高中化学（人教版选修4） 第一章化学反应与能量第三节 化学反应热的计算

《高中化学（人教版选修4） 第一章化学反应与能量第三节 化学反应热的计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学（人教版选修4） 第一章化学反应与能量第三节 化学反应热的计算（10页珍藏版）》请在七七文库上搜索。

1、第三节化学反应热的计算 目标要求1.理解盖斯定律的意义。2.能用盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的简单计算。一、盖斯定律1含义(1)不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。(2)化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。例如，H1、H2、H3之间有如下的关系：H1H2H3。2意义利用盖斯定律，可以间接地计算一些难以测定的反应热。例如：C(s)O2(g)=CO(g)上述反应在O2供应充分时，可燃烧生成CO2；O2供应不充分时，虽可生成CO，但同时还部分生成CO2。因此该反应的H不易测定，但是下述两个反应的H却可以直接测得：(1)C(s)O2(g)=CO2

2、(g)H1393.5 kJmol1(2)CO(g)O2(g)=CO2(g)H2283.0 kJmol1根据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的H。分析上述两个反应的关系，即知：HH1H2。则C(s)与O2(g)生成CO(g)的热化学方程式为C(s)O2(g)=CO(g)H110.5 kJmol1。二、反应热的计算1根据热化学方程式进行物质和反应热之间的求算例1由氢气和氧气反应生成4.5 g水蒸气放出60.45 kJ的热量，则反应：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)的H为()A483.6 kJmol1 B241.8 kJmol1C120.6 kJmol1 D241.8 kJmol1解析已知4.5

3、 g水蒸气生成时放热60.45 kJ，要求方程式中生成2 mol H2O(g)的H，比例关系：解得Q483.6 kJ，故H483.6 kJmol1。答案A2利用燃烧热数据，求算燃烧反应中的其它物理量例2甲烷的燃烧热H890.3 kJmol11 kg CH4在25，101 kPa时充分燃烧生成液态水放出的热量约为()A5.56104 kJmol1 B5.56104 kJmol1C5.56104 kJ D5.56104 kJ解析16 g CH4燃烧放出890.3 kJ热量，1 kg CH4燃烧放出的热量为1 000 g55 643.75 kJ5.56104 kJ。答案C3利用盖斯定律的计算例3已知

4、下列热化学方程式：Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)H126.7 kJmol13Fe2O3(s)CO(g)=2Fe3O4(s)CO2(g)H250.75 kJmol1Fe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO2(g)H336.5 kJmol1则反应FeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g)的焓变为()A7.28 kJmol1 B7.28 kJmol1C43.68 kJmol1 D43.68 kJmol1解析根据盖斯定律，首先考虑目标反应与三个已知反应的关系，三个反应中，FeO、CO、Fe、CO2是要保留的，而与这四种物质无关的Fe2O3、Fe3O4要通过方程式的叠

5、加处理予以消去：因此将32得到：6FeO(s)6CO(g)6Fe(s)6CO2(g)H43.65 kJmol1化简：FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)H7.28 kJmol1答案A知识点一盖斯定律及应用1运用盖斯定律解答问题通常有两种方法：其一，虚拟路径法：如C(s)O2(g)=CO2(g)，可设置如下：H1H2H3其二：加合(或叠加)法：即运用所给方程式就可通过加减的方法得到新化学方程式。如：求P4(白磷)=4P(红磷)的热化学方程式。已知：P4(s，白磷)5O2(g)=P4O10(s)H14P(s，红磷)5O2(g)=P4O10(s)H2即可用得出白磷转化为红磷的热化学方程式。答

6、案P4(白磷)=4P(红磷)HH1H22已知：H2O(g)=H2O(l)HQ1 kJmol1C2H5OH(g)=C2H5OH(l)HQ2 kJmol1C2H5OH(g)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)HQ3 kJmol1若使46 g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为()A(Q1Q2Q3) Kj B0.5(Q1Q2Q3) kJC(0.5Q11.5Q20.5Q3) kJ D(3Q1Q2Q3) kJ答案D解析46 g酒精即1 mol C2H5OH(l)根据题意写出目标反应C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H然后确定题中各反应与目标反应的关系则H(Q3

7、Q23Q1) kJmol1知识点二反应热的计算3已知葡萄糖的燃烧热是H2 840 kJmol1，当它氧化生成1 g液态水时放出的热量是()A26.0 kJ B51.9 kJ C155.8 kJ D467.3 kJ答案A解析葡萄糖燃烧的热化学方程式是C6H12O6(s)6O2(g)6CO2(g)6H2O(l)H2 840 kJmol1据此建立关系式6H2OH 618 g 2 840 kJ 1 g x kJ解得x26.3 kJ，A选项符合题意。4已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H282.8 kJmol1现有CO、H2、CO2组

8、成的混合气体67.2L (标准状况)，经完全燃烧后放出的总热量为710.0 kJ，并生成18 g液态水，则燃烧前混合气体中CO的体积分数为()A80% B50% C60% D20%答案B解析根据生成18 g液态H2O知混合气体中含1 mol H2，该反应产生的热量为 kJ285.8 kJ。CO燃烧放出的热量为710.0 kJ285.8 kJ424.2 kJ，则CO的物质的量为n(CO)1.5 mol，V(CO)%100%50%。练基础落实1已知：(1)Zn(s)1/2O2(g)=ZnO(s)H348.3 kJmol1(2)2Ag(s)1/2O2(g)=Ag2O(s)H31.0 kJmol1则Z

9、n(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HH1H2348.3 kJmol1(31.0 kJmol1)317.3 kJmol12已知25、101 kPa条件下：4Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s)H2 834.9 kJmol14Al(s)2O3(g)=2Al2O3(s)H3 119.1 kJmol1由此得出的正确结论是()A等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为吸热反应B等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为放热反应CO3比O2稳定，由O2变为

10、O3为吸热反应DO2比O3稳定，由O2变为O3为放热反应答案A解析将两个热化学方程式叠加处理得：3O2(g)2O3(g)H284.2 kJmol1，所以O2变为O3的反应是吸热反应，O2的能量低，O2更稳定。3能源问题是人类社会面临的重大课题，H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质，它们的燃烧热依次为285.8 kJmol1、282.5 kJmol1、726.7 kJmol1。已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)2H2(g)=CH3OH(l)。则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为()ACO(g)2H2(g)=CH3OH(l) H127.4 kJmol1BCO(g)2H2(g)

11、=CH3OH(l) H127.4 kJmol1CCO(g)2H2(g)=CH3OH(g) H127.4 kJmol1DCO(g)2H2(g)=CH3OH(g) H127.4 kJmol1答案A解析根据目标反应与三种反应热的关系，利用盖斯定律，首先计算出目标反应的反应热H2(285.8 kJmol1)(282.5 kJmol1)(726.7 kJmol1)127.4 kJmol1。4已知火箭燃料二甲基肼(CH3NHNHCH3)的燃烧热为6 000 kJmol1，则30 g二甲基肼完全燃烧放出的热量为()A1 500 kJ B3 000 Kj C6 000 kJ D12 000 kJ答案B解析二甲

12、基肼的相对分子质量是60,30 g二甲基肼是0.5 mol，放出的热量是燃烧热的一半，即3 000 kJ。练方法技巧用关系式求反应热5在一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷放出热量为Q kJ(Q0)，经测定完全吸收生成的CO2需消耗 5 molL1的KOH溶液100 mL，恰好生成正盐，则此条件下反应C4H10(g)O2(g)=4CO2(g)5H2O(g)的H为()A8Q kJmol1 B16Q kJmol1C8Q kJmol1 D16Q kJmol1答案D解析建立关系式：C4H104CO28KOHH1 mol 4 mol 8 mol H 5 molL10.1L QkJ则H16Q kJmol1练综

13、合拓展6比较下列各组热化学方程式中H的大小关系。(1)S(s)O2(g)=SO2(g)H1S(g)O2(g)=SO2(g)H2H1_H2(2)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H2H1_H2(3)煤作为燃料有两种途径：途径1直接燃烧C(s)O2(g)=CO2(g)H10再燃烧水煤气：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H302H2(g)O2(g)=2H2O(g)H4(2)(3)H1H2(H3H4)解析反应热的大小与反应物、生成物的状态有关，与反应物的多少有关。比较H时，应包括符号，对于放热反应，热值越大，H越小。7发射

14、卫星时可用肼(N2H4)作燃料，用二氧化氮作氧化剂，这两种物质反应生成氮气和水蒸气。已知：N2(g)2O2(g)=2NO2(g) H67.7 kJmol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g) H534 kJmol1H2(g)F2(g)=HF(g) H269 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g) H242 kJmol1(1)肼和二氧化氮反应的热化学方程式为_；此反应用于火箭推进，除释放大量能量和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是_。(2)有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，则反应释放的能量更大。肼和氟反应的热化学方程式为_。答案(1)2N2H4(g)2NO2(g)

15、=3N2(g)4H2O(g)H1 135.7 kJmol1产物无污染(2)N2H4(g)2F2(g)=N2(g)4HF(g) H1 126 kJmol1解析写出目标反应，然后再利用题给条件计算出反应热，最后写出热化学方程式。第2课时习题课1下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是()A生成物总能量一定低于反应物总能量B放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变D同温同压下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同答案C解析放热反应生成物总能量低于反应物总能量，吸热反应生成物总能量高于反应物总能量，A错误；化学反应的速率与

16、反应物本身的性质、温度、压强、浓度、催化剂等因素有关，与吸热、放热反应无关，B错误；通过盖斯定律可以间接测量某些难以直接测量的反应的焓变，C正确；同温同压下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)的反应条件不会影响H的值，D错误。2在298 K、100 kPa时，已知：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()AH3H12H2BH3H1H2CH3H12H2DH3H1H2答案A解析令2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H1Cl2(g)H2(g)=2HCl

17、(g) H22Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g) H3根据盖斯定律，将反应反应2即可求得反应，因此有H3H12H2，故A项正确。3下列热化学方程式或离子方程式中，正确的是()A甲烷的标准燃烧热为890.3 kJmol1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.3 kJmol1B500 、300 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H38.6kJmol1C氯化镁溶液与氨水反应：Mg22OH=Mg

18、(OH)2D氧化铝溶于NaOH溶液：A12O32OH=2AlOH2O答案D解析由燃烧热的定义可知，水应以液态形式存在，故A项错误；N2与H2反应生成NH3为可逆反应，不能完全进行，故19.3 kJ不是0.5 mol N2与1.5 mol H2完全反应放出的热量，故B项错误；NH3H2O为弱电解质，在书写离子方程式时，应写成化学式的形式，故C项错误；氧化铝与NaOH溶液反应，生成物是NaAlO2，故D项正确。4已知：(1)Fe2O3(s) C(s)=CO2(g)2Fe(s)H1234.1 kJmol1(2)C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1则2Fe(s)O2(g)=Fe

19、2O3(s) 的H是()A824.4 kJmol1 B627.6 kJmol1C744.7 kJmol1 D169.4 kJmol1答案A解析(2)(1)就可得2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)，则HH2H1824.4 kJmol1。5100 g碳燃烧所得气体中，CO占体积，CO2占体积，且C(s)O2(g)=CO(g)H(25)110.35 kJmol1，CO(g)O2(g)=CO2(g)H(25)282.57 kJmol1。与这些碳完全燃烧相比较，损失的热量是()A392.92 kJ B2 489.44 kJC784.92 kJ D3 274.3 kJ答案C解析损失的热量就是CO继续

20、燃烧所放出的热量，因为CO占，即有的C燃烧生成了CO，所以建立关系式：CCOH12 g 1 mol 282.57 kJ gQ故Q282.57 kJ g784.92 kJ。6在微生物作用的条件下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如下： 第一步反应是_反应(选填“放热”或“吸热”)，判断依据是_。1 mol NH(aq)全部氧化成NO(aq)的热化学方程式是_。答案放热H273 kJmol10(或反应物的总能量大于生成物的总能量)NH(aq)2O2(g)=2H(aq)NO(aq)H2O(l)H346 kJmol17废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生，并减少污染。废旧印刷电

21、路板经粉碎分离，能得到非金属粉末和金属粉末。用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知：Cu(s)2H(aq)=Cu2(aq)H2(g)H64.39 kJmol12H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)H196.46 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.84 kJmol1在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2和H2O的热化学方程式为_。答案Cu(s)H2O2(l)2H(aq)=Cu2(aq)2H2O(l)H319.68 kJmol1解析已知热反应方程中得：Cu(s)2H(aq)H2O2(l)=Cu2(aq)2H2O(l)H319.68

22、kJmol1HH1H2H364.39 kJmol1(196.46 kJmol1)(285.84 kJmol1)319.68 kJmol18由磷灰石主要成分Ca5(PO4)3F在高温下制备黄磷(P4)的热化学方程式为4Ca5(PO4)3F(s)21SiO2(s)30C(s)=3P4(g)20CaSiO3(s)30CO(g)SiF4(g)H已知相同条件下：4Ca5(PO4)3F(s)3SiO2(s)=6Ca3(PO4)2(s)2CaSiO3(s)SiF4(g)H12Ca3(PO4)2(s)10C(s)=P4(g)6CaO(s)10CO(g)H2SiO2(s)CaO(s)=CaSiO3(s)H3用H

23、1、H2和H3表示H , H_。答案(1)H13H218H39依据叙述，写出下列反应的热化学方程式。(1)若适量的N2和O2完全反应，每生成23 g NO2需要吸收16.95 kJ热量。其热化学方程式为_。(2)用NA表示阿伏加德罗常数，在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移时，放出650 kJ的热量。其热化学方程式为_。(3)已知拆开1 mol HH键、1 mol NH键、1 mol NN键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_。答案(1)N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H67.8 kJ

24、mol1(2)C2H2(g)O2(g)=2CO2(g)H2O(l)H1 300 kJmol1(3)N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92 kJmol1解析根据反应热和燃烧热的定义计算出相关的热量，同时注意物质的状态，再书写相应的热化学方程式即可。10已知25、101 kPa时下列反应的热化学方程式为：CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1870.3 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H3285.8 kJmol1则反应：2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)在该条件下的反应热

25、H4_。答案488.3 kJmol111如果1个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的，这个规律称为盖斯定律。据此回答下列问题：(1)北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷(C3H8)，亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯(C3H6)。丙烷脱氢可得丙烯。已知：C3H8(g)CH4(g)HCCH(g)H2(g)H1156.6 kJ/molCH3CH=CH2(g)CH4(g)HCCH(g)H232.4 kJ/mol则相同条件下，丙烷脱氢得丙烯的热化学方程式为_。(2)已知：Na2CO310H2O(s)=Na2CO3(s)10H2O(g)H1532.36 kJ/molNa2

26、CO310H2O(s)=Na2CO3H2O(s)9H2O(g)H2473.63 kJ/mol写出Na2CO3H2O脱水反应的热化学方程式_。答案(1)C3H8(g)CH3CHCH2(g)H2(g)H124.2 kJ/mol(2)Na2CO3H2O(s)=Na2CO3(s)H2O(g)H58.73 kJ/mol解析(1)由C3H8(g)CH4(g)HCCH(g)H2(g)H1156.6 kJ/molCH3CH=CH2(g)CH4(g)HCCH(g)H32.4 kJ/mol可以得到C3H8(g)CH3CH=CH2(g)H2(g)HH1H2156.6 kJ/mol32.4 kJ/mol124.2 k

27、J/mol(2)根据盖斯定律，将题中反应得：Na2CO3H2O(s)=Na2CO3(s)H2O(g)H58.73 kJ/mol12已知：CO(g)O2(g)=CO2(g)H283 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H802.3 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol11792 L(标准状况)的CO、CH4和O2组成的混合物，在量热器中燃烧时，放出13.683 kJ热量。若向燃烧产物中再加一定量的H2使其燃烧完全，又放出9.672 kJ热量，求原混合物中各气体的体积。答案V(CO)0.448LV(CH4)0.224LV(O2)1.12

28、0L解析此题涉及热化学方程式、燃烧热、物质的量、气体摩尔体积等知识点，通过运用物质的量进行燃烧热的计算，比较深入地考查分析、推理和计算能力。解此题时，首先正确理解热化学方程式中H的含义，然后根据题给数据，建立气体的体积与气体的摩尔体积、物质的量之间的关系，进而求得答案。因为当再加入H2时，放出的热量增加，所以原混合物中含过量O2的物质的量为n(O2)0.020 0 mol再求出气体的总物质的量为0.080 0 mol13化工生产中用烷烃和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体。这种混合气体可用于生产甲醇和合成氨，对甲烷而言，有如下两个主要反应：CH4(g)O2(g)=CO(g)2H2(g)H136 kJmol1CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H2216 kJmol1由反应、推出总反应热为零的总反应方程式，并求进料气中空气(O2的体积分数为21%)与水蒸气的体积比。答案7CH4(g)3O2(g)H2O(g)=7CO(g)15H2(g)H0V(空气)V(H2O)1007解析将6得出的式子与相加：6CH4(g)3O2(g)=6CO(g)12H2(g)6H1216 kJmol17CH4(g)3O2(g)H2O(g)=7CO(g)15H2(g)H0所以总反应式为7CH4(g)3O2(g)H2O(g)=7CO(g)15H2(g)H0其中，则。