高中化學(xué)化學(xué)反應(yīng)原理學(xué)案113反應(yīng)焓變的計(jì)算

第3課時(shí)反應(yīng)焓變的計(jì)算[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.知道蓋斯定律的內(nèi)容，能用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)焓變的簡(jiǎn)單計(jì)算。2.學(xué)會(huì)有關(guān)焓變計(jì)算的方法技巧，進(jìn)一步提高化學(xué)計(jì)算的能力。一蓋斯定律1．蓋斯定律的內(nèi)容：不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)焓變是____________?；蛘哒f(shuō)，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)焓變只與反應(yīng)體系的________________有關(guān)，而與反應(yīng)的________無(wú)關(guān)。2．蓋斯定律的應(yīng)用利用蓋斯定律可以計(jì)算出無(wú)法或較難測(cè)定的化學(xué)反應(yīng)的焓變，其方法有：(1)“虛擬路徑”法若反應(yīng)物A變?yōu)樯晌顳，可以有兩個(gè)途徑：①由A直接變成D，反應(yīng)焓變?yōu)棣；②由A經(jīng)過(guò)B變成C，再由C變成D，每步的反應(yīng)焓變分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3。如圖所示：則有ΔH＝________________。(2)加合法運(yùn)用所給熱化學(xué)方程式通過(guò)________________的方法得到所求的熱化學(xué)方程式。3．同素異形體相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)焓變相當(dāng)小而且轉(zhuǎn)化速率較慢，有時(shí)還很不完全，測(cè)定反應(yīng)焓變很困難?，F(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的“不管化學(xué)過(guò)程是一步完成或分幾步完成，這個(gè)總過(guò)程的熱效應(yīng)是相同的”觀點(diǎn)來(lái)計(jì)算焓變。已知：P4(白磷，s)＋5O2(g)=P4O10(s)ΔH1＝－2983.2kJ·mol－1①P(紅磷，s)＋eq\f(5,4)O2(g)=eq\f(1,4)P4O10(s)ΔH2＝－738.5kJ·mol－1②則白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________。相同狀況下，能量狀態(tài)較低的是____________；白磷的穩(wěn)定性比紅磷________(填“高”或“低”)。1.加合法求焓變的解題模型2．解題注意事項(xiàng)(1)熱化學(xué)方程式同乘以某一個(gè)數(shù)時(shí)，反應(yīng)熱數(shù)值也必須乘上該數(shù)。(2)熱化學(xué)方程式相加減時(shí)，同種物質(zhì)之間可相加減，反應(yīng)熱也隨之相加減，所求之和為其代數(shù)和。(3)將一個(gè)熱化學(xué)方程式顛倒時(shí)，ΔH的“＋”、“－”號(hào)必須隨之改變。(4)為了防止出錯(cuò)，應(yīng)將方程式左、右顛倒，用“加法”計(jì)算。1．在1200℃時(shí)，天然氣脫硫工藝中會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：H2S(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=SO2(g)＋H2O(g)ΔH12H2S(g)＋SO2(g)=eq\f(3,2)S2(g)＋2H2O(g)ΔH2H2S(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=S(g)＋H2O(g)ΔH32S(g)=S2(g)ΔH4則ΔH4的正確表達(dá)式為()A．ΔH4＝eq\f(2,3)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)B．ΔH4＝eq\f(2,3)(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)C．ΔH4＝eq\f(3,2)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)D．ΔH4＝eq\f(3,2)(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)2．根據(jù)蓋斯定律，結(jié)合下述熱化學(xué)方程式，回答問(wèn)題。已知：(1)NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)ΔH＝－176kJ·mol－1(2)HCl(g)＋H2O(l)=HCl(aq)ΔH＝－72.3kJ·mol－1(3)NH3(g)＋HCl(aq)=NH4Cl(aq)ΔH＝－52.3kJ·mol－1(4)NH4Cl(s)＋H2O(l)=NH4Cl(aq)ΔH＝Q則第(4)個(gè)方程式中的反應(yīng)熱是________。二反應(yīng)焓變的計(jì)算與比較1．100g碳粉燃燒所得氣體中，CO占eq\f(1,3)體積、CO2占eq\f(2,3)體積，且C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH＝－110.35kJ·mol－1CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－282.57kJ·mol－1C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－392.92kJ·mol－1與這些碳完全燃燒相比較，損失的熱量是____________________________________。2．已知：(1)Zn(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=ZnO(s)ΔH＝－348.3kJ·mol－1(2)2Ag(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=Ag2O(s)ΔH＝－31.0kJ·mol－1則Zn(s)＋Ag2O(s)=ZnO(s)＋2Ag(s)的ΔH等于__________。3．試比較下列三組ΔH的大小(填“>”“<”或“＝”)(1)同一反應(yīng)，生成物狀態(tài)不同時(shí)A(g)＋B(g)=C(g)ΔH1<0A(g)＋B(g)=C(l)ΔH2<0則ΔH1____ΔH2。(2)同一反應(yīng)，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<0則ΔH1____ΔH2。(3)兩個(gè)有聯(lián)系的不同反應(yīng)相比C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1<0C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2<0則ΔH1____ΔH2。1.有關(guān)反應(yīng)熱計(jì)算的依據(jù)(1)根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算反應(yīng)熱與反應(yīng)物各物質(zhì)的物質(zhì)的量成正比。(2)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算根據(jù)蓋斯定律，可以將兩個(gè)或兩個(gè)以上的熱化學(xué)方程式包括其ΔH相加或相減，得到一個(gè)新的熱化學(xué)方程式。(3)根據(jù)物質(zhì)燃燒放熱數(shù)值(或燃燒熱)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×其燃燒熱。(4)根據(jù)反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的鍵能計(jì)算ΔH＝反應(yīng)物的鍵能和－反應(yīng)產(chǎn)物的鍵能和。2.反應(yīng)熱ΔH的大小比較方法(1)比較ΔH時(shí)，把反應(yīng)熱的符號(hào)與反應(yīng)熱的數(shù)值看作一個(gè)整體進(jìn)行比較，而比較反應(yīng)放出或吸收的熱量時(shí)只比較數(shù)值。(2)直接比較法依據(jù)規(guī)律、經(jīng)驗(yàn)和常識(shí)直接判斷不同反應(yīng)的ΔH的大小的方法可稱為直接比較法，如：①吸熱反應(yīng)的ΔH肯定比放熱反應(yīng)的大(前者大于0，后者小于0)。②ΔH與物質(zhì)的量有關(guān)，同一反應(yīng)且物質(zhì)的狀態(tài)都相同時(shí)，|ΔH|與反應(yīng)物的物質(zhì)的量成正比。③等質(zhì)量的反應(yīng)物完全燃燒肯定比不完全燃燒放出的熱量多；ΔH則要小。④一般情況下，生成等物質(zhì)的量的水時(shí)，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)肯定比弱酸和強(qiáng)堿、弱堿和強(qiáng)酸、弱酸和弱堿的稀溶液反應(yīng)放出的熱量多(電離要吸熱)；中和反應(yīng)在生成水的同時(shí)若還產(chǎn)生沉淀[如硫酸和Ba(OH)2溶液反應(yīng)]，則放出的熱量比只生成水的反應(yīng)放出的熱量多。⑤ΔH與物質(zhì)的狀態(tài)有關(guān)。等量的可燃物完全燃燒生成液態(tài)水肯定比生成氣態(tài)水放出的熱量多；等量的氣態(tài)反應(yīng)物反應(yīng)放出的熱量肯定比固態(tài)反應(yīng)物放出的熱量多。(3)圖示比較法反應(yīng)熱是生成物所具有的總能量與反應(yīng)物所具有的總能量的差，即ΔH＝E生－E反，畫(huà)出化學(xué)變化過(guò)程中的能量變化圖后，依據(jù)反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的高低關(guān)系可以很方便地比較ΔH的大小。這種方法稱為圖示比較法。例如：S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1＝－akJ·mol－1；S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2＝－bkJ·mol－1。由于S(g)的能量高于S(s)，如圖所示，故相同條件時(shí)，S(g)能量高，生成SO2(g)放出熱量多，所以a＞b，ΔH1＜ΔH2＜0。(4)蓋斯定律法依據(jù)蓋斯定律，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)(反應(yīng)物)和終態(tài)(生成物)有關(guān)，而與反應(yīng)進(jìn)行的具體途徑無(wú)關(guān)。比較兩個(gè)熱化學(xué)方程式相減所得到的熱化學(xué)方程式的ΔH是大于0還是小于0，可以用來(lái)判斷原來(lái)兩個(gè)反應(yīng)的ΔH的大小。這種方法稱為蓋斯定律法。3．標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氣態(tài)分子斷開(kāi)1mol化學(xué)鍵的焓變稱為鍵焓。已知H—H鍵、H—O鍵和O=O鍵的鍵焓分別為436kJ·mol－1、463kJ·mol－1和495kJ·mol－1，下列熱化學(xué)方程式正確的是()A．H2O(g)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝－485kJ·mol－1B．H2O(g)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝485kJ·mol－1C．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝485kJ·mol－1D．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－485kJ·mol－14．下列各組熱化學(xué)方程式中，化學(xué)反應(yīng)的ΔH前者大于后者的是()①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2②S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH3S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH4③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH52H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH6④CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH7CaO(s)＋H2O(l)=Ca(OH)2(s)ΔH8A．① B．④C．②③④ D．①②③1．下列關(guān)于蓋斯定律描述不正確的是()A．化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱不僅與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，也與反應(yīng)的途徑有關(guān)B．蓋斯定律遵守能量守恒定律C．利用蓋斯定律可間接計(jì)算通過(guò)實(shí)驗(yàn)難以測(cè)定的反應(yīng)的反應(yīng)熱D．利用蓋斯定律可以計(jì)算有副反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)的反應(yīng)熱2．在298K、100kPa時(shí)，已知：2H2O(g)=O2(g)＋2H2(g)ΔH1Cl2(g)＋H2(g)=2HCl(g)ΔH22Cl2(g)＋2H2O(g)=4HCl(g)＋O2(g)ΔH3則ΔH3與ΔH1和ΔH2間的關(guān)系正確的是()A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH23．根據(jù)以下三個(gè)熱化學(xué)方程式：2H2S(g)＋3O2(g)=2SO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－Q1kJ·mol－12H2S(g)＋O2(g)=2S(s)＋2H2O(l)ΔH＝－Q2kJ·mol－12H2S(g)＋O2(g)=2S(s)＋2H2O(g)ΔH＝－Q3kJ·mol－1判斷Q1、Q2、Q3三者關(guān)系正確的是()A．Q1>Q2>Q3 B．Q1>Q3>Q2C．Q3>Q2>Q1 D．Q2>Q1>Q34．把煤作為燃料可通過(guò)下列兩種途徑：途徑ⅠC(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1<0途徑Ⅱ先制水煤氣：C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH2>0再燃燒水煤氣：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH3<02H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH4<0請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)判斷兩種途徑放熱：途徑Ⅰ放出的熱量__________(填“大于”“等于”或“小于”)途徑Ⅱ放出的熱量。(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的數(shù)學(xué)關(guān)系是__________。(3)由于制取水煤氣反應(yīng)中反應(yīng)物所具有的總能量________(填“大于”“等于”或“小于”)反應(yīng)產(chǎn)物具有的總能量，那么在化學(xué)反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)物就需要________(填“吸收”或“釋放”)能量才能轉(zhuǎn)化為生成物，因此其反應(yīng)條件為_(kāi)_________。(4)已知：Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)ΔH1＝－25kJ·mol－1①3Fe2O3(s)＋CO(g)=2Fe3O4(s)＋CO2(g)ΔH2＝－47kJ·mol－1②Fe3O4(s)＋CO(g)=3FeO＋CO2(g)ΔH3＝19kJ·mol－1③請(qǐng)寫(xiě)出CO還原FeO的熱化學(xué)方程式：______________________________________________________________________________________________________________。

答案精析一新知導(dǎo)學(xué)1．相同的始態(tài)和終態(tài)途徑2．(1)②ΔH1＋ΔH2＋ΔH3(2)加減乘除3．P4(白磷，s)=4P(紅磷，s)ΔH＝－29.2kJ·mol－1紅磷低活學(xué)活用1．A[給題中方程式依次編號(hào)為①、②、③、④，①＋②－③×3得3S(g)=eq\f(3,2)S2(g)ΔH′4＝ΔH1＋ΔH2－3ΔH3，故2S(g)=S2(g)ΔH4＝eq\f(2,3)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。]2．51.4kJ·mol－1解析利用蓋斯定律知，(3)＋(2)－(1)＝(4)，則ΔH＝－52.3kJ·mol－1＋(－72.3kJ·mol－1)－(－176kJ·mol－1)＝51.4kJ·mol－1。二新知導(dǎo)學(xué)1．784.92kJ解析碳粉完全燃燒可分兩步，先生成CO時(shí)放熱，CO再生成CO2放熱，總熱量即為完全燃燒放出的熱量，因此不完全燃燒與完全燃燒相比，損失的熱量就是生成的CO燃燒放出的熱量。CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－282.57kJ·mol－11mol282.57kJeq\f(100,12)×eq\f(1,3)molQQ≈784.92kJ。2．－317.3kJ·mol－13．(1)>解析因?yàn)镃(g)=C(l)ΔH3<0則ΔH3＝ΔH2－ΔH1，ΔH2<ΔH1。(2)<解析ΔH2＋ΔH3＝Δ