第1章 第1节 第2课时 热化学方程式 反应焓变的计算-【正禾一本通】2025-2026学年高二化学选择性必修1同步课堂高效讲义教师用书（鲁教版单选）

第2课时　热化学方程式　反应焓变的计算 [素养发展目标]　1.能用热化学方程式表示反应中的能量变化。2.了解盖斯定律及其简单应用。 一、热化学方程式 1．热化学方程式的概念及意义 2．书写热化学方程式的方法 名师提醒 书写热化学方程式时需注意的问题 (1)热化学方程式书写的常见误区 ①热化学方程式中不用标明反应条件(如“加热”“高温”“催化剂”等)。 ②由于已经标明了物质的状态，所以在热化学方程式中不再用“↑”“↓”来标记气体反应产物和难溶反应产物。 ③热化学方程式中一般用“===”(可逆反应中用“⥫⥬”)，即便是有机反应的热化学方程式中也不用“―→”。 (2)热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，若化学计量数加倍，则ΔH的数值也要加倍。 (3)当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热的数值相等，符号相反。 (4)热化学方程式同时表达了化学反应中的物质变化和能量变化，因此它应同时符合质量守恒定律(化学方程式必须配平)和能量守恒定律(ΔH必须与热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数相对应)。 二、盖斯定律 1．内容 不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。 2．理解 (1)化学反应的反应焓变只与反应体系的始态和终态有关，而与反应途径无关。 (2)某反应始态和终态相同，反应的途径有如右三种： 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)有些反应的产品不纯(有副反应发生)。 三、能源　摩尔燃烧焓 1．能源及能源的综合利用 (1)能源的概念 能为人类提供能量的物质或物质运动统称能源，包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能、核能、化石燃料等。 (2)能源开发的重要意义 能源是国民经济的重要物质基础，能源的开发和有效利用程度以及人均消费量，是一个国家生产技术水平和生活水平的重要标志。 (3)我国的能源现状 我国的能源总量较丰富，约占世界能源总量的十分之一，但人均能源可采储量远低于世界平均水平。目前，我国能源消费结构以煤为主，以石油、天然气为辅，以水能、核能、风能、太阳能为补充。 (4)能源危机的解决方法 一方面必须“开源”，即开发核能、风能、太阳能等新能源；另一方面需要“节流”，加大节能减排的力度，提高能源的利用效率。 2．摩尔燃烧焓 (1)在一定反应温度和压强条件下，1 mol纯物质完全氧化为同温下的指定产物时的焓变，并指定物质中含有的氮元素氧化为N2(g)、氢元素氧化为H2O(l)、碳元素氧化为CO2(g)。 (2)摩尔燃烧焓的意义 甲烷的摩尔燃烧焓为890.3 kJ·mol-1，或ΔH＝－890.3 kJ·mol-1，它表示298 K、101 kPa时，1_mol甲烷完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时放出890.3 kJ的热量。 (3)摩尔燃烧焓的计算 由摩尔燃烧焓的定义可知：298 K、101 kPa时，可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其摩尔燃烧焓，即Q放＝n(可燃物)×|ΔH|；或变换一下求物质的摩尔燃烧焓：ΔH＝－。此公式中的ΔH是指物质的的摩尔燃烧焓，而不是指一般反应的反应热。 1．胶状液氢(主要成分是H2和CH4)有希望用于未来的运载火箭和空间运输系统。实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式书写正确的是(　　) A．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝＋890.3 kJ·mol-1 B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol-1 C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol-1 B　[甲烷燃烧放热，ΔH<0，A错误；反应热的单位为kJ·mol-1，C错误；D项应为H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol-1，D错误。] 2．已知298 K、101 kPa时： 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与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(　　) A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2 C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2 A　[应用盖斯定律，第一个热化学方程式与第二个热化学方程式的2倍相加，即得2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2，A项正确。] 3．(1)在标准状况下的11.2 L甲烷完全燃烧生成CO2和液态水放出444.8 kJ热量，能表示其摩尔燃烧焓的热化学方程式是______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)氨是制备氮肥、硝酸等的重要原料。 已知：N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　 ΔH＝－92.4 kJ·mol-1 N2(g)＋O2(g)⥫⥬2NO(g) ΔH＝＋180 kJ·mol-1 2H2(g)＋O2(g)⥫⥬2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol-1 试写出表示氨的摩尔燃烧焓的热化学方程式：_______________________________ ________________________________________________________________________。 解析：　(2)本题考查热化学方程式的计算，从盖斯定律入手，①N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol，②2H2(g)＋O2(g)⥫⥬2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ/mol，②×－得NH3(g)＋O2(g)===N2(g)＋H2O(l)　ΔH＝ kJ·mol-1＝－382.5 kJ·mol-1。 答案：　(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－889.6 kJ·mol-1 (2)NH3(g)＋O2(g)===N2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－382.5 kJ·mol-1 探究一　热化学方程式的正误判断 1．热化学方程式中“化学计量数”代表什么意义？ 提示：　“化学计量数”代表物质的量。 2．热化学方程式与普通化学方程式的意义有什么不同？ 提示：　普通化学方程式只表明化学反应中的物质变化；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。 3．可逆反应中正反应和逆反应的反应热有何关系？ 提示：　数值相等，符号相反。 书写热化学方程式和判断热化学方程式的正误是掌握热化学方程式这一知识点的两个重要方面。书写热化学方程式应该注意的内容就是判断热化学方程式是否正确的依据。热化学方程式的正误判断中最常见的错误是物质的状态未标明或标示错误、ΔH的“＋”“－”号标错和数值大小未与化学计量数相对应，所以做此类题型时主要从以下几个方面来分析判断： (1)看ΔH的“＋”或“－”，放热反应为“－”，吸热反应为“＋”。 (2)看单位，常用单位为kJ·mol-1，易错写成kJ或漏写。 (3)看物质的状态，物质的状态必须正确，特别是溶液中的反应容易写错。 (4)看数据的对应性，反应热的数值必须与方程式的化学计量数相对应，即化学计量数与ΔH的值成正比。 (5)当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。 (6)看是否符合概念，如表示燃烧热的热化学方程式中可燃物的化学计量数必须是1，表示中和热的热化学方程式中H2O(l)的化学计量数必须是1。 1．N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成N2(g)和H2O(g)时，放出133.5 kJ热量。则下列热化学方程式正确的是(　　) A.N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋H2O(g)ΔH＝＋267 kJ·mol-1 B.N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534 kJ·mol-1 C．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝＋534 kJ·mol-1 D．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－133.5 kJ·mol-1 B　[该反应为放热反应，A、C项错误；0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成N2(g)和H2O(g)时放出133.5 kJ热量，则1 mol N2H4(g)完全燃烧生成N2(g)和H2O(g)时放出的热量为534 kJ，B项正确，D项错误。] 探究二　应用盖斯定律计算反应焓变 1.如图表示始态到终态的反应焓变： ΔH、ΔH1、ΔH2之间有什么关系？ 提示：　ΔH＝ΔH1＋ΔH2。 2．ΔH、ΔH3、ΔH4、ΔH5之间有什么关系？ 提示：　ΔH＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。 3．由前两问焓变间的关系可知(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)三种途径的焓变与途径有关吗？反应焓变与什么有关呢？ 提示：　反应焓变与反应的途径无关，只与反应体系的始态与终态有关。 1．常用方法 (1)虚拟路径法 若反应物A经反应生成反应产物D，可以有如图两个途径： ①由A直接变成D，反应热为ΔH； ②由A经过B生成C，再由C生成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。 (2)加合法 待求ΔH的方程式叫作“目标方程式”，待合并的方程式叫作“子方程式”。列计算式的方法是把“目标方程式”中的每一种物质都在“子方程式”中找到，根据“同边(即等号同一边)相加、异边相减”，将子方程式的焓变进行加减。如： 已知①C(s)＋O2(g)===CO(g)ΔH1＝－x kJ·mol-1， ②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－283.0 kJ·mol-1， 求③C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3＝________。 解题思路：　①＋②可得③C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(－x－283.0) kJ·mol-1。 2．盖斯定律计算ΔH的思维模型 2．在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应： H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g)　ΔH1 2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g)　ΔH2 H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g)　ΔH3 2S(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) A　[先把前三个方程式依次编号为①②③，根据目标方程式中的“2S(g)”，写出“－③×2”，根据目标方程式中的“S2(g)”，写出“＋②×”，根据新方程式中出现了“SO2(g)”，再写出“＋①×”，然后三者相加，可消去O2、H2S、SO2和H2O，由此可得目标方程式：2S(g)===S2(g)　ΔH4＝－ΔH3×2＋ΔH2×＋ΔH1×＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)，A正确。] [知识网络] [要点归纳] 1．反应热是指当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量。符号：用Q表示，反应吸热时，Q为正值，反应放热时，Q为负值。单位：kJ·mol-1或J·mol-1。 2．反应热可以用量热计测量，计算原理：Q＝－C(T2－T1)。 3．焓是与物质内能有关的物理量，符号为H，单位为J或kJ。焓变是反应产物的焓与反应物的焓之差，用符号ΔH表示；表达式为ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)，单位是kJ·mol-1或J·mol-1。ΔH>0为吸热反应，ΔH<0为放热反应。 4．焓变与反应热的关系：等压条件下，反应中的能量变化全部转化为热能时，焓变与化学反应的反应热相等，数学表达式为ΔH＝Qp。 5．化学反应的本质是反应物旧化学键断裂和反应产物新化学键形成的过程，ΔH＝反应物的总键能－反应产物的总键能。 6．放热反应与吸热反应 当反应完成时，反应物吸收的总能量与反应产物释放的总能量的相对大小来决定化学反应是吸热反应还是放热反应。 (1)当ΔH为“－”或ΔH<0时，为放热反应，反应体系能量降低。 (2)当ΔH为“＋”或ΔH>0时，为吸热反应，反应体系能量升高。 7．热化学方程式是表示参加反应的物质的量和反应焓变关系的化学方程式。热化学方程式中物质的化学计量数表示实际参加反应的反应物的物质的量和实际生成反应产物的物质的量，不表示分子数。 8．书写热化学方程式要注明物质的聚集状态、反应温度和ΔH的正、负值、单位等。 9．不管化学反应是一步完成或分几步完成，其焓变是相同的。焓变与反应的途径无关，只与反应体系的始态和终态有关，焓变的计算是包括符号在内的代数运算。 1．下列关于2C4H10(g)＋13O2(g)===8CO2(g)＋10H2O(l)　ΔH＝－5 800 kJ·mol-1的叙述错误的是(　　) A.该反应的反应热ΔH＝－5 800 kJ·mol-1，是放热反应 B．该反应的ΔH与各物质的聚集状态有关，与化学计量数有关 C．该热化学方程式表示在298 K、101 kPa下，2 mol C4H10气体完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出热量为5 800 kJ D.该反应表明2 mol丁烷燃烧时一定会放出 5 800 kJ的热量 答案：　D 2．已知：①2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.0 kJ·mol-1；②2H2 (g) ＋O2 (g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol-1。则制备水煤气的反应 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) 的ΔH为(　　) A．＋262.6 kJ·mol-1 B．－131.3 kJ·mol-1 C．－352.3 kJ·mol-1 D．＋131.3 kJ·mol-1 D　[根据盖斯定律，把已知的两个反应的热化学方程式相减，可求得制备水煤气反应的ΔH。①－②得：2C(s)＋O2(g)－2H2(g)－O2(g)===2CO(g)－2H2O(g)　ΔH＝－221.0 kJ·mol-1－(－483.6 kJ·mol-1)，即2C(s)＋2H2O(g)===2H2(g)＋2CO(g)　ΔH＝＋262.6 kJ·mol-1，则C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的ΔH＝＋262.6 kJ·mol-1÷2＝＋131.3 kJ·mol-1。] 3．根据如图所给信息，得出的结论正确的是(　　) A.48 g C完全燃烧放出热量为1 574 kJ·mol-1 B.2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.0 kJ·mol-1 C.2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g) ΔH＝＋283.0 kJ· mol-1 D．C(s)＋O2 (g)===CO2(s) ΔH＝－393.5 kJ· mol-1 B　[根据图示可知，1 mol的C完全燃烧放出的热量是393.5 kJ，则48 g C也就是4 mol的C完全燃烧放出的热量为393.5 kJ·mol-1×4 mol＝1 574 kJ，A项错误；1 mol C燃烧生成CO，放热为393.5 kJ－283.0 kJ＝110.5 kJ，则 2 mol C燃烧生成CO放出热量是110.5 kJ×2＝221.0 kJ，所以热化学方程式2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.0 kJ·mol-1，B项正确；根据图示可知1 mol的CO2比1 mol的CO和 mol的O2的能量总和低283.0 kJ，则相应的热化学方程式是2CO2(g)===2CO(g) ＋O2(g) ΔH＝＋566.0 kJ·mol-1，C项错误；1 mol固体C完全燃烧产生1 mol的气体CO2，放出的热量是393.5 kJ，由于物质在固态时含有的能量比气态时低，所以产生1 mol固态CO2放出的热量要比393.5 kJ多，热化学方程式书写有误，D项错误。] 4．(1)实验测得16 g甲醇[CH3OH(l)]在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出363.25 kJ的热量，试写出甲醇摩尔燃烧焓的热化学方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的反应热进行推算。已知： ①C(s，石墨)＋O2(g)===CO2 (g) ΔH ＝ －393.5 kJ·mol-1　 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ·mol-1 ③2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－2 599 kJ·mol-1 根据盖斯定律，计算298 K时由C(s，石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的反应热：ΔH＝_____________________________。 答案：　(1)CH3OH(l) ＋O2 (g)===CO2(g) ＋2H2O (l) 　ΔH＝－726. 5 kJ·mol-1　 (2)＋226.7 kJ· mol-1 学科网（北京）股份有限公司 $