1.2反应热的计算（讲义）（原卷版）

第二节反应热的计算【学习目标】1、知道盖斯定律的内容，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算2、学会有关反应热计算的方法技巧，进一步提高化学计算的能力【知识回顾】1、计算ΔH的两种方法：①已知键能：ΔH=②已知物质具有的总能量：ΔH=。2、已知在25℃、101kPa时，H2在1.00molO2中完全燃烧生成2.00molH2O(l)放出571.6kJ的热量。则H2的燃烧热为，表示H2燃烧热的热化学方程式为_【探索新知】一、盖斯定律：化学反应成千上万，热化学方程式自然也成千上万，有些反应的反应热可以直接通过实验测定，但还有很多反应的反应热只能通过计算获得。科学家们在研究了很多现象之后，总结提出了热化学定律。用现代术语可表示为以下两个定律：（1）在相同条件下，正向反应和逆向反应的△H。例如，250C时，（2）一个反应分步进行释放出来的热与一步进行释放出来的热是相等的。这个定律是1840年俄国科学家盖斯(GH.Hess)在综合分析了大量实验数据后提出来的。后人称之为盖斯定律。也就是说只要始态和终态确定了。过程是分一步进行还是分几步进行，这个反应的热效应都是一样的。例如在250C时:Cu和O2反应可以按①式反应生成氧化铜CuO，也可以分两步进行。先按反应②生成氧化亚铜Cu2O，再按反应③生成氧化铜CuO。反应②+反应③=反向①，因为焓变与路径无关。不论是一步反应还是多步反应，始态都是2Cu(s)+O2(g),终态都是CuO(s)，两种路径的焓变应该相同。即ΔH1=ΔH2+ΔH31、内容：不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是。或者说，化学反应的反应热只与反应体系的有关，而与反应的无关。2．盖斯定律的应用方法(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：则有。(2)加合法运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。即：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。【例1】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。【课堂练习1】1、已知C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH。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无法直接测得。但是下述两个反应的ΔH却可以直接测得：C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1；CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol－1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＝。则C(s)与O2(g)生成CO(g)的热化学方程式为。2、丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。正丁烷(C4H10）脱氢制1丁烯(C4H8）的热化学方程式如下:反应①的ΔH为3、在298K、101kPa时，已知：2H2O(g)=O2(g)＋2H2(g)ΔH1Cl2(g)＋H2(g)=2HCl(g)ΔH22Cl2(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－ΔH24、砷(As)是第四周期VA族元素，可以形成As2O3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。已知:则反应As2O5（s）+3H2O(l)=2H3AsO4(s)的ΔH=.5、根据图示下列说法正确的是()A.断开非极性键和生成极性键的能量相同B.反应Ⅱ比反应Ⅲ生成的OH键更牢固C.1/2O2(g)+H2(g)=OH(g)+H(g)ΔH>0D.H2O(g)=1/2O2(g)+H2(g)ΔH<06、碳酸钠是一种重要的化.工原料，主要采用氨碱法生产。已知:反应2NaHCO3(s）=Na2CO3(s)+H2O(g）+CO2(g）的ΔH=__7．100g炭粉燃烧所得气体中，CO占eq\f(1,3)体积、CO2占eq\f(2,3)体积，且C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH＝－110.35kJ·mol－1CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－282.57kJ·mol－1C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－392.92kJ·mol－1与这些炭完全燃烧相比较，损失的热量是。8、已知：(1)Zn(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=ZnO(s)ΔH＝－348.3kJ·mol－1(2)2Ag(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=Ag2O(s)ΔH＝－31.0kJ·mol－1则Zn(s)＋Ag2O(s)=ZnO(s)＋2Ag(s)的ΔH等于。【归纳总结】有关反应热计算的依据(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；各项的化学计量数包括ΔH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ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式。(3)根据反应物和生成物的键能，ΔH＝反应物的键能和－生成物的键能和。(4)ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量＝H(生成物)－H(反应物).三、反应热的大小比较1、与“符号”相关的反应热比较：对于放热反应来说，ΔH＝－QkJ·mol－1，虽然“—”仅表示放热的意思，但在比较大小时要将其看成真正意义上的“负号”，即：放热越多，ΔH反而越小2、与“化学计量数”相关的反应热比较如：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH1＝－akJ·mol－1，2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH2＝－bkJ·mol－1，a<b，ΔH1>ΔH2。3、与“物质聚集状态”相关的反应热比较(1)同一反应，生成物状态不同时A(g)＋B(g)=C(g)ΔH1<0，A(g)＋B(g)=C(l)ΔH2<0，比较：ΔH1和ΔH2图示(2)同一反应，反应物状态不同时S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1<0S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2<0比较：ΔH1和ΔH2图示4、与“同素异形体”相关的反应热比较C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1C(金刚石，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH2比较：ΔH1和ΔH2图示【课堂练习2】1、试比较下列各组ΔH的大小(1)同一反应，生成物状态不同时：A(g)＋B(g)=C(g)ΔH1<0A(g)＋B(g)=C(l)ΔH2<0，则ΔH1ΔH(2)同一反应，反应物状态不同时S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1<0S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2<0，则ΔH1ΔH2(3)两个有联系的不同反应相比C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1<0C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2<0，则ΔH1ΔH2【课后作业】一、单选题1．用一氧化碳还原氮氧化物，可防止氮氧化物污染。已知：①2C(s)+O2(g)=2CO(g)

△H1=221kJ•mol1②N2(g)+O2(g)=2NO(g)

△H2=+181kJ•mol1③2CO(g)+2NO(g)=2CO2(g)+N2(g)

△H3=747kJ•mol1则C(s)的燃烧热为A．221kJ•mol1 B．393.5kJ•mol1 C．442kJ•mol1 D．787kJ•mol12．键能是指1mol化学键断裂时需要吸收的能量，单位：kJ·mol－1，已知：H2(g)＋Br2(g)=2HBr(g)ΔH=－72kJ·mol－1。其它相关数据如下表，则表中a为H2(g)Br2(g)HBr键能436230aA．738 B．369 C．594 D．2673．键能是气态分子中断裂共价键所吸收的能量。已知键的键能为，键的键能为，根据热化学方程式N2+3H22NH3ΔQ=92则键的键能是A．946 B．1130C．737 D．8904．已知：

。下列说法正确的是A．与反应生成2mol液态HF放出的热量小于270kJB．在相同条件下，与的能量总和小于2molHF(g)的能量C．该反应的逆反应是放热反应D．该反应过程的能量变化可用如图来表示：5．沼气是一种能源，它的主要成分是CH4，常温下0.5molCH4完全燃烧生成CO2和水时，放出445kJ热量，则下列热化学方程式中正确的是A．2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)ΔH=+890kJ·mol1B．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=+445kJ·mol1C．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=890kJ·mol1D．2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)ΔH=890kJ·mol16．下列各组热化学方程式中，化学反应的∆H前者小于后者的是①C(s)+O2(g)=CO2(g)；∆H1

C(s)+O2(g)=CO(g)；∆H2②S(s)+O2(g)=SO2(g)；∆H3

S(g)+O2(g)=SO2(g)；∆H4③HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)；∆H5

CH3COOH(aq)+KOH(aq)=CH3COOK(aq)+H2O(l)；∆H6④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)；∆H7

CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)；∆H8A．①④ B．① C．②③④ D．①③7．向Na2CO3溶液中滴加盐酸，反应过程中能量变化如图所示，下列说法不正确的是A．反应HCO(aq)＋H＋(aq)=CO2(g)＋H2O(l)为吸热反应B．ΔH1＜ΔH2，ΔH2＜ΔH3C．CO(aq)＋2H＋(aq)=CO2(g)＋H2O(l)ΔH=ΔH1＋ΔH2＋ΔH3D．H2CO3(aq)=CO2(g)＋H2O(l)，若使用催化剂，则ΔH3变小二、填空题8．已知下列热化学方程式：①H2(g)+O2(g)=H2O(l)；△H=﹣285kJ/mol②H2O(g)=H2(g)+O2(g)；△H=+241.8kJ/mol③C(s)+O2(g)=CO(g)；△H=﹣110.4kJ/mol④C(s)+O2(g)=CO2(g)；△H=﹣393.5kJ/mol回答下列各问：(1)上述反应中属于放热反应的是．(用序号填写)(2)C的燃烧热为．(3)燃烧10gH2生成液态水，放出的热量为．(4)CO的燃烧热的热化学方程式为．9．解答下列问题(1)中科院某研究团队通过设计一种新型Na—Fe3O4/HZSM5多功能复合催化剂，成功实现了CO2直接加氢制取辛烷值汽油，该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。已知：H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH1=akJ·mol1C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)ΔH2=bkJ·mol1试写出25℃、101kPa条件下，CO2与H2反应生成汽油(以C8H18表示)的热化学方程式：。(2)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨，危害环境。工业上常用催化还原法和碱吸收法处理SO2气体。1molCH4完全燃烧生成气态水和1molS(g)燃烧的能量变化如下图所示：

在催化剂作用下，CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2，写出该反应的热化学方程式：。(3)合成氨在工业生产中具有重要意义。在合成氨工业中I2O5常用于定量测定CO的含量。已知2I2(s)+5O2(g)=2I2O5(s)ΔH=76kJ·mol1；2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH=566kJ·mol1。则该测定反应的热化学方程式为。(4)化学反应原理研究物质转化过程中的规律并在生产生活中有广泛的应用。汽车排气管内的催化转化器可实现尾气无毒处理。已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH=+180.5kJ·mol12C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH=221.0kJ·mol1CO2(g)=C(s)+O2(g)ΔH=+393.5kJ·mol1则反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的ΔH=kJ·mol1。(5)氮及其化合物与人类生产、生活密切相关。氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。已知：CO(g)+NO2(g)=NO(g)+CO2(g)ΔH=akJ·mol1(a>0)2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)ΔH=bkJ·mol1(b>0)若用CO还原NO2至N2，当消耗标准状况下3.36LCO时，放出的热量为kJ(用含有a和b的代数式表示)。【综合训练】考点1认识化学反应中的能量变化1.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。下列说法不正确的是()A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%B.CH4→CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂C.①→②放出能量并形成了C—C键D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率2.最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下:下列说法正确的是()A.CO和O生成CO2是吸热反应B.在该过程中,CO断键形成C和OC.CO和O生成了具有极性共价键的CO2D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程3.根据图中的能量关系,可求得C—H键的键能为()A.414kJ·mol1 B.377kJ·mol1C.235kJ·mol1 D.197kJ·mol1考点2利用盖斯定律计算化学反应的焓变4.通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是()①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l)2H2(g)+O2(g)ΔH1=571.6kJ·mol1②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH2=131.3kJ·mol1③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH3=206.1kJ·mol1A.反应①中电能转化为化学能B.反应②为放热反应C.反应③使用催化剂,ΔH3减小D.反应CH4(g)C(s)+2