高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第三节 化学反应热的计算学案

这是一份高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第三节 化学反应热的计算学案，共15页。学案主要包含了盖斯定律等内容，欢迎下载使用。

化学反应热的计算

1．学会反应热的计算。
2．学会比较反应热的大小。
3．了解盖斯定律。

一、盖斯定律
1．内容：化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与具体反应进行的途径无关，如果一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的反应热是相同的。
二、利用盖斯定律计算反应热的模式与要领
（1）计算模式
先确定待求的反应方程式
找出待求热化学方程式中各物质在已知热化学方程式中的位置
根据待求热化学方程式中各物质的化学计量数和位置对已知热化学方程式进行处理，得到变形后的新热化学方程式。
将新得到的热化学方程式进行加减（反应热也进行相应的加减）

（2）计算要领
①当反应方程式乘以或除以某数时，ΔH也应乘以或除以某数。
②反应式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”、“－”，即把ΔH看作一个整体进行运算。
③通过盖斯定律计算反应热和比较反应热的大小时，同样要把ΔH看作一个整体。
④在设计反应过程时常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，状态由固→液→气时，会吸热；反之会放热。
⑤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。
三、热化学方程式的书写的“六大”要点
（1）注意ΔH的符号和单位
若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。ΔH的单位为kJ·mol－1。
（2）注意反应热的测定条件
书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件(温度、压强)，但绝大多数ΔH是在25 ℃、101 325 Pa下测定的，此时可不注明温度和压强。
（3）注意热化学方程式中的化学计量数
热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子数或原子数。因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。
（4）注意物质的聚集状态
反应物和产物的聚集状态不同，反应热ΔH不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。热化学方程式中不用↑和↓。
（5）注意ΔH的数值与符号
热化学方程式是表示反应已完成的数量。由于ΔH与反应完成的物质的量有关，所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。
逆反应的反应热数值相等，但符号相反。
（6）注意燃烧热和中和热



知识点一：反应热大小的比较
例1．根据以下三个热化学方程式：
2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－Q1 kJ·mol－1
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l)
ΔH＝－Q2kJ·mol－1；
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(g)
ΔH＝－Q3kJ·mol－1。
判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是 (　　)
A．Q1＞Q2＞Q3 B．Q1＞Q3＞Q2
C．Q3＞Q2＞Q1 D．Q2＞Q1＞Q3
解析：H2S燃烧生成SO2和H2O(l)放出热量最多，生成S(s)和H2O(l)比生成S(s)和H2O(g)放出热量多，所以Q1＞Q2＞Q3。
答案：A
例2．在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2＞Q1的是 (　　)
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－Q1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－Q2
B．S(g)＋O2(g)===SO2(g) 　ΔH＝－Q1
S(s)＋O2(g)＝SO2(g)　 ΔH＝－Q2
C．C(s)＋O2(g)===CO(g)　 ΔH＝－Q1
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH＝－Q2
D．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　 ΔH＝－Q1
H2(g)＋Cl2(g)＝HCl(g)　 ΔH＝－Q2
解析：A项，生成H2O(l)放出热量多Q1＞Q2，B项，S(g)燃烧生成SO2(g)放出热量多，Q1＞Q2。C项，碳燃烧生成CO2比生成CO时放出热量多，Q1＜Q2。D项，生成2 mol HCl比生成1 mol HCl时放出热量多Q1＞Q2。
答案：C

知识点二：盖斯定律
例3．已知
C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g) ΔH＝akJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) ΔH＝－220kJ·mol－1
H－H、O＝O和O－H键的键能分别为436、496和462kJ·mol－1,则a为( )
A．－332 B．－118 C．＋350 D．＋130
解析：设两个热化学方程式分别为①②，根据盖斯定律②-①×2得： 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-(220+2a)KJ/mol，则有：2×436+496-4×462= -(220+2a)，则a=+130，答案选D。
答案：D
例4．室温下，将1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为：CuSO4·5H2O(s) CuSO4(s) +5H2O()，热效应为ΔH3。则下列判断正确的是
A．ΔH2>ΔH3 B．ΔH1<ΔH3
C．ΔH1+ΔH3=ΔH2 D．ΔH1+ΔH2=ΔH3
解析：根据题意，发生反应的热化学方程式为：
CuSO4·5H2O(s)溶于水（溶液温度降低，该过程为吸热过程）：
CuSO4·5H2O(s) Cu2+()+SO42-()+5H2O() ΔH1>0
CuSO4(s)溶于水会（使溶液温度升高，该过程为放热过程）
CuSO4(s) Cu2+()+SO42-() ΔH2<0
CuSO4·5H2O(s)受热分解的热化学方程式为
CuSO4·5H2O(s) CuSO4(s) +5H2O() ΔH3
根据盖斯定律可知：ΔH3=ΔH1-ΔH2>0
A.根据上述分析，ΔH2<0，ΔH3 >0，所以A错误；B.ΔH3=ΔH1-ΔH2（ΔH2<0），所以ΔH3>ΔH1，B正确；C.ΔH3=ΔH1-ΔH2，C错误；D.ΔH1+ΔH2<ΔH3，D错误。
答案：B
例5．在25 ℃、101 kPa时，CH4(g)、H2(g)、C(s)的燃烧热分别是－890.3 kJ·mol－1 、－285.8 kJ·mol－1 和－393.5 kJ·mol－1 ，则CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH＝________。
解析：依据燃烧热定义写出热化学方程式：
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH1＝－890.3 kJ·mol－1 　
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2＝－571.6 kJ·mol－1
③C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3＝－393.5 kJ·mol－1 ，①－②－③即得CH4(g)===C(s)＋2H2(g)，
所以ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3＝＋74.8kJ·mol－1。
答案：＋74.8 kJ·mol－1




【基础演练】
1．今有如下三个热化学方程式：
H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝a kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝b kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝c kJ·mol－1
关于它们的下列表述，正确的是 (　　)
A．它们都是吸热反应 B．a、b和c均为正值
C．反应热的关系：a＝b D．反应热的关系：2b＝c
答案：D
2．已知25 ℃、101 kPa条件下：
(1)4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)
ΔH＝－2 834.9 kJ·mol－1
(2)4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s)
ΔH＝－3 119.1 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O3为吸热反应
B．等质量的O2比O3能量高，由O2变O3为放热反应
C．O3比O2稳定，由O2变O3为吸热反应
D．O2比O3稳定，由O2变O3为放热反应
答案：A
3．灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。
已知：
①Sn(白，s)＋2HCl(aq)===SnCl2(aq)＋H2(g)　ΔH1
②Sn(灰，s)＋2HCl(aq)===SnCl2(aq)＋H2(g)　ΔH2
③Sn(灰，s)Sn(白，s)
ΔH3＝＋2.1 kJ·mol－1
下列说法正确的是 (　　)
A．ΔH1＞ΔH2
B．锡在常温下以灰锡状态存在
C．灰锡转化为白锡的反应是放热反应
D．锡制器皿长期处在低于13.2 ℃的环境中，会自行毁坏
答案：D
4．科学家发现，不管化学反应是一步完成还是分几步完成，该反应的热效应是相同的。已知在25 ℃，105 Pa时，1 mol石墨和1 mol一氧化碳完全燃烧生成二氧化碳时的反应热分别是ΔH＝－393.5 kJ·mol－1和ΔH＝－283 kJ·mol－1，下列说法或方程式正确的是 (　　)
A．在相同条件下：2C(石墨，s)＋O2(g)===2CO(g)
ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
B．1 mol石墨不完全燃烧，生成CO2和CO混合气体时，放热504.0 kJ
C．在相同条件下，C(石墨，s)＋CO2(g)===2CO(g)
D．已知金刚石不如石墨稳定，则石墨转变为金刚石需要放热
答案：C
5．已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
欲得到相同的热量，需分别燃烧固体碳和氢气的质量比约为 (　　)
A．2∶3.25 B．12∶3.25
C．1∶1 D．393.5∶241
答案：B
【巩固提高】
6．化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。共价键的键能是两种原子间形成1 mol共价键(或其逆过程)时释放(或吸收)的能量。已知H—H键的键能为436 kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为243 kJ·mol－1，H—Cl键的键能为431 kJ·mol－1，则H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热(ΔH)等于 (　　)
A．－183 kJ·mol－1 B．183 kJ·mol－1
C．－862 kJ·mol－1 D．862 kJ·mol－1
答案：A
7．已知：①2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.0 kJ·mol－1；②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1。则制备水煤气的反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的ΔH为 (　　)
A．＋262.6 kJ·mol－1 B．－131.3 kJ·mol－1
C．－352.3 kJ·mol－1 D．＋131.3 kJ·mol－1
答案：D
8．已知：2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1，实验室测得4 mol SO2发生上述化学反应时放出314.3 kJ热量，SO2的转化率最接近于 (　　)
A．40% B．50% C．80% D．90%
答案：C
9．依据叙述，写出下列反应的热化学方程式。
(1)在25 ℃、101 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为___________________________________。
(2)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
_________________________________________________________________。
(3)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___________________________。
(4)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N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)CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－725.76 kJ·mol－1
(2)N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)
ΔH＝＋67.8 kJ·mol－1
(3)C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)
ΔH＝－1 300 kJ·mol－1
(4)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1
10．(1)白磷与氧可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P＝O c kJ·mol－1、O＝O d kJ·mol－1。
根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH为_______________________。
(2)同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”观点来计算反应热。已知：
①P4(s，白磷)＋5O2(g)===P4O10(s)
ΔH1＝－2 983.2 kJ·mol－1
②P(s，红磷)＋O2(g)=== P4O10(s)
ΔH2＝－738.5 kJ·mol－1
则白磷转化为红磷的热化学方程式为__________________________________
_________________________________________________________________。
相同状况下，能量较低的是________；白磷的稳定性比红磷________(填“大”或“小”)。
答案：(1)(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1
(2)P4(s，白磷)===4P(s，红磷)　ΔH＝－29.2 kJ·mol－1　红磷　小



1.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是(　　)
A．已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，则氢气的燃烧热为241.8 kJ·mol－1
B．已知C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH＞0，则金刚石比石墨稳定
C．已知NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.4 kJ·mol－1，则含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量
D．已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g)　ΔH1, 2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2，则ΔH1＞ΔH2
答案：C
2.下列说法或表示方法中，正确的是(　　)
A．等质量的硫蒸气和硫黄分别完全燃烧，前者放出的热量多
B．a ℃、b kPa下，将0.5 mol O2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成H2O(g)，放热c kJ，其热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－2c kJ·mol－1
C．常温常压下，2.8 g CO气体完全燃烧放出的热量为28.26 kJ，则表示CO燃烧热的热化学方程式为2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－565.2 kJ·mol－1
D．稀硫酸溶液与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJ·mol－1，则稀醋酸溶液与稀NaOH溶液反应的热化学方程式可表示为CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
答案：A
3.向足量H2SO4溶液中加入100 mL 0.4 mol·L－1 Ba(OH)2溶液，放出的热量是5.12 kJ。如果向足量Ba(OH)2溶液中加入100 mL 0.4 mol·L－1盐酸时，放出的热量为2.2 kJ。则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为(　　)
A．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－2.92 kJ·mol－1
B．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－18 kJ·mol－1
C．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－73 kJ·mol－1
D．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－0.72 kJ·mol－1
答案：B
4.根据表中的信息判断下列说法正确的是(　　)
物质
金刚石
石墨
外观
无色，透明固体
灰黑，不透明固体
熔点
？
？
燃烧热/(kJ·mol－1)
395.4
393.5
A．表示石墨燃烧热的热化学方程式为C (石墨，s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
B．由表中信息知C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1
C．由表中信息可得如图所示的图像
D．由表中信息可推知相同条件下金刚石的熔点高于石墨的
答案:B
5．下表给出的是一些物质的燃烧热数据：
物质
ΔH(kJ·mol－1)
物质
ΔH(kJ·mol－1)
C(s)
－393.5
C2H6(g)
－1 559.8
H2(g)
－285.8
C3H8(g)
－2 219.9
C2H4(g)
－1 411.0
C12H26(l)
－8 162.0
(1)分析上表数据可知：①分别完全燃烧C(s)和C3H8(g)提供相同的热量，其中________产生的温室气体更多；
②不同烃燃烧的热值(单位质量完全燃烧所放出的热量多少)与元素含量之间的关系是_______________________________________________________。
(2)根据上表的数据________(填“能”或“不能”)计算出反应C2H4(g)＋H2(g)===C2H6(g)的焓变，若能，请你求出该反应的焓变为________；若不能，请你说明原因_____________________________________________________。
答案:(1)C(s)　烃中氢元素的质量分数越大，烃的热值越大　(2)能　－137.0 kJ·mol－1
6．断开1 mol AB(g)分子中的化学键使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B键的键能。下表列出了一些化学键的键能E：
化学键
H—H
Cl—Cl
O===O
C—Cl
C—H
O—H
H—Cl
E/kJ·mol－1
436
247
x
330
413
463
431
请回答下列问题：
(1)如图表示某反应的能量变化关系，则此反应为________(填“吸热”或“放热”)反应，其中ΔH＝________(用含有a、b的关系式表示)。

(2)若图示中表示反应H2(g)＋O2(g)===H2O(g)
ΔH＝－241.8 kJ·mol－1，则b＝________kJ·mol－1，
x＝________。
(3)历史上曾用“地康法”制氯气，这一方法是用CuCl2作催化剂，在450 ℃利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气。反应的化学方程式为___________________。
若忽略温度和压强对反应热的影响，根据上题中的有关数据，计算当反应中有1 mol电子转移时，反应的能量变化为________。
答案:(1)放热　(a－b)kJ·mol－1　(2)926　496.4　(3)O2＋4HCl2Cl2＋2H2O　放出能量31.4 kJ
7．把煤作为燃料可通过下列两种途径：
途径Ⅰ：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＜0；①
途径Ⅱ：先制成水煤气：
C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2＞0；②
再燃烧水煤气：
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3＜0，③
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH4＜0。④
请回答下列问题：
(1)途径Ⅰ放出的热量________(填“大于”、“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的热量，原因是_________________________________________________________。
答案：等于　根据盖斯定律可知，如果一个化学反应可以分步进行，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
(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系式是________________________________________________________。
答案：ΔH1＝ΔH2＋(ΔH3＋ΔH4)
3)12 g炭粉在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳，放出110.35 kJ热量，其热化学方程式为________________________________________________________________________。
答案：C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.35 kJ/mol
(4)煤炭作为燃料采用途径Ⅱ的优点有__________________________________________________________。
答案：燃料燃烧充分，利用率高，放热多，污染小


_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________


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ΔH不同
答案：C
2．已知：Fe2O3(s)＋C(s)===CO2(g)＋2Fe(s)
ΔH＝＋234.14 kJ/mol，
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ/mol，
则2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH是(　　)
A．－824.4 kJ/mol　 B．－627.6 kJ/mol
C．－744.7 kJ/mol D．－169.4 kJ/mol
答案：A
3．已知：①2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.0 kJ/mol，②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ/mol，则制备半水煤气(制半水煤气的反应的产物应为CO和H2)的反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的ΔH为(　　)
A．＋262.6 kJ/mol B．－131.3 kJ/mol
C．－352.3 kJ/mol D．＋131.3 kJ/mol
答案：D
4．氢气(H2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式分别为：
H2(g) ＋O2(g)===H2O (l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol
CO(g) ＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283 kJ/mol
CH4 (g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O (l)
ΔH＝－890.3 kJ/mol
则相同质量的H2、CO、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是(　　)
A．H2(g) B．CO(g) C．CH4(g) D．无法比较
答案：B
5．已知热化学方程式：
2KNO3(s) 2KNO2(s)＋O2(g)　ΔH＝＋58 kJ/mol，
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－94 kJ/mol，
为了提供分解1 mol KNO3所需要的能量，理论上需要燃烧炭(　　)
A. mol B. mol C. mol D. mol
答案：B
6．(2014·湖南株洲市二中高二月考)已知：①2CO(g)＋ O2(g)===2CO2 (g)　ΔH1＝－566 kJ/mol，②C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－394 kJ/mol，则碳与氧气反应生成一氧化碳的热化学方程式为：_____________________________________________________。
答案：2C(s )＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－222 kJ/mol。
7．从手册上查得：H－H、Cl－Cl和H－Cl的键能分别为436、243和431 kJ/mol。请用此数据估计由Cl2、H2反应生成1 mol HCl时的热效应(　　)
A．放热183 kJ B．放热91.5 kJ
C．吸热183 kJ D．吸热91.5 kJ
答案：B
8．已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ/mol；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ/mol。现有0.2 mol的炭粉和氢气组成的悬浮气，混合物在氧气中完全燃烧，共放出63.53 kJ热量，则混合物中C与H2的物质的量之比为(　　)
A．1∶1 B．1∶2 C．2∶3 D．3∶2
答案：A