1、第一章第一章 化学反应的热效应化学反应的热效应 第二节第二节 反应热的计算反应热的计算 学习目标学习目标 1 了解盖斯定律及其简单应用。 2认识能量的转化遵循能量守恒定律。 3能进行反应焓变的简单计算。 核心素养核心素养 宏观辨识与微观探析：宏观辨识与微观探析： 能从宏观与微观相结合的角度认识和理解盖斯定律，并能利用盖斯定律解决 简单问题。 证据推理与模型认知：证据推理与模型认知： 通过分析、推理等方法总结反应热与始态和终态的关系建立认知模型，并运 用模型解决反应热的计算问题。 1盖斯定律的内容盖斯定律的内容 一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是 的。 或者说，化学反应
2、的反应热只与反应体系的 有关， 而与 无关。 起始状态和最终状态 反应的途径 完全相等 一、盖斯定律一、盖斯定律 2从能量守恒定律理解从能量守恒定律理解 从SL，H10，体系 ； 根据能量守恒，H1H2 。 放热 吸热 0 知识梳理知识梳理 3盖斯定律的应用盖斯定律的应用 因为有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接进行，有些伴有副反应发生，这给 直接测定这些反应的反应热造成了困难，应用盖斯定律可以 地把它们的反 应热计算出来，例如求 C(s)1 2 O2(g)=CO(g)的反应热： (1)C(s)O2(g)=CO2(g) H1393.5 kJ mol 1； (2)CO(g)1 2 O2(g)=
3、CO2(g) H2283.0 kJ mol 1， 求 C(s)1 2 O2(g)=CO(g)的反应热 H。 间接 HH2 H1H2393.5 kJ mol 1(283.0 kJ mol 1)110.5 kJ mol1 H1 ，则： H 。 根据盖斯定律，知： 应用盖斯定律的常用方法应用盖斯定律的常用方法 1虚拟路径法虚拟路径法 若反应物 A 变为生成物 D，可以有两个途径： (1)由 A 直接变成 D，反应热为 H； (2)由 A 经过 B 变成 C，再由 C 变成 D，每步的反应热分别为 H1、H2、H3，如 图所示： ， 则有：HH1H2H3。 归纳总结归纳总结 (3)实例：已知下列两个热
4、化学方程式 .P4(s，白磷)5O2(g)=P4O10(s) H12 983.2 kJ mol 1 .P(s，红磷)5 4 O2(g)= 1 4 P4O10(s) H2738.5 kJ mol 1 写出白磷转化成红磷的热化学方程式。 可虚拟如下路径： 根据盖斯定律可得，HH1(H2) 42 983.2 kJ mol 1738.5 kJ mol1 4 29.2 kJ mol 1 故白磷转化成红磷的热化学方程式为 P4(s，白磷)=4P(s，红磷) H29.2 kJ mol 1 2加和法加和法 先确定 待求的 反应的 化学方 程式 找出待求反 应的化学方 程式中各物 质在已知反 应的热化学 方程式
5、中的 位置 根据待求反应的化学方 程式中各物质的化学计 量数和位置对已知反应 的热化学方程式进行处 理，得到变形后的新反 应的热化学方程式 将新得到的反应的 热化学方程式进行 加减(反应热也需要 进行相应加减) 写出待求 的热化学 方程式 上例中用加和法，根据盖斯定律，由4可得反应的 HH14H22 983.2 kJ mol 14 (738.5 kJ mol1)29.2 kJ mol1， 即白磷转化成红磷的热化学 方程式为 P4(s，白磷)=4P(s，红磷) H29.2 kJ mol 1。 名师点拨 (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数。 (2)热化学方程式相加减时，
6、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。 1已知将 1 mol CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，将 1 mol CuSO45H2O(s)溶于 水会使溶液温度降低。关于下列 H 的判断不正确的是 ( ) CuSO45H2O(s)=CuSO4(s)5H2O(l) H1 CuSO4(s)=CuSO4(aq) H2 CuSO4(aq)=Cu2 (aq)SO2 4 (aq) H3 CuSO45H2O(s)=Cu2 (aq)SO2 4 (aq)5H2O(l) H4 A H1 H4 B H10， H2 H1 巩
7、固练习巩固练习 D 【解析】CuSO4 5H2O(s)受热分解生成 CuSO4(s)，为吸热反应，则 H10，将 CuSO4(s) 溶于水会使溶液温度升高，则 H20，由盖 斯定律 H4H1H2H3可得，H40，则 H1H4，A 正确；分析可 知，H10，H20；则 H2H30，H10，两者大小未知，无法比较，D 错误。 2(1)Deacon 发明的直接氧化法制氯气的化学方程式为 4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g) 2H2O(g)。Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行： CuCl2(s)=CuCl(s)1 2 Cl2(g) H183 kJ mol 1 CuCl(s)1 2 O2(
8、g)=CuO(s) 1 2 Cl2(g) H220 kJ mol 1 CuO(s)2HCl(g)=CuCl2(s)H2O(g) H3121 kJ mol 1 则 4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)的 H_kJ mol 1。 116 (2)已知： H1100.3 kJ mol 1 H2(g)I2(g)=2HI(g)H211.0 kJ mol 1 对于反应： H3_ kJ mol 1。 89.3 【解析】(1)根据盖斯定律，由 2 2 2 可得，4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g) 2H2O(g) H2H32H22H1(121 kJ mol 1) 2(20 kJ mol1
9、2) (83 kJ mol 1 2)116 kJ mol1。 (2)根据盖斯定律，由可得反应，则 H3H1H2100.3 kJ mol 1 (11.0 kJ mol 1)89.3 kJ mol1。 1比较类型与方法比较类型与方法 (1)同一反应，生成物的状态不同 如A(g)B(g)=C(g) H10 A(g)B(g)=C(l) H20 因为C(g)=C(l) H3 H2。 (2)同一反应，反应物的状态不同 如S(g)O2(g)=SO2(g) H1a kJ mol1 S(s)O2(g)=SO2(g) H2b kJ mol1 二二、反应热的比较、反应热的比较 知识梳理知识梳理 (3)同素异形体的不
10、同单质发生相似反应，产物相同时 如 C(s，石墨)O2(g)=CO2(g) H1a kJ mol 1 C(s，金刚石)O2(g)=CO2(g) H2b kJ mol 1 (4)两个有联系的不同反应 C(s)O2(g)=CO2(g) H10 C(s)1 2 O2(g)=CO(g) H20 C(s) H1 CO2(g) C(s) H2 CO(g) H3 CO2(g) H2H3H1， H10， H20， H30，所 以 H1 H2。 并据此可以写出热化学方程式：CO(g)1 2 O2(g)=CO2(g) H3H1H2。 2大小比较原则大小比较原则 (1)比较H的大小时，必须把反应热的“”“”与反应热
11、的数值看作一个整体 进行比较；比较反应放出或吸收的热量时只比较数值的大小；比较“标准燃烧热” “中和热”时，只需比较数值的大小。 (2)反应物的状态、化学计量数不同，则H不同。 (3)H是带符号进行比较的，所有吸热反应的H均比放热反应的H大；放热反应 的H0，放热越多，H越小，但|H|越大。 (4)同一物质，状态不同，反应热亦不同。 (5)对于可逆反应，因反应不能进行到底，实际反应过程中放出或吸收的能量要 小于热化学方程式中反应热的数值。 1下列各组热化学方程式中，化学反应的 H 前者大于后者的是 ( ) C(s)O2(g)=CO2(g) H1；C(s)1 2 O2(g)=CO(g) H2 S
12、(s)O2(g)=SO2(g) H3；S(g)O2(g)=SO2(g) H4 H2(g)1 2 O2(g)=H2O(l) H5；2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H6 CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H7； CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(aq) H8 A仅 B仅 C仅 D仅 巩固练习巩固练习 C 【解析】中前式减后式得 CO(g) 1 2 O2(g)=CO2(g) HH1 H20，故 H10， 故 H3H4； 中 H6 2H5，且 H6、H5均小于零，故 H5H6；中 H70，H8H8。 2已知：CO2(g)C(s)=2CO(g) H1 C(s)H2O(g)=CO
13、(g)H2(g) H2 CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g) H3 CuO(s)CO(g)=Cu(s)CO2(g) H4 2CuO(s)C(s)=2Cu(s)CO2(g) H5 下列关于上述反应焓变的判断不正确的是 ( ) AH10 BH20 CH2H3 DH52H4H1 C 【解析】A 项，此反应是吸热反应，H10，正确；B 项，生成水煤气的反应是吸 热反应，H20，正确；C 项，CO2(g)C(s)=2CO(g) H1 ，C(s) H2O(g)=CO(g)H2(g) H2 ， 得： CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)， H3 H2H10，H2H3，错误；D 项，CuO
14、(s)CO(g)=Cu(s)CO2(g) H4 ， 2得出：2CuO(s)C(s)=2Cu(s)CO2(g) H52H4H1，正确。 能力提升能力提升 2021 年 3 月 13 日，我国在酒泉卫星发射中心用长征四号丙运载火箭，成功将遥 感三十一号 04 组卫星发射升空，卫星进入预定轨道。 (1)长征四号丙运载火箭的一子级、助推器和二子级使用液态四氧化二氮和液态偏二 甲肼(C2H8N2)作为推进剂。N2O4与偏二甲肼燃烧产物只有 CO2(g)、H2O(g)、N2(g)， 并放出大量热，已知 10.0 g 液态偏二甲肼与液态四氧化二氮完全燃烧可放出 425 kJ 热量，书写该反应的热化学方程式。
15、 提示：N2O4与偏二甲肼反应的产物为 CO2、N2和气态水，1 mol C2H8N2(l)与 N2O4(l) 完全燃烧放出的热量为425 kJ 10.0 g 60 g2 550.0 kJ。 该反应的热化学方程式为C2H8N2(l) 2N2O4(l)=2CO2(g)4H2O(g)3N2(g) H2 550.0 kJ mol 1。 (2)长征四号丙运载火箭的三子级使用的是效能更高的液氢和液氧作为推进剂。已知： H2(g)=H2(l) H0.92 kJ mol 1 O2(g)=O2(l) H6.84 kJ mol 1 H2O(l)=H2O(g) H44.0 kJ mol 1 H2(g)1 2 O2
16、(g)=H2O(l) H285.8 kJ mol 1 请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式。 提示：根据盖斯定律，由 1 2 得：H2(l) 1 2 O2(l)=H2O(g) H 237.46 kJ mol 1。 (3)肼(N2H4)常用作火箭燃料。 肼(H2NNH2)的有关化学反应的能量变化如图所示： 计算下表中的 a 值。 化学键 NN O=O NN OH NH 键能/(kJ mol 1) 154 500 942 463 a 提示：391。由能量变化图示可知，反应 N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)的 H1 576 kJ mol 1，根据反应热与键能的关系可知 H1H3
17、H2(4a kJ mol1154 kJ mol 1500 kJ mol1)(942 kJ mol14 463 kJ mol1)576 kJ mol1，解得 a 391。 反应热计算的方法反应热计算的方法 计算依据 计算方法 根据热化学 方程式计算 热化学方程式与数学上的方程式相似，可以左右移项，同时改变正、负 号，各物质前面的化学计量数及 H 的数值可以同时乘以相同的数 根据盖斯 定律计算 将两个或两个以上的热化学方程式(包括 H)相加或相减(必要的时候， 在热化学方程式相加或相减之前需要乘以或除以一个数)，从而得到一 个新的热化学方程式 根据燃烧热 可燃物完全燃烧产生的热量可燃物的物质的量
18、其燃烧热 根据中和热 中和反应放出的热量n(H2O) |H| 归纳总结归纳总结 计算依据 计算方法 根据化学 键的变化 H反应物的化学键断裂时所吸收的总能量生成物的化学键形成时所放 出的总能量 根据反应物和生 成物的总能量 HE(生成物)E(反应物) 根据图像 H(ab)kJ mol 1c kJ mol1 H(ab)kJ mol 1c kJ mol1 1 探究 CH3OH 合成反应化学平衡的影响因素， 有利于提高 CH3OH 的产率。 以 CO2、 H2为原料合成 CH3OH 涉及的主要反应如下： .CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g) H149.5 kJ mol 1 .CO(
19、g)2H2(g)CH3OH(g) H290.4 kJ mol 1 .CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g) H3 H3_kJ mol 1。 【解析】分析三个热化学方程式，可应用盖斯定律计算，H3H1H249.5 kJ mol 1(90.4 kJ mol1)40.9 kJ mol1。 40.9 举一反三举一反三 2100 mL 0.200 mol L1 CuSO4溶液与1.95 g锌粉在量热计中充分反应。测得反应 前温度为20.1 ，反应后最高温度为30.1 。 已知：反应前后，溶液的比热容均近似为4.18 J g1 1、溶液的密度均近似为 1.00 gcm3，忽略溶液体积、质量变化和金属
20、吸收的热量。请计算： (1)反应放出的热量Q_J。 (2)反应Zn(s)CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)Cu(s)的H_ kJmol1(列式计算)。 4.1810 3/1 000 0.1000.200 209 4.18103 【解析】(1)根据 Qcmt，反应放出的热量 Q4.18 J g 1 1 100 mL 1.00 g cm3 (30.1 20.1 )4.18 103 J。(2)n(CuSO4)0.100 L 0.200 mol L 10.020 mol， n(Zn) 1.95 g 65 g mol 1 0.030 mol，显然 Zn 过量，即 0.020 mol Zn 和 0.0
21、20 mol CuSO4 反应放出的热量为 4.18 103 J，故反应 Zn(s)CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)Cu(s)的 H 4.18 10 3/1000 0.100 0.200 209 kJ mol 1。 1下列说法不正确的是 ( ) A对于同一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应的反应热相同 B盐酸与某强碱中和放出的热随反应物的用量改变而改变，但中和热不变 C燃烧热随化学方程式前面的化学计量数的改变而改变 D放热反应的反应物的总能量高于生成物的总能量 当堂检测当堂检测 C 【解析】根据能量守恒定律可知对于同一个化学反应，无论是一步完成还是分几步 完成，其反应的反应
22、热相同，即盖斯定律，故 A 正确；中和热是在一定条件下，稀 溶液中，强酸和强碱反应生成 1 mol 水时所放出的热量，因此盐酸与某强碱中和放 出的热随反应物的用量改变而改变， 但中和热不变， 故 B 正确； 在一定条件下， 1 mol 可燃物完全燃烧生成指定产物时所放出的热量是燃烧热，因此燃烧热不会随化学方 程式前面的化学计量数的改变而改变，故 C 错误；反应物的总能量高于生成物的总 能量时，该反应为放热反应，故 D 正确。 2油酸甘油酯(相对分子质量 884)在体内代谢时可发生如下反应： C57H104O6(s)80O2(g)=57CO2(g)52H2O(l) 已知燃烧 1 kg 该化合物释
23、放出热量 3.8104 kJ。油酸甘油酯的燃烧热 H 为 ( ) A3.8104 kJ mol 1 B3.8104 kJmol 1 C3.4104 kJmol 1 D3.4104 kJmol1 【解析】燃烧 1 kg 油酸甘油酯释放出热量 3.8 104 kJ，则燃烧 1 mol 油酸甘油酯释 放出热量为 884 1 000 3.8 10 4 kJ3.4 104 kJ，则油酸甘油酯的燃烧热 H3.4 104 kJ mol 1。 D 3碳燃烧的过程如图所示，下列说法正确的是 ( ) A1 mol C(s)与0.5 mol O2(g)的总能量小于1 mol CO(g)的能量 BCO2(g)=C(g
24、)O2(g) H393.5 kJmol1 C2C(s)O2(g)=2CO(g) H221.0 kJmol1 D等量的碳燃烧C(s)CO2(g)过程比C(s)CO(g)CO2(g)过程释放的能量多 C 【解析】从图中可以看出，C 和 O2反应生成 CO2属于放热反应，热化学方程式为 C(s) O2(g)=CO2(g) H393.5 kJ mol 1，同理可得 CO(g)1 2 O2(g)=CO2(g) H283.0 kJ mol 1。根据盖斯定律，由 C(s)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJ mol1 和 CO(g) 1 2 O2(g)=CO2(g) H283.0 kJ mol 1，
25、可得 C(s)1 2 O2(g)=CO(g) H110.5kJ mol 1， 反应为放热反应， 反应物的总能量大于生成物的总能量， 故 A 错误； 因 C(s)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJ mol 1，所以 CO2(g)=C(s)O2(g) H393.5 kJ mol1，故 B 错误；根据 盖斯定律可得，C(s)1 2 O2(g)=CO(g) H110.5 kJ mol 1，故 2C(s)O2(g)=2CO(g) H221.0 kJ mol 1，故 C 正确；根据盖斯定律可知，反应只与始态和终态有关，与过程无 关，故 D 错误。 4火电厂利用燃煤发电，煤燃烧中的热化学方程式有：
26、 C(s)O2(g)=CO2(g) H1393.5 kJ mol 1 CO(g)1 2 O2(g)=CO2(g) H2283 kJ mol 1 C(s)1 2 O2(g)=CO(g) H3？ 下列有关说法中不正确的是 ( ) ACO 的燃烧热为 283 kJ mol 1 B二氧化碳分解为一氧化碳和氧气的反应是吸热反应 CH3H2H1110.5 kJ mol 1 DH3H1H2110.5 kJ mol 1 C 【解析】CO(g)1 2 O2(g)=CO2(g) H2283 kJ mol 1，CO 的燃烧热为 283 kJ mol 1， 故 A 正确； CO(g)1 2 O2(g)=CO2(g)
27、H2283 kJ mol 1 为放热反应， 逆反应为吸热反应，故 B 正确；碳不完全燃烧 C(s)1 2 O2(g)=CO(g)，该反应也是 放热反应，H30，故 C 错误；C(s)O2(g)=CO2(g) H1393.5 kJ mol 1； CO(g)1 2 O2(g)=CO2(g) H2283 kJ mol 1；根据盖斯定律得 C(s) 1 2 O2(g)=CO(g) H3，所以 H3H1H2110.5 kJ mol 1，故 D 正确。 5在火箭推进器中装有强还原剂肼(N2H4)和强氧化剂(H2O2)，当它们混合时，即 产生大量的N2和水蒸气，并放出大量热。已知0.4 mol液态肼和足量H
28、2O2反应，生 成氮气和水蒸气，放出256.65 kJ的热量。 (1)写出该反应的热化学方程式： _。 (2)已知H2O(l)=H2O(g) H44 kJmol1，则16 g液态肼燃烧生成氮气和液态 水时，放出的热量是_kJ。 N2H4(l)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(g) H641.625 kJ mol1 408.8 5在火箭推进器中装有强还原剂肼(N2H4)和强氧化剂(H2O2)，当它们混合时，即 产生大量的N2和水蒸气，并放出大量热。已知0.4 mol液态肼和足量H2O2反应，生 成氮气和水蒸气，放出256.65 kJ的热量。 (3)已知N2(g)2O2(g)=2NO2(g)
29、H67.7 kJmol1，N2H4(g)O2(g)= N2(g)2H2O(g) H534 kJmol1，根据盖斯定律写出肼与NO2完全反应生成 氮气和气态水的热化学方程式 _。 2N2H4(g)2NO2(g)=3N2(g)4H2O(g) H1 135.7 kJ mol1 【解析】(1)0.4 mol液态肼和足量H2O2反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65 kJ的热量，1 mol液 态肼与足量液态双氧水反应时放出的热量为641.625 kJ，则热化学方程式为N2H4(l) 2H2O2(l)=N2(g)4H2O(g) H641.625 kJmol1； (2)因N2H4(l)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(g) H641.625 kJmol1，H2O(l)=H2O(g) H44 kJmol1，根据盖斯定律，4，得N2H4(l)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(l) H 817.625 kJmol1，所以16 g液态肼与足量液态过氧化氢反应生成氮气和液态水时，放出的 热量为约408.8 kJ； (3)N2(g)2O2(g)=2NO2(g) H67.7 kJmol1 N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g) H534 kJmol1 依据盖斯定律计算2得到：2N2H4(g)2NO2(g)=3N2(g)4H2O(g) H1 135.7 kJmol1。