高中 化学 选择性必修1 第一章 化学反应的热效应《第二节 反应热的计算》课件

第二节反应热的计算

第一章第二节反应热的计算1.了解盖斯定律及其简单应用。2.能进行反应焓变的简单计算。课程标准任务一盖斯定律1任务二反应热的计算2随堂演练3内容索引课时测评4任务一盖斯定律新知构建1.盖斯定律的内容通过大量实验证明，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。交流研讨1.如何写出甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式？提示：根据盖斯定律，由

×(①＋②)可得目标热化学方程式：CH4(g)＋2NO2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g)

ΔH＝－867kJ·mol－1。2.由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示，若生成1molN2，其ΔH是多少？

提示：ΔH＝209kJ·mol－1－348kJ·mol－1＝－139kJ·mol－1。2.盖斯定律的意义应用盖斯定律可以间接计算出反应很慢或不容易直接发生的或伴有副反应的反应的反应热。3.盖斯定律的应用利用已知反应的反应热计算未知反应的反应热。若反应物A经反应生成生成物D，可以有两个途径：①由A直接变成D，反应热为ΔH；②由A经过B生成C，再由C生成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。如下图所示：

则ΔH＝________________。ΔH1＋ΔH2＋ΔH3应用评价1.已知：P4(s，白磷)＋5O2(g)===P4O10(s)

ΔH1

P(s，红磷)＋

O2(g)===P4O10(s)

ΔH2设计成如下转化路径，请填空：

则ΔH＝________________。ΔH1－4ΔH22.已知25℃、101kPa下，1mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01kJ，2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)

ΔH＝＋571.66kJ·mol－1C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)

ΔH＝＋131.29kJ·mol－1

1mol水蒸发为水蒸气的热化学方程式为___________________________________________。(1)H2O(l)===H2O(g)

ΔH＝＋44.01kJ·mol－1(2)计算出反应C(s)＋

O2(g)===CO(g)的反应热(写出计算过程)。答案：由①H2O(l)===H2O(g)

ΔH＝＋44.01kJ·mol－1，②2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)

ΔH＝＋571.66kJ·mol－1，③C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)

ΔH＝＋131.29kJ·mol－1，根据盖斯定律③－

×②＋①得C(s)＋

O2(g)===O2(g)===CO(g)

ΔH＝＋131.29kJ·mol－1－

×571.66kJ·mol－1＋44.01kJ·mol－1＝－110.53kJ·mol－1。思维建模解题流程——四步分析法第一步：分析目标反应和已知反应的差异，明确目标反应物和生成物，以及需要约掉的中间产物。第二步：将每个已知的热化学方程式两边同乘以某个合适的数，使已知热化学方程式中某种反应物或生成物的化学计量数与目标热化学方程式中的该物质的化学计量数一致，热化学方程式的焓变也进行相应的计算。思维建模第三步：将已知热化学方程式相加减消掉目标反应热化学方程式中没有的物质(同侧相减，异侧相加消去中间产物)。第四步：得出目标热化学方程式(目标热化学方程式化学计量数不能存在公约数，

应为最简形式)。以上步骤可以概括为找目标、看来源、调化学计量数、相加减、得答案。返回任务二反应热的计算新知构建1.利用热化学方程式计算已知：FeS2(s)＋

O2(g)===Fe2O3(s)＋2SO2(g)

ΔH＝－853kJ·mol－1计算1kg黄铁矿(FeS2的含量为90%)完全燃烧放出的热量为________kJ。2.利用燃烧热计算已知乙烷的燃烧热为1560kJ·mol－1，则25℃、101kPa时15g乙烷完全燃烧生成液态水时放出的热量为_____kJ。3.利用盖斯定律计算4.根据反应物和生成物的总能量计算ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量5.利用燃烧热(ΔH)计算ΔH＝反应物燃烧热(ΔH)之和－生成物燃烧热(ΔH)之和6397.5780交流研讨甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：Ⅰ.CO(g)＋2H2(g)

CH3OH(g)

ΔH1Ⅱ.CO2(g)＋3H2(g)

CH3OH(g)＋H2O(g)

ΔH2＝－58kJ·mol－1Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)

CO(g)＋H2O(g)

ΔH3已知反应中相关的化学键键能数据如下：化学键H—HC—OC≡OH—OC—HE/(kJ·mol－1)4363511076462.8413.41.根据化学键的键能计算ΔH1。提示：ΔH1＝(1076kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1)－(3×413.4kJ·mol－1＋351kJ·mol－1＋462.8kJ·mol－1)＝－106kJ·mol－1。2．根据上述数据能否计算CO2中C=O键的键能？键能为多少？提示：能计算；ΔH2＝[2E(C=O)＋3×436kJ·mol－1]－(3×413.4kJ·mol－1＋351kJ·mol－1＋462.8kJ·mol－1＋2×462.8kJ·mol－1)＝－58kJ·mol－1，故E(C=O)＝806.8kJ·mol－1。化学键H—HC—OC≡OH—OC—HE/(kJ·mol－1)4363511076462.8413.43．计算ΔH3。提示：反应Ⅲ＝反应Ⅱ－反应Ⅰ，因此ΔH3＝－58kJ·mol－1－(－106kJ·mol－1)＝＋48kJ·mol－1。4．根据反应Ⅱ，放出29kJ热量时，反应转移的电子数为多少(用NA表示阿伏加德罗常数的值)?提示：根据热化学方程式可知放出29kJ热量时，反应的H2为1.5mol，转移电子数为1.5×2NA＝3NA。化学键H—HC—OC≡OH—OC—HE/(kJ·mol－1)4363511076462.8413.4应用评价1．已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：则2O(g)===O2(g)的ΔH为A．428kJ·mol－1

B．－428kJ·mol－1C．498kJ·mol－1

D．－498kJ·mol－1共价键H—HH—OE/(kJ·mol－1)436463热化学方程式2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH＝－482kJ·mol－1√反应的ΔH＝2E(H—H)＋E(O==O)－4E(H—O)，－482kJ/mol＝2×

436kJ/mol＋E(O==O)－4×463kJ/mol，解得O==O键的键能为498kJ/mol，2个氧原子结合生成氧气的过程需要释放能量，因此2O(g)===

O2(g)的ΔH＝－498kJ/mol。2．合成氨工业上常用下列方法制备H2：方法Ⅰ：C(s)＋2H2O(g)

CO2(g)＋2H2(g)方法Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)已知：①C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH1＝－394kJ·mol－1；②2C(s，石墨)＋O2(g)===2CO(g)

ΔH2＝－222kJ·mol－1；③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH3＝－484kJ·mol－1。试计算25℃时由方法Ⅱ制备1000gH2所放出的能量为_________。20500kJCO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)的ΔH＝ΔH1－

ΔH2－

ΔH3＝－394kJ·mol－1－

×(－222kJ·mol－1)－

×(－484kJ·mol－1)＝－41kJ·mol－1，所以制备1000gH2所放出的能量为20500kJ。返回随堂演练√1.在298K、100kPa时，已知：2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)

ΔH1,Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)

ΔH2,2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)

ΔH3,则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是A.ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2

B.ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C.ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D.ΔH3＝ΔH1－ΔH2①2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)

ΔH1

②Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)

ΔH2③2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)

ΔH3

由盖斯定律可知，③＝①＋2×②，因此ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2；故选A。2.某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变成H2、CO。其过程如下：mCeO2

(m－x)CeO2·xCe＋xO2，

(m－x)

CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2

mCeO2＋xH2＋xCO，下列说法不正确的是A.该过程中CeO2没有消耗B.该过程实现了太阳能向化学能的转化C.右图中ΔH1＝－(ΔH2＋ΔH3)D.右图中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3√将两个过程的反应加起来可得总反应为H2O＋CO2===H2＋CO＋O2，反应中CeO2没有消耗，CeO2作催化剂，A正确；该过程中在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO，所以把太阳能转变成化学能，B正确；由图中转化关系及盖斯定律可知：－ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，即ΔH1＝－(ΔH2＋ΔH3)，C正确，D错误；故选D。3.设NA为阿伏加德罗常数的值。已知反应：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝akJ/mol；②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)

ΔH＝bkJ/mol。其他数据如表：

下列说法正确的是A.上表中x＝B.H2O(g)===H2O(l)

ΔH＝(a－b)kJ/molC.当有4NA个C—H键断裂时，反应放出的热量一定为akJD.a＞b且甲烷燃烧热为b

kJ/mol化学键C===OO===OC—HO—H键能/(kJ·mol－1)798x413463√4.(1)随着化石能源的减少，新能源的开发利用日益迫切。Bunsen热化学循环制氢工艺由下列三个反应组成：SO2(g)＋I2(g)＋2H2O(g)===2HI(g)＋H2SO4(l) ΔH＝akJ·mol－12H2SO4(l)===2H2O(g)＋2SO2(g)＋O2(g)

ΔH＝bkJ·mol－12HI(g)===H2(g)＋I2(g)

ΔH＝ckJ·mol－1则：2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)

ΔH＝_________kJ·mol－1。2a＋b＋2c将题给热化学方程式依次编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，根据盖斯定律，由Ⅰ×2＋Ⅱ＋Ⅲ×2得2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)

ΔH＝(2a＋b＋2c)kJ·mol－1。(2)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：①N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)

ΔH1＝＋67.7kJ·mol－1②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)

ΔH2＝－534kJ·mol－1。试计算1mol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：________________________________________________________。567.85根据盖斯定律，由②×2－①得：2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)

ΔH＝(－534kJ·mol－1)×2－67.7kJ·mol－1＝－1135.7kJ·mol－1，则1mol肼与二氧化氮完全反应时放出的热量为567.85kJ。返回课时测评√题点一盖斯定律及其应用1.在一定温度压强下，依据图示关系，下列说法不正确的是A.C(石墨)＋CO2(g)===2CO(g)

ΔH＝ΔH1－ΔH2B.1molC(石墨)和1molC(金刚石)分别与足量O2反应全部转化为CO2(g)，前者放热多C.ΔH5＝ΔH1－ΔH3D.化学反应的ΔH，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关√2.汽车尾气中的NOx、CO、碳氢化合物通过排气系统的净化装置(催化剂主要由Rh、Pd、Pt等物质和稀土材料组成)转化为无害气体，净化原理如下。下列分析正确的是

A.催化剂能改变ΔHB.NOx发生了氧化反应C.CO转化为CO2时，CeO2转化为CeO2－mD.NO2的水溶液能导电，NO2为电解质催化剂只能改变反应的活化能，不能改变反应的ΔH，A错误；由图可知，NOx变为氮气，氮元素的化合价降低，得电子被还原，发生还原反应，B错误；CO转化为CO2时，碳元素化合价升高，CeO2反应时得电子化合价降低生成CeO2－m，C正确；NO2的水溶液能导电是因为NO2与水反应生成了硝酸，硝酸可以导电，NO2本身在水溶液中无法电离，不能导电，所以NO2为非电解质，D错误；故答案选C。√3.天然气水蒸气转化法是目前获取H2的主流方法，CH4经过两步反应完全转化为H2和CO2，其能量变化如图：

则总反应

CH4(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)的ΔH等于A.＋82.7kJ·mol－1 B.＋165.4kJ·mol－1C.－82.7kJ·mol－1 D.－165.4kJ·mol－1√题点二反应热的计算4.已知H—H键的键能为436kJ·mol－1，H—N键的键能为391kJ·mol－1，根据热化学方程式N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)

ΔH＝－92kJ·mol－1，推求N≡N键的键能是A.431kJ·mol－1 B.946kJ·mol－1C.649kJ·mol－1 D.1130kJ·mol－1反应的ΔH等于反应物的总键能减去生成物的总键能，设N≡N键的键能是x，则－92kJ·mol－1＝x＋3×436kJ·mol－1－6×391kJ·mol－1，求得x＝946kJ·mol－1，故选B。√5.(2023·河南省郑州市高二期末)一定条件下，H2和Cl2反应生成HCl的能量变化如图所示。下列说法正确的是

A.断裂1molHCl中的化学键吸收能量862kJB.形成1molCl—Cl键吸收能量243kJC.一定条件下，H2、Cl2和HCl中，最稳定的为HClD.H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH＝－183kJ/mol断裂1molHCl中的化学键吸收能量是431kJ，故A错误；形成1molCl—Cl键放出能量是243kJ，故B错误；键能越大越稳定，H—H键键能最大，H2最稳定，故C错误；ΔH可以用反应物的总键能减去生成物的总键能，ΔH＝(436＋243)kJ/mol－2×431kJ/mol＝－183kJ/mol，故D正确；故选D。√6.镁和卤素单质(X2)反应的相对能量变化如图所示。下列说法正确的是

A.热稳定性：MgF2>MgCl2>MgBr2>MgI2B.22.4LF2(g)与足量的Mg充分反应，放热1124kJC.工业上可用电解MgCl2溶液的方法冶炼金属Mg，该过程需要吸收热量D.由图可知，MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(l)

ΔH＝－117kJ·mol－1A项，物质的能量越低越稳定，根据图像数据分析，化合物的热稳定性由强到弱的顺序为MgF2>MgCl2>MgBr2>MgI2，正确；B项，没有说明是否在标准状况下，22.4LF2(g)不一定为1mol，错误；C项，工业上用电解熔融MgCl2的方法冶炼金属Mg，而不是电解MgCl2溶液，错误；D项，①Mg(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)

ΔH＝－641kJ·mol－1，②Mg(s)＋Br2(g)===MgBr2(s)ΔH＝－524kJ·mol－1，由①－②得MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(g)

ΔH＝－117kJ·mol－1，而Br2(g)变成Br2(l)会放出热量，则MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(l)的ΔH<－117kJ·mol－1，错误。√7.在一定条件下，CH4和CO燃烧的热化学方程式分别为CH4(g)＋2O2(g)===2H2O(l)＋CO2(g)

ΔH＝－890kJ·mol－1，2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)

ΔH＝－566kJ·mol－1。若某CH4和CO的混合气体充分燃烧，放出的热量为262.9kJ，生成的CO2用过量的饱和石灰水完全吸收，得到50g白色沉淀。则混合气体中CH4和CO的体积比为A.1∶2 B.1∶3C.2∶1 D.2∶3√8.已知：①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)

ΔH1＝akJ·mol－1，②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)

ΔH2＝－220kJ·mol－1。H—H键、O===O键和O—H键的键能分别为436kJ·mol－1、496kJ·mol－1和462kJ·mol－1，则a为A.－332 B.－118C.＋350 D.＋130根据盖斯定律和焓变与键能的关系解答。结合题中给出的键能可得出热化学方程式：③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH3＝(2×436＋496－4×462)kJ·mol－1＝－480kJ·mol－1，由盖斯定律将(②－③)×得①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)

ΔH1＝(ΔH2－ΔH3)×＝[－220kJ·mol－1－(－480kJ·mol－1)]×＝＋130kJ·mol－1，即a＝＋130，选项D正确。9.磷元素是生物体必需的常量元素，存在于人体所有细胞中，是构成骨髓和牙齿的必要物质，几乎参与所有生理上的化学反应。白磷、红磷是磷的两种同素异形体，在空气中燃烧得到磷的氧化物，空气不足时生成P4O6，空气充足时生成P4O10。(1)已知298K时白磷、红磷完全燃烧的热化学方程式分别为①P4(s，白磷)＋5O2(g)===P4O10(s)

ΔH1＝－2983.2kJ·mol－1；②P(s，红磷)＋

O2(g)===P4O10(s)

ΔH2＝－738.5kJ·mol－1。则该温度下白磷转化为红磷的热化学方程式为_____________________________________________。P4(s，白磷)===4P(s，红磷)

ΔH＝－29.2kJ·mol－1根据盖斯定律，①－4×②可得：P4(s，白磷)====4P(s，红磷)

ΔH＝－2983.2kJ·mol－1－(－738.5kJ·mol－1)×4＝－29.2kJ·mol－1。(2)已知298K时白磷不完全燃烧的热化学方程式为P4(s，白磷)＋3O2(g)===P4O6(s)

ΔH＝－1638kJ·mol－1。在某密闭容器中加入62g白磷和50.4L氧气(标准状况)，控制条件使之恰好完全反应。则所得到的P4O10与P4O6的物质的量之比为________，反应过程中放出的热量为____________。n(白磷)＝

＝0.5mol，n(O2)＝

＝2.25mol