化學(xué)反應(yīng)熱的計算（原卷版）

1.2.1化學(xué)反應(yīng)熱的計算核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)1、知道蓋斯定律的內(nèi)容，能用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的簡單計算2、學(xué)會有關(guān)反應(yīng)熱計算的方法技巧，進(jìn)一步提高化學(xué)計算的能力考點梳理考點梳理一、蓋斯定律1、內(nèi)容：1836年，化學(xué)家蓋斯從大量實驗中總結(jié)出一條規(guī)律：一個化學(xué)反應(yīng)，不管是一步完成還是分幾步完成的，其反應(yīng)熱是相同的。這就是蓋斯定律2、特點：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)3、多角度理解蓋斯定律(1)從反應(yīng)途徑角度理解蓋斯定律如同山的高度與上山的途徑無關(guān)一樣，A點相當(dāng)于反應(yīng)體系的始態(tài)，B點相當(dāng)于反應(yīng)體系的終態(tài)，山的高度相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱(2)從能量守恒定律的角度理解蓋斯定律從S→L，ΔH1<0，體系放出熱量從L→S，ΔH2>0，體系吸收熱量根據(jù)能量守恒，ΔH1＋ΔH2＝0(3)實例從反應(yīng)途徑角度A→D：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－(ΔH4＋ΔH5＋ΔH6)從能量守恒角度ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝03、蓋斯定律的意義：有的反應(yīng)進(jìn)行得很慢，有些反應(yīng)不直接發(fā)生，有些反應(yīng)產(chǎn)品不純(有副反應(yīng)發(fā)生)，這給測定反應(yīng)熱造成了困難，若應(yīng)用蓋斯定律可間接地把它們的反應(yīng)熱計算出來4、蓋斯定律的應(yīng)用根據(jù)如下兩個反應(yīng)：Ⅰ、C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1Ⅱ、CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol－1選用兩種方法，計算出C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)的反應(yīng)熱ΔH(1)虛擬路徑法反應(yīng)C(s)＋O2(g)=CO2(g)的途徑可設(shè)計如下則ΔH＝kJ·mol－1(2)加合法①寫出目標(biāo)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，確定各物質(zhì)在各反應(yīng)中的位置，C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)②將已知熱化學(xué)方程式Ⅱ變形，得反應(yīng)Ⅲ：CO2(g)=CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH3＝＋283.0kJ·mol－1③將熱化學(xué)方程式相加，ΔH也相加：Ⅰ＋Ⅲ得，C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH3，則ΔH＝kJ/mol二、反應(yīng)熱的計算1、根據(jù)蓋斯定律將熱化學(xué)方程式進(jìn)行適當(dāng)?shù)摹凹印薄皽p”等計算反應(yīng)熱(1)分析目標(biāo)反應(yīng)和已知反應(yīng)的差異，明確①目標(biāo)反應(yīng)物和生成物；②需要約掉的物質(zhì)(2)將每個已知熱化學(xué)方程式兩邊同乘以某個合適的數(shù)，使已知熱化學(xué)方程式中某種反應(yīng)物或生成物的化學(xué)計量數(shù)與目標(biāo)熱化學(xué)方程式中的該物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)一致，同時約掉目標(biāo)反應(yīng)中沒有的物質(zhì)，熱化學(xué)方程式的反應(yīng)熱也進(jìn)行相應(yīng)的換算(3)將已知熱化學(xué)方程式進(jìn)行疊加，相應(yīng)的熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱也進(jìn)行疊加以上步驟可以概括為找目標(biāo)，看來源，變方向，調(diào)系數(shù)，相疊加，得答案2、根據(jù)反應(yīng)物和生成物的鍵能計算：ΔH＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能常見物質(zhì)中的化學(xué)鍵數(shù)目物質(zhì)CO2(C=O)CH4(C－H)P4(P－P)SiO2(Si－O)石墨金剛石S8(S－S)Si鍵數(shù)24642823、根據(jù)熱化學(xué)方程式計算：反應(yīng)熱與反應(yīng)方程式中各物質(zhì)的物質(zhì)的量成正比三、反應(yīng)熱的大小比較1、與“符號”相關(guān)的反應(yīng)熱比較：對于放熱反應(yīng)來說，ΔH＝－QkJ·mol－1，雖然“—”僅表示放熱的意思，但在比較大小時要將其看成真正意義上的“負(fù)號”，即：放熱越多，ΔH反而越小2、與“化學(xué)計量數(shù)”相關(guān)的反應(yīng)熱比較如：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH1＝－akJ·mol－1，2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH2＝－bkJ·mol－1，a<b，ΔH1>ΔH2。3、與“物質(zhì)聚集狀態(tài)”相關(guān)的反應(yīng)熱比較(1)同一反應(yīng)，生成物狀態(tài)不同時A(g)＋B(g)=C(g)ΔH1<0，A(g)＋B(g)=C(l)ΔH2<0，因為C(g)=C(l)ΔH3<0，則ΔH3＝ΔH2－ΔH1<0，所以ΔH2<ΔH1圖示(2)同一反應(yīng)，反應(yīng)物狀態(tài)不同時S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1<0S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2<0ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，則ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2圖示4、與“同素異形體”相關(guān)的反應(yīng)熱比較C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1C(金剛石，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH2因為C(石墨，s)=C(金剛石，s)ΔH>0所以ΔH1>ΔH2圖示即學(xué)即練即學(xué)即練1．常溫下，1mol化學(xué)鍵形成(或斷裂)的能量變化用E表示。下列說法不正確的是化學(xué)鍵H?HCl?ClH?ClE/(mol/L)436243431A．1molH?Cl化學(xué)鍵的形成，放出431kJ的能量B．H2和Cl2反應(yīng)生成HCl的過程中，非極性鍵斷裂，極性鍵形成C．H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)

ΔH=?248kJ/molD．1molH2(g)和1molCl2(g)的總能量高于2molHCl(g)的總能量2．已知：下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷正確的是A．， B．，C． D．3．C2H5OH、CH4、C3H8、C是常用的燃料，它們每1mol分別完全燃燒時，放出的熱量依次為1366.8kJ、890.3kJ、2219.9kJ、393.5kJ。相同質(zhì)量的這四種燃料，完全燃燒時放出熱量最少的是（

）A．C2H5OH B．CH4 C．C3H8 D．C4．和在一定條件下能發(fā)生反應(yīng)：

已知：(a、b、c均大于零)下列說法正確的是A．反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量B．?dāng)嚅_1molH﹣H鍵和1molI﹣I鍵所需能量大于斷開2molH﹣I鍵所需能量C．在該條件下，向密閉容器中加入2mol(g)和2mol(g)，充分反應(yīng)后放出的熱量小于2akJD．?dāng)嚅_1molH﹣I鍵所需能量為(c+b+a)kJ5．已知(g)=(g)+H2(g)①

②對于反應(yīng)：(g)+I2(g)=(g)+2HI(g)。分層訓(xùn)練分層訓(xùn)練夯實基礎(chǔ)1．在和下，異構(gòu)化反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。下列說法正確的是A．比穩(wěn)定B．使用催化劑，可以降低反應(yīng)的活化能和反應(yīng)熱C．正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能D．該異構(gòu)化反應(yīng)的2．工業(yè)上處理含CO、SO2煙道氣的一種方法是將其在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為S和CO2。已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)

ΔH=-566kJ/mol；S(s)+O2(g)=SO2(g)

ΔH=-296kJ/mol；則該條件下2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g)的ΔH等于A．-270kJ/mol B．+26kJ/mol C．-582kJ/mol D．+270kJ/mol3．某科學(xué)家利用二氧化鈰(CeO2)在太陽能作用下將H2O、CO2轉(zhuǎn)變成H2、CO。其過程如下：mCeO2(m-x)CeO2·xCe+xO2(m-x)CeO2·xCe+xH2O+xCO2mCeO2+xH2+xCO下列說法不正確的是A．該過程中CeO2沒有消耗B．該過程實現(xiàn)了太陽能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化C．上圖中ΔH1=-(ΔH2+ΔH3)D．上圖中ΔH1=ΔH2+ΔH34．相同條件下，下列各組熱化學(xué)方程式(溶液中的反應(yīng)均是在稀溶液之間進(jìn)行)中，的是A．；B．；C．閃電時，；高溫時，D．；5．已知在298K時下述反應(yīng)的有關(guān)數(shù)據(jù)：C(s)+O2(g)=CO(g)

ΔH1=-110.5kJ·mol-1C(s)+O2(g)=CO2(g)

ΔH2=-393.5kJ·mol-1計算C(s)+CO2(g)=2CO(g)的ΔH=。能力提升1．在一定條件下，S8(s)和O2(g)發(fā)生反應(yīng)依次轉(zhuǎn)化為SO2(g)和SO3(g)，反應(yīng)過程和能量關(guān)系可用如圖簡單表示(圖中的ΔH表示生成1mol含硫產(chǎn)物的數(shù)據(jù))。由圖得出的結(jié)論正確的是A．S8(s)的燃燒熱ΔH=-8akJ·mol-1B．2SO3(g)?2SO2(g)+O2(g)ΔH=-2bkJ·mol-1C．S8(s)+8O2(g)=8SO2(g)ΔH=-akJ·mol-1D．由1molS8(s)生成SO3(g)的反應(yīng)熱ΔH=-(a+b)kJ·mol-12．已知：(1)Zn(s)+O2(g)=ZnO(s)ΔH=-Q1kJ·mol-1(2)Hg(l)+O2(g)=HgO(s)ΔH=-Q2kJ·mol-1則Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)ΔH=-QkJ·mol-1中的Q值為A．Q2-Q1 B．Q1-Q2 C．Q1+Q2 D．-Q1-Q23．下列有關(guān)概念的理解及指定反應(yīng)的熱化學(xué)方程式書寫正確的是A．22.4LH2(g)燃燒生成液態(tài)水放出242kJ熱量：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH=-484kJ·mol-1B．濃度均為0.50mol·L-1的H2SO4溶液與Ba(OH)2溶液反應(yīng)生成1mol液態(tài)水放出的熱為中和熱C．熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)只表示物質(zhì)的量，可以是分?jǐn)?shù)D．由熱化學(xué)方程式SO2(g)＋O2(g)SO3(g)

ΔH=-98.32kJ·mol-1，可知該反應(yīng)的反應(yīng)熱為98.32kJ/mol4．向Na2CO3溶液中滴加鹽酸，反應(yīng)過程中能量變化如圖所示，下列說法不正確的是A．反應(yīng)HCO(aq)＋H＋(aq)=CO2(g)＋H2O(l)為吸熱反應(yīng)B．ΔH1＜ΔH2，ΔH2＜ΔH3C．CO(aq)＋2H＋(aq)=CO2(g)＋H2O(l)ΔH=ΔH1＋ΔH2＋ΔH3D．H2CO3(aq)=CO2(g)＋H2O(l)，若使用催化劑，則ΔH3變小5．隨著化石能源的減少，新能源的開發(fā)利用日益迫切。(1)Bunsen熱化學(xué)循環(huán)制氫工藝由下列三個反應(yīng)組成：則：。(2)據(jù)粗略統(tǒng)計，我國沒有經(jīng)過處理便排放的焦?fàn)t煤氣已超過250億立方米，這不僅是能源的浪費(fèi)也對環(huán)境造成極大污染。為解決這一問題，我國在2004年起已利用焦?fàn)t煤氣制取甲醇及二甲醚。已知CO中的C與O之間為三鍵連接，且合成甲醇的主要反應(yīng)原理為。下表所列為常見化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)：化學(xué)鍵鍵能()3484144361032464則該反應(yīng)的。(3)已知：現(xiàn)有與的混合氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，使其完全燃燒生成和，若實驗測得反應(yīng)放熱，則原混合氣體中與的物質(zhì)的量之比是。(4)恒溫恒容條件下，硫可以發(fā)生如下轉(zhuǎn)化，其反應(yīng)過程和能量關(guān)系如圖所示。已知：①寫出能表示硫的燃燒熱的熱化學(xué)方程式：。②。培優(yōu)專練1．金屬插入CH4的C—H鍵形成高氧化態(tài)過渡金屬化合物的反應(yīng)頻繁出現(xiàn)在光分解作用、金屬有機(jī)化學(xué)等領(lǐng)域，如圖是CH4與Zr形成過渡金屬化合物的過程。下列說法不正確的是（

）A．整個反應(yīng)快慢，由CH2—Zr···H2→狀態(tài)2反應(yīng)決定B．Zr+CH4→CH3—Zr···H活化能為213.67kJ?mol-1C．在中間產(chǎn)物中CH3—Zr···H狀態(tài)最穩(wěn)定D．Zr+CH4→CH—Zr···H3ΔH=+39.54kJ?mol-12．下列說法或表示法正確的是A．化學(xué)反應(yīng)必須發(fā)生有效碰撞，但有效碰撞不一定發(fā)生化學(xué)反應(yīng)B．由C(s,石墨)=C(s,金剛石)；ΔH=+1.19kJ·mol—1可知，金剛石比石墨穩(wěn)定C．在稀溶液中：H+（aq）+OH－（aq）=H2O（l）；ΔH=－57.3kJ·mol—1，若將0.5mol/L的H2SO4溶液與1mol/L的NaOH溶液等體積混合，放出的熱量等于57.3kJD．乙醇的燃燒熱ΔH=-1366.8kJ·mol—1，則在25℃、101kPa時，1kg乙醇充分燃燒后放出2.971×104kJ熱量3．一定條件下用甲烷可以消除氮氧化物（NOx）的污染。已知：①CH4（g）＋4NO2（g）==4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）；ΔH＝－574kJ·mol－1②CH4（g）＋4NO（g）==2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）；ΔH＝－1160kJ·mol－1下列正確的選項是A．CH4（g）＋2NO2（g）==N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（l）；ΔH＝－867kJ·mol－1B．CH4催化還原NOx為N2的過程中，若x＝1．6，則轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為3．2molC．若0.2molCH4還原NO2至N2，在上述條件下放出的熱量為173.4kJD．若用標(biāo)準(zhǔn)狀況下4．48LCH4還原NO2至N2，整個過程中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為3．2mol．4．已知下列熱化學(xué)方程式：Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=—24.8kJ·mol-1；3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)△H=-47.2kJ·mol-1；Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)△H=+19.4kJ·mol-1則14gCO氣體與足量FeO充