第02講反應(yīng)熱的計(jì)算

!-q-0M國(guó)畫(huà)I

“-----------’

1.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：構(gòu)建蓋斯定律模型，理解蓋斯定律的本質(zhì)，形成運(yùn)用蓋

斯定律進(jìn)行相關(guān)判斷或計(jì)算的思維模型。

2.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：了解蓋斯定律對(duì)反應(yīng)熱測(cè)定的重要意義，增強(qiáng)為人類(lèi)科

學(xué)發(fā)展而努力的意識(shí)與社會(huì)責(zé)任感。

'I/，-'

一、蓋斯定律

1.蓋斯定律的內(nèi)容

大量實(shí)驗(yàn)證明，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，不管是一步完成的還是分幾步完成的，其反應(yīng)熱

是相同的。換句話說(shuō)，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與

反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。

2.蓋斯定律的意義

應(yīng)用蓋斯定律可以間接計(jì)算以下情況(不能直接測(cè)定)的反應(yīng)熱：

(1)有些反應(yīng)進(jìn)行得很慢。

(2)有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生。

(3)有些反應(yīng)的生成物不純(有副反應(yīng)發(fā)生)。

3.應(yīng)用蓋斯定律的計(jì)算方法

(1)“虛擬路徑”法

若反應(yīng)物A變?yōu)樯晌顳,可以有兩個(gè)途徑

①由A直接變成D,反應(yīng)熱為AH；

②由A經(jīng)過(guò)B變成C,再由C變成D,每步的反應(yīng)熱分別為AHi、A%、AH3o

如圖所示:

則有AH=AHI+AH2+AH3O

(2)加合法

加合法就是運(yùn)用所給熱化學(xué)方程式通過(guò)加減乘除的方法得到所求的熱化學(xué)方程

找出目標(biāo)方程式中的哪些物質(zhì)

「T找唯一

I—在已知方程式中只出現(xiàn)一次

運(yùn)

加

關(guān)

算

鍵

合

一方同側(cè)加確定這些物質(zhì)在目標(biāo)方程式與

r公

掃

法異側(cè)減已知方程式中的位置

式

把這些物質(zhì)在已知方程式中的

調(diào)計(jì)

計(jì)量數(shù)調(diào)為與目標(biāo)方程式中的

量數(shù)

相同

舉例說(shuō)明:

根據(jù)如下兩個(gè)反應(yīng)，選用上述兩種方法，計(jì)算出C(s)+；02(g)===C0(g)的反應(yīng)熱

AHo

*1

I,C(s)+O2(g)===CO2(g)AHi=-393.5kJ-mol

1

II,CO(g)+1o2(g)===CO2(g)AH2=-283.0kJ-moF

①"虛擬路徑’法

反應(yīng)C(s)+O2(g)===CO2(g)的途徑可設(shè)計(jì)如下：

CO(g)+1o2(g)

|C(s)+OMg)|也~CO2(g)|

1

則AH=AHI-AH2=-110.5kJ-mol-o

②加合法

分析：找唯一：c、co分別在I、n中出現(xiàn)一次

同側(cè)加：c是I中反應(yīng)物，為同側(cè)，則“十I”

異側(cè)減：co是n中反應(yīng)物，為異側(cè)，貝廠一n”

調(diào)計(jì)量數(shù)：化學(xué)計(jì)量數(shù)相同，不用調(diào)整，則I—II即為運(yùn)算式。所以AH=AHI-AH2

=-110.5kJ-

mol-1o

二、反應(yīng)熱的計(jì)算

1.根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算

熱化學(xué)方程式中反應(yīng)熱數(shù)值與各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比。例如，

aA(g)+OB(g)===cC(g)+tZD(g)AH

abcd|A/7|

〃(A)"(B)”(C)〃(D)Q

a~b~c~d-|AH]

2.根據(jù)反應(yīng)物、生成物的鍵能計(jì)算

反應(yīng)物的鍵能總和一生成物的鍵能總和。

3.根據(jù)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)值計(jì)算

。(放)=〃(可燃物)x|AH(燃燒熱)|。

4.根據(jù)蓋斯定律計(jì)算

將兩個(gè)或兩個(gè)以上的熱化學(xué)方程式包括其AH相加或相減，得到一個(gè)新的熱化學(xué)

方程式及其AHo

三、反應(yīng)熱(△功的比較

1.AH大小比較時(shí)注意事項(xiàng)

是有符號(hào)“十”“一”的，比較時(shí)要帶著符號(hào)比較。

(1)吸熱反應(yīng)的AH為“+”，放熱反應(yīng)的為“一”，

所以吸熱反應(yīng)的一定大于放熱反應(yīng)的AHo

⑵放熱反應(yīng)的為“一”，所以放熱越多，AH越小。

2.常見(jiàn)的幾種AH大小比較方法

(1)如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，AH的絕對(duì)值也要加倍

例如，H?(g)+^O2(g)=H2O(l)AHi=—akJ-mol1；

1

2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)AH2=-Z?kJ-mol,其中AH2<AHI<0,且b=2a。

(2)同一反應(yīng)，反應(yīng)物或生成物的狀態(tài)不同，反應(yīng)熱不同

在同一反應(yīng)里，反應(yīng)物或生成物狀態(tài)不同時(shí)，或者從三狀態(tài)自身的能量比較：

E(g)>E(l)>E(s),可知反應(yīng)熱大小亦不相同。

如S(g)+O2(g)===SO2(g)AHi=—akJ-mol1

1

S(s)+O2(g)==SO2(g)AH2=-bkJ-mol

(3)晶體類(lèi)型不同，產(chǎn)物相同的反應(yīng)，反應(yīng)熱不同

如C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)AHi=—tzkJ-mor1

C(s,金剛石)+O2(g)=CC)2(g)A7/2=~bkJ-mol-1

能tc(s,金剛石)+C>2(g)

量f

C(s,石瞿)+CMg)AH—bkJ-mol-1

A/aTbmol4

石墨的能量CO(g)

石墨比金2

低于金剛石

剛石穩(wěn)定?°反應(yīng)過(guò)程___________

的能量

金剛石的能量高，放出熱量多，所以

(4)根據(jù)反應(yīng)進(jìn)行的程度比較反應(yīng)熱大小

①其他條件相同，燃燒越充分,放出熱量越多，越小，如C(s)+|o2(g)=CO(g)

AHi；C(s)+O2(g)===CO2(g)AH2,則AHI>AH2O

②對(duì)于可逆反應(yīng)，由于反應(yīng)物不可能完全轉(zhuǎn)化為生成物，所以實(shí)際放出(或吸收)

的熱量小于相應(yīng)的熱化學(xué)方程式中的AH的絕對(duì)值。如：2so2(g)+

-1

02(g)-2SO3(g)AH=~197kJ-mol,向密閉容器中通入2molS02(g)和1mol

02(g),發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡后，放出的熱量小于197kJ,但仍為一197

kJ-mol^o

(5)中和反應(yīng)中反應(yīng)熱的大小不同

①濃硫酸和氫氧化鈉固體反應(yīng)生成1mol水時(shí)，放出的熱量一定大于57.3kJ(濃

硫酸稀釋和氫氧化鈉固體溶解時(shí)都會(huì)放出熱量)。

②醋酸和NaOH溶液反應(yīng)生成1mol水時(shí)，放出的熱量一定小于57.3kJ(醋酸電

離會(huì)吸熱)。

③稀硫酸和Ba(0H)2溶液反應(yīng)生成1mol水時(shí)，反應(yīng)放出的熱量一定大于57.3

kJ(SOf和

Ba2+反應(yīng)生成BaS04沉淀會(huì)放熱)。

「---圾醐髓〕

1'一,TJ------；

考點(diǎn)一、蓋斯定律及其應(yīng)用

例1.研究表明C0,和H?在催化劑存在下可發(fā)生反應(yīng)生成CH3OH。已知部分反應(yīng)

的熱化學(xué)方程式如下：

3

-1

CH3OH(g)+-O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)AH1=akJ?mol

1

H2(g)+1o2(g)=H2O(l)AH2=bkJ-moP

1

H2O(g)=H2O(l)A^^kJ-mor

則CO2(g)+3H2(g)CH30H1)+國(guó)0伍)的AH等于

A.(3b-a+c)kJmolTB.(b-a-c)kJmor1

C.(3b-a-c)kJ?molTD.(b-a+c)kJmolT

考點(diǎn)二、AH大小比較

例2.下列各組熱化學(xué)方程式中，AH的比較正確的是

@C(s)+O2(g)=CO2(g)AHi；C(s)+102(g)=C0(g)AH2

②S(s)+O2(g)=SO2(g)AH3；S(g)+O2(g)=SO2(g)AH4

③H2(g)+；O2(g)=H2。⑴AH5：2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)AH6

@CaO(s)+H2O(1)=Ca(OH)2(s)AH7；CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(s)AH8

A.AHI<AH2B.AH3<AH4

c.AH5<AH6D.AH7>AH8

考點(diǎn)三、反應(yīng)熱的計(jì)算

高溫

例3.工業(yè)上高純硅可通過(guò)反應(yīng)：SiC14(g)+2H2(g)-Si(s)+4HCl(g)制取，該反應(yīng)

的AH為

化學(xué)鍵Si-0Si-ClH-HH-ClSi-SiSi-C

鍵能/kJ.mol-1460360436431176347

A.+236kJ?moHB.-236kJ?moliC.+412kJ,moliD.^IZkJ-mol1

圖型昌砌

I、-%▼■>-，1

*J--------------L

1.強(qiáng)酸和強(qiáng)堿稀溶液的中和熱可表示為：

H+(aq)+OH-(叫)=印0(1)△H=-57.3kJ?moH

已知：①HCl(aq)+NH3?H2(D(aq)=NH4Cl(叫)+印0(1)ZkH尸akJ?moH

②HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H2=bkJ?mol-1

1

(3)HNO3(aq)+KOH(aq)=KNO3(aq)+H2O(l)△H3=ckJ?mol-

則a、b>c三者的大小關(guān)系為

A.a>b>cB.b>c>aC.a>b=cD.a=b<c

2.已知H—H鍵鍵能為436kJ.moH,N—H鍵鍵能為391kJ.mo：Ti,根據(jù)熱化學(xué)

1

方程式：N2(g)+3H2(g)^2NH3(g)AH=-92.4kJ-mol-0則N三N鍵的鍵能是

A.431kJ-mol-1B.945.6kJ-mol"C.649kJ-moHD.896kJ-moH

3.下列說(shuō)法正確的是

A.已知:H2(g)+S(g)=H2S(g)AHi<0,H2(g)+S(s)=H2S(g)AH2<0,則△Hi<

△H2

B.已知稀溶液中H+(叫)+OH-(叫)=印0⑴△H=-57.3kJ/mol,則稀KOH與稀醋

酸溶液的中和熱4Hj=-57.3kJ/mol

C.C2H50H燃燒熱的熱化學(xué)方程式C2H50H⑴+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)△H=

1367.0kJ/mol

D.已知C(石墨,s)=C(金剛石,s)AH>0,則ImolC(石墨,s)總鍵能比lmolC(金

剛石，s)總鍵能小

4.已知:C(金剛石,s)+O2(g)=CO2(g)AHi,C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g)△H2,

-1

C(石墨,s)=C(金剛石,s)△H3=+1.9kJ-mol,下列說(shuō)法正確的是

A.石墨轉(zhuǎn)化成金剛石的反應(yīng)是放熱反應(yīng)

B.石墨比金剛石穩(wěn)定

C.AH3=AH,-AH2

D.相同質(zhì)量的石墨與金剛石完全燃燒后，前者的熱效應(yīng)高

5.化學(xué)家發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的能量變化與其反應(yīng)路徑無(wú)關(guān)。依據(jù)圖示關(guān)系，下列說(shuō)法錯(cuò)

誤的是

A.石墨燃燒是放熱反應(yīng)

B.2c(石墨)+C)2(g)=2CO(g)AH=AH,-AH2

C.化學(xué)反應(yīng)的AH,只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)

D.ImolC(石墨)和hnolCO分別在足量5中燃燒，全部轉(zhuǎn)化為CO2,前者放熱

多

6.分析表中的3個(gè)熱化學(xué)方程式，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

2022年北京冬

奧會(huì)“飛揚(yáng)”火①（））（）（）1

H22H2g+C2g=2H2OgAH=-484kJ*mor

炬的燃料

2008年北京奧

②C3H8（g）+5O2（g）=3CO2（g）+4H2O（g）AH=-2039kJ?mol1

運(yùn)會(huì)“祥云”火C3H8

③2c3Hg（g）+7O2（g）=6CO（g）+8H2O（g）AH=-2380kJ?mol-1

炬的燃料

A.3CO(g)+7H2(g)=C3H8(g)+3H2O(g)AH=-504kJ?mol-1

B.等質(zhì)量的氫氣與丙烷相比較，充分燃燒時(shí)，氫氣放熱更多

C.3CO2(g)+10H2(g)=C3H8(g)+6H2O(g)AH=-381kJ?moH

D.丙烷的燃燒熱為-2039kJ?mol」

7.已知部分鍵能(E)數(shù)據(jù)如下：

化學(xué)鍵N=NN-HCl-ClH-Cl

E/（kJ?mol-1）946389243431

反應(yīng)2NH3（g）+3CL（g）=N2（g）+6HCl（g）AW,下列有關(guān)說(shuō)法正確的是

A.AH=+450kJ-mor'B.HC1比d穩(wěn)定

C.N—N鍵的鍵能約為315.3kJ.moLD.斷裂ImolN—H鍵放出389kJ能量

8.化學(xué)反應(yīng)放出或吸收的能量稱(chēng)為反應(yīng)熱。反應(yīng)熱(AH)又因化學(xué)反應(yīng)的分類(lèi)給

予不同的名稱(chēng)。如我們學(xué)過(guò)的燃燒熱(AHJ,又如由穩(wěn)定單質(zhì)化合生成Imol純物

質(zhì)的熱效應(yīng)稱(chēng)為生成熱(AHJ,斷裂化學(xué)鍵時(shí)，所吸收的能量稱(chēng)為鍵能(AHJ。如

圖分別表示水與二氧化碳各Imol時(shí)分解能量變化情況(單位：kJ)。下列說(shuō)法正

確的是

2H(g)：O(g)

247]2H(g)+；02(g)

436.

H2(g)+-O2(g)

243'H2O(g)

圖1Imol水分解時(shí)的能量變化圖2ImolCQ分解時(shí)的能量變化

A.凡0信)的生成熱：AHL+ZdSkJ.moL

B.CO(g)的燃燒熱：△Hc=-570kJ-mo「

1

C.O—H鍵的鍵能：AHb=436kJmor

D.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)AH=-42kJ.moL

9.298K、lOlkPa下，一組物質(zhì)的摩爾燃燒熔如下表:

物質(zhì)H2(g)CH4(g)CH30H⑴

摩爾燃燒熔(AH)/(kTmo「)-285.8-890.3-726.5

下列說(shuō)法正確的是

A.Imol旦(g)和0.5molO2(g)的內(nèi)能之和比ImolH2O(g)的內(nèi)能多285.8kJ

B.IGOgCH/g)在足量O?(g)中燃燒生成8(g)和液態(tài)水，放出89O.3kJ熱量

C.ImolCH30H⑴完全燃燒的熱化學(xué)方程式為

3

1

CH3OH(1)+-O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)AH=-726.5kJ-moF

D.單位質(zhì)量的三種物質(zhì)完全燃燒，CH30H(1)放出的能量最多

10.已知25℃和lOlkPa時(shí)，Imol共價(jià)鍵斷裂吸收的能量與熱化學(xué)方程式信息

如下表：

共價(jià)鍵H-HN-H

吸收的能量/(kJmolT)436391

1

熱化學(xué)方程式N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)AH=-92.4kJ-mol

則形成1molNmN放出的能量為

A.945.6kJB.965.4kJC.869kJD.649kJ

陽(yáng)強(qiáng)函)]

、》，

7J------------

1

11.已知：N2(g)+3H2(g)-2NH3(g)A^=-92kJmoro若斷裂ImolH—H、

ImolN—H需要吸收的能量分別為436kJ、391kJ,則N?(g).2N(g)的必為

A.+946kJ-mor'B.-946kJmor'C.+1130kJ-mor'D.-llSOkJ-moF1

12.常溫下，某小組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

編號(hào)實(shí)驗(yàn)熱效應(yīng)

①將Imol的CaCUfHQ溶于水，溶液溫度升高AH1

②將Imol的無(wú)水CaCL溶于水，溶液溫度升高AH2

③將Imol的CaCl「6HQ加熱后得到無(wú)水CaJ和液態(tài)水AH3

由此可知，下列關(guān)系式錯(cuò)誤的是

A.>AH3B.AH2<A/f3

C.AH,=AH2+AH,D.皿+AH2<

13.強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)的熱效應(yīng)為：

+

H(aq)+OH-(aq)=H2O(l)AH=-57.3kJ/mol,分別向1L0.5moi/L的NaOH溶液中加

入：①稀醋酸；②濃硫酸；③稀硝酸，恰好完全反應(yīng)時(shí)熱效應(yīng)分別為△-、AH2,

AH3,它們的關(guān)系正確的是

A.AHJ>AH2>AH3B.AH1<AH,<AH2

c.AH!=AH2=AH3D.AH2<AH3<AH]

14.下列依據(jù)熱化學(xué)方程式得出的結(jié)論正確的是

A.已知：紅磷(s)=白磷(s)AH>0,則白磷比紅磷更穩(wěn)定

1

B.已知：CO(g)+H2O(l)CO2(g)+H2(g)AH=+2.8kJmor,則能量：CO<CO2

1

C.已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AH=^83.6kJ-mor,則H2的燃燒熱為

241.8kJ-mor'

D.已知：C(s)+O2(g)=CO2(g)AH,,C(s)+1o2(g)=CO(g)AH2,則AH-A%

15.已知NC>2(g)+CO(g)CC)2(g)+NO(g)反應(yīng)過(guò)程中能量變化如圖所示。下列有

關(guān)說(shuō)法正確的是

能量,石\=134kJ-mol1

y八…一I

1

NO2(g)+CO(g)\42=368kJ-mol

ea(g)+4。?

反應(yīng)過(guò)程

A.ImolNO(g)與ImolCO(g)反應(yīng)放出234kJ熱量

B.該反應(yīng)的活化能為368kJ.mo「

C.使用催化劑，E1的數(shù)值會(huì)減小

D.該反應(yīng)AH=+234kJ-molT

16.氫氣和氧氣反應(yīng)生成水的能量關(guān)系如圖所示，下列說(shuō)法正確的是

1

H2(g)+^-O2(g)——》H2O(1)

△%

、，，AH

2H(g)+0(g)--------H2O(g)

A.AH2<0B.AH5>0

c.AH^AHj+A^+A^D.AHj+AH2+AH3+AH4+AH5=0

17.已知：①化學(xué)鍵P-P、H-H、H-P的鍵能分別為a、b、ckj.mor'o

②E分子結(jié)構(gòu)為

巳與H?反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：P4(g)+6H2(g)4PH3(g),該反應(yīng)ZkH為

A.(6a+6b-12c)kJ-mor'B.(6a+6b+12c)kJ-mol-1

C.(6a+6b-4c)kJ-moF1D.(4a+6b-4c)kJ-moF1

18.鍵能是指氣態(tài)分子中1mol化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量。已知幾種

化學(xué)鍵的鍵能如下：

化學(xué)鍵Si-HSi-FF-HF-F

鍵能/(kJ-mol-1)377552565159

則SiH’(g)+4耳(g)=SiR(g)+4HF(g)的AH等于

A.+2324kJ-mol1B.-2324kJ-mol1C.+648kJ-mol1D.-648kJ-mol-1

19.MgCCh和CaCCh的能量關(guān)系如圖所示(M=Ca、Mg)：

ALT

2+2+

M(g)+cor(g)—gM(g)+cP-(g)+CO2(g)

tfAH3

MCO3(S)M>MO(s)+CO2(g)

已知：離子電荷相同時(shí)，半徑越小，離子鍵越強(qiáng)。下列說(shuō)法不亞強(qiáng)的是

A.AHi(MgCO3)>AHi(CaCO3)>0

B.AH2(MgCO3)=AH2(CaCO3)>0

C.AHi(CaCO3)-AHi(MgCO3)=AH3(CaO)-AH3(MgO)

D.對(duì)于MgCCh和CaCCh,AHI+AH2>AH3

20.化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中釋放或吸收的熱量在生活、生產(chǎn)、科技及科研中應(yīng)用廣泛。

(1)制作冷敷袋可利用(填“放熱”或“吸熱”)的化學(xué)變化或物理變化。

(2)“即熱飯盒”為生活帶來(lái)便利，它可利用下面_______(