1、第二节第二节 反应热的计算反应热的计算 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盖斯定律的内容 大量实验证明，一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。 换句话说，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。 2盖斯定律的意义 应用盖斯定律可以间接计算以下情况(不能直接测定)的反应热： (1)有些反应进行得很慢。 (2)有些反应不容易直接发
2、生。 (3)有些反应的生成物不纯(有副反应发生)。 3应用盖斯定律的计算方法 (1)“虚拟路径”法 若反应物 A 变为生成物 D，可以有两个途径 由 A 直接变成 D，反应热为 H； 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。 (2)加合法 加合法就是运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。 举例说明： 根据如下两个反应，选用上述两种方法，计算出 C(s)1 2O2(g)=CO(g)的反应热 H。 .C(s)O2(g)=CO2(g) H1393.5 kJ mol 1 .CO(g)1 2O2(g
3、)=CO2(g) H2283.0 kJ mol 1 “虚拟路径”法 反应 C(s)O2(g)=CO2(g)的途径可设计如下： 则 HH1H2110.5 kJ mol 1。 加合法 分析：找唯一：C、CO 分别在、中出现一次 同侧加：C 是中反应物，为同侧，则“” 异侧减：CO 是中反应物，为异侧，则“” 调计量数： 化学计量数相同， 不用调整， 则即为运算式。 所以HH1H2110.5 kJ mol 1。 1已知反应： H2(g)1 2O2(g)=H2O(g) H1 1 2N2(g)O2(g)=NO2(g) H2 1 2N2(g) 3 2H2(g)=NH3(g) H3 则反应 2NH3(g)7
4、 2O2(g)=2NO2(g)3H2O(g)的 H 为( ) A2H12H22H3 BH1H2H3 C3H12H22H3 D3H12H22H3 答案 D 解析 由题意把已知反应依次编号为、 、 ， 根据盖斯定律将方程式322 得 2NH3(g)7 2O2(g)=2NO2(g)3H2O(g) H3H12H22H3。 2根据下列热化学方程式： C(s)O2(g)=CO2(g) H1393.5 kJ mol 1 H2(g)1 2O2(g)=H2O(l) H2285.8 kJ mol 1 CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l) H3870.3 kJ mol 1 可以计算出 2C
5、(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)的反应热为_(写出计算 过程)。 答案 H488.3 kJ mol 1 由22可得：2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l) H2H12H2H3 2(393.5 kJ mol 1)2(285.8 kJ mol1)(870.3 kJ mol1)488.3 kJ mol1。 (1)利用盖斯定律解题时注意热化学方程式中各物质的聚集状态。 (2)运用盖斯定律求化学反应的反应热时，常将多个反应变式加(减)，变式时常涉及热化学方 程式化学计量数的扩大或缩小， 易忽视 H 数值作同等倍数的改变。 另外， H 带“”“” 号进行加(减)。 二、反
6、应热的计算 1根据热化学方程式计算 热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。例如， aA(g)bB(g)=cC(g)dD(g) H a b c d |H| n(A) n(B) n(C) n(D) Q 则nA a nB b nC c nD d Q |H| 例 1 已知由氢气和氧气反应生成 4.5 g 水蒸气时放出 60.45 kJ 的热量。 (1)写出 H2燃烧的热化学方程式。 (2)计算该条件下 50 g H2燃烧放出的热量。 答案 (1)已知生成 4.5 g 水蒸气(0.25 mol)放出 60.45 kJ 的热量 2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H 2 mol 1 mo
7、l 2 mol |H| 0.25 mol 60.45 kJ 则 2 0.25 |H| 60.45 |H|483.6 kJ mol 1， 由于放热，所以 H483.6 kJ mol 1， 故热化学方程式为：2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H483.6 kJ mol 1。 (2)50 g H2的物质的量为： 50 g 2 g mol 125 mol 50 g H2放出热量为：25 mol483.6 2 kJ mol 16 045 kJ。 2根据反应物、生成物的键能计算 H反应物的键能总和生成物的键能总和。 例 2 根据键能数据计算 CH4(g)4F2(g)=CF4(g)4HF(g)的反应热
8、 H。 化学键 CH CF HF FF 键能/kJ mol 1 414 489 565 155 答案 H反应物键能总和生成物键能总和(4414415544894565)kJ mol 11 940 kJ mol1。 3根据物质的燃烧热数值计算 Q(放)n(可燃物)|H(燃烧热)|。 例 3 已知丙烷的燃烧热 H2 215 kJ mol 1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成 1.8 g 水， 则放出的热量约为( ) A55 kJ B220 kJ C550 kJ D1 108 kJ 答案 A 解析 丙烷分子式是 C3H8，燃烧热为 H2 215 kJ mol 1，则 1 mol 丙烷完全燃烧会产生 4
9、mol 水， 放热 2 215 kJ。 1.8 g 水的物质的量为 0.1 mol， 则消耗丙烷的物质的量为 0.025 mol， 所以反应放出的热量为 0.025 mol2 215 kJ mol 155.375 kJ，则放出的热量约为 55 kJ。 4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其 H 相加或相减，得到一个新的热化学方程式及其 H。 例 4 2018 全国卷，27(1)节选CH4CO2催化重整反应为 CH4(g)CO2(g)=2CO(g) 2H2(g)。 已知：C(s)2H2(g)=CH4(g) H75 kJ mol 1 C(s)O2(g)=CO2(g) H394 k
10、J mol 1 C(s)1 2O2(g)=CO(g) H111 kJ mol 1 该催化重整反应的 H_kJ mol 1。 答案 247 解析 将题给三个反应依次编号为、： C(s)2H2(g)=CH4(g) H75 kJ mol 1 C(s)O2(g)=CO2(g) H394 kJ mol 1 C(s)1 2O2(g)=CO(g) H111 kJ mol 1 根据盖斯定律，由2可得 CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g) H247 kJ mol 1。 三、反应热(H)的比较 1H 大小比较时注意事项 H 是有符号“”“”的，比较时要带着符号比较。 (1)吸热反应的 H 为“”，放
11、热反应的 H 为“”， 所以吸热反应的 H 一定大于放热反应的 H。 (2)放热反应的 H 为“”，所以放热越多，H 越小。 2常见的几种 H 大小比较方法 (1)如果化学计量数加倍，H 的绝对值也要加倍 例如，H2(g)1 2O2(g)=H2O(l) H1a kJ mol 1； 2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H2b kJ mol 1，其中 H 2H10，且 b2a。 (2)同一反应，反应物或生成物的状态不同，反应热不同 在同一反应里，反应物或生成物状态不同时，要考虑 A(g) 放热 吸热 A(l) 放热 吸热 A(s)，或者 从三状态自身的能量比较：E(g)E(l)E(s)，可知反
12、应热大小亦不相同。 如 S(g)O2(g)=SO2(g) H1a kJ mol 1 S(s)O2(g)=SO2(g) H2b kJ mol 1 (3)晶体类型不同，产物相同的反应，反应热不同 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)根据反应进行的程度比较反应热大小 其他条件相同，燃烧越充分，放出热量越多，H 越小，如 C(s)1 2O2(g)=CO(g) H1； C(s)O2(g)=CO2(g) H2，则 H1H2。 对于可逆反应，由于反应物不可能完全转化为生成物，所以实际放出(或吸收)的热
13、量小于 相应的热化学方程式中的 H 的绝对值。如：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H197 kJ mol 1，向密闭容器中通入 2 mol SO 2(g)和 1 mol O2(g)，发生上述反应，达到平衡后，放出的热量 小于 197 kJ，但 H 仍为197 kJ mol 1。 (5)中和反应中反应热的大小不同 浓硫酸和氢氧化钠固体反应生成 1 mol 水时， 放出的热量一定大于 57.3 kJ(浓硫酸稀释和氢 氧化钠固体溶解时都会放出热量)。 醋酸和 NaOH 溶液反应生成 1 mol 水时，放出的热量一定小于 57.3 kJ(醋酸电离会吸热)。 稀硫酸和 Ba(OH)2溶液反应生成
14、1 mol 水时，反应放出的热量一定大于 57.3 kJ(SO2 4和 Ba2 反应生成 BaSO 4沉淀会放热)。 1下列各组热化学方程式中，H1H2的是( ) C(s)O2(g)=CO2(g) H1 C(s)1 2O2(g)=CO(g) H2 S(s)O2(g)=SO2(g) H1 S(g)O2(g)=SO2(g) H2 H2(g)1 2O2(g)=H2O(l) H1 2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H2 CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H1 CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(s) H2 A B C D 答案 A 解析 碳不完全燃烧放热少，焓变比较大小时考虑负号
15、，所以 H1H2，故符合；固体 硫变为气态硫需要吸收热量，焓变比较大小时考虑负号，所以 H1H2，故不符合；相 同条件下物质的量少的反应放热少， 焓变比较大小时考虑负号， 1 mol氢气燃烧放热小于2 mol 氢气燃烧放热，所以 H1H2，故不符合；碳酸钙分解吸热，焓变为正值，氧化钙和水 反应是化合反应，放热，焓变是负值，所以 H1H2，故不符合；故选 A。 2已知：C(s，金刚石)=C(s，石墨) H1.9 kJ mol 1 C(s，金刚石)O2(g)=CO2(g) H1 C(s，石墨)O2(g)=CO2(g) H2 根据上述反应所得出的结论正确的是( ) AH1H2 BH1H2 CH1H2
16、 D金刚石比石墨稳定 答案 C 解析 已知：C(s，金刚石)=C(s，石墨) H1.9 kJ mol 1，则相同量的金刚石和石墨， 金刚石的能量高，燃烧放出的热量多，则 H1H20，能量越高越不稳定，则石墨比金刚 石稳定，故 C 正确，A、B、D 错误。 3下列两组热化学方程式中，有关 H 的比较正确的是( ) CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g) H1 CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H2 NaOH(aq)1 2H2SO4(浓)= 1 2Na2SO4(aq)H2O(l) H3 NaOH(aq)CH3COOH(aq)=CH3COONa(aq)H2O(l)
17、H4 AH1H2；H3H4 BH1H2；H3H4 CH1H2；H3H4 DH1H2；H3H4 答案 B 解析 CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g) H1、CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H2，两个反应都是放热反应，后者生成液态水，所以放出的热量大于前者，而放热反应 H 小于 0， 放热越多， 焓变越小， 故 H1H2。 NaOH(aq)1 2H2SO4(浓)= 1 2Na2SO4(aq)H2O(l) H3、NaOH(aq)CH3COOH(aq)=CH3COONa(aq)H2O(l) H4，两个反应的实质是酸碱 中和， 都是放热反应， 两个反应生成水的物质的
18、量都是 1 mol， 但是 CH3COOH 是弱电解质， 电离过程吸收一部分热量，所以后者放出的热量小，所以 H3H4，故选 B。 随堂演练 知识落实 1已知：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g) H1a kJ mol 1 2C(s)O2(g)=2CO(g) H2220 kJ mol 1 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 的键能分别为 436 kJ mol 1、496 kJ mol1 和 462 kJ mol 1，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
19、据题中给出的键能可得出热化学方程式： 2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H3(24364964462)kJ mol 1480 kJ mol1，题中 2C(s)O2(g)=2CO(g) H2220 kJ mol 1，根据盖斯定律()1 2得C(s) H2O(g)=CO(g)H2(g) H1(H2H3)1 2，即 a(220480) 1 2130，选项 D 正 确。 2已知：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H1890.3 kJ mol 1；H 2(g)1 2O2(g)= H2O(l) H2285.8 kJ mol 1。CO 2气体与 H2气体反应生成甲烷气体与液态水的热
20、化学方 程式为 CO2(g)4H2(g)=CH4(g)2H2O(l) H3，其中 H3为( ) A252.9 kJ mol 1 B252.9 kJ mol 1 C604.5 kJ mol 1 D604.5 kJ mol 1 答案 A 解析 H34H2H1252.9 kJ mol 1。 3(2019 大连高二检测)已知 25 、101 kPa 条件下： 4Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s) H2 834.9 kJ mol 1 4Al(s)2O3(g)=2Al2O3(s) H3 119.1 kJ mol 1 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
21、热反应 B等质量的 O2比 O3能量高，由 O2变为 O3为放热反应 CO3比 O2稳定，由 O2变为 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 根据盖斯定律得 2O3(g)=3O2(g) H284.2 kJ mol 1，等质量的 O 2比 O3 能量低，O2比 O3稳定。 42019 全国卷，28(2)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产 出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问 题： Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行： CuCl2(s)=CuCl(s)1 2Cl2(g) H183 kJ mol 1 CuCl(s)1 2O2(g)=CuO(s) 1 2Cl2(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。 答案 116 解析 将题给三个反应依次编号为：反应、反应、反应，根据盖斯定律知，(反应 反应反应)2 得 4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g) H(H1H2H3)2 116 kJ mol 1。
