1.2反應(yīng)熱的計算（講義）（原卷版）

第二節(jié)反應(yīng)熱的計算【學習目標】1、知道蓋斯定律的內(nèi)容，能用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的簡單計算2、學會有關(guān)反應(yīng)熱計算的方法技巧，進一步提高化學計算的能力【知識回顧】1、計算ΔH的兩種方法：①已知鍵能：ΔH=②已知物質(zhì)具有的總能量：ΔH=。2、已知在25℃、101kPa時，H2在1.00molO2中完全燃燒生成2.00molH2O(l)放出571.6kJ的熱量。則H2的燃燒熱為，表示H2燃燒熱的熱化學方程式為_【探索新知】一、蓋斯定律：化學反應(yīng)成千上萬，熱化學方程式自然也成千上萬，有些反應(yīng)的反應(yīng)熱可以直接通過實驗測定，但還有很多反應(yīng)的反應(yīng)熱只能通過計算獲得?？茖W家們在研究了很多現(xiàn)象之后，總結(jié)提出了熱化學定律。用現(xiàn)代術(shù)語可表示為以下兩個定律：（1）在相同條件下，正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)的△H。例如，250C時，（2）一個反應(yīng)分步進行釋放出來的熱與一步進行釋放出來的熱是相等的。這個定律是1840年俄國科學家蓋斯(GH.Hess)在綜合分析了大量實驗數(shù)據(jù)后提出來的。后人稱之為蓋斯定律。也就是說只要始態(tài)和終態(tài)確定了。過程是分一步進行還是分幾步進行，這個反應(yīng)的熱效應(yīng)都是一樣的。例如在250C時:Cu和O2反應(yīng)可以按①式反應(yīng)生成氧化銅CuO，也可以分兩步進行。先按反應(yīng)②生成氧化亞銅Cu2O，再按反應(yīng)③生成氧化銅CuO。反應(yīng)②+反應(yīng)③=反向①，因為焓變與路徑無關(guān)。不論是一步反應(yīng)還是多步反應(yīng)，始態(tài)都是2Cu(s)+O2(g),終態(tài)都是CuO(s)，兩種路徑的焓變應(yīng)該相同。即ΔH1=ΔH2+ΔH31、內(nèi)容：不管化學反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是?；蛘哒f，化學反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的有關(guān)，而與反應(yīng)的無關(guān)。2．蓋斯定律的應(yīng)用方法(1)“虛擬路徑”法：若反應(yīng)物A變?yōu)樯晌顳，可以有兩個途徑①由A直接變成D，反應(yīng)熱為ΔH；②由A經(jīng)過B變成C，再由C變成D，每步的反應(yīng)熱分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3。如圖所示：則有。(2)加合法運用所給熱化學方程式通過加減乘除的方法得到所求的熱化學方程式。即：①熱化學方程式同乘以某一個數(shù)時，反應(yīng)熱數(shù)值也必須乘上該數(shù)。②熱化學方程式相加減時，同種物質(zhì)之間可相加減，反應(yīng)熱也隨之相加減?！纠?】下圖是通過熱化學循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應(yīng)系統(tǒng)原理。通過計算，可知系統(tǒng)（Ⅰ）和系統(tǒng)（Ⅱ）制氫的熱化學方程式分別為、，制得等量H2所需能量較少的是。【課堂練習1】1、已知C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH。上述反應(yīng)在O2供應(yīng)充分時，可燃燒生成CO2；O2供應(yīng)不充分時，雖可生成CO，但同時還部分生成CO2。因此該反應(yīng)的ΔH無法直接測得。但是下述兩個反應(yīng)的ΔH卻可以直接測得：C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1；CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol－1根據(jù)蓋斯定律，就可以計算出欲求反應(yīng)的ΔH。分析上述兩個反應(yīng)的關(guān)系，即知：ΔH＝。則C(s)與O2(g)生成CO(g)的熱化學方程式為。2、丁烯是一種重要的化工原料，可由丁烷催化脫氫制備。正丁烷(C4H10）脫氫制1丁烯(C4H8）的熱化學方程式如下:反應(yīng)①的ΔH為3、在298K、101kPa時，已知：2H2O(g)=O2(g)＋2H2(g)ΔH1Cl2(g)＋H2(g)=2HCl(g)ΔH22Cl2(g)＋2H2O(g)=4HCl(g)＋O2(g)ΔH3則ΔH3與ΔH1和ΔH2間的關(guān)系正確的是()A、ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2D．ΔH3＝ΔH1－ΔH24、砷(As)是第四周期VA族元素，可以形成As2O3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有著廣泛的用途。已知:則反應(yīng)As2O5（s）+3H2O(l)=2H3AsO4(s)的ΔH=.5、根據(jù)圖示下列說法正確的是()A.斷開非極性鍵和生成極性鍵的能量相同B.反應(yīng)Ⅱ比反應(yīng)Ⅲ生成的OH鍵更牢固C.1/2O2(g)+H2(g)=OH(g)+H(g)ΔH>0D.H2O(g)=1/2O2(g)+H2(g)ΔH<06、碳酸鈉是一種重要的化.工原料，主要采用氨堿法生產(chǎn)。已知:反應(yīng)2NaHCO3(s）=Na2CO3(s)+H2O(g）+CO2(g）的ΔH=__7．100g炭粉燃燒所得氣體中，CO占eq\f(1,3)體積、CO2占eq\f(2,3)體積，且C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH＝－110.35kJ·mol－1CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－282.57kJ·mol－1C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－392.92kJ·mol－1與這些炭完全燃燒相比較，損失的熱量是。8、已知：(1)Zn(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=ZnO(s)ΔH＝－348.3kJ·mol－1(2)2Ag(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=Ag2O(s)ΔH＝－31.0kJ·mol－1則Zn(s)＋Ag2O(s)=ZnO(s)＋2Ag(s)的ΔH等于。【歸納總結(jié)】有關(guān)反應(yīng)熱計算的依據(jù)(1)熱化學方程式與數(shù)學上的方程式相似，可以移項同時改變正負號；各項的化學計量數(shù)包括ΔH的數(shù)值可以同時擴大或縮小相同的倍數(shù)。(2)根據(jù)蓋斯定律，可以將兩個或兩個以上的熱化學方程式包括其ΔH相加或相減，得到一個新的熱化學方程式。(3)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的鍵能，ΔH＝反應(yīng)物的鍵能和－生成物的鍵能和。(4)ΔH＝生成物的總能量－反應(yīng)物的總能量＝H(生成物)－H(反應(yīng)物).三、反應(yīng)熱的大小比較1、與“符號”相關(guān)的反應(yīng)熱比較：對于放熱反應(yīng)來說，ΔH＝－QkJ·mol－1，雖然“—”僅表示放熱的意思，但在比較大小時要將其看成真正意義上的“負號”，即：放熱越多，ΔH反而越小2、與“化學計量數(shù)”相關(guān)的反應(yīng)熱比較如：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH1＝－akJ·mol－1，2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH2＝－bkJ·mol－1，a<b，ΔH1>ΔH2。3、與“物質(zhì)聚集狀態(tài)”相關(guān)的反應(yīng)熱比較(1)同一反應(yīng)，生成物狀態(tài)不同時A(g)＋B(g)=C(g)ΔH1<0，A(g)＋B(g)=C(l)ΔH2<0，比較：ΔH1和ΔH2圖示(2)同一反應(yīng)，反應(yīng)物狀態(tài)不同時S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1<0S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2<0比較：ΔH1和ΔH2圖示4、與“同素異形體”相關(guān)的反應(yīng)熱比較C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1C(金剛石，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH2比較：ΔH1和ΔH2圖示【課堂練習2】1、試比較下列各組ΔH的大小(1)同一反應(yīng)，生成物狀態(tài)不同時：A(g)＋B(g)=C(g)ΔH1<0A(g)＋B(g)=C(l)ΔH2<0，則ΔH1ΔH(2)同一反應(yīng)，反應(yīng)物狀態(tài)不同時S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1<0S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2<0，則ΔH1ΔH2(3)兩個有聯(lián)系的不同反應(yīng)相比C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1<0C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2<0，則ΔH1ΔH2【課后作業(yè)】一、單選題1．用一氧化碳還原氮氧化物，可防止氮氧化物污染。已知：①2C(s)+O2(g)=2CO(g)

△H1=221kJ?mol1②N2(g)+O2(g)=2NO(g)

△H2=+181kJ?mol1③2CO(g)+2NO(g)=2CO2(g)+N2(g)

△H3=747kJ?mol1則C(s)的燃燒熱為A．221kJ?mol1 B．393.5kJ?mol1 C．442kJ?mol1 D．787kJ?mol12．鍵能是指1mol化學鍵斷裂時需要吸收的能量，單位：kJ·mol－1，已知：H2(g)＋Br2(g)=2HBr(g)ΔH=－72kJ·mol－1。其它相關(guān)數(shù)據(jù)如下表，則表中a為H2(g)Br2(g)HBr鍵能436230aA．738 B．369 C．594 D．2673．鍵能是氣態(tài)分子中斷裂共價鍵所吸收的能量。已知鍵的鍵能為，鍵的鍵能為，根據(jù)熱化學方程式N2+3H22NH3ΔQ=92則鍵的鍵能是A．946 B．1130C．737 D．8904．已知：

。下列說法正確的是A．與反應(yīng)生成2mol液態(tài)HF放出的熱量小于270kJB．在相同條件下，與的能量總和小于2molHF(g)的能量C．該反應(yīng)的逆反應(yīng)是放熱反應(yīng)D．該反應(yīng)過程的能量變化可用如圖來表示：5．沼氣是一種能源，它的主要成分是CH4，常溫下0.5molCH4完全燃燒生成CO2和水時，放出445kJ熱量，則下列熱化學方程式中正確的是A．2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)ΔH=+890kJ·mol1B．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=+445kJ·mol1C．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=890kJ·mol1D．2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)ΔH=890kJ·mol16．下列各組熱化學方程式中，化學反應(yīng)的?H前者小于后者的是①C(s)+O2(g)=CO2(g)；?H1

C(s)+O2(g)=CO(g)；?H2②S(s)+O2(g)=SO2(g)；?H3

S(g)+O2(g)=SO2(g)；?H4③HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)；?H5

CH3COOH(aq)+KOH(aq)=CH3COOK(aq)+H2O(l)；?H6④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)；?H7

CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)；?H8A．①④ B．① C．②③④ D．①③7．向Na2CO3溶液中滴加鹽酸，反應(yīng)過程中能量變化如圖所示，下列說法不正確的是A．反應(yīng)HCO(aq)＋H＋(aq)=CO2(g)＋H2O(l)為吸熱反應(yīng)B．ΔH1＜ΔH2，ΔH2＜ΔH3C．CO(aq)＋2H＋(aq)=CO2(g)＋H2O(l)ΔH=ΔH1＋ΔH2＋ΔH3D．H2CO3(aq)=CO2(g)＋H2O(l)，若使用催化劑，則ΔH3變小二、填空題8．已知下列熱化學方程式：①H2(g)+O2(g)=H2O(l)；△H=﹣285kJ/mol②H2O(g)=H2(g)+O2(g)；△H=+241.8kJ/mol③C(s)+O2(g)=CO(g)；△H=﹣110.4kJ/mol④C(s)+O2(g)=CO2(g)；△H=﹣393.5kJ/mol回答下列各問：(1)上述反應(yīng)中屬于放熱反應(yīng)的是．(用序號填寫)(2)C的燃燒熱為．(3)燃燒10gH2生成液態(tài)水，放出的熱量為．(4)CO的燃燒熱的熱化學方程式為．9．解答下列問題(1)中科院某研究團隊通過設(shè)計一種新型Na—Fe3O4/HZSM5多功能復(fù)合催化劑，成功實現(xiàn)了CO2直接加氫制取辛烷值汽油，該研究成果被評價為“CO2催化轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的突破性進展”。已知：H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH1=akJ·mol1C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)ΔH2=bkJ·mol1試寫出25℃、101kPa條件下，CO2與H2反應(yīng)生成汽油(以C8H18表示)的熱化學方程式：。(2)直接排放含SO2的煙氣會形成酸雨，危害環(huán)境。工業(yè)上常用催化還原法和堿吸收法處理SO2氣體。1molCH4完全燃燒生成氣態(tài)水和1molS(g)燃燒的能量變化如下圖所示：

在催化劑作用下，CH4可以還原SO2生成單質(zhì)S(g)、H2O(g)和CO2，寫出該反應(yīng)的熱化學方程式：。(3)合成氨在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要意義。在合成氨工業(yè)中I2O5常用于定量測定CO的含量。已知2I2(s)+5O2(g)=2I2O5(s)ΔH=76kJ·mol1；2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH=566kJ·mol1。則該測定反應(yīng)的熱化學方程式為。(4)化學反應(yīng)原理研究物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中的規(guī)律并在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用。汽車排氣管內(nèi)的催化轉(zhuǎn)化器可實現(xiàn)尾氣無毒處理。已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH=+180.5kJ·mol12C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH=221.0kJ·mol1CO2(g)=C(s)+O2(g)ΔH=+393.5kJ·mol1則反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的ΔH=kJ·mol1。(5)氮及其化合物與人類生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。氮氧化物是造成光化學煙霧和臭氧層損耗的主要氣體。已知：CO(g)+NO2(g)=NO(g)+CO2(g)ΔH=akJ·mol1(a>0)2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)ΔH=bkJ·mol1(b>0)若用CO還原NO2至N2，當消耗標準狀況下3.36LCO時，放出的熱量為kJ(用含有a和b的代數(shù)式表示)。【綜合訓(xùn)練】考點1認識化學反應(yīng)中的能量變化1.我國科研人員提出了由CO2和CH4轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品CH3COOH的催化反應(yīng)歷程。該歷程示意圖如下。下列說法不正確的是()A.生成CH3COOH總反應(yīng)的原子利用率為100%B.CH4→CH3COOH過程中,有C—H鍵發(fā)生斷裂C.①→②放出能量并形成了C—C鍵D.該催化劑可有效提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率2.最新報道:科學家首次用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催化劑表面形成化學鍵的過程。反應(yīng)過程的示意圖如下:下列說法正確的是()A.CO和O生成CO2是吸熱反應(yīng)B.在該過程中,CO斷鍵形成C和OC.CO和O生成了具有極性共價鍵的CO2D.狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O2反應(yīng)的過程3.根據(jù)圖中的能量關(guān)系,可求得C—H鍵的鍵能為()A.414kJ·mol1 B.377kJ·mol1C.235kJ·mol1 D.197kJ·mol1考點2利用蓋斯定律計算化學反應(yīng)的焓變4.通過以下反應(yīng)均可獲取H2。下列有關(guān)說法正確的是()①太陽光催化分解水制氫:2H2O(l)2H2(g)+O2(g)ΔH1=571.6kJ·mol1②焦炭與水反應(yīng)制氫:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH2=131.3kJ·mol1③甲烷與水反應(yīng)制氫:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH3=206.1kJ·mol1A.反應(yīng)①中電能轉(zhuǎn)化為化學能B.反應(yīng)②為放熱反應(yīng)C.反應(yīng)③使用催化劑,ΔH3減小D.反應(yīng)CH4(g)C(s)+2