃条件下不同B．已知

，

，则C．表示的燃烧热：

D．一定条件下

，则和置于密闭容器中充分反应放热【答案】B【解析】A．在光照和点燃条件下都能发生反应，且相同，A不正确；B．已知

，

，由于SO2(g)=SO2(l)△H＜0，所以＜△H2，B正确；C．表示的燃烧热时，NH3(g)的化学计量数应为“1”，且水应呈液态，C不正确；D．一定条件下

，由于反应可逆，将和置于密闭容器中充分反应，放热小于，D不正确；故选B。12．已知中的化学键断裂时需要吸收的能量，中的化学键断裂时需要吸收的能量，中的化学键形成时释放的能量，与反应生成的热化学方程式为A．B．C．D．【答案】D【解析】断裂1molN2(g)和1molO2(g)中化学键吸收能量分别为946kJ、498kJ，形成1molNO(g)中化学键释放出632kJ能量。反应N2(g)+O2(g)=2NO(g)中，断裂反应物中化学键吸收总能量为946kJ+498kJ=1444kJ，形成反应物中化学键释放的总能量为632kJ×2=1264kJ，则该反应是吸热反应，二者的能量差为1444kJ-1264kJ=180kJ，故△H=+180k