反应焓变的计算

温故
1．为什么必须在热化学方程式中物质后面标上物质的状态？
提示：因为状态不同焓变就不同。
2．热化学方程式的系数一定是整数吗？ 提示：热化学方程式的系数可以是整数，也可以是分数，只表 示物质的量。
知新
学案导学
1．盖斯定律 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。也就是说，化学反应的反应焓变只 与反应的 始态 (各反应物)和 终态 (各生成物)有关，而与 具体的反应进行的途径无关。
则ΔH＝ ΔH1＋ΔH2 ＝ ΔH3＋ΔH4＋ΔH5 。
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1．下列说法正确的是( ) A．反应热是 1 mol 物质参加反应时的能量变化 B．当反应放热时 ΔH>0，当反应吸热时 ΔH<0 C．在加热条件下发生的反应均为吸热反应 D．在一个化学反应中，当反应物能量大于生成物能量时，反 应放热，ΔH 为“－”
答案：C
单质碳很难与氢气直接化合生成 CH4，CH4 直接分解 生成 C 和 H2 也较难用实验法测定，已知 C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ·mol－1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 写出 C 与 H2 生成 CH4 的热化学方程式。
则有：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
点睛之笔——盖斯定律的应用 例如：已知下列两个热化学方程式： ①P4(s，白磷)＋5O2(g)===P4O10(s) ΔH1＝－2 983.2 kJ·mol－1
②P(s，红磷)＋54O2(g)===14P4O10(s) ΔH2＝－738.5 kJ·mol－1。 要写出白磷转化为红磷的热化学方程式可虚拟如下过程：
解析：隐含的常识是水由气态转化为液态要放出热量。ΔH2＝ －ΔH1－Q＝－483.6 kJ·mol－1－Q(Q＞0)，所以 ΔH2＜ΔH1 即 |ΔH2|＞|ΔH1|。
答案：D
5．已知热化学方程式： 2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝571.6 kJ·mol－1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1 当 1 g 液态水变为气态水时，对其热量变化的下列描述；①放 出；②吸收；③2.44 kJ；④4.88 kJ；⑤88 kJ。其中正确的是( ) A．②和⑤ B．①和③ C．②和④ D．②和③
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D．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝＋1 452 kJ·mol－1
解析：CH3OH 燃烧的化学方程式为 2CH3OH＋3O2===2CO2 ＋4H2O。1 g CH3OH 燃烧放出 22.68 kJ 热量，则 2 mol CH3OH 燃烧放出的热量为 22.68 kJ×32×2＝1 451.52 kJ≈1 452 kJ。 答案：B
课时3 反应焓变的计算
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化学反应的焓变有些可以直接
测定而有些很难测定，瑞士科
学家盖斯在大量实验的基础上，
总结出了一条规律，你知道具
体内容和应用方法吗？
1.了解盖斯定律内容和涵义。
2.通过具体实例认识化学反应
的焓变与变化途径无关。
3.能够利用盖斯定律进行有关
热化学方程式的计算。
瑞士科学家 盖斯
生成 2 mol 氯化氢气体放出的热量才是 Q1，C 项错误；物质在
气态时具有的能量一般高于液态和固态时，故 D 项正确。
答案：AD
4．已知热化学方程式：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)；ΔH1＝－ 483.6 kJ·mol－1，则对于热化学方程式：2H2O(l)===2H2(g)＋ O2(g)；ΔH2＝b，下列说法正确的是( ) A．热化学方程式中化学计量数表示分子个数 B．该反应的 ΔH2＝＋483.6 kJ·mol－1 C．|ΔH2|＜|ΔH1| D．|ΔH2|＞|ΔH1|
则 HCN 在水溶液中电离的 ΔH 等于( )
A．－67.7 kJ·mol－1
B．－43.5 kJ·mol－1
C．＋43.5 kJ·mol－1
D．＋67.7 kJ·mol－1
解析：根据盖斯定律及弱电解质电离过程的热效应，知 HCN 在水溶液中电离的 ΔH＝－12.1 kJ·mol－1－(－55.6 kJ·mol－1)＝ ＋43.5 kJ·mol－1。
答案：C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－75.1 kJ·mol－1
探究 2：试总结反应热计算的类型和方法，根据热 化学方程式进行计算时注意哪些问题？ 反应热计算的类型及方法 1．根据热化学方程式计算：反应热与反应物各物质的物质的 量成正比。 2．根据反应物和生成物的能量和计算： ΔH＝生成物的能量和－反应物的能量和。
解析：反应在恒压条件下吸收或放出的热量为反应热，因此 A 错误。反应热与反应物所具有的能量有关，与反应条件没有直 接关系，所以 C 错误。在反应中物质所具有的总能量减少， 即 ΔH<0，反应放热，反之就吸热，因此 B 错误，D 正确。 答案：D
2．在 25 ℃、101 kPa 下，1 g 甲醇燃烧生成 CO2 和液态水时 放热 22.68 kJ，下列热化学方程式正确的是( )
光照或点燃
△
解析：由 H2＋Cl2 ======= 2HCl 与 H2＋Br2=====2HBr 知，
生成 2 mol HCl 放出的热量比生成 2 mol HBr 放出的热量多，
所以 Q1>Q2，A 项正确。两个反应都是放热反应，生成物的总
能量低于反应物的总能量，B 项错误；由热化学方程式可知，
解析：解法一：由题意可知： ΔH1＝ΔH－ΔH2 ＝－285.8 kJ·mol－1－(－44.0 kJ·mol－1) ＝－241.8 kJ·mol－1。 解法二：由题给的两个热化学方程式(1)－(2)可得热化学方程
解析：A 项，吸热反应中生成物总能量大于反应物总能量，放 热反应中生成物总能量小于反应物总能量；B 项，化学反应速 率与该反应是放热反应还是吸热反应没有关系；C 项，反应的 焓变只与反应的始态和终态有关，与反应过程和途径无关；D 项，同一反应焓变相同。 答案：C
名师点睛
探究 1：怎样准确理解盖斯定律？举例说明盖斯定 律的应用。 盖斯定律的含义 化学反应的反应焓变只与反应的始态(各反应物)和终态(各生 成物)有关，而与反应的途径无关。即如果一个反应可以分步 进行，各分步反应的反应焓变之和与该反应一步完成时的反应 焓变是相同的。 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，反应焓变为 ΔH；②由 A 经过 B 变成 C，再由 C 变成 D， 每步的反应焓变分别为 ΔH1、ΔH2、ΔH3。如下图所示：
氢气和氧气生成液态水的反应，可以通过两种途径来 完成，如图所示。已知：
(1)H2(g)＋12O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1 (2)H2O(g)===H2O(l) ΔH2＝－44.0 kJ·mol－1 求：H2(g)＋12O2(g)===H2O(g)的反应热 ΔH1。
点睛之笔——根据热化学方程式进行计算时的注意问题 1．反应焓变的数值与各物质的化学计量数成正比。因此热化 学方程式中各物质的化学计量数改变时，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，各项的化学计量数包括 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完全进 行时的反应焓变。
根据盖斯定律 ΔH＝ΔH1＋(－ΔH2)×4＝－2 983.2 kJ·mol－1＋738.5 kJ·mol－ 1×4＝－29.2 kJ·mol－1。 所以白磷转化为红磷的热化学方程式为 P4(s，白磷)=== 4P(s，红磷) ΔH＝－29.2 kJ·mol－1。
已知：H2O(g)===H2O(l) ΔH＝Q1 kJ·mol－1 C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH＝Q2 kJ·mol－1 C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝Q3 kJ·mol－1 若使 46 g 酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热 量为( ) A．(Q1＋Q2＋Q3)kJ B．0.5(Q1＋Q2＋Q3)kJ C．(0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3)kJ D．(3Q1－Q2＋Q3)kJ
3．根据反应物和生成物的键能和计算： ΔH＝反应物的键能和－生成物的键能和。 4．根据盖斯定律计算：将热化学方程式进行适当的“乘”、“除”、 “加”、“减”等变形后，由过程的热效应进行计算、比较。 5．根据物质燃烧放热数值计算：Q(放)＝n(可燃物)×ΔH。 6．根据比热公式进行计算：Q＝－cmΔT。
解析：C 与 H2 合成 CH4 的化学方程式 C(s)＋2H2(g)===CH4(g) 故可调整方程式： C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ·mol－1
CO2(g)＋2H2O(l)===CH4(g)＋2O2(g) ΔH3＝＋890 kJ·mol－1 C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 ＝－393.5 kJ·mol－1－571.6 kJ·mol－1＋890 kJ·mol－1 ＝－75.1 kJ·mol－1。
3．已知氯气、溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下(Q1、 Q2 均为正值)： H2(g)＋Cl2(g)→2HCl(g)＋Q1 H2(g)＋Br2(g)→2HBr(g)＋Q2 有关上述反应的叙述正确的是( ) A．Q1>Q2 B．生成物总能量均高于反应物总能量 C．生成 1 mol HCl 气体时放出 Q1 热量 D．1 mol HBr(g)具有的能量大于 1 mol HBr(l)具有的能量
2．盖斯定律的应用 对于进行的 很慢 的反应、不易 直接发生
的反应、产
品 不纯 即有 副反应发生 的反应，测定反应热有困难，
如果用盖斯定律，就可以间接的把它们的反应热计算出来。
3．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 、燃烧热 的 数据。 4．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。
A
．
CH3OH(l)
＋
3 2
O2(g)===CO2(g)
＋
2H2O(l)
ΔH ＝ ＋ 725.8
kJ·mol－1
B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1 452 kJ·mol－1
C．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－725.8 kJ·mol－1
解析：由盖斯定律和题意可得，乙醇燃烧的热化学方程式： C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝(3Q1－Q2＋Q3)kJ·mol－1。
答案：D
已 知 ： HCN(aq) 与 NaOH(aq) 反 应 的 ΔH ＝ － 12.1
kJ·mol－1；HCl(aq)与 NaOH(aq)反应的 ΔH＝－55.6 kJ·mol－1。
解析：(1)由盖斯定律，将热化学方程式(1)÷2＋(2)÷2 得热化学 方程式：H2O(l)===H2O(g) ΔH＝44 kJ·mol－1 故此转化吸收热 量，据方程式计算可知，1 g 液态水变为气态水时，吸收 2.44 kJ 的热量。 答案：D
6．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