2019高中化学第一章第三节化学反应热的计算教案新人教版必修4.docx

化学反应热的计算1从能量守恒角度理解并掌握盖斯定律。2能正确运用盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的简单计算。3学会反应热计算的方法技巧，进一步提高化学计算的能力。1盖斯定律的内容不论化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。即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。2. 盖斯定律的理解能量守恒角度反应体系的始态为S，终态为L，从SL，H10，体系放出热量，从LS，H20，体系吸收热量，则H1和H2的关系：H1H20。3盖斯定律的意义盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间接的方法测定。 如：C(s)O2 (g)=CO(g)反应的H无法直接测得，但下列两个反应的H可以直接测得：C(s) O2 (g)=CO2(g)H1 393.5 kJmol1CO(g)O2 (g)=CO2(g)H2 283.0 kJmol1 则在此温度下C(s)O2 (g)=CO(g)反应的HH1H2110.5 kJmol1新知探究1内容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，如图表示始态到终态的反应热。则HH1H2H3H4H5。 名师点拨盖斯定律应用的常用方法(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：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。确定待求反应的热化学方程式。找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式中的位置(是同侧还是异侧)。利用同侧相加、异侧相减进行处理。根据未知方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整已知反应的化学计量数，并消去中间产物。实施叠加并确定反应热的变化。对点演练1已知：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H1196.6 kJmol1；2NO(g)O2(g)2NO2(g)H2113.0 kJmol1，则反应NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)的H_ kJmol1。解析根据盖斯定律，由可得：SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)，则HH1H2(196.6 kJmol1)(113.0 kJmol1)41.8 kJmol1。答案41.8【特别提醒】(1)热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。(2)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(带符号)。(3)将一个热化学方程式颠倒时，H的“”“”号必须随之改变，但数值不变。新知探究方法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=cCdDHa b c d |H|n(A)n(B)n(C)n(D) |Q|则 。对点演练225 、101 kPa，将1.0 g钠与足量氯气反应，生成氯化钠晶体，并放出18.87 kJ热量，求生成1 moL氯化钠的反应热。 解析1.0 g 钠生成氯化钠晶体，放出18.87 kJ 热量，要生成1 mol 氯化钠，需要23.0 g 钠，放出热量为18.87 kJ434.01 kJ。答案H434.01 kJmol1方法2依据物质的燃烧热H：Q放n可燃物|H|。 对点演练3乙醇的燃烧热： H1 366.8 kJmol1，在25 、101 kPa,1 kg乙醇充分燃烧放出多少热量？解析乙醇的燃烧热是1 mol 乙醇(即46 g乙醇)充分燃烧的反应热，1 kg 乙醇充分燃烧放出的热量：1 366.8 kJ29 713.0 kJ。答案29 713.0 kJ方法3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，同时反应热也做相应的改变。对点演练4 已知下列反应的反应热：(1)CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1870.3 kJmol1(2)C(s)O2(g) =CO2(g)H2393.5 kJmol1(3)H2(g)O2(g)=H2O(l)H3285.8 kJmol1试计算下列反应的反应热：2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)H_。解析根据盖斯定律，由(1)(1)(2)2(3)2得2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)，则HH12H22H3870.3 kJmol12(393.5 kJmol1)2(285.8 kJmol1)488.3 kJmol1。答案488.3 kJmol1方法4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。对点演练5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。答案A方法5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。 对点演练6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)。根据图像回答下列问题：(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(1)联系图像找出生成1 mol PCl3(g)时放出的热量为306 kJ。(2)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。(3)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 kJmol1(2)PCl5(g)=PCl3(g)Cl2(g)H93 kJmol1(3)399 kJmol1等于1物质E在一定条件下可发生一系列转化，由图判断下列关系错误的是()AEJHH6BH1H2H3H4H5H61CGJ|H|H1H2H6|D|H1H2H3|H4H5H6|解析：选B由盖斯定律可知：EJHH1H2H3H4H5H6，即H1H2H3H4H5H60，故A项正确，B项错误；由GJ可以判断，HH3H4H5(H1H2H6)，故C项正确；由EH知：HH1H2H3(H4H5H6)，故D项正确。2关于如图所示的转化关系(X代表卤素)，下列说法不正确的是()A2H(g)2X(g)=2HX(g)H30B生成HX的反应热与途径无关，所以H1H2H3C途径生成HCl放出的热量比生成HBr的多，说明HCl比HBr稳定DCl、Br、I的非金属性依次减弱，所以途径吸收的热量依次增多解析：选D原子形成化学键时放热，焓变小于0，则2H(g)2X(g)=2HX(g)H30，A项正确；反应热与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关，生成HX的反应热与途径无关，故H1H2H3，B项正确；途径生成HCl放出的热量比生成HBr放出的热量多，说明HCl的能量低，比HBr稳定，C项正确；Cl、Br、I的原子半径依次增大，断裂Cl2、Br2、I2中的化学键需要的能量依次减少，所以途径 吸收的能量依次减少，D项错误。3今有如下3个热化学方程式：(1) H2(g)O2(g)=H2O(g)H1a kJmol1(2) H2(g)O2(g)=H2O(l)H2b kJmol1(3) 2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H3c kJmol1关于它们在下列表述中的原因和结论都正确的是()选项原因结论AH2的燃烧是放热反应a、b、c均大于零B方程式(1)和(2)的物质种类和系数均相同abC方程式(1)和(3)中H2O的状态不同，系数不同a、c不会有任何关系D方程式(3)的系数是(2)的2倍H2H3，错误。4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()A262.6 kJmol1B131.3 kJmol1C352.3 kJmol1 D131.3 kJmol1解析：选D据盖斯定律，()，得：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g) H221.0 kJmol1(483.6 kJmol1)131.3 kJmol1。5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 kJmol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H2534 kJmol1；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 kJmol1)267.7 kJmol11 135.7 kJmol1，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 kJmol16已知下列两个反应：aC2H2(g)H2(g)=C2H4(g)H0判断以下3个热化学方程式H1、H2、H3由大到小的顺序是_。C(s)2H2(g)=CH4(g)H1C(s)H2(g)=C2H2(g)H2C(s)H2(g)=C2H4(g)H3解析：由热化学方程式之间的关系列式。由2()a，则2(H3H2)(H)a0，即H30，即H3H1。三者之间的关系为H1H3H3H1一、选择题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()A317.3 kJmol1B379.3 kJmol1C332.8 kJmol1 D317.3 kJmol1解析：选A得：Zn(s)Ag2O(s)=ZnO(s)2Ag(s)H317.3 kJmol1。2运用中和热的测定方法，即保温、隔热的条件下，向盛有20 mL 2.08 molL1 NaOH溶液的试管中分五次加入15 mL未知浓度的H2SO4溶液(边加边振荡，每次加入1 mL)后，测得溶液的温度分别是1.4、2.5、4.2、5.2、5.18，则该硫酸溶液的物质的量浓度是()A20.8 molL1 B6.9 molL1C5.2 molL1 D4.16 molL1解析：选C酸碱中和是放热反应，通过对题中的数据分析和观察，每多中和1 mL H2SO4时，溶液温度由 1.4逐步上升到5.2，又由5.2下降到5.18，这说明与NaOH恰好中和时用去的H2SO4的体积为4 mL(即温度上升最高时，所用H2SO4体积)。当H2SO4过量时，温度开始下降。故求该H2SO4物质的量浓度时应以5.2为标准，共用去4 mL H2SO4的体积来计算：5.2 molL1。3已知：2C(s)O2(g)=2CO(g)H220 kJmol1氢气燃烧的能量变化示意图：下列说法正确的是()A1 mol C(s)完全燃烧放出110 kJ的热量BH2(g)O2(g)=H2O(g)H480 kJmol1CC(s)H2O(g)=CO(g)H2(g) H130 kJmol1D欲分解2 mol H2O(l)，至少需要提供4462 kJ的热量解析：选C1 mol C(s)燃烧生成CO时放出110 kJ热量，此时不是完全燃烧，A项错误；根据氢气燃烧的能量变化示意图，可得热化学方程式2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2436 kJmol1496 kJmol14462 kJmol1480 kJmol1，故H2(g)O2(g)=H2O(g)H240 kJmol1，B项错误；根据盖斯定律由可得目标热化学方程式，故C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H130 kJmol1，C项正确；由图中信息可知，分解2 mol H2O(g)需要提供4462 kJ的热量，而分解2 mol H2O(l)需要提供的热量更多，故D项错误。4乙醇的燃烧热为H1，甲醇的燃烧热为H2，且H1H2，若1 mol乙醇和甲醇的混合物完全燃烧，反应热为H3，则乙醇和甲醇的物质的量之比为()A. B.C. D.解析：选B设乙醇的物质的量为x mol，则甲醇为(1x) mol，则xH1(1x)H2H3，解得：x，1x1，故乙醇与甲醇的物质的量之比为。5已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H13H2(g)Fe2O3(s)=2Fe(s)3H2O(g)H22Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)H32Al(s)O2(g)=Al2O3(s)H42Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()AH10 BH50，H4H3CH1H2H3 DH3H4H5解析：选B反应2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)为放热反应，故H30，A错误；反应2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)为放热反应，H50，根据盖斯定律有，故H5H4H30，则H4H3，B正确，D错误；根据盖斯定律有()，故H1(H2H3)，C错误。6已知：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H1Q1 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2Q2 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H3Q3 kJmol1室温下取体积比为41的甲烷和氢气11.2 L(标准状况)，经完全燃烧后恢复至室温，放出的热量为()A(0.4Q10.05Q3) kJ B(0.4Q10.05Q2) kJC(0.4Q10.1Q3) kJ D(0.4Q10.4Q2) kJ解析：选An(气体)0.5 mol，n(CH4)0.5 mol0.4 mol，n(H2)0.5 mol0.1 mol。燃烧后恢复至室温，H2O为液态，所以放出的热量Q0.4 molQ1 kJmol10.05 molQ3 kJmol1(0.4Q10.05Q3) kJ。7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()A12H35H22H1 B2H15H212H3C12H35H22H1 D2H15H212H3解析：选A利用盖斯定律求新的方程式时应注意两点：如果要保持分步反应与总反应中的物质在同一侧时应相加，将分步反应中的物质转移至另一侧时应该相减；可将分步反应乘以适当的系数来求总反应方程式。8S(单斜)和S(正交)是硫的两种同素异形体。已知：S(s，单斜)O2(g)=SO2(g)H1297.16 kJmol1；S(s，正交)O2(g)=SO2(g) H2296.83 kJmol1；S(s，单斜)=S(s，正交)H3。下列说法正确的是()AH30.33 kJmol1B单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应CS(s，单斜)=S(s，正交)H30，单斜硫比正交硫稳定解析：选C根据盖斯定律得，则H3H1H20.33 kJmol1，说明反应为放热反应，单斜硫的能量比正交硫高，正交硫更稳定。9已知：NH3H2O(aq)与H2SO4(aq)反应生成1 mol正盐的H24.2 kJmol1；强酸、强碱的稀溶液反应的中和热为H57.3 kJmol1。则NH3H2O在水溶液中电离的H等于()A69.4 kJmol1 B45.2 kJmol1C69.4 kJmol1 D45.2 kJmol1解析：选D根据题意先写出热化学方程式：2NH3H2O(aq)H2SO4(aq)=(NH4)2SO4(aq)2H2O(l)H24.2 kJmol1，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。再由盖斯定律得：NH3H2O(aq)=NH(aq)OH(aq)H45.2 kJmol1，D正确。10已知HH键的键能(断裂时吸收或形成时释放的能量)为436 kJmol1，HN键的键能为391 kJmol1。根据热化学方程式：N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92.4 kJmol1，NN的键能是()A431 kJmol1 B946 kJmol1C649 kJmol1 D896 kJmol1解析：选B设NN的键能为x kJmol1，断裂化学键需要吸收的能量为(x3436) kJ，形成新化学键释放的能量为6391 kJ，则6391 kJ(x3436)kJ92.4 kJ，解得x946。二、非选择题11工业上制取硝酸铵的流程图如下所示：请回答下列问题：已知：4NO(g)4NH3(g)O2(g)4N2(g)6H2O(g) H1 745.2 kJmol1；6NO(g)4NH3(g)5N2(g)6H2O(g) H1 925.2 kJmol1；则反应的热化学方程式可表示为_。解析：将已知的两个热化学方程式从上到下依次标记为和，根据盖斯定律由54得：4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H1 025.2 kJmol1。答案：4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g) H1 025.2 kJmol112(1)碳氧化物的转化有重大用途，请回答关于CO和CO2的问题。已知：C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)H12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2H2O(g)=H2(g)O2(g)H3则C(s)O2(g)=CO2(g)的H_(用H1、H2、H3表示)。(2)二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排，高效利用能源，能够减少二氧化碳的排放。有一种用CO2生产甲醇燃料的方法：已知：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g) Ha kJmol1CH3OH(g)=CH3OH(l)Hb kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(g)Hc kJmol1H2O(g)=H2O(l)Hd kJmol1则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为_。(3)实现反应CH4(g)CO2(g) 2CO(g)2H2(g)H0对减少温室气体排放和减缓燃料危机具有重要意义。已知：2CO(g)O2(g)=2CO2(g) H1566 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2484 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g) H3802 kJmol1则H0_kJmol1。解析：(1)根据盖斯定律，可得C(s)O2(g)=CO2(g)，则HH1H2H3。(2)根据盖斯定律，由2，整理可得热化学方程式：CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H kJmol1。(3)将题给热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，由可得所求热化学方程式的反应热，则H0H3(H1H2)248 kJmol1。答案：(1)H1H2H3(2)CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H kJmol1(3)24813(1)已知：C(s)O2(g)= CO2(g) H1393.5 kJmol12CO(g)O2(g)=2CO2(g) H2566 kJmol1TiO2(s)2Cl2(g)= TiCl4(s)O2(g) H3141 kJmol1则TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)= TiCl4(s)2CO(g)的H_。 (2)已知下列各组热化学方程式Fe2O3(s)3CO(g) =2Fe(s)3CO2(g) H125 kJmol13Fe2O3(s)CO(g)= 2Fe3O4(s)CO2(g) H247 kJmol1Fe3O4(s)CO(g) =3FeO(s)CO2(g) H3640 kJmol1请写出FeO(s)被CO(g)还原成Fe和CO2(g)的热化学方程式_。 解析：(1)由2得所求方程式，即HH32H1H2141 kJmol12(393.5 kJmol1)(566 kJmol1)80 kJmol1。(2)由题意：FeO(s)CO(g)= Fe(s)CO2(g)H。则得：H218 kJmol1则FeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g) H218 kJmol1。答案：(1)80 kJmol1(2)FeO(s)CO(g) =Fe(s)CO2(g) H218 kJmol1 能力提升14比较下列各组热化学方程式中H的大小关系。(1)S(s)O2(g)=SO2(g)H1S(g)O2(g)=SO2(g)H2H1_H2(2)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1CH4(g)2O2(g)=