【备课推荐】2017年秋高二化学人教版选修四同步学案：第1章 化学反应与能量 章末复习

第1章
化学反应与能量
章末复习
【学习目标】
1.会书写热化学方程式并能判断其正误。
2.正确理解盖斯定律并学会其应用。
3.掌握反应热的四种计算方法。
一　热化学方程式的书写方法与正误判断
热化学方程式是表明反应所放出或吸收热量的化学方程式。它不仅能表明化学反应中的物质变化，而且也能表明化学反应中的能量变化。
1．书写方法要求
(1)必须在化学方程式的右边标明反应热ΔH的符号、数值和单位(ΔH与最后一种生成物之间留一空格)：
(2)ΔH与测定条件(温度、压强等)有关、因此应注明ΔH的测定条件。绝大多数ΔH是在25
℃、101
kPa下测定的，此时可不注明温度和压强。
(3)反应热与物质的聚集状态有关，因此必须注明物质的聚集状态(s，l，g)，溶液中的溶质标明“aq”。化学式相同的同素异形体除标明状态外还需标明其名称[如C(金刚石，s)]。热化学方程式中不标“↑”和“↓”，不在等号或箭头上写“点燃、△、高温、催化剂”等条件。
(4)热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量而不表示分子数或原子数。因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。
特别提示　(1)ΔH是一个宏观量，它与反应物的物质的量成正比，所以方程式中的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也随之加倍，当反应方向变化时，ΔH的值也随之变号。
(2)根据燃烧热、中和热书写的热化学方程式，要符合燃烧热、中和热的定义。
例1　已知下列热化学方程式：
①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－285.0
kJ·mol－1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(g)
ΔH＝－241.8
kJ·mol－1
③C(s)＋O2(g)===CO(g)
ΔH＝－110.5
kJ·mol－1
④C(s)＋O2(g)===CO2(g)　
ΔH＝－393.5
kJ·mol－1
回答下列各问题：
(1)上述反应中属于放热反应的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)H2的燃烧热ΔH＝____________；C的燃烧热ΔH＝____________。
(3)燃烧10
g
H2生成液态水，放出的热量为________。
(4)CO的燃烧热ΔH＝___________，其热化学方程式为
________________________________________________________________________。
2．常见错误要回避
(1)漏写物质的聚集状态(漏一种就全错)；
(2)ΔH的符号“＋”、“－”标示错误；
(3)ΔH的值与各物质化学计量数不对应；
(4)ΔH后不带单位或单位写错(写成kJ、kJ·mol等)。
3．正误判断方法
判断热化学方程式的正误时要从以下几个方面进行检查：
(1)热化学方程式是否已配平，是否符合客观事实；
(2)各物质的聚集状态是否标明；
(3)反应热ΔH的数值与该热化学方程式的化学计量数是否对应；
(4)反应热ΔH的符号是否正确，放热反应的ΔH为“－”，吸热反应的ΔH为“＋”。
例2　燃烧1
g乙炔生成二氧化碳和液态水放出热量50
kJ，则下列热化学方程式书写正确的是(　　)
A．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝＋50
kJ·mol－1
B．C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)
ΔH＝－1
300
kJ
C．2C2H2＋5O2===4CO2＋2H2O
ΔH＝－2
600
kJ
D．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－2
600
kJ·mol－1
二　盖斯定律及其应用
1．盖斯定律的实质
不管化学反应是一步完成或是分几步完成，其反应热是相同的。即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。
则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。
2．盖斯定律的应用
根据盖斯定律，通过计算反应热，可以书写新的热化学方程式；比较反应热的大小，判断物质的稳定性(同素异形体稳定性比较)。运用盖斯定律分析解题的关键，设计出合理的反应过程，利用热化学方程式进行适当的加减等“运算”。
例3　(1)氟磷灰石在高温下制备黄磷的热化学方程式为
4Ca5(PO4)3F(s)＋21SiO2(s)＋30C(s)===3P4(g)＋20CaSiO3(s)＋30CO(g)＋SiF4(g)　ΔH
已知相同条件下：①4Ca5(PO4)3F(s)＋3SiO2(s)===6Ca3(PO4)2(s)＋2CaSiO3(s)＋SiF4(g)　ΔH1
②2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===P4(g)＋6CaO(s)＋10CO(g)　ΔH2
③SiO2(s)＋CaO(s)===CaSiO3(s)　ΔH3
则ΔH＝________________(用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)。
(2)已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－846.3
kJ·mol－1
CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
ΔH＝＋2.8
kJ·mol－1
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)
ΔH＝－566.0
kJ·mol－1
反应CO2(g)＋CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝__________________。
例4　已知下列反应的热化学方程式为
①CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH1＝－870.3
kJ·mol－1
②C(s)＋O2(g)===CO2(g)　
ΔH2＝－393.5
kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　
ΔH3＝－285.8
kJ·mol－1
则反应2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的ΔH为(　　)
A．－488.3
kJ·mol－1
B．－191
kJ·mol－1
C．－476.8
kJ·mol－1
D．－1
549.6
kJ·mol－1
三　反应热的四种计算方法
1．利用热化学方程式进行相关量的求解，可先写出热化学方程式，再根据热化学方程式所体现的物质与物质间、物质与反应热间的关系直接或间接求算物质的质量或反应热。其注意的事项有：
(1)反应热数值与各物质的化学计量数成正比，因此热化学方程式中各物质的化学计量数改变时，其反应热数值需同时做相同倍数的改变。
(2)热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热。
(3)正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。
2．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，得到新的热化学方程式，可进行反应热的有关计算。其注意的事项有：
(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。
(3)将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”、“－”号必须随之改变。
3．根据燃烧热计算：可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×燃烧热。
4．根据键能计算：反应热(焓变)等于反应物中的键能总和减去生成物中的键能总和，ΔH＝∑E反－∑E生(E表示键能)。如反应3H2(g)＋N2(g)??2NH3(g)　ΔH＝3E(H—H)＋E(N≡N)－6E(N—H)。
例5　(1)在微生物作用的条件下，NH经过两步反应被氧化成NO。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
________________________________________________________________________。
②1
mol
NH(aq)全部氧化成NO(aq)的热化学方程式是
________________________________________________________________________。
(2)已知红磷比白磷稳定，则反应P4(白磷，s)＋5O2(g)===2P2O5(s)　ΔH1；4P(红磷，s)＋5O2(g)===2P2O5(s)　ΔH2；ΔH1和ΔH2的关系是ΔH1________ΔH2(填“>”“<”或“＝”)。
(3)在298
K、101
kPa时，已知：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之间的关系正确的是________。
A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2
B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2
D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
(4)已知：
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)
ΔH＝－566
kJ·mol－1①
Na2O2(s)＋CO2(g)===Na2CO3(s)＋O2(g)
ΔH＝－226
kJ·mol－1②
则CO(g)与Na2O2(s)反应放出509
kJ热量时，电子转移数目为________________。
(5)已知H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g)　ΔH＝－72
kJ·mol－1，蒸发1
mol
Br2(l)需要吸收的能量为30
kJ，其他相关数据如下表：
物质
H2(g)
Br2(g)
HBr(g)
1
mol分子中的化学键断
裂时需要吸收的能量(kJ)
436
200
a
则表中a＝________。
答案精析
例1　(1)①②③④
(2)－285.0
kJ·mol－1　－393.5
kJ·mol－1
(3)1
425.0
kJ　(4)－283.0
kJ·mol－1
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0
kJ·mol－1
解析　(1)已知四个热化学方程式的ΔH皆小于0，故都是放热反应。
(2)H2的燃烧热是指1
mol
H2完全燃烧生成液态水时放出的热量，故H2的燃烧热ΔH＝－285.0
kJ·mol－1；C的燃烧热是指1
mol碳完全燃烧生成CO2时放出的热量，故C的燃烧热ΔH＝－393.5
kJ·mol－1。
(3)燃烧10
g
H2生成液态水时放出的热量为×285.0
kJ·mol－1＝1
425.0
kJ。
(4)将已知热化学方程式④－③可得：
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5
kJ·mol－1－(－110.5
kJ·mol－1)＝－283.0
kJ·mol－1，故CO的燃烧热ΔH＝－283.0
kJ·mol－1，CO燃烧的热化学方程式为CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0
kJ·mol－1。
例2　D　[本题可结合热化学方程式的书写规则来具体分析。书写热化学方程式时，ΔH只能写在化学方程式的右边，若为放热反应，则ΔH为“－”；若为吸热反应，则ΔH为“＋”，其单位一般为kJ·mol－1，故A、B、C项错误；并且反应物和生成物的聚集状态不同，反应热的数值可能不同，因此必须在反应方程式中用括号注明反应物和生成物在反应时的聚集状态(s、l、g)，ΔH必须与反应方程式中化学式前面的化学计量数相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。]
例3　(1)ΔH1＋3ΔH2＋18ΔH3　(2)＋291.3
kJ·mol－1
解析　(1)根据盖斯定律：由①＋③×18＋②×3可得目标反应，故ΔH＝ΔH1＋3ΔH2＋18ΔH3。
(2)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－846.3
kJ·mol－1　①
CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝＋2.8
kJ·mol－1　②
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566.0
kJ·mol－1　③
根据盖斯定律，由①＋②×2－③×2得：
CO2(g)＋CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝(－846.3＋2.8×2＋566.0×2)
kJ·mol－1＝＋291.3
kJ·mol－1。
例4　A　[根据盖斯定律，反应2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)实质上是反应②×2＋反应③×2－反应①，即所求的反应热ΔH＝ΔH2×2＋ΔH3×2－ΔH1＝[－393.5×2＋(－285.8)×2－(－870.3)]
kJ·mol－1＝
－488.3
kJ·mol－1。]
例5　(1)①放热　ΔH<0(或反应物的总能量大于生成物的总能量)　②NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－346
kJ·mol－1　(2)<　(3)A　(4)2
mol(或1.204×1024，或2NA)　(5)369
解析　(1)由图可知：NH(aq)＋O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－273
kJ·mol－1，NO(aq)＋O2(g)===NO(aq)　ΔH＝－73
kJ·mol－1，2个热化学方程式相加即可得第②问答案。
(2)将2个热化学方程式相减得P4(白磷，s)===4P(红磷，s)　ΔH＝ΔH1－ΔH2，由红磷比白磷稳定可知白磷的能量高，白磷转化为红磷是放热反应，ΔH<0，所以ΔH1<ΔH2。
(3)将题中3个热化学方程式依次编号为①、②、③，则③＝①＋②×2，所以ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2。
(4)(①＋②×2)×得：CO(g)＋Na2O2(s)===Na2CO3(s)
ΔH＝－509
kJ·mol－1，即该反应放出590
kJ热量时转移2
mol
e－。
(5)由题中热化学方程式及蒸发1
mol
Br2(l)吸热30
kJ可得：H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)　ΔH＝－102
kJ·mol－1，则436＋200－2a＝－102，a＝369。