第1节 化学反应的热效应 第4课时（导学案）化学鲁科版2019选择性必修1

第1节 化学反应的热效应 第4课时 反应焓变的计算 1、 知识目标 1.掌握反应焓变的计算方法，包括根据键能计算、根据焓值计算以及根据盖斯定律计算。 2.理解盖斯定律的含义，能熟练运用盖斯定律进行反应焓变的计算，掌握设计路径法和加合法。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观的化学反应热效应出发，深入理解反应焓变的概念；从微观的化学键和物质的焓值角度，分析和计算反应焓变。 2.证据推理与模型认知：通过对不同化学反应焓变计算的实例分析，建立反应焓变计算的模型，依据相关数据和定律进行合理的推理和计算。 3.科学探究与创新意识：通过对难以直接测定反应焓变的化学反应进行路径设计和计算，培养科学探究精神和创新思维，体会盖斯定律在化学研究中的重要作用。 一、学习重点 1.反应焓变的计算方法。 二、学习难点 1.盖斯定律。 2. 盖斯定律的应用以及运用不同方法准确计算反应焓变。 一、盖斯定律 1．盖斯定律的内容 大量实验证明，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。换句话说，化学反应的反应热只与反应体系的 和 有关，而与反应的 无关。 2．盖斯定律的意义 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)。 二、反应热的计算 1．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。 2．根据物质的燃烧热数值计算 Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH(燃烧热)|。 3．根据盖斯定律计算 (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 加合法就是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。 一、盖斯定律 活动一：温故知新 知识回顾：在开始今天的课程之前，请大家思回顾一下反应热研究对象是什么，放热反应与吸热反应的焓变有什么区别呢？ 活动二：探究反应的焓变 问题探究：我们已经知道，反应的焓变无法直接测量，请根据教材思考：我们能否设计路径使之可计算？ 问题思考：下列表格就是相关反应的焓变数据，请进行相关计算。 ① 2C(s) + O2(g) = 2CO(g) ΔH1 = ② 2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) ΔH2 = -566.0kJ/mol ③ 2C(s) + 2O2(g) = 2CO2(g) ΔH3 = -787.0kJ/mol 活动三：探究反应N2(g) + 2O2(g) = 2NO2(g)的焓变 问题探究：设计路径计算反应N2(g) + 2O2(g) = 2NO2(g)的焓变。 问题思考：下列表格就是相关反应的焓变数据，请进行相关计算。 ① N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1 = +180.0kJ/mol ② ②2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH2 = -112.3kJ/mol ③ N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH3 = 活动四：盖斯定律的定义及意义 问题思考：盖斯定律的定义及意义是什么？ 活动五：盖斯定律的应用 问题思考：已知，在298K时下列反应焓变的实验数据： C(s,石墨)+O₂(g)=CO₂(g)ΔH₁=-393.5kJ·mol⁻¹ CO(g)+1/2O₂(g)=CO₂(g)ΔH₂=-283.0kJ·mol⁻¹ 计算此温度下C(s,石墨)+1/2O₂(g)=CO(g)的反应焓变。 活动六：典例精讲 典例1：根据下列方程式，设计路径求得C(s)+2H₂O(g)=CO₂(g)+2H₂(g)ΔH₃ C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)ΔH₁=+131.5kJ/mol C(s)+CO₂(g)=2CO(g)ΔH₂=+172.5kJ/mol 典例2：已知在微生物的作用下，NH4+ 经两步被氧化成NO3- ，两步反应的焓变如图所示。 NH4+被氧化成NO3-的焓变示意图 根据图示信息，计算1 mol NH4+ (aq)全部被氧化成NO3- (aq)的ΔH。 二、反应焓变的计算 活动一：温故知新 知识回顾：请总结一下计算反应焓变的方法。 活动二：根据键能计算反应焓变 问题思考：键能与反应焓变的关系是什么？计算的公式又是什么呢？ 典例1：白磷与氧气可发生如下反应：P4(g)＋5O2(g)=P4O10(g)。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P=O c kJ·mol－1、O=O d kJ·mol－1，根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是(　　) A、(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 B、(4c＋12b－6a－5d) kJ·mol－1 C、(4c＋12b－4a－5d) kJ·mol－1 D、(4a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 典例2：乙苯催化脱氢制苯乙烯反应： 已知： 化学键 C-H C-C C=C H-H 键能 /(kJ・mol⁻¹) 412 348 612 436 计算上述反应的△H＝________ kJ·mol－1。 典例3：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= -482kJ·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 活动三：据焓值计算反应焓变 问题思考：除了键能，我们还可以通过物质的焓值计算反应焓变。焓值与反应焓变的关系公式是什么？ 典例1：理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g) ⇌HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是 (　　) A、HCN比HNC稳定 B、该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1 C、1mol HCN的化学键断裂吸收186kJ的能量 D、使用催化剂，可以改变反应的反应热 典例2：一定条件下，在水溶液中1 mol Cl－、ClO（x＝1，2，3，4）的能量（kJ）相对大小如右图所示。 ① D是________（填离子符号）。 ② B→A＋C反应的热化学方程式为_________________________（用离子符号表示）。 活动四：根据盖斯定律计算反应焓变——设计路径法 问题思考：观察课件上的图示，若反应物变为反应产物，有哪两个途径？这两个途径的反应热之间有什么关系？ 典例1：写出石墨变成金刚石的热化学方程式（25℃,101kPa时） 查燃烧热表知： ①C(石墨，s)+O₂(g)=CO₂(g) ΔH₁=-393.5kJ/mol ②C(金刚石，s)+O₂(g)=CO₂(g) ΔH₂=-395.0kJ/mol 活动五：根据盖斯定律计算反应焓变——加合法（寻找目标法） 典例1：某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知： ①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H1=+67.2kJ/mol ②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) △H2=-534kJ/mol 假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式。 则△H2变为2△H2；2NO2(g)在①式，方向不同，则△H1变为-△H1；故△H= 2△H2 -△H 典例2：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=+131.5kJ/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。 1. 反应焓变的计算 (1)根据反应物和生成物的焓计算：ΔH＝H(生成物)－H(反应物) (2)根据反应物、生成物的键能计算：ΔH＝E(反应物的键能总和)－E(生成物的键能总和)。 (3)根据物质的燃烧热数值计算：Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH|(燃烧热)。 (4)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＝＝＝＝。 (5)根据图像计算 2.比较ΔH大小的注意事项 (1)首先明确比较ΔH大小时要带“＋”“—”号。 (2)其次判断反应是吸热还是放热，即ΔH＞0还是ΔH＜0，吸热反应的ΔH总比放热反应的ΔH大。 (3)注意反应物的状态，固态→液态→气态过程要吸热，反之要放热。 (4)灵活利用盖斯定律的桥梁作用，建立关系进行比较。了解等物质的量的不同物质与同一种物质反应时，性质不同，其反应热不同。例如，等物质的量的不同金属或非金属与同一种物质反应，金属或非金属越活泼，反应越容易发生，放出的热量就越多，ΔH越小。 1.下列关于盖斯定律描述不正确的是（ ） A.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0反应的途径有关 B.盖斯定律遵守能量守恒定律 C.利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热 D. 利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热 2.下列关于如图所示转化关系的说法不正确的是（ ） A.△H3＜0 B.△H1 + △H2 + △H3 = 0 C.按照Cl、Br、I的顺序，△H2依次减少 D. 一定条件下，拆开1 mol气态HX需要吸收a kJ能量，则该条件下△H3 = -2a kJ/mol 3.黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为S（）＋2KNO3（）＋3C（）=K2S（）＋N2（）＋3CO2）ΔH＝x kJ·mol－1 已知：碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·mol－1 S）＋2K（=K2S（　ΔH2＝b kJ·mol－1 2K（＋N2（）＋3O2）=2KNO3）　ΔH3＝c kJ·mol－1 则x为( ) A.3a＋b－c B.c－3a－b C.a＋b－c D. c－a－b 4.已知下列反应的反应热 CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H1= -870.3 kJ/mol C(s) + O2 (g) = CO2(g) △H2= -393.5 kJ/mol H2(g) + 1/2O2(g) =H2O(l) △H3= -285.8 kJ/mol 试计算下述反应的反应热： 2C(s)+2H2(g)+ O2(g) = CH3COOH(l) △H 考点1 盖斯定律 1.下列说法不正确的是(　　) A．应用盖斯定律，可计算某些难以测定的反应焓变 B．一个化学反应的焓变与反应途径无关 C．在特定条件下反应热可以等于焓变 D．一个反应一步完成或分几步完成，两者相比，经过的步骤越多，放出的热量越多 2.已知下列热化学方程式： (1)Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－25 kJ·mol－1 (2)3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH＝－47 kJ·mol－1 (3)Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH＝19 kJ·mol－1 写出FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式：________________。 考点2 盖斯定律的应用 3.假设反应体系的始态为甲，中间态为乙，终态为丙，它们之间的变化如图所示，则下列说法不正确的是(　　) A．|ΔH1|＞|ΔH2| B．|ΔH1|<|ΔH3| C．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0 D．甲→丙的ΔH＝ΔH1＋ΔH2 4.已知反应： ①H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1 ②N2(g)＋O2(g)===NO2(g) ΔH2 ③N2(g)＋H2(g)NH3(g) ΔH3 则反应2NH3(g)＋O2(g)===2NO2(g)＋3H2O(g)的ΔH为( ) A．2ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3 B．ΔH1＋ΔH2－ΔH3 C．3ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3 D．3ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3 考点3 反应热大小的比较 5.比较下列各组热化学方程式中ΔH的大小关系： (1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2 ΔH1________ΔH2(填“>”“<”或“＝”，下同)。 (2)4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)　ΔH1 4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH2 ΔH1________ΔH2。 6.下列两组热化学方程式中，有关ΔH的比较正确的是( ) ①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2 ②NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH3 NaOH(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l) ΔH4 A．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＞ΔH4 B．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＜ΔH4 C．ΔH1＝ΔH2；ΔH3＜ΔH4 D．ΔH1＜ΔH2；ΔH3＞ΔH4 考点4 反应焓变的计算 7.化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。共价键的键能是两种原子间形成1mol共价键(或其逆过程)时释放(或吸收)的能量。已知H—H键的键能为436 kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为243kJ·mol－1，H—Cl键的键能为431kJ·mol－1，则H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热(ΔH)等于( ) A．－183kJ·mol－1 B．183kJ·mol－1 C．－862kJ·mol－1 D．862kJ·mol－1 8.已知：标准摩尔生成焓是指标况下，由元素最稳定的单质生成1mol纯净物时的反应焓变。298K时，几种气态物质标准摩尔生成焓如表： 物质 -393.5 -241.5 x 0 则 。 (3)丙烷燃烧可以通过以下两种途径： 途径I：　 途径Ⅱ：　 　 　(a、b、c、d均为正值) 按途径Ⅱ反应，常温下，完全燃烧时放出的热量为 kJ(用含b、c、d的代数式表示)；相同条件下，等量的丙烷通过两种途径完全燃烧时，途径I放出的热量 (填“大于”、“小于”或“等于”)途径Ⅱ放出的热量。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1节 化学反应的热效应 第4课时 反应焓变的计算 一、知识目标 1.掌握反应焓变的计算方法，包括根据键能计算、根据焓值计算以及根据盖斯定律计算。 2.理解盖斯定律的含义，能熟练运用盖斯定律进行反应焓变的计算，掌握设计路径法和加合法。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观的化学反应热效应出发，深入理解反应焓变的概念；从微观的化学键和物质的焓值角度，分析和计算反应焓变。 2.证据推理与模型认知：通过对不同化学反应焓变计算的实例分析，建立反应焓变计算的模型，依据相关数据和定律进行合理的推理和计算。 3.科学探究与创新意识：通过对难以直接测定反应焓变的化学反应进行路径设计和计算，培养科学探究精神和创新思维，体会盖斯定律在化学研究中的重要作用。 一、学习重点 1.反应焓变的计算方法。 二、学习难点 1.盖斯定律。 2. 盖斯定律的应用以及运用不同方法准确计算反应焓变。 一、盖斯定律 1．盖斯定律的内容 大量实验证明，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。换句话说，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)。 二、反应热的计算 1．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。 2．根据物质的燃烧热数值计算 Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH(燃烧热)|。 3．根据盖斯定律计算 (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 加合法就是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。 一、盖斯定律 活动一：温故知新 知识回顾：在开始今天的课程之前，请大家思回顾一下反应热研究对象是什么，放热反应与吸热反应的焓变有什么区别呢？ 【答案】反应热研究的是化学反应前后焓的变化。放热反应的ΔH＜0，即反应物的焓大于生成物；吸热反应的ΔH＞0，即反应物的焓小于生成物。 活动二：探究反应的焓变 问题探究：我们已经知道，反应的焓变无法直接测量，请根据教材思考：我们能否设计路径使之可计算？ 【答案】可以设计路径计算，根据反应：①= 2CO（ ；② ；③ ，由，可得 问题思考：下列表格就是相关反应的焓变数据，请进行相关计算。 ① 2C(s) + O2(g) = 2CO(g) ΔH1 = ② 2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) ΔH2 = -566.0kJ/mol ③ 2C(s) + 2O2(g) = 2CO2(g) ΔH3 = -787.0kJ/mol 【答案】∆H1 = ∆H3 - ∆H2 =-221.0 kJ/mol 活动三：探究反应N2(g) + 2O2(g) = 2NO2(g)的焓变 问题探究：设计路径计算反应N2(g) + 2O2(g) = 2NO2(g)的焓变。 【答案】①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ；②2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ；N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)，所以。 问题思考：下列表格就是相关反应的焓变数据，请进行相关计算。 ① N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1 = +180.0kJ/mol ② ②2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH2 = -112.3kJ/mol ③ N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH3 = 【答案】=+67.7kJ/mol 活动四：盖斯定律的定义及意义 问题思考：盖斯定律的定义及意义是什么？ 【答案】定义：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，而与反应进行的途径无关，这就是盖斯定律。意义：盖斯定律为反应热的研究提供了极大的方便，使一些不易测定或无法测定的化学反应的反应热可以通过推算间接求得。盖斯定律可以用于计算那些反应速率很慢、副反应较多和不容易直接发生的化学反应的焓变。 活动五：盖斯定律的应用 问题思考：已知，在298K时下列反应焓变的实验数据： C(s,石墨)+O₂(g)=CO₂(g)ΔH₁=-393.5kJ·mol⁻¹ CO(g)+1/2O₂(g)=CO₂(g)ΔH₂=-283.0kJ·mol⁻¹ 计算此温度下C(s,石墨)+1/2O₂(g)=CO(g)的反应焓变。 【答案】 ①C(s,石墨)+O₂(g)=CO(g)ΔH₁=-393.5kJ·mol⁻¹ ②CO₂(g)=CO(g)+1/2O(g)ΔH₂'=-ΔH₂=+283.0kJ·mol⁻¹ ③C(s,石墨)+1/2O₂(g)=CO(g)ΔH₃=ΔH₁+ΔH₂'=-110.5kJ·mol⁻¹ 活动六：典例精讲 典例1：根据下列方程式，设计路径求得C(s)+2H₂O(g)=CO₂(g)+2H₂(g)ΔH₃ C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)ΔH₁=+131.5kJ/mol C(s)+CO₂(g)=2CO(g)ΔH₂=+172.5kJ/mol 【答案】ΔH₃+ΔH₂=2ΔH₁，故ΔH₃=2ΔH₁-ΔH₂=+90.5kJ/mol 典例2：已知在微生物的作用下，NH4+ 经两步被氧化成NO3- ，两步反应的焓变如图所示。 NH4+被氧化成NO3-的焓变示意图 根据图示信息，计算1 mol NH4+ (aq)全部被氧化成NO3- (aq)的ΔH。 【答案】根据图示两步反应： 1. NH₄⁺ → NO₂⁻，ΔH₁ = -273 kJ/mol 2. NO₂⁻ → NO₃⁻，ΔH₂ = -73 kJ/mol 总反应：NH₄⁺ → NO₃⁻ ΔH = ΔH₁ + ΔH₂ = -273 + (-73) = -346 kJ/mol 二、反应焓变的计算 活动一：温故知新 知识回顾：请总结一下计算反应焓变的方法。 【答案】一是根据化学键的键能计算；二是根据反应物和反应产物的焓值计算；三是根据盖斯定律，通过已知反应的焓变推导未知反应的焓变。 活动二：根据键能计算反应焓变 问题思考：键能与反应焓变的关系是什么？计算的公式又是什么呢？ 【答案】断裂化学键需要吸收能量，形成化学键会释放能量。反应焓变应该是断裂反应物化学键吸收的能量与形成产物化学键释放的能量之差。公式是 ΔH = 反应物的键能总和 - 反应产物的键能总和 典例1：白磷与氧气可发生如下反应：P4(g)＋5O2(g)=P4O10(g)。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P=O c kJ·mol－1、O=O d kJ·mol－1，根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是(　　) A、(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 B、(4c＋12b－6a－5d) kJ·mol－1 C、(4c＋12b－4a－5d) kJ·mol－1 D、(4a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 【答案】A 要计算这个反应的焓变（ΔH），我们可以用“断键吸收的能量”减去“成键释放的能量”。先看反应物断键：P₄ 分子中有 6 个 P-P 键，每个键能是 a，所以断键吸收6a 5个O₂分子，每个有一个 O=O 双键，键能是 d，共吸收：5d断键总共吸收：6a + 5d再看生成物成键（释放能量）：P₄O₁₀中有 4 个 P=O 双键，每个键能是 c，共释放：4c还有 12 个 P-O 单键，每个键能是 b，共释放：12b成键总共释放：4c + 12b所以整个反应的焓变 ΔH =（吸收的）－（释放的）即：ΔH = (6a + 5d) - (4c + 12b) = 6a + 5d - 4c - 12b因此，正确答案是 A。 典例2：乙苯催化脱氢制苯乙烯反应： 已知： 化学键 C-H C-C C=C H-H 键能 /(kJ・mol⁻¹) 412 348 612 436 计算上述反应的△H＝________ kJ·mol－1。 【答案】△H＝+124kJ·mol－1 乙苯变成苯乙烯，是脱去两个氢原子，形成一个双键和一个氢气分子。这个过程：断键：断了2个 C-H 键，需要吸收能量：2 × 412 = 824 kJ/mol成键：生成了1个 H-H 键 和 1个 C=C 双键（相比原来的 C-C 单键，多出一个 π 键）实际新增的键能是：H-H 键：436 kJ/molC=C 比 C-C 多出：612 - 348 = 264 kJ/mol共释放：436 + 264 = 700 kJ/molΔH = 吸收 - 释放 = 824 - 700 = +124 kJ/mol所以答案是 +124 kJ·mol⁻¹，反应吸热。 典例3：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= -482kJ·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】B 已知：2H₂ + O₂ → 2H₂O，ΔH = -482 kJ/mol H-H 键能 = 436，H-O 键能 = 463断键吸热：2×436 + O=O键能；成键放热：4×463 = 1852；ΔH = 吸热 - 放热 = -482解得：O=O 键能 = 498 kJ/mol所以：2O → O₂ 时，放出 498 kJ 能量，ΔH = -498 kJ/mol故选B 活动三：据焓值计算反应焓变 问题思考：除了键能，我们还可以通过物质的焓值计算反应焓变。焓值与反应焓变的关系公式是什么？ 【答案】反应的焓变等于反应产物的焓值总和减去反应物的焓值总和，即 ΔH = 反应产物的焓值总和 - 反应物的焓值总和。 典例1：理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g) ⇌HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是 (　　) A、HCN比HNC稳定 B、该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1 C、1mol HCN的化学键断裂吸收186kJ的能量 D、使用催化剂，可以改变反应的反应热 【答案】选D；A. HCN比HNC稳定：正确。因为HCN的相对能量为0.0 kJ/mol，而HNC的相对能量为59.3 kJ/mol，说明HCN的能量更低，更稳定。B. 该异构化反应的ΔH = +59.3 kJ·mol⁻¹：正确。从图中可以看出，反应物HCN到产物HNC的能量差为59.3 kJ/mol，因此ΔH = +59.3 kJ·mol⁻¹。C. 1 mol HCN的化学键断裂吸收186 kJ的能量：正确。图中显示了HCN分子内部化学键断裂时需要吸收186.5 kJ的能量。D. 使用催化剂，可以改变反应的反应热：错误。催化剂只能降低反应的活化能，加快反应速率，但不能改变反应的始态和终态的能量差，即不能改变反应热ΔH。所以，选项D是错误的。 典例2：一定条件下，在水溶液中1 mol Cl－、ClO（x＝1，2，3，4）的能量（kJ）相对大小如右图所示。 ① D是________（填离子符号）。 ② B→A＋C反应的热化学方程式为_________________________（用离子符号表示）。 【答案】ClO4－ 3ClO－(aq)＝2Cl－(aq)＋ClO3-(aq)△H＝－117 kJ/mol ① D是ClO₄⁻：正确。D点对应的氯元素化合价为+7，因此D代表的是ClO₄⁻。② B→A+C反应的热化学方程式：B点对应ClO⁻（x=1），能量为60 kJ/mol。A点对应Cl⁻，能量为0 kJ/mol。C点对应ClO₃⁻（x=5），能量为63 kJ/mol。反应过程为：ClO⁻ → Cl⁻ + ClO₃⁻能量变化计算： ΔH = (产物总能量 - 反应物总能量) = (0 + 63) - 60 = 3 kJ/mol因此，B→A+C反应的热化学方程式为： ClO⁻(aq) → Cl⁻(aq) + ClO₃⁻(aq)，ΔH = +3 kJ/mol 活动四：根据盖斯定律计算反应焓变——设计路径法 问题思考：观察课件上的图示，若反应物变为反应产物，有哪两个途径？这两个途径的反应热之间有什么关系？ 【答案】由直接变成，反应热为；由变成，变成，每步的反应热分别为、。可得出。 典例1：写出石墨变成金刚石的热化学方程式（25℃,101kPa时） 查燃烧热表知： ①C(石墨，s)+O₂(g)=CO₂(g) ΔH₁=-393.5kJ/mol ②C(金刚石，s)+O₂(g)=CO₂(g) ΔH₂=-395.0kJ/mol 【答案】C(石墨，s)= C(金刚石，s) ; △H=+1.5kJ/mol。ΔH1＝ΔH＋ΔH2故ΔH＝ΔH1-ΔH2=+1.5kJ/mol 活动五：根据盖斯定律计算反应焓变——加合法（寻找目标法） 典例1：某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知： ①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H1=+67.2kJ/mol ②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) △H2=-534kJ/mol 假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式。 【答案】2N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(l) △H=-1135.2kJ/mol .2N2H4(g)在②式，方向一致，系数不同，则△H2变为2△H2；2NO2(g)在①式，方向不同，则△H1变为-△H1；故△H= 2△H2 -△H 典例2：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=+131.5kJ/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。 【答案】CH4 (g) = C(s)＋2H2(g) ΔH=-ΔH1+ ΔH2 =+74.4kJ/mol 1.反应焓变的计算 (1)根据反应物和生成物的焓计算：ΔH＝H(生成物)－H(反应物) (2)根据反应物、生成物的键能计算：ΔH＝E(反应物的键能总和)－E(生成物的键能总和)。 (3)根据物质的燃烧热数值计算：Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH|(燃烧热)。 (4)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＝＝＝＝。 (5)根据图像计算 2.比较ΔH大小的注意事项 (1)首先明确比较ΔH大小时要带“＋”“—”号。 (2)其次判断反应是吸热还是放热，即ΔH＞0还是ΔH＜0，吸热反应的ΔH总比放热反应的ΔH大。 (3)注意反应物的状态，固态→液态→气态过程要吸热，反之要放热。 (4)灵活利用盖斯定律的桥梁作用，建立关系进行比较。了解等物质的量的不同物质与同一种物质反应时，性质不同，其反应热不同。例如，等物质的量的不同金属或非金属与同一种物质反应，金属或非金属越活泼，反应越容易发生，放出的热量就越多，ΔH越小。 1.下列关于盖斯定律描述不正确的是（A） A.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0反应的途径有关 B.盖斯定律遵守能量守恒定律 C.利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热 D. 利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热 【解析】盖斯定律表明，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，而与反应进行的途径无关，A选项错误；盖斯定律是能量守恒定律在化学反应热效应中的具体体现，遵守能量守恒定律，B选项正确；对于一些反应速率很慢、副反应较多、不容易直接发生的反应，其反应热不易测定或无法测定，利用盖斯定律可通过推算间接求得这些反应的反应热，C选项正确；即使反应有副反应发生，只要确定了始态和终态，就可以利用盖斯定律计算反应热，D选项正确。答案选A。 2.下列关于如图所示转化关系的说法不正确的是（B） A.△H3＜0 B.△H1 + △H2 + △H3 = 0 C.按照Cl、Br、I的顺序，△H2依次减少 D. 一定条件下，拆开1 mol气态HX需要吸收a kJ能量，则该条件下△H3 = -2a kJ/mol 【解析】由气态原子结合成气态分子的过程是放热过程，所以△H3＜0，A选项正确；根据盖斯定律，反应热只与始态和终态有关，从HX）到H2和X2）再回到HX，整个过程的反应热为0，即△H1 + △H2 + △H3 = 0，B选项正确；按照Cl、Br、I的顺序，原子半径逐渐增大，H - X键的键能逐渐减小，断裂H - X键所需的能量逐渐减少，所以△H2依次增大，C选项错误；一定条件下，拆开1 mol气态HX需要吸收a kJ能量，则形成2 mol H - X键会放出2a kJ能量，即△H3 = -2a kJ/mol，D选项正确。答案选C。 3.黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为S（）＋2KNO3（）＋3C（）=K2S（）＋N2（）＋3CO2）ΔH＝x kJ·mol－1 已知：碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·mol－1 S）＋2K（=K2S（　ΔH2＝b kJ·mol－1 2K（＋N2（）＋3O2）=2KNO3）　ΔH3＝c kJ·mol－1 则x为(A) A.3a＋b－c B.c－3a－b C.a＋b－c D. c－a－b 【解析】将碳的燃烧热反应乘以3：3C(s) + 3O₂(g) → 3CO₂(g)，ΔH = 3a kJ·mol⁻¹硫与钾的反应直接使用：S(s) + 2K(s) → K₂S(s)，ΔH = b kJ·mol⁻¹钾、氮气和氧气生成硝酸钾的反应取反并除以2：2KNO₃(s) → 2K(s) + N₂(g) + 3O₂(g)，ΔH = -c kJ·mol⁻¹将这三个反应相加得到目标反应，因此ΔH = 3a + b - c。所以，x = 3a + b - c，选项A正确。 4.已知下列反应的反应热 CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H1= -870.3 kJ/mol C(s) + O2 (g) = CO2(g) △H2= -393.5 kJ/mol H2(g) + 1/2O2(g) =H2O(l) △H3= -285.8 kJ/mol 试计算下述反应的反应热： 2C(s)+2H2(g)+ O2(g) = CH3COOH(l) △H 【答案】-488.3 kJ/mol 考点1 盖斯定律 1.下列说法不正确的是(　　) A．应用盖斯定律，可计算某些难以测定的反应焓变 B．一个化学反应的焓变与反应途径无关 C．在特定条件下反应热可以等于焓变 D．一个反应一步完成或分几步完成，两者相比，经过的步骤越多，放出的热量越多 【答案】D。A.有些化学反应的焓变难以测定，应用盖斯定律，通过易测定反应的焓变，可计算某些难以测定的反应焓变，A说法正确；B.一个化学反应的焓变与反应的始态和终态有关，与反应途径无关，B说法正确；C.在特定条件下反应热可以等于焓变，如燃烧热，C说法正确；D.一个反应一步完成或分几步完成，两者相比，经过不同的步骤，反应的焓变是相同的，D说法错误。 2.已知下列热化学方程式： (1)Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－25 kJ·mol－1 (2)3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH＝－47 kJ·mol－1 (3)Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH＝19 kJ·mol－1 写出FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式：________________。 【答案】FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝－11 kJ·mol－1 【解析】本题主要考查了盖斯定律的应用。根据题目中所给的有关热化学方程式进行分析：从方程式(3)与方程式(1)可以看到我们需要的有关物质。但方程式(3)必须通过方程式(2)才能和方程式(1)结合在一起。将方程式(3)×2＋方程式(2)得：2Fe3O4(s)＋2CO(g)＋3Fe2O3(s)＋CO(g)===6FeO(s)＋2CO2(g)＋2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH＝19 kJ·mol－1×2＋(－47 kJ·mol－1)，整理得：(4)Fe2O3(s)＋CO(g)===2FeO(s)＋CO2(g) ΔH＝－3 kJ·mol－1。将(1)－(4)得：2CO(g)===2Fe(s)＋2CO2(g)－2FeO(s) ΔH＝－25 kJ·mol－1－(－3 kJ·mol－1)，整理得：FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝－11 kJ·mol－1。 考点2 盖斯定律的应用 3.假设反应体系的始态为甲，中间态为乙，终态为丙，它们之间的变化如图所示，则下列说法不正确的是(　　) A．|ΔH1|＞|ΔH2| B．|ΔH1|<|ΔH3| C．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0 D．甲→丙的ΔH＝ΔH1＋ΔH2 【答案】A。由盖斯定律可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0，甲→丙的ΔH＝ΔH1＋ΔH2，C、D项正确；在题述过程中ΔH1与ΔH2的相对大小无法判断，A项错误；由|ΔH3|＝|ΔH1|＋|ΔH2|可知，|ΔH1|＜|ΔH3|，B项正确。 4.已知反应： ①H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1 ②N2(g)＋O2(g)===NO2(g) ΔH2 ③N2(g)＋H2(g)NH3(g) ΔH3 则反应2NH3(g)＋O2(g)===2NO2(g)＋3H2O(g)的ΔH为( ) A．2ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3 B．ΔH1＋ΔH2－ΔH3 C．3ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3 D．3ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3 【答案】D 【解析】根据目标方程式中NH3、NO2、H2O在已知方程式中只出现一次的物质作为调整依据：①×③＋②×2－③×2得目标方程式，同时ΔH＝3ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3。 考点3 反应热大小的比较 5.比较下列各组热化学方程式中ΔH的大小关系： (1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2 ΔH1________ΔH2(填“>”“<”或“＝”，下同)。 (2)4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)　ΔH1 4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH2 ΔH1________ΔH2。 【解析】(1)水蒸气变为液态水是放热过程，生成液态水的反应放出的热量多，但ΔH为负值，所以ΔH1<ΔH2。(2)两式相减得4Al(s)＋2Fe2O3(s)===2Al2O3(s)＋4Fe(s)　ΔH＝ΔH1－ΔH2，铝热反应很剧烈，是典型的放热反应，所以ΔH＝ΔH1－ΔH2<0，即ΔH1<ΔH2。 【答案】(1)<　(2)< 6.下列两组热化学方程式中，有关ΔH的比较正确的是( ) ①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2 ②NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH3 NaOH(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l) ΔH4 A．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＞ΔH4 B．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＜ΔH4 C．ΔH1＝ΔH2；ΔH3＜ΔH4 D．ΔH1＜ΔH2；ΔH3＞ΔH4 【答案】B 【解析】①中两个反应都是放热反应，后者生成液态水，所以放出的热量大于前者，而放热反应ΔH小于0，放热越多，焓变越小，故ΔH1＞ΔH2。②中两个反应的实质是酸碱中和，都是放热反应，两个反应生成水的物质的量都是1mol，但是CH3COOH是弱电解质，电离过程吸收一部分热量，所以后者放出的热量少，所以ΔH3＜ΔH4。 考点4 反应焓变的计算 7.化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。共价键的键能是两种原子间形成1mol共价键(或其逆过程)时释放(或吸收)的能量。已知H—H键的键能为436 kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为243kJ·mol－1，H—Cl键的键能为431kJ·mol－1，则H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热(ΔH)等于( ) A．－183kJ·mol－1 B．183kJ·mol－1 C．－862kJ·mol－1 D．862kJ·mol－1 【答案】A 【解析】ΔH＝436kJ·mol－1＋243kJ·mol－1－2×431kJ·mol－1＝－183kJ·mol－1。 8.已知：标准摩尔生成焓是指标况下，由元素最稳定的单质生成1mol纯净物时的反应焓变。298K时，几种气态物质标准摩尔生成焓如表： 物质 -393.5 -241.5 x 0 则 。 (3)丙烷燃烧可以通过以下两种途径： 途径I：　 途径Ⅱ：　 　 　(a、b、c、d均为正值) 按途径Ⅱ反应，常温下，完全燃烧时放出的热量为 kJ(用含b、c、d的代数式表示)；相同条件下，等量的丙烷通过两种途径完全燃烧时，途径I放出的热量 (填“大于”、“小于”或“等于”)途径Ⅱ放出的热量。 【答案】(1)+137 (2) 801.65 B -75.2 (3) 等于 【详解】（1）由表格数据可得，反应①；反应②；反应③；根据盖斯定律可知，①-②-③得 。 （2）①由表格数据可得，，解得801.65。 ②A．该反应为自发进行的放热的氧化还原反应，理论上可以设计成原电池，正确； B．该反应为放热反应，故旧键断裂吸收的能量小于新键形成释放的能量，错误； C．该反应为放热反应，故反应结束，体系中物质的总能量降低，正确； D．此反应将二氧化塔转化为甲烷，可以变废为宝，有利于碳中和和碳达峰的实现，正确；故选B。 ③根据题意得，，解得x=-75.2。 （3）根据途径Ⅱ的三个反应：①　；②　；③　；根据盖斯定律可知，由①+②+③可得，热化学方程式   ，则1mol完全燃烧放出热量为； 根据盖斯定律，等量的丙烷燃烧时，不管是一步完成还是多步完成，反应放出的热量相等。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$