1、第二节反应热的计算基础课时3反应热的计算学 习 任 务1认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间的相互转化，能量的转化遵循能量守恒定律，培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。2了解盖斯定律及其简单应用，能进行反应焓变的简单计算，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。一、盖斯定律1内容一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。2特点(1)在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的始态、终态有关，而与反应的途径无关。(2)反应热总值一定，如图表示始态到终态的反应热。则HH1H2H3H4H5。3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)O
2、2(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)O2 (g)=CO2(g)H2283.0 kJmol1上述三个反应具有如下关系：则在此温度下C(s)O2 (g)=CO(g)反应的HH1H2110.5 kJmol1。(正确的打“”，错误的打“”)(1)同温同压下，氢气和氯气分别在光照条件下和点燃的条件下发生反应时的H不同。()(2)盖斯定律遵守能量守恒定律()(3)将碳控制燃烧进度，先燃烧生成CO，再将CO燃烧生成CO2，能够放出更多热量()(4)对于可逆反应而言，热化学方程式中的反应热表示反应达到
3、平衡时所放出或吸收的热量。()二、反应热的计算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依据物质的燃烧热H计算：Q放n可燃物|H|。6依据比热公式计算：Qcm
4、t。(2021岑溪市校级月考)CH4CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：CH4CO2催化重整反应为CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)。已知：C(s)2H2(g)=CH4(g)H75 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H394 kJmol1C(s)O2(g)=CO(g)H111 kJmol1该催化重整反应的H_ kJmol1。解析对上述已知热化学方程式依次编号为，催化重整反应为，根据盖斯定律2，故H42H3H1H22(111 kJmol1)(75 kJmol1)(394 kJmol1)247 kJmol1。答案2
5、47盖斯定律的理解与应用发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料和二氧化氮(NO2)为氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。已知： N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H67.7 kJmol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H543 kJmol1H2(g)F2(g)=HF(g)H269 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H242 kJmol1问题1你能否依据盖斯定律写出肼和二氧化氮反应的热化学方程式？提示结合盖斯定律：2可得反应2N2H4(g)2NO2(g)=3N2(g)4H2O(g)，其反应热H(543 kJmol1)2(67.7 kJmol1)1 153.7 kJmo
6、l1，即2N2H4(g)2NO2(g)=3N2(g)4H2O(g)H1 153.7 kJmol1。问题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，试写出肼和氟气反应的热化学方程式。提示结合盖斯定律知：42得反应N2H4(g)2F2(g)=N2(g)4HF(g)，其反应热H(543 kJmol1)(269 kJmol1)4(242 kJmol1)21 135 kJmol1，即N2H4(g)2F2(g)=N2(g)4HF(g)H1 135 kJmol1。运用盖斯定律解题的常用方法1虚拟路径法：若反应物A变为生成物D，可以有两个途径：由A直接变成D，反应热为H；由A经过B变成C，再由
7、C变成D，每步的反应热分别为H1、H2、H3，如图所示：则有：HH1H2H3。2加合法：即运用所给化学方程式就可通过加减的方法得到新化学方程式。如：求P4(白磷，s)=4P(红磷，s)的热化学方程式。已知：P4(白磷，s)5O2(g)=P4O10(s)H1P(红磷，s)O2(g)=P4O10(s)H2即可用4得出白磷转化为红磷的热化学方程式：P4(白磷，s)=4P(红磷，s)HH14H2。3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)将一个热化学方程式颠倒时，H的“”“
8、”号必须随之改变。1(2021福建三明一中高二月考)联氨(N2H4)常温下为无色液体，可用作火箭燃料。下列说法不正确的是()2O2(g)N2(g)=N2O4(l)H1N2(g)2H2(g)=N2H4(l)H2O2(g)2H2(g)=2H2O(g)H32N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g)H41 048.9 kJmol1AH42H32H2H1BO2(g)2H2(g)=2H2O(l)H5，H5H3C1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g)D联氨和N2O4作火箭推进剂的原因之一是反应放出大量的热且产物无污染B由盖斯定律计算22得到2N
9、2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g)H42H32H2H1,A正确；气态水变化为液态水过程中放出热量，焓变为负值，则H5H3,B错误； O2(g)2H2(g)=2H2O(g)反应为放热反应，H30,1 mol O2(g) 和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g)，C正确；反应分析可知反应放出大量热，生成无污染气体，D正确。2把煤作为燃料可通过下列两种途径：途径C(s)O2(g)=CO2(g)H10途径先制水煤气：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H20再燃烧水煤气：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H302H2(g)O2(g)=2H2O(g)
10、H40请回答下列问题：(1)判断两种途径放热：途径放出的热量_途径放出的热量(填“大于”“等于”或“小于”)。(2)H1、H2、H3、H4的数学关系是_。(3)由于制取水煤气的反应里，反应物具有的总能量_(填“大于”“等于”或“小于”)生成物具有的总能量，那么在化学反应时，反应物就需要_能量才能转化为生成物，因此其反应条件为_。解析(1)途径中，根据盖斯定律()可得途径的方程式，故两种途径放出的热量相同。(2)H1H2(H3H4)。(3)因为H0，故反应物的总能量小于生成物的总能量。答案(1)等于(2)H1H2(H3H4)(3)小于吸收高温反应热计算的常用方法已知下列信息：Na(s)Cl2(g
11、)=NaCl(s) H411 kJmol1乙醇的燃烧热H1 366.8 kJmol1已知下列反应的反应热CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1870.3 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H3285.8 kJmol1问题1根据信息，求生成2 mol NaCl的反应热。提示H2H411 kJmol12822 kJmol1。问题2根据信息，求1 kg乙醇充分燃烧后放出多少热量？提示Qn1 366.8 kJmol11 366.8 kJmol129 713.0 kJ2.97104 kJ。问题3根据信息，
12、计算反应2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)的反应热。提示根据盖斯定律，将已知中的后2个方程式分别乘以2，然后相加，最后减去第一个方程式即得要求的方程式，H也进行相应计算处理。即H(393.5 kJmol1)2(285.8 kJmol1)2(870.3 kJmol1)488.3 kJmol1。反应热的计算计算依据计算方法根据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正、负号，各项的化学计量数包括H的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数根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根据燃烧热可燃物完全
13、燃烧产生的热量可燃物的物质的量其燃烧热根据化学键的变化H反应物的化学键断裂所吸收的能量和生成物的化学键形成所放出的能量和根据反应物和生成物的总能量HE(生成物)E(反应物)1已知：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.6 kJmol1，实验室测得4 mol SO2发生上述化学反应时放出314.3 kJ热量，SO2的转化率最接近于()A40%B50%C80%D90%C参加反应的SO2为3.2 mol，SO2的转化率为100%80%。2(1)随着化石能源的减少，新能源的开发利用日益迫切。Bunsen热化学循环制氢工艺由下列三个反应组成：SO2(g)I2(g)2H2O(g)=2HI(g)H
14、2SO4(l)Ha kJmol12H2SO4(l)=2H2O(g)2SO2(g)O2(g)Hb kJmol12HI(g)=H2(g)I2(g)Hc kJmol1则：2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H_kJmol1。(2)据粗略统计，我国没有经过处理便排放的焦炉煤气已超过250亿立方米，这不仅是能源的浪费，也对环境造成极大污染。为解决这一问题，我国在2004年起已利用焦炉煤气制取甲醇及二甲醚。已知CO中的C与O之间为三键连接，且合成甲醇的主要反应原理为CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H。下表所列为常见化学键的键能数据：化学键CCCHHHCOCOHO348414436326.81 03
15、2464则该反应的H_kJmol1。(3)恒温恒容条件下，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图所示。已知：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.6 kJmol1写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式： _。H2_kJmol1。解析(1)将题给热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，由22得2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H(2ab2c) kJmol1。(2)H1 032 kJmol12436 kJmol13414 kJmol1326.8 kJmol1464 kJmol1128.8 kJmol1。(3)由图可知1 mol S(s)完全燃烧放出的热量为297 kJ，故能表示硫的
16、燃烧热的热化学方程式为S(s)O2(g)=SO2(g)H297 kJmol1。由图可知，参加反应的n(SO2)1 mol0.2 mol0.8 mol，根据2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.6 kJmol1，H20.8(196.6 kJmol1)78.64 kJmol1。答案(1)2ab2c(2)128.8(3)S(s)O2(g)=SO2(g)H297 kJmol178.641物质E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()AEJHH6BH1H2H3H4H5H61CGJ|H|H1H2H6|D|H1H2H3|H4H5H6|B由盖斯定律可知：EJHH1H2H3H4H5H
17、6，即H1H2H3H4H5H60，故A项正确，B项错误；由GJ可以判断，HH3H4H5(H1H2H6)，故C项正确；由EH知：HH1H2H3(H4H5H6)，故D项正确。2钛被称为“第三金属”，其制取原料为金红石(TiO2)，制取步骤如下：TiO2TiCl4Ti。已知：C(s)O2(g)=CO(g)H1；TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(s)O2(g)H2。则反应TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)的H为()A2H12H2B2H1H2C2H1H2 D2H12H2B依据盖斯定律，反应2可得：TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g
18、)H2H1H2。3关于如图所示的转化关系(X代表卤素)，下列说法不正确的是()A2H(g)2X(g)=2HX(g)H30B生成HX的反应热与途径无关，所以H1H2H3C途径生成HCl放出的热量比生成HBr的多，说明HCl比HBr稳定DCl、Br、I的非金属性依次减弱，所以途径吸收的热量依次增多D原子形成化学键时放热，焓变小于0，则2H(g)2X(g)=2HX(g)H30)2CO(g)2NO(g)=N2(g)2CO2(g)Hb kJmol1(b0)若用标准状况下3.36 LCO还原NO2至N2(CO完全反应)的整个过程中转移电子的物质的量为_mol，放出的热量为_kJ(用含有a和b的代数式表示)
19、。(3)用CH4催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染。例如：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g)H1574 kJmol1CH4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g)H2？若1 molCH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为867 kJ，则H2_。解析(1)依据题意知，处理烟道气污染的一种方法是将CO、SO2在催化剂作用下转化为单质S，对照反应和，并根据盖斯定律将反应2可得答案。(2)假设两个反应分别为、，由2可得：4CO(g)2NO2(g)=N2(g)4CO2(g)H(2ab) kJmol1，反应中转移电子为8e。因此标准状况下的3.36 LCO还原NO2时，转移电子为8 mol0.3 mol，放出的热量为(2ab) kJ kJ。(3)CH4还原NO2至N2的热化学方程式为CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H867 kJmol1，根据盖斯定律，H(H1H2)，解得H2(867 kJmol1)2(574 kJmol1)1 160 kJmol1。答案(1)2CO(g)SO2(g)S(s)2CO2(g)H270.0 kJmol1(2)0.3(3)1 160 kJmol1
