高考化学考点32 反应热的计算

一、反应热的计算1运用盖斯定律计算反应热第一步，找目标 确定目标方程式，找出目标方程式中各物质出现在已知化学方程式中的位置。第二步，定转变 根据目标方程式中各物质计量数和所在位置对已知化学方程式进行转变：或调整计量数，或调整方向。第三步，相加减 对热化学方程式进行四则运算得到目标方程式及其H。应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时需要注意以下问题：参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般23个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的H与原热化学方程式之间H的换算关系。当热化学方程式乘、除以某一个数时，H也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，H也同样要进行加减运算，且要带“”“”符号，即把H看作一个整体进行运算。将一个热化学方程式颠倒书写时，H的符号也随之改变，但数值不变。在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固液气变化时，会吸热；反之会放热。热化学方程式焓变之间的关系mAB H1AB H2H2=H1或H1=mH2mAB H1BmA H2H1=H2mAB H1BnC H2mAnC HH=H1+H22根据热化学方程式的反应热计算计算依据：反应热与反应物中各物质的物质的量成正比。若题目给出了相应的热化学方程式，则按照热化学方程式与H的关系计算反应热；若没有给出热化学方程式，则根据条件先得出热化学方程式，再计算反应热。3根据反应物和生成物的能量计算（1）计算公式：H=生成物的总能量反应物的总能量。（2）根据燃烧热计算要紧扣反应物为“1 mol”、生成物为稳定的氧化物来确定。Q放=n(可燃物)H。4根据反应物和生成物的键能计算计算公式：H=反应物的键能总和生成物的键能总和。根据键能计算反应热的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的数目。常见物质的共价键数目物质CH4(CH)Si（SiSi）SiO2(SiO)金刚石（CC）石墨（CC）P4（PP）1 mol微粒所含共价键数目/NA42421.56二、反应热大小比较的技巧直接比较法H 是一个有正负的数值，比较时应连同“+”、“”号一起比较。（1）吸热反应的H肯定比放热反应的大(前者大于0，后者小于0)。（2）同种物质燃烧时，可燃物物质的量越大，燃烧放出的热量越多，H 越小。（3）等量的可燃物完全燃烧所放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多，对应H 越小。（4）产物相同时，同种气态物质燃烧放出的热量比等量的固态物质燃烧放出的热量多，放出的热量多对应H 越小。反应物相同时，生成同种液态物质放出的热量比生成等量的气态物质放出的热量多，放出的热量多对应H越小。（5）生成等量的水时，强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱或弱碱和强酸或弱酸和弱碱的稀溶液反应放出的热量多，放出的热量多对应H 越小。（6）对于可逆反应，热化学方程式中的反应热是完全反应时的反应热，若按方程式反应物对应物质的量投料，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值，放出的热量少对应H 越大。例如： 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H=197 kJ/mol， 则向密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2，反应达到平衡后，放出的热量要小于197 kJ。（7）不同单质燃烧，能态高（不稳定）的放热多，对应H 越小。如：金刚石比石墨能态高，两者燃烧，金刚石放热多，对应H 越小。盖斯定律比较法（1）同一反应生成物状态不同时： A(g)+B(g)C(g)H10 A(g)+B(g)C(l) H20 因为C(g)C(l) H3|H1|。（2）同一反应物状态不同时： S(s)+O2(g)SO2(g)H10 S(g)+O2(g)SO2(g)H20 H3+H2=H1，且H30，所以|H1|H2|。（3）两个有联系的不同反应相比： C(s)+O2(g)CO2(g)H10 C(s)+O2(g)CO(g)H2|H2|。图示比较法画出化学变化过程中的能量变化图后，依据反应物的总能量与生成物的总能量的高低关系可以很方便地比较H的大小。对于反应2A+B2C的能量变化如图所示：考向一 反应热的计算典例1 已知下列反应的反应热：（1）CH3COOH(l)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)H1=870.3 kJ mol1（2）C(s)+O2(g)CO2(g)H2=393.5 kJ mol1（3）H2(g)+O2(g)H2O(l)H3=285.8 kJ mol1则反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)的反应热为AH=+488.3 kJ mol1BH=244.15 kJ mol1CH=977.6 kJ mol1DH=488.3 kJ mol1【答案】D1用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知：Cu(s)2H(aq)=Cu2(aq)H2(g) H64.39 kJmol12H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)H196.46 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.84 kJmol1在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2(aq)和H2O(l)的反应热H等于A417.91 kJmol1B319.68 kJmol1C546.69 kJmol1 D448.46 kJmol1利用盖斯定律进行计算的一般步骤考向二 焓变(H)的比较典例1 2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H1H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H24HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)H3N2(g)3H2(g)2NH3(g)H42NH3(g)3Cl2(g)=N2(g)6HCl(g)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是AH10，H20 BH30，H40CH2H4H5 DH3H12H2【答案】D2已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式为H+(aq)+OH(aq)H2O(l)H=57.3 kJmol1，又知电解质的电离是吸热过程。向1 L 0.5 molL1的NaOH溶液中加入下列物质：稀醋酸；浓硫酸；稀硝酸，恰好完全反应。其焓变H1、H2、H3的关系是 AH1H2H3BH1H3H2DH1H3H2比较反应热大小的四个注意要点（1）反应物和生成物的状态：物质的气、液、固三态的变化与反应热关系：（2）H的符号：比较反应热大小时不要只比较H数值的大小，还要考虑其符号。（3）化学计量数：当反应物和生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的H越小，吸热反应的H越大。（4）正确理解可逆反应的反应热(H)，如：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)H=92.4 kJmol1中的 92.4 kJ 是1 mol N2(g)与3 mol H2(g)完全反应生成 2 mol NH3(g)时放出的热量。1已知：H2O(g)H2O(l)H1=-Q1 kJ/mol，C2H5OH(g)C2H5OH(l)H2=-Q2 kJ/mol，C2H5OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)H3=-Q3 kJ/mol。则表示酒精燃烧热的热化学方程式是AC2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)H=-(Q1-Q2+Q3) kJ/molBC2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)H=-(3Q1 +Q3) kJ/molCC2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)H=-(3Q1-Q2+Q3) kJ/molDC2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g)H=-(3Q1-Q2+Q3) kJ/mol2在25 、101 kPa条件下，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热H分别为393.5 kJmol1、285.8 kJmol1、870.3 kJmol1，则 2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)的反应热为A488.3 kJmol1 B488.3 kJmol1C191 kJmol1 D191 kJmol13已知：CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2O(g) Ha kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g) Hb kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) Hc kJmol1则下列叙述正确的是A由上述热化学方程式可知bcB甲烷的燃烧热为b kJmol1C2CH3OH(g)=2CH4(g)O2(g) H2(ba)kJmol1D当甲醇和甲烷物质的量之比为12时，其完全燃烧生成CO2和H2O(l)时，放出的热量为Q kJ，则该混合物中甲醇的物质的量为 mol4天然气燃烧不完全会产生有毒气体CO，又知CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890 kJmol1又知由1 mol H2与O2反应生成液态H2O比生成气态H2O多放出44 kJ的热量。则下列热化学方程式正确的是A2CH4(g)O2(g)=CO2(g)CO(g)4H2O(l) H1 214 kJmol1B2CH4(g)O2(g)=CO2(g)CO(g)4H2O(g) H1 038 kJmol1C3CH4(g)5O2(g)=CO2(g)2CO(g)6H2O(l) H1 538 kJmol1D3CH4(g)5O2(g)=CO2(g)2CO(g)6H2O(g) H1 840 kJmol15氧化亚铜是一种重要的工业原料。已知1 g C(s)燃烧生成一氧化碳放出9.2 kJ的热量，氧化亚铜与氧气反应的能量变化如图所示。下列有关判断正确的是A碳C(s)的燃烧热为-110.4 kJ/molB氧化亚铜与氧气的反应为吸热反应C氧化亚铜与氧气反应的活化能为292 kJ/molD足量炭粉与CuO反应生成Cu2O的热化学方程式为C(s)+2CuO(s) Cu2O(s)+CO(g)H=+35.6 kJ/mol6已知下列热化学方程式：Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) H=24.8 kJmol1Fe2O3(s)+CO(g)Fe3O4(s)+CO2(g) H=15.73 kJmol1Fe3O4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g) H=+640.4 kJmol1则14g CO气体还原足量FeO固体得到固体Fe和CO2气体时，对应的H为A218 kJmol1 B109 kJmol1 C+218 kJmol1 D+109 kJmol17根据所学知识，比较下列反应热的大小。（1）同一反应的生成物状态不同时反应热不同，如2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H1，2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)H2，则H1H2(填“”、“Q(稀硝酸)Q(稀醋酸)，又因放热反应中，H为负值，即H=Q，故H2H3b，A错误；甲烷的燃烧热指1 mol甲烷完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量，因此甲烷的燃烧热为c kJmol1，B错误；()2，整理可得：2CH3OH(g)=2CH4(g)O2(g)H2(ba) kJmol1，C正确；根据、两式可得1 mol的气态水变为液态水，放出热量是 kJ，当甲醇和甲烷物质的量之比为12时，其完全燃烧生成CO2和H2O(l)时，放出的热量为Q kJ，则该混合物中甲醇的物质的量为 mol mol，D错误。4【答案】D【解析】根据题意写出有关反应的热化学方程式如下：2CO(g)O2(g)=2CO2(g) H1566 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H2890 kJmol1H2O(g)=H2O(l)H344 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H4CH4(g)O2(g)=CO(g)2H2O(l)H52，可求H4890 kJmol188 kJmol1802 kJmol1，可求H5890 kJmol1283 kJmol1607 kJmol1。A项中，HH2H51 497 kJmol1；同理，B项中H为1 321 kJmol1，C项中H为2 104 kJmol1，D项中H为1 840 kJmol1。学*5【答案】D【解析】燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，而该题中C(s)燃烧的生成物为CO，故通过H=9.2 kJ/g12 g/mol=-110.4 kJ/mol计算所得的结果不是碳C(s)的燃烧热，A项错误。由题给图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应放热，B项错误。由题给图像可知，氧化亚铜与氧气反应的活化能为 348 kJ/mol，C项错误。根据题给信息可得热化学方程式2C(s)+O2(g)2CO(g)H1=-220.8 kJ/mol；根据题图信息可写出热化学方程式2Cu2O(s)+O2(s) 4CuO(s)H2=-292 kJ/mol。足量炭粉与氧化铜反应的热化学方程式为C(s)+2CuO(s) Cu2O(s)+CO(g)H，(反应-反应)=反应，则H= (H1-H2)=+35.6 kJ/mol，D项正确。6【答案】B 7【答案】（1）（2）（3）0，故H1H2。（2）由盖斯定律知，用式-式得S(g)S(s)H=H1-H20，故H1H2。学*（3）由盖斯定律知，用式-式得CO(g)+1/2O2(g)CO2(g)H=H1-H20，故H10，升高温度，平衡正向移动，有利于NO2的分解，因此高温下难以生成NO2（3）4NH3+6NO5N2+6H2O放热【解析】（1）根据两种物质的结构式可知反应过程中破坏N2O4中键和NN 键需要吸收的热量为4438.5 kJmol-1+167 kJmol-1=1 921 kJmol-1，反应过程中形成NO2中键放出的热量为22465.5 kJmol-1 =1 862 kJmol-1 ，所以N2O4转化为NO2的过程中吸收热量为1 921 kJmol-1-1 862 kJmol-1=59 kJmol-l，热化学方程式为N2O4 (g)2NO2(g)H=+59 kJmol-1。（2）反应过程中破坏NO2中键吸收热量为22465.5 kJmol-1 =1 862 kJmol-1，反应过程中形成NO中氮氧叁键放出热量为2628 kJmol-1 =1 256 kJmol-1，反应过程中形成O2中键放出热量为493 kJmol-1，放出热量总和为1 256 kJmol-1+493 kJmol-1=1 749 kJmol-1，所以反应过程中能量变化为1 862 kJmol-1-1 749 kJmol-1=113 kJmol-1，即H=+113 kJmol-1。因为2NO2(g)2NO(g)+O2(g)H0，是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，有利于NO2的分解，因此高温下氨气与氧气反应难以生成NO2，容易生成NO。（3）从循环图中可知：NH3、NO为反应物， N2和H2O为生成物，而V2O5循环利用，为催化剂，所以反应的化学方程式为4NH3+6NO5N2+6H2O。lg Kp=5.08+，随着温度升高，lg Kp不断减小，Kp也在减小，平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应。9【答案】（1）SO3 (g)+H2O(l)H2SO4(l)H=-130 kJmol-1（2）12H3+5H2-2H1（3）氧族元素对应氢化物越稳定，H越小H2Se(g)Se(s)+H2(g)H=-81 kJmol-1（2）6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)2C3H5(ONO2)3(l)H 1； 2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H 2； C(s)+O2(g)CO2(g)H 3。根据盖斯定律，由5+12-2得4C3H5(ONO2)3(l)12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g)H=12H3+5H2-2H1。（3）根据元素周期律，同一主族元素非金属性越强，生成氢化物越容易，氢化物越稳定；而根据热力学，能量越低越稳定，a、b、c、d依次为H2Te、H2Se、H2S、H2O，由此可见氧族元素的氢化物越稳定，H越小。由可知，b为硒化氢的生成热数据，则H2S发生分解反应的热化学方程式为H2Se(g)Se(s)+H2(g)H=-81 kJmol-1。学*1【答案】C 2【答案】D【解析】A、中太阳能转化为化学能，A错误；B、中H2131.3 kJmol10，反应为吸热反应，B错误；C、使用催化剂能改变反应的活化能，从而改变反应速率，但不能改变化学反应的焓变，C错误；D、根据盖斯定律：即可得反应CH4(g)C(s)+2H2(g)的H=206.1 kJmol1131.3 kJmol1=74.8 kJmol1，D正确。答案选D。【名师点睛】应用盖斯定律进行反应热的简单计算的关键在于设计反应过程，同时还需要注意：参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般23个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的H与原热化学方程式之间H的换算关系。当热化学方程式乘、除以某一个数时，H也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，H也同样要进行加减运算，且要带“”“”符号，即把H看作一个整体进行运算。将一个热化学方程式颠倒书写时，H的符号也随之改变，但数值不变。在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固液气变化时，会吸热；反之会放热。答题时注意灵活应用。3【答案】（1）247【解析】（1）已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g) H=-75 kJmol1C(s)+O2(g)=CO2(g) H=-394 kJmol1 C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H=-111 kJmol1根据盖斯定律可知2即得到该催化重整反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的H=247 kJmol1。. 学*4【答案】（1）2SiHCl3+3H2O(HSiO)2O+6HCl（2）114【解析】（1）根据题目表述，三氯氢硅和水蒸气反应得到(HSiO)2O，方程式为：2SiHCl3+3H2O=(HSiO)2O+6HCl。（2）将第一个方程式扩大3倍，再与第二个方程式相加就可以得到第三个反应的焓变，所以焓变为483+(30)=114kJmol-1。5【答案】（1）3SO2(g)+2H2O (g)2H2SO4 (l)+S(s) H2=254 kJmol1 6【答案】（1）136.2【解析】（1）将两个热化学方程式编号，2NO2（g）+H2O（l）=HNO3（aq）+HNO2（aq） H=116.1 kJmol1（式）3HNO2（aq）=HNO3（aq）