人教版 选择性必修1 化学反应原理 第二节 反应热的计算(01).docx
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第二节 反应热的计算【课程标准要求】 1.认识化学能可以与热能等其他形式能量之间的相互转化，能量的转化遵循能量守恒定律2.了解盖斯定律及其简单应用3.能进行反应焓变的简单计算一、盖斯定律1.内容1836年，化学家盖斯(G.H.Hess)从大量实验事实中总结出一条规律：一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的这就是盖斯定律2.特点(1)化学反应的反应热，只与反应体系的始态、终态有关，与反应进行的途径无关2)反应热总值一定，如图表示始态到终态的反应热则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH53.应用(1)应用方法根据盖斯定律，我们可以利用已知反应的反应热来计算未知反应的反应热若某个反应的化学方程式可由另外几个反应的化学方程式相加减而得到，则该反应的反应热也可以由这几个反应的反应热相加减而得到2)应用示例已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ/mol；②CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3＝－283.0 kJ/mol分析上述热化学方程式的关系可以得出，将反应①减去反应②，得到反应：C(s)＋O2(g)===CO(g)。
根据盖斯定律可得：ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，则有ΔH2＝ΔH1－ΔH3＝(－393.5__kJ/mol)－(－283.0__kJ/mol)＝－110.5__kJ/mol微自测】 1.已知：①2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.0 kJ/mol；②C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ/mol；③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ/mol则制备水煤气的反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的ΔH为( )A.＋131.3 kJ/mol B.－131.3 kJ/molC.＋373.1 kJ/mol D.－373.1 kJ/mol答案 A解析 根据盖斯定律，由①－③可得C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)，则有ΔH＝(－221.0 kJ/mol)－(－483.6 kJ/mol)＝＋131.3 kJ/mol二、反应热的计算1.利用热化学方程式计算25 ℃、101 kPa，使1.0 g Na与足量Cl2反应，生成NaCl晶体并放出17.87 kJ热量，则生成1 mol NaCl的反应热为－411.01__kJ/mol。
2.利用燃烧热计算乙醇的燃烧热为ΔH＝－1 366.7 kJ/mol，则25 ℃、101 kPa时1 kg乙醇完全燃烧放出的热量为2.971104__kJ3.利用盖斯定律计算已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)：①WO2(s)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g) ΔH1②WO2(g)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g) ΔH2则WO2(s)WO2(g)的ΔH＝ΔH1－ΔH2微自测】 2.已知葡萄糖在人体组织中完全氧化时的热化学方程式为：C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－2 800 kJ/mol，计算18 g葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热量是多少？答案 280 kJ解析 18 g葡萄糖的物质的量为＝0.1 mol因此产生的热量为0.1 mol2 800 kJ/mol＝280 kJ一、盖斯定律的理解与应用【活动探究】炭在火炉中燃烧很旺时，再往炉膛内红热的炭上喷洒少量水的瞬间、炉子内火会更旺炭作为燃料可通过下列两种途径途径Ⅰ：途径Ⅱ：(1)途经Ⅰ中反应物和生成物分别是什么？写出反应的热化学方程式提示：途径Ⅰ的反应物是C(s)和O2(g)，生成物是CO2(g)；C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ/mol(2)途径Ⅱ中最初的反应物和最终的生成物是什么？分别写出步骤①、②、③的热化学方程式提示：将三个步骤中的化学方程式相加可得C(s)＋O2(g)===CO2(g)，故最初的反应物是C(s)和O2(s)，最终的生成物是CO2(g)①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH1＝＋131.5 kJ/mol②CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－283.0 kJ/mol③H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH3＝－242 kJ/mol(3)将途径Ⅱ中三个热化学方程式相加(即①＋②＋③)得到的热化学方程式是什么？判断途径Ⅰ和途径Ⅱ中相同质量的碳完全燃烧放出的热量有何关系？提示：将途径Ⅱ中的三个热化学方程式相加得到的热化学方程式为C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ/mol，途径Ⅰ与途径Ⅱ中相同质量的炭完全燃烧放出的热量相等。
4)找出途径Ⅰ(ΔH)与途径Ⅱ(ΔH1、ΔH2、ΔH3)中反应热之间有何关系？由此你得出的结论是什么？提示：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3化学反应中能量的变化只与反应物的多少和反应物、生成物的最终状态有关，与中间过程无关核心归纳】1.盖斯定律的图解(1)化学反应由始态A到终态B，有两条途径：途径Ⅰ是由始态A直接到终态B；途径Ⅱ是由始态A到中间态C，再到终态B，反应的途径不同，但反应热存在关系：ΔH＝ΔH1＋ΔH22)在物质发生化学变化的过程中，能量变化以物质变化为基础，且能量变化(反应热)只与始态、终态物质的总能量有关，与中间过程无关2.运用盖斯定律解题的常用方法(1)虚拟路径法：若反应物A变为生成物D，可以有两个途径：①由A直接变成D，反应热为ΔH；②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，如图所示：则有：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH32)加合法：即运用所给化学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(白磷，s)＋5O2(g)===P4O10(s) ΔH1 ①P(红磷，s)＋O2(g)===P4O10(s) ΔH2 ②即可用①－②4得出白磷转化为红磷的热化学方程式。
利用盖斯定律计算ΔH的注意事项(1)化学方程式乘以n倍时，ΔH也要乘以n倍2)化学方程式进行加减运算时，ΔH也同样进行加减运算，且要带“＋”“－”符号 (3)设计反应过程中常会遇到同一物质的固、液、气三态变化，状态由固→液→气变化时吸热，反之则放热4)当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反实践应用】1.已知：①2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ/mol；②N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180 kJ/mol，则2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的ΔH是( )A.－386 kJ/mol B.＋386 kJ/molC.－746 kJ/mol D.＋746 kJ/mol答案 C解析 利用盖斯定律可知①－②即可得：2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，故该反应的ΔH＝－566 kJ/mol－180 kJ/mol＝－746 kJ/mol2.(1)已知：①As(s)＋H2(g)＋2O2(g)===H3AsO4(s) ΔH1；②H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH2；③2As(s)＋O2(g)===As2O5(s) ΔH3；则反应As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s)的ΔH＝________________。
2)已知下列反应：SO2(g)＋2OH－(aq)===SO(aq)＋H2O(l) ΔH1ClO－(aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq) ΔH2CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq) ΔH3则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)的ΔH＝________答案 (1)2ΔH1－3ΔH2－ΔH3 (2)ΔH1＋ΔH2－ΔH3解析 (1)分析题给三个热化学方程式，根据盖斯定律分析，由①2－②3－③可得：As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4，则该反应的ΔH＝2ΔH1－3ΔH2－ΔH32)分析题给三个热化学方程式，根据盖斯定律，由①＋②－③可得SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)，故该反应的ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3二、反应热的计算 (一)根据盖斯定律计算热化学方程式中的ΔH计算方法【实践应用】1.(2020全国卷Ⅱ)乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g) ΔH，相关物质的燃烧热数据如下表所示：物质C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃烧ΔH/(kJ/mol)－1 560－1 411－286则：ΔH＝____________ kJ/mol。
答案 ＋137解析 由表中燃烧热数值可知：①C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH1＝－1 560 kJ/mol；②C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH2＝－1 411 kJ/mol；③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH3＝－286 kJ/mol；根据盖斯定律可知，①－②－③得C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)，则ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3＝(－1 560 kJ/mol)－(－1 411 kJ/mol)－(－286 kJ/mol)＝＋137 kJ/mol2.回答下列问题：(1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：2NO2(g)＋H2O(l)===HNO3(aq)＋HNO2(aq)ΔH＝－116.1 kJ/mol3HNO2(aq)===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l)ΔH＝＋75.9 kJ/mol反应3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH________ kJ/mol2)烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收，可减少烟气中SO2、NOx的含量。
O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为①NO(g)＋O3(g)===NO2(g)＋O2(g)ΔH1＝－200.9 kJ/mol②NO(g)＋O2(g)===NO2(g) ΔH2＝－58.2 kJ/mol则反应3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g)的ΔH＝________ kJ/mol答案 (1)－136.2 (2)－317.3解析 (1)将题给三个热化学方程式依次编号为①、②和③，根据盖斯定律可知，③＝(①3＋②)/2，则ΔH＝(－116.1 kJ/mol3＋75.9 kJ/mol)/2＝－136.2 kJ/mol2)将热化学方程式②乘以2可得③2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH3＝2ΔH2＝2(－58.2 kJ/mol)＝－116.4 kJ/mol根据盖斯定律，由①＋③可得3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH3＝－317.3 kJ/mol二) 利用键能计算ΔH计算方法(1)计算公式ΔH＝反应物的总键能。
