第2节 反应热的计算（课件）-【勤径学升·同步练测】2024-2025学年高中化学选择性必修1（人教版2019）

单击此处添加文本具体内容 第一章　 化学反应的热效应 第二节　反应热的计算 第一章　化学反应的热效应 相同 第一章　化学反应的热效应 途径 ΔH1＋ΔH2 ΔH3＋ΔH4＋ΔH5 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 热化学方程式 盖斯定律 燃烧热 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 ΔH3＋ΔH2 －110.5 kJ·mol－1 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 第一章　化学反应的热效应 学习目标 核心素养 1．了解盖斯定律及其简单应用。 2．能进行反应焓变的简单计算，能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。 1．宏观辨识与微观探析：能从宏观和微观相结合的视角分析与解决反应热的热效应问题及盖斯定律的认识问题。 2．科学态度与社会责任：通过应用盖斯定律和反应热的有关计算，形成具有节约资源、保护环境的可持续发展意识，认识到资源利用的问题，从自身做起，形成简约适度、绿色低碳的生活方式。 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____(选填“相同”或“不同”)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和终态有关，而与反应的____无关。 (2)反应热总值一定，如右图表示始态到终态的反应热。 则ΔH＝_____________＝_______________________。 3．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)有些反应往往有副反应发生。 1．已知①C(s)＋ eq \f(1,2) O2(g)===CO(g)；②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)。经过哪个计算过程可得到C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)(　　) A．①－②　　　　　　 B．①＋② C．①－ eq \f(1,2) ② D．①＋ eq \f(1,2) ② 答案　C 二、反应热的计算 1．计算依据 根据____________、________和______可以计算化学反应的反应热。 2．实例——应用盖斯定律计算C燃烧生成CO的反应热 已知：(1)C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1 (2)CO(g)＋ eq \f(1,2) O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1 若C(s)＋ eq \f(1,2) O2(g)===CO(g)的反应热为ΔH3，求ΔH3。 ①虚拟路径如右图； ②应用盖斯定律求解： ΔH1＝____________________。 则：ΔH3＝_______________________________。 2．(安徽芜湖月考)已知热化学方程式：Zn(s)＋ eq \f(1,2) O2(g)===ZnO(s)　ΔH＝ －351.5 kJ·mol－1；Hg(l)＋ eq \f(1,2) O2(g)===HgO(s)　ΔH＝－90.84 kJ·mol－1，则Zn(s)＋HgO(s)===ZnO(s)＋Hg(l)的ΔH为(　　) A．＋260.66 kJ·mol－1 B．＋442.34 kJ·mol－1 C．－442.34 kJ·mol－1 D．－260.66 kJ·mol－1 解析　将题给已知热化学方程式分别记作①、②，根据盖斯定律，①－②得Zn(s)＋HgO(s)===ZnO(s)＋Hg(l)　ΔH＝－351.5 kJ·mol－1－(－90.84 kJ·mol－1)＝－260.66 kJ·mol－1。 答案　D 要点一　盖斯定律的应用 1．一定量固态碳在炉膛内完全燃烧，放出热量为Q1 kJ；向炽热的炉膛内通入水蒸气会产生水煤气，水煤气完全燃烧生成水蒸气和二氧化碳放出热量为 Q2 kJ。若炉膛内燃烧等质量固态碳，则Q1与Q2有何关系？ 提示：根据盖斯定律，两种情况下的始态与终态相同，故放出的热量是相同的，即Q1＝Q2。 2．已知下列两个热化学方程式： ①P4(白磷，s)＋5O2(g)===P4O10(s) ΔH1＝－2 983.2 kJ·mol－1 ②P(红磷，s)＋ eq \f(5,4) O2(g)=== eq \f(1,4) P4O10(s) ΔH2＝－738.5 kJ·mol－1 请用虚拟途径法写出白磷转化为红磷的热化学方程式。 提示：虚拟过程如图， 根据盖斯定律： ΔH＝ΔH1＋(－ΔH2)×4＝－2 983.2 kJ·mol－1＋738.5 kJ·mol－1×4＝ －29.2 kJ·mol－1 盖斯定律应用的常用方法 1．虚拟路径法 (1)方法 先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求的反应热。 (2)图示 ΔH＝ΔH1＋ΔH2。 2．加和法 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。 (1)观察：通过观察确定待求的热化学方程式。 (2)调整：找出待求热化学方程式中各物质在已知热化学方程式中的位置。 (3)加和：根据待求热化学方程式中各物质的化学计量数和位置对已知热化学方程式进行处理，得到变形后的新热化学方程式。 (4)计算：将新得到的热化学方程式进行加减(反应热也需要相应加减)。 (5)书写：待求的热化学方程式。 2．利用盖斯定律计算ΔH的注意事项 (1)化学方程式乘以n倍时，ΔH也要乘以n倍。 (2)化学方程式进行加减运算时，ΔH也同样进行加减运算，且要带“＋”“－”符号。 (3)设计反应过程中常会遇到同一物质的固、液、气三态变化，状态由固→液→气变化时吸热，反之则放热。 (4)当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。 [例1]　(黑龙江龙西北八校联合体高二月考)在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：①H2S(g)＋ eq \f(3,2) O2(g)===SO2(g)＋H2O(g)　ΔH1；②2H2S(g)＋SO2(g)=== eq \f(3,2) S2(g)＋2H2O(g)　ΔH2；③H2S(g)＋ eq \f(1,2) O2(g)===S(g)＋H2O(g)　ΔH3；④2S(g)===S2(g)　ΔH4。则ΔH4的正确表达式为(　　) A．ΔH4＝ eq \f(2,3) (ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) B．ΔH4＝ eq \f(2,3) (3ΔH3－ΔH1－ΔH2) C．ΔH4＝ eq \f(3,2) (ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) D．ΔH4＝ eq \f(3,2) (ΔH1－ΔH2－3ΔH3) 解析　②× eq \f(2,3) －③×2＋①× eq \f(2,3) 得反应2S(g)===S2(g)，则根据盖斯定律， ΔH4＝ΔH2× eq \f(2,3) －ΔH3×2＋ΔH1× eq \f(2,3) ＝ eq \f(2,3) (ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)，A正确。 答案　A 1．已知CH4在一定条件下可发生一系列反应，如图所示： 下列说法不正确的是(　　) A．ΔH3＝ΔH2－ΔH5 B．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4 C．ΔH1>ΔH5 D．ΔH4>0 解析　由盖斯定律可知，ΔH5＝ΔH2＋ΔH3，即ΔH3＝ΔH5－ΔH2，故A错误；由盖斯定律可知，ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4，故B正确；由盖斯定律可知，ΔH1＝ΔH5＋ΔH4，H2O(l)―→H2O(g)吸热，即ΔH4>0，所以ΔH1>ΔH5，故C、D正确。 答案　A 要点二　反应热的计算与大小比较 1．相同质量的H2分别与O2完全反应时，生成液态水和气态水，哪一个放出的热量多？ 提示：生成液态水，放出热量多。依据盖斯定律，可以把生成液态水的过程虚拟为 2．已知相同条件下，石墨比金刚石稳定。试比较ΔH1和ΔH2大小关系。 ①C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1 ②C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2 提示：石墨的稳定性强于金刚石，说明相同物质的量的石墨所含的能量比金刚石低，ΔH＝E(生成物)－E(反应物)可判断ΔH1<ΔH2。 1．反应热的计算 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，各物质前的化学计量数及ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数 计算依据 计算方法 根据盖 斯定律 将两个或两个以上的热化学方程式包括ΔH相加或相减(很多时候，在热化学方程式相加或相减之前需要乘以或除以一个数)，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Q＝n(可燃物)×其燃烧热数值 计算依据 计算方法 根据化学键的变化 ΔH＝反应物的键能总和－生成物的总键能总和 (以放热反应为例)ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝(E2－E1)kJ·mol－1 ＝－c kJ·mol－1 根据反应物和生成物的总能量 ΔH＝E(生成物)－E(反应物) 2.反应热的大小比较 (1)反应热的类型关系 放热反应的ΔH<0，为负值，放热越多，|ΔH|越大，ΔH越小。吸热反应的ΔH>0。吸热反应焓变一定大于放热反应焓变。 (2)参加反应的物质的量 当反应物和生成物状态相同时，参加反应的物质的量越多，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。 (3)反应进行的程度 参加反应物质的量和状态相同时，反应进行的程度越大，热量变化越大。 (4)物质状态 在同一反应中，反应物或生成物状态不同时，要考虑A(g) A(l) A(s)，或者根据同一物质三种状态的能量比较[E(g)>E(l)>E(s)]，可知反应热大小亦不相同。 [例2]　已知：H2(g)＋F2(g)===2HF(g)　ΔH＝－270 kJ·mol－1。下列说法不正确的是(　　) A．1 mol H2(g)与1 mol F2(g)的键能之和比2 mol HF(g)的键能高 270 kJ·mol－1 B．HF(g)分解为H2(g)与F2(g)的反应过程的能量变化可用下图来表示 C．若反应中有20 g HF(g)生成，则放出135 kJ热量 D．若H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH2，则ΔH2>ΔH1 [解析]　焓变为负，焓变等于断裂化学键吸收的能量减去形成化学键释放的能量，则1 mol H2(g)与1 mol F2(g)的键能之和比2 mol HF(g)的键能低270 kJ· mol－1，故A项错误；生成HF放热，则HF分解吸热，则HF(g)分解为H2(g)与F2(g)的反应过程的能量变化可用图中能量变化表示，故B项正确；物质的量与热量成正比，若反应中有20 g HF(g)生成，则放出热量为 eq \f(20 g,20 g·mol－1) × eq \f(270 kJ·mol－1,2) ＝135 kJ，故C项正确；非金属性F>Cl，且HF最稳定，生成HF时放热最多，焓变最小，则ΔH2>ΔH1，D项正确。 [答案]　A 2．(北京东城区高二期末)已知反应： ①CH4(g)＋2F2(g)===CH2F2(g)＋2HF(g)　ΔH1＜0 ②CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)　ΔH2 相关化学键的键能数据如下： 化学键 C—H C—F H—F F—F 键能/(kJ·mol－1) a b c d 下列说法正确的是(　　) A．①中反应物的总能量小于生成物的总能量 B．ΔH1＝2(b－a＋c－d) kJ·mol－1 C．ΔH2＝ eq \f(1,2) ΔH1 D．CH2F2(g)＋2F2(g)===CF4(g)＋2HF(g)ΔH＝ΔH2－ΔH1 解析　反应的ΔH1＜0，反应①是放热反应，则反应物的总能量大于生成物的总能量，A错误；反应热等于断开化学键吸收的总能量和形成化学键所放出的总能量的差值，因此ΔH1＝(4a＋2d－2a－2b－2c) kJ·mol－1＝2(a＋d－b－c) kJ· mol－1，B错误；反应①②中生成物不同，ΔH2≠ eq \f(1,2) ΔH1，C错误；依据盖斯定律可知，②－①即得到CH2F2(g)＋2F2(g)===CF4(g)＋2HF(g)　ΔH＝ΔH2－ΔH1，D正确。 答案　D 1．(天津耀华中学高二期中)已知：25 ℃、101 kPa下，1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ；2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.66 kJ·mol－1；C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.29 kJ·mol－1。则反应C(s)＋ eq \f(1,2) O2(g)===CO(g)的反应热为(　　) A．ΔH＝－396.36 kJ·mol－1 B．ΔH＝－198.55 kJ·mol－1 C．ΔH＝－154.54 kJ·mol－1 D．ΔH＝－110.53 kJ·mol－1 解析　已知25 ℃、101 kPa下，1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ，则 Ⅰ.H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.01 kJ·mol－1； Ⅱ.2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.66 kJ·mol－1； Ⅲ.C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.29 kJ·mol－1， 根据盖斯定律，Ⅲ－ eq \f(1,2) ×Ⅱ＋Ⅰ得C(s)＋ eq \f(1,2) O2(g)===CO(g)　ΔH＝ ＋131.29 kJ·mol－1－ eq \f(1,2) ×571.66 kJ·mol－1＋44.01 kJ·mol－1＝ －110.53 kJ·mol－1，故D正确。 答案　D 2．根据以下三个热化学方程式： 2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－Q1 kJ/mol， 2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l) ΔH＝－Q2 kJ/mol， 2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(g) ΔH＝－Q3 kJ/mol。 判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是(　　) A．Q1>Q2>Q3 B．Q1>Q3>Q2 C．Q3>Q2>Q1 D．Q2>Q1>Q3 解析　2 mol H2S完全充分燃烧生成SO2比不充分燃烧生成S时放热多，故Q1>Q2，生成液态水时比生成气态水时放热多，故Q2>Q3。 答案　A 3．(四川凉山州高二宁南中学校联考期中)依据下面图示关系，下列说法不正确的是(　　) A．ΔH1＋ΔH4＝ΔH2＋ΔH3 B．若ΔH3＞0，则石墨更稳定 C．一个化学反应的焓变，只与反应的始态和终态有关，与反应途径无关 D．若C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝a kJ/mol，C(s，石墨)＋ eq \f(1,2) O2(g) ===CO(g)　ΔH＝b kJ/mol，则a＞b 解析　A．根据盖斯定律：ΔH1＋ΔH4＝ΔH2＋ΔH3，故A正确；B．若ΔH3＞0，石墨转化成金刚石为吸热反应，金刚石的能量比石墨高，能量越低越稳定，故B正确；C．盖斯定律可以表述为：一个化学反应的焓变，只与反应的始态和终态有关，与反应途径无关，故C正确；D．C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝a kJ/mol，C(s，石墨)＋ eq \f(1,2) O2(g)===CO(g)　ΔH＝b kJ/mol，这是两个放热反应，前者放热更多，a＜b，故D错误。故答案为D。 答案　D 4．合成氨工业中，每生产2 mol NH3，放出92.4 kJ热量。 (1)合成氨反应的热化学方程式为 __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 (2)已知： 1 mol N—H键断裂吸收的能量等于________________kJ。 (3)已知关于铁的氧化物存在下列三个热化学方程式： Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－24.8 kJ/mol　① Fe2O3(s)＋ eq \f(1,3) CO(g)=== eq \f(2,3) Fe3O4(s)＋ eq \f(1,3) CO2(g) ΔH＝－15.73 kJ/mol　② Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋640.4 kJ/mol　③ 则CO还原FeO的热化学方程式为CO(g)＋FeO(s)===Fe(s)＋CO2(g)　ΔH＝________kJ/mol。 解析　(1)每生产2 mol NH3放出92.4 kJ热量，所以合成氨的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol。(2)反应焓变＝反应物断裂化学键吸收的能量－生成物形成化学键放出的能量＝3×436 kJ/mol＋945.8 kJ/mol－6×(N—H键键能)＝92.4 kJ/mol，则N—H键键能≈391 kJ/mol。(3)已知：Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH＝－24.8 kJ/mol　①； Fe2O3(s)＋ eq \f(1,3) CO(g)=== eq \f(2,3) Fe3O4(s)＋ eq \f(1,3) CO2(g)　ΔH＝－15.73 kJ/mol　②； Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)　ΔH＝＋640.4 kJ/mol　③， 根据盖斯定律，由 eq \f(1,2) ×①－ eq \f(1,2) ×②－ eq \f(1,3) ③得FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)　ΔH＝－218 kJ/mol。 答案　(1)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol (2)391　(3)－218 $$