1、第3课时反应焓变的计算学业要求素养对接1.了解盖斯定律及其应用。2.能进行反应焓变的简单计算。模型认知：理解盖斯定律的内容，并能运用进行焓变计算。知 识 梳 理知识点一、盖斯定律1.内容不论化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的(填“相同”或“不同”)。2.特点(1)反应的热效应只与始态、终态有关，与途径无关。(2)反应热总值一定，如下图的H与H1、H2、H3之间的关系。则HH1H2H3。(3)能量守恒：能量既不会增加，也不会减少，只会从一种形式转化为另一种形式。3.意义因为有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯(有副反应发生)，这给测定反应热造成了困难。此
2、时如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。知识点二、反应热的计算反应热计算的几种类型(1)依据热化学方程式：反应热的绝对值与各物质的物质的量成正比，依据热化学方程式中的H求反应热，如aAbB=cCdDH a b c d |H| n(A) n(B) n(C) n(D) |Q|则。(2)依据盖斯定律：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H相加或相减，得到一个新的热化学方程式，同时反应热也作相应的改变。(3)依据反应物断键吸收热量Q吸与生成物成键放出热量Q放进行计算：HQ吸Q放。(4)依据反应物的总能量E反应物和生成物的总能量E生成物进行计算：HE生成物E反应物。(5
3、)依据物质燃烧放热数值(或燃烧热H)计算：Q放n可燃物|H|。(6)依据比热公式计算：Qcmt。自 我 检 测1.已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H2283.0 kJmol1怎样利用盖斯定律求C(s)O2(g)=CO(g)的反应热H?答案(1)“虚拟路径”法根据盖斯定律知H1HH2HH1H2393.5 kJmol1(283.0 kJmol1)110.5 kJmol1(2)“加合”法变形为CO2(g)=CO(g)O2(g)H283.0 kJmol1，和相加得C(s)O2(g)CO2(g)=CO2(g)CO(g)O2(g)H110
4、.5 kJmol1即C(s)O2(g)=CO(g)H110.5 kJmol12.已知N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.2 kJmol1，往某一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，充分反应，当放出热量23.05 kJ时，求N2的转化率。解析N2(g)3H2(g)2NH3H92.2 kJmol1 1 mol 92.2 kJ x 23.05 kJx0.25 mol(N2)100%25%。答案25%3.已知HH键键能为436 kJmol1，HN键键能为391 kJmol1，根据N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，则NN键的键能为_。解析HE(NN)3E
5、(HH)6E(NH)92.4 kJmol1，代入数据，则E(NN)945.6 kJmol1。答案945.6 kJmol1学习任务、盖斯定律的应用【观图思考】1.结合图1，如何理解盖斯定律？提示略2.依据盖斯定律，图2中物质转化的各焓变间有什么关系？提示H1H2H3【名师点拨】1.虚拟路径法：设计合理的反应途径，求某反应的HHH1H2或HH3H4H5。2.加合法：由已知热化学方程式写目标热化学方程式3.解题模型4.解题注意事项(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，所求之和为其代数和。(3)将一个热化学方
6、程式颠倒时，H的“”、“”号必须随之改变。(4)为了防止出错，应将方程式左、右颠倒，用“加法”计算。【典例】根据盖斯定律，结合下述热化学方程式，回答问题。已知：(1)NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)H176 kJmol1(2)HCl(g)H2O(l)=HCl(aq)H72.3 kJmol1(3)NH3(g)HCl(aq)=NH4Cl(aq)H52.3 kJmol1(4)NH4Cl(s)H2O(l)=NH4Cl(aq)HQ则第(4)个方程式中的反应热是_。解析利用盖斯定律知，(3)(2)(1)(4)，则H52.3 kJmol1(72.3 kJmol1)(176 kJmol1)51.4
7、kJmol1。答案51.4 kJmol1变式训练盖斯定律指出：化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体反应进行的途径无关。物质A在一定条件下可发生一系列转化，由图判断下列关系错误的是()A.AF，HH6B.H1H2H3H4H5H61C.CF，|H|H1H2H6|D.|H1H2H3|H4H5H6|解析AF过程与FA过程相反，两个过程反应热的数值大小相等，符号相反，A项正确；整个变化过程起始物和终态物均为A物质，能量变化为0，故H1H2H3H4H5H60，B项错误；FC的HH6H1H2，则CF的H(H1H2H6)，而AD的HH1H2H3，DA的HH4H5H6，二者
8、数值相等，符号相反，所以C项、D项也都正确。答案B1.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以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。答案A2.已知断裂1 mol H2(g)中的HH键需要吸收436.4 kJ的能量，断裂1 mol O2(g)中的共价键需要吸收498 kJ的能量，生成H2O(g)中的1 mol HO键能放出462.8 kJ的能量。下列说法正确的是()A.断裂1
9、 mol H2O中的化学键需要吸收925.6 kJ的能量B.2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H480.4 kJmol1C.2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H471.6 kJmol1D.H2(g)O2(g)=H2O(l)H240.2 kJmol1解析A项，没有指明水的状态，错误；B项，H2E(HH)E(OO)4E(HO)2436.44984462.8480.4(kJmol1)，正确；题给信息中H2O均为气态，C、D错误。答案B3.已知H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6 kJmoL1，则反应HCl(g)=H2(g)Cl2(g)的H为()A.184.6 kJmoL1 B.
10、92.3 kJmoL1C.369.2 kJmoL1 D.92.3 kJmoL1解析据两热化学方程式的关系可知H(184.6 kJmoL1)92.3 kJmoL1，D正确。答案D4.下列各组热化学方程式中，化学反应的H前者大于后者的是()C(s)O2(g)=CO2(g)H1C(s)O2(g)=CO(g)H2S(s)O2(g)=SO2(g)H3S(g)O2(g)=SO2(g)H4H2(g)O2(g)=H2O(l)H52H2(g)O2(g)=2H2O(l)H6CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H7CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(s)H8A. B.C. D.答案C5.下列说法或表示方
11、法正确的是()A.已知2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H1；2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2，则H1H2B.在稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3 kJC.由C(s，石墨)=C(s，金刚石)H1.90 kJmol1可知，金刚石比石墨稳定D.在101 kPa时，2 g H2完全烧烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，则表示氢气燃烧的热化学方程式为：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H285.8 kJmol1解析A项，2 mol H2(g)与1
12、 mol O2(g)完全燃烧生成2 mol H2O(l)放出的热量大于生成2 mol H2O(g)放出的热量，因H1、H2均小于零，所以H1H2B.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13.2 的环境中，会自行毁坏解析由知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，D正确。答案D3.已知：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)Ha kJmol12C(s)O2(g)=2CO(g)H220 kJmol1HH键、O=O键和OH键的键能分别为436 kJmol1、496 kJmol1和4
13、62 kJmol1，则a为()A.332 B.118C.350 D.130解析根据盖斯定律，由第一个反应2第二个反应得，2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H(2a220)kJmol1。根据反应热与键能的关系计算，则2a2204462(4362496)，解得a130。本题选D。答案D4.已知下列热化学方程式：Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)；H24.8 kJ/molFe2O3(s)CO(g)=Fe3O4(s)CO2(g)；H15.73 kJ/molFe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO2(g)；H640.4 kJ/mol则14 g CO气体还原足量FeO固体得
14、到Fe单质和CO2气体时对应的H约为()A.218 kJ/mol B.109 kJ/molC.218 kJ/mol D.109 kJ/mol解析14 g CO气体的物质的量为mol。该问题可以转化为CO(g)FeO(s)=Fe(s)CO2(g)H？所以应用盖斯定律，若把已知给出的3个热化学方程式按照顺序编号为、，那么由已知反应()即可得到所求反应，再由盖斯定律即可得出结果。答案B5.能源问题是人类社会面临的重大课题，H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质，它们的燃烧热依次为285.8 kJmoL1、282.5 kJmoL1、726.7 kJmoL1。已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO
15、(g)2H2(g)=CH3OH(l)。则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为()A.CO(g)2H2(g)=CH3OH(l)H127.4 kJmoL1B.CO(g)2H2(g)=CH3OH(l)H127.4 kJmoL1C.CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H127.4 kJmoL1D.CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H127.4 kJmoL1解析根据题给三种物质的燃烧热可以写出：H2(g)O2(g)=H2O(l)H1285.8 kJmoL1CO(g)O2(g)=CO2(g)H2282.5 kJmoL1CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H3726.7 kJm
16、oL1运用盖斯定律进行计算，即2可得：CO(g)2H2(g)=CH3OH(l)H2H1H2H32(285.8 kJmoL1)(282.5 kJmoL1)(726.7 kJmoL1)127.4 kJmoL1。答案A6.已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H1CO2(g)C(s)=2CO(g)H22CO(g)O2(g)=2CO2(g)H34Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H43CO(g)Fe2O3(s)=3CO2(g)2Fe(s)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()A.H10，H30，H40C.H1H2H3 D.H3H4H5解析C、CO的燃烧都是放热反应，故H10、H30，铁的氧
17、化为放热反应，则H4”、“”或“”)890 kJ。(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_；燃烧生成的CO2的质量比约为_。(3)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_。解析(1)1 mol H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量，根据热化学方程式的书写要求，则2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmoL1。因气态水变为液态水要放热，故1 mol CH4完全燃烧生成CO2和水蒸气，放出的热量小于890 kJ。(2)设放出的热量为890 kJ，所需CH4的体积为Vm，则所需水煤气的体积为2Vm3Vm
18、，故。由COCO2，CH4CO2。知3体积水煤气得1.5体积CO2，1体积甲烷得1体积CO2，故燃烧生成的CO2质量比为。(3)使用天然气作燃料，燃烧热值高，且减少了CO2的排放。答案(1)2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmoL1(2)3132(3)燃烧热值高，减少了CO2的排放量，有利于保护环境13.(1)甲硅烷(SiH4)是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和水蒸气。已知室温下1 g甲硅烷自燃放出热量44.6 kJ，其热化学方程式是：_。 (2)使Cl2(g)和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl(g)和CO2(g)是放热反应，当1 mol Cl
19、2(g)参与反应时释放145 kJ的热量，写出此反应的热化学方程式：_。 (3)家用液化气中的主要成分之一是丁烷，当10 kg丁烷完全燃烧并生成CO2和液态水时，放出的热量是5105 kJ，试写出丁烷燃烧的热化学方程式：_。 解析(1)1 mol SiH4完全燃烧生成SiO2(s)和H2O(g)时，放出热量为3244.6 kJ1 427.2 kJ，故其热化学方程式为：SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(g)H1 427.2 kJmoL1。(2)由题意可知Cl2、H2O和C发生反应的化学方程式为2Cl22H2OC=4HClCO2，2 mol Cl2参加反应释放出的热量为2145
20、kJ290 kJ，故其热化学方程式为：2Cl2(g)2H2O(g)C(s)=4HCl(g)CO2(g)H290 kJmoL1。(3)1 mol丁烷完全燃烧生成CO2(g)和液态水时，放出的热量为58 g2 900 kJ，故其热化学方程式为：C4H10(g)O2(g)=4CO2(g)5H2O(l)H2 900 kJmoL1。答案(1)SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(g)H1 427.2 kJmoL1(2)2Cl2(g)2H2O(g)C(s)=4HCl(g)CO2(g)H290 kJmoL1(3)C4H10(g)O2(g)=4CO2(g)5H2O(l)H2 900 kJmoL1