第29讲　反应热的测定与计算

1/1第29讲反应热的测定与计算1.了解中和反应反应热测定的原理及操作。2.掌握盖斯定律的内容及应用，能运用盖斯定律进行有关反应热的计算。考点一中和反应反应热的测定必备知识1.中和反应反应热：25℃和101kPa下，在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1molH2O时所放出的热量，为57.3kJ（实验值）。2.中和反应反应热的测定（1）实验装置（2）实验步骤（3）数据处理ΔH＝－（c＝4.18J·g－1·℃－1＝4.18×10－3kJ·g－1·℃－1。易错辨析（1）在中和反应反应热的测定实验中，应把NaOH溶液分多次倒入。（）（2）用稀氨水代替稀NaOH溶液进行中和反应反应热测定实验，会使中和反应反应热测定的数值偏大。（）（3）为测定反应H＋（aq）＋OH－（aq）H2O（l）的ΔH，也可以选用0.1mol·L－1NaHSO4溶液和0.1mol·L－1NaOH溶液进行实验。（（4）HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则0.5molH2SO4和足量Ba（OH）2反应的ΔH＝－57.3kJ·mol－1。（）关键能力考向中和反应反应热及其测定1.已知：H＋（aq）＋OH－（aq）H2O（l）ΔH＝－57.3kJ·mol－1。下列说法或表示中正确的是（A.酸碱中和反应后体系的能量将增加B.HCl（aq）＋NaOH（aq）NaCl（aq）＋H2O（l）ΔH＝－57.3kJ·mol－C.盐酸和氨水中和反应后放热一定等于57.3kJD.1molH2SO4（aq）完全被中和放热57.3kJ2.某化学实验小组用简易量热计（装置如图），测量中和反应的反应热的实验步骤如下：①用量筒量取50mL0.50mol·L－1盐酸倒入量热计内筒中，测出盐酸的温度。用水把温度计冲洗干净，擦干备用；②用另一量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度。用水把温度计冲洗干净，擦干备用；③将NaOH溶液迅速倒入量热计内筒中，使之混合均匀，测得混合液最高温度。重复上述步骤，记录数据。回答下列问题：（1）NaOH溶液与盐酸混合均匀的正确操作是（填字母）。a.把NaOH溶液分多次倒入量热计内筒中与盐酸反应b.用温度计小心搅拌c.揭开杯盖用玻璃棒搅拌d.用套在温度计上的玻璃搅拌器上下轻轻地搅动e.实验时可用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器（2）NaOH溶液稍过量的原因：。（3）稀盐酸和氢氧化钠溶液的密度都视为1g·cm－3，溶液的比热容c＝4.18×10－3kJ·g－1·℃－1。某学生实验记录数据如下：实验序号起始温度t1/℃最高温度t2/℃盐酸氢氧化钠溶液混合溶液120.020.123.2220.220.423.4320.520.623.6计算生成1molH2O（l）时的反应热：ΔH＝－（m1＋m2（4）问题讨论①在中和反应反应热的测定实验中，使用弱酸或弱碱会使测得的中和反应反应热数值（填“偏高”“不变”或“偏低”），其原因是。②有两组实验：ⅰ.50mL0.50mol·L－1盐酸和50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，ⅱ.60mL0.50mol·L－1盐酸和50mL0.55mol·L－1NaOH溶液。实验ⅰ、ⅱ反应放出的热量（填“相等”或“不相等”，下同），测得生成1molH2O（l）时中和反应反应热，原因是。考点二盖斯定律反应热的计算与比较必备知识1.盖斯定律内容通过大量实验证明，不管化学反应是完成或分几步完成，其反应热是的。即化学反应的反应热只与反应体系的始态和有关，而与反应的途径无关，这就是盖斯定律意义应用盖斯定律可以间接计算某些反应的反应热应用有以下两个反应：C（s）＋O2（g）CO2（g）ΔH1＝－393.5kJ·mol－CO（g）＋12O2（g）CO2（g）ΔH2＝－283.0kJ·mol根据盖斯定律，设计合理的途径，计算出C（s）＋12O2（g）CO（g）的反应热Δ（1）虚拟路径法：根据所给的两个方程式，反应C（s）＋O2（g）CO2（g）可设计为如下途径ΔH1＝ΔH＋ΔH2，即ΔH＝ΔH1－ΔH2＝。（2）加合法：将两个热化学方程式相减即得C（s）＋12O2（g）CO（g）ΔH2.反应热的计算方法计算依据计算方法反应物的总能量和生成物的总能量ΔH＝E（生成物的总能量）－E（反应物的总能量）化学键的键能ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和反应历程正逆反应的活化能ΔH＝正反应的活化能之和－逆反应的活化能之和燃烧热可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×燃烧热盖斯定律根据盖斯定律，可以将两个或若干个热化学方程式相加或相减等代数运算（包括ΔH运算），得到一个新的热化学方程式热化学方程式热化学方程式与数学上的方程式相似，可以左右颠倒同时改变ΔH的正负号，各项的系数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数（1）25℃、101kPa时，56gCO在足量的O2中充分燃烧，放出565.2kJ热量。则CO的燃烧热为ΔH＝。（2）0.050L2.00mol·L－1H2SO4溶液与0.200L1.05mol·L－1KOH溶液完全反应，放出11.46kJ热量，则生成1molH2O（l）的反应热ΔH＝。（3）EA、EB、EC、ED分别表示A（g）、B（g）、C（g）、D（g）所具有的能量，则对于反应：A（g）＋B（g）C（g）＋D（g）ΔH＝（用含EA、EB、EC、ED的代数式表示3.反应热的大小比较（1）根据反应物的量的大小关系比较焓变的大小①H2（g）＋12O2（g）H2O（g）Δ②2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）ΔH反应②中H2的量更多，因此放热更多，故ΔH1ΔH2。（2）根据反应进行的程度大小比较焓变的大小③C（s）＋12O2（g）CO（g）Δ④C（s）＋O2（g）CO2（g）ΔH反应④中，C完全燃烧，放热更多，故ΔH3ΔH4。（3）根据反应物或生成物的状态比较焓变的大小⑤S（g）＋O2（g）SO2（g）ΔH⑥S（s）＋O2（g）SO2（g）ΔH方法一：图像法，上述两反应能量随反应过程的变化曲线。由图像可知：｜ΔH5｜＞｜ΔH6｜，但ΔH5＜0，ΔH6＜0，故ΔH5ΔH6。方法二：通过盖斯定律构造新的热化学方程式。由反应⑤－反应⑥可得S（g）S（s）ΔH＝ΔH5－ΔH6＜0，故ΔH5ΔH6（4）根据特殊反应的焓变情况比较焓变的大小⑦2Al（s）＋32O2（g）Al2O3（s）Δ⑧2Fe（s）＋32O2（g）Fe2O3（s）Δ由反应⑦－反应⑧可得2Al（s）＋Fe2O3（s）2Fe（s）＋Al2O3（s）ΔH＝ΔH7－ΔH8，已知铝热反应为放热反应，故ΔH＜0，ΔH7ΔH8关键能力考向1利用盖斯定律计算反应热（ΔH）1.（2025·八省联考晋陕青宁卷节选）1，3-丁二烯（C4H6，简称丁二烯）是生产橡胶的一种重要原料，其制备方法不断创新。1-丁烯（C4H8）催化脱氢法是工业生产丁二烯的方法之一。25℃时，相关物质的燃烧热数据如下表：物质C4H8（g）C4H6（g）H2（g）燃烧热ΔH/（kJ·mol－1）a－2542－286已知：C4H8（g）C4H6（g）＋H2（g）ΔH＝＋110kJ·mol－1，则a＝2.（1）（2025·山东青岛模拟节选）以CH3OH（g）和CO2（g）为原料在一定条件下可制备HCOOCH3（g），发生的主要反应如下：Ⅰ.CH3OH（g）＋CO2（g）⇌HCOOH（g）＋HCHO（g）ΔH1＝＋756.83kJ·mol－1Ⅱ.HCOOH（g）＋CH3OH（g）⇌HCOOCH3（g）＋H2O（g）ΔH2＝＋316.12kJ·mol－1Ⅲ.2HCHO（g）⇌HCOOCH3（g）ΔH3＝－162.04kJ·mol－1反应4CH3OH（g）＋2CO2（g）⇌3HCOOCH3（g）＋2H2O（g）的ΔH＝。（2）（2025·广东梅州模拟节选）油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有H2S，需要回收处理并加以利用。根据文献，对H2S的处理主要有两种方法。①克劳斯工艺。该工艺经过两步反应使H2S转化为S2：反应Ⅰ：2H2S（g）＋3O2（g）2SO2（g）＋2H2O（g）ΔH1＝－1036kJ·mol－反应Ⅱ：4H2S（g）＋2SO2（g）3S2（g）＋4H2O（g）ΔH2＝＋94kJ·mol－写出该工艺总反应的热化学方程式。②分解法。反应Ⅲ：2H2S（g）S2（g）＋2H2（g）ΔH3＝＋170kJ·mol－1，相比克劳斯工艺，分解法处理H2S的优点是利用盖斯定律计算反应热的“四步骤”将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式，反应热也作相应的加减运算。考向2反应热大小比较3.根据以下热化学方程式，ΔH1和ΔH2的大小比较错误的是（）A.H2（g）＋Br2（g）2HBr（g）ΔH1，H2（g）＋Br2（l）2HBr（g）ΔH2，则ΔH1＜ΔB.2H2S（g）＋3O2（g）2SO2（g）＋2H2O（l）ΔH1，2H2S（g）＋O2（g）2S（s）＋2H2O（l）ΔH2，则ΔH1＞ΔC.CaCO3（s）CaO（s）＋CO2（g）ΔH1，CaO（s）＋H2O（l）Ca（OH）2（s）ΔH2，则ΔH1＞ΔD.H2（g）＋Cl2（g）2HCl（g）ΔH1，H2（g）＋Br2（g）2HBr（g）ΔH2，则ΔH1＜Δ4.（2025·广东梅州模拟）PCl3和PCl5都是重要的化工产品。磷与氯气反应有如图转化关系。已知：在绝热恒容密闭容器中发生反应（1）、反应（2），反应体系的温度均升高。下列叙述正确的是（）A.ΔH3＞0 B.ΔH1＝ΔH2＋ΔH3C.ΔH2＞ΔH3 D.ΔH1＜ΔH3“四看”比较反应热（ΔH）的大小（1）看能量变化看是吸热反应还是放热反应，吸热反应的ΔH＞0，放热反应的ΔH＜0，且吸热反应的ΔH大于放热反应的ΔH（2）看物质状态等量的同一物质，处于气态、液态和固态时，所具有的能量依次减小。比较ΔH大小时，要考虑物质状态的影响（3）看反应程度对于同一反应物，反应进行的程度不同，ΔH不同（4）看反应关系对于不同的反应，若含有相同的反应物或生成物，可结合质量守恒定律和盖斯定律分析ΔH的大小1.（2025·重庆高考12题）肼（N2H4）与氧化剂剧烈反应，释放大量的热量，可作火箭燃料。已知下列反应：（1）2NH3（g）＋3N2O（g）4N2（g）＋3H2O（l）ΔH1＝akJ·mol－（2）N2O（g）＋3H2（g）N2H4（l）＋H2O（l）ΔH2＝bkJ·mol－（3）N2H4（l）＋9H2（g）＋4O2（g）2NH3（g）＋8H2O（l）ΔH3＝ckJ·mol－则反应N2H4（l）＋O2（g）N2（g）＋2H2O（l）的ΔH（kJ·mol－1）为（A.14（a＋3b－c） B.14（a－3b＋C.a－3b＋c D.a＋3b－c2.（1）（2025·安徽高考17题节选）通过甲酸分解可获得超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解反应：①HCOOH（g）CO（g）＋H2O（g）ΔH1＝＋26.3kJ·mol－②HCOOH（g）CO2（g）＋H2（g）ΔH2＝－14.9kJ·mol－反应CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）的ΔH＝kJ·mol－1（2）（2025·陕晋青宁17题节选）MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用MgCO3与H2反应生成CH4的路线，主要反应如下：Ⅰ.MgCO3（s）MgO（s）＋CO2（g）ΔH1＝＋101kJ·mol－Ⅱ.CO2（g）＋4H2（g）CH4（g）＋2H2O（g）ΔH2＝－166kJ·mol－Ⅲ.CO2（g）＋H2（g）H2O（g）＋CO（g）ΔH3＝＋41kJ·mol－计算MgCO3（s）＋4H2（g）MgO（s）＋2H2O（g）＋CH4（g）ΔH4＝kJ·mol－1。（3）（2025·广东高考19题节选）钛单质及其化合物在航空、航天、催化等领域应用广泛。以TiCl4为原料可制备TiCl3。将5.0molTiCl4与10.0molTi放入容积为V0L的恒容密闭容器中，反应体系存在下列过程。编号过程ΔH（a）Ti（s）＋TiCl4（g）⇌2TiCl2（s）ΔH1（b）TiCl2（s）＋TiCl4（g）⇌2TiCl3（g）＋200.1kJ·mol－1（c）Ti（s）＋3TiCl4（g）⇌4TiCl3（g）＋132.4kJ·mol－1（d）TiCl3（g）⇌TiCl3（s）ΔH2ΔH1＝kJ·mol－1。（4）（2025·湖北高考19题节选）CaH2（s）粉末可在较低温度下还原Fe2O3（s）。已知一定温度下：CaH2（s）＋6Fe2O3（s）Ca（OH）2（s）＋4Fe3O4（s）ΔH1＝mkJ·mol－2CaH2（s）＋Fe3O4（s）2Ca（OH）2（s）＋3Fe（s）ΔH2＝nkJ·mol－则3CaH2（s）＋2Fe2O3（s）3Ca（OH）2（s）＋4Fe（s）的ΔH3＝