(讲义)第1章 第2节 基础课时3 反应热的计算-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1(人教版2019)

第二节　反应热的计算 基础课时3　反应热的计算 1．认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间的相互转化，能量的转化遵循能量守恒定律，培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。 2．了解盖斯定律及其简单应用，能进行反应焓变的简单计算，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。 一、盖斯定律 1．内容 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。 2．特点 (1)在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的始态、终态有关，而与反应的途径无关。 (2)反应热总值一定，如图表示始态到终态的反应热。 则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。 3．意义 有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间接的方法测定。如：C(s)＋O2(g)===CO(g)反应的ΔH无法直接测得，但下列两个反应的ΔH可以直接测得： C(s)＋O2 (g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1 CO(g)＋O2 (g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1 上述三个反应具有如下关系： 则在此温度下C(s)＋O2 (g)===CO(g)反应的ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1。 (正确的打“√”，错误的打“×”) (1)同温同压下，氢气和氯气分别在光照条件下和点燃的条件下发生反应时的ΔH不同。 (×) (2)盖斯定律遵守能量守恒定律。 (√) (3)将碳控制燃烧进度，先燃烧生成CO，再将CO燃烧生成CO2，能够放出更多热量。 (×) (4)对于可逆反应而言，热化学方程式中的反应热表示反应达到平衡时所放出或吸收的热量。 (×) 二、反应热的计算 1．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。 [解]　(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 (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n＝＝7.5 mol， 理论上1 kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为 Q＝7.5 mol×853 kJ/mol＝6 398 kJ。 2．葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一，设它在人体组织中完全氧化时的热化学方程式为 C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－2 800 kJ/mol 计算100 g葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热量。 [解]　100 g C6H12O6的物质的量为 n＝＝0.556 mol， 0．556 mol C6H12O6完全氧化时产生的热量为 Q＝0.556 mol×2 800 kJ/mol＝1 557 kJ。 3．焦炭与水蒸气反应、甲烷与水蒸气反应均是工业上制取氢气的重要方法。这两个反应的热化学方程式分别为 ①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH1＝＋131.5 kJ/mol ②CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋205.9 kJ/mol 试计算CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH。 [解]　分析各化学方程式的关系可得出，将反应①的逆反应与反应②相加，得到反应： CH4(g)===C(s)＋2H2(g) 即： CO(g)＋H2(g)===C(s)＋H2O(g) ΔH3＝－ΔH1＝－131.5 kJ/mol CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋205.9 kJ/mol 根据盖斯定律： ΔH＝ΔH3＋ΔH2 ＝ΔH2－ΔH1 ＝＋205.9 kJ/mol－131.5 kJ/mol ＝＋74.4 kJ/mol。 CH4­CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题： CH4­CO2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)＋O2(g)===CO(g)　Δ