第1章 第2节 反应热的计算 （Word教参）-【精讲精练】2024-2025学年高中化学选择性必修第一册（人教版2019）

第二节　反应热的计算 [学习目标] 1．理解盖斯定律，并能利用盖斯定律解决简单问题。2.通过热化学方程式、中和热、燃烧热和盖斯定律的学习，能进行反应焓变的简单计算。 3.通过分析、推理等方法总结反应热与始态和终态的相互关系，建立认知模型，并能运用模型解决有关反应热的计算问题。 知识点一　盖斯定律 1．内容 不论化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热是__相同__的(填“相同”或“不同”)。 2．特点 (1)反应的热效应只与始态、终态有关，与__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 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)有些反应的生成物不纯(有副反应发生)。 1．假定反应体系的始态为S，终态为L，它们之间变化如图所示：SL，则下列说法正确的是______________。 ①若ΔH1<0，则ΔH2>0 ②若ΔH1<0，则ΔH2<0 ③ΔH1和ΔH2的绝对值相等 ④ΔH1＋ΔH2＝0 提示　①③④　S→L和L→S是可逆的过程，ΔH数值相等，符号相反。 2．已知：①2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)　ΔH1 ②Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH2 ③2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3 则ΔH3等于多少？(用ΔH1、ΔH2表示) 提示　根据盖斯定律：①＋②×2可得反应③，即ΔH1＋2ΔH2＝ΔH3。 盖斯定律的应用 1．盖斯定律应用的常用方法 (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)加和法 ①确定待求反应的热化学方程式。 ②找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式中的位置(是同侧还是异侧)。 ③利用同侧相加、异侧相减进行处理。 ④根据待求方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整已知反应的化学计量数，并消去中间产物。 ⑤实施叠加并确定ΔH的变化。 2．应用盖斯定律计算反应热时的注意事项 (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，同种物质之间相加减，反应热也随之相加减(带符号)；(3)将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”号相反，但数值不变。 1．(2023·大埔高二阶段练习)下列说法不正确的是(　　) A．一个反应经过的步骤越多，放出的热量越多 B．在特定条件下，反应热等于焓变 C．一个化学反应的焓变与反应途径无关 D．应用盖斯定律，可计算某些难以测定反应的焓变 解析　A　化学反应中放出或吸收的热量取决于生成物的总能量与反应物的总能量， 与反应经过的步骤多少无关， A错误；在高中阶段，等压条件下进行的化学反应，反应热等于焓变，B正确； 一个化学反应的焓变等于生成物的总能量减去反应物的总能量，与反应途径无关，C正确；某些难以测定的反应焓变，可应用盖斯定律计算得到，D正确。 2．室温下，CuSO4·5H2O(s)、CuSO4(s)与其水溶液之间转化的焓变关系如图所示： 已知CuSO4·5H2O(s)溶于水，溶液温度降低；CuSO4(s)溶于水，溶液温度升高。 下列有关说法正确的是(　　) A．从硫酸铜溶液中析出CuSO4·5H2O(s)的反应焓变ΔH＞0 B．1 mol CuSO4(s)的总能量大于1 mol Cu2＋(aq)与1 mol SO(aq)的总能量 C．ΔH2＞ΔH1 D．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 解析　B　CuSO4·5H2O(s)溶于水，溶液温度降低，反应为CuSO4·5H2O(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)＋5H2O(l)　ΔH2＞0，故从硫酸铜溶液中析出CuSO4·5H2O(s)的反应焓变ΔH＜0，A错误；CuSO4(s)溶于水，溶液温度升高，反应为CuSO4(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)　ΔH3＜0，故1 mol CuSO4(s)的总能量大于1 mol Cu2＋(aq)与1 mol SO(aq)的总能量，B正确；已知①CuSO4·5H2O(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)＋5H2O(l)　ΔH2＞0，②CuSO4(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)　ΔH3＜0，根据盖斯定律，由①－②得CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l)　ΔH1＝ΔH2－ΔH3＞0，则ΔH2＝ΔH3＋ΔH1，故ΔH2＜ΔH1，C、D错误。 3．(2023·全国甲卷节选)甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题： 已知下列反应的热化学方程式： ①3O2(g)===2O3(g)　ΔH1＝285 kJ·mol－1 ②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l)　ΔH2＝－329 kJ·mol－1 反应③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝________kJ·mol－1。 解析　根据盖斯定律可知，反应③＝(反应②－①)，所以对应ΔH3＝(ΔH2－ΔH1)＝(－329 kJ·mol－1－285 kJ·mol－1)＝－307 kJ·mol－1。 答案　－307 知识点二　反应热的计算 1．依据热化学方程式：反应热的绝对值与各物质的物质的量成正比，依据热化学方程式中的ΔH求反应热，如 aA　＋　bBcC　＋　dD　　ΔH a　　　 b　 　c　　　 d　 　|ΔH| n(A)　 n(B)　 n(C)　　n(D)　 |Q| 则＝＝＝＝。 2．依据盖斯定律：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，同时反应热也作相应的改变。 3．依据反应物断键吸收热量Q吸与生成物成键放出热量Q放进行计算：ΔH＝__Q吸－Q放__。 4．依据反应物的总能量E反应物和生成物的总能量E生成物进行计算：ΔH＝__E生成物－E反应物__。 5．依据物质的燃烧热ΔH计算：Q放＝__n可燃物×|ΔH|__。 6．依据比热容公式计算：Q＝__cmΔt__。 已知下列信息： ①Na(s)＋Cl2(g)===NaCl(s) ΔH＝－411 kJ·mol－1 ②乙醇的燃烧热ΔH＝－1366.8 kJ·mol－1 ③已知下列反应的反应热 CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1＝－870.3 kJ·mol－1 C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1 H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH3＝－285.8 kJ·mol－1 (1)根据信息①，求生成2 mol NaCl的反应热。 (2)根据信息②，求1 kg乙醇充分燃烧后放出多少热量。 (3)根据信息③，计算反应2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热。 提示　(1)ΔH′＝2ΔH＝－411 kJ·mol－1×2＝－822 kJ·mol－1。 (2)Q＝n×1366.8 kJ·mol－1＝×1366.8 kJ·mol－1≈29 713.0 kJ＝2.97×104 kJ。 (3)根据盖斯定律，将已知中的后2个方程式分别乘以2，然后相加，最后减去第一个方程式即得要求的方程式，ΔH也进行相应计算处理。即ΔH′＝(－393.5 kJ·mol－1)×2＋(－285.8 kJ·mol－1)×2－(－870.3 kJ·mol－1)＝－488.3 kJ·mol－1。 1．(2023·苏州高二期中)已知：①Si(s)＋O2(g)===SiO2(s)　ΔH，其反应过程与能量变化如图所示。 ② 断开1 mol共价键所需能量/kJ Si—O 460 O===O 500 Si—Si 176 下列说法正确的是(　　) A．晶体硅光伏发电是将化学能转化为电能 B．二氧化硅的稳定性弱于硅的稳定性 C．ΔH＝－988 kJ·mol－1 D．ΔH＝a－c 解析　C　晶体硅光伏发电是将太阳能转化为电能，A错误；断裂1 mol二氧化硅中的Si—O键需要的能量为4×460 kJ＝1 840 kJ，断裂1 mol晶体硅中的Si—Si键需要的能量为2×176＝352 kJ，所以二氧化硅稳定性大于硅的稳定性，B错误；Si(s)＋O2(g)===SiO2(s)　ΔH＝(176×2＋500－460×4)kJ·mol－1＝－988 kJ·mol－1，C正确；根据题图可知，ΔH＝－c，D错误。 2．已知： ①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1 ②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2 ③TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g)　ΔH3 则反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH为(　　) A．ΔH3＋2ΔH1＋2ΔH2 B．ΔH3＋2ΔH1＋ΔH2 C．ΔH3＋2ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＋2ΔH1－ΔH2 解析　D　 已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1；②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH2；③TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g)ΔH3。根据盖斯定律，③＋①×2－②可得反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g) ΔH＝ΔH3＋2ΔH1－ΔH2。 3．100 mL 0.200 mol·L－1CuSO4溶液与1.95 g锌粉在量热计中充分反应。测得反应前温度为20.1 ℃，反应后最高温度为30.1 ℃。 已知：反应前后，溶液的比热容均近似为4.18 J·g－1·℃－1、溶液的密度均近似为1.00 g·cm－3，忽略溶液体积、质量变化和金属吸收的热量。请计算： (1)反应放出的热量Q＝________ J。 (2)反应Zn(s)＋CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)＋Cu(s)的ΔH＝________ kJ·mol－1(列式计算)。 解析　(1)与锌粉反应的化学方程式为CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu，忽略溶液体积、质量变化可知，溶液的质量m＝ρV＝1.00 g·cm－3×100 mL＝100 g，忽略金属吸收的热量可知，反应放出的热量Q＝cmΔt＝4.18 J·g－1·℃－1×100 g×(30.1－20.1) ℃＝4.18×103 J。(2)n(CuSO4)＝0.200 mol·L－1×0.100 L＝0.020 mol，n(Zn)＝－＝0.030 mol，由此可知，锌粉过量。转化0.020 mol硫酸铜所放出的热量为4.18×103 J，又因为该反应中焓变ΔH代表反应1 mol硫酸铜参加反应放出的热量，单位为kJ·mol－1，则可列出计算式为ΔH＝－＝－ kJ·mol－1＝－209 kJ·mol－1(答案符合要求且合理即可)。 答案　(1)4.18×103 (2)－＝－209 1．(2023·广东江门新会一中期中)实现C(s)＋O2(g)===CO2(g)有以下两条途径，其中ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1，ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1，则ΔH为(　　) A．＋110.5 kJ·mol－1 B．－110.5 kJ·mol－1 C．＋676.5 kJ·mol－1 D．－676.5 kJ·mol－1 解析　B　根据盖斯定律，ΔH1＝ΔH＋ΔH2，则ΔH＝(－393.5 kJ·mol－1)－(－283.0 kJ·mol－1)＝－110.5 kJ·mol－1；故选B。 2．天然气水蒸气转化法是目前获取H2的主流方法，CH4经过两步反应完全转化为H2和CO2，其能量变化如图： 则总反应CH4(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)的ΔH等于(　　) A．＋82.7 kJ·mol－1 B．＋165.4 kJ·mol－1 C．－82.7 kJ·mol－1 D．－165.4 kJ·mol－1 解析　 A　由图知第一步反应的热化学方程式CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋206.4 kJ/mol，第二步反应的热化学方程式CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.0 kJ/mol，由盖斯定律，×(第一步＋第二步反应)可得总反应CH4(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)，ΔH＝×(＋206.4－41.0)＝＋82.7 kJ·mol－1。 3．已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1 H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.5 kJ·mol－1 欲得到相同热量，需充分燃烧C和H2的质量比约为(　　) A．12∶3.25 B．3.25∶12 C．1∶1 D．6∶1 解析　A　设需要碳和氢气的质量分别是x、y，则×393.5＝×241.5，解得x∶y≈12∶3.25。 4．(2023·成都七中高二期中)已知几种化学键的键能数据，N≡O键：630 kJ·mol－1；Cl—Cl键：243 kJ·mol－1；Cl—N：a kJ·mol－1；N===O：607 kJ·mol－1，则反应2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)的ΔH为 (ClNO的结构式为Cl—N===O)(　　) A．(289－2a)kJ·mol－1 B．(a－243)kJ·mol－1 C．(2a＋341)kJ·mol－1 D．(896－2a)kJ·mol－1 解析　A　焓变＝反应物总键能－生成物总键能。2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)　ΔH＝630 kJ·mol－1×2＋243 kJ·mol－1－(607 kJ·mol－1＋a kJ·mol－1)×2＝(289－2a)kJ·mol－1，故选A。 5．把煤作为燃料可通过下列两种途径： 途径Ⅰ：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0　① 途径Ⅱ：先制成水煤气：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　 ΔH2>0　② 再燃烧水煤气：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　 ΔH3<0　③ 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH4<0　④ 请回答下列问题： (1)途径Ⅰ放出的热量________( 填“小于”“大于”或“等于”) 途径Ⅱ放出的热量。 (2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系式是__________________。 (3)12 g 炭粉在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳，放出110.35 kJ热量。其热化学方程式为_____________________________________________________________________。 解析　(1)由盖斯定律可知：若是一个反应可以分步进行，则各步反应吸收或放出的热量总和与这个反应一次发生时吸收或放出的热量相同；(2)根据盖斯定律，反应①＝反应②＋反应③×＋反应④×，所以ΔH1＝ΔH2＋(ΔH3＋ΔH4)；(3)12 g 炭粉在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳，放出110.35 kJ热量，即1 mol炭粉在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳，放出110.35 kJ热量，热化学方程式为：C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.35 kJ·mol－1。 答案　(1)等于　(2)ΔH1＝ΔH2＋(ΔH3＋ΔH4)　(3)C(s) ＋O2(g) === CO(g)　ΔH＝－110.35 kJ/mol　　 学科网（北京）股份有限公司 $$