1.3.2反应热的计算

第1页共5页第一章化学反应与能量第三节化学反应热的计算（2）【知识要点】利用反应热的概念、盖斯定律、热化学方程式进行有关反应热的计算【知识回顾】1、计算焓变的两个公式⑴∆H＝E(生，总)－E(反，总)⑵∆H＝E(断键总吸能)－E(成键总释能)2、盖斯定律：不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热相同。【新课】根据热化学方程式、盖斯定律和燃烧热的数据，可以计算一些反应的反应热。反应热、燃烧热的简单计算都是以它们的定义为基础的，只要掌握了它们的定义的内涵，注意单位的转化即可。一、根据比例关系计算ΔH热化学方程式的简单计算的依据：⑴热化学方程式中化学计量数之比等于各物质物质的量之比；还等于反应热之比。⑵热化学方程式之间可以进行加减运算。〖例1〗已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3kJ/mol，现有CH4和CO的混合气体共0.75mol，完全燃烧后，生成CO2气体和18g液态水，并放出515.65kJ热量，则CO燃烧的热化学方程式是(A)①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－564kJ/mol②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH＝－282kJ/mol③CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH＝+374.4kJ/mol④2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)ΔH＝+1406.2kJ/molA.①②B.①③C.②④D.③④解析：生成水18g,其物质的量是1mol，说明原混合物中CH4为0.5mol，根据CH4燃烧反应热的数值和CH4的物质的量成正比，0.5molCH4完全燃烧放热890.3kJ×15.0=445.15kJ。由于混合气体共0.75mol，则CO为0.25mol，完全燃烧生成CO2气体，放热515.65kJ-445.15kJ=70.5kJ,所以，1molCO完全燃烧放热70.5kJ×25.01=282kJ,2molCO完全燃烧放热564kJ,且放热反应，ΔH为“-”，故①②正确，④式ΔH应为+564kJ/mol。答案选A。二、根据化学键能计算ΔH化学反应过程是旧键断裂和新键形成的过程，反应物分子间化学键断裂成原子时，需克服化学键吸收能量，原子结合成生成物分子时，形成新化学键放出能量。通常把拆开或破坏1mol某化学键所吸收或放出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。〖例2〗已知①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量；②1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量；③由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时释放431kJ的能量。下列叙述正确的是(C)A．氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)B．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的H=183kJ/molC．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的H=－183kJ/molD．氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的H=－183kJ/mol解析：氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体时，需使1molH2和1molCl2分子中化学键断裂，共吸收436kJ+243kJ=679kJ的能量，而生成2mol氯化氢会放出热量431×2=862kJ，故氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体时会放出热量862kJ－679kJ=183kJ，反应的H=－183kJ/mol。答案选C。三、根据盖斯定律计算ΔH〖例3〗（安徽省潜山县黄铺中学2009届高三化学调研）已知下列热化学方程式：Zn(s)+21O2(g)=ZnO（s）ΔH=-351.1kJ/molHg(l)+21O2(g)=HgO(g)ΔH=-90.7kJ/mol由此可知热化学方程式Zn(s)+HgO(g)=ZnO（s）+Hg(l)的反应热△H3为(D)A．－441kJ·mol－1B．－254kJ·mol－1C．－438.9kJ·mol－1D．－260.4kJ·mol－1第2页共5页〖解析〗:根据盖斯定律Zn(s)+1/2O2(g)＝ZnO（s）ΔH＝－351.1kJ/molHgO(g)＝Hg(l)+1/2O2(g)wΔH＝+90.7kJ/mol上述两个方程式加和得：Zn(s)+HgO(g)=ZnO（s）+Hg(l)，△H＝－260.4kJ·mol－1【针对性练习】1（2008宁夏.13）已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(1)的燃烧热分别是－285.8kJ·mol－1、－1411.0kJ·mol－1和－1366.8kJ·mol－1，则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的△H为（A）A.－44.2kJ·mol－1B.+44.2kJ·mol－1C.－330kJ·mol－1D.+330kJ·mol－1【解析】根据燃烧热则：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l),△H＝－285.8kJ·mol－1;C2H4(g)+3O2(g)=2H2O(l)+2CO2(g),△H＝－1411.0kJ·mol-1;C2H5OH(1)+3O2(g)=3H2O(l)+2CO2(g),△H＝－1366.8kJ·mol-1根据盖斯定律可得：C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(l)，△H＝－44.2kJ·mol-12（2008四川.7）下列关于热化学反应的描述中正确的是（B）A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ/mol，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH＝2×(－57.3)kJ/molB．CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol，则2CO2(g)＝2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝2×283.0kJ/molC．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应D．1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热【解析】中和热是指生成1molH2O时的反应热，与酸、碱的元数无关，A错。燃烧热是指燃烧1mol纯物质生成最稳定的化合物所放出的热量；CO的燃烧热为283.0kJ/mol，则说明燃烧1molCO放出这些热量；其逆反应一定是吸热反应，故B对。加热是反应条件，吸热反应是反应类型，两者没有直接的关系。如煤的燃烧是放热反应，却需要加热，再如NH4Cl与Ba(OH)2的反应是吸热反应，但能在常温下迅速反应。C错。燃烧热指生成稳定的化合物，而D项中的气态水不是最稳定的化合物，应为液态水。故D错。3（2008海南.8）白磷与氧可发生如下反应：P4+5O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—PakJ·mol—1、P—ObkJ·mol—1、P=OckJ·mol—1、O=OdkJ·mol—1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的△H，其中正确的是（A）A、（6a+5d－4c－12b）kJ·mol—1B（4c+12b－6a－5d）kJ·mol—1C、（4c+12b－4a－5d）kJ·mol—1D、（4a+5d－4c－12b）kJ·mol—1解析：由键能求反应热的公式为△H＝反应物的键能总和－生成物的键能总和，则△H=6×akJ·mol—1+5×dkJ·mol—1－（12×bkJ·mol—1+4×ckJ·mol—1）=（6a+5d－4c－12b）kJ·mol—1。故选A。错因分析：部分同学错误使用公式：△H=生产物的总能－反应物的总能量，而错选B；另有部分同学误认为1mol白磷中含有4molP—P，而错选D。s.5.u.c.o.m4（09年海南化学·12）已知：Fe2O3(s)＋32C(s)=32CO2(g)＋2Fe(s)△H＝＋234.1kJ·mol－1C(s)＋O2(g)=CO2(g)△H＝－393.5kJ·mol－1则2Fe(s)＋32O2(g)=Fe2O3(s)的△H是（A）A．－824.4kJ·mol－1B．－627.6kJ·mol－1C．－744.7kJ·mol－1D．－169.4kJ·mol－1【解析】23（2）－（1）就可得2Fe(s)+23O2(g)=Fe2O3(s)，则ΔΗ=23ΔΗ2－ΔΗ1＝－824.4kJ·mol-1。5（09年天津理综·6）已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－566kJ/mol第3页共5页Na2O2(s)+CO2(g)=Na2CO3(s)+21O(g)2ΔH＝－226kJ/mol根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是（C）A．CO的燃烧热为283kJB．右图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系C．2Na2O2(s)+2CO2(s)=2Na2CO3(s)+O2(g)ΔH＞－452kJ/molD．CO(g)与Na2O2(s)反应放出509kJ热量时，电子转移数为6.02×1023【解析】A项，燃烧热的单位出错，应为kJ/mol，错；图中的量标明错误，应标为2molCO和2molCO2,故错。CO2气体的能量大于固体的能量，故C项中放出的能量应小于452kJ，而△H用负值表示时，则大于-452Kj/mol，正确；将下式乘以2，然后与上式相加，再除以2，即得CO与Na2O2的反应热，所得热量为509kJ，此时，电子转移数为2×6.02×1023，故D项错。6（2010重庆卷）已知H2(g)+Br2(l)=2HBr(g)ΔH＝－72kJ/mol蒸发1molBr2（l）需要吸收的能量为30kJ，其它相关数据如下表：H2(g)Br2(g)HBr(g)1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ436a369则表中a为(D)A．404B．260C．230D．200【解析】本题考查盖斯定律的计算。由已知得：Br2(l)=Br2ΔH=+30kJ/mol，则H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)；ΔH=－102kJ/mol。436+a－2×369=－102；a=―200kJ，D项正确。7[江苏省前中国际分校2009届高三第一学期第一次调研试卷]已知下列反应的热化学方程式为：⑴C(s)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/mol⑵CH3COOH（l）＋2O2（g）＝2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH2＝－870.3kJ/mol⑶H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(l)ΔH3＝－285.8kJ/mol2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)＝CH3COOH(l)的反应热（焓变）为(B)A．488.3kJ/molB．－488.3kJ/molC．－244.15kJ/molD．244.15kJ/mol〖解析〗:2C(s)＋2O2(g)＝2CO2(g)ΔH1＝－787.0kJ/mol2CO2(g)＋2H2O(l)＝CH3COOH（l）＋2O2（g）ΔH2＝+870.3kJ/mol2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)ΔH3＝－571.6kJ/mol上述三个热化学方程式加和得2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)＝CH3COOH(l)，ΔH1＝－488.3kJ/mol8．[江苏省常州市北郊中学2009届高三化学11月模拟试卷]已知反应：①101kPa时，2C(s)＋O2(g)＝2CO（g）；△H＝－221kJ/mol②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)＝H2O(1)；△H＝－57.3kJ/mol③红磷的化学式为P，白磷的化学式为P4，已知P4(s)+5O2(g)=P4O10(s)△H＝－3093.2kJ/mol4P(s)+5O2(g)=P4O10(s)△H＝－2954.0kJ/mol下列结论正确的是(D)A．由条件可知：红磷转化为白磷是放热反应，所以等质量的红磷能量比白磷低B．碳的燃烧热等于110.5kJ/molC．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的反应热△H＝—57.3kJ/molD．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出热量小于57.3kJ〖解析〗:根据③两个热化学方程式得P4(s)=4P(s)，△H＝－139.2kJ/mol，A错；中的燃烧产物是CO,所以碳的燃烧热大于等于110.5kJ/mol，B错；②可知C错