1、第20讲盖斯定律及反应热的计算1.利用盖斯定律计算反应热(1)盖斯定律的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。即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。(2)特点反应的热效应只与始态、终态有关，与途径无关。反应热总值一定，如图表示始态到终态的反应热。则HH1H2H3H4H5。(3)盖斯定律的意义盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间接的方法测定。如：C(s)O2(g)=CO(g)反应的H无法直接测得，但下列两个反应的H可以直接测得：C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol1CO(g
2、)O2(g)=CO2(g)H2283.0 kJmol1则在此温度下C(s)O2(g)=CO(g)反应的HH1H2110.5_kJmol1。2依据键能计算H的方法(1)计算公式：H反应物的键能总和生成物的键能总和。(2)根据键能计算反应热的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的数目。如：1 mol NH3中含有3 mol NH键。1.判断正误，正确的画“”，错误的画“”，并指明错因。(1)C(石墨，s)=C(金刚石，s)H0，说明石墨不如金刚石稳定。()错因：能量越低越稳定，即石墨比金刚石稳定。(2)已知：500 、30 MPa下，N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1；
3、将1.5 mol H2和过量的N2在此条件下充分反应，放出热量46.2 kJ。()错因：此反应是可逆反应，不能进行完全，1.5_mol_H2不能完全转化为NH3，放出的热量小于46.2_kJ。(3)已知相同条件下2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H1，反应2SO2(s)O2(g)2SO3(g)H2，则H1H2。()错因：H越小，放出的热量越多，固态SO2转化为SO3(g)时放出的热量应小于气态SO2转化为SO3(g)放出的热量，即H1H2。(4)H2(g)O2(g)=H2O(l)H1和2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2中的H1H2。()错因：H的数值与方程式中的分子式前面的系数成正
4、比，即H22H1。2教材改编题(据人教选修四P14T6)FeSO4可转化为FeCO3，FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。已知25 、101 kPa时：4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H1648 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H393 kJmol12Fe(s)2C(s)3O2(g)=2FeCO3(s)H1480 kJmol1FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是_。答案4FeCO3(s)O2(g)=2Fe2O3(s)4CO2(g)H260 kJmol1考点一盖斯定律及应用解析根据盖斯定律，反应可得反应，则H3H1H2100.3 kJmol
5、1(11.0 kJmol1)89.3 kJmol1。答案89.3利用盖斯定律计算反应热的一般步骤1在298 K、101 kPa时，已知：2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H1Cl2(g)H2=2HCl(g)H22Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H3则H3与H1和H2间的关系正确的是()AH3H12H2 BH3H1H2CH3H12H2 DH3H1H2答案A解析根据盖斯定律，由2可以得到，故H12H2H3，A正确。2(2019长春外国语学校高三期末)氧化还原法消除NOx的转化如下：NONO2N2已知：NO(g)O3(g)=NO2(g)O2(g)H200.9 kJmol12N
6、O(g)O2(g)=2NO2(g)H116.2 kJmol1则反应的热化学方程式为_。答案3NO(g)O3(g)=3NO2(g)H317.1 kJmol1解析根据盖斯定律，目标反应等于，所以反应的热化学方程式为3NO(g)O3(g)=3NO2(g)H317.1 kJmol1。考点二根据键能计算反应热解析化学反应的焓变应该等于反应物键能减去生成物的键能，所以焓变为(44132745) kJmol1(210752436) kJmol1120 kJmol1。答案120 kJmol1熟悉常见物质中化学键的数目1 mol物质CO2(C=O)CH4(CH)P4(PP)SiO2(SiO)石墨(CC)金刚石(
7、CC)Si(SiSi)化学键数2NA4NA6NA4NA1.5NA2NA2NA3(2019山西大学附中模拟)根据键能数据估算CH4(g)4F2(g)=CF4(g)4HF(g)的反应热H为()化学键CHCFHFFF键能/(kJmol1)414489565155A485 kJmol1 B485 kJmol1C1940 kJmol1 D1940 kJmol1答案D解析H反应物的键能总和生成物的键能总和414 kJmol14155 kJmol14489 kJmol14565 kJmol141940 kJmol1。4已知：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)Ha kJmol12C(s)O2(g)=2
8、CO(g)H220 kJmol1HH、O=O和OH键的键能分别为436 kJmol1、496 kJmol1和462 kJmol1，则a为()A332 B118 C350 D130答案D解析根据盖斯定律，由题给的两个热化学方程式可得：2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H(2a220) kJmol1，则有：4462 kJmol12436 kJmol1496 kJmol1(2a220) kJmol1，解得a130，故选项D正确。考点三反应热大小的比较解析1 mol CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，为吸热反应，故H10，1 mol CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，为放热反应
9、，故H20,1 mol CuSO45H2O(s)溶于水可以分为两个过程，先分解成1 mol CuSO4(s)和5 mol水，然后1 mol CuSO4(s)再溶于水，CuSO45H2O的分解为吸热反应，即H30，根据盖斯定律得到关系式H1H2H3，分析得到答案：H1H3。答案B比较反应热大小的注意要点1反应物和生成物的状态物质的气、液、固三态的变化与反应热关系：2H的符号：比较反应热大小时不要只比较H数值的大小，还要考虑其符号。3化学计量数：当反应物和生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的H越小，吸热反应的H越大。4根据反应物的本性比较等物质的量的不同物质与同一种物质反应时，性质不同其
10、反应热不同，一般情况，等物质的量的不同金属或非金属与同一物质发生反应，金属或非金属越活泼，反应就越容易，放出的热量就越多，H越小。如：(1)2K(s)2H2O(l)=2KOH(aq)H2(g)H12Na(s)2H2O(l)=2NaOH(aq)H2(g)H2H1H2(2)H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H3H2(g)Br2(g)=2HBr(g)H4H3H26对于可逆反应，若正反应为放热反应，反应正向进行的程度越大，则反应放出的热量就越多，若正反应为吸热反应，反应程度越大，则反应吸收的热量就越多。7正确理解可逆反应的反应热(H)，如：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol
11、1中的92.4 kJ是1 mol N2(g)与3 mol H2(g)完全反应生成2 mol NH3(g)时放出的热量。5下列各组变化中，反应热前者小于后者的有()CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1；CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H2；2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H1；H2(g)O2(g)=H2O(l)H2；CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H1；CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(s)H2。A B C D答案B解析中H1和H2均小于零，由于H2O(l)=H2O(g)吸收能量，故|H1|H2|，因此H1H2。中H12H2，又H1
12、、H2均小于零，所以H10，H2H2。故选B。6已知下列四个热化学方程式(H的单位均为kJ/mol)：NH4Cl(s)=NH3(g)HCl(g)H1a()Ba(OH)28H2O(s)=BaO(s)9H2O(l)H2b()2NH4Cl(s)Ba(OH)28H2O(s)=BaCl2(aq)2NH3(g)10H2O(l)H3c()BaO(s)2HCl(aq)=BaCl2(aq)H2O(l)H4d()其中a、b、c均大于0，HCl气体溶解于水，溶液温度升高。由此可知下列判断一定正确的是()Ad0 Bc2abd答案B解析通过给出的信息无法判断反应()是放热反应还是吸热反应，A错误；根据题目提示信息可得：
13、HCl(g)=HCl(aq)H5e0，由盖斯定律可确定c2abd2e，故c(2abd)0，即c2abd，B正确，C、D错误。建议用时：40分钟满分：100分一、选择题(每题7分，共70分)1下列依据热化学方程式得出的结论正确的是()A已知NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1，则含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出小于57.3 kJ的热量B已知2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJmol1，则氢气的燃烧热为241.8 kJmol1C已知2C(s)2O2(g)=2CO2(g)Ha2C(s)O2(g)=2CO(g)H
14、b，则abD已知P(白磷，s)=P(红磷，s)H0，则白磷比红磷稳定答案A解析稀的强酸和强碱溶液发生中和反应生成1 mol水时所放出的热量为57.3 kJ，醋酸是弱酸，其电离过程是吸热过程，40.0 g即1 mol NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出小于57.3 kJ的热量，故A正确；氢气的燃烧热必须是生成液态水的过程所放出的热量，故B错误；焦炭完全燃烧放出的热量高于不完全燃烧放出的热量，焓变是负值，即ab，故C错误；P(白磷，s)=P(红磷，s)H0，所以红磷的能量低于白磷的能量，所以白磷不如红磷稳定，故D错误。2已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式为H(aq)OH(aq)=
15、H2O(l)H57.3 kJmol1，又知电解质的电离是吸热过程。向1 L 0.5 molL1的NaOH溶液中加入下列物质：稀醋酸浓硫酸稀硝酸，恰好完全反应。其焓变H1、H2、H3的关系是()AH1H2H3 BH1H3H2CH1H3H2 DH1H3H2答案D解析因为醋酸是弱电解质，电离时吸热，浓硫酸溶于水时放热，故中和反应时放出的热量Q(浓硫酸)Q(稀硝酸)Q(稀醋酸)，又因放热反应中，H为负值，即HQ，故H2H3H1。3(2019北京海淀高三期末)以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法，其流程图如下：相关反应的热化学方程式为：反应：SO2(g)I2(g)2H2O(l)
16、=2HI(aq)H2SO4(aq)H1213 kJmol1反应：H2SO4(aq)=SO2(g)H2O(l)O2(g)H2327 kJmol1反应：2HI(aq)=H2(g)I2(g)H3172 kJmol1下列说法不正确的是()A该过程实现了太阳能到化学能的转化BSO2和I2对总反应起到了催化剂的作用C总反应的热化学方程式为：2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H286 kJmol1D该过程降低了水分解制氢反应的活化能，但总反应的H不变答案C解析反应反应反应，得到H2O(l)=H2(g)O2(g)H(213327172) kJmol1286 kJmol1，故C错误。4由金红石TiO2制取单
17、质Ti，涉及的步骤为TiO2TiCl4Ti。已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(s)O2(g)H3则反应TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)的H为()AH32H12H2 BH3H1H2CH32H1H2 DH3H12H2答案C解析根据盖斯定律，由2，可得TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)H2H1H2H3，故C正确。5已知：H2(g)O2(g)=H2O(g)H1a kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2b kJmol1H2(g)
18、O2(g)=H2O(l)H3c kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H4d kJmol1下列关系式中正确的是()Aacd0C2ab0答案C解析氢气燃烧为放热反应，H0，气态水液化放出热量，故生成液态水放出的热量多，但H小，故ca0，A错误；同理，db0，B错误；热化学方程式中化学计量数表示物质的量，化学计量数增大一倍，H为原来的2倍，故2ab0，C正确；同理，2cd0，D错误。6用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知：Cu(s)2H(aq)=Cu2(aq)H2(g)H64.39 kJmol12H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)H196.46 kJm
19、ol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.84 kJmol1在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2(aq)和H2O(l)的反应热H等于()A417.91 kJmol1 B319.68 kJmol1C546.69 kJmol1 D448.46 kJmol1答案B解析将已知反应从上到下依次标记为、，则得：Cu(s)H2O2(l)2H(aq)=Cu2(aq)2H2O(l)H319.68 kJmol1。7已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol12CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H1452 kJmol1H(aq)OH(aq)=H2
20、O(l)H57.3 kJmol1下列说法正确的是()AH2(g)的燃烧热为142.9 kJmol1B同质量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧，H2(g)放出的热量多C.H2SO4(aq)Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)H2O(l)H57.3 kJmol1D3H2(g)CO2(g)=CH3OH(l)H2O(l)H131.4 kJmol1答案B解析根据燃烧热的定义可知，H2(g)的燃烧热为285.8 kJmol1，A错误；2 mol(即4 g) H2(g)完全燃烧放出571.6 kJ的热量，2 mol(即64 g) CH3OH(l)完全燃烧放出1452 kJ的热量，故单位质量的H2(g
21、)放出的热量多，B正确；中和反应是放热反应，硫酸和氢氧化钡反应生成硫酸钡沉淀的过程也是放热的，所以反应H57.3 kJmol1，C错误；将题干中的热化学方程式依次编号为，根据盖斯定律，由，可得热化学方程式：3H2(g)CO2(g)=CH3OH(l)H2O(l)H131.4 kJmol1，D错误。8已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H1H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H24HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)H3N2(g)3H2(g)2NH3(g)H42NH3(g)3Cl2(g)=N2(g)6HCl(g)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()AH10，H20
22、BH30，H40CH2H4H5 DH3H12H2答案D解析2H2(g)O2(g)=2H2O(g)属于放热反应，H10；H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)属于放热反应，H20；N2(g)3H2(g)2NH3(g)属于放热反应，H40，故A、B错误。根据盖斯定律：H2(H4H5)，故C错误。根据盖斯定律：H3H12H2，所以D是正确的。9氢气、铝、铁都是重要的还原剂。已知下列反应的热化学方程式，下列关于反应的焓变判断正确的是()2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H13H2(g)Fe2O3(s)=2Fe(s)3H2O(g)H22Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)H32Al(s)O2(g)
23、=Al2O3(s)H42Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)H5AH10 BH50H4H3CH1H2H3 DH3H4H5答案B解析将题给的5个热化学方程式依次编号为、，其中、分别表示H2、Fe燃烧的热化学方程式，燃烧均为放热反应，则H10，H30，故A错误；铝热反应为放热反应，故H50；根据盖斯定律，由可得：2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)H5H4H30，则H4H3，故B正确；根据盖斯定律，由()可得：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H1(H2H3)，故C错误；H5H4H3，则H3H4H5，故D错误。10用H2可将工业废气中的NO催化还原成N
24、2，其能量转化关系如下所示，则NO(g)H2(g)=N2(g)H2O(g)的H为()A0.5(abcd) kJmol1B0.5(cadb) kJmol1C0.5(cdab) kJmol1D0.5(bdac) kJmol1答案A解析根据题图知，NO中键能为0.5a kJmol1，N2中键能为c kJmol1，H2中键能为0.5b kJmol1，HO的键能为0.25d kJmol1，故该反应中H0.5a kJmol10.5b kJmol10.5(abcd) kJmol1。二、非选择题(共30分)11(13分)(1)如图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g
25、)过程中的能量变化示意图，已知E1134 kJmol1、E2368 kJmol1，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是_(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，H的变化是_。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：_。(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下：CH3OH(g)H2O(g)=CO2(g)3H2(g)H49.0 kJmol1CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1又知H2O(g)=H2O(l) H44 kJmol1，则甲醇蒸气燃烧为液态水的热化学方程式为_。答案(1)减小不变NO2(g)CO(
26、g)=CO2(g)NO(g)H234 kJmol1(2)CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H764.7 kJmol1解析(1)观察图，E1应为正反应的活化能，加入催化剂反应的活化能降低，但是H不变；由题图可知该反应为放热反应，1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)的反应热数值即反应物和生成物的能量差，因此该反应的热化学方程式为NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g) H234 kJmol1。(2)观察方程式，利用盖斯定律，将所给热化学方程式如下运算：322，即可得出甲醇蒸气燃烧的热化学方程式。12(17分)(1)(2019河南
27、南阳市高三期末质量评估)铁及其化合物在生产生活中应用最广泛，炼铁技术和含铁新材料的应用倍受关注。利用铁的氧化物循环裂解水制氢气的过程如下图所示。整个过程与温度密切相关，当温度低于570 时，发生反应Fe3O4(s)4CO(g)3Fe(s)4CO2(g)，阻碍循环反应的进行。已知：()Fe3O4(s)CO(g)3FeO(s)CO2(g)H119.3 kJmol1()3FeO(s)H2O(g)Fe3O4(s)H2(g)H257.2 kJmol1()C(s)CO2(g)2CO(g)H3172.4 kJmol1铁氧化物循环裂解水制氢气总反应的热化学方程式是_。(2)(2019湖北八校高三联考)标准摩尔
28、生成焓是指在25 和101 kPa，最稳定的单质生成1 mol化合物的焓变。已知25 和101 kPa时存在：2C2H6(g)7O2(g)=4CO2(g)6H2O(l)H3116 kJmol1C(石墨，s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1写出表示乙烷标准摩尔生成焓的热化学方程式：_。(3)(2019北京师大附中高三期中)某温度时，A元素单质与H2反应生成气态H2X的热化学方程式如下：O2(g)H2(g)=H2O(g)H242 kJmol1S(g)H2(g)=H2S(g)H20 kJmol1Se(g)H2(g)H2Se(g)H81 kJmol1下列说法正确的是()A稳定性：H2OH2SH2SH2Se，故A错误；Se(g)H2(g)H2Se(g)对应的H0，说明该反应正向吸热，降温使得反应向放热的方向移动，即逆向移动，不利于生成H2Se，故B错误；将已知热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，由2()可得：O2(g)2H2S(g)=2H2O(g)2S(g)H444 kJmol1，故C正确；随着核电荷数的减小，A族元素的非金属性逐渐增强，与氢原子形成的共价键越强，放出的热量越多，生成物越稳定，A族元素的单质与H2的化合反应越容易发生，故D错误。