高中化学 第1章 第1节 第3课时 反应焓变的计算对点训练 鲁科版选修4

第3课时 反应焓变的计算

[目标要求] 1.了解盖斯定律及其意义。2.能运用盖斯定律进行有关反应热的计算。

盖斯定律 1．内容

化学反应的焓变只与反应的始态和终态有关，与反应的途径无关。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。如图所示：

ΔH＝ΔH1＋ΔH2或ΔH＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。 2．科学意义

对于无法或较难通过实验测得反应焓变的反应，可应用盖斯定律计算求得。 3．应用

若一个化学方程式可由几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和。

知识点一 盖斯定律的应用

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 答案 D

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，故放出的热量为－(3Q1－Q2＋Q3) kJ。

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：

P4(白磷，s)＋5O2(g)===P4O10(s) ΔH1＝－2 983.2 kJ·mol－1①

51

P(红磷，s)＋O2(g)===P4O10(s) ΔH2＝－738.5 kJ·mol－1②

44则白磷转化为红磷的热化学方程式为____________________________。相同状况下，能量状

态较低的是________；白磷的稳定性比红磷________(填“高”或“低”)。 答案 P4(白磷，s)===4P(红磷，s) ΔH＝－29.2 kJ·mol－1 红磷 低 解析 ①－②×4得P4(白磷，s)===4P(红磷，s) ΔH＝ΔH1－4ΔH2＝(－2 983.2＋4× 738.5) kJ·mol－1＝－29.2 kJ·mol－1，白磷转化为红磷是放热反应，所以反应物的能量大于

1

生成物的能量，故生成物红磷的能量低，白磷的稳定性比红磷低(能量越低越稳定)。 知识点二 反应热计算 3．已知葡萄糖的燃烧热是ΔH＝－2 840 kJ·mol－1，当它氧化生成1 g液态水时放出的热 量是( )

A．26.3 kJ B．51.9 kJ C．155.8 kJ D．467.3 kJ 答案 A

解析 葡萄糖燃烧的热化学方程式是

C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－2 840 kJ·mol－1

据此建立关系式 6H2O ～ ΔH

6×18 g 2 840 kJ 1 g x

2 840 kJ×1 g

解得x＝＝26.3 kJ，A选项符合题意。

6×18 g

4．在一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷放出热量为Q kJ(Q>0)，经测定完全吸收生成的

CO2需消耗 5 mol·L－1的KOH溶液100 mL，恰好生成正盐，则此条件下反应C4H10(g)13＋ 2O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)的ΔH为( ) A．8Q kJ·mol－1 B．16Q kJ·mol－1 C．－8Q kJ·mol－1 D．－16Q kJ·mol－1

答案 D

解析 建立关系式：

C4H10 ～ 4CO2 ～ 8KOH ～ ΔH 1 mol 4 mol 8 mol ΔH 5 mol·L－1×0.1 L QkJ

8 mol×Q kJ·mol－1

则ΔH＝－＝－16Q kJ·mol－1。

0.5 mol

练基础落实

1．根据以下3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＝－Q2 kJ·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 答案 A

2．已知25℃、100 kPa条件下：

4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－2 834.9 kJ·mol－1 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变为O3为吸热反应 B．等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为放热反应

2

C．O3比O2稳定，由O2变为O3为吸热反应 D．O2比O3稳定，由O2变为O3为放热反应 答案 A

解析 将两个热化学方程式，经叠加处理得：3O2(g)＝2O3(g) ΔH＝284.2 kJ·mol－1， 所以O2变为O3的反应是吸热反应，O2的能量低，O2更稳定。

3．能源问题是人类社会面临的重大课题，H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质，它们的燃烧热依次为－285.8 kJ·mol－1、－282.5 kJ·mol－1、－726.7 kJ·mol－1。已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)。则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为( )

A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝－127.4 kJ·mol－1 B．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝127.4 kJ·mol－1 C．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝－127.4 kJ·mol－1 D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝127.4 kJ·mol－1 答案 A

解析 根据题给三种物质的燃烧热可以写出：

1

H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1①

21

CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－282.5 kJ·mol－1②

2

3

CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－726.7 kJ·mol－1③

2

运用盖斯定律进行计算，即①×2＋②－③可得：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝2ΔH1＋ΔH2－ΔH3＝2×(－285.8 kJ·mol－1)＋(－282.5 kJ·mol－1)－(－726.7 kJ·mol－1)＝－127.4 kJ·mol－1。

4．在100 g碳不完全燃烧所得气体中，CO和CO2的体积比为1∶2，已知：

1

C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH1＝－110.35 kJ·mol－1①

21

CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－282.57 kJ·mol－1②

2

则与100 g碳完全燃烧相比，损失的热量是( )

A．392.92 kJ B．2 489.42 kJ C．784.92 kJ D．3 274.3 kJ 答案 C

100 g125

解析 根据题意，100 g碳不完全燃烧得到CO气体的物质的量为×＝ mol，

12 g·mol－139由热化学方程式②可知，1 mol CO燃烧生成CO2放出282.57 kJ的热量，则可求得损失的热

25

量是 mol×282.57 kJ·mol－1＝784.92 kJ。

9练方法技巧

5．燃烧热是指1 mol可燃物充分燃烧生成稳定氧化物时放出的热量。已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是－285.8 kJ·mol－1、－1 411.0 kJ·mol－1和－1 366.8 kJ·mol－1，则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的ΔH为( ) A．－44.2 kJ·mol－1 B．44.2 kJ·mol－1 C．－330 kJ·mol－1 D．330 kJ·mol－1 答案 A

3

解析 解决本题要抓住两点：燃烧热的意义和盖斯定律。合理运用方程式的加减进行计算，注意改变反应方向时相应的反应热的符号也要改变。 依据题意：

1

①H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，

2②C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－1 411.0 kJ·mol－1， ③C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1 366.8 kJ·mol－1， 则后两个方程式相减，便得到

C2H4(g)＋H2O(l)===C2H5OH(l) ΔH＝－44.2 kJ·mol－1。 6．比较下列各组热化学方程式中ΔH的大小关系。 (1)S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1 S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2

ΔH1______ΔH2

(2)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2

ΔH1______ΔH2

(3)煤作为燃料有两种途径： 途径1——直接燃烧

C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1<0 途径2——先制水煤气

C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH2>0 再燃烧水煤气：

2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3<0 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH4<0

ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的关系式是______________________________________。

1

答案 (1)> (2)< (3)ΔH1＝ΔH2＋(ΔH3＋ΔH4)

2解析 ①反应热的大小与反应物、生成物的状态有关，与反应物的多少有关。 ②比较ΔH时，应包括符号，对于放热反应，热值越大，ΔH越小。

7．化学反应中的能量变化，是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同所致。

(1)键能也可以用于估算化学反应的反应热(ΔH)。下表是部分化学键的键能数据：

化学键

P－P P－O 335 O===O 498 P===O X 键能/kJ·mol－1 172

已知白磷的燃烧热为－2 378.0 kJ·mol－1，白磷完全燃烧的产物结构如图所示，则上表中X

＝____________。

(2)1840年，俄国化学家盖斯在分析了许多化学反应热效应的基础上，总结出一条规律：“一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。”这个规律

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