反应焓变的计算

【慎思1】 化学反应的焓变，就如我们爬山，不论选择哪 条路线，高度总是相同的(如图)，请从理论上说明为什么化学反 应的焓变与化学反应过程无关？
提示
化学反应遵循质量守恒和能量守恒。在指定的状态
下，各种物质的焓值都是确定且唯一的，因此反应不论是一步
完成，还是分步完成，最初的反应物和最终的产物都是一样 的。反应物和反应产物的焓的差值都是一样的。
【体验1】利用盖斯定律可测某些特别反应的热效应。 ① P4(白磷， s)＋ 5O2(g)===P4O10(s) ΔH1＝－ 2 983.2 kJ· mol－1 5 1 ② P(红磷， s)＋ O2(g)=== P4O10(s) 4 4 ΔH2＝－ 738.5 kJ· mol－1 则白磷转化为红磷的热化学方程式为________。
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ΔH＝－282.57 kJ· mol
－1
282.57 kJ x
答案
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C
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实验探究二 盖斯定律在解决实际问题中的应用 【 案 例 】 将 煤 转 化 为 水 煤 气 的 主 要 化 学 反 应 为 C(s) ＋ 高温 H2O(g)=====CO(g)＋ H2(g)；C(s)、CO(g)和 H2(g)完全燃烧的热化 学方程式为： － C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－ 393.5 kJ· mol 1 1 H2(g)＋ O2(g)===H2O(g) 2 ΔH＝－ 242.0 kJ· mol－1 1 CO(g)＋ O2(g)===CO2(g) 2 ΔH＝－ 283.0 kJ· mol－1
法和虚拟途径法。
(1)加合法：根据需要将热化学方程式进行代数转换，然后 相加，得出所需要的热化学方程式。转换时应注意各物质的系
数与ΔH的数值同等倍数的改变，ΔH的符号也作相应的改变。
(2)虚拟途径法 先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解， 即可求得待求的反应热。
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利用盖斯定律求解目标反应的ΔH或能量时，应先据题意列
出该反应的大致轮廓，调整已知反应的系数，利用反应式的相
加或相减，消去目标反应中不存在的物质即可。
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1 2 【体验2】100 g炭粉燃烧所得气体中，CO占 ，CO2占 ，且 3 3 1 C(s)＋ O2(g)===CO(g) 2 O2(g)===CO2(g) A．392.92 kJ C．784.92 kJ 比较，损失的热量是( 1 ΔH＝－110.35 kJ· mol ，CO(g)＋ 2
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(5)NH4Cl(s)＋2H2O(l)===NH4Cl(aq)
ΔH＝Q
则第(5)个方程式中的反应热是________。 解析 考查盖斯定律的理解运用。
本题可用“加合法”，也可用“虚拟路径法”。
a．加合法 (4)＋(3)＋(2)－(1)与(5)相比较得反应热是16.3 kJ·mol－1。 b．虚拟路径法 设计反应的虚拟过程
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【慎思 2】 根据热化学方程式进行计算时应注意哪些问
题？
提示 1.反应焓变的数值与各物质的系数成正比。因此热 化学方程式中各物质的系数改变时，其反应焓变的数值需同时
做相同倍数的改变。
2．正、逆反应的反应热焓变的数值相等，符号相反。 3 ．热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时 改变正负号，各项的系数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相 同的倍数。 4．多个热化学方程式可以相加或相减，ΔH也进行相应的 相加或相减，得到一个新的热化学方程式。 5 ．热化学方程式中的反应焓变是指反应按照所给形式进 行完全时的反应焓变。
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解析 (g)
由题意可知：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)
ΔH1 ＝ 67.7 kJ·mol － 1①， N2H4(g) ＋ O2(g)===N2(g) ＋ 2H2O
ΔH2＝－534 kJ·mol－1②，根据盖斯定律，令②×2－①得 2N2H4(g)－N2(g)===2N2(g)＋4H2O(g)－2NO2(g)，ΔH＝2ΔH2－Δ
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【例 1】1840 年，瑞士化学家盖斯提出了化学反应的热效
应仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关，而与其中
间步骤无关。按此规律，结合下述反应方程式，回答问题。 已知：
(1)NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)
ΔH＝－176 kJ·mol－1 (2)NH3(g)＋H2O(l)===NH3·H2O(aq) ΔH＝－35.1 kJ·mol－1 (3)HCl(g)＋H2O(l)===HCl(aq) ΔH＝－72.3 kJ·mol－1 (4)NH3(aq)＋HCl(aq)===NH4Cl(aq) ΔH＝－52.3 kJ·mol－1
第2课时 反应焓变的计算
笃学一 盖斯定律 1.内容
对于一个化学反应，无论是 一步完成还是分几步完成 ，
其反应焓变都是一样的。 2．本质
化学反应的焓变只与反应体系的 始态与终态
与反应进行的具体 3．应用 途径 无关。
有 关 ，
应用盖斯定律可以间接的计算一些难以通过实验测量的反 应的焓变。
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H＝－285.8 kJ·mol－1。
2．根据反应物和生成物的总焓计算 ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)
3 ．依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的
能量变化计算 ΔH＝反应物的化学键断裂吸收的能量－生成物的化学键形
成释放的能量
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4．根据盖斯定律的计算
笃学二 反应焓变的计算
1.计算依据 反应热计算的主要依据是热化学方程式、盖斯定律等相关
数据。
2．应用技巧 化学反应的热效应只与始态、终态有关，与反应过程无
关，反应热总值一定。如下图表示始态到终态的反应热。
则ΔH＝ ΔH1＋ΔH2 = ΔH3＋ΔH4＋ΔH5 。
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请回答：
(1)根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应的热化学反应方
程式：_________________________________________。 (2)比较反应热数据可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃
烧放出的热量之和比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学
H1，整理得2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)，ΔH＝2ΔH
－1×2－67.7 kJ·mol－1＝－1 135.7 kJ·m － Δ H ＝－ 534 kJ · mol 2 1
ol－1，则1 mol N2H4与NO2完全反应时放出的热量为567.85 kJ。 答案 567.85 kJ 2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 135.7 kJ·mol－1
－1
ΔH＝－282.57 kJ· mol－1，与这些碳完全燃烧相 )。 B．2 489.44 kJ D．3 274.3 kJ
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解析
100 1 100 g炭粉不完全燃烧时产生CO为 × mol，因为 12 3 g炭完全燃烧
炭完全燃烧可分两步，先生成 CO同时放热， CO再生成 CO2再放 热，总热量即为完全燃烧时放出的热。因此与 100 100 1 相比，损失的热量即为 × mol CO燃烧放出的热，设损失的 12 3 热量为 x。 1 CO(g)＋ O2(g)===CO2(g) 2 1 mol 100 1 × mol 12 3 100 1 x＝ × × 282.57 kJ＝ 784.92 kJ。 12 3
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解析
根据盖斯定律将方程式合并即可得 C(s)＋H2O(g)==
=CO(g)＋H2(g)
ΔH＝131.5 kJ·mol－1，由此可知煤转化成水煤
气是吸热反应，而甲正是忽略了这个问题，才误认为 “ 煤转化 成水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”。CO和H2按1∶1反应
合成物质时，可达到零排放，符合 “绿色化学” 的要求，则合
成的物质的最简式应满足CH2O，则②、④符合。 答案 J· mol－1 (1)C(s) ＋ H2O(g)===CO(g) ＋ H2(g) (2)乙 (3)①减少污染 ΔH ＝ 131.5 k ②燃烧充分 ③ 甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量 (或Δ (4)②④
(3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优
点，请列举其中的两个优点： _____________________________ ___________________________。 (4)水煤气不仅是优良的气体燃料，也是重要的有机化工原 料。CO和H2在一定条件下可以合成：①甲醇 ②甲醛 ③甲酸 ④乙酸。试分析当CO和H2按1∶1的体积比混合反应，合成上述 ________(填序号)物质时，可以满足“绿色化学”的要求，完全 利用原料中的原子，实现零排放。
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则有：ΔH＝－35.1 kJ·mol－1＋(－72.3 kJ·mol－1)＋(－52.
3 kJ·mol－1)＋176 kJ·mol－1＝16.3 kJ·mol－1。
答案 16.3 kJ·mol－1
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