高中化学化学反应原理学案113反应焓变的计算

第3课时反应焓变的计算[学习目标定位]1.知道盖斯定律的内容，能用盖斯定律进行有关焓变的简单计算。2.学会有关焓变计算的方法技巧，进一步提高化学计算的能力。一盖斯定律1．盖斯定律的内容：不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应焓变是____________。或者说，化学反应的反应焓变只与反应体系的________________有关，而与反应的________无关。2．盖斯定律的应用利用盖斯定律可以计算出无法或较难测定的化学反应的焓变，其方法有：(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，反应焓变为ΔH；②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应焓变分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。如图所示：则有ΔH＝________________。(2)加合法运用所给热化学方程式通过________________的方法得到所求的热化学方程式。3．同素异形体相互转化的反应焓变相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应焓变很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”观点来计算焓变。已知：P4(白磷，s)＋5O2(g)=P4O10(s)ΔH1＝－2983.2kJ·mol－1①P(红磷，s)＋eq\f(5,4)O2(g)=eq\f(1,4)P4O10(s)ΔH2＝－738.5kJ·mol－1②则白磷转化为红磷的热化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________。相同状况下，能量状态较低的是____________；白磷的稳定性比红磷________(填“高”或“低”)。1.加合法求焓变的解题模型2．解题注意事项(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，所求之和为其代数和。(3)将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”、“－”号必须随之改变。(4)为了防止出错，应将方程式左、右颠倒，用“加法”计算。1．在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：H2S(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=SO2(g)＋H2O(g)ΔH12H2S(g)＋SO2(g)=eq\f(3,2)S2(g)＋2H2O(g)ΔH2H2S(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=S(g)＋H2O(g)ΔH32S(g)=S2(g)ΔH4则ΔH4的正确表达式为()A．ΔH4＝eq\f(2,3)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)B．ΔH4＝eq\f(2,3)(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)C．ΔH4＝eq\f(3,2)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)D．ΔH4＝eq\f(3,2)(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)2．根据盖斯定律，结合下述热化学方程式，回答问题。已知：(1)NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)ΔH＝－176kJ·mol－1(2)HCl(g)＋H2O(l)=HCl(aq)ΔH＝－72.3kJ·mol－1(3)NH3(g)＋HCl(aq)=NH4Cl(aq)ΔH＝－52.3kJ·mol－1(4)NH4Cl(s)＋H2O(l)=NH4Cl(aq)ΔH＝Q则第(4)个方程式中的反应热是________。二反应焓变的计算与比较1．100g碳粉燃烧所得气体中，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与这些碳完全燃烧相比较，损失的热量是____________________________________。2．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__________。3．试比较下列三组ΔH的大小(填“>”“<”或“＝”)(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ΔH1____ΔH2。(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ΔH1____ΔH2。(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ΔH1____ΔH2。1.有关反应热计算的依据(1)根据热化学方程式计算反应热与反应物各物质的物质的量成正比。(2)根据盖斯定律计算根据盖斯定律，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)根据物质燃烧放热数值(或燃烧热)计算可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热。(4)根据反应物和反应产物的键能计算ΔH＝反应物的键能和－反应产物的键能和。2.反应热ΔH的大小比较方法(1)比较ΔH时，把反应热的符号与反应热的数值看作一个整体进行比较，而比较反应放出或吸收的热量时只比较数值。(2)直接比较法依据规律、经验和常识直接判断不同反应的ΔH的大小的方法可称为直接比较法，如：①吸热反应的ΔH肯定比放热反应的大(前者大于0，后者小于0)。②ΔH与物质的量有关，同一反应且物质的状态都相同时，|ΔH|与反应物的物质的量成正比。③等质量的反应物完全燃烧肯定比不完全燃烧放出的热量多；ΔH则要小。④一般情况下，生成等物质的量的水时，强酸和强碱的稀溶液反应肯定比弱酸和强碱、弱碱和强酸、弱酸和弱碱的稀溶液反应放出的热量多(电离要吸热)；中和反应在生成水的同时若还产生沉淀[如硫酸和Ba(OH)2溶液反应]，则放出的热量比只生成水的反应放出的热量多。⑤ΔH与物质的状态有关。等量的可燃物完全燃烧生成液态水肯定比生成气态水放出的热量多；等量的气态反应物反应放出的热量肯定比固态反应物放出的热量多。(3)图示比较法反应热是生成物所具有的总能量与反应物所具有的总能量的差，即ΔH＝E生－E反，画出化学变化过程中的能量变化图后，依据反应物的总能量与生成物的总能量的高低关系可以很方便地比较ΔH的大小。这种方法称为图示比较法。例如：S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1＝－akJ·mol－1；S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2＝－bkJ·mol－1。由于S(g)的能量高于S(s)，如图所示，故相同条件时，S(g)能量高，生成SO2(g)放出热量多，所以a＞b，ΔH1＜ΔH2＜0。(4)盖斯定律法依据盖斯定律，化学反应的反应热只与反应的始态(反应物)和终态(生成物)有关，而与反应进行的具体途径无关。比较两个热化学方程式相减所得到的热化学方程式的ΔH是大于0还是小于0，可以用来判断原来两个反应的ΔH的大小。这种方法称为盖斯定律法。3．标准状态下，气态分子断开1mol化学键的焓变称为键焓。已知H—H键、H—O键和O=O键的键焓分别为436kJ·mol－1、463kJ·mol－1和495kJ·mol－1，下列热化学方程式正确的是()A．H2O(g)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝－485kJ·mol－1B．H2O(g)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝485kJ·mol－1C．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝485kJ·mol－1D．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－485kJ·mol－14．下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是()①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2②S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH3S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH4③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH52H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH6④CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH7CaO(s)＋H2O(l)=Ca(OH)2(s)ΔH8A．① B．④C．②③④ D．①②③1．下列关于盖斯定律描述不正确的是()A．化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关B．盖斯定律遵守能量守恒定律C．利用盖斯定律可间接计算通过实验难以测定的反应的反应热D．利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热2．在298K、100kPa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＋2ΔH2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH23．根据以下三个热化学方程式：2H2S(g)＋3O2(g)=2SO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－Q1kJ·mol－12H2S(g)＋O2(g)=2S(s)＋2H2O(l)ΔH＝－Q2kJ·mol－12H2S(g)＋O2(g)=2S(s)＋2H2O(g)ΔH＝－Q3kJ·mol－1判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是()A．Q1>Q2>Q3 B．Q1>Q3>Q2C．Q3>Q2>Q1 D．Q2>Q1>Q34．把煤作为燃料可通过下列两种途径：途径ⅠC(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1<0途径Ⅱ先制水煤气：C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH2>0再燃烧水煤气：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH3<02H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH4<0请回答下列问题：(1)判断两种途径放热：途径Ⅰ放出的热量__________(填“大于”“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的热量。(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系是__________。(3)由于制取水煤气反应中反应物所具有的总能量________(填“大于”“等于”或“小于”)反应产物具有的总能量，那么在化学反应时，反应物就需要________(填“吸收”或“释放”)能量才能转化为生成物，因此其反应条件为__________。(4)已知：Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)ΔH1＝－25kJ·mol－1①3Fe2O3(s)＋CO(g)=2Fe3O4(s)＋CO2(g)ΔH2＝－47kJ·mol－1②Fe3O4(s)＋CO(g)=3FeO＋CO2(g)ΔH3＝19kJ·mol－1③请写出CO还原FeO的热化学方程式：______________________________________________________________________________________________________________。

答案精析一新知导学1．相同的始态和终态途径2．(1)②ΔH1＋ΔH2＋ΔH3(2)加减乘除3．P4(白磷，s)=4P(红磷，s)ΔH＝－29.2kJ·mol－1红磷低活学活用1．A[给题中方程式依次编号为①、②、③、④，①＋②－③×3得3S(g)=eq\f(3,2)S2(g)ΔH′4＝ΔH1＋ΔH2－3ΔH3，故2S(g)=S2(g)ΔH4＝eq\f(2,3)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。]2．51.4kJ·mol－1解析利用盖斯定律知，(3)＋(2)－(1)＝(4)，则ΔH＝－52.3kJ·mol－1＋(－72.3kJ·mol－1)－(－176kJ·mol－1)＝51.4kJ·mol－1。二新知导学1．784.92kJ解析碳粉完全燃烧可分两步，先生成CO时放热，CO再生成CO2放热，总热量即为完全燃烧放出的热量，因此不完全燃烧与完全燃烧相比，损失的热量就是生成的CO燃烧放出的热量。CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－282.57kJ·mol－11mol282.57kJeq\f(100,12)×eq\f(1,3)molQQ≈784.92kJ。2．－317.3kJ·mol－13．(1)>解析因为C(g)=C(l)ΔH3<0则ΔH3＝ΔH2－ΔH1，ΔH2<ΔH1。(2)<解析ΔH2＋ΔH3＝Δ