高中化学专题1第一单元第3课时化学反应热的计算学案苏教版选修4

［学习目标定位］1.知道盖斯定律的内容，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。2.

学会有关反应热计算的方法技巧，进一步提高化学计算的能力。

知识・回百页区温故追本溯源推陈方可知新

1.(1)许多化学反应的反应热可以直接测量，其测量的仪器叫做量热计。

(2)下列△〃表示物质中和热的是⑤(填序号)。

①2H2(g)+02(g)=2H20(l)A4

(2)C(s)+1o2(g)=C0(g)XHi

③CH,(g)+20z(g)=C02(g)+2H20(g)AA

@C6H1206(S)+602(g)=6C02(g)+6H20(l)A&

⑤NaOH(aq)+HC1(aq)^NaCl(aq)+H2O(1)△后

@2NaOH(aq)+H2S0,(aq)=Na2SO4(aq)+2HQ(1)△〃

2.已知在101kPa、273K时，15g乙烷完全燃烧生成CO?和液态水，放出akJ的热量，

表示乙烷燃烧热的热化学方程式是C2H(；(g)+^O2(g)=2CO2(g)+3HQ⑴

△//=-24kJ•mol.T。

3.充分燃烧一定量的丁烷放出的热量为161.9kJ,生成的CO?恰好与5moi•I/'100血,KOH

溶液完全反应生成正盐，则燃烧1mol丁烷放出的热量为2590.4kJ.

子习•探究区基础自学落实重点互动探究

探究点一盖斯定律

1.同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应热

很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热

效应是相同的”观点来计算反应热。已知

PK白磷,s)+502(g)=P4Oio(s)

△"=一2983.2kJ-mo］T①

P(红磷，S)(g)=1P|010(s)

△〃=一738.5kJ•mol_1@

则白磷转化为红磷的热化学方程式为o

相同状况下，能量状态较低的是;白磷的稳定性比红磷(填“高”或

“低”)。

答案P,(白磷，s)=4P(红磷，s)A/7=-29.2kJ•mol-1红磷低

解析根据已知条件可以虚拟如下过程：

P,(白磷，s)---------------..............>4P(红碑，S)

/^/2)X4

P4O10(s)

根据盖斯定律

△〃=△〃+(一△〃)X4=-2983.2kJ-mor'+738.5kJ•mor'X4=-29.2kJ-mol-1

同种元素的不同单质(即同素异形体)具有不同的能量，因此涉及书写此类单质的热化学方程

式时，不仅要注明单质的聚集状态，而且应注明同素异形体的名称。

所以白磷转化为红磷的热化学方程式为

P』(白磷，s)=4P(红磷，s)△//=-29.2kJ,mol-1

同素异形体相互转化的反应中，若正反应放热，则生成物稳定；若正反应吸热，则反应物稳

定。即本身所具有的能量越高越活泼，本身所具有的能量越低越稳定。所以，红磷能量较低,

白磷能量较高，稳定性较低。

2.盖斯定律的内容：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。或者说,

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。

3.盖斯定律的应用方法

(D“虚拟路径”法

若反应物A变为生成物D,可以有两个途径

①由A直接变成D,反应热为△〃；

②由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别为△〃、A"、

如图所示：

AH

则有△仁△必+△A+

(2)加合法

运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。

［归纳总结］

应用盖斯定律计算反应热的方法

(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。

(3)将一个热化学方程式左右颠倒时，△〃的符号必须随之改变。

［活学活用］

1.已知C(s)+，(g)=CO(g)AH

上述反应在a供应充分时，可燃烧生成co*o?供应不充分时，虽可生成co,但同时还部分

生成co?。因此该反应的△〃无法直接测得。但是下述两个反应的△〃却可以直接测得：

(l)c(s)+O2(g)=CO2(g)

△h=一393.5kJ,mol-1

(2)CO(g)+1o2(g)=C02(g)

A4=-283.0kJ•mol-1

根据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的△儿

分析上述两个反应的关系，即知：

△〃=。

则C(s)与02(g)生成CO(g)的热化学方程式为。

答案△〃一△〃

C(s)+；Oz(g)^CO(g)AZ/=-110.5kJ,mol-1

解析根据已知条件，可以虚拟如下过程：

AW|

C(s)»CO2(g)

由盖斯定律可知A〃=AA=-110.5kJ•mol，

热化学方程式是C(s)+1oz(g)=CO(g)AQ—llO.5kJ•mol

2.在298K、101kPa时，已知:

2H20(g)=02(g)+2H2(g)AH

CL(g)+H2(g)=2HCl(g)

2C12(g)+2H20(g)=4HC1(g)+02(g)

则△耳与△〃和△/%间的关系正确的是()

A.△A=A4+2AA

B.△4=△〃+△/%

C.X压=&H\-2ZHi

D.△〃=△〃一△"

答案A

解析第三个方程式可由第二个方程式乘以2与第一个方程式相加得到，由盖斯定律可知

△〃=△〃+2A4。

探究点二反应热的计算

191

1.100g炭粉燃烧所得气体中，C0占§体积、C02占§体积，且C(s)+/(g)=CO(g)

=-110.35kJ•mol-1

1

CO(g)+^>2(g)=C02(g)A〃=-282.57kJ,mol

C(s)+O2(g)(g)△〃=—392.92kJ,mol-1

与这些炭完全燃烧相比较，损失的热量是o

答案784.92kJ

解析炭粉完全燃烧可分两步，先生成C0放热，C0再生成COz再放热，总热量即为完全燃

烧放出的热量，因此不完全燃烧与完全燃烧相比，损失的热量就是生成的C0燃烧放出的热

量。

-1

CO(g)+^O2(g)=CO2(g)△〃=-282.57kJ-mol

1mo1282.57kJ

(100/12)X1/3mol(2

g784.92kjo

2.已知：

(l)Zn(s)+］()2(g)=ZnO(s)

△"=-348.3kJ-mol-1

(2)2Ag(s)+1o2(g)=Ag20(s)

△〃=-31.0kJ•mol-1

则Zn(s)+AgzO(s)=ZnO(s)+2Ag(s)的A月等于«

答案-317.3kJ•mor1

解析根据盖斯定律，将方程式(1)—(2)得，△〃=-348.3kJ,mol-1—(—31.0kJ,mol

')=—317.3kJ,mol'o

［归纳总结］

有关反应热计算的依据

(1)热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正负号；各项的化学计量数包

括△〃的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。

(2)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△〃相加或相减，得到一

个新的热化学方程式。

(3)根据反应物和生成物的键能，△仁反应物的键能和一生成物的键能和。

［活学活用］

3.氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷燃烧的热化学方程式分别为

H2(g)+1o2(g)=H20(1)

△〃=一285.8kJ•mol-1

CO(g)+$2(g)=CO2(g)

△〃=-283.0kJ•mol-1

C8H18(1)+yO2(g)=8CO2(g)+9H20(l)

A〃=-5518kJ•mol-1

CH”(g)+202(g)=C02(g)+2比0⑴

△"=-890.3kJ•mol，

相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时，放出热量最少的是()

A.H2B.COC.CSH18D.CJ

答案B

解析题中各△〃对应的可燃物的物质的量为1mol,把它们的△〃值换算成1g可燃物燃

烧的热量(即△加筋即可比较。

4.健能是指在25°C、1.01XIO'pa时，将imol理想气体分子AB拆开为中性气态原子A

和B时所需要的能量。已知键能:II—H>3436kJ•mor1；Cl—Cl为243kJ•mol?H—Cl

为431kJ•mor'«下列说法中不正确的是()

A.1mol心中的化学键断裂时需要吸收436kJ能量

B.2molHC1分子中的化学键形成时要释放862kJ能量

C.此反应的热化学方程式为

-1

H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)A/A=183kJ•mol

D.此反应的热化学方程式为九④+1ci2(g)=HCl(g)△〃=-91.5kJ•mol7

答案c

解析由键能可知，每摩尔IIH键断开需要吸收436kJ的能量，每摩尔C1—C1键断开需要

吸收243kJ能量，每摩尔HC1键形成会放出431kJ的能量，由此可知A、B说法正确；同

时根据热化学方程式的书写要求，1mol压和1molCk反应的反应热为436kJ-mor,+

243kJ,mol-1—431kJ,mol-1X2=-183kJ,mol则gmolH2和gmolCl?摩尔反应的

反应热为一⑻夕"°1'=一91.5kj・mo「,为负，故C项的说法错误，D项的说法

正确。

⑥学习小结

一依据热化学方程式：反应热与各物质的物质的

量成正比

—“虚拟路径”法

一依据盖斯定律

反应热的计算依据一一加合法

一依据一定物质的量或质量的物质的反应热△〃

_一依据反应物和生成物的键能之差

一»H=Q吸一0放

自我•检测区检测学习效果体验成功快乐

1.下列关于盖斯定律描述不正确的是（）

A.化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关

B.盖斯定律遵守能量守恒定律

C.利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热

D.利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热

答案A

解析化学反应的反应热与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关。

2.已知热化学方程式：

（金刚石，

Cs）+02（g）=C02（g）A〃①

（石墨，

Cs）+02（g）=C02（g）△A②

C（石墨，s）=C（金刚石，s）△另=1.9kJ•mo]-'③

下列说法正确的是（）

A.石墨转化成金刚石的反应是吸热反应

B.金刚石比石墨稳定

C.一△及

D.△股A"

答案A

解析由方程式③中△片=L9kJ・molT>o得出石墨比金刚石稳定，故A项对，B项错；C

项中正确结论应为△//与A"均小于零，石墨具有的能量低于金刚石，

故都生成COz时D项错。

3.已知似g）+C12（g）=2HCl（g）A/A=-184.6kJ•mol-1,则反应HC1（g）=jii2（g）

Ck(g)的△〃为()

A.184.6kJ,mol'B.-92.3kJ•mol

C.-369.2kJ•mor1D.92.3kJ-mol-1

答案D

解析据两热化学方程式的关系可知△〃=一(—184.6kJ,mol')义^=92.3kJ•molD

正确。

4.己知热化学方程式：

-1

ll20(g)=II2(g)+1o2(g)A//=241.8kJ-mol

-1

H2(g)+1o2(g)=H2O(l)△〃=-285.8kJ-mol

当1g液态水变为水蒸气时，其热量变化是()

A.△〃=88kJ,mol1

B.Atf=2.44kJ•mol-1

C.A"=-4.98kJ•moF'

D.AH——44kJ,mol1

答案B

解析将两式相加得到H2O(g)=H2O(l)△Z<=—44kJ•moP1,所以每1g液态水变成水

44

蒸气需要吸收的热量为.kj、2.44kJ。

lo

5.己知：Na2C03•10H20(s)=Na2C03(s)+10H20(g)

△弁=532.36kJ•mol-1

Na2C0；(-10H20(s)=Na2C0：i•H2O(s)+9H20(g)

△豆=473.63kJ•mol"

写出Na2c。3•H20脱水反应的热化学方程式：。

答案Na2C03•H20(S)=Na2cO3(S)+H20(g)

A〃=58.73kJ♦mol1

解析通过观察两个热化学方程式，可将两式相减，从而得到Na2c03・lW)(s)=Na£03(s)

-1

+H20(g)o故〃一AA=532.36kJ•mor'-473.63kJ•mor'=58.73kJ•mol.

40分钟课时作业

［基础过关］

一、由反应热比较物质的稳定性

1.化学反应:C(s)+1o2(g)=C0(g)△HKO

CO(g)+1o2(g)=CO2(g)△冰0

C(s)+O2(g)=CO2(g)A^<0；

下列说法中不正确的是(相同条件下)()

A.56gCO和32gOz所具有的总能量大于88gCO2所具有的总能量

B.12gC所具有的能量一定大于28gCO所具有的能量

C.

D.将两份质量相等的碳燃烧，生成CO?的反应比生成CO的反应放出的热量多

答案B

解析A项由C0(g)+1a(g)=C02(g)△冰。得2C0(g)+02(g)=2C02(g)A〃=2A〃〈0,

为放热反应，说明56gCO和32gO2所具有的总能量大于88gCO,所具有的总能量，A正

确；B项由C(s)+102(g)=C0(g)RHK0,不能判断C与CO能量的相对大小，B错；C项

由盖斯定律知C正确；D项质量相等的碳完全燃烧时比不完全燃烧时放出

的热量多，D正确。

2.己知25℃、101kPa条件下：

①4Al(s)+302(g)=2A1203(S)

A〃=-2834.9kJ•mol-1

②4Al(s)+203(g)=2ALO3(S)

△〃=-3119.1kJ•mol-1

由此得出的正确结论是()

A.等质量的比能量低，由变。3为吸热反应

B.等质量的比能量高，由。2变。3为放热反应

C.。3比稳定，由6变Q,为吸热反应

D.比稳定，由变为放热反应

答案A

解析根据盖斯定律②一①得20式g)=302(g)△仁一284.2kJ等质量的6能量

低。

3.灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。

已知：

①Sn(白，s)+2HC1(aq)=SnCl2(aq)+H2(g)A/Z

②Sn(灰，s)+2HC1(aq)=SnCL(aq)+H2(g)A外

>139℃

③Sn（灰，s）<13*2gSn（白，s）

△片=2.1kJ•moF'

下列说法正确的是()

A.△舱A"

B.锡在常温下以灰锡状态存在

C.灰锡转化为白锡的反应是放热反应

D.锡制器皿长期处在低于13.2C的环境中，会自行毁坏

答案D

解析由③知Sn(灰)转化为Sn(白)是吸热的，当温度低于13.2℃时Sn(白)自动转化为

Sn(灰)，所以A、B、C都错，只能选D。

二、盖斯定律的应用

4.已知：

02C(s)+02(g)=2C0(g)

△0kJ,mol'；

②2H2(g)+02(g)=2H20(g)

△〃=-483.6kJ•mol-1.,

则制备水煤气的反应C(s)+H2(g)=C0(g)+H2(g)的△〃为()

A.262.6kJ•mol-'B.-131.3kJ•moC

C.-352.3kJ•mol-1D.131.3kJ•inol-1

答案D

解析根据盖斯定律，由题意知：

①X1/2—②X1/2得：

△“=(-221.0kJ•moF')X1/2-(-483.6kJ•mol_1)X1/2=131.3kJ•mof'o

5.能源问题是人类社会面临的重大课题，上、CO、CH2H(g)都是重要的能源物质，Imol上

述物质完全燃烧后放出热量依次为285.8kJ、282.5kJ、726.7kJ。已知CO和比在一定条

件下可以合成甲醇CO(g)+2H2(g)=CH：t0H(l)。则CO与比反应合成甲醇的热化学方程式为

()

A.C0(g)+2H2(g)=CH；(0H(l)

△77=-127.4kJ-mol-1

B.C0(g)+2H2(g)=CH30H(l)

△〃=127.4kJ•mol-1

C.C0(g)+2H2(g)=CH30H(g)

△"=-127.4kJ•mol-1

D.C0(g)+2H2(g)=CH30H(g)

△〃=127.4kJ•mol"1

答案A

解析根据题给1mol三种物质完全燃烧后放出的热量可以写出：

H2(g)+^Oa(g)=H2O(1)

A/Z=-285.8kJ-molT①

CO(g)+1o2(g)=C02(g)

△用=-282.5kJ•mol_1@

CThOlKl)+|o2(g)=C02(g)+2也0(1)

△A=-726.7kJ-mo]T③

运用盖斯定律进行计算，即①X2+②一③可得：C0(g)+2Hz(g)=CHQH⑴△仁2A/Z+

△用一A4=2X(—285.8kJ•mor1)+(-282.5kJ.mol-1)-(-726.7kJ•mol_1)=-

127.4kJ-mol-1.,

6.已知：HzO(g)=4120(1)XH=@kJ,mol-1

CzH50H(g)=C2HSOH(1)△〃=QkJ•molt

C2H5OH(g)+302(g)=2C02(g)+3H20(g)

△H=QskJ,mol-1

若使46g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为()

A.(。+@+。,)kJ

B.0.5(Q+Q+Q)kJ

C.(0.5QT.5Q+0.5Q)kJ

D.(3。一Q+Q)kJ

答案D

解析由盖斯定律和题意可得，乙醇燃烧的热化学方程式：C2H50H(l)+302(g)=2C02(g)+

3H20(l)△，=(3Q—Q+Q)kJ・moL。

7.已知：

33

Fe203(s)+^C(s)=^C02(g)+2Fe(s)

△〃=234.1kJ•mol-1@

-1

C(s)+02(g)^C02(g)AG=-393.5kJ,mol0

则2Fe(s)+|OM(g)=Fe2()3(s)的△A是()

A.—824.4kJ•mol1B.—627.6kJ•mol1

C.-744.7kJ-mor1D.-169.4kJ•mol-1

答案A

333

解析由盖斯定律可知：②一①得2Fe(s)+W)2(g)=Fe203(s),所以A〃=]X(-393.5

kJ,mol')—234.1kJ,mol'=—824.35kJ,mol'^―824.4kJ,mol

三、根据热化学方程式计算反应热

8.已知：

H?(g)+^02(g)=1120(1)

△〃=一285.83kJ•mol-1

CO(g)+，(g)=CO2(g)

△〃=-282.9kJ•mor1

若氢气与一氧化碳的混合气体完全燃烧可生成5.4gHQ(1),并放出114.3kJ热量，则混

合气体中C0的物质的量为()

A.0.22molB.0.15molC.0.1molD.0.05mol

答案c

解析设当生成5.4gHzO时放出的热量为X,则

-1

H2(g)+1o2(g)=H2O(l)A//=-285.83kJ•mol

18g285.83kJ

5.4gx

解得户85.75kJ

由CO燃烧放出的热量为114.3kJ—85.75kj=28.55kJ；

设CO的物质的量为y,则

-1

CO(g)+^02(g)=C02(g)A〃=-282.9kJ•mol

1mol282.9kJ

y28.55kJ

解得：尸》0.1molo

9.已知下列热化学方程式：

1

C(s)+02(g)^C02(g)△//=—393.5kJ,mol

-1

2H2(g)+02(g)=2H20(g)A"=-483.6kJ•mol

现有0.2mol的炭粉和氢气组成的气、固混合物在氧气中完全燃烧，共放出63.53kJ热量,

则炭粉与氢气的物质的量之比为()

A.1：1B.1：2

C.2：3D.3：2

答案A

解析设炭粉的物质的量为x,的物质的量为y,由题意知

卜+y=0.2mol

1483.6kJ,mol1

393.5kJ•mol7+-------1-------y=63.53kJ

解得x=0.1mol,y=0.1mol,贝!Ix：y—1：1。

10.已知：

①CH“g)+202(g)=CO2(g)+2H20(l)AQ

②2H2(g)+02(g)=2H20(g)A氏

③24(g)+02(g)=2H20(1)△笈

常温下取体积比为4：1的甲烷和氢气的混合气体11.2L(标准状况)，经完全燃烧恢复至室

温，放出的热量为()

A.-(0.4molXAA1+0.05molXAA)

B.-(0.4molXA^+0.05molXA")

C.-(0.4molXA«+0.1molXAj%)

D.-(0.4molX+0.1molXA曲

答案A

11214ii?l1

解析CH,的物质的量为八，；\TX］=0.4mol,府的物质的量为"，\

22.4L,mol522.4L,mol5

0.1mol,混合气体完全燃烧放出的热量为一(0.4molXAZ^+O.05molXA")。

11.人体内葡萄糖的消耗可用下列热化学方程式表示：CdIl2Ofi(s)+602(g)=6C02(g)+6H20(l)

△〃=—2800.6kJ-moK1,如果某人每天消耗12540kJ的热量，则他每天至少需摄入葡

萄糖的质量为()

A.806gB.1000gC.1250gD.15000g

答案A

解析需要葡萄糖的质量为kJ.x180g-mor'^806g。

乙oUU.okJ•mol

［能力提升］

12.发射卫星时可用朋(NzH」)为燃料和二氧化氮(NOJ作氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。

已知：

N2(g)+202(g)=2N02(g)

A〃=67.7kJ•mol”

NzHKg)+02(g)=N2(g)+2H20(g)

△"=-543kJ•mol-'②

(g)+；Fz(g)=HF(g)

A//=-269kJ•mo。③

H2(g)+1o2(g)=H20(g)

△〃=-242kJ-mol_1@

(1)朋和二氧化氮反应的热化学方程式为o

(2)有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，反应释放的能量更大，试写出肺和氟气反应

的热化学方程式：

答案(l)2N2H,(g)+2N02(g)=3N2(g)+4HQ(g)

△〃=-l153.7kJ-mol-1

(2)N2H.,(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g)

△//=-1135kJ•mol-'

解析(1)结合盖斯定律②X2一①得：2N2HNg)+2N02(g)=3N2(g)+4HQ(g),A〃=(-543

_1

kJ,mol')X2—(+67.7kJ,mol)=-1153.7kJ,mol'o

(2)结合盖斯定律知：②+③X4—④X2得反应NN(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g)的反应热

△〃=(一543kJ•mol-1)+(-269kJ•molX4—(一242kJ•mol"')X2=-1135

kJ,mol''o

13.“西气东输”是西部开发的重点工程，这里的气是指天然气，其主要成分是甲烷。工业

上将C与水在高温下反应制得水煤气,水煤气的主要成分是CO和也，两者的体积比约为1：1。

己知：1molCO气体完全燃烧生成CO2气体放出283kJ热量；1mol压完全燃烧生成液态

水放出285.8kJ热量；1molCH,气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890kJ热量。

(1)写出上完全燃烧生成液态水的热化学方程式：

若1molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气，放出的热量__________890kJ(填“>”、

“=”或)。

(2)忽略水煤气中其他成分，相同状况下若得到相等的热量，所需水煤气与甲烷的体积比约

为一:燃烧生成的CO2的质量比约为._____。

⑶以上数据和计算说明，以天然气代替水煤气作民用燃料，突出的优点是

答案(1)2ft(g)+O2(g)=2a0(1)

A〃=—571.6kJ,mol-l<

(2)3：13：2

(3)相同物质的量的物质燃烧时，天然气放出热量多，且减少了CO2的排放量，有利于保护

环境

解析(1)1mol出完全燃烧生成液态水放出285.8kJ热量，根据热化学方程式的书写要求,

-1

则2H2(g)+02(g)=2H20(l)A//=-571.6kJ•mol«

因气态水变为液态水要放热，故1molCHi完全燃烧生成CO?和水蒸气，放出的热量小于890

kJ。

⑵设放出的热量为890kJ,所需CH”的体积为匕，则所需水煤气的体积为

____________890kJ.以煤气_3_K_3

X2%=3%,==

283kJ•mor'+285.8kJ-molT1TT°

由CO〜CO?CH4-C02

153

知3体积水煤气得1.5体积C02.l体积甲烷得1体积C0,,故燃烧生成的C02质量比为卞=1

(3)相同物质的量的物质燃烧时，天然气放出热量多，且减少了C02的排放。

14.把煤作为燃料可通过下列两种途径：

途径IC(s)+02(g)=C02(g)A〃〈0①

途径n先制成水煤气：

C(s)+H20(g)=C0(g)+H2(g)AA>0②

再燃烧水煤气：

2C0(g)+02(g)=2C02(g)③

2H2(g)+02(g)=2H20(g)〈。④

请回答下列问题：

(1)途径I放出的热量理论上_______