1.2 反应热的计算（讲义）-2024-2025学年高二化学同步教学课件+讲义（人教版2019选择性必修1）

第二节 反应热的计算 【学习目标】 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 【知识回顾】 1、计算ΔH的两种方法： ①已知键能：ΔH= ②已知物质具有的总能量：ΔH= 。 2、已知在25 ℃、101 kPa时，H2在1.00 mol O2中完全燃烧生成2.00 mol H2O(l)放出571.6 kJ的热量。 则H2的燃烧热为 ，表示H2燃烧热的热化学方程式为_ 【探索新知】 一、盖斯定律： 化学反应成千上万，热化学方程式自然也成千上万，有些反应的反应热可以直接通过实验测定，但还有很多反应的反应热只能通过计算获得。科学家们在研究了很多现象之后，总结提出了热化学定律。用现代术语可表示为以下两个定律： （1）在相同条件下，正向反应和逆向反应的△H 。例如，250C时， （2）一个反应分步进行释放出来的热与一步进行释放出来的热是相等的。这个定律是1840年俄国科学家盖斯(GH.Hess)在综合分析了大量实验数据后提出来的。后人称之为盖斯定律。也就是说只要始态和终态确定了。过程是分一步进行还是分几步进行，这个反应的热效应都是一样的。例如在250C时: Cu和O2反应可以按①式反应生成氧化铜CuO，也可以分两步进行。先按反应②生成氧化亚铜Cu2O，再按反应③生成氧化铜CuO。反应②+反应③=反向①，因为焓变与路径无关。不论是一步反应还是多步反应，始态都是2Cu(s)+O2(g),终态都是CuO(s)，两种路径的焓变应该相同。即ΔH1=ΔH2+ΔH3 1、内容：不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是 。或者说，化学反应的反应热只与反应体系的 有关，而与反应的 无关。 2．盖斯定律的应用方法 (1)“虚拟路径”法：若反应物A变为生成物D，可以有两个途径 ①由A直接变成D，反应热为ΔH； ②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。如图所示： 则有 。 (2)加合法 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。即：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。 【例1】下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。 通过计算，可知系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）制氢的热化学方程式分别为 、 ，制得等量H2所需能量较少的是 。 【课堂练习1】 1、已知C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH。上述反应在O2供应充分时，可燃烧生成CO2；O2供应不充分时，虽可生成CO，但同时还部分生成CO2。因此该反应的ΔH无法直接测得。但是下述两个反应的ΔH却可以直接测得：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1；CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1 根据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的ΔH。分析上述两个反应的关系，即知：ΔH＝ 。 则C(s)与O2(g)生成CO(g)的热化学方程式为 。 2、丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。正丁烷(C4H10）脱氢制1-丁烯(C4H8）的热化学方程式如下: 反应①的ΔH为 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、砷(As)是第四周期VA族元素，可以形成As2O3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。已知: 则反应As2O5（s）+ 3H2O(l) = 2H3AsO4(s)的ΔH= . 5、根据图示下列说法正确的是( ) A.断开非极性键和生成极性键的能量相同 B.反应Ⅱ比反应Ⅲ生成的O-H键更牢固 C.1/2O2(g)+H2(g)=OH(g)+H(g)ΔH>0 D.H2O(g)=1/2O2(g)+H2(g)ΔH<0 6、碳酸钠是一种重要的化.工原料，主要采用氨碱法生产。已知: 反应2NaHCO3 (s）=Na2CO3(s)+H2O(g）+ CO2(g）的ΔH=__ 7．100 g炭粉燃烧所得气体中，CO占体积、CO2占体积，且 C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.35 kJ·mol－1 CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.57 kJ·mol－1 C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－392.92 kJ·mol－1 与这些炭完全燃烧相比较，损失的热量是 。 8、已知： (1)Zn(s)＋O2(g)===ZnO(s) ΔH＝－348.3 kJ·mol－1 (2)2Ag(s)＋O2(g)===Ag2O(s) ΔH＝－31.0 kJ·mol－1 则Zn(s)＋Ag2O(s)===ZnO(s)＋2Ag(s)的ΔH等于 。 【归纳总结】有关反应热计算的依据 (1)热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正负号；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。 (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，得到一个新的热化学方程式。 (3)根据反应物和生成物的键能，ΔH＝反应物的键能和－生成物的键能和。 (4)ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量＝H(生成物)－H(反应物). 三、反应热的大小比较 1、与“符号”相关的反应热比较：对于放热反应来说，ΔH＝－Q kJ·mol－1，虽然“—”仅表示放热的意思，但在比较大小时要将其看成真正意义上的“负号”，即：放热越多，ΔH反而越小 2、与“化学计量数”相关的反应热比较 如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1＝－a kJ·mol－1， 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2＝－b kJ·mol－1，a<b，ΔH1>ΔH2。 3、与“物质聚集状态”相关的反应热比较 (1)同一反应，生成物状态不同时 A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1<0， A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2<0， 比较：ΔH1和ΔH2 图示 (2)同一反应，反应物状态不同时 S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1<0 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2<0 比较：ΔH1和ΔH2 图示 4、与“同素异形体”相关的反应热比较 C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1 C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2 比较：ΔH1和ΔH2 图示 【课堂练习2】 1、试比较下列各组ΔH的大小 (1)同一反应，生成物状态不同时： A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1<0 A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2<0，则ΔH1 ΔH (2)同一反应，反应物状态不同时 S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1<0 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2<0，则ΔH1 ΔH2 (3)两个有联系的不同反应相比 C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0 C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2<0，则ΔH1 ΔH2 【课后作业】 一、单选题 1．用一氧化碳还原氮氧化物，可防止氮氧化物污染。已知： ①2C(s)+O2(g)=2CO(g)    △H1=-221kJ•mol-1 ②N2(g)+O2(g)=2NO(g)    △H2=+181kJ•mol-1 ③2CO(g)+2NO(g)=2CO2(g)+N2(g)     △H3=-747kJ•mol-1 则C(s)的燃烧热为 A．221kJ•mol-1 B．393.5kJ•mol-1 C．442kJ•mol-1 D．787kJ•mol-1 2．键能是指1mol化学键断裂时需要吸收的能量，单位：kJ·mol－1，已知：H2(g)＋Br2(g)=2HBr(g)ΔH =－72kJ·mol－1。其它相关数据如下表，则表中a为 H2(g) Br2(g) HBr 键能 436 230 a A．738 B．369 C．594 D．267 3．键能是气态分子中断裂共价键所吸收的能量。已知键的键能为，键的键能为，根据热化学方程式N2+3H2 2NH3 Δ Q= -92则键的键能是 A．946 B．1130 C．737 D．890 4．已知：   。下列说法正确的是 A．与反应生成2mol液态HF放出的热量小于270kJ B．在相同条件下，与的能量总和小于2molHF(g)的能量 C．该反应的逆反应是放热反应 D．该反应过程的能量变化可用如图来表示： 5．沼气是一种能源，它的主要成分是CH4，常温下0.5molCH4完全燃烧生成CO2和水时，放出445kJ热量，则下列热化学方程式中正确的是 A．2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=+890kJ·mol-1 B．CH4(g)+2O2(g)= CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+445kJ·mol-1 C．CH4(g)+2O2(g)= CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890kJ·mol-1 D．2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-890kJ·mol-1 6．下列各组热化学方程式中，化学反应的∆H前者小于后者的是 ①C(s)+O2(g)=CO2(g)；∆H1    C(s)+ O2(g)=CO(g)；∆H2 ②S(s)+O2(g)=SO2(g)；∆H3    S(g)+O2(g)=SO2(g)；∆H4 ③HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)；∆H5    CH3COOH(aq)+KOH(aq)=CH3COOK(aq)+H2O(l)；∆H6 ④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)；∆H7   CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)；∆H8 A．①④ B．① C．②③④ D．①③ 7．向Na2CO3溶液中滴加盐酸，反应过程中能量变化如图所示，下列说法不正确的是 A．反应HCO(aq)＋H＋(aq)=CO2(g)＋H2O(l)为吸热反应 B．ΔH1＜ΔH2，ΔH2＜ΔH3 C．CO (aq)＋2H＋(aq)=CO2(g)＋H2O(l)　ΔH=ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 D．H2CO3(aq)=CO2(g)＋H2O(l)，若使用催化剂，则ΔH3变小 二、填空题 8．已知下列热化学方程式： ①H2(g)+O2(g)=H2O(l)；△H=﹣285kJ/mol ②H2O(g)=H2(g)+O2(g)；△H=+241.8kJ/mol ③C(s)+O2(g)=CO(g)；△H=﹣110.4kJ/mol ④C(s)+O2(g)=CO2(g)；△H=﹣393.5kJ/mol 回答下列各问： (1)上述反应中属于放热反应的是 ．(用序号填写) (2)C的燃烧热为 ． (3)燃烧10g H2生成液态水，放出的热量为 ． (4)CO的燃烧热的热化学方程式为 ． 9．解答下列问题 (1)中科院某研究团队通过设计一种新型Na—Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂，成功实现了CO2直接加氢制取辛烷值汽油，该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。 已知：H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH1=-akJ·mol-1 C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)ΔH2=-bkJ·mol-1 试写出25℃、101kPa条件下，CO2与H2反应生成汽油(以C8H18表示)的热化学方程式： 。 (2)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨，危害环境。工业上常用催化还原法和碱吸收法处理SO2气体。1molCH4完全燃烧生成气态水和1molS(g)燃烧的能量变化如下图所示：    在催化剂作用下，CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2，写出该反应的热化学方程式： 。 (3)合成氨在工业生产中具有重要意义。在合成氨工业中I2O5常用于定量测定CO的含量。已知2I2(s)+5O2(g)=2I2O5(s) ΔH=-76kJ·mol-1；2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566kJ·mol-1。则该测定反应的热化学方程式为 。 (4)化学反应原理研究物质转化过程中的规律并在生产生活中有广泛的应用。汽车排气管内的催化转化器可实现尾气无毒处理。 已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180.5kJ·mol-1 2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221.0kJ·mol-1 CO2(g)=C(s)+O2(g) ΔH=+393.5kJ·mol-1 则反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的ΔH= kJ·mol-1。 (5)氮及其化合物与人类生产、生活密切相关。氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。 已知：CO(g)+NO2(g)=NO(g)+CO2(g) ΔH=-akJ·mol-1(a>0) 2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=-bkJ·mol-1(b>0) 若用CO还原NO2至N2，当消耗标准状况下3.36LCO时，放出的热量为 kJ(用含有a和b的代数式表示)。 【综合训练】 考点1　认识化学反应中的能量变化 1.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。 下列说法不正确的是(　　) A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100% B.CH4→CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂 C.①→②放出能量并形成了C—C键 D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 2.最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下: 下列说法正确的是(　　) A.CO和O生成CO2是吸热反应 B.在该过程中,CO断键形成C和O C.CO和O生成了具有极性共价键的CO2 D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程 3.根据图中的能量关系,可求得C—H键的键能为(　　) A.414 kJ·mol-1 B.377 kJ·mol-1 C.235 kJ·mol-1 D.197 kJ·mol-1 考点2　利用盖斯定律计算化学反应的焓变 4.通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是(　　) ①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH1=571.6 kJ·mol-1 ②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH2=131.3 kJ·mol-1 ③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH3=206.1 kJ·mol-1 A.反应①中电能转化为化学能 B.反应②为放热反应 C.反应③使用催化剂,ΔH3减小 D.反应CH4(g) C(s)+2H2(g)的ΔH=74.8 kJ·mol-1 考点3　利用盖斯定律推导新的热化学方程式 5(1)已知反应器中还存在如下反应: ⅰ.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH1 ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH2 ⅲ.CH4(g) C(s)+2H2(g)　ΔH3 …… ⅲ为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用　　　　　　　　　　　反应的ΔH。  (2)已知:As(s)+H2(g)+2O2(g) H3AsO4(s)　ΔH1 H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH2 2As(s)+O2(g) As2O5(s)　ΔH3 则反应As2O5(s)+3H2O(l) 2H3AsO4(s)的ΔH=　　　　　　　　。  (3)已知:TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g)　ΔH1=+175.4 kJ·mol-1 2C(s)+O2(g) 2CO(g)　ΔH2=-220.9 kJ·mol-1 ①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式:  　　　　　　　　　　　　。  (4)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25 ℃,101 kPa时: CaO(s)+H2SO4(l) CaSO4(s)+H2O(l)　ΔH=-271 kJ/mol 5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g) Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l)　ΔH=-937 kJ/mol 则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是　　　　　　　　。深度解析  (5)硅与氯两元素的单质反应生成1 mol 硅元素的最高价化合物,恢复至室温,放热687 kJ,已知该化合物的熔、沸点分别为-69 ℃和58 ℃。写出该反应的热化学方程式:  　　　　　　　　　　。  13 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二节 反应热的计算 【学习目标】 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 【知识回顾】 1、计算ΔH的两种方法： ①已知键能：ΔH=反应物的总键能－生成物的总键能 ②已知物质具有的总能量：ΔH=生成物的总能量－反应物的总能量。 2、已知在25 ℃、101 kPa时，H2在1.00 mol O2中完全燃烧生成2.00 mol H2O(l)放出571.6 kJ的热量。 则H2的燃烧热为285.8 kJ·mol-1，表示H2燃烧热的热化学方程式为_H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) ΔH＝-285.8 kJ/mol。 【探索新知】 一、盖斯定律： 化学反应成千上万，热化学方程式自然也成千上万，有些反应的反应热可以直接通过实验测定，但还有很多反应的反应热只能通过计算获得。科学家们在研究了很多现象之后，总结提出了热化学定律。用现代术语可表示为以下两个定律： （1）在相同条件下，正向反应和逆向反应的△H数值相等，符号相反。例如，250C时， （2）一个反应分步进行释放出来的热与一步进行释放出来的热是相等的。这个定律是1840年俄国科学家盖斯(GH.Hess)在综合分析了大量实验数据后提出来的。后人称之为盖斯定律。也就是说只要始态和终态确定了。过程是分一步进行还是分几步进行，这个反应的热效应都是一样的。例如在250C时: Cu和O2反应可以按①式反应生成氧化铜CuO.也可以分两步进行。先按反应②生成氧化亚铜Cu2O，再按反应③生成氧化铜CuO。反应②+反应③=反向①，因为焓变与路径无关。不论是一步反应还是多步反应，始态都是2Cu(s)+O2(g),终态都是CuO(s)，两种路径的焓变应该相同。即ΔH1=ΔH2+ΔH3 1、内容：不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是 相同 。或者说，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。 2．盖斯定律的应用方法 (1)“虚拟路径”法：若反应物A变为生成物D，可以有两个途径 ①由A直接变成D，反应热为ΔH； ②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。如图所示： 则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 。 (2)加合法 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。即：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。 【例1】下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。 通过计算，可知系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）制氢的热化学方程式分别为 、 ，制得等量H2所需能量较少的是 。 答案：H2O(l)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋286 kJ·mol－1 H2S (g)===H2(g)＋S(s) ΔH＝＋20 kJ·mol－1 系统（Ⅱ） 【解析】令题干中的四个热化学方程式从上到下分别为①②③④，根据盖斯定律，将①＋②＋③可得系统(Ⅰ)中的热化学方程式：H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝(＋327 kJ· mol－1)＋(－151 kJ·mol－1)＋(＋110 kJ·mol－1)＝＋286 kJ·mol－1；同理，将②＋③＋④可得系统(Ⅱ)中的热化学方程式：H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝(－151 kJ·mol－1)＋(＋110 kJ·mol－1)＋(＋61 kJ·mol－1)＝＋20 kJ·mol－1。 【课堂练习】 1、已知C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH。上述反应在O2供应充分时，可燃烧生成CO2；O2供应不充分时，虽可生成CO，但同时还部分生成CO2。因此该反应的ΔH无法直接测得。但是下述两个反应的ΔH却可以直接测得：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1；CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1 根据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的ΔH。分析上述两个反应的关系，即知：ΔH＝___ΔH1-ΔH2_____________。 则C(s)与O2(g)生成CO(g)的热化学方程式为_C(s)＋O2(g)===CO(g)____ΔH=-110.5 kJ·mol－1_ 2、丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。正丁烷(C4H10）脱氢制1-丁烯(C4H8）的热化学方程式如下: 反应①的ΔH为 【解析】结合盖斯定律可知，②-③得到C4H10(g)=C4H8 (g)+H2(g)，则△H =(—119kJ·mol－1) －(－242kJ·mol－1)= +123kJ·mol－1 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间的关系正确的是(　A　) A、ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2 C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2 答案： A【解析】应用盖斯定律，将第一个热化学方程式与第二个热化学方程式的2倍相加，即得2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH1＋2ΔH2，故ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2，A项正确。 4、砷(As)是第四周期VA族元素，可以形成As2O3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。已知: 则反应As2O5（s）+ H2O(l) = 2H3AsO4(s)的ΔH= . 答案：2ΔH1－3ΔH2－ΔH3 【解析】如下： 令：①As(s)＋H2(g)＋2O2(g)===H3AsO4(s)　ΔH1 ②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH2 ③2As(s)＋O2(g)===As2O5(s)　ΔH3 根据盖斯定律，将反应①×2－②×3－③可得：As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s)　ΔH＝2ΔH1－3ΔH2－ΔH3。 5、根据图示下列说法正确的是( ) A.断开非极性键和生成极性键的能量相同 B.反应Ⅱ比反应Ⅲ生成的O-H键更牢固 C.1/2O2(g)+H(g)=OH(g)+H(g)ΔH>0 D.H2O(g)=1/2O2(g)+H2(g)ΔH<0 答案：C 【解析】由图像可以判断mol O2(g)+1 mol H2(g)的总能量低于1 mol OH(g)+1 mol H(g)的总能量，因此O2 (g)+H2(g )=OH(g)+H(g)反应为吸热反应，所以C正确。 6、碳酸钠是一种重要的化.工原料，主要采用氨碱法生产。已知: 反应2NaHCO3 (s）=Na2CO3(s)+H2O(g）+ CO2(g）的ΔH=__ 【解析】根据盖斯定律，由①－②×2得2NaHCO3 (s）=Na2CO3(s)+H2O(g）+ CO2(g）ΔH＝ ΔH1－2× ΔH2=－127.4kJ·mol－1' －(－131.5kJ·mol－1 )×2=+135.6 kJ·mol－1。 7、100 g炭粉燃烧所得气体中，CO占体积、CO2占体积，且 C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.35 kJ·mol－1 CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.57 kJ·mol－1 C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－392.92 kJ·mol－1 与这些炭完全燃烧相比较，损失的热量是_784.92 kJ·mol－1_ 【解析】n( CO)= ，损失的热量就是CO燃烧生成CO2，所放出的热量，即为 8、已知： (1)Zn(s)＋O2(g)===ZnO(s) ΔH＝－348.3 kJ·mol－1 (2)2Ag(s)＋O2(g)===Ag2O(s) ΔH＝－31.0 kJ·mol－1 则Zn(s)＋Ag2O(s)===ZnO(s)＋2Ag(s)的ΔH等于_____－317.3 kJ·mol－1__。 【解析】根据盖斯定律，将方程式①－②得目标方程式，所以ΔH＝－348.3 kJ·mol－1－(－31.0 kJ·mol－1)＝－317.3 kJ·mol－1。 【归纳总结】有关反应热计算的依据 (1)热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正负号；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。 (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，得到一个新的热化学方程式。 (3)根据反应物和生成物的键能，ΔH＝反应物的键能和－生成物的键能和。 三、反应热的大小比较 1、与“符号”相关的反应热比较：对于放热反应来说，ΔH＝－Q kJ·mol－1，虽然“—”仅表示放热的意思，但在比较大小时要将其看成真正意义上的“负号”，即：放热越多，ΔH反而越小 2、与“化学计量数”相关的反应热比较 如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1＝－a kJ·mol－1， 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2＝－b kJ·mol－1，a<b，ΔH1>ΔH2。 3、与“物质聚集状态”相关的反应热比较 (1)同一反应，生成物状态不同时 A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1<0， A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2<0， 比较：ΔH1和ΔH2 因为C(g)===C(l)　ΔH3<0， 则ΔH3＝ΔH2－ΔH1<0， 所以ΔH2<ΔH1 图示 (2)同一反应，反应物状态不同时 S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1<0 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2<0 比较：ΔH1和ΔH2 ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2 图示 4、与“同素异形体”相关的反应热比较 C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1 C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2 比较：ΔH1和ΔH2 因为C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH>0，所以ΔH1>ΔH2 图示 【课堂练习】 1、试比较下列各组ΔH的大小 (1)同一反应，生成物状态不同时： A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1<0 A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2<0，则ΔH1__>__ΔH (2)同一反应，反应物状态不同时 S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1<0 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2<0，则ΔH1__<__ΔH2 (3)两个有联系的不同反应相比 C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0 C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2<0，则ΔH1__<__ΔH2 【解析】 (1)因为C(g)===C(l)　ΔH3<0 则ΔH3＝ΔH2－ΔH1，ΔH2<ΔH1。 (2)S(g)S(s)SΔH1O2(g) ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2。 (3)根据常识可知CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3<0，又因为ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，所以ΔH2>ΔH1。 【课后练习】 一、单选题 1．用一氧化碳还原氮氧化物，可防止氮氧化物污染。已知： ①2C(s)+O2(g)=2CO(g)    △H1=-221kJ•mol-1 ②N2(g)+O2(g)=2NO(g)    △H2=+181kJ•mol-1 ③2CO(g)+2NO(g)=2CO2(g)+N2(g)     △H3=-747kJ•mol-1 则C(s)的燃烧热为 A．221kJ•mol-1 B．393.5kJ•mol-1 C．442kJ•mol-1 D．787kJ•mol-1 【答案】B 【解析】根据盖斯定律分析，有（①+②+③）/2得热化学方程式为：C(s)+O2(g)= CO2(g) △H=（-221kJ•mol-1+181kJ•mol-1-747kJ•mol-1）/2=-393.5 kJ•mol-1。 2．键能是指1mol化学键断裂时需要吸收的能量，单位：kJ·mol－1，已知：H2(g)＋Br2(g)=2HBr(g)ΔH =－72kJ·mol－1。其它相关数据如下表，则表中a为 H2(g) Br2(g) HBr 键能 436 230 a A．738 B．369 C．594 D．267 【答案】B 【解析】根据，，。故选B。 3．键能是气态分子中断裂共价键所吸收的能量。已知键的键能为，键的键能为，根据热化学方程式N2+3H2 2NH3 Δ Q= -92则键的键能是 A．946 B．1130 C．737 D．890 【答案】A 【解析】反应热等于生成物中断键吸收的热量和形成反应物中化学键放出的热量之差，则如果假设N≡N键能为x，则根据热化学方程式可知x+3×436 kJ/mol－2×3×391 kJ/mol＝－92.4 kJ/mol，解得x＝946 kJ/mol，故选A。 4．已知：   。下列说法正确的是 A．与反应生成2mol液态HF放出的热量小于270kJ B．在相同条件下，与的能量总和小于2molHF(g)的能量 C．该反应的逆反应是放热反应 D．该反应过程的能量变化可用如图来表示： 【答案】D 【解析】A．物质由气态变为液态时放出能量，则与反应生成2mol液态HF放出的热量大于270kJ，A错误； B．根据反应 可知，该反应为放热反应，则在相同条件下，与的能量总和大于2molHF(g)的能量，B错误； C．因该反应的正反应为放热反应，所以逆反应是吸热反应，C错误； D．由反应方程式可知，该反应的，为放热反应，说明反应物的总能量大于生成物的总能量，D正确； 5．沼气是一种能源，它的主要成分是CH4，常温下0.5molCH4完全燃烧生成CO2和水时，放出445kJ热量，则下列热化学方程式中正确的是 A．2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=+890kJ·mol-1 B．CH4(g)+2O2(g)= CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+445kJ·mol-1 C．CH4(g)+2O2(g)= CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890kJ·mol-1 D．2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-890kJ·mol-1 【答案】C 【解析】常温下，水是液态，故A、D不选；0.5molCH4完全燃烧生成CO2和水时，放出445kJ热量，则1molCH4完全燃烧生成CO2和水时，放出890kJ热量，放热反应的ΔH为负值，热化学方程式里各物质前面的系数表示的是物质的量，C正确； 6．下列各组热化学方程式中，化学反应的∆H前者小于后者的是 ①C(s)+O2(g)=CO2(g)；∆H1    C(s)+ O2(g)=CO(g)；∆H2 ②S(s)+O2(g)=SO2(g)；∆H3    S(g)+O2(g)=SO2(g)；∆H4 ③HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)；∆H5    CH3COOH(aq)+KOH(aq)=CH3COOK(aq)+H2O(l)；∆H6 ④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)；∆H7   CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)；∆H8 A．①④ B．① C．②③④ D．①③ 【答案】D 【解析】①碳完全燃烧生成二氧化碳放出的热量多，放热反应∆H<0，所以∆H1<∆H2，即前者小于后者，故①符合题意； ②固体硫转化为气态硫需要吸收热量，所以固体硫完全燃烧放出的热量偏小，但放热反应∆H<0，所以∆H3>∆H4，即前者大于后者，故②不符合题意； ③醋酸为弱酸，电离吸热，则醋酸和氢氧化钾溶液反应放热少，但放热反应∆H<0，所以∆H5<∆H6，即前者小于后者，故③符合题意； ④前者为吸热反应，∆H7>0，后者为放热反应，∆H8<0，则∆H7>∆H8，即前者大于后者，故④不符合题意； 7．向Na2CO3溶液中滴加盐酸，反应过程中能量变化如图所示，下列说法不正确的是 A．反应HCO(aq)＋H＋(aq)=CO2(g)＋H2O(l)为吸热反应 B．ΔH1＜ΔH2，ΔH2＜ΔH3 C．CO (aq)＋2H＋(aq)=CO2(g)＋H2O(l)　ΔH=ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 D．H2CO3(aq)=CO2(g)＋H2O(l)，若使用催化剂，则ΔH3变小 【答案】D 【解析】A．由图可得，(aq)＋H＋(aq)的能量小于CO2(g)＋H2O(l)的能量，所以反应(aq)＋H＋(aq)=CO2(g)＋H2O(l)为吸热反应，A正确； B．由图可得ΔH1和ΔH2都小于0，ΔH3＞0，且ΔH1的绝对值大于ΔH2的绝对值，所以ΔH1＜ΔH2，ΔH2＜ΔH3，B正确； C．由图可得，(aq)＋2H＋(aq)=(aq)＋H＋(aq)　ΔH1，(aq)＋H＋(aq)=H2CO3(aq)　ΔH2，H2CO3(aq)=CO2(g)＋H2O(l)　ΔH3，根据盖斯定律，(aq)＋2H＋(aq)=CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3，C正确； D．一个化学反应的焓变与反应过程无关，使用催化剂不会改变ΔH，D错误； 二、填空题 8．已知下列热化学方程式： ①H2(g)+O2(g)=H2O(l)；△H=﹣285kJ/mol ②H2O(g)=H2(g)+O2(g)；△H=+241.8kJ/mol ③C(s)+O2(g)=CO(g)；△H=﹣110.4kJ/mol ④C(s)+O2(g)=CO2(g)；△H=﹣393.5kJ/mol 回答下列各问： (1)上述反应中属于放热反应的是 ．(用序号填写) (2)C的燃烧热为 ． (3)燃烧10g H2生成液态水，放出的热量为 ． (4)CO的燃烧热的热化学方程式为 ． 【答案】 ①③④ 393.5kJ/mol 1425 kJ CO(g)+O2(g)=CO2(g)△=﹣283.1kJ/mol 【解析】(1)热化学方程式中△H为负值的反应为放热反应，△H为正值的为吸热反应 ，所以4个反应中①③④为放热反应，②为吸热反应，故答案为①③④； (2)1mol纯净物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量为燃烧热，C的燃烧热为393.5kJ/mol (3)依据反应①可知1mol氢气燃烧生成液态水放出的热量为285kJ，10gH2的物质的量为5mol，所以放出的热量为285kJ/mol5mol=1425kJ，故答案为1425 kJ； (4)③C(s)+O2(g)=CO(g)；△H=﹣110.4kJ/mol ④C(s)+O2(g)=CO2(g)；△H=﹣393.5kJ/mol 依据盖斯定律④﹣③得到CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=﹣283.1kJ/mol。 9．解答下列问题 (1)中科院某研究团队通过设计一种新型Na—Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂，成功实现了CO2直接加氢制取辛烷值汽油，该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。 已知：H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH1=-akJ·mol-1 C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)ΔH2=-bkJ·mol-1 试写出25℃、101kPa条件下，CO2与H2反应生成汽油(以C8H18表示)的热化学方程式： 。 (2)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨，危害环境。工业上常用催化还原法和碱吸收法处理SO2气体。1molCH4完全燃烧生成气态水和1molS(g)燃烧的能量变化如下图所示：    在催化剂作用下，CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2，写出该反应的热化学方程式： 。 (3)合成氨在工业生产中具有重要意义。在合成氨工业中I2O5常用于定量测定CO的含量。已知2I2(s)+5O2(g)=2I2O5(s) ΔH=-76kJ·mol-1；2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566kJ·mol-1。则该测定反应的热化学方程式为 。 (4)化学反应原理研究物质转化过程中的规律并在生产生活中有广泛的应用。汽车排气管内的催化转化器可实现尾气无毒处理。 已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180.5kJ·mol-1 2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221.0kJ·mol-1 CO2(g)=C(s)+O2(g) ΔH=+393.5kJ·mol-1 则反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的ΔH= kJ·mol-1。 (5)氮及其化合物与人类生产、生活密切相关。氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。 已知：CO(g)+NO2(g)=NO(g)+CO2(g) ΔH=-akJ·mol-1(a>0) 2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=-bkJ·mol-1(b>0) 若用CO还原NO2至N2，当消耗标准状况下3.36LCO时，放出的热量为 kJ(用含有a和b的代数式表示)。 【答案】 8CO2(g)+25H2(g)=C8H18(l)+16H2O(l)  ΔH=-(25a-b) kJ·mol-1 CH4(g)+2SO2(g)=2S(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=+352 kJ·mol-1 5CO(g)+I2O5(s)=5CO2(g)+I2(s)　ΔH=-1 377 kJ·mol-1 -746.5 或 【解析】(1)已知：①H2(g)+O2(g)=H2O(l)  ΔH1=-a kJ·mol-1，②C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)　ΔH2=-b kJ·mol-1；根据盖斯定律，由①×25-②得8CO2(g)+25H2(g)=C8H18(l)+16H2O(l)   ΔH=25ΔH1-ΔH2=-(25a-b) kJ·mol-1； (2)根据图象可知①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=Ea1-Ea2=126 kJ·mol-1-928 kJ·mol-1=-802 kJ·mol-1； ②S(g)+O2(g)=SO2(g)　ΔH=-577 kJ·mol-1；根据盖斯定律可知①-②×2即得到CH4(g)+2SO2(g)=CO2(g)+2S(g)+2H2O(g)　ΔH=+352 kJ·mol-1。 (3)依次设反应为①、②，根据盖斯定律，反应①×()+②×得到5CO(g)+I2O5(s)=5CO2(g)+I2(s)　ΔH=-1377 kJ·mol-1； (4)将反应编号，N2(g)+O2(g)=2NO(g)　ΔH=+180.5 kJ·mol-1　① 2C(s)+O2(g)=2CO(g)　ΔH=-221.0 kJ·mol-1　② CO2(g)=C(s)+O2(g)　ΔH=+393.5 kJ·mol-1　③ 应用盖斯定律，由-(①+②+③×2)得反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的ΔH=-746.5 kJ·mol-1； (5)依次设反应为①、②，根据盖斯定律①×2+②得4CO(g)+2NO2(g)=N2(g)+4CO2(g)　ΔH=-(2a+b) kJ·mol-1，标准状况下3.36 L CO的物质的量是0.15 mol，放出的热量为kJ。 【综合训练】 考点1　认识化学反应中的能量变化 1.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。 下列说法不正确的是(　　) A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100% B.CH4→CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂 C.①→②放出能量并形成了C—C键 D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 D　催化剂只影响化学反应速率,不会使化学平衡发生移动,故不会提高反应物的平衡转化率,D不正确。 2.最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下: 下列说法正确的是(　　) A.CO和O生成CO2是吸热反应 B.在该过程中,CO断键形成C和O C.CO和O生成了具有极性共价键的CO2 D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程 C　A项,CO和O生成CO2是放热反应;B项,观察反应过程的示意图知,该过程中,CO中的化学键没有断裂形成C和O;C项,CO和O生成的CO2分子中含有极性共价键;D项,状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程。 3.根据图中的能量关系,可求得C—H键的键能为(　　) A.414 kJ·mol-1 B.377 kJ·mol-1 C.235 kJ·mol-1 D.197 kJ·mol-1 A　从图中信息可知C(s)+2H2(g) CH4(g)　ΔH=-75 kJ·mol-1。ΔH=旧键断裂吸收的总能量-新键形成放出的总能量,设C—H键键能为x kJ·mol-1,则(717+864)kJ·mol-1-4x kJ·mol-1=-75 kJ·mol-1,解得x=414,A正确。 考点2　利用盖斯定律计算化学反应的焓变 4.通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是(　　) ①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH1=571.6 kJ·mol-1 ②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH2=131.3 kJ·mol-1 ③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH3=206.1 kJ·mol-1 A.反应①中电能转化为化学能 B.反应②为放热反应 D　A项,反应①中太阳能转化为化学能,故错误;B项,反应②为吸热反应,故错误;C项,使用催化剂不能改变反应的反应热(ΔH),故错误;D项,根据盖斯定律,反应③-反应②可得CH4(g) C(s)+2H2(g)　ΔH=74.8 kJ·mol-1,故正确。 考点3　利用盖斯定律推导新的热化学方程式 5(1)已知反应器中还存在如下反应: ⅰ.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH1 ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH2 ⅲ.CH4(g) C(s)+2H2(g)　ΔH3 …… ⅲ为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用　　　　　　　　　　　反应的ΔH。  (2)已知:As(s)+H2(g)+2O2(g) H3AsO4(s)　ΔH1 H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH2 2As(s)+O2(g) As2O5(s)　ΔH3 则反应As2O5(s)+3H2O(l) 2H3AsO4(s)的ΔH=　　　　　　　　。  (3)已知:TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g)　ΔH1=+175.4 kJ·mol-1 2C(s)+O2(g) 2CO(g)　ΔH2=-220.9 kJ·mol-1 ①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式:  (4)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25 ℃,101 kPa时: CaO(s)+H2SO4(l) CaSO4(s)+H2O(l)　ΔH=-271 kJ/mol 5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g) Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l)　ΔH=-937 kJ/mol 则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是　　　　　　　　。深度解析  (5)硅与氯两元素的单质反应生成1 mol 硅元素的最高价化合物,恢复至室温,放热687 kJ,已知该化合物的熔、沸点分别为-69 ℃和58 ℃。写出该反应的热化学方程式:  　　　　　　　　　　。  答案　(1)C(s)+2H2O(g) CO2(g)+2H2(g)[或C(s)+CO2(g) 2CO(g)] (2)2ΔH1-3ΔH2-ΔH3 (3)TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(g)+2CO(g)　ΔH=-45.5 kJ·mol-1 (4)Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l) 5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g)　ΔH=-418 kJ/mol (5)Si(s)+2Cl2(g) SiCl4(l)　ΔH=-687 kJ·mol-1 解析　(1)反应ⅲ中有固体碳生成,而ⅰ、ⅱ中都没有碳参与反应,所以必须有一个有碳参与的反应的ΔH才能计算ΔH3。 (2)由盖斯定律可得ΔH=2ΔH1-3ΔH2-ΔH3。 (3)将已知的两个热化学方程式相加,即可得出答案。 (4)将已知热化学方程式依次编号为①、②,根据盖斯定律,5×①-②可推出Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式。 (5)Si和Cl2反应生成SiCl4,SiCl4的熔点为-69 ℃,沸点为58 ℃,说明室温下SiCl4为液体,生成1 mol液态SiCl4放热687 kJ,据此可写出反应的热化学方程式。思维建模　 1 学科网（北京）股份有限公司 $$