專題突破04反應(yīng)熱的比較與計(jì)算-高二化學(xué)重難點(diǎn)專題突破（人教版2019選擇性必修1）

2023-2024學(xué)年選擇性必修1(人教版2019)第一章化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)反應(yīng)熱的比較與計(jì)算突破點(diǎn)1．反應(yīng)熱的計(jì)算方法重難歸納1.利用熱化學(xué)方程式進(jìn)行相關(guān)量的求解。先寫出熱化學(xué)方程式,再根據(jù)熱化學(xué)方程式所體現(xiàn)的物質(zhì)與物質(zhì)間、物質(zhì)與反應(yīng)熱間的關(guān)系直接或間接計(jì)算物質(zhì)的質(zhì)量或反應(yīng)熱。其注意事項(xiàng)有:(1)反應(yīng)熱數(shù)值與各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比,因此熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)改變時(shí),其反應(yīng)熱數(shù)值需同時(shí)做相應(yīng)的改變。(2)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱是指反應(yīng)按所給形式完全反應(yīng)時(shí)的反應(yīng)熱。(3)正、逆反應(yīng)的反應(yīng)熱絕對值相等,符號相反。2.根據(jù)反應(yīng)物和生成物所具有的總焓計(jì)算。已知反應(yīng)物的總焓H(反應(yīng)物)和生成物的總焓H(生成物),ΔH=生成物的總焓-反應(yīng)物的總焓,即ΔH=H(生成物)-H(反應(yīng)物)。3.根據(jù)化學(xué)鍵變化時(shí)吸收或放出的熱量計(jì)算。ΔH=反應(yīng)物的化學(xué)鍵斷裂所吸收的總能量-生成物的化學(xué)鍵形成所釋放的總能量。(1)計(jì)算公式

ΔH＝反應(yīng)物的總鍵能－生成物的總鍵能。4.根據(jù)物質(zhì)的燃燒熱ΔH計(jì)算。可燃物完全燃燒產(chǎn)生的熱量=可燃物的物質(zhì)的量×燃燒熱,即Q(放)=n(可燃物)×|ΔH|。5.根據(jù)蓋斯定律計(jì)算。蓋斯定律應(yīng)用三步流程【典型例題1】已知:P4(g)+6Cl2(g)══4PCl3(g)

ΔH=akJ·mol-1,P4(g)+10Cl2(g)══4PCl5(g)

ΔH=bkJ·mol-1,P4具有正四面體結(jié)構(gòu),PCl5中P—Cl的鍵能為ckJ·mol-1,PCl3中P—Cl的鍵能為ckJ·mol-1。下列敘述中正確的是(

)。A.P—P的鍵能大于P—Cl的鍵能B.可求Cl2(g)+PCl3(g)PCl5(s)的反應(yīng)熱ΔHC.Cl—Cl的鍵能為

kJ·mol-1D.P—P的鍵能為

kJ·mol-1C6.根據(jù)比熱公式計(jì)算。計(jì)算中和反應(yīng)的反應(yīng)熱時(shí),會利用比熱公式Q=cmΔt計(jì)算中和反應(yīng)放出的熱量?！镜湫屠}2】(1)已知:①2N2O5(g)══2N2O4(g)+O2(g)

ΔH1=-4.4kJ·mol-1②2NO2(g)══N2O4(g)

ΔH2=-55.3kJ·mol-1則反應(yīng)N2O5(g)══2NO2(g)+O2(g)的ΔH=

kJ·mol-1。(2)SiHCl3在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng):③2SiHCl3(g)══SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)

ΔH1=48kJ·mol-1④3SiH2Cl2(g)══SiH4(g)+2SiHCl3(g)

ΔH2=-30kJ·mol-1則反應(yīng)4SiHCl3(g)══SiH4(g)+3SiCl4(g)的ΔH為________

kJ·mol-1。

【變式訓(xùn)練1】(1)SF6是一種優(yōu)良的絕緣氣體,分子結(jié)構(gòu)中只存在S—F鍵。已知:1molS(s)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)硫原子吸收能量280kJ,斷裂1molF—F鍵、S—F鍵需吸收的能量分別為160kJ、330kJ。則S(s)+3F2(g)══SF6(g)的反應(yīng)熱ΔH為(

)。A.-1780kJ·mol-1 B.-1220kJ·mol-1C.+430kJ·mol-1 D.+110kJ·mol-1(2)CO2與CH4經(jīng)催化重整,制得合成氣:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。已知上述反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下:則該反應(yīng)的ΔH=

。

化學(xué)鍵C—HC=OH—HC≡O(shè)(CO)4137454361075答案:(1)B(2)+120kJ·mol-1解析:(1)反應(yīng)S(s)+3F2(g)══SF6(g)的ΔH=(280+160×3-330×6)

kJ·mol-1=-1

220

kJ·mol-1。(2)ΔH=[4×E(C—H)+2×E(C=O)]-[2×E(C≡O(shè))+2×E(H—H)]=(4×413+2×745)

kJ·mol-1-(2×1

075+2×436)

kJ·mol-1=+120

kJ·mol-1。(2)將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)?？茖W(xué)家發(fā)明的直接氧化法的原理為4HCl(g)+O2(g)══

2Cl2(g)+2H2O(g)。直接氧化法可按下列催化過程進(jìn)行:CuCl2(s)══CuCl(s)+Cl2(g)

ΔH1=+83kJ·mol-1CuCl(s)+O2(g)══CuO(s)+Cl2(g)

ΔH2=-20kJ·mol-1CuO(s)+2HCl(g)══CuCl2(s)+H2O(g)ΔH3=-121kJ·mol-1則4HCl(g)+O2(g)══2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=

kJ·mol-1。

答案:

(2)-116解析:(1)根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)①+②可得反應(yīng)③,則ΔH3=ΔH1+ΔH2

kJ·mol-1

kJ·mol-1)

kJ·mol-1。(2)把題中熱化學(xué)方程式依次編號為①、②、③,根據(jù)蓋斯定律,2×①+2×②+2×③可得4HCl(g)+O2(g)══2Cl2(g)+2H2O(g)

ΔH=2ΔH1+2ΔH2+2ΔH3=+83

kJ·mol-1×2+(-20

kJ·mol-1×2)+(-121

kJ·mol-1×2)=-116

kJ·mol-1。重難歸納(1)與“符號”相關(guān)的反應(yīng)熱的比較。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(shí)要將其看成真正意義上的“負(fù)號”,即放熱越多,ΔH反而越小。突破點(diǎn)2.反應(yīng)熱大小比較(2)與“化學(xué)計(jì)量數(shù)”相關(guān)的反應(yīng)熱比較。例如,H2(g)+O2(g)══H2O(l)

ΔH1=-akJ·mol-1,2H2(g)+O2(g)══2H2O(l)

ΔH2=-bkJ·mol-1,a<b,ΔH1>ΔH2。1.比較反應(yīng)熱的大小,一般從以下幾個(gè)方面考慮。(3)與“物質(zhì)聚集狀態(tài)”相關(guān)的反應(yīng)熱比較。①反應(yīng)物相同,生成物狀態(tài)不同時(shí)。A(g)+B(g)══C(g)

ΔH1<0,A(g)+B(g)══C(l)

ΔH2<0,因?yàn)镃(g)══C(l)

ΔH3<0,則ΔH3=ΔH2-ΔH1,所以ΔH2<ΔH1。②生成物相同,反應(yīng)物狀態(tài)不同時(shí)。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。2.注意事項(xiàng)①比較“反應(yīng)熱”或ΔH的大小時(shí),必須考慮“+”“-”符號。②參加反應(yīng)的物質(zhì)的量不同,則反應(yīng)熱的數(shù)值也會發(fā)生相應(yīng)的變化。2H2(g)+O2(g)══2H2O(l)

ΔH=-571.6kJ·mol-1。③對于可逆反應(yīng),如3H2(g)+N2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1,是指生成2molNH3時(shí)放出92.4kJ的熱量,而不是3molH2與1molN2混合,在一定條件下反應(yīng)就能放出92.4kJ的熱量,因?yàn)樵摲磻?yīng)可逆,反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物,3molH2與1molN2在一定條件下反應(yīng)放出的熱量小于92.4kJ。④反應(yīng)中物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同,反應(yīng)熱數(shù)值大小也不同。例如,S(g)+O2(g)══SO2(g)

ΔH1=-Q1kJ·mol-1,S(s)+O2(g)══SO2(g)

ΔH2=-Q2kJ·mol-1,可以理解成固態(tài)硫變成氣態(tài)硫后再發(fā)生反應(yīng),而由固態(tài)到氣態(tài)是需要吸收能量的,所以Q2<Q1、ΔH1<ΔH2。故當(dāng)反應(yīng)中僅僅由于物質(zhì)聚集狀態(tài)不同比較反應(yīng)熱的大小時(shí),反應(yīng)物為固態(tài)時(shí)放出的熱量少,當(dāng)生成物為固態(tài)時(shí)放出的熱量多。⑤強(qiáng)酸的稀溶液與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時(shí)的反應(yīng)熱ΔH=-57.3kJ·mol-1。當(dāng)酸為濃硫酸時(shí),由于濃硫酸溶于水時(shí)放出熱量,若用濃硫酸與強(qiáng)堿反應(yīng)生成1molH2O時(shí)放出的熱量大于57.3kJ。由于弱酸、弱堿電離過程吸熱,用弱酸與強(qiáng)堿(或弱堿與強(qiáng)酸)反應(yīng)生成1molH2O時(shí)放出熱量小于57.3kJ。3.比較類型(1)直接比較法①物質(zhì)燃燒時(shí)，可燃物物質(zhì)的量越大，燃燒放出的熱量越多。②等量的可燃物完全燃燒所放出的熱量肯定比不完全燃燒所放出的熱量多。③生成等量的水時(shí)，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)比弱酸和強(qiáng)堿或弱堿和強(qiáng)酸或弱酸和弱堿的稀溶液反應(yīng)放出的熱量多。④對于可逆反應(yīng)，因反應(yīng)不能進(jìn)行完全，實(shí)際反應(yīng)過程中放出或吸收的熱量要小于相應(yīng)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱數(shù)值。例如：2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)

ΔH＝－197kJ·mol－1，表示2molSO2(g)和1molO2(g)完全反應(yīng)生成2molSO3(g)時(shí)，放出的熱量為197kJ，實(shí)際上向密閉容器中通入2molSO2(g)和1molO2(g)，反應(yīng)達(dá)到平衡后，放出的熱量要小于197kJ。(2)蓋斯定律比較法①同一反應(yīng)，生成物的狀態(tài)不同如A(g)＋B(g)===C(g)

ΔH1<0

A(g)＋B(g)===C(l)

ΔH2<0因?yàn)镃(g)===C(l)

ΔH3<0，

而ΔH3＝ΔH2－ΔH1，則ΔH1>ΔH2。②同一反應(yīng)，反應(yīng)物的狀態(tài)不同如S(g)＋O2(g)===SO2(g)

ΔH1＝－akJ·mol－1S(s)＋O2(g)===SO2(g)

ΔH2＝－bkJ·mol－1③同素異形體的不同單質(zhì)發(fā)生相似反應(yīng)，產(chǎn)物相同時(shí)如C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－akJ·mol－1C(s，金剛石)＋O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－bkJ·mol－1[典例1]

室溫下，將1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水會使溶液溫度降低，熱效應(yīng)為ΔH1，將1mol的CuSO4(s)溶于水會使溶液溫度升高，熱效應(yīng)為ΔH2；CuSO4·5H2O受熱分解的化學(xué)方程式為CuSO4·5H2O(s)==CuSO4(s)＋5H2O(l)，熱效應(yīng)為ΔH3。則下列判斷正確的是(

)A．ΔH2>ΔH3

B．ΔH1<ΔH3C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3[解析]

1molCuSO4·5H2O(s)溶于水會使溶液溫度降低，為吸熱反應(yīng)，故ΔH1>0,1molCuSO4(s)溶于水會使溶液溫度升高，為放熱反應(yīng)，故ΔH2<0,1molCuSO4·5H2O(s)溶于水可以分為兩個(gè)過程，先分解成1molCuSO4(s)和5mol水，然后1molCuSO4(s)再溶于水，CuSO4·5H2O的分解為吸熱反應(yīng)，即ΔH3>0，根據(jù)蓋斯定律得到關(guān)系式ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，分析得到答案：ΔH1<ΔH3。B[典例2]

下列各組熱化學(xué)方程式中，化學(xué)反應(yīng)的ΔH前者大于后者的(

)①C(s)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH1；C(s)＋1/2O2(g)===CO(g)

ΔH2②S(s)＋O2(g)===SO2(g)

ΔH3；S(g)＋O2(g)===SO2(g)

ΔH4③H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)

ΔH5；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH6④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)

ΔH7；CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(aq)

ΔH8A．僅①② B．僅①④C．僅②③④ D．僅②③解析：①中前式減后式得CO(g)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH＝ΔH1－ΔH2<0，故ΔH1<ΔH2；②中前式減后式得S(s)===S(g)

ΔH＝ΔH3－ΔH4>0，故ΔH3>ΔH4；③中ΔH6＝2ΔH5，且ΔH6、ΔH5均小于零，故ΔH5>ΔH6；④中ΔH7>0，ΔH8<0，故ΔH7>ΔH8。C易錯(cuò)提醒(1)比較反應(yīng)熱的大小時(shí),不能只比較ΔH數(shù)值的大小,應(yīng)帶“+”“-”進(jìn)行比較。

(2)可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底,實(shí)際反應(yīng)放出或吸收的熱量小于熱化學(xué)方程式中反應(yīng)熱的絕對值。

(3)對于放熱反應(yīng),可利用狀態(tài)不同迅速比較反應(yīng)熱的大小。當(dāng)反應(yīng)物狀態(tài)相同,生成物狀態(tài)不同時(shí),生成固體放熱最多,生成氣體放熱最少;當(dāng)反應(yīng)物狀態(tài)不同,生成物狀態(tài)相同時(shí),反應(yīng)物為固體時(shí)反應(yīng)放熱最少,反應(yīng)物為氣體時(shí)反應(yīng)放熱最多。解析：物質(zhì)的燃燒反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，則ΔH1、ΔH3、ΔH4均小于0，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；將題給的5個(gè)熱化學(xué)方程式依次編號為①、②、③、④、⑤，根據(jù)蓋斯定律，①＝②＋③，故ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，C項(xiàng)正確；根據(jù)蓋斯定律，3×③＝④＋2×