第一章 化学反应的热效应（单元复习讲义）-【上好课】2024-2025学年高二化学同步精品课堂（人教版2019选择性必修1）

第一章 化学反应的热效应 1、 化学反应中能量变化的认识视角 1.反应热、焓变 (1)反应热：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。 (2)焓变：生成物与反应物的焓值差,等压条件下的反应热也可称为“焓变”，符号：ΔH，单位：kJ/mol或kJ·mol－1。 (3)焓变与反应热的关系：对于恒压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有关系：ΔH＝Qp。 2.燃烧热和中和热的比较 燃烧热 中和热 相同点 能量变化 放热 ΔH及其单位 ΔH＜0，单位均为kJ·mol－1 不同点 反应物的量 1 mol 不一定为1 mol 生成物的量 不确定 生成水的量为1 mol 反应热的含义 101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，即C―→CO2(g)、H―→H2O(l)、S―→SO2(g)。 在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1 mol水时所放出的热量 表示方法 燃烧热ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0) 强酸与强碱反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 【典例1】 下列说法正确的是 A．500℃、30MPa下，将和置于密闭容器中充分反应生成放热19.3kJ，其热化学方程式为：   B．HCl和NaOH反应的中和热，则和反应的反应热 C．在101kPa时，完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为：   D．充分燃烧一定量的丁烷气体生成二氧化碳和液态水放出的热量为QkJ。完全吸收它生成的生成正盐，需5mol/L的NaOH溶液100ml，则丁烷的燃烧热为 3.中和热的测定 (1)实验装置 (2)测定原理 ΔH＝－ c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1； n为生成H2O的物质的量。 (3)实验步骤 ①绝热装置组装―→②量取一定体积酸、碱稀溶液―→③测反应前酸碱液温度―→④混合酸碱液测反应时最高温度―→⑤重复2～3次实验―→⑥求平均温度差(t终－t始)―→⑦计算中和热ΔH。 (4)误差分析 若实验时有热量损失，所测中和热偏小，ΔH偏大。 (5)注意事项 ①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温。 ②为保证酸完全中和，采取的措施是若采用的酸、碱浓度相等，可采用碱体积稍过量。 ③中和热是强酸强碱的稀溶液生成1 mol H2O放出的热量，为57.3 kJ，弱酸弱碱电离时吸热，生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ。若用浓硫酸发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量大于57.3 kJ。 ④中和热测定实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动，不能用金属丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是金属传热快，热量损失大。 ⑤计算时应注意单位的统一，且要注意数据的取舍，无效数据要舍去。 【典例2】 为了测定酸碱反应的中和反应反应热，计算时至少需要的数据是 ①酸的浓度和体积  ②反应后溶液的质量  ③比热容  ④碱的浓度和体积  ⑤生成水的物质的量  ⑥反应前后溶液温度变化  ⑦操作所需的时间。 A．①②③⑥ B．①③④⑥ C．③④⑤⑥ D．全部 【典例3】 下列关于中和反应反应热测定的说法正确的是 A．用足量的NaOH溶液中和等量的盐酸或醋酸时，反应热相同 B．为了保证反应充分，将NaOH溶液分多次加入酸中 C．实验时使用金属搅拌棒，则测定的反应热的数值偏小 D．根据反应前后的温差和比热容即可计算反应热 4.盖斯定律 (1)内容 对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。即：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)意义 间接计算某些反应的反应热。 (3)应用 转化关系 反应热间的关系 aAB、AB ΔH1＝aΔH2 AB ΔH1＝－ΔH2 ΔH＝ΔH1＋ΔH2 【典例4】 （1）[2024年山东高考]水煤气是的主要来源，研究对体系制的影响，涉及主要反应如下： 回答列问题： 的焓变_______（用代数式表示）。 （2）[2023·全国甲卷，28（1）]已知下列反应的热化学方程式: ①3O2(g)==2O3(g)　K1　ΔH1=285 kJ·mol-1 ②2CH4(g)+O2(g)==2CH3OH(l)　K2　ΔH2=-329 kJ·mol-1 反应③CH4(g)+O3(g)==CH3OH(l)+O2(g)的ΔH3=　　 kJ·mol-1。 （3）[2023·全国乙卷，28（2）]已知下列热化学方程式: FeSO4·7H2O(s)==FeSO4(s)+7H2O(g)　ΔH1=a kJ·mol-1 FeSO4·4H2O(s)==FeSO4(s)+4H2O(g)　ΔH2=b kJ·mol-1 FeSO4·H2O(s)==FeSO4(s)+H2O(g)　ΔH3=c kJ·mol-1 则FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·H2O(s)==2(FeSO4·4H2O)(s)的ΔH=　　　　　 kJ·mol-1。 （4）[2023·山东卷，20（1）]一定条件下,水气变换反应CO+H2OCO2+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.HCOOHCO+H2O(快) Ⅱ.HCOOHCO2+H2(慢) 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)。 5.反应热的计算 (1)根据热化学方程式计算 热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。例如， aA(g) ＋bB(g) ===cC(g) ＋dD(g)　 ΔH 　a　　　b　　　　c　　　d　　 |ΔH| n(A)　　n(B)　　 n(C)　 n(D)　　Q 则＝＝＝＝ (2)根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算焓变 若反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的ΔH＝E1－E2。 (3)根据反应物、生成物的键能计算 ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。 注意特殊物质中键数的判断 物质(1 mol) P4 C(金刚石) 石墨 Si SiO2 键数(mol) 6 2 1.5 2 4 (4)根据物质的燃烧热数值计算 Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH(燃烧热)|。 (5)根据盖斯定律计算 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及其ΔH。 【典例5】 1.[2024年甘肃高考]是制备半导体材料硅的重要原料，可由不同途径制备。 （1）由制备： 已知 时，由制备硅________（填“吸”或“放”）热________。升高温度有利于制备硅的原因是________。 2.已知：。若生成键、键释放的能量分别为，则断裂键需要吸收的能量为 A． B． C． D． 3.[2021·浙江卷] 已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表: 共价键 H—H H—O 键能/(kJ·mol-1) 436 463 热化学方程式 2H2(g)+O2(g) =2H2O(g)  ΔH=-482 kJ·mol-1 则2O(g) =O2(g)的ΔH为 (　 ) A.428 kJ·mol-1 B.-428 kJ·mol-1 C.498 kJ·mol-1 D.-498 kJ·mol-1 二、化学反应的热效应 请完成下表。 反应类型 放热反应 （以H2与Cl2反应生成HCl为例） 吸热反应 [以H2O(g)分解生成H2和O2为例] 体系与环境间的热交换 体系向环境释放热量 体系从环境吸收热量 体系内能变化的主要原因（从化学键断裂和形成的角度说明） 反应物断裂化学键吸收的能量小于生成物化学键形成释放的能量 反应物断裂化学键吸收的能量大于生成物化学键形成释放的能量 符号表征（△H）  △H为负值 △H<0  △H为正值 △H>0 H2 (g) + Cl2 (g) = 2HCl (g) ∆H= -184.6kJ/mol 2H2O(l) = 2H2(g) +O2(g) ∆H＝+571.6kJ/mol 1.化学反应中能量变化的原因 (1)从微观角度理解反应热的实质 以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例说明，如图所示： (2)焓变与吸热反应和放热反应的关系 ①放热反应：反应体系向环境释放能量，反应体系的焓减小，ΔH为负值，即ΔH<0。 ②吸热反应：反应体系从环境中吸收能量，反应体系的焓增大，ΔH为正值，即ΔH>0。 (3)理解反应历程与反应热的关系 图示 意义 a表示正反应的活化能；b表示逆反应的活化能。c表示该反应的反应热。 ΔH 图1：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示放热反应 图2：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝c kJ·mol－1，表示吸热反应 2.常见的吸热反应和放热反应 ①常见的吸热反应：大多数的分解反应，碳和二氧化碳、碳和水的反应，Ba(OH)2·8H2O与铵盐的反应等。 ②常见的放热反应：中和反应、金属与酸(或水)的反应、燃烧反应及缓慢氧化、化合反应(大多数)、铝热反应等。 【典例6】 1.下列图示变化为吸热反应的是 A．   B．   C．   D．   2.H2和Cl2反应生成HCl的能量变化如图所示。下列说法正确的是    A．断裂1molHCl中的化学键吸收能量862kJ B．形成1mol键吸收能量243kJ C．一定条件下，、和HCl中，最稳定的为HCl D．， 3.反应热(ΔH)的比较 (1)ΔH大小比较时注意事项 ΔH是有符号“＋”“－”的，比较时要带着符号比较。 ①吸热反应的ΔH为“＋”，放热反应的ΔH为“－”， 所以吸热反应的ΔH一定大于放热反应的ΔH。 ②放热反应的ΔH为“－”，所以放热越多，ΔH越小。 (2)常见的几种ΔH大小比较方法 ①如果化学计量数加倍，ΔH的绝对值也要加倍 例如，H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1＝－a kJ·mol－1； 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2＝－b kJ·mol－1，其中ΔH2＜ΔH1＜0，且b＝2a。 ②同一反应，反应物或生成物的状态不同，反应热不同 在同一反应里，反应物或生成物状态不同时，要考虑A(g)A(l)A(s)，或者从三状态自身的能量比较：E(g)＞E(l)＞E(s)，可知反应热大小亦不相同。 如S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＝－a kJ·mol－1 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1 ③晶体类型不同，产物相同的反应，反应热不同 如C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－a kJ·mol－1 C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1 ④根据燃料是否完全燃烧比较反应热大小 其他条件相同，燃烧越充分，放出热量越多，ΔH越小，如C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH1；C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2，则ΔH1＞ΔH2。 ⑤中和反应中反应热的大小不同 浓硫酸和氢氧化钠固体反应生成1 mol水时，放出的热量一定大于57.3 kJ(浓硫酸稀释和氢氧化钠固体溶解时都会放出热量)。 醋酸和NaOH溶液反应生成1 mol水时，放出的热量一定小于57.3 kJ(醋酸电离会吸热)。 稀硫酸和Ba(OH)2溶液反应生成1 mol水时，反应放出的热量一定大于57.3 kJ(SO和Ba2＋反应生成BaSO4沉淀会放热)。 ⑥根据反应进行的程度比较 对于可逆反应,如3H2(g)+N2(g) ===2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1,是指生成2 mol NH3(g)时放出92.4 kJ的热量,而不是指3 mol H2和1 mol N2在一定条件下混合反应就可放出92.4 kJ的热量,实际上3 mol H2和1 mol N2在一定条件下混合反应放出的热量小于92.4 kJ,因为该反应的反应物不能完全转化为生成物。 【典例7】 比较下列各组热化学方程式中ΔH的大小(填“>”“<”或“=”)。 ①C(s)+O2(g)=CO2(g)　ΔH1 C(s)+O2(g)=CO(g)　ΔH2 ΔH1　　　ΔH2；  ②H2(g)+O2(g)=H2O(l)　ΔH3 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)　ΔH4 ΔH3　　　ΔH4；  ③CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)　ΔH5 CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)　ΔH6 ΔH5　　　ΔH6。 三、热化学方程式 热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，而且表明了化学反应中的能量变化。 1．概念 表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。 2．意义 不仅表示化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。 实例： 已知25 ℃、101 kPa下，热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，其表示在25 ℃、101 kPa，2 mol H2(氢气)与1 mol O2(氧气)完全反应生成2 mol 液态水时放出的热量是571.6 kJ。 3．热化学方程式的书写方法 (1)写出相应的化学方程式。热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数只表示其物质的量，可以是整数或分数。 (2)标注反应的温度和压强。没有特殊说明是指25 ℃、101 kPa。不用标明反应条件(如“加热”“高温”“催化剂”等)。 (3)标注各物质聚集状态。在物质后面用括号标注各物质的聚集状态：气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。 (4)标注ΔH的正负。化学方程式后面空一格标注ΔH，若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。 (5)计算ΔH的数值。根据化学方程式中的化学计量数计算写出ΔH的数值。ΔH单位是kJ·mol－1。 4．ΔH的单位中“mol－1”的含义 对一个化学反应，ΔH的单位中“mol－1”不是指每摩尔具体物质，而是指“每摩尔反应”。因此ΔH必须与化学方程式一一对应。 【典例8】 下列热化学方程式正确的是 A．已知1 g甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为55.625 kJ：   kJ⋅mol-1 B．12g碳与适量水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，需吸收120 kJ的热量：   kJ⋅mol-1 C．通常状况下，将1g氢气在氯气中完全燃烧，放出92.4 kJ热量：   kJ⋅mol-1 D．已知充分燃烧a g乙炔气体生成1 mol二氧化碳气体和液态水，放出b kJ热量： kJ⋅mol-1 四、单元知识导图 【课堂练习】 1.用如图装置测定盐酸与NaOH溶液反应的中和热。下列说法不正确的是 A．将盐酸、NaOH溶液及发生的反应看成体系 B．盐酸与NaOH溶液反应放热使体系温度升高 C．碎泡沫塑料的作用是保温、隔热 D．反应时将NaOH溶液分多次倒入量热计中 2.为了环境保护，工厂烟气可经过下列工艺进行脱硫，则2S(g)=S2(g)的反应热ΔH为 ①H2S(g)+O2(g)=SO2(g)+H2O(g)    ΔH1 ②2H2S(g)+SO2(g)=S2(g)+2H2O(g)    ΔH2 ③H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(g)    ΔH3 A．ΔH1+ΔH2-ΔH3 B．ΔH1+ΔH2-2ΔH3 C．ΔH1-ΔH2+2ΔH3 D．ΔH1+ΔH2-ΔH3 3.和的能量关系如图所示：    已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法正确的是 A． B． C． D．对于和 4.工业上高纯硅可通过反应：SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)制取，该反应的△H为 化学键 Si－O Si－Cl H－H H－Cl Si－Si Si－C 键能/kJ·mol-1 460 360 436 431 176 347 A．+236kJ·mol-1 B．-236kJ·mol-1 C．+412kJ·mol-1 D．-412kJ·mol-1 5.已知：、、的燃烧热分别为、和(a、b、c都大于0)，则反应的为 A． B． C． D． 6.已知：H2S与不足量的O2反应时，生成S和H2O。根据以下三个热化学方程式： ①   ②   ③ 、、三者大小关系正确的是 A． B． C． D． 7.强酸和强碱稀溶液的中和热可表示为：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)    △H=-57.3kJ•mol-1 已知：①HCl(aq)+NH3•H2O(aq)=NH4Cl(aq)+H2O(l)    △H1=akJ•mol-1 ②HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)    △H2=bkJ•mol-1 ③HNO3(aq)+KOH(aq)=KNO3(aq)+H2O(l)    △H3=ckJ•mol-1 则a、b、c三者的大小关系为 A．a＞b＞c B．b＞c＞a C．a>b=c D．a=b＜c 8.下列热化学方程式书写正确的是 A．　 B．　 C．　 D．　 9.已知电解液态水制备和的能量变化如图所示：    则下列表示在足量氧气中完全燃烧的热化学方程式正确的是 A． B． C． D． 10.下列说法正确的是 A．甲烷的燃烧热，则 B．时，和的燃烧热相等 C．一定条件下，将和置于密闭的容器中充分反应生成，放热，热化学方程式为： D．在稀溶液中：，若将含的醋酸稀溶液与含的稀溶液混合，放出的热量大于 11.查表得焓变数据()，下列能正确表示物质燃烧热的热化学方程式是 A．石墨：                    B．：        C．：          D．：        原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一章 化学反应的热效应 1、 化学反应中能量变化的认识视角 1.反应热、焓变 (1)反应热：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。 (2)焓变：生成物与反应物的焓值差,等压条件下的反应热也可称为“焓变”，符号：ΔH，单位：kJ/mol或kJ·mol－1。 (3)焓变与反应热的关系：对于恒压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有关系：ΔH＝Qp。 2.燃烧热和中和热的比较 燃烧热 中和热 相同点 能量变化 放热 ΔH及其单位 ΔH＜0，单位均为kJ·mol－1 不同点 反应物的量 1 mol 不一定为1 mol 生成物的量 不确定 生成水的量为1 mol 反应热的含义 101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，即C―→CO2(g)、H―→H2O(l)、S―→SO2(g)。 在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1 mol水时所放出的热量 表示方法 燃烧热ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0) 强酸与强碱反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 【典例1】 下列说法正确的是 A．500℃、30MPa下，将和置于密闭容器中充分反应生成放热19.3kJ，其热化学方程式为：   B．HCl和NaOH反应的中和热，则和反应的反应热 C．在101kPa时，完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为：   D．充分燃烧一定量的丁烷气体生成二氧化碳和液态水放出的热量为QkJ。完全吸收它生成的生成正盐，需5mol/L的NaOH溶液100ml，则丁烷的燃烧热为 【答案】D 【解析】A．氨气和氢气的反应为可逆反应，故和置于密闭容器中完全反应生成放热大于38.6kJ，选项A错误；B．中和热是在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态水时所释放的热量；和反应生成水还生成硫酸钡沉淀，故反应放出热量不是，选项B错误；C．在101kPa时，为1mol，完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为：  ，选项C错误；D．充分燃烧一定量的丁烷气体生成二氧化碳和液态水放出的热量为QkJ，完全吸收它生成的生成正盐，需5mol/L的NaOH溶液100ml（氢氧化钠为0.5mol），，则生成二氧化碳0.25mol，根据碳元素守恒可知，消耗丁烷0.0625mol；燃烧热是在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；则丁烷的燃烧热为，选项D正确；故选D。 3.中和热的测定 (1)实验装置 (2)测定原理 ΔH＝－ c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1； n为生成H2O的物质的量。 (3)实验步骤 ①绝热装置组装―→②量取一定体积酸、碱稀溶液―→③测反应前酸碱液温度―→④混合酸碱液测反应时最高温度―→⑤重复2～3次实验―→⑥求平均温度差(t终－t始)―→⑦计算中和热ΔH。 (4)误差分析 若实验时有热量损失，所测中和热偏小，ΔH偏大。 (5)注意事项 ①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温。 ②为保证酸完全中和，采取的措施是若采用的酸、碱浓度相等，可采用碱体积稍过量。 ③中和热是强酸强碱的稀溶液生成1 mol H2O放出的热量，为57.3 kJ，弱酸弱碱电离时吸热，生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ。若用浓硫酸发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量大于57.3 kJ。 ④中和热测定实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动，不能用金属丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是金属传热快，热量损失大。 ⑤计算时应注意单位的统一，且要注意数据的取舍，无效数据要舍去。 【典例2】 为了测定酸碱反应的中和反应反应热，计算时至少需要的数据是 ①酸的浓度和体积  ②反应后溶液的质量  ③比热容  ④碱的浓度和体积  ⑤生成水的物质的量  ⑥反应前后溶液温度变化  ⑦操作所需的时间。 A．①②③⑥ B．①③④⑥ C．③④⑤⑥ D．全部 【答案】B 【解析】根据反应热的计算公式△H=Q-cm△T可知，酸碱反应的中和热计算时，至少需要的数据有：比热容c、酸的浓度和体积、碱的浓度和体积、反应前后温度，根据酸的浓度和体积、碱的浓度和体积获得反应后溶液的质量和生成水的物质的量，根据反应前后的温度获得反应前后温度变化△T；故选B。 【典例3】 下列关于中和反应反应热测定的说法正确的是 A．用足量的NaOH溶液中和等量的盐酸或醋酸时，反应热相同 B．为了保证反应充分，将NaOH溶液分多次加入酸中 C．实验时使用金属搅拌棒，则测定的反应热的数值偏小 D．根据反应前后的温差和比热容即可计算反应热 【答案】C 【解析】A．测定中和反应的反应热时，醋酸属于弱电解质，电离过程应该吸收热量，所以所测中和反应的反应热数值偏小，故用足量的NaOH溶液中和等量的盐酸或醋酸时，反应热不相同，A错误；B．为了保证热量不流失，将NaOH溶液一次快速加入酸中，B错误；C．实验时使用金属搅拌棒，金属导热，会导致热量损失，则测定的反应热的数值偏小，C正确；D．根据比热容公式进行计算:Q=cm△t，再根据化学反应方程式由Q来求反应热，D错误；答案选C。 4.盖斯定律 (1)内容 对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。即：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)意义 间接计算某些反应的反应热。 (3)应用 转化关系 反应热间的关系 aAB、AB ΔH1＝aΔH2 AB ΔH1＝－ΔH2 ΔH＝ΔH1＋ΔH2 【典例4】 （1）[2024年山东高考]水煤气是的主要来源，研究对体系制的影响，涉及主要反应如下： 回答列问题： 的焓变_______（用代数式表示）。 （2）[2023·全国甲卷，28（1）]已知下列反应的热化学方程式: ①3O2(g)==2O3(g)　K1　ΔH1=285 kJ·mol-1 ②2CH4(g)+O2(g)==2CH3OH(l)　K2　ΔH2=-329 kJ·mol-1 反应③CH4(g)+O3(g)==CH3OH(l)+O2(g)的ΔH3=　　 kJ·mol-1。 （3）[2023·全国乙卷，28（2）]已知下列热化学方程式: FeSO4·7H2O(s)==FeSO4(s)+7H2O(g)　ΔH1=a kJ·mol-1 FeSO4·4H2O(s)==FeSO4(s)+4H2O(g)　ΔH2=b kJ·mol-1 FeSO4·H2O(s)==FeSO4(s)+H2O(g)　ΔH3=c kJ·mol-1 则FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·H2O(s)==2(FeSO4·4H2O)(s)的ΔH=　　　　　 kJ·mol-1。 （4）[2023·山东卷，20（1）]一定条件下,水气变换反应CO+H2OCO2+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.HCOOHCO+H2O(快) Ⅱ.HCOOHCO2+H2(慢) 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)。 【答案】（1） （2）－307 （3）a+c－2b （4）ΔH2－ΔH1 【解析】（1）已知三个反应：Ⅰ.、Ⅱ.、Ⅲ.，设目标反应为Ⅳ，根据盖斯定律，Ⅳ=Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ，所以。 （2）分析题给的两个热化学方程式,可知反应③可由（②－①）/2得到，故ΔH3=(ΔH2－ΔH1)=×(－329－285) kJ·mol-1=－307 kJ·mol-1。 （3）将题给热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由①+③－②×2可得目标反应，故该反应的焓变ΔH=(a+c－2b) kJ·mol-1。 （4） 根据盖斯定律，将反应Ⅱ减去反应Ⅰ,可得水气变换反应:CO+H2OCO2+H2,故该反应的ΔH=ΔH2-ΔH1。 5.反应热的计算 (1)．根据热化学方程式计算 热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。例如， aA(g) ＋bB(g) ===cC(g) ＋dD(g)　 ΔH 　a　　　b　　　　c　　　d　　 |ΔH| n(A)　　n(B)　　 n(C)　 n(D)　　Q 则＝＝＝＝ (2)根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算焓变 若反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的ΔH＝E1－E2。 (3)根据反应物、生成物的键能计算 ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。 注意特殊物质中键数的判断 物质(1 mol) P4 C(金刚石) 石墨 Si SiO2 键数(mol) 6 2 1.5 2 4 (4)根据物质的燃烧热数值计算 Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH(燃烧热)|。 (5)根据盖斯定律计算 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及其ΔH。 【典例5】 1.[2024年甘肃高考]是制备半导体材料硅的重要原料，可由不同途径制备。 （1）由制备： 已知 时，由制备硅________（填“吸”或“放”）热________。升高温度有利于制备硅的原因是________。 【答案】（1）吸；587.02；该反应为吸热反应，升高温度，反应正向移动，有利于制备硅 【解析】（1）由题给热化学方程式：①，；②，；则根据盖斯定律可知，①+②，可得热化学方程式，，则制备56gSi，即2molSi，需要吸收热量为；该反应为吸热反应，升高温度，反应正向移动，有利于制备硅。 2.已知：。若生成键、键释放的能量分别为，则断裂键需要吸收的能量为 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】根据 ΔH =反应物的键能之和-生成物的键能之和，结合物质结构与能量进行计算。 【解析】断裂 1molN−H 需要吸收的能量为x kJ，则根据 ΔH =反应物的键能之和-生成物的键能之和可知， 945.6kJ/mol+3×436kJ/mol−2×3×xkJ/mol=−92.4kJ/mol ，解得x=391，即断裂 1molN−H 需要吸收的能量为391 kJ；故选C。 3. [2021·浙江卷] 已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表: 共价键 H—H H—O 键能/(kJ·mol-1) 436 463 热化学方程式 2H2(g)+O2(g) =2H2O(g)  ΔH=-482 kJ·mol-1 则2O(g) =O2(g)的ΔH为 (　 ) A.428 kJ·mol-1 B.-428 kJ·mol-1 C.498 kJ·mol-1 D.-498 kJ·mol-1 【答案】D 二、化学反应的热效应 请完成下表。 反应类型 放热反应 （以H2与Cl2反应生成HCl为例） 吸热反应 [以H2O(g)分解生成H2和O2为例] 体系与环境间的热交换 体系向环境释放热量 体系从环境吸收热量 体系内能变化的主要原因（从化学键断裂和形成的角度说明） 反应物断裂化学键吸收的能量小于生成物化学键形成释放的能量 反应物断裂化学键吸收的能量大于生成物化学键形成释放的能量 符号表征（△H）  △H为负值 △H<0  △H为正值 △H>0 H2 (g) + Cl2 (g) = 2HCl (g) ∆H= -184.6kJ/mol 2H2O(l) = 2H2(g) +O2(g) ∆H＝+571.6kJ/mol 1.化学反应中能量变化的原因 (1)从微观角度理解反应热的实质 以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例说明，如图所示： (2)焓变与吸热反应和放热反应的关系 ①放热反应：反应体系向环境释放能量，反应体系的焓减小，ΔH为负值，即ΔH<0。 ②吸热反应：反应体系从环境中吸收能量，反应体系的焓增大，ΔH为正值，即ΔH>0。 (3)理解反应历程与反应热的关系 图示 意义 a表示正反应的活化能；b表示逆反应的活化能。c表示该反应的反应热。 ΔH 图1：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示放热反应 图2：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝c kJ·mol－1，表示吸热反应 2.常见的吸热反应和放热反应 ①常见的吸热反应：大多数的分解反应，碳和二氧化碳、碳和水的反应，Ba(OH)2·8H2O与铵盐的反应等。 ②常见的放热反应：中和反应、金属与酸(或水)的反应、燃烧反应及缓慢氧化、化合反应(大多数)、铝热反应等。 【典例6】 1.下列图示变化为吸热反应的是 A．   B．   C．   D．   【答案】C 【解析】A．浓硫酸的稀释是物理变化，是放热过程，A错误； B．反应物总能量大于生成物总能量，是放热反应，B错误； C．生成物总能量大于反应物总能量，反应过程中吸收能量，C正确； D．活泼金属置换酸中的氢，该反应是放热反应，D错误； 故选C。 2.H2和Cl2反应生成HCl的能量变化如图所示。下列说法正确的是    A．断裂1molHCl中的化学键吸收能量862kJ B．形成1mol键吸收能量243kJ C．一定条件下，、和HCl中，最稳定的为HCl D．， 【答案】D 【分析】断键需要吸收热量，成键放出能量，吸收和放出的能量在数值上等于键能。 【解析】A．断裂1molHCl中的化学键吸收能量是431kJ，故A错误； B．形成1molCl-Cl键放出能量243kJ，故B错误； C．键能越大越稳定，H-H键键能最大，H2最稳定，故C正确； D．ΔH可以用反应物的总键能减去生成物的总键能，ΔH=(436+243)-2×431=-183kJ/mol，故D正确； 答案选D。 3.反应热(ΔH)的比较 (1)．ΔH大小比较时注意事项 ΔH是有符号“＋”“－”的，比较时要带着符号比较。 ①吸热反应的ΔH为“＋”，放热反应的ΔH为“－”， 所以吸热反应的ΔH一定大于放热反应的ΔH。 ②放热反应的ΔH为“－”，所以放热越多，ΔH越小。 (2)常见的几种ΔH大小比较方法 ①如果化学计量数加倍，ΔH的绝对值也要加倍 例如，H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1＝－a kJ·mol－1； 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2＝－b kJ·mol－1，其中ΔH2＜ΔH1＜0，且b＝2a。 ②同一反应，反应物或生成物的状态不同，反应热不同 在同一反应里，反应物或生成物状态不同时，要考虑A(g)A(l)A(s)，或者从三状态自身的能量比较：E(g)＞E(l)＞E(s)，可知反应热大小亦不相同。 如S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＝－a kJ·mol－1 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1 ③晶体类型不同，产物相同的反应，反应热不同 如C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－a kJ·mol－1 C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1 ④根据燃料是否完全燃烧比较反应热大小 其他条件相同，燃烧越充分，放出热量越多，ΔH越小，如C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH1；C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2，则ΔH1＞ΔH2。 ⑤中和反应中反应热的大小不同 浓硫酸和氢氧化钠固体反应生成1 mol水时，放出的热量一定大于57.3 kJ(浓硫酸稀释和氢氧化钠固体溶解时都会放出热量)。 醋酸和NaOH溶液反应生成1 mol水时，放出的热量一定小于57.3 kJ(醋酸电离会吸热)。 稀硫酸和Ba(OH)2溶液反应生成1 mol水时，反应放出的热量一定大于57.3 kJ(SO和Ba2＋反应生成BaSO4沉淀会放热)。 ⑥根据反应进行的程度比较 对于可逆反应,如3H2(g)+N2(g) ===2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1,是指生成2 mol NH3(g)时放出92.4 kJ的热量,而不是指3 mol H2和1 mol N2在一定条件下混合反应就可放出92.4 kJ的热量,实际上3 mol H2和1 mol N2在一定条件下混合反应放出的热量小于92.4 kJ,因为该反应的反应物不能完全转化为生成物。 【典例7】 比较下列各组热化学方程式中ΔH的大小(填“>”“<”或“=”)。 ①C(s)+O2(g)=CO2(g)　ΔH1 C(s)+O2(g)=CO(g)　ΔH2 ΔH1　　　ΔH2；  ②H2(g)+O2(g)=H2O(l)　ΔH3 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)　ΔH4 ΔH3　　　ΔH4；  ③CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)　ΔH5 CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)　ΔH6 ΔH5　　　ΔH6。 【答案】①<　②>　③> 【解析】对于①组,1 mol C(s)完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多,即|ΔH1|>|ΔH2| ,但ΔH1、ΔH2均小于0,所以ΔH1<ΔH2；对于②组,ΔH4=2ΔH3<0,所以ΔH3>ΔH4；对于③组,石灰石的分解是吸热反应,而生石灰与水的化合反应是放热反应,即ΔH5>0、ΔH6<0,所以ΔH5>ΔH6。 三、热化学方程式 热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，而且表明了化学反应中的能量变化。 1．概念 表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。 2．意义 不仅表示化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。 实例： 已知25 ℃、101 kPa下，热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，其表示在25 ℃、101 kPa，2 mol H2(氢气)与1 mol O2(氧气)完全反应生成2 mol 液态水时放出的热量是571.6 kJ。 3．热化学方程式的书写方法 (1)写出相应的化学方程式。热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数只表示其物质的量，可以是整数或分数。 (2)标注反应的温度和压强。没有特殊说明是指25 ℃、101 kPa。不用标明反应条件(如“加热”“高温”“催化剂”等)。 (3)标注各物质聚集状态。在物质后面用括号标注各物质的聚集状态：气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。 (4)标注ΔH的正负。化学方程式后面空一格标注ΔH，若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。 (5)计算ΔH的数值。根据化学方程式中的化学计量数计算写出ΔH的数值。ΔH单位是kJ·mol－1。 4．ΔH的单位中“mol－1”的含义 对一个化学反应，ΔH的单位中“mol－1”不是指每摩尔具体物质，而是指“每摩尔反应”。因此ΔH必须与化学方程式一一对应。 【典例8】 下列热化学方程式正确的是 A．已知1 g甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为55.625 kJ：   kJ⋅mol-1 B．12g碳与适量水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，需吸收120 kJ的热量：   kJ⋅mol-1 C．通常状况下，将1g氢气在氯气中完全燃烧，放出92.4 kJ热量：   kJ⋅mol-1 D．已知充分燃烧a g乙炔气体生成1 mol二氧化碳气体和液态水，放出b kJ热量： kJ⋅mol-1 【答案】D 【解析】A．1 g甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为55.625 kJ，则反应的焓变ΔH=—=—890kJ/mol，故A错误；B．没有注明反应物和生成物的聚集状态，所以热化学方程式书写错误，故B错误；C．由题意可知，氢气在氯气中完全燃烧的反应为放热反应，反应的焓变ΔH小于0，故C错误；D．充分燃烧ag乙炔气体生成1 mol二氧化碳气体和液态水，放出b kJ热量，则反应的焓变ΔH=—4bkJ/mol，反应的热化学方程式为 kJ⋅mol-1，故D正确；故选D。 四、单元知识导图 【课堂练习】 1.用如图装置测定盐酸与NaOH溶液反应的中和热。下列说法不正确的是 A．将盐酸、NaOH溶液及发生的反应看成体系 B．盐酸与NaOH溶液反应放热使体系温度升高 C．碎泡沫塑料的作用是保温、隔热 D．反应时将NaOH溶液分多次倒入量热计中 【答案】D 【解析】A．测定盐酸与NaOH溶液反应的中和热，将盐酸、NaOH溶液及发生的反应看成体系（又称系统），与体系相互影响的其他部分，如盛溶液的烧杯等看做环境，故A正确； B．酸碱中和反应是放热的，盐酸与NaOH溶液反应放热使体系温度升高，故B正确； C．测定中和反应的反应热时，要测定温度的变化，需要保证热量不散失，碎泡沫塑料的作用是保温、隔热，故C正确； D．为了保证热量不散失，反应时需要将NaOH溶液一次性倒入量热计中，故D错误； 故选D。 2.为了环境保护，工厂烟气可经过下列工艺进行脱硫，则2S(g)=S2(g)的反应热ΔH为 ①H2S(g)+O2(g)=SO2(g)+H2O(g)    ΔH1 ②2H2S(g)+SO2(g)=S2(g)+2H2O(g)    ΔH2 ③H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(g)    ΔH3 A．ΔH1+ΔH2-ΔH3 B．ΔH1+ΔH2-2ΔH3 C．ΔH1-ΔH2+2ΔH3 D．ΔH1+ΔH2-ΔH3 【答案】B 【解析】根据盖斯定律可知目标方程式2S(g)=S2(g)，可由①+②-2③得到，则其ΔH=ΔH1+ΔH2-2ΔH3；故选B。 3.和的能量关系如图所示：    已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法正确的是 A． B． C． D．对于和 【答案】D 【解析】A．和中阳离子的半径大小不一样，结合碳酸根的能力不同，离子键强度也不同，所以不相等，即，A错误； B．对应的为碳酸根分解变成氧离子和二氧化碳，二者相同，所以，B错误； C．， ，两者相减得到，，两者相减，则，C错误； D．分解反应为吸热反应，结合盖斯定律可知，H1+H2-H3=H>0，故H1+H2>H3，D正确； 故选D。 4.工业上高纯硅可通过反应：SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)制取，该反应的△H为 化学键 Si－O Si－Cl H－H H－Cl Si－Si Si－C 键能/kJ·mol-1 460 360 436 431 176 347 A．+236kJ·mol-1 B．-236kJ·mol-1 C．+412kJ·mol-1 D．-412kJ·mol-1 【解析】由键能计算反应焓变，ΔH=反应物总键能-生成物总键能；注意1mol硅单质中，Si-Si键一共有2mol，所以该反应的焓变为：，故选A。 【答案】A 5.已知：、、的燃烧热分别为、和(a、b、c都大于0)，则反应的为 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】CO燃挠的热化学方程式：① ；燃烧的热化学方程式：② ；燃烧的热化学方程式：③ 。依据盖斯定律，反应可由①×2+②×2-③得到，其焓变，A项正确，故选A。 6.已知：H2S与不足量的O2反应时，生成S和H2O。根据以下三个热化学方程式： ①   ②   ③ 、、三者大小关系正确的是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】依据反应的能量守恒可知反应都是放热反应，① ；② ；③  ；ΔH1、ΔH2、ΔH3均为负数，反应②③相比，生成气态水和生成液态水相比，生成液态水放出的热量多，所以 ΔH3>ΔH2；反应①②相比，②反应生成的单质硫转化为二氧化硫时放出热量，所以 ΔH2>ΔH1，综上所述，ΔH1、ΔH2、ΔH3三者大小关系为：ΔH3>ΔH2>ΔH1，故选B。 7.强酸和强碱稀溶液的中和热可表示为：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)    △H=-57.3kJ•mol-1 已知：①HCl(aq)+NH3•H2O(aq)=NH4Cl(aq)+H2O(l)    △H1=akJ•mol-1 ②HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)    △H2=bkJ•mol-1 ③HNO3(aq)+KOH(aq)=KNO3(aq)+H2O(l)    △H3=ckJ•mol-1 则a、b、c三者的大小关系为 A．a＞b＞c B．b＞c＞a C．a>b=c D．a=b＜c 【答案】C 【解析】氨水是弱碱，电离吸热，所以1mol盐酸和氨水放出的热量小于57.3kJ，盐酸、硝酸都是强碱，氢氧化钠、氢氧化钾都是强碱，1mol盐酸和氢氧化钠反应生成的能量为57.3kJ，1mol硝酸和氢氧化钾反应生成的能量为57.3kJ，中和反应放热，焓变为负值，所以a>b=c，故选C。 8.下列热化学方程式书写正确的是 A．　 B．　 C．　 D．　 【答案】B 【分析】热化学方程式必须标明物质的状态，焓变及其单位、并且要用正负号标明是吸热反应还是放热反应； 【解析】A．没有标明反应物的状态，选项A错误； B．反应热化学方程式符合要求，选项B正确； C．焓变的单位应该为kJ/mol，选项C错误； D．反应是放热反应，，选项D错误；故选B。 9.已知电解液态水制备和的能量变化如图所示：    则下列表示在足量氧气中完全燃烧的热化学方程式正确的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】由图可知，电解液态水制备和反应吸收能量572kJ，则和完全燃烧生成2mol需要吸热能量572kJ，故热化学方程式为：或；故选A。 10.下列说法正确的是 A．甲烷的燃烧热，则 B．时，和的燃烧热相等 C．一定条件下，将和置于密闭的容器中充分反应生成，放热，热化学方程式为： D．在稀溶液中：，若将含的醋酸稀溶液与含的稀溶液混合，放出的热量大于 【答案】B 【解析】A．甲烷的燃烧热ΔH=-890.3kJ/mol,即在25℃、101kPa时，1mol甲烷在氧气中完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时，放热890.3kJ，当生成的水为水蒸气时，放热小于890.3kJ，则CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)ΔH＞-890.3kJ/mol,故A错误； B．25℃、101kPa时，1mol纯物质在氧气中完全燃烧生成稳定的、指定的产物时所放出的热量为该物质的燃烧热，一种可燃物的燃烧热的数值是确定的，与其物质的量无关，即25℃、101kPa时，1molS和2molS的燃烧热相等，故B正确； C．由于N2和H2反应生成NH3是可逆反应，所以将0.5molN2(g)和1.5molH2(g)置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g)的物质的量小于1mol,放热19.3kJ，则N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H＜-38.6kJ/mol,故C错误； D．醋酸是弱电解质，电离吸热，在稀溶液中：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)ΔH=-57.3kJ•mol-1，若将含1molCH3COOH的醋酸稀溶液与含1molNaOH的稀溶液混合，放出的热量小于57.3kJ，故D错误； 故选B。 11.查表得焓变数据()，下列能正确表示物质燃烧热的热化学方程式是 A．石墨：                    B．：        C．：          D．：        【答案】C 【解析】燃烧热是指1mol纯净物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量，注意产物是液态水，二氧化碳气体等。 A．CO不是碳元素的稳定的氧化物，应该是产生二氧化碳，A错误； B．气态水不是稳定的氧化产物，应该是液态水，B错误； C．1mol H2S完全燃烧生成稳定的二氧化硫气体和液态水，符合燃烧热的概念，放出的热量为燃烧热，C正确； D．燃烧热是指1mol纯净物完全燃烧生成指定物质放出的热量，方程式中为4mol，不是燃烧热，D错误； 故选C。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$