第一章 第二节 第2课时 反应热的计算（教师用书）-2022-2023学年新教材高中化学选择性必修1【金版新学案】同步导学（人教2019 双选版）

第2课时　反应热的计算

[学习目标]　1.能进行反应焓变的简单计算。2.能综合应用化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题。

类型一　根据热化学方程式计算反应热

【例1】　25 ℃、101 kPa时，1 mol FeS2(s)完全燃烧生成Fe2O3(s)和SO2(g)，放出853 kJ热量。

(1)请写出FeS2(s)燃烧的热化学方程式。

(2)计算理论上180 g FeS2(s)完全燃烧放出的热量。

解析：　(1)根据题意，FeS2(s)燃烧的热化学方程式为

FeS2(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)＋2SO2(g)　ΔH＝－853 kJ/mol

(2)n(FeS2)＝＝1.5 mol

理论上180 g FeS2(s)完全燃烧放出的热量为1.5 mol×853 kJ/mol＝1 279.5 kJ。

答案：　(1)FeS2(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)＋2SO2(g)　ΔH＝－853 kJ/mol。

(2)理论上180 g FeS2(s)完全燃烧放出的热量为1 279.5 kJ。

针对练1　已知1 g 丁烷(C4H10)完全燃烧生成二氧化碳和液态水时，放出50 kJ的热量。

(1)请写出丁烷燃烧的热化学方程式。

(2)计算10 kg丁烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出的热量。

解析：　(1)n(C4H10)＝＝ mol

1 mol C4H10完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出的热量为：50 kJ×58＝2 900 kJ

丁烷燃烧的热化学方程式为：C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－2 900 kJ/mol

(2)10 kg丁烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出的热量为：50 kJ/g×10×103 g＝5×105 kJ。

答案：　(1)C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－2 900 kJ/mol。

(2)5×105 kJ

类型二　根据燃烧热计算反应热

【例2】　已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2 215 kJ·mol－1。试计算丙烷完全燃烧生成1.8 g 水时放出的热量。

解析：　由题意知，表示丙烷燃烧热的热化学方程式为：

C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 215 kJ/mol

n(C3H8)＝n(H2O)＝×＝0.025 mol

丙烷完全燃烧生成1.8 g水时放出的热量为：0.025 mol×2 215 kJ/mol＝55.375 kJ

答案：　丙烷完全燃烧生成1.8 g水时放出的热量为55.375 kJ。

针对练2　已知：①CH4(g)的燃烧热为890.3 kJ/mol；②1 mol CH4(g)不完全燃烧生成CO(g)和H2O(l)时，放出519 kJ热量。若1 mol CH4(g)在m g O2(g)中燃烧生成CO(g)、CO2(g)和H2O(l)，放出704.65 kJ热量。

(1)写出表示CH4(g)燃烧热的热化学方程式。

(2)写出CH4(g)不完全燃烧的热化学方程式。

(3)计算CH4(g)完全燃烧和不完全燃烧的物质的量之比及m的值。

解析：　(3)设完全燃烧的CH4(g)为x mol，则不完全燃烧CH4(g)的物质的量为(1－x) mol，

则有x mol×890.3 kJ/mol＋519 kJ/mol×(1－x)mol＝704.65 kJ，解得x＝0.5 mol，故CH4(g)完全燃烧和不完全燃烧的物质的量之比为0.5 mol∶0.5 mol＝1∶1。0.5 mol CH4(g)完全燃烧消耗1 mol O2，0.5 mol CH4(g)不完全燃烧消耗0.75 mol O2，则共消耗1.75 mol O2，则有m(O2)＝1.75 mol×32 g/mol＝56 g。

答案：　(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ/mol。

(2)CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－519 kJ/mol。

(3)CH4(g)完全燃烧和不完全燃烧的物质的量之比为1∶1；m值为56 g。

 

类型三　根据键能计算反应热

【例3】　二甲醚(CH3OCH3)重整制取氢气，具有无毒性、无刺激性等优点，发生反应：CH3OCH3 (g)===CO(g)＋H2(g)＋CH4(g)　ΔH。已知部分化学键的键能如下表所示：

 

该反应的ΔH＝________。

解析：　反应CH3OCH3 (g)===CO(g)＋H2(g)＋CH4(g)的ΔH＝6E(C—H)＋2E(C—O)－E(H—H)－E(C≡O)－4E(C—H)＝2×413 kJ/mol＋2×356 kJ/mol－436 kJ/mol－1 075 kJ/mol＝＋27 kJ/mol。

答案：　＋27 kJ/mol。

针对练3　已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·mol－1，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为______kJ。

解析：　ΔH等于断裂反应物中化学键吸收的总能量与形成生成物中化学键释放总能量之差。断裂1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键吸收的能量分别为436 kJ、151 kJ，2HI(g)===H2(g)＋I2(g) 的ΔH＝＋11 kJ·mol－1，则有2×E(H－I)－(436 kJ＋151 kJ)＝11 kJ，解得E(H—I)＝299 kJ。

答案：　299

针对练4　(2021·北京海淀区高二期中练习)中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如下图所示。

已知：几种物质中化学键的键能如下表所示。

若反应过程中分解了2 mol H2O，则下列说法不正确的是(　　)

A．总反应为2H2O2H2↑＋O2↑

B．过程Ⅰ吸收了926 kJ能量

C．过程Ⅱ放出了574 kJ能量

D．过程Ⅲ属于放热反应

D　[由图可知，总反应为水分解生成氢气和氧气，实现了光能向化学能的转化，反应的化学方程式为2H2O2H2↑＋O2↑，故A项正确；过程Ⅰ为2 mol H2O变成2 mol H原子和2 mol —OH，吸收的总能量为463 kJ×2＝926 kJ，故B项正确；过程Ⅱ为2 mol H原子和2 mol—OH生成1 mol H2和1 mol H2O2，放出的总能量为436 kJ＋138 kJ＝574 kJ，故C项正确；过程Ⅲ为1 mol H2O2变成1 mol O2和1 mol H2，即断开2 mol H—O键和1 mol O—O键，形成1 mol O==O键和1 mol H—H键，吸收的总能量为463 kJ×2＋138 kJ＝1 064