2020版化学鲁科版选修4学案：第1章 第1节 第3课时 反应焓变的计算 .docx

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1、第3课时反应焓变的计算核心素养发展目标1.证据推理与模型认知：构建盖斯定律模型，理解盖斯定律的本质，形成运用盖斯定律进行相关判断或计算的思维模型。2.科学态度与社会责任：了解盖斯定律对反应热测定的重要意义，增强为人类科学发展而努力的意识与社会责任感。一、盖斯定律1盖斯定律的理解(1)对于一个化学反应，无论是一步完成或分几步完成，其反应焓变都是相同的。(2)化学反应的反应焓变只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。(3)某始态和终态相同，反应的途径有如下三种：()()()。则HH1H2H3H4H5。2盖斯定律的应用根据如下两个反应.C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJm

2、ol1.CO(g)O2(g)=CO2(g)H2283.0 kJmol1选用两种方法，计算出C(s)O2(g)=CO(g)的反应热H。(1)虚拟路径法反应C(s)O2(g)=CO2(g)的途径可设计如下：则H110.5 kJmol1。(2)加合法写出目标反应的热化学方程式，确定各物质在各反应中的位置，C(s)O2(g)=CO(g)。将已知热化学方程式变形，得反应：CO2(g)=CO(g)O2(g)H3283.0 kJmol1；将热化学方程式相加，H也相加。得：C(s)O2(g)=CO(g)HH1H3，则H110.5 kJmol1。特别提示(1)热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该

3、数。(2)热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减(带符号)。(3)将一个热化学方程式颠倒时，H的“”“”号必须随之改变，但数值不变。相关链接(1)多角度理解盖斯定律从反应途径角度从能量守恒角度对于如图所示的过程：从反应途径角度：AD：HH1H2H3(H4H5H6)；从能量守恒角度：H1H2H3H4H5H60。(2)盖斯定律的意义例1下列说法正确的是()A根据盖斯定律，可计算某些难以直接测得的反应焓变B同温同压下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同C右图中H1H2H3D相同条件下，等质量的C按a、b两种途径完全转化，途径a比途径b放出更多热能

4、途径a：CCOH2CO2H2O；途径b：CCO2答案A解析B项，同温同压下，该反应前后反应物和反应产物的总能量在两种反应条件下没有变化，H相同，错误；C项，根据盖斯定律，H1(H2H3)，错误；D项，根据盖斯定律知，两途径放出的热量相等，错误。思维启迪化学反应的焓变只与始态和终态有关，与反应条件无关。例2已知P4(白磷，s)5O2(g)=P4O10(s) H12 983.2 kJmol1P(红磷，s)O2(g)=P4O10(s) H2738.5 kJmol1(1)白磷转化为红磷的热化学方程式为 。(2)相同状况下，能量状态较低的是 ；白磷的稳定性比红磷 (填“高”或“低”)。答案(1)P4(白

5、磷，s)=4P(红磷，s)H29.2 kJmol1(2)红磷低解析根据盖斯定律，书写相关反应的热化学方程式有两种方法：方法1：“虚拟路径”法根据已知条件可以虚拟如下过程：根据盖斯定律HH1(H2)42 983.2 kJmol1738.5 kJmol1429.2 kJmol1，热化学方程式为P4(白磷，s)=4P(红磷，s)H29.2 kJmol1方法2：“加合”法P4(白磷，s)5O2(g)=P4O10(s)H12 983.2 kJmol1P4O10(s)=5O2(g)4P(红磷，s)H22 954 kJmol1上述两式相加得：P4(白磷，s)=4P(红磷，s)H29.2 kJmol1思维模型

6、根据盖斯定律书写热化学方程式(1)确定待求反应的热化学方程式。(2)找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式中的位置(是同侧还是异侧)。(3)根据待求方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整已知反应的化学计量数，并消去中间产物。(4)实施叠加并确定反应热的变化。二、反应焓变的计算1根据热化学方程式计算反应热与反应方程式中各物质的物质的量成正比。2根据反应物和生成物的能量计算H生成物的能量反应物的能量。3根据反应物和生成物的键能计算H反应物的键能生成物的键能。4根据盖斯定律将热化学方程式进行适当的“加”“减”等计算反应热。5根据物质的燃烧热数值计算(1)在25 、101 kPa时，1 mol

7、纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。燃烧热的单位是kJmol1。(2)燃烧热的意义甲烷的燃烧热为890.31 kJmol1或H890.31 kJmol1，它表示25 、101 kPa时，1 mol甲烷完全燃烧生成CO2和液态H2O时放出890.31 kJ的热量。(3)燃烧热的计算Q(放)n(可燃物)|H|。例3氯原子对O3分解有催化作用：O3Cl=ClOO2H1ClOO=ClO2H2大气臭氧层的分解反应是O3O=2O2H，该反应的能量变化如图：下列叙述中，正确的是()A反应O3O=2O2的HE1E3BO3O=2O2是吸热反应CHH1H2DHE3E20答案C解析A项，H生成物总能量反应

8、物总能量E3E2；B项，由E2E3知反应物总能量大于生成物总能量，故O3O=2O2为放热反应；C项，据盖斯定律将两式相加得HH1H2；D项，由于O3O=2O2放热，故HE3E20。例4已知：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g) H1a kJmol12C(s)O2(g)=2CO(g)H2220 kJmol1通常人们把拆开1 mol某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能。已知HH、O=O和OH键的键能分别为436 kJmol1、496 kJmol1和462 kJmol1，则a为()A332 B118 C350 D130答案D解析根据盖斯定律和焓变与键能的关系解答。根据题中给出的键能可得出热化

9、学方程式：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H3(24364964462)kJmol1，即2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H3480 kJmol1，题中2C(s)O2(g)=2CO(g)H2220 kJmol1，根据盖斯定律()得C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H1(H2H3)，即a(220480)130，选项D正确。方法规律利用化学键的键能计算H的公式为H反应物的总键能反应产物的总键能。计算时要注意正确判断出每种物质中化学键的种类及数目。相关链接三步分析法应用于盖斯定律的计算(1)分析目标反应和已知反应的差异，明确目标反应物和生成物；需要约掉的物质。(2)将每个已知热化学

10、方程式两边同乘以某个合适的数，使已知热化学方程式中某种反应物或生成物的化学计量数与目标热化学方程式中的该物质的化学计量数一致，同时约掉目标反应中没有的物质，热化学方程式的反应热也进行相应的换算。(3)将已知热化学方程式进行叠加，相应的热化学方程式中的反应热也进行叠加。以上步骤可以概括为找目标，看来源，变方向，调系数，相叠加，得答案。1下列关于盖斯定律描述不正确的是()A化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关B盖斯定律遵守能量守恒定律C利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热D利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热答案A2(2018临沂高二质检)物质

11、A在一定条件下可发生一系列转化，由图判断下列关系错误的是()AAFHH6BH1H2H3H4H5H61CCF|H|H1H2H6|D|H1H2H3|H4H5H6|答案B解析由盖斯定律可知：AFHH1H2H3H4H5H6，即H1H2H3H4H5H60，故A项正确、B项错误；由CF可以判断，HH3H4H5(H1H2H6)，故C项正确；由AD知：HH1H2H3(H4H5H6)，故D项正确。3已知在298 K时下述反应的有关数据：C(s)O2(g)=CO(g)H1110.5 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1，则C(s)CO2(g)=2CO(g)的H为()A283.5

12、 kJmol1 B172.5 kJmol1C172.5 kJmol1 D504 kJmol1答案B解析2C(s)O2(g)=2CO(g) H3221 kJmol1CO2(g)=C(s)O2(g)H4393.5 kJmol1利用盖斯定律，可得C(s)CO2(g)=2CO(g)H221 kJmol1393.5 kJmol1172.5 kJmol1。4已知热化学方程式：H2O(g)=H2(g)O2(g)H241.8 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1当1 g液态水变为水蒸气时，其热量变化是()A吸热88 kJ B吸热2.44 kJC放热4.98 kJ D放热44

13、 kJ答案B解析将两式相加得到H2O(g)=H2O(l)H44 kJmol1，所以每1 g液态水变成水蒸气需要吸收的热量为 kJ2.44 kJ。5化学反应过程可视为旧化学键断裂和新化学键形成的过程，HH键的键能为436 kJmol1，ClCl键的键能为243 kJmol1，HCl键的键能为431 kJmol1。已知H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)HQ kJmol1，则Q等于()A183 B183C862 D862答案B解析依据化学反应的反应热反应物的总键能生成物的总键能可得，Q4362432431，故Q183。6写出下列反应的热化学方程式：(1)为减少SO2的排放，常采取以下措施，将煤转

14、化为清洁的气体燃料。已知：H2(g)O2(g)=H2O(g) H1241.8 kJmol1C(s)O2(g)=CO(g)H2110.5 kJmol1写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式： 。(2)已知CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热H分别为283.0 kJmol1和726.5 kJmol1。请写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为 。答案(1)C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g) H131.3 kJmol1(2)CH3OH(l)O2(g)=CO(g)2H2O(l) H443.5 kJmol1解析(1)根据盖斯定律，由可得：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)则HH

15、2H1(110.5 kJmol1)(241.8 kJmol1)131.3 kJmol1。(2)依据燃烧热的概念写出两个热化学方程式：CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H1726.5 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H2283.0 kJmol1根据盖斯定律，由可得：CH3OH(l)O2(g)=CO(g)2H2O(l)，则HH1H2726.5 kJmol1(283.0) kJmol1443.5 kJmol1。题组一盖斯定律及其应用1.假设反应体系的始态为甲，中间态为乙，终态为丙，它们之间的变化如图所示，则下列说法不正确的是()A|H1|H2|B|H1|H3|CH

16、1H2H30D甲丙的HH1H2答案A解析题述过程中甲为始态，乙为中间态，丙为终态，由盖斯定律可知，甲丙的HH1H2，D项正确；在题述过程中H1与H2的相对大小无法判断，A项错误；由|H3|H1|H2|知，|H1|H3|，B项正确；从能量守恒的角度可知，H1H2H30，C项正确。2已知反应：H2(g)O2(g)=H2O(g)H1N2(g)O2(g)=NO2(g)H2N2(g)H2(g)=NH3(g)H3则反应2NH3(g)O2(g)=2NO2(g)3H2O(g)的H为()A2H12H22H3 BH1H2H3C3H12H22H3 D3H12H22H3答案D解析把已知反应依次编号为、，根据盖斯定律将

17、方程式322得2NH3(g)O2(g)=2NO2(g)3H2O(g)H3H12H22H3。3已知298 K、101 kPa时：2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H1Cl2(g)H2(g)=2HCl(g)H22Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H3则H3与H1和H2间的关系正确的是()AH3H12H2 BH3H1H2CH3H12H2 DH3H1H2答案A解析应用盖斯定律，第一个热化学方程式与第二个热化学方程式的2倍相加，即得2Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H12H2，故H3H12H2，A项正确。4发射火箭时使用的燃料可以是液氢和液氧，已知下列热化学方程

18、式：H2(g)O2(g)=H2O(l) H1285.8 kJmol1H2(g)=H2(l)H20.92 kJmol1O2(g)=O2(l)H36.84 kJmol1H2O(l)=H2O(g)H444.0 kJmol1则反应H2(l)O2(l)=H2O(g)的反应热H为()A237.46 kJmol1 B474.92 kJmol1C118.73 kJmol1 D237.46 kJmol1答案D解析根据盖斯定律，将反应可得目标反应方程式，其反应热HH1H2H3H4237.46 kJmol1。5已知Zn(s)O2(g)=ZnO(s)H348.3 kJmol1，2Ag(s)O2(g)=Ag2O(s)H

19、31.0 kJmol1。则Zn(s)Ag2O(s)=ZnO(s)2Ag(s)的H等于()A317.3 kJmol1 B379.3 kJmol1C332.8 kJmol1 D317.3 kJmol1答案A解析根据盖斯定律可知将反应得Zn(s)Ag2O(s)=ZnO(s)2Ag(s)H(348.331.0) kJmol1317.3 kJmol1。6肼(N2H4)是火箭发动机的一种燃料，反应时N2O4为氧化剂，反应生成N2和水蒸气。已知：N2(g)2O2(g)=N2O4(g) H8.7 kJmol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g) H534 kJmol1下列表示N2H4和N2O4反

20、应的热化学方程式，正确的是()A2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(g) H1 076.7 kJmol1BN2H4(g)N2O4(g)=N2(g)2H2O(g) H542.7 kJmol1C2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(g) H542.7 kJmol1D2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(l) 答案A解析根据盖斯定律，把已知两个反应相加减，可求得反应的H。将2得2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(g)H1 076.7 kJmol1。题组二反应热的计算7已知由氢气和氧气反应生成4.5 g水蒸气时放出60.45 kJ的热

21、量，则反应2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H中，H为()A483.6 kJmol1 B241.8 kJmol1C120.6 kJmol1 D241.8 kJmol1答案A解析已知生成4.5 g水蒸气时放热60.45 kJ，设反应生成2 mol H2O(g)时放热Q，依据比例关系，解得Q483.6 kJ，故H483.6 kJmol1。8(2018天津四校高二检测)通常人们把拆开1 mol某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能。根据表中数据计算反应CH3CH3(g)=CH2=CH2(g)H2(g)的H为()化学键CHC=CCCHH键能kJmol1414.4615.3347.4435.3A.1

22、25.6 kJmol1 B125.6 kJmol1C46.1 kJmol1 D46.1 kJmol1答案A解析H6E(CH)E(CC)E(C=C)4E(CH)E(HH)(6414.4347.4)kJmol1(615.34414.4435.3) kJmol1125.6 kJmol1。9已知葡萄糖的燃烧热是2 804 kJmol1，当它氧化生成1 g水时放出的热量是()A26.0 kJ B51.9 kJC155.8 kJ D467.3 kJ答案A解析葡萄糖的燃烧热的热化学方程式：C6H12O6(s)6O2(g)=6CO2(g)6H2O(l)H2 804 kJmol1，由此可知，生成6 mol18

23、gmol1108 g水放出2 804 kJ热量，则生成1 g水时放出的热量为 kJ26.0 kJ。10已知氢气、乙烷、甲醇、甲烷的燃烧热分别为285.8 kJmol1、1 559.8 kJmol1、726.51 kJmol1、890.31 kJmol1，相同质量的氢气、乙烷、甲醇、甲烷完全燃烧时，放出热量最多的是()AH2(g) BC2H6(g)CCH3OH(l) DCH4(g)答案A解析比较、的大小可知相同质量的四种气体完全燃烧时，H2放出的热量最多。11(2018长沙一中调研)已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1，CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H

24、2O(l)H890 kJmol1。现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况下)，使其完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，若实验测得反应放热3 845.8 kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是()A11 B13 C14 D23答案C解析设混合气体中含有x mol H2，则CH4的物质的量为(5x) mol，则285.8x890(5x)3 845.8，得x1，C项正确。12已知CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) HQ1 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g) HQ2 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l) HQ3 kJmol1常温下取体积比为

25、41的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(标准状况)，经完全燃烧后恢复到室温，则放出的热量(单位：kJ)为()A0.4Q10.05Q3 B0.4Q10.05Q2C0.4Q10.1Q3 D0.4Q10.2Q2答案A解析混合气体的体积为11.2 L，即混合气体为0.5 mol，结合甲烷和氢气的体积比为41，可知甲烷和氢气的物质的量分别为0.4 mol和0.1 mol，则二者完全燃烧放出的热量为(0.4Q10.05Q3) kJ。13把煤作为燃料可通过下列两种途径：途径.C(s)O2(g)=CO2(g)H10途径.先制水煤气：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H20再燃烧水煤气：2CO(g)O2

26、(g)=2CO2(g)H302H2(g)O2(g)=2H2O(g)H40请回答下列问题：(1)判断两种途径放热：途径放出的热量 (填“大于”“等于”或“小于”)途径放出的热量。(2)H1、H2、H3、H4的数学关系是 。(3)由于制取水煤气的反应里，反应物具有的总能量 (填“大于”“等于”或“小于”)生成物具有的总能量，那么在化学反应时，反应物就需要 能量才能转化为生成物，因此其反应条件为 。答案(1)等于(2)H1H2(H3H4)(3)小于吸收加热解析(1)根据盖斯定律可知，反应热只与始态和终态有关，而与反应的途径无关，通过观察可知途径和途径是等效的，途径和途径等量的煤燃烧消耗的氧气相等，两

27、途径最终生成物只有二氧化碳，所以途径放出的热量等于途径放出的热量。(2)途径：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H20再燃烧水煤气：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H302H2(g)O2 (g)=2H2O(g)H40由盖斯定律可知，2得2C(s)2O2 (g)=2CO2(g)H2H2H3H4，所以H1H(2H2H3H4)H2(H3H4)。(3)制水煤气C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H20，该反应是吸热反应，反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量，反应条件是加热。14(2018太原期中)为了合理利用化学能，确保安全生产，进行化工设计时需要充分考虑化学反应的反应热，并采

28、取相应措施。化学反应的反应热通常可以通过实验进行测定，也可通过理论进行推算。(1)实验测得，5 g甲醇(CH3OH)液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为 。(2)现有如下两个热化学方程式：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H1a kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2b kJmol1则a (填“”“”或“”)b。(3)从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键断裂和生成物的化学键形成的过程。在化学反应过程中，断裂化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量。化学键HHNHNN键能/kJmol14

29、36391945已知：N2(g)3H2(g)2NH3(g)Ha kJmol1，根据上表中所列键能数据可计算出a 。答案(1)CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H726.4 kJmol1(2)(3)93解析(1)5 g液态CH3OH在氧气中充分燃烧生成CO2气体和液态水时放出113.5 kJ热量，故32 g即1 mol液态CH3OH在氧气中充分燃烧生成CO2气体和液态水时放出113.5 kJ726.4 kJ热量，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H726.4 kJmol1。(2)将两个热化学方程式进行比较，由于H2O由气态变

30、成液态放出热量，故H1H2，则ab。(3)N2(g)3H2(g)2NH3(g)的H945 kJmol1436 kJmol13391 kJmol1693 kJmol1，故a93。15热力学标准态(298 K、101 kPa)下，由稳定单质发生反应生成1 mol化合物的反应热叫该化合物的生成热(H)。图甲为A族元素氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。试完成下列问题。(1)请你归纳非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热H的关系： 。硒化氢在上述条件下发生分解反应的热化学方程式为 。(2)在25 、101 kPa下，已知SiH4气体在氧气中完全燃烧后恢复至原状态，平均每转移1 mol电子放热19

31、0.0 kJ，该反应的热化学方程式是 。(3)根据图乙写出反应CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)的热化学方程式： 。(4)由金红石(TiO2)制取单质Ti的步骤为TiO2TiCl4Ti已知：.C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1.2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJmol1.TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(s)O2(g) H141 kJmol1TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)的H 。反应TiCl42Mg2MgCl2Ti在Ar气氛中进行的理由是 。答案(1)非金属元素氢化物越稳定，H越小H2Se(g)=Se

32、(s)H2(g)H81 kJmol1(2)SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l) H1 520.0 kJmol1(3)CO(g)2H2(g)=CH3OH(g) H91 kJmol1(4)80 kJmol1防止高温下Mg、Ti与空气中的O2(或CO2、N2)作用解析(2)SiH4气体在氧气中完全燃烧的化学方程式为SiH42O2SiO22H2O，由方程式可知，1 mol SiH4完全燃烧转移8 mol电子，故热化学方程式为SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)H1 520.0 kJmol1。(3)H419 kJmol1510 kJmol191 kJmol1，故该反应的热化学方程式为CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H91 kJmol1。(4)根据盖斯定律，由2可得：TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)H80 kJmol1。