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化学反应热的计算 学案学生用书


1.1 化学反应与能量的变化第 3 课时 化学反应热的计算 学案(选修 4)
[目标要求] 1.理解盖斯定律的意义。2.能用盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的简单计算。

一、盖斯定律 1.含义

例如,

Δ H1、Δ H2、Δ H3 之间有如下的关系: 。 2.意义 利用盖斯定律,可以间接地计算一些难以

测定的反应热。 1 例如:C(s)+ O2(g)===CO(g) 2 上述反应在 O2 供应充分时,可燃烧生成 CO2;O2 供应不充分时,虽可生成 CO,但同时还部分生成 CO2。因此 该反应的 Δ H 不易测定,但是下述两个反应的 Δ H 却可以直接测得: -1 (1)C(s)+O2(g)===CO2(g) Δ H1=-393.5 kJ·mol 1 -1 (2)CO(g)+ O2(g)===CO2(g) Δ H2=-283.0 kJ·mol 2 根据盖斯定律,就可以计算出欲求反应的 Δ H。 分析上述两个反应的关系,即知:Δ H= 。 1 -1 则 C(s)与 O2(g)生成 CO(g)的热化学方程式为 C(s)+ O2(g)===CO(g) Δ H=-110.5 kJ·mol 。 2 思维拓展 热化学方程式的性质 热化学方程式可以进行方向改变,方向改变时,反应热数值不变,符号相反。 热化学方程式中物质的化学计量数和反应热可以同时改变倍数。 热化学方程式可以叠加,叠加时,物质和反应热同时叠加。 二、反应热的计算 1.根据热化学方程式进行物质和反应热之间的求算 例 1 由氢气和氧气反应生成 4.5 g 水蒸气放出 60.45 kJ 的热量,则反应:2H2(g)+ O2(g)===2H2O(g)的 Δ H 为( ) -1 -1 -1 A.-483.6 kJ·mol B.-241.8 kJ·mol C.-120.6 kJ·mol 2.利用燃烧热数据,求算燃烧反应中的其它物理量 -1 例 2 甲烷的燃烧热 Δ H=-890.3 kJ·mol 1 kg CH4 在 25℃,101 kPa 时充分燃烧生成液态水放出的热量约为( ) 4 -1 4 -1 4 A.-5.56×10 kJ·mol B.5.56×10 kJ·mol C.5.56×10 kJ 3.利用盖斯定律的计算 例 3 已知下列热化学方程式: -1 ①Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) Δ H1=-26.7 kJ·mol -1 ②3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g) Δ H2=-50.75 kJ·mol -1 ③Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) Δ H3=-36.5 kJ·mol 则反应 FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g)的焓变为( ) -1 -1 -1 A.+7.28 kJ·mol B.-7.28 kJ·mol C.+43.68 kJ·mol

D.+241.8 kJ·mol

-1

D.-5.56×10 kJ

4

D.-43.68 kJ·mol

-1

1

知识点一 盖斯定律及应用 1.运用盖斯定律解答问题 通常有两种方法: 其一,虚拟路径法:如 C(s)+O2(g)===CO2(g), 可设置如下:Δ H1=Δ H2+Δ H3

其二:加合(或叠加)法:即运用所给方程式就可通过加减的方法得到新化学方程式。 如:求 P4(白磷)===4P(红磷)的热化学方程式。 已知:P4(s,白磷)+5O2(g)===P4O10(s) Δ H1① 4P(s,红磷)+5O2(g)===P4O10(s) Δ H2② 即可用①-②得出白磷转化为红磷的热化学方程式。 答案 P4(白磷)===4P(红磷) Δ H=Δ H1-Δ H2 2.已知: H2O(g)===H2O(l) Δ H=Q1 kJ·mol -1 C2H5OH(g)===C2H5OH(l) Δ H=Q2 kJ·mol -1 C2H5OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g) Δ H=Q3 kJ·mol 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
-1

D.(3Q1-Q2+Q3)

kJ 知识点二 反应热的计算 -1 3.已知葡萄糖的燃烧热是 Δ H=-2 840 kJ·mol ,当它氧化生成 1 g 液态水时放出的热量是( A.26.0 kJ B.51.9 kJ C.155.8 kJ D.467.3 kJ

)

4.已知: -1 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) Δ H=-571.6 kJ·mol 1 -1 CO(g)+ O2(g)===CO2(g) Δ H=-282.8 kJ·mol 2 现有 CO、H2、CO2 组成的混合气体 67.2L (标准状况),经完全燃烧后放出的总热量为 710.0 kJ,并生成 18 g 液态水,则燃烧前混合气体中 CO 的体积分数为( ) A.80% B.50% C.60% D.20%

练基础落实 1.已知: -1 (1)Zn(s)+1/2O2(g)===ZnO(s) Δ H=-348.3 kJ·mol -1 (2)2Ag(s)+1/2O2(g)===Ag2O(s) Δ H=-31.0 kJ·mol 则 Zn(s)+Ag2O(s)===ZnO(s)+2Ag(s)的 Δ H 等于( ) -1 -1 -1 A.-317.3 kJ·mol B.-379.3 kJ·mol C.-332.8 kJ·mol
1

D.+317.3 kJ·mol



2.已知 25℃、101 kPa 条件下: -1 4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s) Δ H=-2 834.9 kJ·mol -1 4Al(s)+2O3(g)===2Al2O3(s) Δ H=-3 119.1 kJ·mol 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

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 -1 -1 、 -282.5 kJ·mol 、 -726.7 kJ·mol 。 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( ) -1 A.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(l) Δ H=-127.4 kJ·mol -1 B.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(l) Δ H=+127.4 kJ·mol -1 C.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) Δ H=-127.4 kJ·mol -1 D.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) Δ H=+127.4 kJ·mol 4.已知火箭燃料二甲基肼(CH3—NH—NH—CH3)的燃烧热为-6 000 kJ·mol ,则 30 g 二甲基肼完全燃烧放出的 热量为( ) A.1 500 kJ B.3 000 Kj C.6 000 kJ D.12 000 kJ 练方法技巧 用关系式求反应热 5.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 13 -1 的 KOH 溶液 100 mL,恰好生成正盐,则此条件下反应 C4H10(g)+ O2(g)===4CO2(g)+5H2O(g)的 Δ H 为( ) 2 -1 -1 -1 -1 A.+8Q kJ·mol B.+16Q kJ·mol C.-8Q kJ·mol D.-16Q kJ·mol 练综合拓展 6.比较下列各组热化学方程式中 Δ H 的大小关系。 (1)S(s)+O2(g)===SO2(g) Δ H1 S(g)+O2(g)===SO2(g) Δ H2 (2)CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) Δ H1 CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) Δ H2 (3)煤作为燃料有两种途径: 途径 1——直接燃烧 C(s)+O2(g)===CO2(g) Δ H1<0 途径 2——先制水煤气 C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) Δ H2>0 再燃烧水煤气: 2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) Δ H3<0 2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) Δ H4<0 Δ H1、Δ H2、Δ H3、Δ H4 的关系式是______________________________________。
-1

Δ H1______Δ H2 Δ H1______Δ H2

7.发射卫星时可用肼(N2H4)作燃料,用二氧化氮作氧化剂,这两种物质反应生成氮气和水蒸气。 已知: -1 N2(g)+2O2(g)===2NO2(g) Δ H=+67.7 kJ·mol -1 N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) Δ H=-534 kJ·mol 1 1 -1 H2(g)+ F2(g)===HF(g) Δ H=-269 kJ·mol 2 2 1 -1 H2(g)+ O2(g)===H2O(g) Δ H=-242 kJ·mol 2 (1)肼和二氧化氮反应的热化学方程式为__________________________;此反应用于火箭推进,除释放大量 能量和快速产生大量气体外,还有一个很大的优点是______________。 (2) 有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂,则反应释放的能量更大。肼和氟反应的热化学方程式为 __________________。

3


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