高三化学一轮复习 1-焓变

焓变

[一]焓与焓变[思考]化学反应中，热量是如何产生的？化学能→热能内能(U)：体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强、物质的聚集状态等影响。能量越低，物质越稳定。

内能是不可测的，但其变化量(ΔU)是可测的

内能包括了化学能，因此化学能的变化，在其他能量不变时，可以体现在内能的变化上。[一]焓与焓变[思考]对于反应2H2(g)

+O2(g)

=2H2O(l)

其内能的变化量是否等于其向环境传递的热量？ΔU=Q？

否，除了反应释放的能量，由于反应体系的体积是降低的，环境对体系做了功，这部分功最终又作为热传递给了环境。ΔU=Q+W用ΔU衡量反应的热效应并不恰当

因此我们定义了焓：H=U+pV

[一]焓与焓变焓：H=U+pV焓是不可测的，但其变化量是可测的焓变：ΔH=ΔU+Δ(pV)使用场景：恒温恒压(恒压反应热=焓变)常用单位：kJ·mol-1(思考：mol-1的含义是什么)正负号：ΔH为负，反应放热；ΔH为正，反应吸热[一]焓与焓变[例]HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2OΔH=-57.3kJ·mol-1

其含义为：1mol[HCl+NaOH溶液]反应生成液态水时，放出热量为57.3kJ。

这个反应一般场景下就是恒温恒压的，因此我们用ΔH来表示反应的热效应，十分恰当。

注意：焓变一定是对应于具体反应的。[二]热化学方程式[例1]在25℃、101kPa时，测得1mol甲烷气体与氧气作用完全生成CO2和液态水时，放出890.2kJ的热量。描述该过程的热化学方程式为：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=－890.2kJ/mol一个热化学方程式的组成部分：基本的反应方程式(配平)标明物质的状态：s,l,g,aq标注ΔH

[热力学标态：25℃(298K)、101.3kPa(1atm)](未特别标注时，反应热即焓变)[二]热化学方程式[例2]观察以下三个热化学方程式：1/2N2(g)+3/2H2(g)=NH3(g)ΔH=-46kJ/molN2(g)+3H2(g)=2NH3(g)ΔH=-92kJ/molN2(g)+3H2(g)=2NH3(l)ΔH=-98kJ/mol[思考]1.为什么热化学方程式中的化学计量数可以是分数？

热化学方程式讨论的问题是宏观的，统计的，不涉及微观具体分子全用分式是不规范的！2.如何理解mol-1？

表示每mol“反应”，反应的系数不同，ΔH就不同[二]热化学方程式[例2]观察以下三个热化学方程式：

1/2N2(g)+3/2H2(g)=NH3(g)ΔH=-46kJ/molN2(g)+3H2(g)=2NH3(g)ΔH=-92kJ/mol

N2(g)+3H2(g)=2NH3(l)ΔH=-98kJ/mol[思考]3.上述反应是否要用可逆符号？反应条件是否必须写？不需要写可逆(写可逆也可以)，但其焓变是指完全反应的放热情况不需要写反应条件(写了也可以)，焓变大小不受条件影响4.产物的状态不同，焓变为何不同？状态不同，物质的能量不同1g冰1g液态水1g水蒸气焓(H)增大熔化蒸发[二]热化学方程式[练习]书写热化学方程式a.N2(g)与H2(g)反应生成17gNH3(g)，放出46.1kJ热量。b.1molC(石墨)与水蒸气反应生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3kJ热量。c.25℃、101kPa下，1g液态C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量要点：①物质状态

②ΔH的正负号

③一些燃料的热化学方程式尽量使燃料系数为1一个概念：燃烧热在25℃、101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。指定产物：

C→CO2(g)、S→SO2(g)、H→H2O(l)、N→N₂(g)。提示：C→CO不是完全燃烧；SO3不是S的燃烧产物；

若生成物中含有H2O，则H2O必须为液态。一个概念：燃烧热

C一个概念：燃烧热[练习]下列有关热化学方程式及其叙述正确的是A.乙烷的燃烧热为1559kJ/mol，则表示乙烷燃烧热的热化学方程式：2C2H6(g)+7O2(g)=4CO2(g)+6H2O(l)ΔH=-3118kJ/molB.1mol甲醇(l)完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出726kJ热量，则其燃烧的热化学方程式为：2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=–1452kJ/molC.已知2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH=-221kJ·mol-1，

则C的燃烧热为110.5kJ/molD.稀醋酸与NaOH溶液反应：

H+(aq)+OH-

(aq)=H2O(l)ΔH=-57.3kJ/molB关于可逆反应[例]500℃时，硫酸工业中接触氧化反应的热化学方程式为：2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)ΔH=-196.6kJ/mol在该温度下，

若2molSO2和1molO2充分反应，放出热量

196.6kJ若2molSO2和1molO2完全反应，放出热量

196.6kJ若取2molSO2和1molO2放在密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，放出热量

196.6kJ(填>，<或=)<<=[三]由物质能量计算焓变[思考]上述过程中焓变是正的还是负的？如何计算化学反应的焓变？ΔH=H(生成物)–H(反应物)焓(H)反应物生成物反应进程焓(H)生成物反应物反应进程[三]由物质能量计算焓变[练习]

298K时，相关物质的相对能量(如图1)C2H6(g)＋2CO2(g)=4CO(g)＋3H2(g)

ΔH3

根据相关物质的相对能量计算

ΔH3＝_____kJ·mol−1430[三]由物质能量计算焓变[练习]根据能量变化示意图，下列热化学方程式正确的是A.N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)ΔH＝－(b－a)kJ·mol－1B.N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)ΔH＝－(a－b)kJ·mol－1C.2NH3(l)＝N2(g)＋3H2(g)ΔH＝2(a＋b－c)kJ·mol－1D.2NH3(l)＝N2(g)＋3H2(g)ΔH＝2(b＋c－a)kJ·mol－1D提示：先计算绝对值，再判断正负[思考]a、b表示什么能量？[四]由键能估算焓变键能(键焓)的定义：对双原子分子，键能为1mol气态分子离解成气态原子所吸收的能量。对多原子分子，键能为1mol气态分子完全离解成气态原子所吸收的能量分配给结构式中各个共价键的能量。[例]NH3(g)=N(g)+3H(g)ΔH=1167kJ·mol-1则NH3中N-H键能为389kJ·mol-1，NH3的总键能为1167kJ·mol-1[思考]键能越大，化合物越不稳定，对吗？否，键能大，则物质的能量低，更稳定[四]由键能估算焓变[例]如何用键能计算反应N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)的焓变？

导出用键能计算焓变的式子。ΔH=BE(反应物)–BE(生成物)破坏反应物中化学键，吸热，符号为+生成产物中的化学键，放热，符号为-

[四]由键能估算焓变[练习1]根据键能数据计算CH4(g)＋4F2(g)=CF4(g)＋4HF(g)的ΔH[练习2]白磷与氧可发生如下反应：P4+5O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P-PakJ·mol-1、P-ObkJ·mol-1、P=OckJ·mol-1、O=OdkJ·mol-1。

根据图示的分子结构和

有关数据估算该反应的ΔH-1940kJ·mol-1(6a+5d

-4c

-12b)kJ·mol-1

[五]盖斯定律[例]如何测定C(s，石墨)+1/2O2(g)=CO(g)的反应热ΔH？①能直接测定吗？如何测？②若不能直接测，怎么办？将[C(s)+O2(g)]，[CO(g)+1/2O2(g)]和[CO2(g)]在能量图中表示出来1.图中的ΔH分别对应于什么反应？2.哪几个ΔH是容易测量的？3.这几个ΔH有何关系？[五]盖斯定律[例]①C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ/mol②C(s)+1/2O2(g)=CO(g)ΔH2=?③CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH3=-283.0kJ/molΔH2=ΔH1–ΔH3=-110.5kJ/mol反应①=反应②+反应③[五]盖斯定律Hess’sLaw：一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5盖斯定律又称“反应热加成性定律”其实质是能量守恒其应用就是：

方程式加和时，总反应的焓变即为原方程式的焓变的和。[五]盖斯定律[例]根据Ca(OH)2/CaO体系的能量循环图：下列说法正确的是A.ΔH5＞0

B.ΔH1＋ΔH2＝0C.ΔH3＝ΔH4＋ΔH5

D.ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝0D[五]盖斯定律[练习1]已知：P4(s,白磷)+5O2(g)=P4O10(s)

ΔH1=-2983.2kJ/molP(s,红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)

ΔH2=-738.5kJ/mol试写出白磷转化为红磷的热化学方程式白磷和红磷谁更稳定？P4(s,白磷)=4P(s,红磷)

ΔH=-29.2kJ/mol红磷能量更低，更稳定[五]盖斯定律[练习2]已知①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH1=-283.0kJ/mol②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH2=-285.8kJ/mol③C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔH3=-1370kJ/mol试计算④2CO(g)＋4H2(g)=H2O(l)＋C2H5OH(l)的ΔH因为反应①×2+②×4-③=④

所以ΔH=ΔH1×2+ΔH2×4-ΔH3

=－283.2×2-285.8×4＋1370＝-339.2kJ/mol[五]盖斯定律[练习3]已知：Cl2(g)＋2NaOH(aq)＝NaCl(aq)＋NaClO(aq)＋H2O(l)ΔH1＝-102kJ·mol-13Cl2(g)＋6NaOH(aq)＝5NaCl(aq)＋NaClO3(aq)＋3H2O(l)ΔH2＝-422kJ·mol-1写出溶液中NaClO分解生成NaClO3的热化学方程式

3NaClO(aq)＝2NaCl(aq)＋NaClO3(aq)ΔH＝-116kJ·mol-1[五]盖斯定律[练习4]已知(1)

Fe2O3(s)＋3CO(g)

=

2Fe(s)＋3CO2(g)

ΔH1＝-25kJ·mol-1(2)3Fe2O3(s)＋CO(g)=2Fe3O4(s)＋CO2(g)

ΔH2＝-47kJ·mol-1(3)Fe3O4(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO2(g)ΔH3＝+19kJ·mol-1写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式FeO(s)＋CO(g)=Fe(s)＋CO2(g)ΔH＝-11kJ·mol-1[五]盖斯定律[练习5]已知298K和101kPa条件下：N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)ΔH1

2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)ΔH2

2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)ΔH3

4NH3(g)＋O2(g)＝2N2H4(l)＋2H2O(l)ΔH4

则N2H4(l)的标准燃烧热ΔH＝________ΔH＝-1/2ΔH4

-ΔH1+3/2ΔH