人教版选修4 第1章第3节 化学反应热的计算 学案 (1).doc

第三节化学反应热的计算1.“盖斯定律”是指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。即abch，则hh1h2。2化学反应的反应热的数值与各物质的化学计量数成正比。3正逆反应的反应热数值相同，符号相反。1什么是反应热？提示：化学反应过程中所释放或吸收的能量。2热化学方程式的含义是什么？提示：表示参加反应的反应物和生成物的物质的量和反应热的关系。它不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。3已知乙醇的燃烧热h1 366.8 kjmol1，试计算在25、101 kpa时，92 g乙醇完全燃烧生成液态水时放出多少热量？提示：放出1 366.8 kjmol12 733.6 kj。盖斯定律新知探究探究1已知c(s)o2(g)=co2(g)h1393.5 kjmol1和co(g)o2(g)=co2(g)h2283.0 kjmol1。根据反应和，如何求出c(s)o2(g)=co(g)的反应热？提示：根据盖斯定律知：h1hh2则hh1h2393.5 kjmol1(283.0 kjmol1)110.5 kjmol1。探究2已知h2(g)1/2o2(g)=h2o(g)h3241.8 kjmol1和h2o(g)=h2o(l)h444 kjmol1根据反应和，如何求出氢气的燃烧热？提示：要计算h2的燃烧热，即求热化学方程式：h2(g)(g)h2o(l)的反应热。此时需要将气态水转化为液态水。根据盖斯定律知：hh3h4(241.8 kjmol1)(44 kjmol1)285.8 kjmol1。探究3相同质量的h2分别与o2完全反应时生成液态水和气态水，哪一个放出的热量多？提示：生成液态水放出的热量多。必记结论1盖斯定律不论化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。2特点(1)反应的热效应只与始态、终态有关，与途径无关。(2)反应热总值一定，如下图表示始态到终态的反应热。则hh1h2h3h4h5。3从能量守恒角度理解“盖斯定律”。从sl，体系放热，h10所以，h1h20成功体验1判断下列描述的正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)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)化学反应的过程，既遵循质量守恒定律，也遵循能量守恒定律。()(3)不同的热化学方程式之间，因反应的物质不同，故热化学方程式不能相加减。()(4)由c(金刚石，s)=c(石墨，s)h1.9 kj/mol，可知：金刚石比石墨更稳定。()答案：(1)(2)(3)(4)2已知：2so2(g)o2(g)2so3(g)h1196.6 kj/mol；2no(g)o2(g)2no2(g)h2113.0 kj/mol，则反应no2(g)so2(g)so3(g)no(g)的h_ kj/mol。解析：根据盖斯定律，由可得：so2(g)no2(g)so3(g)no(g)，则hh1h2(196.6 kj/mol)(113.0 kj/mol)41.8 kj/mol。答案：41.8反应热的计算新知探究探究1已知：na(s)cl2(g)=nacl(s)h411 kjmol1，求生成2 mol nacl放出的热量。提示：生成2 mol nacl放出的热量为411 kjmol12 mol1822 kj。探究2已知下列反应的热化学方程式ch3cooh(l)2o2(g)=2co2(g)2h2o(l)h1870.3 kjmol1c(s)o2(g)=co2(g)h2393.5 kjmol1h2(g)o2(g)=h2o(l)h3285.8 kjmol1计算反应2c(s)2h2(g)o2(g)ch3cooh(l)的反应热h?提示：根据盖斯定律可知由22可得目标热化学方程式即h2h22h3h12(393.5 kjmol1)2(285.8 kjmol1)(870.3 kjmol1)488.3 kjmol1。必记结论有关反应热的计算主要有以下几种类型(1)依据热化学方程式：反应热的绝对值与各物质的物质的量成正比，依据热化学方程式中的h求反应热，如aabb=ccd dhabcd|h| n(a) n(b) n(c) n(d)|q|则。(2)依据盖斯定律：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，同时反应热也作相应的改变。(3)依据反应物断键吸收热量q吸与生成物成键放出热量q放：hq吸q放。(4)依据反应物的总能量e反应物和生成物的总能量e生成物。he生成物e反应物。(5)依据物质的燃烧热h：q放n可燃物|h|。成功体验3已知：fe2o3(s)c(s)=co2(g)2fe(s)h234.1 kj/mol；c(s)o2(g)=co2(g)h393.5 kj/mol；则2fe(s)o2(g)=fe2o3(s)的h是()a824.4 kj/molb627.6 kj/molc744.7 kj/mol d169.4 kj/mol解析：选a观察热化学方程式fe2o3(s)c(s)=co2(g)2fe(s)h1234.1 kj/mol；c(s)o2(g)=co2(g)h2393.5 kj/mol；可得2fe(s)o2(g)=fe2o3(s)，则hh2h1824.35 kj/mol824.4 kj/mol。4发射卫星时可用肼(n2h4)为燃料，用二氧化氮作氧化剂，这两种物质反应生成氮气和水蒸气。已知：n2(g)2o2(g)=2no2(g)h167.7 kj/moln2h4(g)o2(g)=n2(g)2h2o(g)h2534 kj/mol；试计算1 mol肼与二氧化氮完全反应时放出的热量为_kj，写出肼与二氧化氮反应的热化学方程式_。解析：根据盖斯定律，为了在反应物中消去o2并得到n2h4和no2的反应，可令2得：2n2h4(g)n2(g)=2n2(g)4h2o(g)2no2(g)h2h2h1，整理得：2n2h4(g)2no2(g)=3n2(g)4h2o(g)h(534 kj/mol)267.7 kj/mol1 135.7 kj/mol，则1 mol肼与二氧化氮完全反应时放出的热量为567.85 kj。答案：567.85n2h4(g)no2(g)=n2(g)2h2o(g)h567.85 kj/mol考查盖斯定律的应用利用盖斯定律计算反应热的方法1加和法(1)方法：参照目标热化学方程式，对原热化学方程式进行恰当“变形”(反写、乘除某一个数)，然后将变形后的热化学方程式之间进行“加、减”，从而得出目标热化学方程式反应热(h)的关系式。(2)注意问题：热化学方程式同乘以某一个数时，反应热的数值也必须乘上该数。热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减。将一个热化学方程式左右颠倒时，h的“”“”号必须随之改变。2虚拟途径法(1)方法。先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求的反应热。(2)举例。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。例1(1)(天津高考节选)为减少so2的排放，常采取以下措施，将煤转化为清洁的气体燃料。已知：h2(g)o2(g)=h2o(g)h1241.8 kjmol1c(s)o2(g)=co(g)h2110.5 kjmol1写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式_。(2)已知：温度过高时，wo2(s)转变为wo2(g)；wo2(s)2h2(g)w(s)2h2o(g)h166.0 kjmol1wo2(g)2h2(g)w(s)2h2o(g)h2137.9 kjmol1则wo2(s)wo2(g)的h_。解析(1)根据盖斯定律，由可得：c(s)h2o(g)=co(g)h2(g)hh2h1(110.5 kjmol1)(241.8 kjmol1)131.3 kjmol1(2)由可得wo2(s)wo2(g)hh1h2(66.0 kjmol1)(137.9 kjmol1)203.9 kjmol1答案(1)c(s)h2o(g)=co(g)h2(g)h131.3 kjmol1(2)203.9 kjmol11已知下列两个热化学方程式：p4(s，白磷)5o2(g)=p4o10(s)h12 983.2 kj/molp(s，红磷)o2(g)=p4o10(s)h2738.5 kj/mol则白磷转化为红磷的h是多少？判断白磷和红磷哪种物质更稳定？解析：根据盖斯定律可知：4可得白磷转化为红磷的热化学方程式，则hh1h242 983.2 kj/mol4(738.5 kj/mol)29.2 kj/mol。答案：29.2 kj/mol红磷更稳定考查反应热的计算例2氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。(1)上图是n2(g)和h2(g)反应生成1 mol nh3(g)过程中能量变化示意图，请写出n2和h2反应的热化学方程式：_。(2)已知化学键键能是形成或拆开1 mol化学键放出或吸收的能量，单位kjmol1。若已知下列数据化学键hhnn键能/kjmol1435943试根据表中及图中数据计算nh的键能_kjmol1。(3)用nh3催化还原nox还可以消除氮氧化物的污染。例如：4nh3(g)3o2(g)=2n2(g)6h2o(g)h1a kjmol1n2(g)o2(g)=2no(g)h2b kjmol1若1 mol nh3还原no至n2，则该反应过程中的反应热h3_ kjmol1(用含a、b的式子表示)解析(1)由图像可知，该反应为放热反应，且生成1 mol nh3(g)时，放出的热量为(300254) kj46 kj。故n2和h2反应的热化学方程式为n2(g)3h2(g)2nh3(g)h92 kjmol1。(2)设nh键能为x，故反应热h92 kjmol1(3435943) kjmol16x，x390 kjmol1。(3)将3，反写，然后再与相加，可得，4nh3(g)6no(g)=5n2(g)6h2o(g)，故其反应热h3ba，故1 mol nh3还原no至n2，反应热为(3ba)/4 kjmol1。答案(1)n2(g)3h2(g)2nh3(g)h92 kjmol1(2)390(3)(3ba)/4利用图示求h的方法放热反应吸热反应2红磷p(s)和cl2(g)发生反应生成pcl3(g)和pcl5(g)，反应过程中的能量关系如图所示(图中的h表示生成1 mol产物的数据)。根据上图回答下列问题：(1)p(s)和cl2(g)反应生成pcl3(g)的热化学方程式是_。(2)pcl5(g)分解成pcl3(g)和cl2(g)的热化学方程式是_。(3)p(s)和cl2(g)分两步反应生成1 mol pcl5(g)的h3_，p(s)和cl2(g)一步反应生成1 mol pcl5(g)的h4_(填“大于”“小于”或“等于”)h3。 解析：解答第(1)题应联系图像找出生成1 mol pcl3(g)时放出的热量为306 kj。解答第(2)题应联系图像分析出pcl3(g)和cl2(g)生成1 mol pcl5(g)时放出93 kj的热量，则1 mol pcl5(g)分解为pcl3(g)和cl2(g)时应吸收93 kj的热量。第(3)题根据盖斯定律可知由p(s)和cl2(g)生成1 mol pcl5(g)的h3h1h2399 kjmol1，不管该反应是一步完成还是分几步完成，反应的热效应不变。答案：(1)cl2(g)p(s)=pcl3(g)h306 kj/mol(2)pcl5(g)=pcl3(g)cl2(g)h93 kj/mol(3)399 kj/mol等于 课堂双基落实1假定反应体系的始态为s，终态为l，它们之间变化如图所示：sl，则下列说法不正确的是()a若h10b若h10，则h20ch1和h2的绝对值相等dh1h20解析：选b正、逆反应的h数值相等，符号相反。若h10，则h2一定大于0，b错误。2已知：zn(s)o2(g)=zno(s)h348.3 kj/mol2ag(s)o2(g)=ag2o(s)h31.0 kj/mol则zn(s)ag2o(s)=zno(s)2ag(s)的h等于()a317.3 kj/molb379.3 kj/molc332.8 kj/mol d317.3 kj/mol解析：选a得：zn(s)ag2o(s)=zno(s)2ag(s)h317.3 kj/mol。3在298 k、100 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()ah3h12h2bh3h1h2ch3h12h2dh3h1h2解析：选a根据盖斯定律：将2可得反应，即h12h2h3。4在25 、101 kpa下，1 g甲醇燃烧生成co2和液态水时放热22.68 kj，下列热化学方程式正确的是()ach3oh(l)o2(g)=co2(g)2h2o(l)h725.8 kj/molb2ch3oh(l)3o2(g)=2co2(g)4h2o(l)h1 451.6 kj/molc2ch3oh(l)3o2(g)=2co2(g)4h2o(l)h725.8 kj/mold2ch3oh(l)3o2(g)=2co2(g)4h2o(l)h1 452 kj/mol解析：选b因1 mol甲醇燃烧生成co2和液态水，放出22.68 kj/g32 g725.8 kj热量，所以2 mol甲醇燃烧生成co2和液态水的h1 451.6 kj/mol。5(好题共享选自苏教版教材p12t5)0.3 mol气态高能燃料乙硼烷(b2h6)在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kj的热量。(1)写出反应的热化学方程式。(2)已知h2o(l)转化为h2o(g)的h44 kjmol1，试计算11.2 l(标准状况)气态乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量。解析：(1)1 mol气态b2h6在o2中燃烧生成b2o3(s)和液态水时放出的热量为2 165 kj则反应的热化学方程式为：b2h6(g)3o2(g)=b2o3(s)3h2o(l)h12 165 kj/mol(2)h2o(l)h2o(g)h244 kjmol1根据盖斯定律，由3可得：b2h6(g)3o2(g)=b2o3(s)3h2o(g)hh13h2(2 165 kjmol1)3(44 kjmol1)2 033 kjmol1，故11.2 l乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量为2 033 kjmol11 016.5 kj。答案：(1)b2h6(g)3o2(g)=b2o3(s)3h2o(l)h2 165 kjmol1(2)1 016.5 kj课下综合检测1已知c(s)o2(g)=co2(g)h1393.5 kj/molc(s)o2(g)=co(g)h2110.5 kj/mol，则2 mol c在o2中完全燃烧，放出的热量为()a221 kj b787 kjc393.5 kj d110.5 kj解析：选bc在o2中完全燃烧生成co2，故2 mol c完全燃烧放出的热量为2 mol393.5 kjmol1787 kj。2人体内葡萄糖(相对分子质量为180)的消耗可用下列热化学方程式表示：c6h12o6(s)6o2(g)=6co2(g)6h2o(l)h2 800.6 kjmol1如果某人每天消耗12 540 kj热量，则他每天至少需摄入葡萄糖的质量为(不考虑其他食物的供能)()a806 g b1 000 gc1 250 g d1 500 g解析：选a由题意可知，1 mol葡萄糖氧化释放出2 800.6 kj能量，故12 540 kj/2 800.6 kjmol14.48 mol，故葡萄糖的质量为806 g。3氯原子对o3的分解有催化作用：o3(g)cl(g)=clo(g)o2(g)h1，clo(g)o(g)=cl(g)o2(g)h2，大气臭氧层的分解反应是o3(g)o(g)=2o2(g)h，该反应的能量变化示意图如图所示，下列叙述中正确的是()a反应o3(g)o(g)=2o2(g)的he1e3b反应o3(g)o(g)=2o2(g)的he2e3co3(g)o(g)=2o2(g)是吸热反应dhh1h2解析：选do3(g)与o(g)的总能量高于生成物o2(g)的能量，反应o3(g)o(g)=2o2(g)为放热反应，h0，he3e2，故a、b、c错误；根据盖斯定律可得hh1h2，d正确。4已知氯气、溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下(q1、q2均为正值)：h2(g)cl2(g)=2hcl(g)h1q1 kj/molh2(g)br2(g)=2hbr(g)h2q2 kj/mol有关上述反应的叙述正确的是()aq1q2，a错；b项，因为x2与h2的反应为放热反应，所以生成物总能量小于反应物总能量，b错；c项，生成1 mol hcl气体放出热量为 kj，c错；d项，1 mol hbr(g)变为1 mol hbr(l)要放出热量，所以1 mol hbr(g)具有的能量大于1 mol hbr(l)具有的能量，d正确。5液态水分解生成h2和o2可通过下列途径来完成：已知：氢气的燃烧热为286 kjmol1，则h2为 ()a330 kjmol1 b330 kjmol1c242 kjmol1 d242 kjmol1解析：选c由盖斯定律可知h1h2286 kjmol1，h2286 kjmol1h1286 kjmol1(44 kjmol1)242 kjmol1。6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，其中正确的是()a(6a5d4c12b) kjmol1b(4c12b6a5d) kjmol1c(4c12b4a5d) kjmol1d(4a5d4c12b) kjmol1解析：选a由键能求反应热的公式为h反应物断键吸收能量总和生成物断键吸收能量总和，则h6a kjmol15d kjmol1(12b kjmol14c kjmol1)(6a5d4c12b)kjmol1，a项正确。7已知h2(g)、c2h4(g)和c2h5oh(l)的燃烧热分别是285.8 kj/mol、1 411.0 kj/mol和1 366.8 kj/mol，则由c2h4(g)和h2o(l)反应生成c2h5oh(l)的h为()a44.2 kj/mol b44.2 kj/molc330 kj/mol d330 kj/mol解析：选a由题意可知：c2h4(g)3o2(g)=2co2(g)2h2o(l)h1 411.0 kj/mol，c2h5oh(l)3o2(g)=2co2(g)3h2o(l)h1 366.8 kj/mol，由第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式可得：c2h4(g)h2o(l)=c2h5oh(l)h44.2 kj/mol。8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(反应的产物为co和h2)的反应c(s)h2o(g)=co(g)h2(g)的h为()a262.6 kjmol1 b131.3 kjmol1c352.3 kjmol1 d131.3 kjmol1解析：选d2c(s)o2(g)=2co(g)h221.0 kjmol1，2h2o(g)=2h2(g)o2(g)h483.6 kjmol1，可得，2c(s)2h2o(g)=2co(g)2h2(g)h262.6 kjmol1，所以c(s)h2o(g)=co(g)h2(g)h131.3 kjmol1。9化学反应n23h2=2nh3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是() an2(g)3h2(g)=2nh3(l)h2(abc) kj/molb. n2(g)3h2(g)=2nh3(g)h2(ba) kj/molc. n2(g)h2(g)=nh3(l)h(bca) kj/mold.n2(g) h2(g)=nh3(g)h(ab) kj/mol解析：选a由图可以看出， mol n2(g) mol h2(g)的键能为a kj,1 mol nh3(g)的键能为b kj，所以 n2(g) h2(g)=nh3(g)h(ab) kj/mol，而1 mol的nh3(g)转化为1 mol的nh3(l)放出的热量为c kj，所以有：n2(g)h2(g)=nh3(l)h(abc)kj/mol，即：n2(g)3h2(g)=2nh3(l)h2(abc)kj/mol。10已知下列热化学方程式fe2o3(s)3co(g)=2fe(s)3co2(g)；h24.8 kjmol1fe2o3(s)co(g)=fe3o4(s)co2(g)；h15.73 kjmol1fe3o4(s)co(g)=3feo(s)co2(g)；h640.4 kjmol1则14g co气体还原足量feo固体得到fe固体和co2气体时对应的h约为()a218 kjmol1 b109 kjmol1c218 kjmol1 d109 kjmol1解析：选b该问题可以转化为co(g)feo(s)=fe(s)co2(g)；h？所以应用盖斯定律，若把已知给出的3个热化学方程式按照顺序编号为、，那么()即得该反应。11氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。已知：ch4(g)h2o(g)=co(g)3h2(g)h1 206.2 kjmol1ch4(g)co2(g)=2co(g)2h2(g)h 2247.4 kjmol1以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。ch4(g)与 h2o(g)反应生成co2(g)和 h2(g)的热化学方程式为_。解析：首先写出反应方程式，ch4(g)2h2o(g)=co2(g)4h2(g)，再利用盖斯定律即可得出h2h1h2。答案：ch4(g)2h2o(g)=co2(g)4h2(g)h165.0 kjmol112研究碳、氮、硫的氧化物的性质对化工生产和环境保护有重要意义。(1)下列措施中，有利于降低大气中的co2、so2、no2浓度的有_(填字母)。a减少化石燃料的使用，开发新能源b使用无氟冰箱，减少氟里昂排放c多步行或乘公交车，少用专车或私家车d将工业废气用碱液吸收后再排放(2)为开发新能源，有关部门拟用甲醇(ch3oh)替代汽油作为公交车的燃料。写出由co和h2生产甲醇的化学方程式_，用该反应合成1 mol液态甲醇吸收热量131.9 kj。又知2h2(g)co(g)o2(g)=co2(g)2h2o(g)h594.1 kj/mol。请写出液态甲醇燃烧生成二氧化碳和水蒸气的热化学方程式_。解析：(1)开发新能源，如太阳能、风能等，减少化石燃料的使用，可减少co2、so2的排放，a正确；b减少了cf2cl2、cfcl3等，不是co2、so2和no2，b不符合；c项可少烧汽油，减少co2、no2的排放，c正确；因so2、no2有毒，用碱液吸收可减少so2、no2的排放，d正确。故选a、c、d。(2)co与h2合成甲醇方程式co2h2ch3oh。由题意co(g)2h2(g)=ch3oh(l)h131.9 kj/mol，又知2h2(g)co(g)o2(g)=co2(g)2h2o(g)h594.1 kj/mol。根据盖斯定律得ch3oh(l)o2(g)=co2(g)2h2o(g)h726 kj/mol或2ch3oh(l)3o2(g)=2co2(g)4h2o(g)h1 452 kj/mol。答案：(1)acd(2)co2h2ch3oh2ch3oh(l)3o2(g)=2co2(g)4h2o(g)h1 452 kj/mol13液态肼(n2h4)和液态双氧水可作为火箭推进剂的原料，它们混合时发生反应，生成n2和水蒸气，并放出大量的热。已知1 g液态肼完全反应生成气态水放出的热量为20 kj。(1)h2o(l)=h2o(g)h44 kjmol1，写出液态肼与液态双氧水反应生成n2和液态水的热化学方程式：_。(2)以n2和h2为原料通过一定途径可制得n2h4，已知断裂1 mol nn键、nn键、nh键、hh键所需的能量分别为193 kjmol1、946 kjmol1、390.8 kjmol1、436 kjmol1，试写出由n2、h2合成气态肼(n2h4)的热化学方程式为_。(3)温度在150以上时，h2o2便迅速分解为h2o和o2，发射火箭时用过氧化氢作强氧化剂就是利用这个原理，已知：h2(g)o2(g)=h2o2(l)h1134.3 kjmol1；h2o(l)=h2(g)o2(g)h2286 kjmol1。则反应h2o2(l)=h2o(l)o2(g)的h_。解析：(1)n2h4(l)2h2o2(l)=n2(g)4h2o(g)h3220 kjmol1640 kjmol1；h2o(l)=h2o(g)h44 kjmol1，根据盖斯定律，4可得，n2h4(l)2h2o2(l)=n2(g)4h2o(l)h816 kjmol1。(2)n2(g)2h2(g)=n2h4(g)，断键吸收的能量为946 kj2436 kj1 818 kj；成键时释放的能量为4390.8 kj193 kj1 756.2 kj，故h(1 8181 756.2) kjmol161.8 kjmol1。(3)根据盖斯定律：()可得，h(286134.3) kjmol1151.7 kjmol1。答案：(1)n2h4(l)2h2o2(l)=n2(g)4h2o(l)h816 kjmol1(2)n2(g)2h2(g)=n2h4(g)h61.8 kjmol1(3)151.7 kjmol