内容正文:
新知预览2 反应焓变的计算
一、盖斯定律
1.定义:对于一个化学反应,无论是一步完
成还是分几步完成,其 都是一
样的.
2.盖斯定律的特点
(1)化学反应的焓变只与反应的
有关,与反应的途径无关.
(2)反应焓变一定.如图分别有三个途径:
(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ).
则有ΔH=
= .
二、盖斯定律的应用
1.盖斯定律的意义
有些反应进行得很慢
有些反应不容易直接发生
有些反应的产品不纯
ü
þ
ý
ï
ï
ïï
⇒
这给反应热的测定造成了困
难,若应用盖斯定律,可以间
接把它们的反应热计算出来
2.方法:如果一个化学方程式可以通过其
他几个化学方程式相加减而得到,则该
反应的焓变可由这几个反应的焓变相加
减得到.
3.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=-393.5kJmol-1
(2)CO(g)+12O2
(g)CO2(g)
ΔH2=-283.0kJmol-1
若C(s)+12O2
(g)CO(g)的反应热
为ΔH,求ΔH.
①虚拟路径:
CO(g)+12O2
(g)
ΔH ↑
C(s)+O2(g)
ΔH1
→CO2
(g)
ΔH2↓
②应用盖斯定律求解:
ΔH1=
则:ΔH= .
三、能源
1.概念
自然界中,能为人类提供 的物质或
.
2.常见能源
常见能源包括 、 、
、生物质能、地热能、海洋能、核能、
等.
3.实现能源可持续发展的措施是“ ”;
“ ”.
四、摩尔燃烧焓
摩尔
燃烧焓
含义
298K,101kPa时,1mol纯物质
完全氧化为同温下的指定产物
时的焓变
意义
C的燃烧热ΔH=-393.5kJmol-1
表示在298K,101kPa条件下,
1molC完全燃烧生成CO2(g)
放出393.5kJ的热量
单位 kJ/mol(或kJmol-1)
83
请完成下列填空:
(1)已知:2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)
ΔH1=-4.4kJmol-1
2NO2(g)N2O4(g)
ΔH2=-55.3kJmol-1
则反应N2O5(g)2NO2(g)+
1
2O2
(g)
的ΔH= kJmol-1.
(2)CO2 与CH4 经催化重整,制得合成气
的化学方程式:
CH4(g)+CO2(g)
催化剂
2CO
(g)+2H2(g)
已知上述反应中相关的化学键键能数据
如下:
化学键 C—H COH—HC O(CO)
键能/kJmol-1 413 745 436 1075
则该反应的ΔH= .
[解析] (1)已知:
2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)
ΔH1=-4.4kJmol-1
2NO2(g)N2O4(g)
ΔH2=-55.3kJmol-1
根据 盖 斯 定 律 可 知ⅰ÷2-ⅱ即 得 到
N2O5(g)2NO2(g)+1/2O2(g)
ΔH1=+53.1kJmol-1.
(2)化学反应的焓变应该等于反应物键
能减去反应产物的键能,所以焓变为(4
×413kJmol-1+2×745kJmol-1)
-(2×1075kJmol-1+2×436kJ
mol-1)=+120kJmol-1.
[答案] (1)+53.1 (2)+120kJmol-1
下列各组热化学方程式中,化学反应
的反应热ΔH 前者大于后者的是 ( )
①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1
C(s)+12O2
(g)CO(g) ΔH2
②C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+
4H2O(g) ΔH3
2C3H8(g)+10O2(g)6CO2(g)+
8H2O(g) ΔH4
③2H2O(g)2H2(g)+O2(g) ΔH5
NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+
H2O(l) ΔH6
A.① B.①③
C.②③ D.①②③
[解析] 等量的碳在氧气中完全燃烧生
成二氧化碳放出的热量大于不完全燃烧
生成一氧化碳放出的热量,但放热反应
的ΔH 为 负 值,所 以 放 出 的 热 量 越 多,
ΔH 越小,故①中ΔH 前者小于后者;可
燃物越多,放出的热量越多,②中前者是
1molC3H8(g)燃烧,后者是2molC3H8(g)
燃烧,所放出的热量后者较多,同样放热
反应的ΔH 为负值,所以②中ΔH 前者
大于后者;③中前者为吸热反应,后者为
放热反应,吸热反应 ΔH>0,放热反应
ΔH<0,ΔH 前者大于后者.
[答案] C
1.已知2H2(g)+O2(g)2H2O(l)
ΔH1=-572kJmol-1
C(s)+O2(g)CO2(g)
ΔH2=-393.5kJmol-1
C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+
3H2O(l)
ΔH3=-1367kJmol-1
则2C(s)+3H2(g)+
1
2O2
(g)
C2H5OH(l)的ΔH 为 ( )
93
A.+278kJmol-1
B.-278kJmol-1
C.+401.5kJmol-1
D.-401.5kJmol-1
2.已知热化学方程式:2H2O(l)2H2(g)
+O2(g) ΔH1=+571.6kJmol-1
2H2(g)+O2(g)2H2O(g)
ΔH2=-483.6kJmol-1
当1g液态水变为气态水时,对其热量变
化的下列描述:①放出;②吸收;③2.44kJ;
④4.88kJ;⑤88kJ.其中正确的是 ( )
A.②和⑤ B.①和③
C.②和④ D.②和③
3.C(s)+H2O(g)
高温
CO
(g)+H2(g)是吸
热反应,则CO(g)+H2O(g)
高温
C
(s)+
H2O(g)是 ( )
A.放热反应,也是氧化还原反应
B.吸热反应,也是置换反应
C.既不是放热反应也不是吸热反应
D.无法判断是放热反应还是吸热反应
4.S(单斜)和S(正交)是硫的两种同素异形
体.已知:
①S(s,单斜)+O2(g)SO2(g)
ΔH1=-297.16kJmol-1
②S(s,正交)+O2(g)SO2(g)
ΔH2=-296.83kJmol-1
③S(s,单斜)S(s,正交) ΔH3
下列说法正确的是 ( )
A.ΔH3=+0.33kJmol-1
B.单斜硫转化为正交硫的反应是吸热
反应
C.S(s,单斜)S(s,正交)ΔH3<0,正
交硫比单斜硫稳定
D.S(s,单斜)S(s,正交) ΔH3>0,
单斜硫比正交硫稳定
5.物质的生成热可定义为:由稳定单质生
成1mol物质所放出的热量,如CO2 气体
的生成热就是1molC(s)完全燃烧生成
CO2 气体时放出的热量,已知下列几种
化合物的生成热分别是 ( )
化合物 葡萄糖 H2O(l)CO2
生成热/(kJmol-1)1259.8285.8 393.5
则1kg葡萄糖在人体内完全氧化生成
CO2 气 体 和 液 态 水,最 多 可 提 供 的 能
量为 ( )
A.3225kJ B.2816kJ
C.6999kJ D.15644kJ
6.(双选)一定条件下,用甲烷可以消除氮的氧
化物(NOx)的污染.已知:①CH4(g)+
4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)
ΔH1=-574kJmol-1,②CH4(g)+
4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
ΔH2=-1160kJmol-1.
下列选项不正确的是 ( )
A.CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)
+2H2O(g) ΔH=-867kJmol-1
B.CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)
+2H2O(l) ΔH3>ΔH1
C.若用0.2molCH4 还原NO2 至N2,则
反应中放出的热量一定为173.4kJ
D.若用标准状况下2.24LCH4 还原
NO2 至N2,整个过程中转移的电子为
0.8mol
7.在298K、1.01×105Pa下,将22gCO2
通入750mL1molL-1的NaOH溶液
中充分反应,测得反应放出xkJ的热量.
已知在该条件下,1molCO2 通入1L
2molL-1的 NaOH 溶液中充分反应,
放出ykJ的热量,则CO2 与NaOH溶液
反应生成NaHCO3 的热化学方程式为
( )
04
A.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)
ΔH=-(2y-x)kJmol-1
B.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)
ΔH=-(2x-y)kJmol-1
C.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)
ΔH=-(4x-y)kJmol-1
D.2CO2(g)+2NaOH(l)2NaHCO3(l)
ΔH=-(8x-2y)kJmol-1
8.通常人们把断裂1mol某化学键所吸收
的能量或形成1mol某化学键所释放的
能量看作该化学键的键能,键能的大小
可用于估算化学反应的反应热ΔH.已
知部分化学键的键能数据如表所示:
化学键 H—H Cl—Cl H—Cl
键能/(kJmol-1) 436 243 431
则下列热化学方程式不正确的是 ( )
A.12H2
(g)+12Cl2
(g)HCl(g)
ΔH=-91.5kJmol-1
B.H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)
ΔH=-183kJmol-1
C.12H2
(g)+12Cl2
(g)HCl(g)
ΔH=+91.5kJmol-1
D.2HCl(g)H2(g)+Cl2(g)
ΔH=+183kJmol-1
9.室温下,将1mol的CuSO45H2O(s)溶
于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1,
将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温
度升高,热效应为 ΔH2;CuSO45H2O
受热 分 解 的 化 学 方 程 式 为 CuSO4
5H2O(s)
△
CuSO4
(s)+5H2O(l),热效
应为ΔH3,则下列判断正确的是 ( )
A.ΔH2>ΔH3
B.ΔH1<ΔH3
C.ΔH1+ΔH3=ΔH2
D.ΔH1+ΔH2>ΔH3
10.白磷与氧气可发生如下反应:P4+5O2
P4O10,已知断裂下列化学键需要吸
收的能量分别为 P—PakJmol-1、
P—ObkJmol-1、POckJmol-1、
OOdkJmol-1.根据有关数据和
如图 所 示 的 分 子 结 构 估 算 该 反 应 的
ΔH,其中正确的是 ( )
A.(6a+5d-4c-12b)kJmol-1
B.(4c+12b-6a-5d)kJmol-1
C.(4c+12b-4a-5d)kJmol-1
D.(4a+5d-4c-12b)kJmol-1
11.已知下列两个热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)2H2O(l)
ΔH=-571.6kJmol-1
C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-2220kJmol-1
根据上面两个热化学方程式,试完成下列
问题:
(1)1molH2 和2molC3H8 组成的混
合气 体 完 全 燃 烧 释 放 的 热 量 为
.
(2)现 有 H2 和 C3H8 的 混 合 气 体 共
5mol,完全燃烧时放热3847kJ,则在
混合气体中 H2 和C3H8 的体积比是
.
(3)已知:H2O(l)H2O(g)
ΔH=+44.0kJmol-1.
试写出丙烷燃烧生成CO2 和水蒸气时
的热化学方程式:
.
14
12.在现代人倡导绿色生活、清洁能源的同
时,煤的清洁利用提上了日程.CFB锅
炉洁净煤燃烧技术,为处理高硫煤和劣
质煤及满足严格的大气排放标准带来
了美好前景.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
途径Ⅱ:先制水煤气
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
ΔH2>0
再燃烧水煤气
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH3<0
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH4<0.
请回答下列问题:
(1)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4 的关系是
.
(2)由于制取水煤气的反应中,反应物
具有的总能量 (填“大于”“等
于”或“小于”)反应产物具有的总能量,
所以在化学反应时,反应物就需要
(填“吸收”或“释放”)能量才能转
化为反应产物,因此其反应条件为
.
(3)与途径Ⅰ相比,途径Ⅱ有较多的优
点,请写出两点:
① ;
② .
13.(1)处理含CO、SO2 烟道气污染的一种
方法是将其在催化剂作用下转化为单
质硫和二氧化碳.
已知:
①CO(g)+12O2
(g)CO2(g)
ΔH=-283.0kJmol-1;
②S(s)+O2(g)SO2(g)
ΔH=-296.0kJmol-1.
该转化反应的热化学方程式为
.
(2)氮氧化物是造成光化学烟雾的主要
气体.已知:
CO(g)+NO2(g)NO(g)+CO2(g)
ΔH=-akJmol-1(a>0)
2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)
ΔH=-bkJmol-1(b>0)
若用3.36L(标准状况下)CO将 NO2
还原为N2(CO完全反应),整个反应过
程中转移电子的物质的量为
mol,放出的热量为 kJ(用含
a、b的代数式表示).
(3)用CH4 催化还原 NOx 也可以消除
氮氧化物污染.已知:
CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)
+2H2O(g)① ΔH1=-574kJmol-1
CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)
+2H2O(g)② ΔH2
若1molCH4 将 NO2 还原为 N2,整个
过程中放出的热量为867kJ,则ΔH2=
.
(4)某氮肥厂含氮废水中的氮元素多以
NH+4 和NH3H2O形式存在,处理过程
中NH+4 在微生物的作用下经过两步反应
被氧化成NO-3.这两步反应过程中的能
量变化如图所示:
1molNH+4(aq)全部被氧化成NO-3 (aq)
的热化学方程式是 .
24
10.D [中和热是以生成1molH2O(l)所放出的热量来
衡量的,故书写中和热的热化学方程式时,应以生成
1molH2O(l)为标准来配平其余物质的系数,再结
合放热数值.]
11.解析:(1)CO2 由液态转化为气态的过程中分子吸收
能量,为物理变化,故选 B;(2)①甲烷为正四面体结
构,结构式为 C
H
H
H H .②上述反应为放热反应,
则反应物总能量高于生成物总能量.
答案:(1)B (2)① C
H
H
H H ②>
12.解析:(1)反应是可逆反应,不能进行彻底,该温度下
合成塔中放入2molN2 和6molH2,生成的氨气小
于4mol,故达到平衡后放出的热量小于184.4kJ.
(2)3H2+N2
高温、高压
催化剂
2NH3,反应焓变=反应物
断裂化学键吸收的总能量-反应产物形成化学键放
出的总能量,即3×436kJ+945.8kJ-6×EN—H=
-92.2kJ,EN—H=391kJ.
答案:(1)< (2)391
13.解析:(1)1 molB2H6 燃 烧 放 出 热 量
649.5kJ
0.3 =
2165kJ;(2)0.5molB2H6 燃 烧 生 成 液 态 水(1.5
mol)放出热量为12×2165kJ
,1.5molH2O(l)变为
1.5molH2O(g)需吸收热量为66kJ,所以0.5mol
B2H6 燃烧生成气态水时放出热量为
1
2×2165kJ-
1.5×44kJ=1016.5kJ.
答案:(1)B2H6(g)+3O2(g) B2O3(s)+3H2O(l)
ΔH=-2165kJmol-1 (2)1016.5kJ
新知预览2
知识通关
一、1.反应热 2.(1)始态和终态 (2)ΔH1+ΔH2
ΔH3+ΔH4+ΔH5
二、3.(2)ΔH +ΔH2 ΔH1-ΔH2= -393.5kJ
mol-1-(-283.0kJmol-1)=-110.5kJmol-1
三、1.能量 物质运动 2.太阳能 风能 水能
化石燃料 3.开源 节流
技能提升
1.B [①2H2(g)+O2(g)2H2O(l)
ΔH1=-572kJmol-1;
②C(s)+O2(g)CO2(g)
ΔH2=-393.5kJmol-1;
③C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH3=-1367kJmol-1;
根据盖斯定律可知,②×2+①×32-③
得
2C(s)+3H2(g)+
1
2O2
(g)C2H5OH(l),
ΔH=-278kJmol-1,故选B.]
2.D [根据盖斯定律将两式相加得:2H2O(l)2H2O(g)
ΔH=+88kJmol-1据此计算.]
3.A [某一反应正反应为吸热反应,则其逆反应一定是
放热反应,同时该反应涉及到电子的转移,是氧化还
原反应.]
4.C [依据盖斯定律,由①-②得,S(s,单斜)S(s,正
交)ΔH3=ΔH1-ΔH2=-0.33kJmol-1,该反应
为放热反应,则 A、B、D 项错误.由于物质能量越低
越稳定,故正交硫比单斜硫稳定,C项正确.]
5.D [根据生成热的定义得下面三个热化学方程式:
6C(s)+3O2(g)+6H2(g)C6H12O6(s)
ΔH=-1259.8kJmol-1①
C(s)+O2(g)CO2(g)
ΔH=-393.5kJmol-1 ②
O2(g)+2H2(g)2H2O(l)
ΔH=-571.6kJmol-1 ③
由:②×6+③×3-①得:
C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(l)
ΔH=-2816kJmol-1,故1kgC6H12O6(s)完全氧
化时放出的热量为2816×1000180 kJ≈15644kJ
.]
6.BC [A 项,由①+②2
得出:CH4(g)+2NO2(g)
N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH =
-574-1160
2
kJmol-1=-867kJmol-1,正确;B项,H2O(g)
H2O(l) ΔH<0,因此 ΔH3<ΔH1,错误;C项,没有
说明 H2O的状态,如果是气态,则正确,若是液态,则
放出的 热 量 大 于 173.4kJ,错 误;D 项,消 耗 1 mol
CH4 转移8mole-,则消耗标准状况下2.24LCH4
转移电子为0.8mol,正确.]
16
7.C [由 题 意 可 知,12CO2
(g)+ 34NaOH
(aq)
1
4Na2CO3
(aq)+14NaHCO3
(aq)+14H2O
(l) ΔH1
=-xkJmol-1,CO2(g)+2NaOH(aq)Na2CO3(aq)
+H2O(l) ΔH2= -ykJmol-1,则 CO2(g)+
NaOH(aq)NaHCO3(aq) ΔH=ΔH1×4-ΔH2
=-(4x-y)kJmol-1.]
8.C [反应热=反应物的总键能—反应产物的总键能,
根据表中的键能数据计算可知,H2(g)和 Cl2(g)反应
生成 HCl(g)的反应是放热反应,ΔH<0,C项错误.]
9.B [根据题意得:
①CuSO45H2O(s)Cu2+ (aq)+SO2-4 (aq)+
5H2O(l) ΔH1>0
②CuSO4(s)Cu2+(aq)+SO2-4 (aq) ΔH2<0
③CuSO45H2O(s)
△
CuSO4(s)+5H2O(l)
ΔH3>0
在上述反应中③和②是①的分步反应,根据质量守恒
定律和盖斯定律,③+②得①,故 ΔH1=ΔH3+ΔH2.
ΔH1>0,ΔH2<0,则 ΔH1<ΔH3.]
10.A [根据反应热等于反应物的键能总和与反应产物
的键能总和之差分析,白磷分子中含有6个磷磷键,
P4O10中含有12个磷氧键,4个磷氧双键,故该反应
热为(6a+5d-4c-12b)kJmol-1.故选 A.]
11.解析:(1)1molH2 和2molC3H8 组成的混合气体
完全燃烧释放的热量为571.6
2 kJ
moL-1×1mol+
2220kJmol-1×2mol=4725.8kJ.(2)设混合
气体中 H2 的物质的量为x,则 C3H8 的物质的量为
5mol-x,所以285.8kJmol-1×x+(5mol-x)
×2220kJmol-1=3847kJ,解得x≈3.75mol,则
5mol-x=1.25 mol,故 V (H2)∶V (C3H8)=
3.75mol∶1.25mol=3∶1.
(3)给已知热化学方程式编号:
C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-2220kJmol-1①
H2O(l)H2O(g) ΔH=+44.0kJmol-1 ②
根据盖斯定律将①+②×4得:
C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g)
ΔH=-2044kJmol-1.
答案:(1)4725.8kJ (2)3∶1
(3)C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g)
ΔH=-2044kJmol-1
12.解析:本题考查盖斯定律的应用.解题时可根据化
学方程式间的关系,依据盖斯定律把化学方程式作
适当变形并加减.
(1)由盖斯定律知,将途径Ⅱ的三个化学方程式分别
调整 系 数 后 叠 加 可 得:ΔH1=ΔH2+
1
2
(ΔH3+
ΔH4).
(2)因为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH2>0,
所以在制取水煤气的反应中,反应物具有的总能量小于
反应产物具有的总能量,在发生反应时,反应物需要吸
收能量才能转化为反应产物,因此其反应条件为高温.
(3)与途径Ⅰ相比,途径Ⅱ的优点主要有:煤的利用
率高;变成气体燃料后,运输方便;使燃料充分燃烧
(合理即可).
答案:(1)ΔH1=ΔH2+
1
2
(ΔH3+ΔH4)
(2)小于 吸收 高温
(3)煤的利用率高 变成气体燃料后,运输方便(或
使燃料充分燃烧,任选两点作答,其他合理答案均可)
13.解析:(1)根据盖斯定律,由①×2-②可得题述反应
的热化学方程式.
(2)将题给两个反应分别编号为①、②,根据盖斯定
律,由①×2+②可得4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+
4CO2(g)
ΔH=-(2a+b)kJmol-1,则3.36L(标准状况
下)CO(即 0.15molCO)还 原 NO2 时,转 移 电 子
0.15
4 ×8mol=0.3mol
,放出的热量为0.15mol
4 ×
(2a+b)
kJmol-1=3
(2a+b)
80 kJ
.
(3)CH4 将NO2 还原为N2 的热化学方程式为CH4(g)+
2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-867kJmol-1,根据盖斯定律,ΔH=12
(ΔH1+
ΔH2),则 ΔH2=-867kJmol-1×2-(-574kJ
mol-1)=-1160kJmol-1.
(4)第一步反应的热化学方程式为NH+4 (aq)+
3
2O2
(g)
NO-2 (aq)+H2O(l)+2H+(aq)
ΔH=-273kJmol-1,第二步反应的热化学方程
式为 NO-2 (aq)+
1
2O2
(g)NO-3 (aq) ΔH=-73kJ
mol-1,将上述两步反应相加得到反应:NH+4 (aq)
+2O2(g)NO-3 (aq)+H2O(l)+2H+(aq)
ΔH=-346kJmol-1.
答案:(1)2CO(g)+SO2(g)S(s)+2CO2(g)
ΔH=-270kJmol-1
(2)0.3 3
(2a+b)
80
(3)-1160kJmol-1
(4)NH+4 (aq)+2O2(g)NO-3 (aq)+H2O(l)+2H+(aq)
ΔH=-346kJmol-1
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