搜索
第三节化学反应热的计算一、盖斯定律1.内容:不管化学反应是一步完成或分几步完成,其_______是相同的;或者说化学反应的反应热只与反应体系的___________有关,而与反应的_____无关。反应热始态和终态途径2.从能量守恒定律角度:从S→L,ΔH10,体系_____;从L→S,ΔH20,体系_____;放热吸热结论:(1)ΔH1+ΔH2=__;(2)反应的热效应只与始态、终态有关,与_____无关。0途径3.意义:应用盖斯定律可以间接计算以下情况(不能直接测定)的反应热:(1)有些反应进行得很慢。(2)有些反应不容易直接发生。(3)有些反应的产品不纯(有副反应发生)。二、反应热的计算1.计算依据:根据热化学方程式、盖斯定律和燃烧热可以计算化学反应的反应热。2.实例——应用盖斯定律计算C燃烧生成CO的反应热:已知:(1)C(s)+O2(g)===CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1(2)CO(g)+O2(g)====CO2(g)ΔH2=-283.0kJ·mol-1若C(s)+O2(g)====CO(g)的反应热为ΔH,求ΔH。1212①虚拟路径:②应用盖斯定律求解:ΔH1=_________则:ΔH=__________________________________________________________________。ΔH+ΔH2ΔH1-ΔH2=-393.5kJ·mol-1-(-283.0kJ·mol-1)=-110.5kJ·mol-1【自主检测】1.下列关于盖斯定律描述不正确的是()A.化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关,也与反应的途径有关B.盖斯定律遵守能量守恒定律C.利用盖斯定律可计算通过实验难测定的反应的反应热D.利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热【解析】选A。化学反应的反应热只与反应体系的始态与终态有关,与反应途径无关。2.0.1molC与0.1mol水蒸气反应生成0.1molCO和0.1molH2,需要吸收13.15kJ的热量,则反应C(s)+H2O(g)====CO(g)+H2(g)的反应热是()A.ΔH=+131.5kJB.ΔH=-131.5kJC.ΔH=+131.5kJ·mol-1D.ΔH=-131.5kJ·mol-1【解析】选C。0.1molC与0.1mol水蒸气反应生成0.1molCO和0.1molH2,吸收13.15kJ的热量,则热化学方程式为C(s)+H2O(g)====CO(g)+H2(g)ΔH=+131.5kJ·mol-1。3.已知①C(s)+O2(g)====CO(g);②2H2(g)+O2(g)====2H2O(g)。经过哪个计算过程可得到C(s)+H2O(g)====CO(g)+H2(g)()A.①-②B.①+②C.①-②D.①+②121212【解析】选C。由已知方程式①和②分析可知,①-②即得到目标方程式。124.已知H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)ΔH=-184.6kJ·mol-1,则反应HCl(g)====H2(g)+Cl2(g)的ΔH为()A.+184.6kJ·mol-1B.-92.3kJ·mol-1C.-369.2kJ·mol-1D.+92.3kJ·mol-11212【解析】选D。根据反应H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)ΔH=-184.6kJ·mol-1,则反应2HCl(g)====H2(g)+Cl2(g)的ΔH=+184.6kJ·mol-1,因此反应HCl(g)====H2(g)+Cl2(g)的ΔH=+92.3kJ·mol-1。12125.已知:2CO(g)+O2(g)====2CO2(g)ΔH=-566kJ·mol-1,N2(g)+O2(g)====2NO(g)ΔH=+180kJ·mol-1则2CO(g)+2NO(g)====N2(g)+2CO2(g)的ΔH是()A.-386kJ·mol-1B.+386kJ·mol-1C.-746kJ·mol-1D.+746kJ·mol-1【解析】选C。①2CO(g)+O2(g)====2CO2(g)ΔH=-566kJ·mol-1,②N2(g)+O2(g)====2NO(g)ΔH=+180kJ·mol-1,依据盖斯定律①-②得2CO(g)+2NO(g)====N2(g)+2CO2(g),则ΔH=-746kJ·mol-1,故C正确。知识点一盖斯定律的应用1.虚拟路径法:(1)方法。先根据题意虚拟转化过程,然后根据盖斯定律列式求解,即可求得待求的反应热。(2)图示。ΔH=ΔH1+ΔH2(3)实例:已知下列两个热化学方程式:①P4(白磷,s)+5O2(g)====P4O10(s)ΔH1=-2983.2kJ·mol-1②P(红磷,s)+O2(g)====P4O10(s)ΔH2=-738.5kJ·mol-15414要写出白磷转化为红磷的热化学方程式可虚拟如下过程:根据盖斯定律ΔH=ΔH1+(-ΔH2)×4=-2983.2kJ·mol-1+738.5kJ·mol-1×4=-29.2kJ·mol-12.加和法:(1)确定待求反应的热化学方程式。(2)找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式中的位置(是同侧还是异侧)。(3)利用同侧相加、异侧相减进行处理。(4)根据待求方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整已知反应的化学计量数,并消去中间产物。(5)实施叠加并确定反应热的变化。(6)实例:已知①NH3(g)+HCl(g)====NH4Cl(s)ΔH=-176kJ·mol-1②NH3(g)+H2O(l)====NH3·H2O(aq)ΔH=-35.1kJ·mol-1③HCl(g)+H2O(l)====HCl(aq)ΔH=-72.3kJ·mol-1④NH3·H2O(aq)+HCl(aq)====NH4Cl(aq)+H2OΔH=-52.3kJ·mol-1⑤NH4Cl(s)+2H2O(l)====NH4Cl(aq)ΔH=Q则第⑤个方程式中的反应热Q=④+③+②-①=+16.3kJ·mol-1。【易错提醒】(1)热化学方程式同乘以某一个数时,反应热数值也必须乘上该数;(2)热化学方程式相加减时,同种物质之间可相加减,反应热也随之相加减(带符号);(3)将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”号必须随之改变,但数值不变。【典题通关】【典例】(1)(2018·全国卷Ⅰ节选)已知:2N2O5(g)====2N2O4(g)+O2(g)ΔH1=-4.4kJ·mol-12NO2(g)====N2O4(g)ΔH2=-55.3kJ·mol-1则反应N2O5(g)====2NO2(g)+O2(g)的ΔH=____kJ·mol-1。12(2)(2018·全国卷Ⅱ节选)CH4-CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)====2CO(g)+2H2(g)。已知:C(s)+2H2(g)====CH4(g)ΔH=-75kJ·mol-1C(s)+O2(g)====CO2(g)ΔH=-394kJ·mol-1C(s)+O2(g)====CO(g)ΔH=-111kJ·mol-1该催化重整反应的ΔH=________kJ·mol-1。12【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)找出目标反应和已知信息反应的关系,应用盖斯定律解答即可。(2)计算ΔH过程中应注意ΔH的正负号不能遗漏。【解析】(1)已知2N2O5(g)====2N2O4(g)+O2(g)ΔH1=-4.4kJ·mol-1、2NO2(g)====N2O4(g)ΔH2=-55.3kJ·mol-1根据盖斯定律可知反应N2O5(g)====2NO2(g)+O2(g)的ΔH=ΔH1-ΔH2=[×(-4.4)-(-55.3)]kJ·mol-1=(-2.2+55.3)kJ·mol-1=+53.1kJ·mol-1。121212(2)将题目给出的热化学方程式依次编为序号①、②、③,则将③×2-①-②就得出催化重整的反应,因此催化重整反应的ΔH=-111kJ·mol-1×2+394kJ·mol-1+75kJ·mol-1=+247kJ·mol-1。答案:(1)+53.1(2)+247【延伸探究】结合(2)中的有关反应,计算反应C(s)+CO2(g)====2CO(g)的ΔH是多少?提示:+172kJ·mol-1。分别编号,(1)式C(s)+O2(g)====CO(g)ΔH1=-111kJ·mol-1,(2)式C(s)+O2(g)====CO2(g)ΔH2=-394kJ·mol-1,(3)式C(s)+CO2(g)====2CO(g);根据盖斯定律,可知(3)=2×(1)-(2),所以ΔH=2×(-111kJ·mol-1)-(-394kJ·mol-1)=+172kJ·mol-1。12【过关训练】1.(2018·日照高二检测)已知下列热化学方程式:2Zn(s)+O2(g)====2ZnO(s)ΔH14Ag(s)+O2(g)====2Ag2O(s)ΔH2则Zn(s)+Ag2O(s)====2Ag(s)+ZnO(s),ΔH为()世纪金榜导学号A.ΔH2-ΔH1B.ΔH2+ΔH1C.(ΔH1-ΔH2)D.(ΔH2-ΔH1)1212【解析】选C。已知:(1)2Zn(s)+O2(g)====2ZnO(s)ΔH1(2)4Ag(s)+O2(g)====2Ag2O(s)ΔH2;根据盖斯定律,[(1)-(2)]÷2得Zn(s)+Ag2O(s)====2Ag(s)+ZnO(s)ΔH=(ΔH1-ΔH2)。所以C选项是正确的。122.由盖斯定律结合下述反应方程式,回答问题:(1)已知:①C(s)+O2(g)====CO2(g)ΔH1;②2CO(g)+O2(g)====2CO2(g)ΔH2;③TiO2(g)+2Cl2(g)====TiCl4(s)+O2(g)ΔH3。则TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)====TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的式子表达)。(2)已知:温度过高时,WO2(s)转变为WO2(g):①WO2(s)+2H2(g)====W(s)+2H2O(g)ΔH1=+66.0kJ·mol-1②WO2(g)+2H2(g)====W(s)+2H2O(g)ΔH2=-137.9kJ·mol-1则WO2(s)====WO2(g)的ΔH=________。【解析】(1)将热化学方程式①×2-②+③得目标反应式,则ΔH=2ΔH1-ΔH2+ΔH3。(2)由①-②可得WO2(s)====WO2(g)ΔH=ΔH1-ΔH2=(+66.0kJ·mol-1)-(-137.9kJ·mol-1)=+203.9kJ·mol-1。答案:(1)2ΔH1-ΔH2+ΔH3(2)+203.9kJ·mol-1【补偿训练】黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为S(s)+2KNO3(s)+3C(s)====K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)ΔH=xkJ·mol-1已知碳的燃烧热ΔH1=akJ·mol-1S(s)+2K(s)====K2S(s)ΔH2=bkJ·mol-12K(s)+N2(g)+3O2(g)====2KNO3(s)ΔH3=ckJ·mol-1则x为()A.3a+b-cB.c+3a-bC.a+b-cD.c+a-b【解析】选A。碳的燃烧热ΔH1=akJ·mol-1,其热化学方程式为C(s)+O2(g)====CO2(g)ΔH1=akJ·mol-1……①,S(s)+2K(s)====K2S(s)ΔH2=bkJ·mol-1……②,2K(s)+N2(g)+3O2(g)====2KNO3(s)ΔH3=ckJ·mol-1……③,将方程式3×①+②-③得S(s)+2KNO3(s)+3C(s)====K2S(s)+N2(g)+3CO2(g),则ΔH=xkJ·mol-1=(3a+b-c)kJ·mol-1,所以x=3a+b-c,故选A。知识点二反应热的计算1.根据热化学方程式计算:热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。例如,aA(g)+bB