1、第二节 反应热的计算【基础巩固】1.假设反应体系的始态为甲,中间态为乙,终态为丙,它们之间的变化如图所示,则下列说法中不一定正确的是()A.|H1|H2|B.|H1|H3|C.H1+H2+H3=0D.甲丙的H=H1+H2解析:题述过程中甲为始态,乙为中间态,丙为终态,由盖斯定律可知,甲丙的H=H1+H2,D项正确;在题述过程中H1与H2的相对大小无法判断,A项错误;由|H3|=|H1|+|H2|知,|H1|0解析:A项,H=生成物总能量-反应物总能量=E3-E2;B项,由E2E3知反应物总能量大于生成物总能量,故O3+O2O2为放热反应;C项,根据盖斯定律将两式相加得H=H1+H2;D项,由于
2、O3+O2O2放热,故H=E3-E20。答案:C6.已知下列热化学方程式:2Al2O3(s)4Al(s)+3O2(g)H1=+3 351 kJ/mol2C(s)+O2(g)2CO(g)H2=-221 kJ/mol2Al(s)+N2(g)2AlN(s)H3=-318 kJ/mol则反应3C(s)+Al2O3(s)+N2(g)2AlN(s)+3CO(g)的H为()A.+342 kJ/mol B.-342 kJ/molC.-1 026 kJ/mol D.+1 026 kJ/mol解析:令2Al2O3(s)4Al(s)+3O2(g)H1=+3 351 kJ/mol,2C(s)+O2(g)2CO(g)H
3、2=-221 kJ/mol,2Al(s)+N2(g)2AlN(s)H3=-318 kJ/mol,根据盖斯定律,由(+3+2)12得:3C(s)+Al2O3(s)+N2(g)2AlN(s)+3CO(g)H=(+3 351 kJ/mol-221 kJ/mol3-318 kJ/mol2)12=+1 026 kJ/mol。答案:D7.已知几种物质的相对能量如下表所示:物质NO2(g)NO(g)SO2(g)SO3(g)相对能量/kJ429486990则NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g)的H等于()A.+42 kJ/mol B.-42 kJ/molC.-84 kJ/mol D.+84 kJ
4、/mol解析:反应热等于产物总能量与反应物总能量之差,H=(486+0-99-429) kJ/mol=-42 kJ/mol。答案:B8.半导体工业用石英砂作原料通过三个重要反应生产单质硅:SiO2(石英砂,s)+2C(s)Si(粗硅,s)+2CO(g) H=+682.44 kJ/molSi(粗硅,s)+2Cl2(g)SiCl4(g)H=-657.01 kJ/molSiCl4(g)+2Mg(s)2MgCl2(s)+Si(纯硅,s)H=-625.63 kJ/mol生产1.00 kg纯硅时的总反应热为()A.+2.43104 kJ B.-2.35104 kJC.-2.23104 kJ D.-2.14
5、104 kJ解析:利用盖斯定律将+可得:SiO2(石英砂,s)+2C(s)+2Cl2(g)+2Mg(s)Si(纯硅,s)+2CO(g)+2MgCl2(s)H=-600.2 kJ/mol。生产1.00 kg 纯硅时总反应热为-600.2 kJ/mol1.00103g28 g/mol-2.14104 kJ。答案:D9.有科学家预言,氢能将成为21世纪的主要能源。(1)在101 kPa下,1 g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9 kJ的热量,请回答下列问题。该反应的反应物总能量生成物总能量(填“大于”“小于”或“等于”)。 氢气的燃烧热为。 该反应的热化学方程式为 。 (2)氢能的储存是氢能利用的
6、前提,科学家研究出一种储氢合金Mg2Ni,已知:Mg(s)+H2(g)MgH2(s)H1=-74.5 kJ/mol;Mg2Ni(s)+2H2(g)Mg2NiH4(s)H2=-64.4 kJ/mol;Mg2Ni(s)+2MgH2(s)2Mg(s)+Mg2NiH4(s)H3。则H3=kJ/mol。 解析: (1)该反应为放热反应,则反应物的总能量大于生成物的总能量;2 g氢气的物质的量为1 mol,完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ的热量,可知燃烧热为285.8 kJ/mol;燃烧热为285.8 kJ/mol,则热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6 kJ/mol
7、。(2)由盖斯定律-2得到Mg2Ni(s)+2MgH2(s)2Mg(s)+Mg2NiH4(s)H3 =-64.4 kJ/mol-2(-74.5 kJ/mol)=+84.6 kJ/mol,则H3=+84.6 kJ/mol。答案: (1)大于285.8 kJ/mol2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6 kJ/mol(2)+84.6【拓展提高】10.已知下列反应的热化学方程式:6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)2C3H5(ONO2)3(l)H12H2(g)+O2(g)2H2O(g)H2C(s)+O2(g)CO2(g)H3则反应4C3H5(ONO2)3(l)12CO
8、2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g)的H为()A.12H3+5H2-2H1B.2H1-5H2-12H3C.12H3-5H2-2H1D.2H1-5H2+12H3解析:利用盖斯定律,由5+12-2得目标方程式,则H=5H2+12H3-2H1,A项正确。答案:A11.CH4和CO2可以制造价值更高的化学产品。已知:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)H1=a kJ/molCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H2=b kJ/mol2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H3=c kJ/mol则反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的H可表示
9、为()A.(a+2b-c) kJ/molB.(a+b-2c) kJ/molC.(2a+2b-c) kJ/molD.(a+2b-2c) kJ/mol解析:根据盖斯定律,+2-2可得:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H=(a+2b-2c) kJ/mol。答案:D12.丙烷燃烧可以通过以下两种途径:途径:C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)H=-a kJ/mol途径:C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)H=+b kJ/mol2C3H6(g)+9O2(g)6CO2(g)+6H2O(l)H=-c kJ/mol2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-d k
10、J/mol(a、b、c、d均为正值)请回答下列问题。(1)等量的丙烷通过两种途径放出的热量,途径放出的热量(填“大于”“小于”或“等于”)途径放出的热量。(2)由于C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)的反应中,反应物具有的总能量(填“大于”“小于”或“等于”)生成物具有的总能量,那么在化学反应时,反应物就需要(填“放出”或“吸收”)能量才能转化为生成物。(3)b与a、c、d的数学关系式是 。解析: (1)根据能量守恒定律可知,两种途径放出的热量是相等的。(2)反应C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)是吸热反应,所以反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量。(3)根据盖斯定律和能量守恒定
11、律可知,b=c2+d2-a。答案: (1)等于(2)小于吸收(3)b=c2+d2-a【挑战创新】13.(1)硫酸是一种重要的基本化工产品,接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化(使用钒催化剂):SO2(g)+12O2(g)SO3(g)H=-98 kJ/mol。钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为 。(2)乙烷在一定条件可发生以下反应:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)H,相关物质的燃烧热数据如下表所示:物质C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃烧热H/(kJ/mol)-1 560-1 411-2
12、86则H=kJ/mol。解析: (1)由题中信息可知: SO2(g)+12O2(g)SO3(g)H1= -98 kJ/molV2O4(s)+SO3(g)V2O5(s)+SO2(g) H2= -24 kJ/molV2O4(s)+2SO3(g)2VOSO4(s) H3= -399 kJ/mol根据盖斯定律可知,-2得2V2O5(s)+ 2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s)H=H3-2H2=(-399 kJ/mol)-(-24 kJ/mol)2=-351 kJ/mol,即得所求该反应的热化学方程式。(2)根据题中所给各物质燃烧热的数据,可分别写出热化学方程式:C2H6(g)+72O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)H1=-1 560 kJ/mol;C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)H2=-1 411 kJ/mol;H2(g)+12O2(g)H2O(l)H3=-286 kJ/mol。根据盖斯定律,H=H1-H2-H3=+137 kJ/mol。答案: (1)2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s)H=-351 kJ/mol(2)+137