1、第第 3 课时课时 反应焓变的计算反应焓变的计算 学业要求 素养对接 1.了解盖斯定律及其应用。 2.能进行反应焓变的简单计算。 模型认知：理解盖斯定律的内容，并能 运用进行焓变计算。 知 识 梳 理 知识点一、盖斯定律 1.内容 不论化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的(填“相同”或 “不同”)。 2.特点 (1)反应的热效应只与始态、终态有关，与途径无关。 (2)反应热总值一定，如下图的 H 与 H1、H2、H3之间的关系。 则 HH1H2H3。 (3)能量守恒：能量既不会增加，也不会减少，只会从一种形式转化为另一种形 式。 3.意义 因为有些反应进行得很慢，有些反应不容易直
2、接发生，有些反应的产品不纯(有 副反应发生)，这给测定反应热造成了困难。此时如果应用盖斯定律，就可以间 接地把它们的反应热计算出来。 知识点二、反应热的计算 反应热计算的几种类型 (1)依据热化学方程式：反应热的绝对值与各物质的物质的量成正比，依据热化 学方程式中的H 求反应热，如 aA bB=cC dD H a b c d |H| n(A) n(B) n(C) n(D) |Q| 则n（A） a n（B） b n（C） c n（D） d |Q| |H|。 (2)依据盖斯定律：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 H 相加或相减，得到一个新的热化学方程式，同时反应热也作相应的
3、改变。 (3)依据反应物断键吸收热量 Q吸与生成物成键放出热量 Q放进行计算：HQ吸 Q放。 (4)依据反应物的总能量 E反应物和生成物的总能量 E生成物进行计算：HE生成物E 反应物。 (5)依据物质燃烧放热数值(或燃烧热 H)计算：Q放n可燃物|H|。 (6)依据比热公式计算：Qcmt。 自 我 检 测 1.已知：C(s)O2(g)=CO2(g) H1393.5 kJ mol 1 CO(g)1 2O2(g)=CO2(g) H2283.0 kJ mol 1 怎样利用盖斯定律求 C(s)1 2O2(g)=CO(g)的反应热 H? 答案 (1)“虚拟路径”法 根据盖斯定律知 H1HH2 HH1H
4、2393.5 kJ mol 1(283.0 kJ mol1)110.5 kJ mol1 (2)“加合”法 变形为 CO2(g)=CO(g)1 2O2(g) H283.0 kJ mol 1，和相加得 C(s)O2(g)CO2(g)=CO2(g)CO(g)1 2O2(g) H110.5 kJ mol 1 即 C(s)1 2O2(g)=CO(g) H110.5 kJ mol 1 2.已知 N2(g)3H2(g)2NH3(g) H92.2 kJ mol 1， 往某一密闭容器中 充入 1 mol N2和 3 mol H2，充分反应，当放出热量 23.05 kJ 时，求 N2的转化率。 解析 N2(g)3
5、H2(g)2NH3 H92.2 kJ mol 1 1 mol 92.2 kJ x 23.05 kJ x0.25 mol (N2)0.25 mol 1 mol 100%25%。 答案 25% 3.已知 HH 键键能为 436 kJ mol 1，HN 键键能为 391 kJ mol1，根据 N 2(g) 3H2(g)2NH3(g) H92.4 kJ mol 1，则 NN 键的键能为_。 解析 HE(NN)3E(HH)6E(NH)92.4 kJ mol 1，代入数据，则 E(NN)945.6 kJ mol 1。 答案 945.6 kJ mol 1 学习任务、盖斯定律的应用 【观图思考】 1.结合图
6、1，如何理解盖斯定律？ 提示 略 2.依据盖斯定律，图 2 中物质转化的各焓变间有什么关系？ 提示 H1H2H3 【名师点拨】 1.虚拟路径法：设计合理的反应途径，求某反应的 H HH1H2或 HH3H4H5。 2.加合法：由已知热化学方程式写目标热化学方程式 3.解题模型 4.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，H 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。 【典例】 根据盖斯定律
7、，结合下述热化学方程式，回答问题。 已知：(1)NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s) H176 kJ mol 1 (2)HCl(g)H2O(l)=HCl(aq) H72.3 kJ mol 1 (3)NH3(g)HCl(aq)=NH4Cl(aq) H52.3 kJ mol 1 (4)NH4Cl(s)H2O(l)=NH4Cl(aq) HQ 则第(4)个方程式中的反应热是_。 解析 利用盖斯定律知，(3)(2)(1)(4)，则 H52.3 kJ mol 1(72.3 kJ mol 1)(176 kJ mol1)51.4 kJ mol1。 答案 51.4 kJ mol 1 变式训练 盖斯定律指出
8、：化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态 (各生成物)有关，而与具体反应进行的途径无关。物质 A 在一定条件下可发生一 系列转化，由图判断下列关系错误的是( ) A.AF，HH6 B.H1H2H3H4H5H61 C.CF，|H|H1H2H6| D.|H1H2H3|H4H5H6| 解析 AF 过程与 FA 过程相反，两个过程反应热的数值大小相等，符号相 反， A 项正确； 整个变化过程起始物和终态物均为 A 物质， 能量变化为 0， 故 H1 H2H3H4H5H60，B 项错误；FC 的 HH6H1H2， 则 CF 的 H(H1H2H6)， 而 AD 的 HH1H2H3， DA 的 H
9、H4H5H6，二者数值相等，符号相反，所以 C 项、D 项也都正 确。 答案 B 1.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 解析 化学反应的反应热与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关。 答案 A 2.已知断裂 1 mol H2(g)中的 HH 键需要吸收 436.4 kJ 的能量，断裂 1 mol O2(g) 中的共价键需要吸收 498 kJ 的能量， 生成 H2O(g)中的 1
10、 mol HO 键能放出 462.8 kJ 的能量。下列说法正确的是( ) A.断裂 1 mol H2O 中的化学键需要吸收 925.6 kJ 的能量 B.2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H480.4 kJ mol 1 C.2H2O(l)=2H2(g)O2(g) H471.6 kJ mol 1 D.H2(g)1 2O2(g)=H2O(l) H240.2 kJ mol 1 解析 A 项，没有指明水的状态，错误；B 项，H2E(HH)E(OO)4E(H O)2436.44984462.8480.4(kJ mol 1)，正确；题给信息中 H 2O 均 为气态，C、D 错误。 答案 B 3.已
11、知 H2(g)Cl2(g)=2HCl(g) H184.6 kJ moL 1，则反应 HCl(g)=1 2 H2(g)1 2Cl2(g)的 H 为( ) A.184.6 kJ moL 1 B.92.3 kJ moL 1 C.369.2 kJ moL 1 D.92.3 kJ moL 1 解析 据两热化学方程式的关系可知 H(184.6 kJ moL 1)1 292.3 kJ moL 1，D 正确。 答案 D 4.下列各组热化学方程式中，化学反应的 H 前者大于后者的是( ) C(s)O2(g)=CO2(g) H1 C(s)1 2O2(g)=CO(g) H2 S(s)O2(g)=SO2(g) H3
12、S(g)O2(g)=SO2(g) H4 H2(g)1 2O2(g)=H2O(l) H5 2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H6 CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H7 CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(s) H8 A. B. C. D. 答案 C 5.下列说法或表示方法正确的是( ) A.已知 2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H1；2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H2，则 H1H2 B.在稀溶液中，H (aq)OH(aq)=H 2O(l) H57.3 kJ mol 1， 若将含 0.5 mol H 2SO4的浓硫酸与含 1 mol NaOH 的溶液混 合
13、，放出的热量大于 57.3 kJ C.由 C(s，石墨)=C(s，金刚石) H1.90 kJ mol 1 可知，金刚石比石墨稳定 D.在 101 kPa 时，2 g H2完全烧烧生成液态水，放出 285.8 kJ 热量，则表示氢气 燃烧的热化学方程式为：2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H285.8 kJ mol 1 解析 A 项，2 mol H2(g)与 1 mol O2(g)完全燃烧生成 2 mol H2O(l)放出的热量大 于生成 2 mol H2O(g)放出的热量，因 H1、H2均小于零，所以 H1H2 B.锡在常温下以灰锡状态存在 C.灰锡转化为白锡的反应是放热反应 D.锡制器
14、皿长期处在低于 13.2 的环境中，会自行毁坏 解析 由知 Sn(灰)转化为 Sn(白)是吸热的，当温度低于 13.2 时 Sn(白)自动 转化为 Sn(灰)，所以 A、B、C 都错，D 正确。 答案 D 3.已知：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g) Ha kJ mol 1 2C(s)O2(g)=2CO(g) H220 kJ mol 1 HH 键、O=O 键和 OH 键的键能分别为 436 kJ mol 1、496 kJ mol1 和 462 kJ mol 1，则 a 为( ) A.332 B.118 C.350 D.130 解析 根据盖斯定律，由第一个反应2第二个反应得，2H2O(g
15、)=O2(g) 2H2(g) H(2a220)kJ mol 1。根据反应热与键能的关系计算，则 2a220 4462(4362496)，解得 a130。本题选 D。 答案 D 4.已知下列热化学方程式： Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)； H24.8 kJ/mol Fe2O3(s)1 3CO(g)= 2 3Fe3O4(s) 1 3CO2(g)； H15.73 kJ/mol Fe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO2(g)； H640.4 kJ/mol 则 14 g CO 气体还原足量 FeO 固体得到 Fe 单质和 CO2气体时对应的 H 约为 ( ) A.218
16、 kJ/mol B.109 kJ/mol C.218 kJ/mol D.109 kJ/mol 解析 14 g CO 气体的物质的量为1 2mol。 该问题可以转化为 1 2CO(g) 1 2FeO(s)= 1 2 Fe(s)1 2CO2(g) H？所以应用盖斯定律，若把已知给出的 3 个热化学方程式 按照顺序编号为、，那么由已知反应()3 2 1 6即可得到所 求反应，再由盖斯定律即可得出结果。 答案 B 5.能源问题是人类社会面临的重大课题，H2、CO、CH3OH 都是重要的能源物质， 它们的燃烧热依次为 285.8 kJ moL 1、282.5 kJ moL1、 726.7 kJ moL1
17、。已知 CO 和 H2在一定条件下可以合成甲醇 CO(g)2H2(g)=CH3OH(l)。 则 CO 与 H2反应 合成甲醇的热化学方程式为( ) A.CO(g)2H2(g)=CH3OH(l) H127.4 kJ moL 1 B.CO(g)2H2(g)=CH3OH(l) H127.4 kJ moL 1 C.CO(g)2H2(g)=CH3OH(g) H127.4 kJ moL 1 D.CO(g)2H2(g)=CH3OH(g) H127.4 kJ moL 1 解析 根据题给三种物质的燃烧热可以写出： H2(g)1 2O2(g)=H2O(l) H1285.8 kJ moL 1 CO(g)1 2O2(
18、g)=CO2(g) H2282.5 kJ moL 1 CH3OH(l)3 2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H3726.7 kJ moL 1 运用盖斯定律进行计算，即2可得：CO(g)2H2(g)=CH3OH(l) H2H1H2H32(285.8 kJ moL 1)(282.5 kJ moL1)(726.7 kJ moL 1)127.4 kJ moL1。 答案 A 6.已知： C(s)O2(g)=CO2(g) H1 CO2(g)C(s)=2CO(g) H2 2CO(g)O2(g)=2CO2(g) H3 4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s) H4 3CO(g)Fe2O3(s)=3
19、CO2(g)2Fe(s) H5 下列关于上述反应焓变的判断正确的是( ) A.H10，H30，H40 C.H1H2H3 D.H3H4H5 解析 C、CO 的燃烧都是放热反应，故 H10、H30，铁的氧化为放热反应，则 H4”、“”或“”)890 kJ。 (2)忽略水煤气中其他成分，相同状况下若得到相等的热量，所需水煤气与甲烷 的体积比约为_；燃烧生成的 CO2的质量比约为_。 (3)以上数据和计算说明，以天然气代替水煤气作民用燃料，突出的优点是 _ _。 解析 (1)1 mol H2完全燃烧生成液态水放出 285.8 kJ 热量， 根据热化学方程式的 书写要求，则 2H2(g)O2(g)=2H
20、2O(l) H571.6 kJ moL 1。 因气态水变为液态水要放热，故 1 mol CH4完全燃烧生成 CO2和水蒸气，放出的 热量小于 890 kJ。 (2)设放出的热量为 890 kJ，所需 CH4的体积为 Vm，则所需水煤气的体积为 890 kJ 283 kJ moL 1285.8 kJ moL12Vm3Vm，故V（水煤气） V（CH4） 3Vm Vm 3 1。由 CO CO2，CH4CO2。知 3 体积水煤气得 1.5 体积 CO2，1 体积甲烷得 1 体积 CO2， 故燃烧生成的 CO2质量比为1.5 1 3 2。 (3)使用天然气作燃料，燃烧热值高，且减少了 CO2的排放。 答
21、案 (1)2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJ moL 1 (2)31 32 (3)燃烧热值高，减少了 CO2的排放量，有利于保护环境 13.(1)甲硅烷(SiH4)是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成 SiO2和 水蒸气。已知室温下 1 g 甲硅烷自燃放出热量 44.6 kJ，其热化学方程式是： _ _。 (2)使 Cl2(g)和 H2O(g)通过灼热的炭层， 生成 HCl(g)和 CO2(g)是放热反应， 当 1 mol Cl2(g)参与反应时释放 145 kJ 的热量，写出此反应的热化学方程式： _ _。 (3)家用液化气中的主要成分之一是丁烷， 当 10
22、 kg 丁烷完全燃烧并生成 CO2和液 态水时，放出的热量是 5105 kJ，试写出丁烷燃烧的热化学方程式： _ _。 解析 (1)1 mol SiH4完全燃烧生成 SiO2(s)和 H2O(g)时，放出热量为 3244.6 kJ 1 427.2 kJ，故其热化学方程式为：SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(g) H 1 427.2 kJ moL 1。 (2)由题意可知 Cl2、H2O 和 C 发生反应的化学方程式为 2Cl22H2OC=4HCl CO2，2 mol Cl2参加反应释放出的热量为 2145 kJ290 kJ，故其热化学方程 式为：2Cl2(g)2H2O(g)C(
23、s)=4HCl(g)CO2(g) H290 kJ moL 1。 (3)1 mol 丁烷完全燃烧生成 CO2(g)和液态水时， 放出的热量为 58 g510 5 kJ 10103 g 2 900 kJ，故其热化学方程式为：C4H10(g)13 2 O2(g)=4CO2(g)5H2O(l) H 2 900 kJ moL 1。 答案 (1)SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(g) H1 427.2 kJ moL 1 (2)2Cl2(g)2H2O(g)C(s)=4HCl(g)CO2(g) H290 kJ moL 1 (3)C4H10(g)13 2 O2(g)=4CO2(g)5H2O(l) H2 900 kJ moL 1
