高中化学第二节 反应热的计算导学案

这是一份高中化学第二节 反应热的计算导学案，共11页。学案主要包含了能力打底　概念辨析，盖斯定律，反应热的计算等内容，欢迎下载使用。


1. 理解盖斯定律的内容，了解其在科学研究中的意义。
2. 能进行有关反应热的相关计算。
一、能力打底 概念辨析
判断下列说法的正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 对于放热反应，放出的热量越多，ΔH越大。( × )
(2) 同温同压下，氢气和氯气分别在光照条件下和点燃的条件下发生反应时的ΔH不同。( × )
(3) 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ/ml。ΔH＝－571.6 kJ/ml的含义是指每摩尔该反应所放出的热量。( √ )
(4) 对于可逆反应而言，热化学方程式中的反应热表示反应达到平衡时所放出或吸收的热量。( × )
(5) 如果用E表示断裂(或形成)1 ml化学键所吸收(或释放)的能量，则求2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的反应热时，可用下式表示：ΔH＝2E(H—H)＋E(O===O)－2E(H—O)。( × )
二、盖斯定律
1. 大量实验证明，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。
3. 始态和终态相同的反应途径有如右图三种：
ΔH＝ ΔH1＋ΔH2 ＝ ΔH3＋ΔH4＋ΔH5 。
4. 运用盖斯定律解题的常用方法。
(1) 虚拟路径法：如C(s)＋O2(g)===CO2(g)，可设计如右图途径，求得ΔH1＝ΔH2＋ΔH3。
(2) 加合法：即通过加减的方法将所给热化学方程式转化为新的热化学方程式。举例：
已知：①P4(白磷，s)＋5O2(g)===P4O10(s) ΔH1
②P(红磷，s)＋eq \f(5,4)O2(g)===eq \f(1,4)P4O10(s) ΔH2
写出P4(白磷，s)===4P(红磷，s)的热化学方程式。即可用①－②×4得出白磷转化为红磷的热化学方程式。
三、反应热的计算
利用热化学方程式进行相关量的求解，可先写出热化学方程式，再根据热化学方程式所体现的物质与物质之间、物质与反应热之间的关系直接或间接求算物质的质量或反应热。注意事项有：
1. 反应热数值与热化学方程式中各物质的化学计量数成正比，若改变各物质的化学计量数的倍数，其反应热数值也应进行相同倍数的改变。
2. 热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热。
3. 正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。
4. 根据燃烧热计算反应热：ΔH＝可燃物的物质的量×燃烧热。
5. 根据键能计算反应热：ΔH＝反应物中的键能总和－生成物中的键能总和。
如：3H2(g)＋N2(g) ===2NH3(g) ΔH＝3E(H—H)＋E(N≡N)－6E(N—H)
6. 根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到所需要的热化学方程式及反应热。
类型1 因物质的状态不同，反应热的大小不同
(2022·赣榆中学)下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是( C )
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1; C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH2
②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3; S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH4
③H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH5; 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH6
④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH7; CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(aq) ΔH8
A.仅①② B.仅①④
C.仅②③④ D.仅②③
[解析] ①中前式减后式得CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2<0，故ΔH1<ΔH2；②中前式减后式得S(s)===S(g) ΔH＝ΔH3－ΔH4>0，故ΔH3>ΔH4；③中ΔH6＝2ΔH5，且ΔH6、ΔH5均小于零，故ΔH5>ΔH6；④中ΔH7>0，ΔH8<0，故ΔH7>ΔH8。
类型2 利用盖斯定律计算反应热
(2022·天一中学)CH4－CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH。
已知：①C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH1＝－75 kJ/ml
②C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－394 kJ/ml
③C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH3＝－111 kJ/ml。则该催化重整反应的ΔH等于( B )
A.－580 kJ/ml B.＋247 kJ/ml
C.＋208 kJ/ml D.－430 kJ/ml
[解析] 由盖斯定律2×③－①－②得CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)，ΔH＝2×(－111 kJ/ml)－(－75 kJ/ml)－(－394 kJ/ml)＝＋247 kJ/ml。
类型3 反应热的综合计算
已知：2H2(g)＋ O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ/ml；CH4(g)＋ 2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ/ml。现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况)，使其完全燃烧生成CO2和H2O(l)，若实验测得反应放热3695 kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是( B )
A.1∶1 B.1∶3
C.1∶4 D.2∶3
[解析] H2与CH4的混合气体112 L(标准状况)，其物质的量n(混)＝5 ml，设原混合气体中H2与CH4的物质的量分别是x ml和y ml，则有x＋y＝5，eq \f(1,2)×571.6x＋890y＝3695，解得x∶y＝1∶3，B正确。
1. (2022·中华中学)已知：①2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ/ml
②N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180 kJ/ml。则2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的ΔH是( D )
A.－386 kJ/ml B.＋386 kJ/ml
C. ＋746 kJ/ml D.－746 kJ/ml
[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/ml－180 kJ/ml＝－746 kJ/ml，D正确。
2. 用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知：①Cu(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2(g) ΔH＝＋64.39 kJ/ml
②2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g) ΔH＝－196.46 kJ/ml
③H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.84 kJ/ml
在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2＋(aq)和H2O(l)的反应热ΔH等于( A )
A.－319.68 kJ/ml B.－417.91 kJ/ml
C.＋546.69 kJ/ml D.－448.46 kJ/ml
[解析] 根据盖斯定律，由①＋②×eq \f(1,2)＋③得：Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l) ΔH＝－319.68 kJ/ml，A正确。
3. (2022·南京六校联考)已知：CO2(g)＋C(s)===2CO(g) ΔH1
C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH2
CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3
CuO(s)＋CO(g)===Cu(s)＋CO2(g) ΔH4
2CuO(s)＋C(s)===2Cu(s)＋CO2(g) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断错误的是( C )
A.ΔH1＞0 B.ΔH2＞0
C. ΔH2＜ΔH3 D.ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1
[解析] 第一个反应是吸热反应，ΔH1＞0，A正确；生成水煤气的反应是吸热反应，ΔH2＞0，B正确；CO2(g)＋C(s)===2CO(g) ΔH1 ①，C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH2 ②，②－①得CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)，ΔH3＝ΔH2－ΔH1＜0，故ΔH2＞ΔH3，C错误；CuO(s)＋CO(g)===Cu(s)＋CO2(g) ΔH4 ④，④×2＋①得2CuO(s)＋C(s)===2Cu(s)＋CO2(g) ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1，D正确。
4. 已知氢气、乙烷、甲醇、甲烷的燃烧热分别为 －285.8 kJ/ml、－1559.8 kJ/ml、－726.51 kJ/ml、－890.31 kJ/ml，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( A )
A.H2(g) B.C2H6(g)
C.CH3OH(l) D.CH4(g)
[解析] 比较eq \f(285.8,2)、eq \f(1559.8,30)、eq \f(726.51,32)、eq \f(890.31,16)的大小，可知相同质量的四种可燃物完全燃烧时，H2放出的热量最多，A正确。
1. 已知在298 K时下述反应的有关数据：
C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH1＝－110.5 kJ/ml
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－393.5 kJ/ml
则C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的ΔH为( B )
A.＋283.5 kJ/ml B.＋172.5 kJ/ml
C. －172.5 kJ/ml D.－504.0 kJ/ml
[解析] 反应依次标记为①、②，利用盖斯定律，①×2－②可得C(s)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH＝＋172.5 kJ/ml。
2.(2022·靖江期中)氧化亚铜常用于制作船底防污漆，用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O，已知反应：① 2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s) ΔH＝－325 kJ/ml
② 2Cu2O(s)＋O2(g)===4CuO(s) ΔH＝－281 kJ/ml
则CuO(s)＋Cu(s)===Cu2O(s)的ΔH等于( D )
A．＋11 kJ/ml B.－11 kJ/ml
C.＋22 kJ/ml D.－22 kJ/ml
[解析] 根据盖斯定律，反应(①－②)×eq \f(1,2)可得CuO(s)＋Cu(s)===Cu2O(s)，其ΔH＝[-325 kJ/ml-(-281 kJ/ml)]×eq \f(1,2)＝－22 kJ/ml。
3. 已知298 K、101 kPa时：
2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g) ΔH1
Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g) ΔH2
2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g) ΔH3
则ΔH3与ΔH1、ΔH2的关系正确的是( A )
A.ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2 B.ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C. ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D.ΔH3＝ΔH1－ΔH2
[解析] 应用盖斯定律，将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) ΔH1＋2ΔH2，故ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2，A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式：
①H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH1＝－285.8 kJ/ml
②H2(g)===H2(l) ΔH2＝－0.92 kJ/ml
③O2(g)===O2(l) ΔH3＝－6.84 kJ/ml
④H2O(l)===H2O(g) ΔH4＝＋44.0 kJ/ml
则反应H2(l)＋eq \f(1,2)O2(l)===H2O(g)的反应热ΔH为( D )
A.＋237.46 kJ/ml B.－474.92 kJ/ml
C. －118.73 kJ/ml D.－237.46 kJ/ml
[解析] 根据盖斯定律，将反应①－②－③×eq \f(1,2)＋④可得目标反应的热化学方程式，其反应热ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3×eq \f(1,2)＋ΔH4＝－237.46 kJ/ml。
5. 已知：
①2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.0 kJ/ml
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ/ml
则制备水煤气的反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的ΔH为( C )
A.＋262.6 kJ/ml B.－131.3 kJ/ml
C. ＋131.3 kJ/ml D.－352.3 kJ/ml
[解析] 根据盖斯定律，eq \f(①－②,2)可得C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的ΔH＝＋131.3 kJ/ml。
6.(2022·兴化期中)科学家已获得了气态N4，其空间结构为正四面体形(如右图所示)。已知断裂1 mlN—N键吸收193 kJ能量，断裂1 mlN≡N键吸收946 kJ能量。下列说法正确的是( D )
A．N4属于一种新型化合物
B.N4(g)===2N2(g) ΔH＝＋734 kJ/ml
C.N4(g)比N2(g)更稳定
D.以N4(g)为原料替代N2(g)合成等量NH3(g)时，会放出更多的热量
[解析] N4属于单质，A错误；1 mlN4气体中含有6 mlN—N键，可生成2 mlN2，形成2 mlN≡N 键，则1 mlN4气体转变为N2，化学键断裂吸收的热量为6×193 kJ＝1 158 kJ，形成化学键放出的热量为946 kJ×2＝1 892 kJ，所以反应放热，则N4(g)===2N2(g) ΔH＝－(1 892 kJ－1 158 kJ)＝－734 kJ/ml，B错误；结合选项B可知，N4(g)比N2(g)能量高，则N4(g)不如N2(g) 稳定，C错误；结合选项B可知，2 mlN2转化为1 mlN4需要吸收734 kJ的热量，则以N4为原料替代N2合成等量NH3时，放出的热量变多，D正确。
7. 已知：
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－Q1 kJ/ml
H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH2＝－eq \f(1,2)Q2 kJ/ml
H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH3＝－eq \f(1,2)Q3 kJ/ml
常温下取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2L(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( A )
＋0.05Q3 ＋0.05Q2
C. 0.4Q1＋0.1Q3 ＋0.2Q2
[解析] 标准状况下，11.2 L混合气体为 0.5 ml，结合甲烷和氢气的体积比为4∶1，可知甲烷和氢气的物质的量分别为0.4 ml和0.1 ml，则二者完全燃烧放出的热量为(0.4Q1＋0.05Q3) kJ，A正确。
8. 通常人们将气态分子中1ml某化学键解离成气态原子所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热。
工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Si(s)＋4HCl(g)[已知1 ml Si(s) 中含有2ml Si—Si键]，相关键能数据见上表。则该反应的 ΔH为( B )
A.－236 kJ/ml B.＋236 kJ/ml
C. ＋412 kJ/ml D.－412 kJ/ml
[解析] 反应热＝反应物的键能之和－生成物的键能之和，即ΔH＝360 kJ/ml×4＋436 kJ/ml×2－176 kJ/ml×2－431 kJ/ml×4＝＋236 kJ/ml。
9. (2022·句容高级中学)已知C(s)、H2(g)和CH3COOH(l)的燃烧热分别是 －393.5 kJ/ml、－285.8 kJ/ml和－870.3 kJ/ml，则反应2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l) 的ΔH为(注：CH3COOH的燃烧产物是CO2和 H2O)( A )
A.－488.3 kJ/ml B.－762.6 kJ/ml
C.－654.9 kJ/ml D.＋191 kJ/ml
[解析] 根据燃烧热的数据可以写出相应的热化学方程式：①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ/ml ②H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ/ml ③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－870.3 kJ/ml，根据盖斯定律，由①×2＋②×2－③可得反应2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)，其ΔH为2×(－393.5 kJ/ml)＋2×(－285.8 kJ/ml)＋870.3 kJ/ml＝－488.3 kJ/ml。
10．CH4在一定条件下可发生下图所示的一系列反应。下列说法错误的是( A )
A．ΔH3＝ΔH2－ΔH5
B.ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4
C.ΔH1>ΔH5
D.ΔH4>0
[解析] 由盖斯定律可知，ΔH3＋ΔH2＝ΔH5，则ΔH3＝ΔH5－ΔH2，A错误；ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4，B正确；液态水的能量低于气态水的能量，故ΔH1>ΔH5，C正确；液态水变为气态水需要吸收热量，故ΔH4>0，D正确。
11. 用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574 kJ/ml
②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1160 kJ/ml
下列说法错误的是( D )
A.反应①、②均为放热反应
B.等物质的量的甲烷分别发生反应①、②，转移的电子数相同
C.若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2至N2，放出的热量为173.4 kJ
D.由反应①可推知：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－a kJ/ml，a<574
[解析] 反应①、②的ΔH均小于0，均为放热反应，A正确；两个反应中碳元素的化合价均由－4升高到＋4，等物质的量的CH4分别发生反应①、②，转移的电子数相同，B正确；根据盖斯定律，eq \f(①＋②,2)可得CH4(g)＋2NO2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) ΔH＝－867 kJ/ml，标准状况下4.48 L CH4的物质的量为 0.2 ml，则放出的热量为0.2 ml×867 kJ/ml＝173.4 kJ，C正确；H2O(g)―→H2O(l)放热，由反应①推知当生成液态水时，会放出更多热量，ΔH会更小，所以a>574，D错误。
12. 根据已知信息，按要求写出指定反应的热化学方程式。
(1) LiH可作飞船的燃料，已知下列反应：
①2Li(s)＋H2(g)===2LiH(s) ΔH＝－182 kJ/ml
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－572 kJ/ml
③4Li(s)＋O2(g)===2Li2O(s) ΔH＝－1196 kJ/ml
试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式：
2LiH(s)＋O2(g)===Li2O(s)＋H2O(l) ΔH＝－702 kJ/ml 。
(2)工业上制取硝酸铵的流程图如下所示：

已知：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g) ===4N2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1745.2 kJ/ml
6NO(g)＋4NH3(g) ===5N2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1925.2 kJ/ml
则反应Ⅰ的热化学方程式可表示为 4NH3(g)＋5O2(g) ===4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1025.2 kJ/ml 。
[解析] (1) 根据盖斯定律，②×eq \f(1,2)＋③×eq \f(1,2)－①可得2LiH(s)＋O2(g)===Li2O(s)＋H2O(l) ΔH＝－702 kJ/ml。(2) 将已知的两个热化学方程式从上到下依次标记为①和②，根据盖斯定律，由①×5－②×4得4NH3(g)＋5O2(g) ===4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1025.2 kJ/ml。
13. (2022·南师附中)(1) 根据下列热化学方程式分析，C(s)的燃烧热ΔH＝ H1＋eq \f(1,2)ΔH2＋eq \f(1,2)ΔH3 (用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)。
C(s)＋H2O(l)===CO(g)＋H2(g) ΔH1
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH3
(2) 根据键能数据计算CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)的反应热ΔH＝ －1 940 kJ/ml 。
(3) 将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合，然后在高温下煅烧，所得物质可用作耐高温材料，其反应为4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s) ΔH＝－1 176 kJ/ml，则反应过程中，每转移1 ml 电子放出的热量为 98 kJ 。
(4) “绿水青山就是金山银山”，研究NO2、NO、CO等大气污染物和水污染物的处理对建设美丽中国具有重要意义。
已知：
①NO2(g)＋CO(g)CO2(g)＋NO(g)ΔH1
1 mlNO、CO2、CO、NO2分解为气态基态原子消耗的能量如下表所示：
②N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH2＝＋179.5 kJ/ml
③2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH3＝－112.3 kJ/ml
试写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方程式： 2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－759.8 kJ/ml 。
[解析] (1) 将已知反应依次标记为①、②和③，根据盖斯定律，反应①＋eq \f(1,2)×②＋eq \f(1,2)×③得：C(s)＋O2(g)===CO2(g)，所以C(s)的燃烧热ΔH＝ΔH1＋eq \f(1,2)ΔH2＋eq \f(1,2)ΔH3。(2) ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和，结合表中键能数据计算，ΔH＝414 kJ/ml×4＋155 kJ/ml×4－(489 kJ/ml×4＋565 kJ/ml×4)＝－1 940 kJ/ml。 (3) 分析该反应：转移12 ml电子放出1 176 kJ热量，则反应过程中，每转移1 ml 电子放出的热量为eq \f(1 176 kJ,12)＝98 kJ。 (4) 根据表中数据可知NO2(g)＋CO(g) ===CO2(g)＋NO(g)的ΔH1＝(812＋1 076－1 490－632)kJ/ml＝－234 kJ/ml。应用盖斯定律，由①×2＋③－②，得热化学方程式2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝2ΔH1＋ΔH3－ΔH2＝－759.8 kJ/ml。
化学键
Si—O
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
Si—C
键能/(kJ/ml)
460
360
436
431
176
347
化学键
C—H
C—F
H—F
F—F
键能/(kJ/ml)
414
489
565
155
物质
NO
CO2
CO
NO2
能量/(kJ/ml)
632 kJ
1 490 kJ
1 076 kJ
812 kJ