第 3 讲 反应热的计算
学习目标
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。
课前诊断
1.下列热化学方程式中能表示可燃物燃烧热的是( )
A.CO(g) 1+ O2(g)===CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol-1
2
B.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802.3 kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-484.0 kJ·mol-1
2.在 25℃、101 kPa下,1 g 甲醇燃烧生成 CO2和液态水时放热 22.68 kJ,下列热化学方程
式正确的是( )
A.CH 3 -3OH(l)+ O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+725.8 kJ·mol 1
2
B.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 452 kJ·mol-1
C.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO -2(g)+4H2O(l) ΔH=-725.8 kJ·mol 1
D.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH -=+1 452 kJ·mol 1
3.下列关于热化学方程式的描述或结论正确的是( )
选项 已知热化学方程式 有关描述或结论
A 3O2(g)===2O3(g) ΔH=+242.6 kJ·mol-1 氧气的能量比臭氧的高
B C3H8(g)===C2H4(g)+CH4(g) ΔH>0 丙烷比乙烯稳定
NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) 含 10.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸
C
ΔH=-57.3 kJ·mol-1 完全中和,放出的热量约为 14.3 kJ
①2C(石墨,s)+2O2(g)===2CO2(g) ΔH1;
D ΔH1>ΔH2
②2C(石墨,s)+O2(g)===2CO(g) ΔH2
4.油酸甘油酯(相对分子质量为 884)在体内代谢时可发生如下反应:
C57H104O6(s)+80O2(g)===57CO2(g)+52H2O(l)
已知燃烧 1 kg 该化合物释放出热量 3.8×104 kJ,油酸甘油酯的燃烧热约为( )
A.3.8×104 kJ·mol-1 B.-3.8×104 kJ·mol-1
C.3.4×104 kJ·mol-1 D.-3.4×104 kJ·mol-1
知识清单
知识点 1 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,其反应热是相同的。
换句话说,化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
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)有些反应进行得很慢。
(2)有些反应不容易直接发生。
(3)有些反应的生成物不纯(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ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
(2)加合法
加合法就是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。
举例说明:
1
根据如下两个反应,选用上述两种方法,计算出 C(s)+ O2(g)===CO(g)的反应热ΔH。
2
Ⅰ.C(s)+O2(g)===CO -2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol 1
Ⅱ.CO(g) 1+ O -2(g)===CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol 1
2
①“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=-110.5 kJ·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”
调计量数:化学计量数相同,不用调整,则Ⅰ-Ⅱ即为运算式。所以ΔH=ΔH1-ΔH2=-110.5 kJ·
mol-1。
经典例题
例 1.已知反应:
H2(g) 1+ O2(g)===H2O(g) ΔH1
2
1N2(g)+O2(g)===NO2(g) ΔH2
2
1N 32(g)+ H2(g)===NH3(g) ΔH3
2 2
则反应 2NH3(g) 7+ O2(g)===2NO2(g)+3H2O(g)的ΔH为( )
2
A.2ΔH1+2ΔH2-2ΔH3
B.ΔH1+ΔH2-ΔH3
C.3ΔH1+2ΔH2+2ΔH3
D.3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3
例 2.根据下列热化学方程式:
①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
1
②H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ·mol-1
2
③CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-870.3 kJ·mol-1
可以计算出 2C(s)+2H2(g)+O2(g)====CH3COOH(l)的反应热为________________(写出计算
过程)。
知识点 2 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) ΔH
a b c d |ΔH|
n(A) n(B) n(C) n(D) Q
n A n B n C n D Q
则 = = = =
a b c d |ΔH|
例 1 已知由氢气和氧气反应生成 4.5 g水蒸气时放出 60.45 kJ的热量。
(1)写出 H2燃烧的热化学方程式。
(2)计算该条件下 50 g H2燃烧放出的热量。
2.根据反应物、生成物的键能计算
ΔH=反应物的键能总和-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—H C—F H—F F—F
键能/kJ·mol-1 414 489 565 155
3.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=-2 215 kJ·mol-1,若一定量的丙烷完全燃烧后生成 1.8 g水,
则放出的热量约为( )
A.55 kJ B.220 kJ
C.550 kJ D.1 108 kJ
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=-75 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol-1
C(s) 1+ O2(g)===CO(g) ΔH=-111 kJ·mol-1
2
-
该催化重整反应的ΔH=________kJ·mol 1。
知识点 3 反应热(ΔH)的比较
1.ΔH大小比较时注意事项
ΔH是有符号“+”“-”的,比较时要带着符号比较。
(1)吸热反应的ΔH为“+”,放热反应的ΔH为“-”,
所以吸热反应的ΔH一定大于放热反应的ΔH。
(2)放热反应的ΔH为“-”,所以放热越多,ΔH越小。
2.常见的几种ΔH大小比较方法
(1)如果化学计量数加倍,ΔH的绝对值也要加倍
例如,H2(g)
1
+ O2(g)===H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1;
2
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH -2=-b kJ·mol 1,其中ΔH2<ΔH1<0,且 b=2a。
(2)同一反应,反应物或生成物的状态不同,反应热不同
放热 放热
在同一反应里,反应物或生成物状态不同时,要考虑 A(g) A(l) A(s),或者
吸热 吸热
从三状态自身的能量比较:E(g)>E(l)>E(s),可知反应热大小亦不相同。
如 S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1=-a kJ·mol-1
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH -2=-b kJ·mol 1
(3)晶体类型不同,产物相同的反应,反应热不同
C(s ) O (g)===CO (g) ΔH a kJ·mol-如 ,石墨 + 2 2 1=- 1
C(s,金刚石)+O2(g)===CO2(g) ΔH -2=-b kJ·mol 1
(4)根据反应进行的程度比较反应热大小
1
①其他条件相同,燃烧越充分,放出热量越多,ΔH越小,如 C(s)+ O2(g)===CO(g) ΔH1;
2
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2。
②对于可逆反应,由于反应物不可能完全转化为生成物,所以实际放出(或吸收)的热量小于
相应的热化学方程式中的ΔH的绝对值。如:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)ΔH=-197 kJ·mol
-1,向密闭容器中通入 2 mol SO2(g)和 1 mol O2(g),发生上述反应,达到平衡后,放出的热
量小于 197 kJ,但ΔH仍为-197 kJ·mol-1。
(5)中和反应中反应热的大小不同
①浓硫酸和氢氧化钠固体反应生成 1 mol水时,放出的热量一定大于 57.3 kJ(浓硫酸稀释和
氢氧化钠固体溶解时都会放出热量)。
②醋酸和 NaOH溶液反应生成 1 mol水时,放出的热量一定小于 57.3 kJ(醋酸电离会吸热)。
③稀硫酸和 Ba(OH)2溶液反应生成 1 mol -水时,反应放出的热量一定大于 57.3 kJ(SO 24 和
Ba2+反应生成 BaSO4沉淀会放热)。
经典例题
例 1.下列各组热化学方程式中,ΔH1<ΔH2的是( )
①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(s) 1+ O2(g)===CO(g) ΔH2
2
②S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH1
S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH2
1
③H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH1
2
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2
④CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH1
CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH2
A.① B.②③④ C.④ D.①②③
例 2.已知:C(s,金刚石)===C(s,石墨) ΔH=-1.9 kJ·mol-1
C(s,金刚石)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH2
根据上述反应所得出的结论正确的是( )
A.ΔH1=ΔH2 B.ΔH1>ΔH2
C.ΔH1<ΔH2 D.金刚石比石墨稳定
例 3.下列两组热化学方程式中,有关ΔH的比较正确的是( )
①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH1
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH2
②NaOH(aq) 1+ H2SO ( )===14 浓 Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH3
2 2
NaOH(aq)+CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH4
A.ΔH1>ΔH2;ΔH3>ΔH4
B.ΔH1>ΔH2;ΔH3<ΔH4
C.ΔH1=ΔH2;ΔH3<ΔH4
D.ΔH1<ΔH2;ΔH3>ΔH4
课堂闯关
1.某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将 H2O、CO2转变成 H2、CO。其过程如下:
太阳能
mCeO2――→(m-x)CeO2·xCe+xO2
①
900℃
(m-x)CeO2·xCe+xH2O+xCO2――→mCeO2+xH2+xCO
②
下列说法不正确的是( )
A.该过程中 CeO2没有消耗
B.该过程实现了太阳能向化学能的转化
C.图中ΔH1=ΔH2+ΔH3
D.H (g) 12 + O2(g)===H2O(g)的反应热大于ΔH3
2
2.已知 298 K、101 kPa时:
2H2O(g)===O2(g)+2H2(g) ΔH1
Cl2(g)+H2(g)===2HCl(g) ΔH2
2Cl2(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+ΔH2
C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2 D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
3.发射火箭时使用的燃料可以是液氢和液氧,已知下列热化学方程式:
H (g) 1① 2 + O2(g)===H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ·mol-1
2
②H2(g)===H2(l) ΔH2=-0.92 kJ·mol-1
③O2(g)===O2(l) ΔH -3=-6.84 kJ·mol 1
④H2O(l)===H2O(g) ΔH4=+44.0 kJ·mol-1
1
则反应 H2(l)+ O2(l)===H2O(g)的反应热ΔH为( )
2
A.+237.46 kJ·mol-1 B.-474.92 kJ·mol-1
C.-118.73 kJ·mol-1 D -.-237.46 kJ·mol 1
4.肼(N2H4)是火箭发动机的一种燃料,反应时 N2O4为氧化剂,反应生成 N2和水蒸气。
已知:
①N2(g)+2O2(g)===N2O4(g) ΔH=+8.7 kJ·mol-1
②N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·mol-1
下列表示 N2H4和 N2O4反应的热化学方程式,正确的是( )
A.2N2H4(g)+N -2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 076.7 kJ·mol 1
B.N 12H4(g)+ N2O4(g)===3N -2(g)+2H2O(g) ΔH=-542.7 kJ·mol 1
2 2
C.2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-542.7 kJ·mol-1
D.2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 076.7 kJ·mol-1
5.已知:①H2(g)
1 -
+ O2(g)===H2O(g) ΔH1=a kJ·mol 1
2
②2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH2=b kJ·mol-1
③H2(g) 1+ O2(g)===H2O(l) ΔH3=c kJ·mol-1
2
④2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH4=d kJ·mol-1
下列关系中正确的是( )
A.a<c<0 B.b>d>0
C.2a=b<0 D.2c=d>0
6.已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式用离子方程式可表示为 H+(aq)+
OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,又知电解质的电离是吸热过程。向 1 L 0.5 mol·L-
1的 NaOH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ΔH1、ΔH2、ΔH3,则ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系是( )
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3<ΔH2
C.ΔH1=ΔH3>ΔH2 D.ΔH1>ΔH3>ΔH2
7.通常人们把拆开 1 mol某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡
量化学键的强弱,也可用于估算化学反应的反应热。已知:1 mol Si(s)含 2 mol Si—Si
化学键 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C
键能/kJ·mol-1 460 360 436 431 176 347
高温
工业上高纯硅可通过下列反应制取:SiCl4(g)+2H2(g)=====Si(s)+4HCl(g),该反应的ΔH为
( )
A.+236 kJ·mol-1 B.-236 kJ·mol-1
C.+412 kJ·mol-1 D.-412 kJ·mol-1
8.已知 C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
H2(g)
1
+ O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.5 kJ·mol-1
2
欲得到相同热量,需充分燃烧 C和 H2的质量比约为( )
A.12∶3.25 B.3.25∶12
C.1∶1 D.6∶1
9 -.已知:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol 1,CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+
2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1。现有 H2与 CH4的混合气体 112 L(标准状况下),使其完全燃
烧生成 CO2(g)和 H2O(l),若实验测得反应放热 3 845.8 kJ,则原混合气体中 H2与 CH4的物
质的量之比是( )
A.1∶1 B.1∶3 C.1∶4 D.2∶3
10.依据题意,写出下列反应的热化学方程式。
(1)若适量的 N2和 O2完全反应生成 NO2,每生成 23 g NO2需要吸收 16.95 kJ 热量。则该反
应的热化学方程式为______________________________________________________。
(2)用 NA表示阿伏加德罗常数的值,在 C2H2(气态)完全燃烧生成 CO2和液态水的反应中,每
有 5NA个电子转移时,放出 650 kJ的热量。则该反应的热化学方程式为__________________。
(3)已知拆开 1 mol H—H、1 mol N—H、1 mol N≡N分别需要的能量是 436 kJ、391 kJ、946
kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_______________________________________。
自我挑战
1.已知:①C(s)+H2O(g)===CO(g)+H -2(g) ΔH1=a kJ·mol 1
②2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH2=-220 kJ·mol-1
通常人们把拆开 1 mol某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能。已知 H—H、O==O和
O—H的键能分别为 436 kJ·mol-1、496 kJ·mol-1 -和 462 kJ·mol 1,则 a为( )
A.-332 B.-118 C.+350 D.+130
2.已知:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890.3 kJ·mol-1 1;H2(g)+ O2(g)====
2
H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ·mol-1。CO2气体与 H2气体反应生成甲烷气体与液态水的热化学方
程式为 CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(l) ΔH3,其中ΔH3为( )
A.-252.9 kJ·mol-1 B.+252.9 kJ·mol-1
C 604.5 kJ·mol-.- 1 D.+604.5 kJ·mol-1
3.已知 25℃、101 kPa 条件下:
①4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH=-2 834.9 kJ·mol-1
②4Al(s)+2O3(g)===2Al2O3(s) ΔH=-3 119.1 kJ·mol-1
由此得出的正确结论是( )
A.等质量的 O2比 O3能量低,由 O2变为 O3为吸热反应
B.等质量的 O2比 O3能量高,由 O2变为 O3为放热反应
C.O3比 O2稳定,由 O2变为 O3为吸热反应
D.O2比 O3稳定,由 O2变为 O3为放热反应
4.近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。
因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题:
Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:
CuCl2(s)===CuCl(s) 1+ Cl2(g) ΔH1=+83 kJ·mol-1
2
CuCl(s) 1+ O2(g)===CuO(s)
1
+ Cl2(g) ΔH2=-20 kJ·mol-1
2 2
CuO(s)+2HCl(g)===CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121 kJ·mol-1
则 4HCl(g)+O2(g)===2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=________kJ·mol-1。
5.(1)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知 25℃,101 kPa时:
CaO(s)+H2SO4(l)===CaSO -4(s)+H2O(l) ΔH=-271 kJ·mol 1
5CaO(s) -+3H3PO4(l)+HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH=-937 kJ·mol 1
则 Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是______________________。
(2)已知:
Al2O3(s)+3C(s)===2Al(s)+3CO(g) ΔH1=+1 344.1 kJ· mol-1
2AlCl3(g)===2Al(s)+3Cl2(g) ΔH2=+1 169.2 kJ· mol-1
由 Al2O3、C和 Cl2反应生成 AlCl3的热化学方程式为______________________。
6.热力学标准态(298.15 K、101 kPa)下,由稳定单质发生反应生成 1 mol化合物的反应热叫
该化合物的生成热(ΔH)。图甲为ⅥA族元素氢化物 a、b、c、d的生成热数据示意图。试完
成下列问题。
(1)①请你归纳非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热ΔH的关系:
_______________________________________________________________________________。
②硒化氢在上述条件下发生分解反应的热化学方程式为_____________________________。
(2)在 25℃、101 kPa下,已知 SiH4气体在氧气中完全燃烧后恢复至原状态,平均每转移 1 mol
电子放热 190.0 kJ,该反应的热化学方程式是_________________________________。
(3)根据图乙写出反应 CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)的热化学方程式:_________________
________________________________________________________________________。
(4)由金红石(TiO2)制取单质 Ti的步骤为
800℃、Ar
TiO2―→TiCl4 ――→Mg Ti
已知:Ⅰ.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH -=-393.5 kJ·mol 1
Ⅱ.2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1
Ⅲ.TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(s)+O2(g) ΔH=+141 kJ·mol-1
①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=________________________________。
800℃
②反应 TiCl4+2Mg=====2MgCl2+Ti在 Ar气氛中进行的理由是________________________。
课堂小结第 3 讲 反应热的计算
学习目标
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。
课前诊断
1.下列热化学方程式中能表示可燃物燃烧热的是( )
A.CO(g) 1+ O2(g)===CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol-1
2
B.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802.3 kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-484.0 kJ·mol-1
答案 A
2.在 25℃、101 kPa下,1 g 甲醇燃烧生成 CO2和液态水时放热 22.68 kJ,下列热化学方程
式正确的是( )
A.CH3OH(l)
3
+ O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+725.8 kJ·mol-1
2
B.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 452 kJ·mol-1
C.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-725.8 kJ·mol-1
D.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=+1 452 kJ·mol-1
答案 B
3.下列关于热化学方程式的描述或结论正确的是( )
选项 已知热化学方程式 有关描述或结论
A 3O2(g)===2O3(g) ΔH -=+242.6 kJ·mol 1 氧气的能量比臭氧的高
B C3H8(g)===C2H4(g)+CH4(g) ΔH>0 丙烷比乙烯稳定
NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) 含 10.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸
C
ΔH=-57.3 kJ·mol-1 完全中和,放出的热量约为 14.3 kJ
①2C(石墨,s)+2O2(g)===2CO2(g) ΔH1;
D ΔH1>ΔH2
②2C(石墨,s)+O2(g)===2CO(g) ΔH2
答案 C
4.油酸甘油酯(相对分子质量为 884)在体内代谢时可发生如下反应:
C57H104O6(s)+80O2(g)===57CO2(g)+52H2O(l)
已知燃烧 1 kg 该化合物释放出热量 3.8×104 kJ,油酸甘油酯的燃烧热约为( )
A.3.8 -×104 kJ·mol 1 B.-3.8×104 kJ·mol-1
C.3.4×104 kJ·mol-1 D.-3.4×104 kJ·mol-1
答案 C
知识清单
知识点 1 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,其反应热是相同的。
换句话说,化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
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)有些反应进行得很慢。
(2)有些反应不容易直接发生。
(3)有些反应的生成物不纯(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ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
(2)加合法
加合法就是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。
举例说明:
1
根据如下两个反应,选用上述两种方法,计算出 C(s)+ O2(g)===CO(g)的反应热ΔH。
2
Ⅰ.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH -1=-393.5 kJ·mol 1
Ⅱ.CO(g) 1+ O2(g)===CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
2
①“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=-110.5 kJ·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”
调计量数:化学计量数相同,不用调整,则Ⅰ-Ⅱ即为运算式。所以ΔH=ΔH1-ΔH2=-110.5 kJ·
mol-1。
经典例题
例 1.已知反应:
H2(g)
1
+ O2(g)===H2O(g) ΔH1
2
1N2(g)+O2(g)===NO2(g) ΔH2
2
1N2(g)
3
+ H2(g)===NH3(g) ΔH3
2 2
则反应 2NH3(g) 7+ O2(g)===2NO2(g)+3H2O(g)的ΔH为( )
2
A.2ΔH1+2ΔH2-2ΔH3
B.ΔH1+ΔH2-ΔH3
C.3ΔH1+2ΔH2+2ΔH3
D.3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3
答案 D
例 2.根据下列热化学方程式:
①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH -1=-393.5 kJ·mol 1
②H2(g)
1
+ O2(g)===H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ·mol-1
2
③CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-870.3 kJ·mol-1
可以计算出 2C(s)+2H2(g)+O2(g)====CH3COOH(l)的反应热为________________(写出计算
过程)。
答案 ΔH=-488.3 kJ·mol-1
由①×2+②×2-③可得:2C(s)+2H2(g)+O2(g)====CH3COOH(l) ΔH=2ΔH1+2ΔH2-
ΔH3=2×(-393.5 kJ·mol-1)+2×(-285.8 kJ·mol-1)-(-870.3 kJ·mol-1)=-488.3 kJ·mol-1。
知识点 2 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) ΔH
a b c d |ΔH|
n(A) n(B) n(C) n(D) Q
n A n B n C n D Q
则 = = = =
a b c d |ΔH|
例 1 已知由氢气和氧气反应生成 4.5 g水蒸气时放出 60.45 kJ的热量。
(1)写出 H2燃烧的热化学方程式。
(2)计算该条件下 50 g H2燃烧放出的热量。
答案 (1)已知生成 4.5 g水蒸气(0.25 mol)放出 60.45 kJ的热量
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH
2 mol 1 mol 2 mol |ΔH|
0.25 mol 60.45 kJ
2 |ΔH|
则 =
0.25 60.45
|ΔH|=483.6 kJ·mol-1,
-
由于放热,所以ΔH=-483.6 kJ·mol 1,
故热化学方程式为:2H2(g)+O2(g)====2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1。
(2)50 g H 50 g2的物质的量为: =25 mol
2 g·mol-1
50 g H 25 mol 483.62放出热量为: × kJ·mol-1=6 045 kJ。
2
2.根据反应物、生成物的键能计算
ΔH=反应物的键能总和-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—H C—F H—F F—F
键能/kJ·mol-1 414 489 565 155
答案 ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和=(4×414+4×155-4×489-4×565)kJ·
mol-1=-1 940 kJ·mol-1。
3.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=-2 215 kJ·mol-1,若一定量的丙烷完全燃烧后生成 1.8 g水,
则放出的热量约为( )
A.55 kJ B.220 kJ
C.550 kJ D.1 108 kJ
答案 A
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 75 kJ·mol-=- 1
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol-1
C(s) 1+ O2(g)===CO(g) ΔH=-111 kJ·mol-1
2
该催化重整反应的ΔH=________kJ·mol-1。
答案 +247
知识点 3 反应热(ΔH)的比较
1.ΔH大小比较时注意事项
ΔH是有符号“+”“-”的,比较时要带着符号比较。
(1)吸热反应的ΔH为“+”,放热反应的ΔH为“-”,
所以吸热反应的ΔH一定大于放热反应的ΔH。
(2)放热反应的ΔH为“-”,所以放热越多,ΔH越小。
2.常见的几种ΔH大小比较方法
(1)如果化学计量数加倍,ΔH的绝对值也要加倍
1
例如,H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1;
2
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1,其中ΔH2<ΔH1<0,且 b=2a。
(2)同一反应,反应物或生成物的状态不同,反应热不同
放热 放热
在同一反应里,反应物或生成物状态不同时,要考虑 A(g) A(l) A(s),或者
吸热 吸热
从三状态自身的能量比较:E(g)>E(l)>E(s),可知反应热大小亦不相同。
如 S(g)+O2(g)===SO -2(g) ΔH1=-a kJ·mol 1
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH -2=-b kJ·mol 1
(3)晶体类型不同,产物相同的反应,反应热不同
如 C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-a kJ·mol-1
C(s,金刚石)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-b kJ·mol-1
(4)根据反应进行的程度比较反应热大小
1
①其他条件相同,燃烧越充分,放出热量越多,ΔH越小,如 C(s)+ O2(g)===CO(g) ΔH1;
2
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2。
②对于可逆反应,由于反应物不可能完全转化为生成物,所以实际放出(或吸收)的热量小于
相应的热化学方程式中的ΔH的绝对值。如:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)ΔH=-197 kJ·mol
-1,向密闭容器中通入 2 mol SO2(g)和 1 mol O2(g),发生上述反应,达到平衡后,放出的热
-
量小于 197 kJ,但ΔH仍为-197 kJ·mol 1。
(5)中和反应中反应热的大小不同
①浓硫酸和氢氧化钠固体反应生成 1 mol水时,放出的热量一定大于 57.3 kJ(浓硫酸稀释和
氢氧化钠固体溶解时都会放出热量)。
②醋酸和 NaOH溶液反应生成 1 mol水时,放出的热量一定小于 57.3 kJ(醋酸电离会吸热)。
③稀硫酸和 Ba(OH)2溶液反应生成 1 mol水时,反应放出的热量一定大于 57.3 kJ(SO 2-4 和
Ba2+反应生成 BaSO4沉淀会放热)。
经典例题
例 1.下列各组热化学方程式中,ΔH1<ΔH2的是( )
①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(s) 1+ O2(g)===CO(g) ΔH2
2
②S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH1
S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH2
③H2(g)
1
+ O2(g)===H2O(l) ΔH1
2
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2
④CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH1
CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH2
A.① B.②③④ C.④ D.①②③
答案 A
例 2 -.已知:C(s,金刚石)===C(s,石墨) ΔH=-1.9 kJ·mol 1
C(s,金刚石)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH2
根据上述反应所得出的结论正确的是( )
A.ΔH1=ΔH2 B.ΔH1>ΔH2
C.ΔH1<ΔH2 D.金刚石比石墨稳定
答案 C
例 3.下列两组热化学方程式中,有关ΔH的比较正确的是( )
①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH1
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH2
NaOH(aq) 1H SO ( )===1② + 2 4 浓 Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH3
2 2
NaOH(aq)+CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH4
A.ΔH1>ΔH2;ΔH3>ΔH4
B.ΔH1>ΔH2;ΔH3<ΔH4
C.ΔH1=ΔH2;ΔH3<ΔH4
D.ΔH1<ΔH2;ΔH3>ΔH4
答案 B
课堂闯关
1.某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将 H2O、CO2转变成 H2、CO。其过程如下:
太阳能
mCeO2――→(m-x)CeO2·xCe+xO2
①
900℃
(m-x)CeO2·xCe+xH2O+xCO2――→mCeO2+xH2+xCO
②
下列说法不正确的是( )
A.该过程中 CeO2没有消耗
B.该过程实现了太阳能向化学能的转化
C.图中ΔH1=ΔH2+ΔH3
D 1.H2(g)+ O2(g)===H2O(g)的反应热大于ΔH3
2
答案 C
2.已知 298 K、101 kPa时:
2H2O(g)===O2(g)+2H2(g) ΔH1
Cl2(g)+H2(g)===2HCl(g) ΔH2
2Cl2(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+ΔH2
C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2 D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
答案 A
3.发射火箭时使用的燃料可以是液氢和液氧,已知下列热化学方程式:
①H 1 -2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ·mol 1
2
②H2(g)===H2(l) ΔH2=-0.92 kJ·mol-1
③O2(g)===O2(l) ΔH3=-6.84 kJ·mol-1
④H2O(l)===H2O(g) ΔH4=+44.0 kJ·mol-1
则反应 H2(l) 1+ O2(l)===H2O(g)的反应热ΔH为( )
2
A.+237.46 kJ·mol-1 B.-474.92 kJ·mol-1
C.-118.73 kJ·mol-1 D.-237.46 kJ·mol-1
答案 D
4.肼(N2H4)是火箭发动机的一种燃料,反应时 N2O4为氧化剂,反应生成 N2和水蒸气。
已知:
①N2(g)+2O2(g)===N2O4(g) ΔH=+8.7 kJ·mol-1
②N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·mol-1
下列表示 N2H4和 N2O4反应的热化学方程式,正确的是( )
A -.2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 076.7 kJ·mol 1
B.N2H4(g) 1+ N2O4(g)===3N -2(g)+2H2O(g) ΔH=-542.7 kJ·mol 1
2 2
C.2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH 542.7 kJ·mol-=- 1
D.2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 076.7 kJ·mol-1
答案 A
5 1.已知:①H2(g)+ O2(g)===H2O(g) ΔH -1=a kJ·mol 1
2
②2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH2=b kJ·mol-1
③H2(g) 1+ O2(g)===H2O(l) ΔH3=c kJ·mol-1
2
④2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH4=d kJ·mol-1
下列关系中正确的是( )
A.a<c<0 B.b>d>0
C.2a=b<0 D.2c=d>0
答案 C
6 +.已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式用离子方程式可表示为 H (aq)+
OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,又知电解质的电离是吸热过程。向 1 L 0.5 mol·L-
1的 NaOH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ΔH1、ΔH2、ΔH3,则ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系是( )
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3<ΔH2
C.ΔH1=ΔH3>ΔH2 D.ΔH1>ΔH3>ΔH2
答案 D
7.通常人们把拆开 1 mol某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡
量化学键的强弱,也可用于估算化学反应的反应热。已知:1 mol Si(s)含 2 mol Si—Si
化学键 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C
键能/kJ·mol-1 460 360 436 431 176 347
高温
工业上高纯硅可通过下列反应制取:SiCl4(g)+2H2(g)=====Si(s)+4HCl(g),该反应的ΔH为
( )
A - -.+236 kJ·mol 1 B.-236 kJ·mol 1
C.+412 kJ·mol-1 D -.-412 kJ·mol 1
答案 A
8.已知 C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
H2(g)
1 -
+ O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.5 kJ·mol 1
2
欲得到相同热量,需充分燃烧 C和 H2的质量比约为( )
A.12∶3.25 B.3.25∶12
C.1∶1 D.6∶1
答案 A
9.已知:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+
2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1。现有 H2与 CH4的混合气体 112 L(标准状况下),使其完全燃
烧生成 CO2(g)和 H2O(l),若实验测得反应放热 3 845.8 kJ,则原混合气体中 H2与 CH4的物
质的量之比是( )
A.1∶1 B.1∶3 C.1∶4 D.2∶3
答案 C
10.依据题意,写出下列反应的热化学方程式。
(1)若适量的 N2和 O2完全反应生成 NO2,每生成 23 g NO2需要吸收 16.95 kJ 热量。则该反
应的热化学方程式为______________________________________________________。
(2)用 NA表示阿伏加德罗常数的值,在 C2H2(气态)完全燃烧生成 CO2和液态水的反应中,每
有 5NA个电子转移时,放出 650 kJ的热量。则该反应的热化学方程式为__________________。
(3)已知拆开 1 mol H—H、1 mol N—H、1 mol N≡N分别需要的能量是 436 kJ、391 kJ、946
kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_______________________________________。
答案 (1)N2(g)+2O2(g)===2NO2(g) ΔH=+67.8 kJ·mol-1
(2)C H (g) 52 2 + O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 300 kJ·mol-1
2
(3)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH -=-92 kJ·mol 1
自我挑战
1 -.已知:①C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH1=a kJ·mol 1
②2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH2=-220 kJ·mol-1
通常人们把拆开 1 mol某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能。已知 H—H、O==O和
O—H -的键能分别为 436 kJ·mol 1、496 kJ·mol-1和 462 kJ·mol-1,则 a为( )
A.-332 B.-118 C.+350 D.+130
答案 D
2.已知:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890.3 kJ·mol-1 1;H2(g)+ O2(g)====
2
H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ·mol-1。CO2气体与 H2气体反应生成甲烷气体与液态水的热化学方
程式为 CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(l) ΔH3,其中ΔH3为( )
A.-252.9 kJ·mol-1 B.+252.9 kJ·mol-1
C.-604.5 kJ·mol-1 D.+604.5 kJ·mol-1
答案 A
3.已知 25℃、101 kPa 条件下:
①4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH=-2 834.9 kJ·mol-1
②4Al(s)+2O3(g)===2Al2O3(s) ΔH=-3 119.1 kJ·mol-1
由此得出的正确结论是( )
A.等质量的 O2比 O3能量低,由 O2变为 O3为吸热反应
B.等质量的 O2比 O3能量高,由 O2变为 O3为放热反应
C.O3比 O2稳定,由 O2变为 O3为吸热反应
D.O2比 O3稳定,由 O2变为 O3为放热反应
答案 A
4.近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。
因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题:
Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:
CuCl2(s)===CuCl(s)
1
+ Cl2(g) ΔH -1=+83 kJ·mol 1
2
CuCl(s) 1+ O2(g)===CuO(s)
1
+ Cl2(g) ΔH2=-20 kJ·mol-1
2 2
CuO(s)+2HCl(g)===CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121 kJ·mol-1
则 4HCl(g)+O2(g)===2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=________kJ·mol-1。
答案 -116
5.(1)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知 25℃,101 kPa时:
CaO(s)+H2SO4(l)===CaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-271 kJ·mol-1
5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH=-937 kJ·mol-1
则 Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是______________________。
(2)已知:
Al2O3(s)+3C(s)===2Al(s)+3CO(g) ΔH1=+1 344.1 kJ· mol-1
2AlCl3(g)===2Al(s)+3Cl2(g) ΔH2=+1 169.2 kJ· mol-1
由 Al2O3、C和 Cl2反应生成 AlCl3的热化学方程式为______________________。
答案 (1)Ca5(PO4)3F(s)+5H -2SO4(l)===5CaSO4(s)+HF(g)+3H3PO4(l) ΔH=-418 kJ·mol 1
(2)Al2O3(s)+3C(s)+3Cl -2(g)===2AlCl3(g)+3CO(g) ΔH=+174.9 kJ·mol 1
6.热力学标准态(298.15 K、101 kPa)下,由稳定单质发生反应生成 1 mol化合物的反应热叫
该化合物的生成热(ΔH)。图甲为ⅥA族元素氢化物 a、b、c、d的生成热数据示意图。试完
成下列问题。
(1)①请你归纳非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热ΔH的关系:
_______________________________________________________________________________。
②硒化氢在上述条件下发生分解反应的热化学方程式为_____________________________。
(2)在 25℃、101 kPa下,已知 SiH4气体在氧气中完全燃烧后恢复至原状态,平均每转移 1 mol
电子放热 190.0 kJ,该反应的热化学方程式是_________________________________。
(3)根据图乙写出反应 CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)的热化学方程式:_________________
________________________________________________________________________。
(4)由金红石(TiO2)制取单质 Ti的步骤为
800℃、Ar
TiO2―→TiCl4 ――→ TiMg
已知:Ⅰ.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
Ⅱ.2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1
Ⅲ.TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(s)+O2(g) ΔH=+141 kJ·mol-1
①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=________________________________。
800℃
②反应 TiCl4+2Mg=====2MgCl2+Ti在 Ar气氛中进行的理由是________________________。
答案 (1)①非金属元素氢化物越稳定,ΔH越小
②H2Se(g)===Se(s)+H2(g) ΔH=-81 kJ·mol-1
(2)SiH4(g)+2O2(g)===SiO2(s)+2H2O(l) ΔH=-1 520.0 kJ·mol-1
(3)CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH=-91 kJ·mol-1
(4)①-80 kJ·mol-1 ②防止高温下Mg、Ti与空气中的 O2(或 CO2、N2)作用
课堂小结