第3讲反应热的计算

第3讲反应热的计算知识梳理知识梳理一、盖斯定律1．盖斯定律的内容大量实验证明，一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其是相同的。2．盖斯定律的意义应用盖斯定律可以间接计算以下情况(不能直接测定)的反应热：（1）有些反应进行得。（2）有些反应不容易发生。（3）有些反应的生成物(有副反应发生)。3．应用盖斯定律的计算方法（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变成D，反应热为ΔH；②由A经过变成，再由变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。如图所示：则有ΔH＝。（2）加合法：加合法就是运用所给通过的方法得到所求的热化学方程式。【举例】根据如下两个反应，选用上述两种方法，计算出C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)CO(g)的反应热ΔH。Ⅰ.C(s)＋O2(g)CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1Ⅱ.CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol－1①“虚拟路径”法反应C(s)＋O2(g)=CO2(g)的途径可设计如下：则ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5kJ·mol－1。②加合法分析：找唯一：C、CO分别在Ⅰ、Ⅱ中出现一次同侧加：C是Ⅰ中反应物，为同侧，则“＋Ⅰ”异侧减：CO是Ⅱ中反应物，为异侧，则“－Ⅱ”kJ·mol－1。【参考答案】反应热很慢直接不纯直接BCCΔH1＋ΔH2＋ΔH3热化学方程式加减乘除二、反应热的计算1．根据热化学方程式计算：热化学方程式中数值与各物质的化学计量数成。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|)2．根据反应物、生成物的计算：ΔH＝反应物的键能总和－。3．根据物质的燃烧热计算：Q(放)＝。4．根据盖斯定律计算：将两个或两个以上的包括其ΔH相加或，得到一个新的热化学方程式及其。【参考答案】反应热正比键能生成物的键能总和数值n(可燃物)×|ΔH(燃烧热)|热化学方程式相减ΔH三、反应热(ΔH)的比较1．ΔH大小比较时注意事项ΔH是有符号“＋”“－”的，比较时要带着比较。（1）吸热反应的ΔH为“”，放热反应的ΔH为“”，所以吸热反应的ΔH一定放热反应的ΔH。（2）放热反应的ΔH为“－”，所以放热越多，ΔH越。2．常见的几种ΔH大小比较方法（1）如果化学计量数，ΔH的也要加倍（2）同一反应，反应物或生成物的状态不同，不同；在同一反应里，反应物或生成物状态不同时，要考虑A(g)eq\o(,\s\up7(放热),\s\do5(吸热))A(l)eq\o(,\s\up7(放热),\s\do5(吸热))A(s)，或者从三状态自身的能量比较：E(g)＞＞E(s)，可知反应热大小亦。（3）类型不同，相同的反应，反应热不同如C(s，石墨)＋O2(g)CO2(g)ΔH1＝－akJ·mol－1C(s，金刚石)＋O2(g)CO2(g)ΔH2＝－bkJ·mol－1（4）根据反应进行的比较反应热大小①其他条件相同，燃烧越，放出热量，ΔH，如C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)CO(g)ΔH1；C(s)＋O2(g)CO2(g)ΔH2，则ΔH1ΔH2。②对于可逆反应，由于反应物不可能完全转化为，所以实际放出(或吸收)的热量相应的热化学方程式中的ΔH的。（5）中和反应中反应热的大小不同①浓硫酸和固体反应生成1mol水时，放出的热量一定大于kJ(浓硫酸稀释和氢氧化钠固体溶解时都会放出热量)。②和NaOH溶液反应生成1mol水时，放出的热量一定57.3kJ(醋酸电离会吸热)。③稀硫酸和溶液反应生成1mol水时，反应放出的热量一定57.3kJ(SOeq\o\al(2－,4)和Ba2＋反应生成BaSO4沉淀会放热)。【参考答案】符号＋－大于小加倍绝对值反应热E(l)不相同晶体产物程度充分越多越小＞生成物小于绝对值氢氧化钠57.3醋酸小于Ba(OH)2大于典例分析典例分析考点一：盖斯定律及其计算【典例1】用催化还原，可以消除氮氧化物的污染。例如：①

②

下列说法不正确的是（）A．若用标准状况下还原生成和水蒸气，放出的热量为173.4kJB．由反应①可推知：

C．若均有1mol甲烷反应时，反应①②转移的电子数相同D．反应②中当完全反应时转移电子的物质的量为1.60mol【答案】D【解析】A．利用盖斯定律，由可得，则标准状况下4.48L(即0.2mol)还原生成和水蒸气时，放出的热量为173.4kJ，A项正确；B．气态水转化为液态水是放热过程，若反应①中生成的水为液态时，放出热量更多，更小，故，B项正确；C．若均有1mol甲烷反应，氧化产物均为，反应①②转移的电子数均为，则反应①②转移电子数相同，C项正确；D．反应②中有1mol甲烷反应时，转移电子物质的量是8mol，但没有注明反应物所处的温度和压强，反应物的物质的量未知，所以不能计算转移电子的物质的量，D项错误；答案选D。考点二：反应热的计算【典例2】相同温度和压强下，关于反应的△H，下列判断不正确的是（）①CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

△H1②CH4(g)C(s)+2H2(g)

△H2③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

△H3④2CO(g)C(s)+CO2(g)

△H4⑤CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)

△H5A．△H4=△H2△H1 B．△H2＞0，△H4＞0C．△H5=△H2+△H3△H1 D．△H3＞H5【答案】B【解析】A．已知①CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

△H1②CH4(g)C(s)+2H2(g)

△H2根据盖斯定律，将②①，整理可得2CO(g)C(s)+CO2(g)

△H=△H2△H1=△H4，A正确；B．②CH4(g)C(s)+2H2(g)的正反应为吸热反应，△H2＞0，④2CO(g)C(s)+CO2(g)的正反应为放热反应，△H4＜0，B错误；C．已知①CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

△H1②CH4(g)C(s)+2H2(g)

△H2③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

△H3根据盖斯定律，将②+③①，整理可得CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)

△H=△H2+△H3△H1，即△H5=△H2+△H3△H1，C正确；D．③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的正反应是吸热反应，△H3＞0，⑤CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)的正反应是吸热反应，△H5＞0，③⑤整理可得CO2(g)CO(g)+C(s)为吸热反应，△H3△H5＞0，故△H3＞H5，D正确；故合理选项是B。同步训练同步训练1．已知下列热化学方程式：H2O(g)=H2O(l)△H=Q1kJ·mol1；C2H5OH(g)=C2H5OH(l)△H=Q2kJ·mol1；C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)△H=Q3kJ·mol1。若46g液体酒精完全燃烧，最后恢复到室温，放出的热量为(单位：kJ)（）A．3Q1+Q2+Q3 B．(3Q1+Q2+Q3) C．3Q1+Q2Q3 D．3Q1Q2+Q3【答案】D【解析】液体酒精完全燃烧的方程式为C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)，记①H2O(g)=H2O(l)ΔH=Q1kJ·mol1；②C2H5OH(g)=C2H5OH(l)ΔH=Q2kJ·mol1；③C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)ΔH=Q3kJ·mol1，则根据盖斯定律，由3×①②+③可得C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)，则C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)的ΔH=3×ΔH1ΔH2+ΔH3=(3Q1Q2+Q3)kJ/mol，因此46g液体酒精（1mol）完全燃烧，最后恢复到室温，放出的热量为3Q1Q2+Q3，故选D；答案选D。2．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：【答案】D【解析】A．物质由气态变为液态时放出能量，则与反应生成2mol液态HF放出的热量大于270kJ，A错误；B．根据反应可知，该反应为放热反应，则在相同条件下，与的能量总和大于2molHF(g)的能量，B错误；C．因该反应的正反应为放热反应，所以逆反应是吸热反应，C错误；D．由反应方程式可知，该反应的，为放热反应，说明反应物的总能量大于生成物的总能量，D正确；故选：D。3．已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，有关物质的化学键键能(拆开1mol化学键所需要的能量)如下：则该反应生成2molNH3时的能量变化是（）共价键N≡NH—HN—H键能(kJ/mol)945436391A．吸收46.5kJ B．46.5kJ C．吸收93kJ D．放出93kJ【答案】D【解析】反应热=反应物的总键能生成物的总键能，依据表中数据可知，反应物的总键能=945kJ/mol+3436kJ/mol=2253kJ/mol，生成物的总键能=23391kJ/mol=2346kJ/mol，则反应热=2253kJ/mol2346kJ/mol=93kJ/mol，因此该反应生成2molNH3时放出93kJ的热量，答案选D。4．已知：

。若断裂、需要吸收的能量分别为436kJ、945.6kJ，则断裂需要吸收的能量为（）A．391kJ B．737kJC．1173kJ D．1474kJ【答案】A【解析】断裂需要吸收的能量为xkJ，则根据=反应物的键能之和生成物的键能之和可知，，解得x=391，即断裂需要吸收的能量为391kJ，A项符合题意；答案选A。5．已知298K时：C(s)+O2(g)=CO(g)

△H1=−110.5mol∙L−1；C(s)+O2(g)=CO2(g)

△H2=−393.5mol∙L−1；则C(s)+CO2(g)=2CO(g)的△H为（）A．+283mol∙L−1 B．+172.5mol∙L−1 C．−172.5mol∙L−1 D．−504mol∙L−1【答案】B【解析】根据题意，根据盖斯定律第一个方程式的2倍减去第二个方程式得到C(s)+CO2(g)=2CO(g)的△H=−110.5mol∙L−1×2−(−393.5mol∙L−1)=+172.5mol∙L−1，故B符合题意。综上所述，答案为B。6．如图是1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)的过程中能量变化示意图，下列说法正确的是（）A．正反应的活化能大于逆反应的活化能B．断开1molNO2(g)和1molCO(g)化学键吸收的能量大于形成1molNO(g)和1molCO2(g)化学键所放出的能量C．该反应的热化学方程式为NO2+CO=CO2+NO

△H=234kJ·mol1D．使用催化剂，能够提高活化分子百分数，使b与a的差值减小【答案】D【解析】A．△H=正反应的活化能逆反应的活化能＜0，因此正反应的活化能小于逆反应的活化能，A错误；B．△H=反应物的总键能生成物的总键能＜0，则断开1molNO2(g)和1molCO(g)化学键吸收的能量小于形成1molNO(g)和1molCO2(g)化学键所放出的能量，B错误；C．热化学方程式需要注明物质状态，则热化学方程式应为：NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)△H=234kJ·mol1，C错误；D．使用催化剂，能够降低反应的活化能，从而提高活化分子百分数，使b与a的差值减小，D正确；答案选D。7．已知各共价键的键能如下表所示，下列说法正确的是（）共价键HHFFHFHClHI键能E

(kJ/mol)436157568432298A．HF熔沸点高，是因为H−F键能较大B．432kJ/mol＞E(HBr)＞298kJ/molC．表中看出F2能量最低D．H2(g)

+F2(g)=2HF(g)

△H=+525kJ/mol【答案】B【解析】A．HF熔沸点高，是因为HF分子间含氢键，与键能大小无关，故A错误；B．同主族从上往下半径逐渐增大，即Br的半径介于Cl和I之间，因此，HBr的键能介于HCl和HI之间，即432kJ/mol＞E(HBr)＞298kJ/mol，故B正确；C．键能越大，共价键越稳定，根据数据，HF能量最低，故C错误；D．根据△H=反应物的键能总和生成物的键能总和=(436+1572×568)kJ/mol=543kJ/mol，H2(g)+F2(g)=2HF(g)△H=543kJ/mol，故D错误；故选：B。8．两种制备硫酸的途径(反应条件略)如图。下列说法正确的是（）A．S和过量反应可直接生成B．含0.5mol的稀溶液与足量溶液反应，放出的热量即为中和热C．能使紫色石蕊试液先变红后褪色D．若，则为放热反应【答案】D【解析】A．O2不管过量与否，S和O2反应都生成SO2，不可能直接生成SO3，A错误；B．中和热是指稀的强酸和强碱溶液生成1molH2O和可溶性盐的过程中的热效应，由于生成BaSO4沉淀的过程也是会放出热量，故含0.5mol的稀溶液与足量溶液反应，放出的热量不是中和热，B错误；C．SO2的漂白性是有局限性的，不能是指示剂褪色，即SO2能使紫色石蕊试液只变红而不会褪色，C错误；D．由题干图示信息可知，过程①的热化学方程式为：SO2(g)+H2O2(l)=H2SO4(aq)，过程②的热化学方程式为：SO2(g)+(g)=SO3(g)，过程③的热化学方程式为：SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(aq)，则反应2①2②2③可得，故=2，故若，则＜0，故为放热反应，D正确；故答案为：D。9．是一种储氢材料，可作为固体火箭推进剂。通过激光加热引发的燃烧反应之后，燃烧时的温度随时间变化关系如图所示。燃烧不同阶段发生的主要变化如下：下列分析正确的是（）A．燃烧需要激光加热引发，所以燃烧是吸热反应B．其他条件相同时，等物质的量的燃烧放热大于燃烧放热C．在反应过程中，a点时物质所具有的总能量最小D．【答案】C【解析】A．燃烧反应都是放热反应，所以AlH3燃烧是放热反应，A项错误；B．其他条件相同时，Al(s)具有的能量比Al(g)小，所以等物质的量的Al(s)燃烧放热小于Al(g)燃烧放热，B项错误；C．在反应过程中，a点时温度最高，则放出的热量最多，生成物所具有的总能量比前面反应中都低，C项正确；D．令反应：①为2AlH3(s)=2Al(s)+3H2(g)△H1、②为H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H2、③为Al(s)=Al(g)△H3、④为Al(g)+O2(g)=(s)△H4，利用盖斯定律，将①+②×3+③×2+④×2得：2AlH3(s)+3O2(g)=Al2O3(s)+3H2O(g)△H=△H1+3△H2+2△H3+2△H4，D项错误；答案选C。10．已知2H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)

ΔH=98kJ/mol，平衡常数为K。在含少量I的溶液中，H2O2分解反应过程为：i．H2O2(l)+I(aq)=H2O(l)+IO(aq)

ΔH1平衡常数为K1。ii．H2O2(l)+IO(aq)=H2O(l)+O2(g)+I(aq)

ΔH2平衡常数为K2。下列说法一定正确的是（）A．IO是H2O2分解反应的催化剂B．欲分解2molH2O2(l)，至少需要提供98kJ的热量C．若生成22.4LO2，则反应ii转移电子的物质的量为2molD．ΔH1+ΔH2=ΔH，K=K1·K2【答案】D【解析】A．反应i+ii可得，，说明为分解反应的催化剂，A错误；B．双氧水的分解为放热反应，则分解2

mol至少放出98

kJ的热量，B错误；C．未指明温度和压强，不能计算转移电子数，C错误；D．根据盖斯定律可知，i+ii可得，则，，D正确；故选D。二、原理综合题11．回答下列问题：（1）乙烷是一种优质的能源物质，25℃，101kPa时，15g乙烷完全燃烧，生成二氧化碳和液态水，放出780KJ热量，写出乙烷燃烧热的热化学方程式：_______（2）红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)，反应过程如下：2P(s)+3Cl2(g)=2PCl3(g)△H=﹣612kJ/mol2P(s)+5Cl2(g)=2PCl5(g)△H=﹣798kJ/mol气态PCl5生成气态PCl3和Cl2的热化学方程式为_______。（3）用50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：①从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是_______。②烧杯间填满碎纸条的作用是_______。③用相同浓度和体积的氨水(NH3•H2O)代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会_______；(填“偏大”、“偏小”、“无影响”)。【答案】（1）C2H6(g)+O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)

△H=﹣1560kJ/mol（2）PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)

△H=+93kJ/mol（3）

环形玻璃搅拌棒

保温、隔热，减少实验过程中的热量损失

偏小【解析】（1）已知乙烷是一种优质的能源物质，25℃，101kPa时，15g乙烷完全燃烧，生成二氧化碳和液态水，放出780KJ热量，则1mol乙烷完全燃烧生成CO2和液体水放出的热量为780×2=1560kJ，则乙烷燃烧热的热化学方程式为：C2H6(g)+O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H=﹣1560kJ/mol，故答案为：C2H6(g)+O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H=﹣1560kJ/mol；（2）由题干信息可知，反应I：2P(s)+3Cl2(g)=2PCl3(g)△H1=﹣612kJ/mol反应II：2P(s)+5Cl2(g)=2PCl5(g)△H2=﹣798kJ/mol，则PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)可由(III)，根据盖斯定律可知，==+93kJ/mol，则气态PCl5生成气态PCl3和Cl2的热化学方程式为PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)△H=+93kJ/mol，故答案为：PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)△H=+93kJ/mol；（3）①从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是环形玻璃搅拌棒，故答案为：环形玻璃搅拌棒；②烧杯间填满碎纸条的作用是保温、隔热，减少实验过程中的热量损失，故答案为：保温、隔热，减少实验过程中的热量损失；③用相同浓度和体积的氨水(NH3•H2O)代替NaOH溶液进行上述实验，由于NH3•H2O是弱碱，属于弱电解质，边反应边电离，而电离过程是一个吸热过程，故测得的中和热的数值会偏小，故答案为：偏小。12．根据所学内容，回答下列问题：（1）在微生物作用的条件下，经过两步反应被氧化成。两步反应的能量变化示意图如下：①第一步反应是___________(填“放热”或“吸热”)反应，判断依据是___________。②1mol(aq)全部氧化成(aq)的热化学方程式是___________。（2）白磷、红磷是磷的两种同素异形体，在空气中燃烧得到磷的氧化物，空气不足时生成P4O6，空气充足时生成P4O10。①已知298K时白磷、红磷完全燃烧的热化学方程式分别为：P4(s，白磷)+5O2(g)=P4O10(s)ΔH1=2983.2kJ·mol1P(s，红磷)+O2(g)=P4O10(s)ΔH2=738.5kJ·mol1则该温度下白磷转化为红磷的热化学方程式为______。相同状况下，能量较低的是________(填“红磷”或“白磷”)，白磷的稳定性比红磷___________(填“高”或“低”)。②已知298K