第二节 反应热的计算
学习目标 重点难点
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。 重点 盖斯定律的理解与应用
难点 盖斯定律的理解
新知探究(一)——盖斯定律
1.盖斯定律的内容:通过大量实验证明,一个化学反应,不管是 完成的还是分几步完成的,其反应热是 的,这就是盖斯定律。盖斯定律表明,在一定条件下,化学反应的反应热只与反应体系的始态和 有关,而与反应的途径无关。
例:如图表示始态到终态的反应热。
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.应用盖斯定律计算反应热的两种方法
对于以下两个反应:
C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
根据盖斯定律,设计合理的途径,计算出C(s)+O2(g)CO(g)的反应热ΔH。
方法一 虚拟路径法
根据所给的两个方程式,反应C(s)+O2(g)CO2(g)可设计为如下途径:
ΔH1=ΔH+ΔH2
ΔH=ΔH1-ΔH2=-393.5 kJ·mol-1-(-283.0 kJ·mol-1)= 。
方法二 加和法
根据所给的两个热化学方程式,利用“加和”法求C(s)+O2(g)CO(g)的ΔH。
根据C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
CO2(g)CO(g)+O2(g) ΔH2=+283.0 kJ·mol-1
上述两式相加得: 。
[微点拨]
①热化学方程式同乘以某一个数时,反应热的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(带符号);③将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”号必须随之改变,但数值不变。
应用化学
在载人航天器中,可以利用CO2与H2的反应,将航天员呼出的CO2转化为H2O等,然后通过电解水得到O2,从而实现O2的再生。已知:
①CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(l) ΔH1=-252.9 kJ·mol-1
②2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH2=+571.6 kJ·mol-1
请写出甲烷与氧气反应生成二氧化碳和液态水的热化学方程式。
[题点多维训练]
题点(一) 盖斯定律的理解
1.下列关于盖斯定律的描述不正确的是 ( )
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.化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的
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.根据盖斯定律判断如图所示的物质转变过程中焓变的关系正确的是 ( )
A.ΔH1=ΔH2=ΔH3=ΔH4
B.ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4
C.ΔH1+ΔH2+ΔH3=ΔH4
D.ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4
题点(二) 利用盖斯定律计算反应热
3.氧化亚铜常用于制船底防污漆。用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O。已知反应:
2Cu(s)+O2(g)2CuO(s) ΔH=-314 kJ·mol-1
2Cu2O(s)+O2(g)4CuO(s) ΔH=-292 kJ·mol-1
则CuO(s)+Cu(s)Cu2O(s)的ΔH等于 ( )
A.-11 kJ·mol-1 B.+11 kJ·mol-1
C.+22 kJ·mol-1 D.-22 kJ·mol-1
4.(2024·全国甲卷·节选)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯(C3H6)的研究所获得的部分数据如下。
已知如下热化学方程式:
CH4(g)+Br2(g)CH3Br(g)+HBr(g) ΔH1=-29 kJ·mol-1
3CH3Br(g)C3H6(g)+3HBr(g) ΔH2=+20 kJ·mol-1
计算反应3CH4(g)+3Br2(g)C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH= kJ·mol-1。
|归纳拓展|利用盖斯定律计算ΔH的四步骤
定 确定待求反应的热化学方程式
找 找出待求热化学方程式中只在已知化学方程式中出现一次的物质
调 依据该物质调整已知化学方程式的方向(同侧相加,异侧相减)和化学计量数,每个已知化学方程式只能调整一次
算 ΔH与化学方程式一一对应调整和运算
新知探究(二)——反应热的计算
典例导学
[典例] 黄铁矿(主要成分为FeS2)的燃烧是工业上制硫酸时得到SO2的途径之一, 反应的化学方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,在25 ℃和101 kPa时,1 mol FeS2(s)完全燃烧生成Fe2O3(s)和SO2(g)时放出853 kJ的热量。这些热量(工业中叫做“废热”)在生产过程中得到了充分利用, 大大降低了生产成本,对于节约资源、能源循环利用具有重要意义。
(1)请写出FeS2燃烧的热化学方程式。
(2)计算理论上1 kg黄铁矿 (FeS2的含量为90%)完全燃烧放出的热量。
听课记录:
[系统融通知能]
反应热的计算5种方法
计算依据 计算方法
根据热化学方程式 热化学方程式与数学上的方程式相似,可以左右颠倒同时改变正、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
根据盖斯定律 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ΔH相加或相减,得到一个新的热化学方程式
根据燃烧热 可燃物完全燃烧产生的热量=可燃物的物质的量×其燃烧热
根据 化学键的变化 ΔH=反应物的化学键断裂所吸收的能量和-生成物的化学键形成所放出的能量和
根据反应物和生成物的总能量 ΔH=E(生成物)-E(反应物)
[题点多维训练]
题点(一) 根据热化学方程式计算
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。
题点(二) 根据物质的燃烧热数值计算
2.家用液化气的主要成分之一是丁烷(C4H10)。常温常压下,丁烷的燃烧热ΔH=-2 900 kJ·mol-1,则1 g丁烷完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出的热量为 。
题点(三) 根据反应物、生成物的键能计算
3.乙烯可由乙烷裂解得到:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g),相关化学键的键能数据如下表所示,则上述反应的ΔH等于 ( )
化学键 C—H C—C CC H—H
键能/(kJ·mol-1) 412 348 612 436
A.-124 kJ·mol-1 B.+124 kJ·mol-1
C.-288 kJ·mol-1 D.+288 kJ·mol-1
题点(四) 根据盖斯定律计算
4.(2025·金华期中检测)已知下列热化学方程式:
①Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) ΔH1=a kJ·mol-1
②Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH2=b kJ·mol-1
③3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH3=c kJ·mol-1
则反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的ΔH(单位:kJ·mol-1)为 ( )
A.+- B.-++
C.--+ D.-+-
题点(五) 根据物质的相对能量计算
5.已知1 mol几种物质的相对能量如下表所示:
物质 NO2(g) NO(g) SO2(g) SO3(g)
相对能量/kJ 429 486 99 0
工业上,常利用下列反应处理废气:NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g) ΔH,试计算ΔH。
新知探究(三)——ΔH的大小比较
1.常见的几种ΔH大小的比较方法
(1)如果化学计量数加倍,ΔH的绝对值也要加倍
例如,H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1;
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,反应热也不同
在同一反应里,反应物或生成物状态不同时,要考虑 A(g)A(l)A(s)
或者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。
(3)根据反应进行的程度比较反应热大小
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;
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。
(4)利用盖斯定律比较反应热大小
如:①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1<0
②C(s)+O2(g)CO(g) ΔH2<0
③CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH3<0
根据盖斯定律可知:①-②可得③
则ΔH3=ΔH1-ΔH2<0,故ΔH1<ΔH2。
2.ΔH大小比较时的注意事项
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。
[题点多维训练]
1.(2025·嘉兴期中检测)关于如图所示转化关系,下列说法正确的是 ( )
A.ΔH2>0
B.ΔH1>ΔH3
C.ΔH3=ΔH1+ΔH2
D.ΔH1=ΔH2+ΔH3
2.(2025·江西南昌阶段检测)已知下列热化学方程式:
①CH4(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(g) ΔH1=a kJ·mol-1
②CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=b kJ·mol-1
③CH4(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(l) ΔH3=c kJ·mol-1
④CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH4=d kJ·mol-1
下列关系式中正确的是 ( )
A.a
d>0
C.2a=b<0 D.2c=d>0
3.(2025·宁波镇海中学校级月考)在热的碱性水溶液1 mol Cl-、1 mol Cl(x=1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。下列有关ΔH说法正确的是 ( )
2ClO-(aq)Cl-(aq)+Cl(aq) ΔH1
3ClO-(aq)2Cl-(aq)+Cl(aq) ΔH2
2Cl(aq)Cl-(aq)+Cl(aq) ΔH3
2Cl(aq)ClO-(aq)+Cl(aq) ΔH4
A.ΔH1<0,ΔH2>0 B.ΔH1<ΔH2
C.ΔH3<0,ΔH4<0 D.ΔH3>ΔH4
第二节 反应热的计算
新知探究(一)
1.一步 相同 终态
3.-110.5 kJ·mol-1 C(s)+O2(g)CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1
[应用化学]
提示:由盖斯定律①+2×②可得CO2(g)+2H2O(l)CH4(g)+2O2(g) ΔH=+890.3 kJ·mol-1,则CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1。
[题点多维训练]
1.选A 化学反应的反应热与反应的途径无关,依据盖斯定律可以比较方便地计算通过实验难以测定的反应和有副反应发生的反应的反应热。
2.选D A→B、B→C、C→D、A→D四个反应的ΔH不可能相同,A错误;ΔH3+ΔH4是B→D的ΔH,用B→A→D的ΔH表示应为ΔH1-ΔH2,B错误;从反应方向分析,ΔH4应等于ΔH1-ΔH2-ΔH3 ,C错误;从反应方向和盖斯定律可知A→D的ΔH就是A→B→C→D的ΔH的和,即ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4。
3.选A 把已知反应按顺序编号①②,根据盖斯定律,由×(①-②)可得CuO(s)+Cu(s)Cu2O(s)
ΔH=-11 kJ·mol-1。
4.解析:根据盖斯定律,目标反应=第一个反应×3+第二个反应,则ΔH=3×ΔH1+ΔH2=3×(-29 kJ·mol-1)+20 kJ·mol-1=-67 kJ·mol-1。
答案:-67
新知探究(二)
[典例] 解析:(1)根据题意,FeS2燃烧的热化学方程式为FeS2(s)+O2(g)Fe2O3(s)+2SO2(g) ΔH=-853 kJ·mol-1。(2)FeS2的摩尔质量为120 g·mol-1。1 kg黄铁矿含FeS2的质量为1 000 g×90%=900 g,900 g FeS2的物质的量为=7.5 mol,理论上1 kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为7.5 mol×853 kJ·mol-1≈6 398 kJ。
答案:(1)FeS2燃烧的热化学方程式为FeS2(s)+O2(g)Fe2O3(s)+2SO2(g) ΔH=-853 kJ·mol-1
(2)理论上1 kg黄铁矿完全燃烧放出的热量约为6 398 kJ
[题点多维训练]
1.解析:(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
则=,|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 H2的物质的量为=25 mol,
50 g H2放出的热量为25 mol× kJ·mol-1=6 045 kJ。
答案:(1)2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1
(2)6 045 kJ
2.50 kJ
3.选B 焓变等于断裂化学键吸收的能量减去成键释放的能量,则ΔH=348 kJ·mol-1+6×412 kJ·mol-1-4×412 kJ·mol-1-436 kJ·mol-1×1-612 kJ·mol-1=+124 kJ·mol-1
4.选D 根据盖斯定律,由①×+②×-③×可得目标热化学方程式,所以其焓变ΔH=kJ·mol-1,即D项正确。
5.解析:反应热等于生成物总能量与反应物总能量之差,故ΔH=(486+0-99-429)kJ·mol-1=-42 kJ·mol-1。
答案:-42 kJ·mol-1
新知探究(三)
1.选D CO(g)+O2(g)CO2(g)为CO的燃烧,放出热量,ΔH2<0,故A错误;C不充分燃烧生成CO,充分燃烧生成CO2,充分燃烧放出的热量大于不充分燃烧,焓变为负值,则ΔH1<ΔH3,故B错误;根据①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1,②CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH2,③C(s)+O2(g)CO(g) ΔH3,结合盖斯定律③=①-②,则ΔH3=ΔH1-ΔH2,故C错误,D正确。
2.选C 比较反应①和③,反应物相同,反应①中H2O(g)的能量比反应③中H2O(l)的能量高,则放出的热量比反应③少,a比c大,故c3.选C 根据ΔH=E(生成物)-E(反应物),由图可得,ΔH1=-20 kJ·mol-1、ΔH2=-117 kJ·mol-1、ΔH3=-160 kJ·mol-1、ΔH4=-77 kJ·mol-1,由分析可知,ΔH1<0,ΔH2<0,A错误;ΔH1>ΔH2,B错误;ΔH3<0,ΔH4<0,C正确;ΔH3<ΔH4,D错误。
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第二节 反应热的计算
学习目标 重点难点
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。 重点 盖斯定律的理解与应用
难点 盖斯定律的理解
新知探究(一) 盖斯定律
新知探究(二) 反应热的计算
课时跟踪检测
目录
新知探究(三) ΔH 的大小比较
新知探究(一) 盖斯定律
1.盖斯定律的内容
通过大量实验证明，一个化学反应，不管是 完成的还是分几步完成的，其反应热是 的，这就是盖斯定律。盖斯定律表明，在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的始态和 有关，而与反应的途径无关。
例:如图表示始态到终态的反应热。
一步
相同
终态
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.应用盖斯定律计算反应热的两种方法
对于以下两个反应:
C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)==CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
根据盖斯定律，设计合理的途径，计算出C(s)+O2(g)==CO(g)的反应热ΔH。
方法一 虚拟路径法
根据所给的两个方程式，反应C(s)+O2(g)==CO2(g)可设计为如下途径:
ΔH1=ΔH+ΔH2
ΔH=ΔH1-ΔH2=-393.5 kJ·mol-1-(-283.0 kJ·mol-1)= 。
-110.5 kJ·mol-1
方法二 加和法
根据所给的两个热化学方程式，利用“加和”法求C(s)+O2(g)==CO(g)的ΔH。
根据C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
CO2(g)==CO(g)+O2(g) ΔH2=+283.0 kJ·mol-1
上述两式相加得: 。
C(s)+O2(g)==CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1
[微点拨]
①热化学方程式同乘以某一个数时，反应热的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(带符号)；③将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“+”“-”号必须随之改变，但数值不变。
应用化学
在载人航天器中，可以利用CO2与H2的反应，将航天员呼出的CO2转化为H2O等，然后通过电解水得到O2，从而实现O2的再生。已知:
①CO2(g)+4H2(g)==CH4(g)+2H2O(l) ΔH1=-252.9 kJ·mol-1
②2H2O(l)==2H2(g)+O2(g) ΔH2=+571.6 kJ·mol-1
请写出甲烷与氧气反应生成二氧化碳和液态水的热化学方程式。
提示:由盖斯定律①+2×②可得CO2(g)+2H2O(l)==CH4(g)+2O2(g) ΔH=+890.3 kJ·mol-1，则CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1。
[题点多维训练]
√
题点(一) 盖斯定律的理解
1.下列关于盖斯定律的描述不正确的是( )
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.化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的
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的途径无关，依据盖斯定律可以比较方便地计算通过实验难以测定的反应和有副反应发生的反应的反应热。
√
2.根据盖斯定律判断如图所示的物质转变过程中焓变的关系正确的是 ( )
A.ΔH1=ΔH2=ΔH3=ΔH4 B.ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4
C.ΔH1+ΔH2+ΔH3=ΔH4 D.ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4
解析:A→B、B→C、C→D、A→D四个反应的ΔH不可能相同，A错误；ΔH3+ΔH4是B→D的ΔH，用B→A→D的ΔH表示应为ΔH1-ΔH2，B错误；从反应方向分析，ΔH4应等于ΔH1-ΔH2-ΔH3 ，C错误；从反应方向和盖斯定律可知A→D的ΔH就是A→B→C→D的ΔH的和，即ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4。
题点(二) 利用盖斯定律计算反应热
3.氧化亚铜常用于制船底防污漆。用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O。已知反应:
2Cu(s)+O2(g)==2CuO(s) ΔH=-314 kJ·mol-1
2Cu2O(s)+O2(g)==4CuO(s) ΔH=-292 kJ·mol-1
则CuO(s)+Cu(s)==Cu2O(s)的ΔH等于( )
A.-11 kJ·mol-1 B.+11 kJ·mol-1
C.+22 kJ·mol-1 D.-22 kJ·mol-1
解析:把已知反应按顺序编号①②，根据盖斯定律，由×(①-②)可得CuO(s)+Cu(s)==Cu2O(s) ΔH=-11 kJ·mol-1。
√
4.(2024·全国甲卷·节选)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯(C3H6)的研究所获得的部分数据如下。
已知如下热化学方程式:
CH4(g)+Br2(g)==CH3Br(g)+HBr(g) ΔH1=-29 kJ·mol-1
3CH3Br(g)==C3H6(g)+3HBr(g) ΔH2=+20 kJ·mol-1
计算反应3CH4(g)+3Br2(g)==C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH= kJ·mol-1。
解析:根据盖斯定律，目标反应=第一个反应×3+第二个反应，则ΔH=3×ΔH1+ΔH2=3×(-29 kJ·mol-1)+20 kJ·mol-1=-67 kJ·mol-1。
-67
|归纳拓展|利用盖斯定律计算ΔH的四步骤
定 确定待求反应的热化学方程式
找 找出待求热化学方程式中只在已知化学方程式中出现一次的物质
调 依据该物质调整已知化学方程式的方向(同侧相加，异侧相减)和化学计量数，每个已知化学方程式只能调整一次
算 ΔH与化学方程式一一对应调整和运算
新知探究(二) 反应热的计算
典例导学
[典例] 黄铁矿(主要成分为FeS2)的燃烧是工业上制硫酸时得到SO2的途径之一， 反应的化学方程式为4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2，在25 ℃和101 kPa时，
1 mol FeS2(s)完全燃烧生成Fe2O3(s)和SO2(g)时放出853 kJ的热量。这些热量(工业中叫做“废热”)在生产过程中得到了充分利用， 大大降低了生产成本，对于节约资源、能源循环利用具有重要意义。
(1)请写出FeS2燃烧的热化学方程式。
[解析] 根据题意，FeS2燃烧的热化学方程式为FeS2(s)+O2(g)==Fe2O3(s)+2SO2(g) ΔH=-853 kJ·mol-1。
[答案] FeS2燃烧的热化学方程式为FeS2(s)+O2(g)==Fe2O3(s)+2SO2(g) ΔH=-853 kJ·mol-1
[典例] 黄铁矿(主要成分为FeS2)的燃烧是工业上制硫酸时得到SO2的途径之一， 反应的化学方程式为4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2，在25 ℃和101 kPa时，
1 mol FeS2(s)完全燃烧生成Fe2O3(s)和SO2(g)时放出853 kJ的热量。这些热量(工业中叫做“废热”)在生产过程中得到了充分利用， 大大降低了生产成本，对于节约资源、能源循环利用具有重要意义。
(2)计算理论上1 kg黄铁矿 (FeS2的含量为90%)完全燃烧放出的热量。
[解析] FeS2的摩尔质量为120 g·mol-1。1 kg黄铁矿含FeS2的质量为1 000 g
×90%=900 g，900 g FeS2的物质的量为=7.5 mol，理论上1 kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为7.5 mol×853 kJ·mol-1≈6 398 kJ。
[答案] 理论上1 kg黄铁矿完全燃烧放出的热量约为6 398 kJ
反应热的计算5种方法
[系统融通知能]
计算依据 计算方法
根据热化学 方程式 热化学方程式与数学上的方程式相似，可以左右颠倒同时改变正、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
根据盖斯定律 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ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式
根据燃烧热 可燃物完全燃烧产生的热量=可燃物的物质的量×其燃烧热
根据化学键的 变化 ΔH=反应物的化学键断裂所吸收的能量和-生成物的化学键形成所放出的能量和
根据反应物和生成物的总能量 ΔH=E(生成物)-E(反应物)
[题点多维训练]
题点(一) 根据热化学方程式计算
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。
解析: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
则=，|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。
答案:2H2(g)+O2(g)==2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1
解析:50 g H2的物质的量为=25 mol，
50 g H2放出的热量为25 mol× kJ·mol-1=6 045 kJ。
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。
(2)计算该条件下50 g H2燃烧放出的热量。
答案: 6 045 kJ
题点(二) 根据物质的燃烧热数值计算
2.家用液化气的主要成分之一是丁烷(C4H10)。常温常压下，丁烷的燃烧热ΔH=-2 900 kJ·mol-1，则1 g丁烷完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出的热量为 。
50 kJ
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题点(三) 根据反应物、生成物的键能计算
3.乙烯可由乙烷裂解得到:C2H6(g)==C2H4(g)+H2(g)，相关化学键的键能数据如下表所示，则上述反应的ΔH等于( )
A.-124 kJ·mol-1 B.+124 kJ·mol-1
C.-288 kJ·mol-1 D.+288 kJ·mol-1
化学键 C—H C—C C==C H—H
键能/(kJ·mol-1) 412 348 612 436
解析:焓变等于断裂化学键吸收的能量减去成键释放的能量，则ΔH=
348 kJ·mol-1+6×412 kJ·mol-1-4×412 kJ·mol-1-436 kJ·mol-1×1-612 kJ·mol-1=
+124 kJ·mol-1
√
题点(四) 根据盖斯定律计算
4.(2025·金华期中检测)已知下列热化学方程式:
①Fe3O4(s)+CO(g)==3FeO(s)+CO2(g) ΔH1=a kJ·mol-1
②Fe2O3(s)+3CO(g)==2Fe(s)+3CO2(g) ΔH2=b kJ·mol-1
③3Fe2O3(s)+CO(g)==2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH3=c kJ·mol-1
则反应FeO(s)+CO(g)==Fe(s)+CO2(g)的ΔH(单位:kJ·mol-1)为( )
A.+- B.-++ C.--+ D.-+-
解析:根据盖斯定律，由①×+②×-③×可得目标热化学方程式，所以其焓变ΔH=kJ·mol-1，即D项正确。
题点(五) 根据物质的相对能量计算
5.已知1 mol几种物质的相对能量如下表所示:
工业上，常利用下列反应处理废气:NO2(g)+SO2(g)==NO(g)+SO3(g) ΔH，试计算ΔH。
物质 NO2(g) NO(g) SO2(g) SO3(g)
相对能量/kJ 429 486 99 0
解析:反应热等于生成物总能量与反应物总能量之差，故ΔH=(486+0-99-429)
kJ·mol-1=-42 kJ·mol-1。
答案:-42 kJ·mol-1
新知探究(三) ΔH 的大小比较
1.常见的几种ΔH大小的比较方法
(1)如果化学计量数加倍，ΔH的绝对值也要加倍
例如，H2(g)+O2(g)==H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1；
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，反应热也不同
在同一反应里，反应物或生成物状态不同时，要考虑
或者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。
(3)根据反应进行的程度比较反应热大小
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；
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。
(4)利用盖斯定律比较反应热大小
如:①C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH1<0
②C(s)+O2(g)==CO(g) ΔH2<0
③CO(g)+O2(g)==CO2(g) ΔH3<0
根据盖斯定律可知:①-②可得③
则ΔH3=ΔH1-ΔH2<0，故ΔH1<ΔH2。
2.ΔH大小比较时的注意事项
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。
1.(2025·嘉兴期中检测)关于如图所示转化关系，下列说法正确的是 ( )
A.ΔH2>0 B.ΔH1>ΔH3
C.ΔH3=ΔH1+ΔH2 D.ΔH1=ΔH2+ΔH3
[题点多维训练]
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解析:CO(g)+O2(g)==CO2(g)为CO的燃烧，放出热量，ΔH2<0，故A错误；C不充分燃烧生成CO，充分燃烧生成CO2，充分燃烧放出的热量大于不充分燃烧，焓变为负值，则ΔH1<ΔH3，故B错误；根据①C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH1，②CO(g)+O2(g)==CO2(g) ΔH2，③C(s)+O2(g)==CO(g) ΔH3，结合盖斯定律③=①-②，则ΔH3=ΔH1-ΔH2，故C错误，D正确。
2.(2025·江西南昌阶段检测)已知下列热化学方程式:
①CH4(g)+O2(g)==CO2(g)+H2O(g) ΔH1=a kJ·mol-1
②CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=b kJ·mol-1
③CH4(g)+O2(g)==CO2(g)+H2O(l) ΔH3=c kJ·mol-1
④CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l) ΔH4=d kJ·mol-1
下列关系式中正确的是( )
A.ad>0
C.2a=b<0 D.2c=d>0
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解析:比较反应①和③，反应物相同，反应①中H2O(g)的能量比反应③中H2O(l)的能量高，则放出的热量比反应③少，a比c大，故c3.(2025·宁波镇海中学校级月考)在热的碱性水溶液1 mol Cl-、1 mol Cl(x=1，2，3，4)的能量(kJ)相对大小如图所示。下列有关ΔH说法正确的是( )
2ClO-(aq)==Cl-(aq)+Cl(aq) ΔH1
3ClO-(aq)==2Cl-(aq)+Cl(aq) ΔH2
2Cl(aq)==Cl-(aq)+Cl(aq) ΔH3
2Cl(aq)==ClO-(aq)+Cl(aq) ΔH4
A.ΔH1<0，ΔH2>0 B.ΔH1<ΔH2
C.ΔH3<0，ΔH4<0 D.ΔH3>ΔH4
解析:根据ΔH=E(生成物)-E(反应物)，由图可得，ΔH1=-20 kJ·mol-1、ΔH2=
-117 kJ·mol-1、ΔH3=-160 kJ·mol-1、ΔH4=-77 kJ·mol-1，由分析可知，ΔH1<0，ΔH2<0，A错误；ΔH1>ΔH2，B错误；ΔH3<0，ΔH4<0，C正确；ΔH3<ΔH4，D错误。
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课时跟踪检测
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一、选择题
1.(2025·威武期中检测)已知P4(白，s)、P(红，s)及P2O5(s)之间转化的关系如图所示，则ΔH1和ΔH2的关系正确的是( )
A.ΔH1>ΔH2 B.ΔH1<ΔH2
C.ΔH1=ΔH2 D.无法确定
解析:白磷转化为红磷，ΔH<0，则白磷的能量高于红磷，所以白磷燃烧生成五氧化二磷放出的热量多于红磷燃烧生成五氧化二磷放出的热量，反应的焓变ΔH1<ΔH2。
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2.(2025·南充阶段检测)以N2O5为新型硝化剂的硝化反应具有反应条件温和、选择性高、无副反应发生、过程无污染等优点。N2O5可通过N2O4臭氧化法制备。
已知:①N2O4(g) 2NO2(g) ΔH1 ②2O3(g)==3O2(g) ΔH2
③2N2O5(s)==4NO2(g)+O2(g) ΔH3
则N2O4(g)+O3(g)==N2O5(s)+O2(g)的ΔH为( )
A.ΔH1+ΔH2-ΔH3 B.2ΔH1-ΔH2+ΔH3
C.ΔH1+ΔH2-ΔH3 D.2ΔH1+ΔH2+ΔH3
解析:由盖斯定律，只与反应的始态和终态有关，与途径无关可知，反应①+×②-×③得反应N2O4(g)+O3(g)==N2O5(s)+O2(g)，故该反应的 ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3。
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3.(2025·泉州期中检测)已知H—H键能(断裂时吸收或生成时释放的能量)为436 kJ·mol-1，H—N键能为391 kJ·mol-1，根据化学方程式:
N2(g)+3H2(g)==2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1。计算N≡N的键能是 ( )
A.431 kJ·mol-1 B.649 kJ·mol-1
C.896 kJ·mol-1 D.946 kJ·mol-1
解析:已知:H—H键能为436 kJ·mol-1，N—H键能为391 kJ·mol-1，令N≡N的键能为x，对于反应N2(g)+3H2(g)==2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。反应热ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能，故x+3×436 kJ·mol-1-2×3×391 kJ·mol-1=
-92.4 kJ·mol-1，解得:x=946 kJ·mol-1。
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4.用H2可将工业废气中的NO催化还原成N2，其能量转化关系如图所示，则NO(g)+H2(g)==N2(g)+H2O(g)的 ΔH为( )
A.0.5(a+b-c-d)kJ·mol-1 B.0.5(c+a-d-b)kJ·mol-1
C.0.5(c+d-a-b)kJ·mol-1 D.0.5(b+d-a-c)kJ·mol-1
解析:由图中转化可知，断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，发生反应为2NO(g)+2H2(g)==N2(g)+2H2O(g) ΔH=(a+b-c-d)kJ·mol-1，又化学计量数与反应中的能量变化成正比，则NO(g)+H2(g)==N2(g)+H2O(g)的ΔH=0.5(a+b-c-d)kJ·mol-1。
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5.(2025·长沙期末检测)已知丙烷的燃烧热ΔH=-2 215 kJ·mol-1，H2O(l)==H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成18 g水蒸气，则放出的热量为 ( )
A.2 039 kJ B.509.75 kJ
C.553.75 kJ D.597.75 kJ
解析:由丙烷的燃烧热得①C3H8(g)+5O2(g)==3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 215 kJ·mol-1，②H2O(l)==H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1，由盖斯定律①+②×4可得C3H8(g)+5O2(g)==3CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-2 039 kJ·mol-1，生成4 mol水蒸气放出的热量为2 039 kJ，则生成1 mol水蒸气放出的热量为509.75 kJ。
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6.(2025·东莞期中检测)大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时，相关物质的燃烧热数据如下表:
则25 ℃时，6C(石墨，s)+3H2(g)==C6H6(l) ΔH为 ( )
A.-30.9 kJ·mol-1 B.+49.1 kJ·mol-1
C.+104.7 kJ·mol-1 D.-2 588.2 kJ·mol-1
物质 H2(g) C(石墨，s) C6H6(l)
燃烧热ΔH/(kJ·mol-1) -285.8 -393.5 -3 267.5
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解析:由题给燃烧热数据可得，①H2(g)+O2(g)==H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ·mol-1，②C(石墨，s)+O2(g)==CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1，
③C6H6(l)+O2(g)==6CO2(g)+3H2O(l) ΔH3=-3 267.5 kJ·mol-1，根据盖斯定律，由3×①+6×②-③，则ΔH=[(-285.8)×3+(-393.5)×6-(-3 267.5)] kJ·mol-1=
+49.1 kJ·mol-1。
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7.(2025·泉州期中检测)乙烯是制备合成纤维、合成橡胶、塑料等的基本化工原料。由乙烷制备乙烯的反应如下:
①2CO(g)+O2(g)==2CO2(g) ΔH1=-566 kJ·mol-1
②2C2H6(g)+O2(g)==2C2H4(g)+2H2O(g) ΔH2=-260 kJ·mol-1
③C2H6(g)+CO2(g)==C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH3
则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系正确的是( )
A.ΔH3>ΔH2>ΔH1 B.ΔH3>ΔH1>ΔH2
C.ΔH1>ΔH2>ΔH3 D.ΔH2>ΔH3>ΔH1
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解析:依据盖斯定律，由(②-①)×可得C2H6(g)+CO2(g)==C2H4(g)+H2O(g)+
CO(g) ΔH3=×[-260 kJ·mol-1-(-566 kJ·mol-1)]=+153 kJ·mol-1，故ΔH3>ΔH2>ΔH1。
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8.已知下列热化学方程式:
C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)==2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1
现有炭粉和氢气组成的气、固混合物0.2 mol，在氧气中完全燃烧，共放出63.53 kJ热量，则炭粉与氢气的物质的量之比为( )
A.1∶1 B.1∶2 C.2∶3 D.3∶2
解析:设炭粉的物质的量为x，H2的物质的量为y，由题意知
解得x=0.1 mol，y=0.1 mol，则x∶y=1∶1。
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9.如图表示在催化剂(Nb2O5)表面进行的反应:H2(g)+CO2(g)==CO(g)+H2O(g)。
已知下列反应:
①2H2(g)+O2(g)==2H2O(g) ΔH1 ②C(s)+O2(g)==CO(g) ΔH2
③C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH3
下列说法不正确的是( )
A.ΔH2>ΔH3
B.图中的能量转化方式主要为太阳能转化为化学能
C.反应2CO(g)+O2(g)==2CO2(g) 的ΔH=ΔH3-ΔH2
D.反应H2(g)+CO2(g)==CO(g)+H2O(g)的ΔH=ΔH2-ΔH3+ΔH1
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解析:由②与③分析，碳完全燃烧生成二氧化碳放出的热量多，因此ΔH3<ΔH2，A正确；根据图中信息得到，能量转化方式主要为太阳能转化为化学能，B正确；根据盖斯定律分析，③的2倍减去②的2倍，得反应2CO(g)+O2(g)==2CO2(g)的ΔH=2(ΔH3-ΔH2)，C错误；根据盖斯定律分析，①的一半减去③，加上②，得反应H2(g)+CO2(g)==CO(g)+H2O(g)的ΔH=ΔH2-ΔH3+ΔH1，D正确。
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10.(2024·重庆卷)二氧化碳 甲烷重整是CO2资源化利用的重要研究方向，涉及的主要热化学方程式有:
①CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH1=+247 kJ·mol-1
②CO(g)+H2(g) C(s)+H2O(g) ΔH2=-131 kJ·mol-1
③CO2(g)+2H2(g) C(s)+2H2O(g) ΔH3=-90 kJ·mol-1
已知H—H键能为a kJ·mol-1，O—H键能为b kJ·mol-1，C—H键能为c kJ·mol-1，则CO(g)中的碳氧键键能(单位:kJ·mol-1)为( )
A.-206+3a-2b-4c B.-206-3a+2b+4c
C.206+3a-2b-4c D.206-3a+2b+4c
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解析:根据盖斯定律，由反应①+反应②-反应③，可得反应:
CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3=+247 kJ·mol-1+(-131 kJ·mol-1)
-(-90 kJ·mol-1)=+206 kJ·mol-1；根据ΔH=反应物键能之和-生成物键能之和，可得ΔH=4c kJ·mol-1+2b kJ·mol-1-3a kJ·mol-1-CO(g)中的碳氧键键能=+206 kJ·mol-1，故CO(g)中的碳氧键键能=(-206-3a+2b+4c)kJ·mol-1，B项正确。
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11.在一定温度、压强下，依据图示关系，下列说法不正确的是 ( )
A.C(s，石墨)+CO2(g)==2CO(g) ΔH=ΔH1-ΔH2
B.1 mol C(s，石墨)和1 mol C(s，金刚石)分别与足量O2反应全部转化为
CO2(g)，前者放热多
C.ΔH5=ΔH1-ΔH3
D.化学反应的ΔH，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关
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解析:由题干信息可知，反应Ⅰ:C(s，石墨)+O2(g)==CO(g) ΔH1；反应Ⅱ:CO(g)+O2(g)==CO2(g) ΔH2，则反应Ⅰ-反应Ⅱ得C(s，石墨)+CO2(g)
==2CO(g)，根据盖斯定律可知ΔH=ΔH1-ΔH2，A正确；由题干信息可知，
C(s，石墨)==C(s，金刚石) ΔH5>0，即1 mol C(s，石墨)具有的总能量低于1 mol C(s，金刚石)具有的总能量，则1 mol C(s，石墨)和1 mol C(s，金刚石)分别与足量O2反应全部转化为CO2(g)，后者放热多，B错误；由题干信息可知，反应Ⅰ:C(s，石墨)+O2(g)==CO(g) ΔH1，反应Ⅲ:C(s，金刚石)+O2(g)==CO(g) ΔH3，则反应Ⅰ-反应Ⅲ得C(s，石墨)==C(s，金刚石)，根据盖斯定律可知，ΔH5=ΔH1-ΔH3，C正确；根据盖斯定律可知，化学反应的ΔH 只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关，D正确。
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二、非选择题
12.(10分)运载火箭的第三级使用的推进剂是液氢和液氧。
已知下面在298 K时的热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)==2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
根据上面的热化学方程式回答下列问题:
(1)通过计算说明等质量的H2、CH4、C完全燃烧时放出热量最多的是_____ (填化学式)，等物质的量H2、CH4、C完全燃烧时放出热量最多的是______(填化学式)。
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解析:根据题干所给热化学方程式，可分别计算:若质量均为1 g的H2、CH4、C完全燃烧，放出的热量分别为×、×、×，计算分别得:142.9 kJ、55.64 kJ、32.79 kJ。因此等质量H2、CH4、C完全燃烧放出热量最多的是H2；若物质的量均为1 mol 的H2、CH4、C完全燃烧，放出的热量分别为285.8 kJ、890.3 kJ、393.5 kJ，即CH4完全燃烧放出的热量最多。
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二、非选择题
12.(10分)运载火箭的第三级使用的推进剂是液氢和液氧。
已知下面在298 K时的热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)==2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
根据上面的热化学方程式回答下列问题:
(2)根据以上反应，则C(s)+2H2(g)==CH4(g)的焓变ΔH= 。
-74.8 kJ·mol-1
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解析:将已知三个反应按顺序依次编号Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，根据盖斯定律，由Ⅰ+Ⅲ-Ⅱ即可得到目标反应式，即:C(s)+2H2(g)==CH4(g) ΔH4，
ΔH4=[(-393.5)+(-571.6)-(-890.3)]kJ·mol-1=-74.8 kJ·mol-1。
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二、非选择题
12.(10分)运载火箭的第三级使用的推进剂是液氢和液氧。
已知下面在298 K时的热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)==2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
根据上面的热化学方程式回答下列问题:
(3)已知H2O(l)==H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1，试写出甲烷燃烧生成二氧化碳和水蒸气的热化学方程式:
。
CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802.3 kJ·mol-1
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10
11
13
3
解析:2H2O(l)==2H2O(g) ΔH5=+88.0 kJ·mol-1 Ⅳ
根据盖斯定律，由Ⅱ+Ⅳ可得到甲烷燃烧生成水蒸气的热化学方程式:
CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802.3 kJ·mol-1。
12
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13
3
二、非选择题
12.(10分)运载火箭的第三级使用的推进剂是液氢和液氧。
已知下面在298 K时的热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)==2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
根据上面的热化学方程式回答下列问题:
(4)若混合物H2(g)和CH4(g)的总物质的量为3 mol，且完全燃烧放出2 066.4 kJ的能量，则n(H2)∶n(CH4)= 。
1∶2
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3
解析:设H2、CH4物质的量分别为x、y，则x+y=3。二者混合物燃烧放出的总热量为2 066.4 kJ，则有:285.8x+890.3y=2 066.4。联立两式解得:x=1，y=2。因此n(H2)∶n(CH4)=1∶2。
1
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3
13.(8分)(1)(2024·甘肃卷·节选)SiHCl3是制备半导体材料硅的重要原料，可由不同途径制备。由SiCl4制备SiHCl3:SiCl4(g)+H2(g)==SiHCl3(g)+HCl(g) ΔH1=+74.22 kJ·mol-1 (298 K)
已知SiHCl3(g)+H2(g)==Si(s)+3HCl(g) ΔH2=+219.29 kJ·mol-1 (298 K)
298 K时，由SiCl4(g)+2H2(g)==Si(s)+4HCl(g)制备56 g硅 (填“吸”或“放”)热 kJ。
解析:把题给两个热化学方程式按顺序依次编号①②，则根据盖斯定律可知，由①+②可得热化学方程式SiCl4(g)+2H2(g)==Si(s)+4HCl(g) ΔH=ΔH1+ΔH2=+74.22 kJ·mol-1+(+219.29 kJ·mol-1)=+293.51 kJ·mol-1，则制备56 g Si，即2 mol Si，需要吸收热量为293.51×2 kJ=587.02 kJ。
吸
587.02
1
2
4
5
6
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8
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12
13
3
(2)铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，X(g)→Y(g)过程的焓变为____________________
(列式表示)。
解析:设反应过程中第一步的产物为M，第二步的产物为N，则X→M ΔH1=(E1-E2)，M→N ΔH2=ΔH，N→Y ΔH3=(E3-E4)，根据盖斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓变为ΔH1+ΔH2+ΔH3=(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)。
(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)课时跟踪检测(三) 反应热的计算
一、选择题
1.(2025·威武期中检测)已知P4(白,s)、P(红,s)及P2O5(s)之间转化的关系如图所示,则ΔH1和ΔH2的关系正确的是 ( )
A.ΔH1>ΔH2 B.ΔH1<ΔH2
C.ΔH1=ΔH2 D.无法确定
2.(2025·南充阶段检测)以N2O5为新型硝化剂的硝化反应具有反应条件温和、选择性高、无副反应发生、过程无污染等优点。N2O5可通过N2O4臭氧化法制备。
已知:①N2O4(g)2NO2(g) ΔH1
②2O3(g)3O2(g) ΔH2
③2N2O5(s)4NO2(g)+O2(g) ΔH3
则N2O4(g)+O3(g)N2O5(s)+O2(g)的ΔH为 ( )
A.ΔH1+ΔH2-ΔH3 B.2ΔH1-ΔH2+ΔH3
C.ΔH1+ΔH2-ΔH3 D.2ΔH1+ΔH2+ΔH3
3.(2025·泉州期中检测)已知H—H键能(断裂时吸收或生成时释放的能量)为436 kJ·mol-1,H—N键能为391 kJ·mol-1,根据化学方程式:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1。计算N≡N的键能是 ( )
A.431 kJ·mol-1 B.649 kJ·mol-1
C.896 kJ·mol-1 D.946 kJ·mol-1
4.用H2可将工业废气中的NO催化还原成N2,其能量转化关系如图所示,则NO(g)+H2(g)N2(g)+H2O(g)的 ΔH为 ( )
A.0.5(a+b-c-d)kJ·mol-1
B.0.5(c+a-d-b)kJ·mol-1
C.0.5(c+d-a-b)kJ·mol-1
D.0.5(b+d-a-c)kJ·mol-1
5.(2025·长沙期末检测)已知丙烷的燃烧热ΔH=-2 215 kJ·mol-1,H2O(l)H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1,若一定量的丙烷完全燃烧后生成18 g水蒸气,则放出的热量为 ( )
A.2 039 kJ B.509.75 kJ
C.553.75 kJ D.597.75 kJ
6.(2025·东莞期中检测)大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时,相关物质的燃烧热数据如下表:
物质 H2(g) C(石墨,s) C6H6(l)
燃烧热ΔH/(kJ·mol-1) -285.8 -393.5 -3 267.5
则25 ℃时,6C(石墨,s)+3H2(g)C6H6(l) ΔH为 ( )
A.-30.9 kJ·mol-1 B.+49.1 kJ·mol-1
C.+104.7 kJ·mol-1 D.-2 588.2 kJ·mol-1
7.(2025·泉州期中检测)乙烯是制备合成纤维、合成橡胶、塑料等的基本化工原料。由乙烷制备乙烯的反应如下:
①2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH1=-566 kJ·mol-1
②2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g) ΔH2=-260 kJ·mol-1
③C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH3
则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系正确的是 ( )
A.ΔH3>ΔH2>ΔH1 B.ΔH3>ΔH1>ΔH2
C.ΔH1>ΔH2>ΔH3 D.ΔH2>ΔH3>ΔH1
8.已知下列热化学方程式:
C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1
现有炭粉和氢气组成的气、固混合物0.2 mol,在氧气中完全燃烧,共放出63.53 kJ热量,则炭粉与氢气的物质的量之比为 ( )
A.1∶1 B.1∶2 C.2∶3 D.3∶2
9.如图表示在催化剂(Nb2O5)表面进行的反应:H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)。
已知下列反应:
①2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH1
②C(s)+O2(g)CO(g) ΔH2
③C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH3
下列说法不正确的是 ( )
A.ΔH2>ΔH3
B.图中的能量转化方式主要为太阳能转化为化学能
C.反应2CO(g)+O2(g)2CO2(g) 的ΔH=ΔH3-ΔH2
D.反应H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)的ΔH=ΔH2-ΔH3+ΔH1
10.(2024·重庆卷)二氧化碳 甲烷重整是CO2资源化利用的重要研究方向,涉及的主要热化学方程式有:
①CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1=+247 kJ·mol-1
②CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g) ΔH2=-131 kJ·mol-1
③CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g) ΔH3=-90 kJ·mol-1
已知H—H键能为a kJ·mol-1,O—H键能为b kJ·mol-1,C—H键能为c kJ·mol-1,则CO(g)中的碳氧键键能(单位:kJ·mol-1)为 ( )
A.-206+3a-2b-4c B.-206-3a+2b+4c
C.206+3a-2b-4c D.206-3a+2b+4c
11.在一定温度、压强下,依据图示关系,下列说法不正确的是 ( )
A.C(s,石墨)+CO2(g)2CO(g) ΔH=ΔH1-ΔH2
B.1 mol C(s,石墨)和1 mol C(s,金刚石)分别与足量O2反应全部转化为CO2(g),前者放热多
C.ΔH5=ΔH1-ΔH3
D.化学反应的ΔH,只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
二、非选择题
12.(10分)运载火箭的第三级使用的推进剂是液氢和液氧。已知下面在298 K时的热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
根据上面的热化学方程式回答下列问题:
(1)通过计算说明等质量的H2、CH4、C完全燃烧时放出热量最多的是 (填化学式),等物质的量H2、CH4、C完全燃烧时放出热量最多的是 (填化学式)。
(2)根据以上反应,则C(s)+2H2(g)CH4(g)的焓变ΔH= 。
(3)已知H2O(l)H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1,试写出甲烷燃烧生成二氧化碳和水蒸气的热化学方程式: 。
(4)若混合物H2(g)和CH4(g)的总物质的量为3 mol,且完全燃烧放出2 066.4 kJ的能量,则n(H2)∶n(CH4)= 。
13.(8分)(1)(2024·甘肃卷·节选)SiHCl3是制备半导体材料硅的重要原料,可由不同途径制备。由SiCl4制备SiHCl3:SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g) ΔH1=+74.22 kJ·mol-1 (298 K)
已知SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g) ΔH2=+219.29 kJ·mol-1 (298 K)
298 K时,由SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)制备56 g硅 (填“吸”或“放”)热 kJ。
(2)铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。Cr2O3催化丙烷脱氢过程中,部分反应历程如图,X(g)→Y(g)过程的焓变为 (列式表示)。
课时跟踪检测(三)
1.选B 白磷转化为红磷,ΔH<0,则白磷的能量高于红磷,所以白磷燃烧生成五氧化二磷放出的热量多于红磷燃烧生成五氧化二磷放出的热量,反应的焓变ΔH1<ΔH2。
2.选C 由盖斯定律,只与反应的始态和终态有关,与途径无关可知,反应①+×②-×③得反应N2O4(g)+O3(g)N2O5(s)+O2(g),故该反应的 ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3。
3.选D 已知:H—H键能为436 kJ·mol-1,N—H键能为391 kJ·mol-1,令N≡N的键能为x,对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。反应热ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,故x+3×436 kJ·mol-1-2×3×391 kJ·mol-1=-92.4 kJ·mol-1,解得:x=946 kJ·mol-1。
4.选A 由图中转化可知,断裂化学键吸收能量,形成化学键释放能量,发生反应为2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=(a+b-c-d)kJ·mol-1,又化学计量数与反应中的能量变化成正比,则NO(g)+H2(g)N2(g)+H2O(g)的ΔH=0.5(a+b-c-d)kJ·mol-1。
5.选B 由丙烷的燃烧热得①C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 215 kJ·mol-1,②H2O(l)H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1,由盖斯定律①+②×4可得C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-2 039 kJ·mol-1,生成4 mol水蒸气放出的热量为2 039 kJ,则生成1 mol水蒸气放出的热量为509.75 kJ。
6.选B 由题给燃烧热数据可得,①H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ·mol-1,②C(石墨,s)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1,③C6H6(l)+O2(g)6CO2(g)+3H2O(l) ΔH3=-3 267.5 kJ·mol-1,根据盖斯定律,由3×①+6×②-③,则ΔH=[(-285.8)×3+(-393.5)×6-(-3 267.5)] kJ·mol-1=+49.1 kJ·mol-1。
7.选A 依据盖斯定律,由(②-①)×可得C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH3=×[-260 kJ·mol-1-(-566 kJ·mol-1)]=+153 kJ·mol-1,故ΔH3>ΔH2>ΔH1。
8.选A 设炭粉的物质的量为x,H2的物质的量为y,由题意知
解得x=0.1 mol,y=0.1 mol,则x∶y=1∶1。
9.选C 由②与③分析,碳完全燃烧生成二氧化碳放出的热量多,因此ΔH3<ΔH2,A正确;根据图中信息得到,能量转化方式主要为太阳能转化为化学能,B正确;根据盖斯定律分析,③的2倍减去②的2倍,得反应2CO(g)+O2(g)2CO2(g)的ΔH=2(ΔH3-ΔH2),C错误;根据盖斯定律分析,①的一半减去③,加上②,得反应H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)的ΔH=ΔH2-ΔH3+ΔH1,D正确。
10.选B 根据盖斯定律,由反应①+反应②-反应③,可得反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3=+247 kJ·mol-1+(-131 kJ·mol-1)-(-90 kJ·mol-1)=+206 kJ·mol-1;根据ΔH=反应物键能之和-生成物键能之和,可得ΔH=4c kJ·mol-1+2b kJ·mol-1-3a kJ·mol-1-CO(g)中的碳氧键键能=+206 kJ·mol-1,故CO(g)中的碳氧键键能=(-206-3a+2b+4c)kJ·mol-1,B项正确。
11.选B 由题干信息可知,反应Ⅰ:C(s,石墨)+O2(g)CO(g) ΔH1;反应Ⅱ:CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH2,则反应Ⅰ-反应Ⅱ得C(s,石墨)+CO2(g)2CO(g),根据盖斯定律可知ΔH=ΔH1-ΔH2,A正确;由题干信息可知,C(s,石墨)C(s,金刚石) ΔH5>0,即1 mol C(s,石墨)具有的总能量低于1 mol C(s,金刚石)具有的总能量,则1 mol C(s,石墨)和1 mol C(s,金刚石)分别与足量O2反应全部转化为CO2(g),后者放热多,B错误;由题干信息可知,反应Ⅰ:C(s,石墨)+O2(g)CO(g) ΔH1,反应Ⅲ:C(s,金刚石)+O2(g)CO(g) ΔH3,则反应Ⅰ-反应Ⅲ得C(s,石墨)C(s,金刚石),根据盖斯定律可知,ΔH5=ΔH1-ΔH3,C正确;根据盖斯定律可知,化学反应的ΔH 只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,D正确。
12.解析:(1)根据题干所给热化学方程式,可分别计算:若质量均为1 g的H2、CH4、C完全燃烧,放出的热量分别为×、×、×,计算分别得:142.9 kJ、55.64 kJ、32.79 kJ。因此等质量H2、CH4、C完全燃烧放出热量最多的是H2;若物质的量均为1 mol的H2、CH4、C完全燃烧,放出的热量分别为285.8 kJ、890.3 kJ、393.5 kJ,即CH4完全燃烧放出的热量最多。(2)将已知三个反应按顺序依次编号Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,根据盖斯定律,由Ⅰ+Ⅲ-Ⅱ即可得到目标反应式,即:C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH4,ΔH4=[(-393.5)+(-571.6)-(-890.3)]kJ·mol-1=-74.8 kJ·mol-1。
(3)2H2O(l)2H2O(g) ΔH5=+88.0 kJ·mol-1 Ⅳ
根据盖斯定律,由Ⅱ+Ⅳ可得到甲烷燃烧生成水蒸气的热化学方程式:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802.3 kJ·mol-1。
(4)设H2、CH4物质的量分别为x、y,则x+y=3。二者混合物燃烧放出的总热量为2 066.4 kJ,则有:285.8x+890.3y=2 066.4。联立两式解得:x=1,y=2。因此n(H2)∶n(CH4)=1∶2。
答案:(1)H2 CH4 (2)-74.8 kJ·mol-1 (3)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802.3 kJ·mol-1 (4)1∶2
13.解析:(1)把题给两个热化学方程式按顺序依次编号①②,则根据盖斯定律可知,由①+②可得热化学方程式SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g) ΔH=ΔH1+ΔH2=+74.22 kJ·mol-1+(+219.29 kJ·mol-1)=+293.51 kJ·mol-1,则制备56 g Si,即2 mol Si,需要吸收热量为293.51×2 kJ=587.02 kJ。(2)设反应过程中第一步的产物为M,第二步的产物为N,则X→M ΔH1=(E1-E2),M→N ΔH2=ΔH,N→Y ΔH3=(E3-E4),根据盖斯定律可知,X(g)→Y(g)的焓变为ΔH1+ΔH2+ΔH3=(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)。
答案:(1)吸 587.02
(2)(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)
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