1、第2课时反应热的比较与计算课型标签:题型课提能课 考点一反应热的计算1.根据反应物和生成物的总能量计算:H=E(生成物)-E(反应物)。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。(3)旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的,缺少任何一个过程都不是化学变化。常见物质中化学键的数目1 mol物质CO2(CO)CH4(CH)P4(PP)SiO2(SiO)石墨(CC)金刚石(CC)Si(SiSi)化学键数24641.5223.根据盖斯定律计算
2、反应热(H)的流程题型一利用反应释放热量计算反应热典例1 (2016海南卷节选)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应:C57H104O6(s)+80O2(g)57CO2(g)+52H2O(l)已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.810 4 kJ。油酸甘油酯的燃烧热H为()A.3.8104 kJ mol-1B.-3.8104 kJ mol-1C.3.4104 kJ mol-1D.-3.4104 kJ mol-1解析:燃烧1 mol油酸甘油酯释放出热量为884 g3.4104 kJ,则得油酸甘油酯的燃烧热H=-3.4104 kJmol-1。答案:D对点精练1 N2H4和H2
3、O2混合可作火箭推进剂。已知:16 g 液态N2H4和足量氧气反应生成N2(g)和H2O(l),放出310.6 kJ 的热量;反应N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)的H= kJmol-1。解析:16 g液态N2H4和足量氧气反应生成N2(g)和 H2O(l),放出 310.6 kJ 的热量,N2H4相对分子质量为32,则1 mol N2H4参加反应放出的热量为310.6 kJ2=621.2 kJ,则H=-621.2 kJmol-1。答案:-621.2题型二利用键能计算H典例2 (2015全国卷节选)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2
4、)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)H1CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H2CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H3回答下列问题:已知反应中相关的化学键键能数据如下:化学键HHCOCOHOCHE/(kJmol-1)4363431 076465413由此计算H1=kJmol-1;已知H2=-58 kJmol-1,则H3=kJmol-1。解析:由反应热与键能的关系可得:H1=1 076 kJmol-1+2436 kJmol-1-3413 kJmol-1-343 kJmol-1-465 kJmol-1=-99
5、 kJmol-1;依据盖斯定律知,反应=-,则H3=H2-H1=-58 kJmol-1-(-99 kJmol-1)=+41 kJmol-1。答案:-99+41对点精练2 (2018天津卷节选)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:化学键CHHH键能/kJmol-14137454361 075则该反应的H=。解析:反应的H=413 kJmol-14+745 kJmol-12-1 075 kJmol-12-436 kJmol-12=+120 kJmol-1。答案:+120 kJmol-1题型三利用盖斯定律计
6、算H典例3 (1)(2018全国卷节选)已知:2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)H1=-4.4 kJmol-12NO2(g)N2O4(g)H2=-55.3 kJmol-1则反应N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)的H= kJmol-1。(2)(2018全国卷)CH4-CO2催化重整反应为 CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。已知:C(s)+2H2(g)CH4(g)H=-75 kJmol-1C(s)+O2(g)CO2(g)H=-394 kJmol-1C(s)+O2(g)CO(g)H=-111 kJmol-1该催化重整反应的H= kJmol-1。(3)(2018全国
7、卷)SiHCl3在催化剂作用下发生反应:2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)H1=48 kJmol-13SiH2Cl2(g)SiH4(g)+2SiHCl3(g)H2=-30 kJmol-1则反应4SiHCl3(g)SiH4(g)+3SiCl4(g)的H= kJmol-1。解析:(1)根据盖斯定律,由-即得到N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)H=+53.1 kJmol-1。(2)根据盖斯定律,由2-即得该催化重整反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H=+247 kJmol-1。(3)根据盖斯定律,将反应3+即得该反应,H=(483-30) kJm
8、ol-1=+114 kJmol-1。答案:(1)+53.1(2)+247(3)+114对点精练3 (2018江苏卷节选)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下:2NO2(g)+H2O(l)HNO3(aq)+HNO2(aq)H=-116.1 kJmol-13HNO2(aq)HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)H=75.9 kJmol-1反应3NO2(g)+H2O(l)2HNO3(aq)+NO(g)的H=kJmol-1。解析:将题给三个热化学方程式依次编号为、和,根据盖斯定律可知:=(3+)/2,则H=(-116.1 kJmol-13+75.9 kJmol-1)/2=-136.2 kJmol
9、-1。答案:-136.2题型四利用盖斯定律书写热化学方程式典例4 (2017全国卷节选)如图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通过计算,可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为、,制得等量H2所需能量较少的是。解析:根据盖斯定律,将系统()中的三个热化学方程式相加可得H2O(l)H2(g)+O2(g)H=+327+(-151)+110 kJmol-1=+286 kJmol-1。将系统()中的三个热化学方程式相加可得H2S(g)H2(g)+S(s)H=(-151)+110+61 kJmol-1=+20 kJmol-1。系统()制备1 mol H2需要消耗2
10、0 kJ能量而系统()制备 1 mol H2需要消耗286 kJ能量,故系统()消耗的能量少。答案:H2O(l)H2(g)+O2(g)H=+286 kJmol-1H2S(g)H2(g)+S(s)H=+20 kJmol-1系统()对点精练4 (1)(2019山西二模节选)25 、101 kPa下,有关热化学方程式如下:H2(g)+O2(g)H2O(g)H1=-241.8 kJmol-1Mg(s)+O2(g)MgO(s)H2=-141.6 kJmol-1MgH2(s)+O2(g)MgO(s)+H2O(g)H3=-309 kJmol-1则由镁和氢气反应生成氢化镁的热化学方程式为。(2)(2018北京
11、卷节选)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:反应:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)H1=+551 kJmol-1反应:S(s)+O2(g)SO2(g)H3=-297 kJmol-1反应的热化学方程式:。解析:(1)H2(g)+O2(g)H2O(g)H1=-241.8 kJmol-1,Mg(s)+O2(g)MgO(s)H2=-141.6 kJmol-1,MgH2(s)+O2(g)MgO(s)+H2O(g)H3=-309 kJmol-1,将方程式+-得H2(g)+Mg(s)MgH2(s)H=(-241.8-141.6+309) k
12、Jmol-1=-74.4 kJmol-1。(2)由题图可知,反应的化学方程式为3SO2+2H2O2H2SO4+S。根据盖斯定律,反应=-(反应+反应)可得:3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s)H2=-254 kJmol-1。答案:(1)H2(g)+Mg(s)MgH2(s)H=-74.4 kJmol-1(2)3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s)H2=-254 kJmol-1考点二反应热的大小比较1.比较原则(1)比较H的大小时,必须把反应热的“+”“-”与反应热数值看作一个整体来比较,类似数学中的正负数的大小比较。若为放热反应,放热越多,H越小,若为吸
13、热反应,吸热越多,H越大。(2)反应物的化学计量数不同,则H不同。(3)同一物质,其状态不同,焓值也不同。H(g)H(l)H(s)2.比较方法(1)直接比较法同一可燃物,物质的量越大,放出的热量越多。等物质的量的可燃物完全燃烧放出的热量一定比不完全燃烧放出的热量多。生成水的量相等时,强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和弱碱参加的中和反应放出的热量多。对于可逆反应,参加反应的物质的量和状态相同时,反应的程度越大,热量变化越大。即实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值。(2)盖斯定律比较法同一反应,生成物状态不同时如A(g)+B(g)C(g)H10A(g)+B(g)C(l)H
14、20C(g)C(l)H30H1+H3=H2,H10,H20,H30,所以H2H1。方法一直接比较法典例1 (2019山西太原质检)氢卤酸的能量关系如图所示,下列说法正确的是()A.已知HF气体溶于水放热,则HF的H10,A项错误;由于HCl比HBr稳定,所以相同条件下HCl的H2比HBr的大,B项错误;H3+H4代表H+(aq)H(g)的焓变,与H+(aq)是来自HCl的还是HI的无关,C项错误;一定条件下,气态原子生成1 mol HX键放出a kJ能量,则断开1 mol HX键形成气态原子吸收a kJ的能量,即为H2=a kJmol-1,D项正确。答案:D对点精练1 下列各组中两个反应的反应
15、热,其中H1H2的是(A)A.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H1;2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H2B.S(g)+O2(g)SO2(g)H1;S(s)+O2(g)SO2(g)H2C.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H1;2SO3(g)O2(g)+2SO2(g)H2D.已知反应:C(金刚石,s)C(石墨,s)H0,则H2+H=H1,H1-H2=H0,故H1H2,正确;B项,由于S(s)S(g)H0,则H+H1=H2,H2-H1=H0,故H2H1,错误;C项,SO2氧化成SO3是放热反应,H10,故H2H1,错误;D项,根据盖斯定律H1=H+H2,H1-H2=H0,则H1H
16、3B.H1H3解析:由题给条件可知:CuSO45H2O(s)Cu2+(aq)+S(aq)+5H2O(l)H10,CuSO4(s)Cu2+(aq)+S(aq)H20,选B。答案:B对点精练2 (2019陕西长安区五中期中)已知:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H1,CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H2下列推断正确的是(B)A.若CO的燃烧热为H3,则H2的燃烧热为H3-H1B.反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的H=H2-H1C.若反应的反应物总能量低于生成物总能量,则H20解析:氢气的燃烧热是指1 mol氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量
17、,而反应中的水是气体,A项错误;根据盖斯定律,反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的H=H2-H1,B项正确;若反应的反应物总能量低于生成物总能量,则该反应是吸热反应,H20,C项错误;对于放热反应,焓变是负值,则放出的热量越多,焓变越小,所以若等物质的量的CO和H2完全燃烧生成气态产物时前者放热更多,结合盖斯定律可推出H10,D项错误。对点精练3 (2019黑龙江哈尔滨六中月考)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(B)2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H13H2(g)+Fe2O3(s)2Fe(s)+3H2O(g)H
18、22Fe(s)+O2(g)Fe2O3(s)H32Al(s)+O2(g)Al2O3(s)H42Al(s)+Fe2O3(s)Al2O3(s)+2Fe(s)H5A.H10B.H50H4H3C.H1=H2+H3D.H3=H4+H5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项错误;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)H5=H4-H30,则H4H3,故B项正确;根据盖斯定律,由(+)可得:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H1=(H2+H3),故C项错误;H5=H4-H3,则H3=H4-H5,故D项错误。
