1、基础课时2热化学方程式反应焓变的计算学习任务1.通过热化学方程式与化学方程式的比较，理解热化学方程式的意义，能用热化学方程式表示反应中的能量变化。培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2能通过生活中的事例类比，知道盖斯定律的含义，并能进行简单计算。培养证据推理与模型认知的化学核心素养。一、热化学方程式1概念在热化学中，常用热化学方程式把一个化学反应中物质的变化和反应的焓变同时表示出来。2意义热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，还表明了化学反应中的能量变化。3常用的聚集状态符号g(气体)、l(液体)、s(固体)、aq(溶液)。4实例已知在298 K时，由N2、H2反应生成1 mol NH
2、3(g)放热46.1 kJ，请将下列化学方程式写成热化学方程式：H2N2=NH3：H2(g)N2(g)=NH3(g)_H46.1_kJmol1；3H2N2=2NH3：3H2(g)N2(g)=2NH3(g)_H92.2_kJmol1；NH3=H2N2：NH3(g)=H2(g)N2(g)_H46.1_kJmol1。结论：H与化学系数对应成比例。反应逆向进行时，与正向相比，H符号相反，绝对值相等。注意：热化学方程式H的单位中“mol1”表示参加反应的各物质的物质的量的数值与化学方程式中各物质化学式前的系数相同。“每摩尔”不要理解为每摩尔具体物质，可以理解为“每摩尔反应”。(正确的打“”，错误的打“”
3、)(1)25 、101 kPa时，0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时，放出445 kJ的热量。判断下列几个热化学方程式的正误。CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H445 kJmol1()2CH4(g)4O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H890 kJmol1()CH42O2=CO2H2OH890 kJmol1()(2)若H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H92.3 kJmol1，则2HCl(g)=H2(g)Cl2(g)H92.3 kJmol1()答案(1)(2)写出下列反应的热化学方程式。(1)1 mol C2H4(g)与适量O2(g)反应，
4、生成CO2(g)和H2O(l)，放出1 411 kJ的热量。_(2)1 mol Al(s)与适量O2(g)发生反应，生成Al2O3(s)，放出834.9 kJ的热量。_(3)23 g C2H6O(l)和一定量的氧气混合点燃，恰好完全反应，生成27 g液态水和22.4 L CO2(标准状况)并放出683.5 kJ的热量。_答案(1)C2H4(g)3O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1 411 kJmol1(2)Al(s)O2(g)=Al2O3(s)H834.9 kJmol1(3)C2H6O(l)O2(g)=CO2(g)H2O(l)H683.5 kJmol1(其他合理答案也可)二、反应焓变
5、的计算1盖斯定律(1)定义：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，反应热都是一样的。(2)盖斯定律的特点化学反应的焓变只与反应的始态和终态有关，与反应的途径无关。反应焓变一定。如图分别有三个途径：()()()。则有HH1H2H3H4H5。微点拨：化学反应的焓变与反应的过程、条件无关。2盖斯定律的应用(1)科学意义：对于无法或较难通过实验测定的反应的焓变，可应用盖斯定律计算求得。(2)方法“叠加法”若一个化学反应的化学方程式可由另外几个化学反应的化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为另外几个化学反应焓变的代数和。三、能源1概念自然界中，能为人类提供能量的物质或物质运动。2常见能
6、源常见能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能、核能、化石燃料等。3实现能源可持续发展的措施是“开源”；“节流”。4摩尔燃烧焓(1)“完全燃烧”是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：CCO2(g)，HH2O(l)，SSO2(g)等。(2)摩尔燃烧焓是以1 mol纯物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：C8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5 517.6 kJmol1，即C8H18的摩尔燃烧焓为5 517.6 kJmol1。(正确的打“”，错误的打“”)(1)应用盖斯定律，
7、可计算某些难以测定的反应焓变。()(2)一个反应一步完成或分几步完成，两者相比，经过的步骤越多，放出的热量越多。()答案(1)(2)下列分别是利用不同能源发电的实例图形，分析哪些符合开源节流的思想。风力发电太阳能发电火力发电潮汐发电提示：符合开源节流，属于新能源的开发利用，而火力发电是利用煤等作燃料进行的，不属于新能源的开发利用，不符合开源节流。书写热化学方程式请你认真分析以下三个热化学方程式：H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H235 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol11对比、你得出什么结论
8、？提示：反应物和反应产物的聚集状态不同，焓变不同。2对比、你得出什么结论？提示：热化学方程式中各物质化学式前的系数加倍，则H的数值也加倍。3方程式中“”代表什么意义？提示：“”代表物质的量为“ mol”。4热化学方程式与普通化学方程式的意义有什么不同？提示：普通化学方程式只表明化学反应中的物质变化；热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，而且表明了化学反应中的能量变化。1“五步”突破热化学方程式的书写2热化学方程式书写“五注意”(1)注意H只能写在标有反应物和反应产物状态的化学方程式的右边，并用“空格”隔开。若为放热反应，H为“”；若为吸热反应，H为“”。H的单位一般为kJmol1。(2)
9、注意反应热H与测定条件(温度、压强等)有关。因此书写热化学方程式时应注明H的测定条件。绝大多数H是在25 、101 kPa下测定的，此时可不注明温度和压强。(3)注意热化学方程式中各物质化学式前面的系数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子或原子数。因此各物质的系数可以是整数，也可以是分数。(4)注意反应物和反应产物的聚集状态不同，反应热数值以及符号都可能不同。因此，必须注明物质的聚集状态(“s”“l”“g”或“aq”)才能完整地体现出热化学方程式的意义。热化学方程式中不用“”和“”。(5)注意热化学方程式不是表示反应已完成的数量。由于H与反应完成物质的量有关，所以方程式中化学式前面的系数
10、必须与H相对应。如果系数加倍，则H也要加倍。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。【例1】在常温常压下，1 g H2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体，放出92.3 kJ的热量。下列热化学方程式中正确的是()A.H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H92.3 kJmol1B.H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H92.3 kJmol1C.H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6 kJmol1D.2HCl(g)=H2(g)Cl2(g)H184.6 kJmol1DH2在Cl2中燃烧生成HCl气体，1 g H2燃烧放出92.3 kJ的热量，则1 mol(即2 g)
11、H2燃烧放出184.6 kJ的热量，化学反应放出热量，H为“”。则H2在Cl2中燃烧生成HCl气体的热化学方程式为H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6 kJmol1。一个放热反应的逆反应是吸热反应，并且在其他条件相同时，正、逆反应的H绝对值相等，符号相反。则该题的四个选项中只有D项是正确的。借题发挥(1)若将方程式写为H2(g)Cl2(g)=HCl(g)，此反应的H为多少？(2)若此反应是在光照条件下进行，则此反应的热化学方程式还是“H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6 kJmol1”吗？提示：(1)92.3 kJmol1。方程式的化学计量数变为原来的，H要对应变为
12、原来的。(2)还是。因为热化学方程式的书写与焓变和反应的条件无关。“四看法”判断热化学方程式的正误(1)看各物质的聚集状态是否正确。(2)看H的“”“”符号是否正确。(3)看反应热的单位是否为kJmol1。(4)看反应热的数值与化学计量数是否对应。1下列热化学方程式书写正确的是()A.2SO2O22SO3H196.6 kJmol1B.C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1C.H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJD.H2(g)Cl2(g)=HCl(g)H92.5 kJmol1D物质的聚集状态对反应的反应热有影响，故书写热化学方程式时，要标出物质的聚集状态，A错
13、误；碳的燃烧为放热反应，H应为负值，B错误；酸碱中和反应为放热反应，H应为负值，且H的单位为kJmol1，C错误；氢气在氯气中燃烧为放热反应，故H为负值，D正确。2航天燃料从液态变为固态，是一项技术突破。铍是高效率的火箭材料，燃烧时放出巨大的能量，每千克的铍完全燃烧放出的热量为62 700 kJ。则铍燃烧的热化学方程式正确的是()A.BeO2=BeOH564.3 kJmol1B.Be(s)O2(g)=BeO(s)H564.3 kJmol1C.Be(s)O2(g)=BeO(s)H564.3 kJmol1D.Be(s)O2(g)=BeO(g)H564.3 kJC每千克的铍完全燃烧放出的热量为62
14、700 kJ，则1 mol 铍即9 g铍完全燃烧放出的热量是62 700 kJ564.3 kJ，C正确。A中没有注明物质的状态，B中反应热的符号错误，D中反应热的单位错误。利用盖斯定律计算反应焓变如图表示始态到终态的反应焓变：1H、H1、H2之间有什么关系？提示：HH1H2。2H、H3、H4、H5之间有什么关系？提示：HH3H4H5。3由前两问焓变间关系可知、三种途径的焓变与途径有关吗？反应焓变与什么有关？提示：反应焓变与反应的途径无关，只与反应体系的始态与终态有关。利用盖斯定律计算反应焓变的常用方法(1)加和法(2)虚拟途径法方法先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求
15、的反应热。举例若反应物A变为反应产物D，可以有两个途径：a.由A直接变成D，反应热为H；b.由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为H1、H2、H3。如图所示：则有：HH1H2H3。【例2】已知：H2O(g)=H2O(l)H1Q1 kJmol1C2H5OH(g)=C2H5OH(l)H2Q2 kJmol1C2H5OH(g)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H3Q3 kJmol1若使23 g液态乙醇完全燃烧后恢复至室温，则放出的热量为()A.(Q1Q2Q3)kJB.0.5(Q1Q2Q3)kJC.(0.5Q11.5Q20.5Q3)kJD.(1.5Q10.5Q20.5Q3)kJD方法
16、一虚拟路径法设计以下变化过程：根据盖斯定律，H(Q3Q23Q1)kJmol1，即C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H(Q3Q23Q1)kJmol1。故23 g液态乙醇完全燃烧生成CO2气体和液态水放出的热量为(0.5Q30.5Q21.5Q1)kJ。选D。方法二加和法将已知热化学方程式编号，H2O(g)=H2O(l)H1Q1 kJmol1，C2H5OH(g)=C2H5OH(l)H2Q2 kJmol1，C2H5OH(g)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H3Q3 kJmol1，根据盖斯定律，3得C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H(3Q1
17、Q2Q3)kJmol1，故23 g液态乙醇完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出的热量为(1.5Q10.5Q20.5Q3)kJ。选D。1在298 K、100 kPa时，已知：C(s，石墨)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2571.6 kJmol12C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)H32 599 kJmol1则相同条件下时由C(s，石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的焓变H4是()A.226.7 kJmol1B326 kJmol1C.226.7 kJmol1 D326 kJmol1C据盖斯定
18、律可知H4226.7 kJmol1。2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 DH3H4H5CC或CO燃烧生成CO2均是放热反应，H10，Fe与O2反应生成Fe2O3是放热反应，H40C.该反应H2571.6 kJmol1D.该反应与上述反应属于可逆反应BC方程式中物质前的系数表示物质的量；若反应逆向进行，则H改变符号，但绝对
19、值不变；可逆反应是在同一条件下同时向正、逆两个方向进行的反应，而题中这两个反应的反应条件不同。3下列关于摩尔燃烧焓的说法正确的是()A.燃烧反应放出的热量就是该反应的摩尔燃烧焓B.1 mol可燃物质发生氧化反应所放出的热量就是摩尔燃烧焓C.1 mol可燃物质完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量就是摩尔燃烧焓D.在一定反应温度和压强条件下，1 mol纯物质完全氧化为同温下的指定产物时的焓变就是该物质的摩尔燃烧焓D可燃物的燃烧可以是完全燃烧也可以是不完全燃烧，而摩尔燃烧焓必须是完全燃烧放出的热量，故A错误；某物质的摩尔燃烧焓指在一定反应温度和压强条件下，1 mol纯物质完全氧化为同温下的指定产物时
20、的焓变，并指定物质中所含有的氮元素氧化为N2(g)、氢元素氧化为H2O(l)、碳元素氧化为CO2(g)，故B、C错误，D正确。4已知下列热化学方程式：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(g)H2 044.0 kJmol1(1)氢气的摩尔燃烧焓是_。(2)已知：H2O(l)=H2O(g)H44.0 kJmol1。写出丙烷(C3H8)燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式：_。(3)实验测得H2和C3H8的混合气体共3 mol，完全燃烧生成液态水时放热2 791.6 kJ，则混合气体中H2和C3H8的体积比是_。(4)
21、当反应中转移10 mol电子时，燃烧的丙烷(C3H8)的质量是_ g，生成的CO2在标准状况下的体积是_ L。解析(1)根据摩尔燃烧焓的概念，1 mol氢气完全氧化为H2O(l)放出的热量为571.6 kJ285.8 kJ，故氢气的摩尔燃烧焓为285.8 kJmol1。(2)已知：C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(g)H2 044.0 kJmol1H2O(l)=H2O(g)H44.0 kJmol1由盖斯定律可知，4得C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2 220.0 kJmol1。(3)由热化学方程式可知，氢气的摩尔燃烧焓为285.8 kJmol1，丙烷
22、的摩尔燃烧焓为2 220.0 kJmol1，H2和C3H8的混合气体共3 mol，完全燃烧生成液态水时放热2 791.6 kJ，设混合气体中H2的物质的量为x mol，则C3H8的物质的量为(3x)mol，根据混合物燃烧放出的热量有285.8 kJmol1x mol2 220 kJmol1(3x)mol2 791.6 kJ，得x2，所以H2和C3H8的物质的量之比为2 mol(32)mol21，根据阿伏加德罗定律及其推论，相同条件下，气体体积之比等于其物质的量之比。(4)C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(g)H2 044.0 kJmol1，当5 mol O2参加反应时转移20 mol电子，当反应中转移10 mol电子时，燃烧的丙烷(C3H8)的物质的量为0.5 mol，质量为0.5 mol44 gmol122 g，生成的CO2在标准状况下的体积为 mol22.4 Lmol133.6 L。答案(1)285.8 kJmol1(2)C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2 220.0 kJmol1(3)21(4)2233.6
