1.2 反应热的计算-【优化探究】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步导学案配套课件 人教版（2019）双选

第二节　反应热的计算 优化探究 第一章　化学反应的热效应 [课程标准要求]　了解盖斯定律及其简单应用。 任务一　盖斯定律 任务二　反应热的计算 课时作业　巩固提升 任务一　盖斯定律 1.1836年,化学家盖斯从大量实验中总结出一条规律: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　　　(填“相同”或“不同”)的,该规律叫做盖斯定律。  2.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　　　　　　无关。反应热总值一定,如图表示从始态到终态的反应热。则ΔH=　　　　　　=　 。  相同 反应的途径 ΔH1＋ΔH2 ΔH3＋ΔH4＋ΔH5 3.能量守恒:能量既不会　　　　,也不会　　　　,只会从一种形式转化为另一种形式。  4.盖斯定律的应用 计算无法直接测量的反应的焓变。 增加 减少 1.化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关,也与反应的途径有关。(　　) 2.盖斯定律遵守能量守恒定律。(　　) 3.已知某反应路径如图: ,则ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。(　　) × √ × 从能量守恒的角度思考并填空(填“>”“<”或“=”)。 假定反应体系的始态为S,终态为L,它们之间的变化为:若ΔH1<0,则ΔH2 　　　　0,ΔH1+ΔH2　　　　0。  ＞ ＝ 应用盖斯定律计算ΔH的方法 (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ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。 (2)加合法 依据目标方程式中各物质的位置和化学计量数,调整已知方程式,最终加合成目标方程式,ΔH同时作出相应的调整和运算。 1．(双选)(2023·云南普洱高二期末)单斜硫和正交硫是硫的两种同素异形体。 已知：①S(单斜，s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＝－297.16 kJ·mol-1 ②S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＝－296.83 kJ·mol-1 下列说法正确的是(　　) A．S(单斜，s)===S(正交，s)　ΔH3＝＋0.33 kJ·mol-1 B．正交硫比单斜硫稳定 C．相同物质的量的正交硫比单斜硫所含有的能量低 D．①式表示断裂1 mol O2中的化学键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的化学键所放出的能量多297.16 kJ BC 根据盖斯定律，反应S(单斜，s)===S(正交，s)可由反应①－②得到，则ΔH3＝－0.33 kJ·mol-1，故A错误；根据A项分析中的热化学方程式可知，正交硫能量低于单斜硫，所以正交硫更稳定，故B正确；根据A项分析中的热化学方程式可知，相同物质的量的正交硫比单斜硫所含有的能量低，故C正确；①式表示断裂1 mol O2和1 mol单斜硫中的化学键所吸收的总能量比形成1 mol SO2中的化学键所放出的能量少297.16 kJ，故D错误。 2.随着聚酯工业的快速发展,工业上对氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为当前科学研究的热点。Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行: CuCl2(s) ===CuCl(s)+Cl2(g)　ΔH1=+83 kJ·mol-1　 ① CuCl(s)+O2(g) ===CuO(s)+Cl2(g) ΔH2=-20 kJ·mol-1　 ② CuO(s)+2HCl(g) ===CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121 kJ·mol-1 　 ③ 则氯化氢与氧气反应生成氯气和水蒸气的热化学方程式为___________________________________________________。  4HCl(g)+O2(g) ===2Cl2(g)+2H2O(g)　ΔH=-116 kJ·mol-1 根据盖斯定律,①×2+②×2+③×2可得4HCl(g)+O2(g) ===2Cl2(g)+2H2O(g)　ΔH=2ΔH1+2ΔH2+2ΔH3=(+83 kJ·mol-1)×2+(-20 kJ·mol-1)×2+(-121 kJ·mol-1)×2=-116 kJ·mol-1。 利用盖斯定律计算ΔH的四步骤 (1)定:确定待求反应的热化学方程式。 (2)找:找出待求热化学方程式中只在已知化学方程式中出现一次的物质。 (3)调:依据该物质调整已知化学方程式的方向(同侧相加,异侧相减)和化学计量数,每个已知化学方程式只能调整一次。 (4)算:ΔH与已知化学方程式一一对应调整和运算。 任务二　反应热的计算 1.计算依据 依据热化学方程式、盖斯定律等可以计算化学反应的反应热。 2.应用举例 [例1]　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(写出计算过程)。 [答案] 解:分析各化学方程式的关系及盖斯定律可以得出,将反应②减反应①,得到反应: CH4(g) ===C(s)+2H2(g) ΔH=ΔH2-ΔH1 =(+205.9 kJ/mol)-(+131.5 kJ/mol) =+74.4 kJ/mol 答:CH4(g) ===C(s)+2H2(g)的ΔH=+74.4 kJ/mol。 [例2]　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。 [答案] 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 答:(1)FeS2燃烧的热化学方程式为FeS2(s)+O2(g)===Fe2O3(s)+2SO2(g)　ΔH=-853 kJ/mol。 (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(写出计算过程)。 [答案] 解:(2)FeS2的摩尔质量为120 g/mol。 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=7.5 mol 理论上1 kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为7.5 mol×853 kJ/mol=6 397.5 kJ 答:(2)理论上1 kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为6 397.5 kJ。 发射火箭时使用的燃料可以是液氢和液氧,已知下列热化学方程式: ①H2(g)+O2(g) ===H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ·mol-1 ②H2(g) ===H2(l) ΔH2=-0.92 kJ·mol-1 ③O2(g) ===O2(l) ΔH3=-6.84 kJ·mol-1 ④H2O(l) ===H2O(g) ΔH4=+44.0 kJ·mol-1 (1)反应H2(l)+O2(l) ===H2O(g)的反应热ΔH=　　 　　　　。  (1)根据盖斯定律,将①-②-③×+④可得目标反应的热化学方程式,其反应热ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3×+ΔH4,代入数据计算可得ΔH=-237.46 kJ·mol-1。 -237.46 kJ·mol-1 (2)若填装1吨液氢,在液氧中充分燃烧生成水蒸气,可为火箭提供 　　　　　　(保留三位有效数字)kJ的热量。  (2)设填装1吨液氢,在液氧中充分燃烧生成水蒸气,可为火箭提供的热量为x。 H2(l)+O2(l) ===H2O(g)　　ΔH=-237.46 kJ·mol-1 1 mol 237.46 kJ 1 000 kg×103/2 g·mol-1 x 解得x≈1.19×108 kJ。 1.19×108 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 对点训练 题组一　盖斯定律 1.物质A在一定条件下可发生一系列转化,由图判断下列关系错误的是 (　　) A.A―→F　ΔH=-ΔH6 B.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=1 C.C―→F　|ΔH|=|ΔH1+ΔH2+ΔH6| D.|ΔH1+ΔH2+ΔH3|=|ΔH4+ΔH5+ΔH6| 9 10 B 11 由盖斯定律可知A―→F,ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=-ΔH6,即ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0,故A项正确,B项错误;由C―→F可以判断,ΔH=ΔH3+ΔH4+ΔH5=-(ΔH1+ΔH2+ΔH6),故C项正确;由A―→D知, ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=-(ΔH4+ΔH5+ΔH6),故D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 2．(双选)(2024·河南南阳高二检测)根据如图所示的物质转化关系，下列说法错误的是(　　) A．相同质量的N2H4(g)和N2H4(l)，后者具有的能量较高 B．相同质量的NO2(g)和N2O4(g)，破坏两种物质中所有的化学键，后者所需的能量高 C．ΔH5＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4 D．N2H4(l)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(l)　ΔH，则ΔH>ΔH4 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 AD 11 气体变成液体时会放出热量，则相同质量的N2H4(g)和N2H4(l)，前者具有的能量较高，A错误；由图可得热化学方程式NO2(g)⥫⥬N2O4(g)　ΔH3<0，NO2(g)转化为N2O4(g)会放出热量，则相同质量的NO2(g)和N2O4(g)，破坏两种物质中所有的化学键，后者所需的能量高，B正确；由盖斯定律可知，焓变值只与物质的始态和终态有关，与反应途径无关，则ΔH5＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4，C正确；反应N2H4(l)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(l)　ΔH可看成是反应NO2(g)⥫⥬ N2O4(g)　ΔH3和反应N2H4(l)＋N2O4(g)===N2(g)＋2H2O(l)　ΔH4相加所得，则ΔH＝ΔH3＋ΔH4，由于ΔH3<0，则ΔH<ΔH4，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 3.(双选)(2024·山东青岛高二检测)已知:由最稳定的单质合成1 mol某物质的反应焓变叫做该物质的摩尔生成焓,用Δf(kJ·mol-1)表示,最稳定的单质的摩尔生成焓为0;有关物质的Δf如图所示,下列有关判断不正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 A.H2O(l)的摩尔生成焓Δf<-241.8 kJ·mol-1 B.相同状况下,NH3(g)比N2H4(l)稳定 C.依据图中所给数据,可求得N2H4(l)的燃烧热 D.0.5 mol N2(g)与1.5 mol H2(g)充分反应,放出45.9 kJ的热量 答案:CD 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 气体水变为液体水释放能量,放热焓变为负值,则H2O(l)的摩尔生成焓Δf<-241.8 kJ·mol-1,A说法正确;由图可知,N2H4(g)的摩尔生成焓为正值,NH3(g)的摩尔生成焓为负值,能量越低物质越稳定,则相同状况下,NH3(g)比N2H4(l)稳定,B说法正确;燃烧热是在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量;缺少液体水的摩尔生成焓数据,不能求得N2H4(l)的燃烧热,C说法错误;氮气和氢气反应生成氨气的反应为可逆反应,反应进行不彻底,0.5 mol N2(g)与1.5 mol H2(g)充分反应,放出的热量小于45.9 kJ,D说法错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 4.AlH3是一种储氢材料,可作为固体火箭推进剂。通过激光加热引发AlH3的燃烧反应,燃烧时温度随时间变化关系如图所示: 燃烧不同阶段发生的主要反应如下: ①2AlH3(s) ===2Al(s)+3H2(g)　ΔH1 ②H2(g)+O2(g) ===H2O(g)　ΔH2 ③Al(s) ===Al(g)　ΔH3 ④Al(g)+O2(g)===Al2O3(s)　ΔH4 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 下列分析正确的是(　　) A.AlH3燃烧需要激光加热引发,所以AlH3燃烧是吸热反应 B.ΔH2可以表示H2的燃烧热 C.在反应过程中,a点时物质所具有的总能量最大 D.2AlH3(s)+3O2(g) ===Al2O3(s)+3H2O(g)　ΔH=ΔH1+3ΔH2+2ΔH3+2ΔH4 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 化学反应是放热反应还是吸热反应,与反应条件无关,AlH3燃烧是放热反应,A项错误;H2的燃烧热指的是1 mol H2完全燃烧生成1 mol H2O(l)释放的热量,B项错误;反应过程中,a点时释放的能量最大,a点时物质所具有的总能量最小,C项错误;根据盖斯定律,①+3×②+2×③+2×④得2AlH3(s)+3O2(g) ===Al2O3(s)+3H2O(g)　ΔH=ΔH1+3ΔH2+2ΔH3+2ΔH4,D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 5.(2023·浙江6月卷)水煤气变换反应是工业上的重要反应,可用于制氢。 水煤气变换反应:CO(g)+H2O(g) ⥫⥬CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41.2 kJ·mol-1 该反应分两步完成: 3Fe2O3(s)+CO(g) ⥫⥬2Fe3O4(s)+CO2(g)　ΔH1=-47.2 kJ·mol-1 2Fe3O4(s)+H2O(g) ⥫⥬3Fe2O3(s)+H2(g)　ΔH2 ΔH2=　　　　　kJ·mol-1。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 +6 11 设方程式①CO(g)+H2O(g) ⥫⥬CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41.2 kJ·mol-1 ②3Fe2O3(s)+CO(g) ⥫⥬2Fe3O4(s)+CO2(g)　ΔH1=-47.2 kJ·mol-1 ③2Fe3O4(s)+H2O(g) ⥫⥬3Fe2O3(s)+H2(g)　ΔH2 根据盖斯定律可知,③=①-②,则ΔH2=ΔH-ΔH1=(-41.2 kJ·mol-1)-(-47.2 kJ·mol-1)=+6 kJ·mol-1。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 题组二　利用热化学方程式计算反应热 6.已知: ①CH4(g)+2O2(g) === CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-Q1 kJ/mol ②2H2(g)+O2(g) ===2H2O(g) ΔH2=-2Q2 kJ/mol ③2H2(g)+O2(g) ===2H2O(l) ΔH3=-2Q3 kJ/mol 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 常温下取体积比为4∶1的甲烷和氢气共11.2 L(已折合成标准状况)点燃,经完全燃烧恢复到常温,放出的热量(kJ)为(　　) A.0.4Q1+0.05Q2 B.0.4Q1+0.1Q2 C.0.4Q1+0.05Q3 D.0.4Q1+0.1Q3 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 甲烷和氢气的混合气体11.2 L(已折合成标准状况),即甲烷和氢气的混合气体的总物质的量为n===0.5 mol,甲烷和氢气的体积比为4∶1,所以甲烷的物质的量为0.5 mol×=0.4 mol,氢气的物质的量为0.5 mol-0.4 mol=0.1 mol,由CH4(g)+2O2(g) ===CO2(g)+2H2O(l)　ΔH1=-Q1 kJ/mol可知,0.4 mol甲烷燃烧放出的热量为0.4 mol×Q1 kJ/mol=0.4Q1 kJ;由2H2(g)+O2(g) ===2H2O(l)　ΔH3=-2Q3 kJ/mol可知,0.1 mol 氢气燃烧生成液态水放出的热量为×0.1 mol ×2Q3 kJ/mol=0.1Q3 kJ,所以放出的热量为(0.4Q1+0.1Q3) kJ,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 7.关于反应: ①2C2H2(g)+5O2(g) ===4CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-2 600 kJ·mol-1 ②2CO(g)+O2(g) ===2CO2(g)　ΔH=-566 kJ·mol-1 ③CH4(g)+H2O(g) ===CO(g)+3H2(g)　ΔH=+216 kJ·mol-1 下列叙述中正确的是(　　) A.CO的燃烧热为-283 kJ·mol-1 B.在③反应进行时,若加入催化剂,可以使ΔH减小 C.若有3.2 g CH4与足量水蒸气按③反应,则放出的热量是43.2 kJ D.若生成相同质量的CO2,C2H2放出的热量大于CO 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 CO的燃烧热为283 kJ·mol-1,A错误;对于一个确定的化学反应,ΔH与反应时是否加入催化剂无关,B错误;根据③可知,CH4与足量水蒸气的反应为吸热反应,C错误;根据①和②可知,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 8.已知冶炼铁的过程中发生如下反应: ①Fe2O3(s)+3CO(g) ===2Fe(s)+3CO2(g)　ΔH1=-25 kJ·mol-1 ②3Fe2O3(s)+CO(g) ===2Fe3O4(s)+CO2(g)　ΔH2=-47 kJ·mol-1 ③Fe3O4(s)+CO(g) ===3FeO(s)+CO2(g)　ΔH3=+19 kJ·mol-1 (1)写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式: 　 。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 FeO(s)+CO(g) ===Fe(s)+CO2(g)　ΔH=-11 kJ·mol-1 11 (1)依据盖斯定律: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。FeO(s)与CO反应生成Fe和CO2的化学方程式: FeO(s)+CO(g) ===Fe(s)+CO2(g)　④,由盖斯定律可得,×[3×①-(2×③+②)]=④,可得该反应的反应热:ΔH=[3ΔH1-(2ΔH3+ΔH2)]=×{3×(-25)-[2×(+19)+(-47)]}kJ·mol-1=-11 kJ·mol-1。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 (2)若用Fe2O3(s)与CO(g)反应冶炼5.6吨铁,则释放　　 　　kJ热量。  (2)设用Fe2O3(s)和CO(g)反应冶炼5.6吨铁时释放x kJ热量。 Fe2O3(s)+3CO(g) ===2Fe(s)+3CO2(g)　 ΔH1=-25 kJ·mol-1 　　　 　　　　　 2 mol　　　　　　　　　　25 kJ 　　　　 　　　　 5 600 kg×103/56 g·mol-1　 x kJ 则x=1.25×106,即释放1.25×106 kJ热量。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 1.25×106 11 综合强化 9.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是(　　) A.已知2H2(g)+O2(g) ===2H2O(g)　ΔH=-483.6 kJ·mol-1,则1 mol H2燃烧生成水蒸气放出的热量为241.8 kJ B.已知NaOH(aq)+HCl(aq) ===NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出57.3 kJ的热量 C.已知2C(s)+2O2(g) ===2CO2(g)　ΔH=a kJ·mol-1;2C(s)+O2(g) ===2CO(g)　ΔH=b kJ·mol-1,则a>b D.已知C(石墨,s) ===C(金刚石,s)　ΔH>0,则金刚石比石墨稳定 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 根据热化学方程式进行计算,2 mol H2燃烧生成水蒸气放出的热量为483.6 kJ,则1 mol H2燃烧生成水蒸气放出的热量为241.8 kJ,故A正确;醋酸为弱酸,与含40.0 g NaOH的稀溶液完全中和放出的热量小于57.3 kJ,故B错误;碳完全燃烧放出的热量高于不完全燃烧放出的热量,两个反应均为放热反应,焓变是负值,故a<b,故C错误;已知C(石墨,s) ===C(金刚石,s)　ΔH>0,石墨能量小于金刚石,则石墨比金刚石稳定,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 10.灰锡(以粉末状形态存在)和白锡是锡的两种同素异形体。已知: ①Sn(白,s)+2HCl(aq) === SnCl2(aq)+H2(g)　ΔH1 ②Sn(灰,s)+2HCl(aq) ===SnCl2(aq)+H2(g)　ΔH2 ③Sn(灰,s) Sn(白,s)　ΔH3=+2.1 kJ· mol-1 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 下列说法正确的是(　　) A.ΔH2 <ΔH1 B.锡在常温下以灰锡状态存在 C.灰锡转化为白锡的反应是放热反应 D.锡制器皿长期处于低于13.2 ℃ 的环境中,会自行毁坏 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 ② -① 可得③,ΔH3=ΔH2-ΔH1=+2.1 kJ·mol-1>0,故ΔH2>ΔH1,故A错误;根据③,在常温下,灰锡会向白锡转化,故锡在常温下以白锡状态存在,正反应为吸热反应,故B、C错误;当锡制器皿长期处于低于13.2 ℃的环境中会转化为灰锡,灰锡以粉末状形态存在,故会自行毁坏,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11.(2023·山东卷)一定条件下,水气变换反应CO+H2O⥫⥬CO2+H2的中间产物是HCOOH。为探究该反应过程,研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应: Ⅰ.HCOOH⥫⥬CO+H2O(快) Ⅱ.HCOOH⥫⥬CO2+H2(慢) 研究发现,在反应Ⅰ、Ⅱ中,H+仅对反应Ⅰ有催化加速作用;反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ,近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水的电离,其浓度视为常数。 11 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 一定条件下,反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为ΔH1、ΔH2,则该条件下水气变换反应的焓变ΔH=　　　　　　　　(用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)。  根据盖斯定律,由Ⅱ-Ⅰ可得水气变换反应:CO(g)+H2O(g) ⥫⥬CO2(g)+H2(g)　ΔH=ΔH2-ΔH1。 ΔH2-ΔH1 11 $$