2021届高考化学素养提升全突破09 反应热的计算与大小比较(解析版)

专题09 反应热的计算与大小比较

——建立模型巧解题

化学反应热的计算是高考的必考点和热点内容，考查的知识点主要是运用化学键的键能、热化学方程式、标准燃烧热和盖斯定律计算化学反应的反应热。由于这一知识点涉及的计算方法较多，学生在做题时不能正确选择计算方法，导致计算错误。

我们在学习过程中可以绘制思维导图，凝练关键词，理清知识点之间的关系，构建化学反应热计算的思维导图模型，解决反应热计算中存在的困惑。运用思维导图进行化学反应热计算方法的总结能够帮助我们解决反应热计算中存在的问题，培养证据推理与模型建构的化学核心素养，从而提高化学计算成绩，实现真正的素养教育。

1．【2019新课标Ⅱ节选】环戊二烯（）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：

（1）已知：(g)(g)+H2(g) ΔH1=+100.3 kJ·mol−1 ①

H 2(g)+ I2(g)2HI(g) ΔH2=−11.0 kJ·mol−1 ②

对于反应：(g)+ I 2(g)(g)+2HI(g) ③ΔH3=___________kJ·mol−1。

【答案】(1)+89.3

【解析】（1）根据盖斯定律①+②，可得反应③的ΔH=+89.3kJ/mol；

【素养解读】确定③为目标方程式，已知方程式①和②与之比较，可知氢气为中间物质，处理的目标为消去氢气，在两个方程式中系数相同，在不同边，直接相加即可。

2．【2019新课标Ⅲ节选】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：

（2）Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行： CuCl 2(s)=CuCl(s)+1

2

Cl 2(g) ΔH 1=83 kJ·mol − 1 CuCl(s)+

12O 2(g)=CuO(s)+1

2

Cl 2(g) ΔH 2=− 20 kJ·mol − 1 CuO(s)+2HCl(g)=CuCl 2(s)+H 2O(g) ΔH 3=− 121 kJ·mol − 1 则4HCl(g)+O 2(g)=2Cl 2(g)+2H 2O(g)的ΔH =_________ kJ·mol − 1。 【答案】（2）− 116

【解析】（2）根据盖斯定律知，（反应I+反应II+反应III ）×2得2224HCl(g)O (g)2Cl (g)2H O(g)+=+ ∆H=（∆H 1+∆H 2+∆H 3）×

2=− 116kJ·mol − 1。 【素养解读】已知方程式中确定CuCl 、CuO 、CuCl 2为中间物质，三个方程式直接相加，然后与目标方程式 相比，是其两倍关系，故乘以2，即可。

3．【2019江苏】氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是 A ．一定温度下，反应2H 2(g)+O 2(g)

2H 2O(g)能自发进行，该反应的ΔH <0

B ．氢氧燃料电池的负极反应为O 2+2H 2O+4e −

4OH −

C ．常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H 2，转移电子的数目为6.02×1023

D ．反应2H 2(g)+O 2(g)

2H 2O(g)的ΔH 可通过下式估算：

ΔH =反应中形成新共价键的键能之和−反应中断裂旧共价键的键能之和 【答案】A

【解析】A.体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向，该反应属于混乱度减小的反应，能 自发说明该反应为放热反应，即∆H<0，故A 正确；B.氢氧燃料电池，氢气作负极，失电子发生氧化反应， 中性条件的电极反应式为：2H 2 − 4e − =4H +，故B 错误；C.常温常压下，V m ≠22.L/mol ，无法根据气体体 积进行微粒数目的计算，故C 错误；D.反应中，应该如下估算：∆H=反应中断裂旧化学键的键能之和− 反 应中形成新共价键的键能之和，故D 错误；故选A 。 【素养解读】D 选项为通过键能计算焓变的模型。

1、反应热ΔH 的基本计算公式

（1）熟记反应热ΔH 的基本计算公式

ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量

ΔH＝反应物的总键能之和－生成物的总键能之和

（2）常见物质中的化学键数目

【典例1】通常把拆开1 mol某化学键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(ΔH)，化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用。

工业上的高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)，该反应的反应热ΔH为______。

【答案】＋236 kJ·mol－1

【解析】SiCl4、H2和HCl分子中共价键的数目容易计算，而产物硅属于原子晶体，可根据原子晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。1 mol晶体硅中所含的Si—Si键为2 mol，即制取高纯硅反应的反应热ΔH ＝4×360 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1－(2×176 kJ·mol－1＋4×431 kJ·mol－1)＝＋236 kJ·mol－1。

【素养解读】通过键能计算焓变的模型计算反应的焓变关键在于对物质结构的理解。比如晶体硅中Si-Si键的数目，采用均摊法进行计算得到。

2、盖斯定律计算模型

（1）运用盖斯定律的技巧——“三调一加”

一调：根据目标热化学方程式，调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置，改写已知的热化学方程式。

二调：根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。

三调：调整中间物质的化学计量数。

一加：将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。

（2）运用盖斯定律的三个注意事项

①热化学方程式乘以某一个数时，反应热的数值必须也乘上该数。

②热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也必须相加减。

③将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但数值不变。