高中化学 第一章 化学反应与能量 第三节 化学反应热的计算学案 新人教版选修4.doc

第三节化学反应热的计算学习目标定位1.知道盖斯定律的内容，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。2.学会有关反应热计算的方法技巧，进一步提高化学计算的能力。一盖斯定律1.在化学科学研究中，常常需要通过实验测定物质在发生化学反应的反应热。但是某些反应的反应热，由于种种原因不能直接测得，只能通过化学计算的方式间接地获得。通过大量实验证明，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。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，这就是盖斯定律。2.从能量守恒定律理解盖斯定律从sl，h10，体系吸收热量。根据能量守恒，h1h20。3.根据以下两个反应：c(s)o2(g)=co2(g)h1393.5 kjmol1co(g)o2(g)=co2(g)h2283.0 kjmol1根据盖斯定律，设计合理的途径，计算出c(s)o2(g)=co(g)的反应热h。答案根据所给的两个方程式，反应c(s)o2(g)=co2(g)可设计为如下途径：h1hh2hh1h2393.5 kjmol1(283.0 kjmol1)110.5 kjmol1。4.盖斯定律的应用除了“虚拟路径”法外，还有热化学方程式“加合”法，该方法简单易行，便于掌握。试根据上题中的两个热化学方程式，利用“加合”法求c(s)o2(g)=co(g)的h。答案c(s)o2(g)=co2(g)h1393.5 kjmol1co2(g)=co(g)o2(g)h2283.0 kjmol1上述两式相加得：c(s)o2(g)=co(g)h110.5 kjmol1。归纳总结盖斯定律的应用方法(1)“虚拟路径”法若反应物a变为生成物d，可以有两个途径由a直接变成d，反应热为h；由a经过b变成c，再由c变成d，每步的反应热分别为h1、h2、h3。如图所示：则有hh1h2h3。(2)“加合”法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。关键提醒运用盖斯定律计算反应热的3个关键(1)热化学方程式的化学计量数加倍，h也相应加倍。(2)热化学方程式相加减，同种物质之间可加减，反应热也相应加减。(3)将热化学方程式颠倒时，h的正负必须随之改变。1.在25 、101 kpa时，已知：2h2o(g)=o2(g)2h2(g)h1cl2(g)h2(g)=2hcl(g)h22cl2(g)2h2o(g)=4hcl(g)o2(g)h3则h3与h1和h2间的关系正确的是()a.h3h12h2b.h3h1h2c.h3h12h2d.h3h1h2答案a解析第三个方程式可由第二个方程式乘以2与第一个方程式相加得到，由盖斯定律可知h3h12h2。2.已知p4(白磷，s)5o2(g)=p4o10(s)h12 983.2 kjmol1p(红磷，s)o2(g)=p4o10(s)h2738.5 kjmol1试用两种方法求白磷转化为红磷的热化学方程式。答案(1)“虚拟路径”法根据已知条件可以虚拟如下过程：根据盖斯定律hh1(h2)42 983.2 kjmol1738.5 kjmol1429.2 kjmol1热化学方程式为p4(白磷，s)=4p(红磷，s)h29.2 kjmol1(2)“加合”法p4(白磷，s)5o2(g)=p4o10(s)h12 983.2 kjmol1p4o10(s)=5o2(g)4p(红磷，s)h22 954 kjmol1上述两式相加得：p4(白磷)=4p(红磷，s)h29.2 kjmol1。二反应热的计算与比较1.已知：zn(s)o2(g)=zno(s)h348.3 kjmol12ag(s)o2(g)=ag2o(s)h31.0 kjmol1则zn(s)ag2o(s)=zno(s)2ag(s)的h等于 。答案317.3 kjmol1解析根据盖斯定律，将方程式得目标方程式，所以h348.3 kjmol1(31.0 kjmol1)317.3 kjmol1。2.试比较下列三组h的大小(填“”、“”或“”)(1)同一反应，生成物状态不同时a(g)b(g)=c(g)h10a(g)b(g)=c(l)h2解析因为c(g)=c(l)h30则h3h2h1，h2h1。(2)同一反应，反应物状态不同时s(g)o2(g)=so2(g)h10s(s)o2(g)=so2(g)h20则h1 h2。答案解析h2h3h1，则h3h1h2，又h30，所以h1h2。(3)两个有联系的不同反应相比c(s)o2(g)=co2(g)h10c(s)o2(g)=co(g)h20则h1 h2。答案解析根据常识可知co(g)o2(g)=co2(g)h3h1。归纳总结1.有关反应热计算的依据(1)根据热化学方程式计算反应热与反应物各物质的物质的量成正比。(2)根据盖斯定律计算根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其h相加或相减，得到一个新的热化学方程式。(3)根据物质燃烧放热数值(或燃烧热)计算可燃物完全燃烧产生的热量可燃物的物质的量其燃烧热。(4)根据反应物和生成物的键能计算。h反应物的键能和生成物的键能和。2.利用状态，迅速比较反应热的大小若反应为放热反应(1)当反应物状态相同，生成物状态不同时，生成固体放热最多，生成气体放热最少。(2)当反应物状态不同，生成物状态相同时，固体反应放热最少，气体反应放热最多。(3)在比较反应热(h)的大小时，应带符号比较。对于放热反应，放出的热量越多，h反而越小。3.在相同条件下，下列两个反应放出的热量分别用h1和h2表示：2h2(g)o2(g)=2h2o(g)h12h2(g)o2(g)=2h2o(l)h2则()a.h2h1 b.h1h2c.h1h2 d.无法确定答案b解析气态水液化时释放能量，放热越多，h越小。4.已知葡萄糖(c6h12o6)的燃烧热是2 804 kjmol1，当它氧化生成1 g水时放出的热量是()a.26.0 kj b.51.9 kjc.155.8 kj d.467.3 kj答案a解析1 mol c6h12o6完全燃烧生成h2o为6 mol(即618 g)时放出热量2 804 kj，所以当c6h12o6氧化生成1 g 水时放出的热量为26.0 kj。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答案a2.已知下列反应的热化学方程式：6c(s)5h2(g)3n2(g)9o2(g)=2c3h5(ono2)3(l)h12h2(g)o2(g)=2h2o(g)h2c(s)o2(g)=co2(g)h3则反应4c3h5(ono2)3(l)=12co2(g)10h2o(g)o2(g)6n2(g)的h为()a.12h35h22h1 b.2h15h212h3c.12h35h22h1 d.h15h212h3答案a解析将题干中反应依次编号为、，根据盖斯定律，由1252得目标方程式，故h12h35h22h1。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(s)2kno3(s)3c(s)=k2s(s)n2(g)3co2(g)hx kjmol1已知：碳的燃烧热h1a kjmol1s(s)2k(s)=k2s(s)h2b kjmol12k(s)n2(g)3o2(g)=2kno3(s)h3c kjmol1则x为()a.3abc b.c3ab c.abc d.cab答案a解析已知碳的燃烧热为h1a kjmol1，则碳燃烧的热化学方程式为c(s)o2(g)=co2(g)h1a kjmol1又s(s)2k(s)=k2s(s)h2b kjmol12k(s)n2(g)3o2(g)=2kno3(s)h3c kjmol1根据盖斯定律3得s(s)2kno3(s)3c(s)=k2s(s)n2(g)3co2(g)h3h1h2h3x，即x3h1h2h3(3abc) kjmol1，a项正确。4.某同学发现在灼热的煤炭上洒少量水，煤炉中会产生淡蓝色火焰，煤炭燃烧更旺，因此该同学得出结论“煤炭燃烧时加少量水，可使煤炭燃烧放出更多的热量。”(已知煤炭的燃烧热h为393.15 kjmol1，氢气的燃烧热h为242 kjmol1，一氧化碳的燃烧热h为283 kjmol1)(1)写出该同学看到燃烧现象所涉及到的所有反应的热化学方程式： 。(2)你认为该同学的结论是否正确，请简要说明其理由： (3)烟气(主要污染物so2、nox)经o3预处理后用caso3水悬浮液吸收，可减少烟气中so2、nox的含量。o3氧化烟气中so2、nox的主要反应的热化学方程式为no(g)o3(g)=no2(g)o2(g)h200.9 kjmol1no(g)o2(g)=no2(g)h58.2 kjmol1so2(g)o3(g)=so3(g)o2(g)h241.6 kjmol1反应3no(g)o3(g)=3no2(g)的h kjmol1。答案(1)c(s)o2(g)=co2(g)h393.15 kjmol1、h2(g)o2(g)=h2o(l)h242 kjmol1、co(g)o2(g)=co2(g)h283 kjmol1、c(g)h2o(l)=co(g)h2(g)h131.85 kjmol1(2)不正确。因为根据盖斯定律，反应过程中的热效应与途径无关，只与反应物和生成物的状态有关(3)317.340分钟课时作业经典基础题题组1反应热大小的比较1.根据以下三个热化学方程式：2h2s(g)3o2(g)=2so2(g)2h2o(l)hq1 kjmol12h2s(g)o2(g)=2s(s)2h2o(l)hq2 kjmol12h2s(g)o2(g)=2s(s)2h2o(g)hq3 kjmol1判断q1、q2、q3三者关系正确的是()a.q1q2q3 b.q1q3q2c.q3q2q1 d.q2q1q3答案a解析假设已知三个方程式分别为、，则、相比可知为h2s完全燃烧的热化学方程式，故放出热量比多，即q1q2；、相比h2o的状态不同，因为等量的水，h2o(l)比h2o(g)能量低，故放出热量q2q3，则有q1q2q3。2.在同温同压下，下列各组热化学方程式中q2q1的是()a.2h2(g)o2(g)=2h2o(l)hq12h2(g)o2(g)=2h2o(g)hq2b.s(g)o2(g)=so2(g)hq1s(s)o2(g)=so2(g)hq2c.c(s)o2(g)=co(g)hq1c(s)o2(g)=co2(g)hq2d.h2(g)cl2(g)=2hcl(g)hq1h2(g)cl2(g)=hcl(g)hq2答案c解析a项，生成h2o(l)放出热量多，q1q2；b项，s(g)燃烧生成so2(g)放出热量多，q1q2；c项，碳燃烧生成co2比生成co时放出热量多，q1q2；d项，生成2 mol hcl比生成1 mol hcl时放出热量多，q1q2。3.灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。已知：sn(白，s)2hcl(aq)=sncl2(aq)h2(g)h1sn(灰，s)2hcl(aq)=sncl2(aq)h2(g)h2sn(灰，s)sn(白，s)h32.1 kjmol1下列说法正确的是()a.h1h2b.锡在常温下以灰锡状态存在c.灰锡转化为白锡的反应是放热反应d.锡制器皿长期处在低于13.2 的环境中，会自行毁坏答案d解析由知sn(灰)转化为sn(白)是吸热的，当温度低于13.2 时sn(白)自动转化为sn(灰)，而灰锡是以粉末状存在，所以a、b、c都错，只能选d。题组2盖斯定律及应用4.已知25 、101 kpa条件下：4al(s)3o2(g)=2al2o3(s)h2 834.9 kjmol14al(s)2o3(g)=2al2o3(s)h3 119.1 kjmol1由此得出的正确结论是()a.等质量的o2比o3能量低，由o2变o3为吸热反应b.等质量的o2比o3能量高，由o2变o3为放热反应c.o3比o2稳定，由o2变o3为吸热反应d.o2比o3稳定，由o2变o3为放热反应答案a解析根据盖斯定律得2o3(g)=3o2(g)h284.2 kjmol1，等质量的o2能量低。5.已知：2c(s)o2(g)=2co(g)h221.0 kjmol1；2h2(g)o2(g)=2h2o(g)h483.6 kjmol1。则制备水煤气的反应c(s)h2o(g)=co(g)h2(g)的h为()a.262.6 kjmol1 b.131.3 kjmol1c.352.3 kjmol1 d.131.3 kjmol1答案d解析根据盖斯定律，把已知两个反应相加减，可求得制备水煤气反应的h。得2c(s)2h2o(g)=2h2(g)2co(g)h221.0 kjmol1(483.6 kjmol1)262.6 kjmol1，则c(s)h2o(g)=co(g)h2(g)的h(262.6 kjmol1)2131.3 kjmol1。6.向足量h2so4溶液中加入100 ml 0.4 moll1ba(oh)2溶液，放出的热量是5.12 kj。如果向足量ba(oh)2溶液中加入100 ml 0.4 moll1盐酸时，放出的热量为2.2 kj。则na2so4溶液与bacl2溶液反应的热化学方程式为()a.ba2(aq)so(aq)=baso4(s)h2.92 kjmol1b.ba2(aq)so(aq)=baso4(s)h18 kjmol1c.ba2(aq)so(aq)=baso4(s)h73 kjmol1d.ba2(aq)so(aq)=baso4(s)h0.72 kjmol1答案b解析由题给条件可知ba2(aq)2oh(aq)2h(aq)so(aq)=baso4(s)2h2o(l)h128 kjmol1oh(aq)h(aq)=h2o(l)h55 kjmol1根据盖斯定律2可得ba2(aq)so(aq)=baso4(s)h18 kjmol1。7.已知：c(s)o2(g)=co2(g)h1co2(g)c(s)=2co(g)h22co(g)o2(g)=2co2(g)h34fe(s)3o2(g)=2fe2o3(s)h43co(g)fe2o3(s)=3co2(g)2fe(s)h5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()a.h10，h30，h40c.h1h2h3d.h3h4h5答案c解析c、co的燃烧都是放热反应，故h10、h30，铁的氧化为放热反应，则h40，b错误；将第二、三个热化学方程式相加可得第一个热化学方程式，c正确；将第五个热化学方程式乘2后与第四个热化学方程式相加，再除以3可得第三个热化学方程式，故h3，d错误。8.已知下列热化学方程式：h2(g)o2(g)=h2o(l)h285.8 kjmol1h2(g)=h2(l)h20.92 kjmol1o2(g)=o2(l)h36.84 kjmol1h2o(l)=h2o(g)h444.0 kjmol1则反应h2(l)o2(l)=h2o(g)的反应热h为()a.237.46 kjmol1b.474.92 kjmol1c.118.73 kjmol1d.237.46 kjmol1答案d题组3反应热的计算及应用9.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1 mol共价键(或其逆过程)时释放(或吸收)的能量。已知hh键的键能为436 kjmol1，clcl键的键能为243 kjmol1，hcl键的键能为431 kjmol1，则h2(g)cl2(g)=2hcl(g)的反应热(h)等于()a.183 kjmol1 b.183 kjmol1c.862 kjmol1 d.862 kjmol1答案a解析h436 kjmol1243 kjmol12431 kjmol1183 kjmol1。10.已知：2so2(g)o2(g)2so3(g)h196.6 kjmol1，实验室测得4 mol so2发生上述化学反应时放出314.3 kj热量，so2的转化率最接近于()a.40% b.50% c.80% d.90%答案c解析参加反应的so2为2 mol3.2 mol，so2的转化率为100%80%。能力提升题11.依据叙述，写出下列反应的热化学方程式。(1)在25 、101 kpa下，1 g甲醇燃烧生成co2和液态水时放热22.68 kj。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为 。(2)若适量的n2和o2完全反应，每生成23 g no2需要吸收16.95 kj热量。其热化学方程式为 。(3)用na表示阿伏加德罗常数，在c2h2(气态)完全燃烧生成co2和液态水的反应中，每有5na个电子转移时，放出650 kj的热量。其热化学方程式为 。(4)已知拆开1 mol hh键、1 mol nh键、1 mol nn键分别需要的能量是436 kj、391 kj、946 kj，则n2与h2反应生成nh3的热化学方程式为 。答案(1)ch3oh(l)o2(g)=co2(g)2h2o(l)h725.76 kjmol1(2)n2(g)2o2(g)=2no2(g)h67.8 kjmol1(3)c2h2(g)o2(g)=2co2(g)h2o(l)h1 300 kjmol1(4)n2(g)3h2(g)=2nh3(g)h92 kjmol1解析根据反应热和燃烧热的定义计算出相关的热量，同时注意物质的状态，再书写相应的热化学方程式即可。12.(1)白磷与氧气可发生如下反应：p45o2=p4o10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为pp a kjmol1、po b kjmol1、p=o c kjmol1、o=o d kjmol1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的h为 。(2)同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”观点来计算反应热。已知：p4(白磷，s)5o2(g)=p4o10(s)h12 983.2 kjmol1p(红磷，s)o2(g)=p4o10(s)h2738.5 kjmol1相同状况下，能量较低的是 ；白磷的稳定性比红磷 (填“大”或“小”)。答案(1)(6a5d4c12b)kjmol1(2)红磷小解析(1)化学反应的实质是旧键断裂和新键形成，其中旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成释放能量，化学方程式p45o2=p4o10中有6 mol pp键和5 mol o=o键断裂，同时生成4 mol p=o键和12 mol po键，因此h(6a5d4c12b)kjmol1。(2)依题意求：p4(白磷，s)=4p(红磷，s)h？可设计如下反应过程：p4(白磷，s)p4o10(s)4p(红磷，s)；并把反应改写成：p4o10(s)=4p(红磷，s)5o2(g)h34h2，据盖斯定律有hh1(4h2)(2 983.24738.5)kjmol129.2 kjmol1，即p4(白磷，s)=4p(红磷，s)h29.2 kjmol1。白磷转化为红磷是放热反应，白磷稳定性比红磷小(能量越低越稳定)。13.下表给出的是一些物质的燃烧热数据：物质h/kjmol1物质h/kjmol1c(s)393.5c2h6(g)1 559.8h2(g)285.8c3h8(g)2 219.9c2h4(g)1 411.0c12h26(l)8 162.0(1)分析上表数据可知：分别完全燃烧c(s)和c3h8(g)提供相同的热量，其中 产生的温室气体更多。不同烃燃烧的热值(单位质量完全燃烧所放出的热量多少)与元素含量之间的关系是 。(2)根据上表的数据 (填“能”或“不能”)计算出反应c2h4(g)h2(g)=c2h6(g)的焓变，若能，请你求出该反应的焓变为 。答案(1)c(s)烃中氢元素的质量分数越大，烃的热值越大(2)能137.0 kjmol1解析(1)假设均产生2 219.9 kj的热量，则需要c3h8(g)1 mol，能产生3 mol co2；而需要