1、能力课时1焓变的计算方法及盖斯定律的应用类型归纳探究任务1.掌握焓变的计算方法，进一步提升证据推理与模型认知的化学核心素养。2掌握盖斯定律常见的三种应用类型，建立认知模型。反应焓变的计算方法1根据热化学方程式计算热化学方程式中反应热数值与各物质化学式前的系数成正比。例如，2根据反应物和反应产物的能量计算H反应产物的总能量反应物的总能量，即HE(反应产物)E(反应物)。注：E(反应产物)反应产物的总能量E(反应物)反应物的总能量3根据化学键变化时吸收或放出的热量计算H反应物的化学键断裂所吸收的总能量反应产物的化学键形成所释放的总能量，即HQ(吸)Q(放)。注：Q(吸)反应物断键吸收的总热量Q(放
2、)反应产物成键放出的总热量4根据盖斯定律计算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。5根据比热公式计算计算中和反应的反应热时，会利用比热公式QC(T2T1)计算中和反应放出的热量。【例1】白磷、红磷是磷的两种同素异形体，在空气中燃烧得到磷的氧化物，空气不足时生成P4O6，空气充足时生成P4O10。(1)已知298 K时白磷、红磷完全燃烧的热化学方程式分别为P4(s，白磷)5O2(g)=P4O10(s)H12 983.2 kJmol1P(s，红磷)O2(g)=P4O10(s)H2738.5 kJmol1则该温度下白磷转化为红磷的热化学方程式为_。(2)已知29
3、8 K时白磷不完全燃烧的热化学方程式为P4(s，白磷)3O2(g)=P4O6(s)H1 638 kJmol1。在某密闭容器中加入62 g白磷和50.4 L氧气(标准状况)，控制条件使之恰好完全反应。则所得到的P4O10与P4O6的物质的量之比为_，反应过程中放出的热量为_。(3)已知白磷和PCl3的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJmol1)：PP 198，ClCl 243，PCl 331。则反应P4(s，白磷)6Cl2(g)=4PCl3(s)的反应热H_。解析(1)根据盖斯定律，由第一个反应第二个反应4，可得：P4(s，白磷)=4P(s，红磷)H2 983.2 kJmol1(73
4、8.5 kJmol1)429.2 kJmol1。(2)n(白磷)0.5 mol，n(O2)2.25 mol，设得到的P4O10与P4O6的物质的量分别为x mol、y mol。则xy0.5，5x3y2.25，解得x0.375，y0.125。反应过程中放出的热量为2 983.2 kJmol10.375 mol1 638 kJmol10.125 mol1 323.45 kJ。(3)根据图示，1分子P4、PCl3中分别含有6个PP键、3个PCl键，反应热为断裂6 mol PP键、6 mol ClCl键吸收的能量和形成12 mol PCl键放出的能量之差，即H(6198 kJmol16243 kJmo
5、l1)12331 kJmol11 326 kJmol1。答案(1)P4(s，白磷)=4P(s，红磷)H29.2 kJmol1(2)311 323.45 kJ(3)1 326 kJmol11已知：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)Ha kJmol12C(s)O2(g)=2CO(g)H220 kJmol1断裂1 mol HH键和1 mol OH键所需要吸收的能量分别为436 kJ和462 kJ，断裂1 mol O2中的化学键所需要吸收的能量为496 kJ，则a为()A.332B118C.350 D130D根据盖斯定律可得2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H(2a220)kJmol1，则
6、有4462 kJmol12436 kJmol1496 kJmol1(2a220)kJmol1，解得a130，故选项D正确。2氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。(1)上图是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)过程中能量的变化示意图，请写出N2和H2反应的热化学方程式：_。(2)若已知下列数据化学键HHNN键能/(kJmol1)435943试根据表中及图中数据计算NH键的键能为_kJmol1。(3)用NH3催化还原NOx还可以消除氮氧化物的污染。已知：4NH3(g)3O2(g)=2N2(g)6H2O(g)H1a kJmol1N2(g)O2
7、(g)=2NO(g)H2b kJmol1求：若1 mol NH3还原NO至N2，则该反应过程中的反应热H3_kJmol1(用含a、b的式子表示)。解析(1)由图像可知，该反应为放热反应，且生成1 mol NH3(g)时，放出的热量为(300254)kJ46 kJ。故N2和H2反应的热化学方程式为N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJmol1。(2)设NH键的键能为x，故反应热H92 kJmol1(3435943)kJmol16x，x390 kJmol1。(3)3，可得4NH3(g)6NO(g)=5N2(g)6H2O(g)，故其反应热H3ba，故1 mol NH3还原NO至N2，反应热
8、为 kJmol1。答案(1)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJmol1(2)390(3)盖斯定律应用类型归纳1利用盖斯定律确定反应焓变的关系【例2】已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H13H2(g)Fe2O3(s)=2Fe(s)3H2O(g)H22Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)H32Al(s)O2(g)=Al2O3(s)H42Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()A.H10B.H50，H4H3C.H1H2H3D.H3H4H5B燃烧反应都是放热反应，故H30，A错误；将上述反应分别编号为，反应是铝热反应，
9、显然是放热反应，H50，将反应反应可得反应，即H5H4H3H3BH1H3B由题给条件可知：CuSO45H2O(s)=Cu2(aq)SO (aq)5H2O(l)H10；CuSO4(s)=Cu2(aq)SO(aq)H2H10，选B。2(1)高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁，有关反应为CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H260 kJmol12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJmol1则CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式为_。(2)已知Na2CO310H2O(s)=Na2CO3(s)10H2O(g)H532.36 kJmol
10、1Na2CO310H2O(s)=Na2CO3H2O(s)9H2O(g)H473.63 kJmol1写出Na2CO3H2O脱水反应的热化学方程式：_。解析(1)反应2得：2CH4(g)O2(g)=2CO(g)4H2(g)H46 kJmol1。(2)反应得：Na2CO3H2O(s)=Na2CO3(s)H2O(g)H58.73 kJmol1。答案(1)2CH4(g)O2(g)=2CO(g)4H2(g)H46 kJmol1(2)Na2CO3H2O(s)=Na2CO3(s)H2O(g)H58.73 kJmol13由盖斯定律结合下述反应方程式，回答问题：(1)已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H1；2
11、CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2；TiO2(g)2Cl2(g)=TiCl4(s)O2(g)H3。则TiO2(g)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)的H_。(列出关于H1、H2、H3的表达式)(2)已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)：WO2(s)2H2(g)=W(s)2H2O(g)H166.0 kJmol1WO2(g)2H2(g)=W(s)2H2O(g)H2137.9 kJmol1则WO2(s)转变为WO2(g)的H_。解析(1)将热化学方程式2得TiO2(g)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)，H2H1H2H3。(2)由可得WO2(
12、s)=WO2(g)HH1H2(66.0 kJmol1)(137.9 kJmol1)203.9 kJmol1。答案(1)2H1H2H3(2)203.9 kJmol12019年4月20日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第四十四颗北斗导航卫星。1长征三号乙运载火箭的一子级、助推器和二子级使用液态四氧化二氮和液态偏二甲肼(C2H8N2)作为推进剂。N2O4与偏二甲肼燃烧产物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g)，并放出大量热，已知10.0 g液态偏二甲肼与液态四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量，书写该反应的热化学方程式。提示：N2O4与偏二甲肼反应的产物为CO2、N2和
13、气态水，1 mol C2H8N2(l)与N2O4(l)完全燃烧放出的热量为60 g2 550.0 kJ。该反应的热化学方程式为C2H8N2(l)2N2O4(l)=2CO2(g)4H2O(g)3N2(g)H2 550.0 kJmol1。2长征三号乙运载火箭的三子级使用的是效能更高的液氢和液氧作为推进剂。已知：H2(g)=H2(l)H0.92 kJmol1O2(g)=O2(l)H6.84 kJmol1H2O(l)=H2O(g)H44.0 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式。提示：根据盖斯定律，由得：H2(l)O2(l)=
14、H2O(g)H237.46 kJmol1。3肼(N2H4)常用作火箭燃料。(1)肼(H2NNH2)的有关化学反应的能量变化如图所示，计算下表中的a值。化学键NNO=ONNOHNH键能(kJmol1)154500942463a(2)在火箭推进器中装有肼(N2H4)和过氧化氢，当两者混合时即产生气体，并放出大量的热。已知：N2H4(l)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(g)H641.6 kJmol1；H2O(l)=H2O(g)H44.0 kJmol1。若用6.4 g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和液态水，计算整个过程中放出的热量。(3)火箭的常规燃料是液态四氧化二氮和液态肼(N2H4)，N2
15、O4作氧化剂，有人认为若用氟气代替四氧化二氮作氧化剂，反应释放的能量更大(两者反应生成氮气和氟化氢气体)。已知：a.N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H534.0 kJmol1b.H2(g)F2(g)=HF(g)H269.0 kJmol1c.H2(g)O2(g)=H2O(g)H242.0 kJmol1请写出肼和氟气反应的热化学方程式。提示：(1)391。由能量变化图示可知，反应N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)的H1576 kJmol1，根据反应热与键能的关系可知H1(4a kJmol1154 kJmol1500 kJmol1)(942 kJmol14463 k
16、Jmol1)576 kJmol1，解得a391。(2)163.52 kJ。6.4 g液态肼的物质的量为0.2 mol。由盖斯定律可知：液态肼与H2O2(l)反应生成N2(g)和液态水的热化学方程式：N2H4(l)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(l)H(641.6444)kJmol1817.6 kJmol1，故0.2 mol液态肼放出的热量为0.2 mol817.6 kJmol1163.52 kJ。(3)根据盖斯定律，由ab4c2得：N2H4(l)2F2(g)=N2(g)4HF(g)H1 126.0 kJmol1。通过本情境素材对热化学方程式的表示、反应热的计算、盖斯定律的应用等知识的学习
17、，进一步提升了证据推理与模型认知的化学学科素养。1已知1 mol红磷完全转化为白磷，吸收18.39 kJ热量。4P(红，s)5O2(g)=2P2O5(s)H1P4(白，s)5O2(g)=2P2O5(s)H2则H1与H2的关系正确的是()A.H1H2BH1H2C.H10，故H1H2，B正确。2根据能量变化示意图，下列说法不正确的是()A.相同质量的N2H4(g)和N2H4(l)，前者具有的能量较高B.相同物质的量的NO2(g)和N2O4(g)，后者的总键能较大C.H5H1H2H3H4D.N2H4(l)NO2(g)=N2(g)2H2O(l)H，则HH4DN2H4(l)变为N2H4(g)要吸收热量，
18、故相同质量的N2H4(g)和N2H4(l)，N2H4(g)的能量高于N2H4(l)，A正确；H反应物的键能之和反应产物的键能之和，由题图可知NO2(g)N2O4(g)H30，则 mol N2O4(g)的总键能大于1 mol NO2(g)的总键能，B正确；由盖斯定律可知，H5H1H2H3H4，C正确；N2H4(l)NO2(g)=N2(g)2H2O(l)H，由盖斯定律可知，HH4H3，因H30，故H4H，D错误。3已知：Fe2O3(s)C(s)=CO2(g)2Fe(s)H1234.1 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1则2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)
19、的H3是()A.824.4 kJmol1 B627.6 kJmol1C.744.7 kJmol1 D169.4 kJmol1A由盖斯定律可知：得2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)，所以H3(393.5 kJmol1)234.1 kJmol1824.35 kJmol1824.4 kJmol1。4(1)工业上制取硝酸铵的流程图如下所示：请回答下列问题：已知：4NO(g)4NH3(g)O2(g)=4N2(g)6H2O(g)H1 745.2 kJmol16NO(g)4NH3(g)=5N2(g)6H2O(g)H1 925.2 kJmol1则反应的热化学方程式可表示为_。(2)盖斯定律在生产和科学研
20、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。现根据下列3个热化学反应方程式：Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)H24.8 kJmol13Fe2O3(s)CO(g)=2Fe3O4(s)CO2(g)H47.2 kJmol1Fe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO2(g)H640.5 kJmol1写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式：_。解析(1)将已知的两个热化学方程式从上到下依次标记为和，根据盖斯定律由54得：4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H1 025.2 kJmol1。(2)CO气体还原FeO固体生成Fe固体和CO2气体的化学方程式为CO(g)FeO(s)=Fe(s)CO2(g)；应用盖斯定律，将326得，CO(g)FeO(s)=Fe(s)CO2(g)H(24.8 kJmol1347.2 kJmol1640.5 kJmol12)6218.0 kJmol1，则热化学方程式为CO(g)FeO(s)=Fe(s)CO2(g)H218.0 kJmol1。答案(1)4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H1 025.2 kJmol1(2)CO(g)FeO(s)=Fe(s)CO2(g)H218.0 kJmol1