第一章 第二节 反应热的计算-【金版新学案】2025-2026学年新教材高二化学选择性必修1同步课堂高效讲义配套课件(人教版 单选)
2025-10-09
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63页
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | 高中化学人教版选择性必修1 化学反应原理 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第二节 反应热的计算 |
| 类型 | 课件 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | PPTX |
| 文件大小 | 7.18 MB |
| 发布时间 | 2025-10-09 |
| 更新时间 | 2025-10-09 |
| 作者 | 山东正禾大教育科技有限公司 |
| 品牌系列 | 金版新学案·高中同步课堂高效讲义 |
| 审核时间 | 2025-10-09 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/54200392.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该高中化学课件聚焦盖斯定律及反应热计算,通过已知热化学方程式组合实例导入,衔接化学反应热效应概念,以“四步分析法”思维建模为支架,构建从定性理解到定量计算的认知脉络。
其亮点在于融合化学观念与科学思维,通过“加合法”拓展、键能计算典例(如H₂燃烧热推导)培养证据推理能力,随堂演练结合烟气处理等真实问题提升应用能力。帮助学生形成系统解题思路,为教师提供结构化教学资源,提高教学效率。
内容正文:
第二节 反应热的计算
第一章 化学反应的热效应
1.了解盖斯定律及其简单应用。
2.能进行反应焓变的简单计算。
学习目标
任务一 盖斯定律
1
任务二 反应热的计算
2
随堂演练
3
内容索引
课时测评
4
任务一 盖斯定律
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新知构建
1.内容
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______的。
2.特点
盖斯定律遵循能量守恒定律,在一定条件下,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。
相同
始态
终态
途径
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)有些反应往往伴有副反应发生。
交流研讨
已知反应:
①2H2(g)+O2(g) ===2H2O(g) ΔH1,
提示:ΔH =3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3 已知反应:
2H2(g)+O2(g) ===2H2O(g) ΔH1,
②N2(g)+2O2(g) ===2NO2(g) ΔH2,
提示:ΔH =3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3 已知反应:
N2(g)+2O2(g) ===2NO2(g) ΔH2,
③N2(g)+3H2(g) ===2NH3(g) ΔH3,
则反应4NH3(g)+7O2(g) ===4NO2(g)+6H2O(g)的ΔH为_________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
提示:ΔH =3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3 已知反应:N2(g)+3H2(g) ===2NH3(g) ΔH3,根据盖斯定律,将①3+②2③2,整理可得4NH3(g)+7O2(g) ===4NO2(g)+6H2O(g)得ΔH =3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3。
知识拓展
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。关键是将需要消去的物质先进行乘除运算,使它们的化学计量数相同,然后进行加减运算,ΔH也作相应
运算。
应用评价
1.已知:①Zn(s)+O2(g===ZnO(s) ΔH1=-348.3 kJ·mol1
②2Ag(s)+O2(g) ===Ag2O(s) ΔH2=-31.0 kJ·mol1
则Zn(s)+Ag2O(s) ===ZnO(s)+2Ag(s)的ΔH为__________________。
-317.3 kJ·mol-1
由反应①、②可知,可通过①-②得到:Zn(s)+Ag2O(s) ===ZnO(s)+2Ag(s),则该反应的ΔH=ΔH1-ΔH2=-348.3 kJ·mol-1-(-31.0 kJ·mol-1) = -317.3 kJ·mol1。
2.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S:
2CO(g)+SO2(g)S(s)+2CO2(g)。
已知:①CO(g)+O2(g) ===CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1
②S(s)+O2(g) ===SO2(g) ΔH=-296.0 kJ·mol-1
此反应的ΔH=__________________。
-270 kJ·mol1
(1)①CO(g)+O2(g) ===CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol1
②S(s)+O2(g) ===SO2(g) ΔH=-296.0 kJ·mol1
根据盖斯定律可知①2-②得2CO(g)+SO2(g) ===S(s)+2CO2(g)
ΔH=(-283.0 kJ·mol1)2-(-296.0 kJ·mol1)= -270 kJ·mol1。
思维建模
解题流程——四步分析法
第一步:分析目标反应和已知反应的差异,明确目标反应物和生成物,以及需要约掉的中间产物。
第二步:将每个已知的热化学方程式两边同乘以某个合适的数,使已知热化学方程式中某种反应物或生成物的化学计量数与目标热化学方程式中的该物质的化学计量数一致,热化学方程式的焓变也进行相应的计算。
第三步:将已知热化学方程式相加减消掉目标反应热化学方程式中没有的物质(同侧相减,异侧相加消去中间产物)。
思维建模
第四步:得出目标热化学方程式(目标热化学方程式化学计量数不能存在公约数, 应为最简形式)。
以上步骤可以概括为找目标、看来源、调化学计量数、相加减、得答案。
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任务二 反应热的计算
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类型一 利用热化学方程式进行有关计算
根据已知热化学方程式和已知反应物或生成物的物质的量,可以 把反应热当作“产物”,计算反应放出或吸收的热量。
100 g炭粉燃烧所得气体中,CO占体积、CO2占体积,且C(s)+O2(g) ===CO(g) ΔH=-110.35 kJ·mol1
CO(g)+O2(g) ===CO2(g) ΔH=-282.57 kJ·mol1
C(s)+O2(g) ===CO2(g) ΔH=-392.92 kJ·mol1
与这些炭完全燃烧相比较,损失的热量是__________。
典例
1
784.92 kJ
n(CO)= ,损失的热量就是CO燃烧生成CO2,所放出的热量,即为×282.57 kJ/mol=784.92 kJ。
类型二 根据燃烧热数据,计算反应放出的热量Q
计算公式:Q=|燃烧热|×n(可燃物的物质的量)
已知:氢气的燃烧热为285.8 kJ·mol1,碳的燃烧热为393.5 kJ·mol1。则标准状况下,22.4 L氢气完全燃烧生成液态水放出热量为________,2.4 g碳完全燃烧放出的热量为__________。
典例
2
285.8 kJ
78.7 kJ
类型三 根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算反应热
若反应物旧化学键断裂吸收的能量为E1,生成物新化学键形成放出的能量为E2,则反应的ΔH=E1-E2。
已知氢气中1 mol H—H键断裂时吸收热量为436 kJ,且氧气中
1 mol O===O键完全断裂时吸收热量496 kJ,水蒸气中1 mol H—O键形成时放出热量463 kJ,则1 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量为__________。
典例
3
242 kJ
1 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时的热化学方程式为H2(g)+O2(g)-H2O(g) ΔH;ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=(436+×496-2×463) kJ/mol=-242 kJ/mol,则1 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量242 kJ。
转化关系 反应热之间的关系
aA===B ΔH1
A=== B ΔH2 ΔH1=aΔH2
aA===B ΔH1
B===aA ΔH2 ΔH1=-ΔH2
ΔH=ΔH1+ΔH2
类型四 利用盖斯定律计算反应热
已知Fe2O3(s)+C(s)===CO2(g)+2Fe(s) ΔH=+234.1 kJ·mol-1,
C(s)+O2(g) ===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1,则2Fe(s)+O2(g) ===Fe2O3(s)的ΔH是____________________。
典例
4
-824.4 kJ·mol-1
Fe2O3(s)+C(s)===CO2(g) +2Fe(s) ΔH=+234.1 kJ·mol-1①;C(s) +O2(g) ===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1②,根据盖斯定律:②×-①,得2Fe(s)+O2(g) ===Fe2O3(s) ΔH=-824.4 kJ·mol-1。
应用评价
1.根据下列热化学方程式:
①C(s) +O2(g) ===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ/mol
②H2(g)+O2(g) ===H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ/mol
③CH3COOH(l) +2O2(g) ===2CO2(g) +2H2O(l) ΔH3=-870.3 kJ/mol
可以计算出2C(s) +2H2(g)+O2(g) ===CH3COOH(l)的ΔH为______________。
-488.3 kJ/mol
由①×2+②×2-③可得:2C(s)+2H2(g)+O2(g) ===CH3COOH(l) ΔH=2ΔH1+2ΔH2-ΔH3=2×(-393.5 kJ/mol) +2×(-285.8 kJ/mol)-
(-870.3 kJ/mol)=-488.3 kJ/mol。
2.可采用还原法处理氮的氧化物。H2还原NO发生的反应为2NO(g)+2H2(g) ⥫⥬ N2(g)+2H2O(g)。已知几种化学键的键能数据如下:
2NO(g)+2H2(g) N2(g)+2H2O(g) ΔH=__________ kJ·mol-1。
2NO(g)+2H2(g) ⥫⥬ N2(g)+2H2O(g) ΔH=(2×630 kJ·mol-1+2×
436 kJ·mol-1)-(946 kJ·mol-1+4×463 kJ·mol-1)=-666 kJ·mol-1。
-666
化学键 H—H NO中的共价键 N≡N H—O
键能/
(kJ·mol-1) 436 630 946 463
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随堂演练
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1.已知25 ℃、101 kPa下,1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ。
2H2O(l) ===2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.66 kJ·mol-1
C(s)+H2O(g) ===CO(g)+H2(g) ΔH=+131.29 kJ·mol-1
则反应C(s)+O2(g) ===CO(g)的反应热为
A.ΔH=-396.36 kJ·mol-1
B.ΔH=-198.55 kJ·mol-1
C.ΔH=-154.54 kJ·mol-1
D.ΔH=-110.53 kJ·mol-1
√
已知25 ℃、101 kPa下,1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ,则①H2O(l) ===H2O(g) ΔH=+44.01 kJ·mol-1,②2H2O(l) ===2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.66 kJ·mol-1,③C(s)+H2O(g) ===CO(g)+H2(g) ΔH=+131.29 kJ·mol-1,根据盖斯定律,由③-×②+①得C(s)+O2(g) ===CO(g) ΔH=+131.29 kJ·mol-1-×571.66 kJ·mol-1+44.01 kJ·mol-1=-110.53 kJ·mol-1,故D正确。
2.科学家在寻求将太阳能转化成化学能的办法,其中之一就是利用太阳能将H2O分解成H2,再将化学能转化为其他能源。如图是有关的能量循环示意图(已知:H—H键的键能为a kJ·mol-1,O===O键的键能为b kJ·mol-1)。下列有关说法正确的是
A.图中ΔH1<0
B.断开1 mol H—O键所需要的太阳能为(ΔH1+a+b) kJ
C.1 mol H2燃烧生成液态水的能量变化为ΔH3
D.水蒸气所具有的能量比液态水多ΔH2 kJ
√
水的分解为吸热反应,A错误;根据ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和,可得:ΔH1=2×E(H—O)-,E(H—O) =,B错误;由图可知,1 mol H2和 mol O2反应生成H2O(l)的能量变化为ΔH3,C正确;没有指明水蒸气的物质的量,D错误。
3.中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如图所示。
已知:几种物质中化学键的键能如表所示。
若反应过程中分解了2 mol H2O,则下列说法不正确的是
A.总反应为2H2O2H2↑+O2↑
B.过程Ⅲ属于放热反应
C.过程Ⅱ放出了574 kJ能量
D.过程Ⅰ吸收了926 kJ能量
√
化学键 H—O键 O===O键 H—H键 O—O键
键能/(kJ·mol-1) 463 496 436 138
反应过程中分解了2 mol H2O,由图可知,生成了2 mol H2和1 mol O2,总反应为2H2O2H2↑+O2↑,故A正确;过程Ⅲ断裂H2O2中2 mol H—O键,吸收926 kJ能量,生成H2中1 mol H—H键,释放436 kJ能量,断裂1 mol O—O生成1 mol O===O释放358 kJ能量,即总体上吸收了132 kJ能量,为吸热反应,故B错误;过程Ⅱ中生成H2O2中1 mol O—O键和H2中1 mol H—H键,放出(138+436) kJ=574 kJ能量,故C正确;过程Ⅰ中断裂了H2O中2 mol H—O键,吸收能量(463×2) kJ=
926 kJ,故D正确。
4.(1)奥运会火炬采用常温下为气态的丙烷(C3H8)为燃料。丙烷热值较高,污染较小,是一种优良的燃料。试回答下列问题:
①如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)过程中的能量变化图,在图中的括号内填入的是____(“+”或“-”)。
-
图像是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)过程中的能量变化图,丙烷燃烧反应放热,ΔH=-553.75 kJ·mol-1。
②写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式:_____________________________
__________________________________。
C3H8(g)+5O2(g) ===3CO2(g)
+4H2O(l) ΔH=-2 215.0 kJ·mol-1
根据丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)过程中的能量变化图,反应ΔH=-553.75 kJ·mol-1,则写出的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g) ===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 215.0 kJ·mol-1。
③二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料,应用前景广阔。1 mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1 455 kJ热量。若1 mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1 645 kJ 热量,则混合气体中,丙烷和二甲醚的物质的量之比为__________。
1∶3
1 mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1 455 kJ热量。若1 mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1 645 kJ热量,设1 mol混合气体中二甲醚物质的量为x mol,丙烷物质的量为(1-x) mol,C3H8(g)+5O2(g) ===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 215.0 kJ·mol-1,得到丙烷燃烧放热2 215(1-x) kJ;依据条件得到:1 645 kJ-1 455x kJ=2 215(1-x) kJ,计算得到x=0.75,则丙烷物质的量为
0.25 mol,则混合气体中丙烷和二甲醚物质的量之比=0.25∶0.75=1∶3。
(2)盖斯定律认为:不管化学过程是一步完成还是分几步完成,整个过程的总热效应相同。试运用盖斯定律回答下列问题:
①已知:H2O(g) ===H2O(l) ΔH1=-Q1 kJ·mol-1
C2H5OH(g) ===C2H5OH(l) ΔH2=-Q2 kJ·mol-1
C2H5OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g) ΔH3=-Q3 kJ·mol-1。若使
46 g液态无水酒精完全燃烧,并恢复到室温,则整个过程中放出的热量为_______________kJ。
Q3+3Q1-Q2
给题中反应分别编号,
a.H2O(g) ===H2O(l) ΔH1=-Q1 kJ·mol-1
b.C2H5OH(g) ===C2H5OH(l) ΔH2=-Q2 kJ·mol-1
c.C2H5OH(g)+3O2(g) ===2CO2(g)+3H2O(g) ΔH3=Q3 kJ·mol-1
依据盖斯定律计算c+3a-b得到C2H5OH(l)+3O2(g) ===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH3=-(Q3+3Q1-Q2) kJ·mol-1,46 g液态无水酒精物质的量==1 mol,完全燃烧,并恢复到室温,放出热量(Q3+3Q1-Q2) kJ。
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②碳(s)在氧气供应不充足时,生成CO同时还生成CO2,因此无法通过实验直接测得反应:C(s)+O2(g) ===CO(g)的ΔH。但可设计实验、利用盖斯定律计算出该反应的ΔH,计算时需要测得的实验数据有_______________
________。
碳和一氧化碳的
燃烧热
设计实验、利用盖斯定律计算C(s)+O2(g) ===CO(g)的ΔH,需要知道碳和一氧化碳的燃烧热。
课时测评
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题点一 盖斯定律及其应用
1.NO参与O3分解的反应机理与总反应如下:
第一步:O3(g)+NO(g) ===O2(g)+NO2(g) ΔH1
第二步:NO2(g) ===NO(g)+O(g) ΔH2
第三步:O(g)+O3(g) ===2O2(g) ΔH3
总反应:2O3(g) ===3O2(g) ΔH4
反应过程中能量与反应历程的关系如图所示。
下列有关叙述不正确的是
A.NO在O3分解反应中的作用是催化剂
B.ΔH1>0,ΔH2>0
C.ΔH2=ΔH3-ΔH1
D.ΔH3=ΔH4-ΔH2-ΔH1
√
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2
3
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5
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7
9
8
NO先参与反应后生成,作该反应的催化剂,A项正确;由图可知第一、二步均为生成物总能量高于反应物总能量,根据ΔH=生成物总能量-反应物总能量,故ΔH1>0,ΔH2>0,B项正确;根据盖斯定律,反应3=总反应-反应2-反应1,ΔH3=ΔH4-ΔH2-ΔH1,ΔH2=ΔH4-ΔH1-ΔH3,C项错误,D项正确;答案选C。
1
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9
8
2.将PbO2转化为PbCl4是含铅物质转化的重要途径。已知:
①PbO2(s)+2Cl2(g) ===PbCl4(l)+O2(g) ΔH1=+a kJ·mol-1(a>0)
②C(s)+O2(g) ===CO(g) ΔH2=-b kJ·mol-1(b>0)
则反应PbO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) ===PbCl4(l)+2CO(g)的ΔH是
A.+(a-b) kJ·mol-1
B.-(a-2b) kJ·mol-1
C.+(a-2b) kJ·mol-1
D.-(2a-b) kJ·mol-1
√
根据盖斯定律,由反应①+②×2得反应PbO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) ===PbCl4(l)+2CO(g) ΔH=+(a-2b) kJ·mol-1,故选C。
1
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8
3.在1 200 ℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:
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
④2S(g) ===S2(g) ΔH4,则ΔH4的正确表达式为
A.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
B.ΔH4=(3ΔH3-ΔH1-ΔH2)
C.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
D.ΔH4=(ΔH1-ΔH2-3ΔH3)
√
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8
根据盖斯定律,①×+②×-③×2得2S(g) ===S2(g) ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)。
1
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8
题点二 反应热的计算
4.将1 L 0.1 mol·L-1 BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出a kJ热量,将
1 L 0.5 mol·L-1 HCl溶液与足量CH3COONa溶液充分反应放出b kJ热量(不考虑醋酸钠水解);将0.5 L 1 mol·L-1硫酸溶液与足量(CH3COO)2Ba(可溶性强电解质)溶液反应放出的热量为
A.(5a+2b) kJ
B.(5a-2b) kJ
C.(2b-5a) kJ
D.(10a+4b) kJ
√
1
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3
8
1 L 0.1 mol·L-1 BaCl2的物质的量为0.1 mol,将1 L 0.1 mol·L-1 BaCl2溶液与足量稀硫酸反应,涉及的离子方程式为Ba2+(aq)+ S(aq) ===BaSO4(s),生成0.1 mol BaSO4,放出a kJ热量;1 L 0.5 mol·L-1 HCl溶液的物质的量为0.5 mol,将1 L 0.5 mol·L-1 HCl溶液与足量CH3COONa溶液反应,涉及的离子方程式为H+(aq)+CH3COO-(aq) ===CH3COOH(l),生成0.5 mol CH3COOH,放出b kJ热量;0.5 L 1 mol·L-1 H2SO4的物质的量为0.5 mol,将0.5 L 1 mol·L-1 H2SO4溶液与足量(CH3COO)2Ba溶液反应,涉及的离子方程式有Ba2+(aq)+S(aq) ===BaSO4(s),H+(aq)+CH3COO-(aq) ===CH3COOH(l),生成0.5 mol BaSO4,1 mol CH3COOH,反应放出的热量为(5a+2b) kJ,故选A。
1
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9
3
8
5.已知:S2(s) ===S2(g) ΔH=+4.5 kJ·mol-1。某些化学键的键能数据如表所示:
下列说法正确的是
A.1 mol H2(g)与2 mol Cl2(g)反应生成HCl(g)时放出370 kJ热量
B.H2(g)与S2(s)反应生成H2S(g)的热化学方程式为2H2(g)+S2(s) ===2H2S(g)
ΔH =-229 kJ·mol-1
C.反应的焓变ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和
D.1 mol H2S(g)分解吸收的热量比1 mol HCl(g)分解吸收的热量多,所以H2S(g)比HCl(g)稳定
化学键 H—H Cl—Cl H—Cl S===S H—S
键能/(kJ/mol) 436 243 431 255 339
√
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3
8
反应H2(g)+Cl2(g) ===2HCl(g)的ΔH=E(Cl—Cl)+E(H—H)-2E(H—Cl)=(243 kJ·mol-1+436 kJ·mol-1)-2×431 kJ·mol-1=-183 kJ·mol-1,当
2 mol Cl2(g)与1 mol H2(g)反应时,只有1 mol Cl2(g)参加反应,所以放出的热量为183 kJ,A错误;根据表中键能数据可得热化学方程式:2H2(g)+S2(g) ===2H2S(g) ΔH=-229 kJ·mol-1,结合S2(s) ===S2(g) ΔH=+4.5 kJ·mol-1可得热化学方程式:2H2(g)+S2(s) ===2H2S(g) ΔH=-224.5 kJ·mol-1,B错误;对于一个化学反应来说,它的反应焓变可以通过反应物和生成物之间的键能差来计算。具体地,反应焓变等于所有反应物键能的总和减去所有生成物键能的总和。这个公式可以表示为反应的焓变ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和,C正确;由于H—Cl的键能大于H—S,所以HCl(g)比H2S(g)稳定,D错误;故选C
化学键 H—H Cl—Cl H—Cl S===S H—S
键能/(kJ/mol) 436 243 431 255 339
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6.下列有关能量转化的说法不正确的是
A.25 ℃时,碳的燃烧热为393.5 kJ·mol-1
B.转化Ⅱ的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)
ΔH=-566 kJ·mol-1
C.在反应C(s)+O2(g) ===CO2(g)中,反应物的总键能大于生成物的总键能
D.由碳转化为一氧化碳的热化学方程式为2C(s)+O2(g) ===2CO(g)
ΔH=-221 kJ·mol-1
√
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25 ℃时,C的燃烧热为1 mol C(s)完全燃烧生成二氧化
碳所放出的热量,所以碳的燃烧热为393.5 kJ·mol-1,
故A正确;转化Ⅱ为1 mol CO(g)和0.5 mol O2(g)反应生
成1 mol CO2(g)放出283 kJ热量,则2 mol CO(g)和
1 mol O2(g)反应生成2 mol CO2(g)放出566 kJ热量,则
转化Ⅱ的热化学方程式为2CO(g)+O2(g) ===2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1,故B正确;据图知,碳和氧气反应生成二氧化碳时放出热量,焓变=反应物总键能-生成物总键能<0,说明反应物总键能小于生成物总键能,故C错误;据图知,1 mol C(s)与 mol O2(g)反应转化为1 mol CO(g)时放出热量为110.5 kJ,所以由碳转化为一氧化碳的热化学方程式为2C(s)+O2(g) ===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1,故D正确;答案选C。
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7.(13分)(1)已知反应器中存在如下反应:
ⅰ.CH4(g)+H2O(g) ===CO(g)+3H2(g) ΔH1
ⅱ.CO(g)+H2O(g) ===CO2(g)+H2(g) ΔH2
ⅲ.CH4(g) ===C(s)+2H2(g) ΔH3
……
ⅲ为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用_______________
___________________________________________反应的ΔH。
C(s)+2H2O(g)
===CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g) ===2CO(g)
反应ⅲ中有固体碳生成,而ⅰ、ⅱ中都没有碳参与反应,所以必须有一个有碳参与的反应的ΔH才能计算ΔH3。
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(2)已知:
As(s)+H2(g)+2O2(g) ===H3AsO4(s) ΔH1
H2(g)+O2(g) ===H2O(l) ΔH2
2As(s)+O2(g) ===As2O5(s) ΔH3
则反应As2O5(s)+3H2O(l) ===2H3AsO4(s)的ΔH=____________________。
2ΔH1-3ΔH2-ΔH3
由盖斯定律可得ΔH=2ΔH1-3ΔH2-ΔH3。
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(3)已知:TiO2(s)+2Cl2(g) ===TiCl4(g)+O2(g) ΔH1=+175.4 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g) ===2CO(g) ΔH2=-220.9 kJ·mol-1
沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式为______________
_________________________________________________。
+2C(s) ===TiCl4(g)+2CO(g) ΔH=-45.5 kJ·mol-1
将已知的两个热化学方程式相加,即可得出答案。
TiO2(s)+2Cl2(g)
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(4)工业上常用磷精矿Ca5(PO4)3F和硫酸反应制备磷酸。已知25 ℃,101 kPa时:
CaO(s)+H2SO4(l) ===CaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-271 kJ/mol
5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g) === Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l)
ΔH=-937 kJ/mol
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_______________________
__________________________________________________。
Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)
===5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g) ΔH=-418 kJ/mol
将已知热化学方程式依次编号为①、②,根据盖斯定律,5×①-②可推出Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式。
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(5)硅与氯两元素的单质反应生成1 mol 硅元素的最高价化合物,恢复至室温,放热687 kJ,已知该化合物的熔、沸点分别为-69 ℃和58 ℃。写出该反应的热化学方程式:_________________________________________。
Si(s)+2Cl2(g) ===SiCl4(l) ΔH=-687 kJ·mol-1
Si和Cl2反应生成SiCl4,SiCl4的熔点为-69 ℃,沸点为58 ℃,说明室温下SiCl4为液体,生成1 mol液态SiCl4放热687 kJ,据此可写出反应的热化学方程式。
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8.(12分)利用H2S代替H2O通过热化学循环可高效制取H2,原理如图
所示。
(1)“Bunsen反应”的离子方程式为____________________________________。
SO2+I2+2H2O===4H++2I-+S
由图可知,“Bunsen反应”的反应物为SO2、I2、H2O,生成物为HI和H2SO4,离子方程式为SO2+I2+2H2O===4H++S+2I-。
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(2)已知键能E(I—I)=152.7 kJ·mol-1,E(H—H)=436.0 kJ·mol-1,E(H—I)=298.7 kJ·mol-1,HI气体分解为碘蒸气和氢气的热化学方程式为______________________________________。
2HI(g)I2(g)+H2(g) ΔH=+8.7 kJ·mol-1
ΔH=反应物总键能-生成物总键能,故该反应的热化学方程式为2HI(g) ===I2(g)+H2(g) ΔH= (298.7×2-152.7-436.0)kJ·mol-1=+8.7 kJ·mol-1。
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(3)上述循环过程的总反应方程式为__________________。
8H2S===8H2+S8
由图可知,反应物H2S最终转化成了H2和S8,则循环过程的总反应为8H2S===8H2+S8。
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9.(17分)火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水。当它们混合反应时,即产生大量氮气和水蒸气,并放出大量的热。已知0.4 mol液态肼与足量的液态双氧水反应,生成氮气和水蒸气,放出256.652 kJ的热量。
(1)此反应的热化学方程式为____________________________________________
__________________。
N2H4(l)+2H2O2(l) ===N2(g)+4H2O(g) ΔH=
-641.63 kJ·mol-1
根据题意,可将热化学方程式写为0.4N2H4(l)+0.8 H2O2(l) ===0.4N2(g)+1.6H2O(g) ΔH=-256.652 kJ·mol-1,如将N2H4的物质的量扩大为1 mol时,热化学方程式则写为N2H4(l)+2H2O2(l) ===N2(g)+4H2O(g) ΔH=
(-256.652×) kJ·mol-1=-641.63 kJ·mol-1。
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(2)又已知H2O(g) ===H2O(l),ΔH=-44 kJ·mol-1,则16 g液态肼与足量液态双氧水反应生成液态水时放出的热量为________kJ。
408.815
由题意和(1)中热化学方程式可得N2H4(g)+2H2O2(l) ===N2(g)+4H2O(l) ΔH=-641.63 kJ·mol-1+(-44 kJ·mol-1×4) =-817.63 kJ·mol-1,则16 g液态肼完全燃烧生成液态水时放出的热量为×16 g=408.815 kJ。
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(3)此反应用于火箭推进,除释放大量热和快速产生大量气体外,还有一个很大的优点是__________________。
产物不会污染环境
液态肼与液态双氧水反应后的产物为氮气和水,不会污染环境。
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(4)发射卫星可用气态肼(N2H4)作燃料,二氧化氮作氧化剂,两者反应生成氮气和水蒸气。已知:
N2(g)+2O2(g) ===2NO2(g)ΔH=+67.7 kJ·mol-1
N2H4(g)+O2(g) ===N2(g)+2H2O(g)ΔH=-534 kJ·mol-1
H2(g)+F2(g) ===HF(g) ΔH=-269 kJ·mol-1
H2(g)+O2(g) ===H2O(g)ΔH=-242 kJ·mol-1
①气态肼和二氧化氮反应的热化学方程式为__________________________
_________________________________。
N2H4(g)+NO2(g)===N2(g)
+2H2O(g) ΔH=-567.85 kJ·mol-1
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将题中四个热化学方程式分别编号为a、b、c、d,则b-a×可得气态肼和二氧化氮反应的热化学方程式:N2H4(g)+NO2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·mol-1-(+67.7 kJ·mol-1×) =-567.85 kJ·mol-1。
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②有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂,则反应释放的能量更大。气态肼和氟气反应的热化学方程式为__________________________________
_____________________。
N2H4(g)+2F2(g) ===N2(g)+4HF(g)
ΔH=-1 126 kJ·mol-1
将b+c×4-d×2可得氟气和气态肼反应的热化学方程式:N2H4(g)+2F2(g) ===N2(g)+4HF(g) ΔH=-534 kJ·mol-1+(-269 kJ·mol-1)×4-(-242 kJ·mol-1)×2=-1 126 kJ·mol-1。
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第二节 反应热的计算
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