第02讲 反应热的计算 -2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1）

这是一份第02讲 反应热的计算 -2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1），共16页。试卷主要包含了证据推理与模型认知，科学态度与社会责任，5 kJ·ml－1，3 kJ等内容，欢迎下载使用。
1.证据推理与模型认知：构建盖斯定律模型，理解盖斯定律的本质，形成运用盖斯定律进行相关判断或计算的思维模型。
2.科学态度与社会责任：了解盖斯定律对反应热测定的重要意义，增强为人类科学发展而努力的意识与社会责任感。
一、盖斯定律
1．盖斯定律的内容
大量实验证明，一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。换句话说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。
2．盖斯定律的意义
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)有些反应的生成物不纯(有副反应发生)。
3．应用盖斯定律的计算方法
(1)“虚拟路径”法
若反应物A变为生成物D，可以有两个途径
①由A直接变成D，反应热为ΔH；
②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
如图所示：
则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
(2)加合法
加合法就是运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。
举例说明：
根据如下两个反应，选用上述两种方法，计算出C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g)的反应热ΔH。
Ⅰ.C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·ml－1
Ⅱ.CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－283.0 kJ·ml－1
①“虚拟路径”法
反应C(s)＋O2(g)====CO2(g)的途径可设计如下：
则ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5 kJ·ml－1。
②加合法
分析：找唯一：C、CO分别在Ⅰ、Ⅱ中出现一次
同侧加：C是Ⅰ中反应物，为同侧，则“＋Ⅰ”
异侧减：CO是Ⅱ中反应物，为异侧，则“－Ⅱ”
调计量数：化学计量数相同，不用调整，则Ⅰ－Ⅱ即为运算式。所以ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5 kJ·
ml－1。
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(g)===cC(g)＋dD(g) ΔH
a b c d |ΔH|
n(A) n(B) n(C) n(D) Q
则eq \f(n(A),a)＝eq \f(n(B),b)＝eq \f(n(C),c)＝eq \f(n(D),d)＝eq \f(Q,|ΔH|)
2．根据反应物、生成物的键能计算
ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。
3．根据物质的燃烧热数值计算
Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH(燃烧热)|。
4．根据盖斯定律计算
将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式及其ΔH。
三、反应热(ΔH)的比较
1．ΔH大小比较时注意事项
ΔH是有符号“＋”“－”的，比较时要带着符号比较。
(1)吸热反应的ΔH为“＋”，放热反应的ΔH为“－”，
所以吸热反应的ΔH一定大于放热反应的ΔH。
(2)放热反应的ΔH为“－”，所以放热越多，ΔH越小。
2．常见的几种ΔH大小比较方法
(1)如果化学计量数加倍，ΔH的绝对值也要加倍
例如，H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH1＝－a kJ·ml－1；
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－b kJ·ml－1，其中ΔH2＜ΔH1＜0，且b＝2a。
(2)同一反应，反应物或生成物的状态不同，反应热不同
在同一反应里，反应物或生成物状态不同时，或者从三状态自身的能量比较：E(g)＞E(l)＞E(s)，可知反应热大小亦不相同。
如S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＝－a kJ·ml－1
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＝－b kJ·ml－1
(3)晶体类型不同，产物相同的反应，反应热不同
如C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－a kJ·ml－1
C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－b kJ·ml－1
(4)根据反应进行的程度比较反应热大小
①其他条件相同，燃烧越充分，放出热量越多，ΔH越小，如C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH1；C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2，则ΔH1＞ΔH2。
②对于可逆反应，由于反应物不可能完全转化为生成物，所以实际放出(或吸收)的热量小于相应的热化学方程式中的ΔH的绝对值。如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－197 kJ·ml－1，向密闭容器中通入2 ml SO2(g)和1 ml O2(g)，发生上述反应，达到平衡后，放出的热量小于197 kJ，但ΔH仍为－197 kJ·ml－1。
(5)中和反应中反应热的大小不同
①浓硫酸和氢氧化钠固体反应生成1 ml水时，放出的热量一定大于57.3 kJ(浓硫酸稀释和氢氧化钠固体溶解时都会放出热量)。
②醋酸和NaOH溶液反应生成1 ml水时，放出的热量一定小于57.3 kJ(醋酸电离会吸热)。
③稀硫酸和Ba(OH)2溶液反应生成1 ml水时，反应放出的热量一定大于57.3 kJ(SOeq \\al(2－,4)和
Ba2＋反应生成BaSO4沉淀会放热)。
考点一、盖斯定律及其应用
例1．研究表明和在催化剂存在下可发生反应生成。已知部分反应的热化学方程式如下：



则的等于
A．B．
C．D．
【答案】C
【解析】将三个反应式分别标号为①②③，根据盖斯定律，目标反应=反应②×3-反应①-反应③得到，故ΔH=(3b-a-c)kJ/ml，故答案选C。
考点二、ΔH大小比较
例2．下列各组热化学方程式中，ΔH的比较正确的是
①C(s)+O2(g)= CO2(g) ΔH1；C(s)+ O2(g)=CO(g) ΔH2
②S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3； S(g)+O2(g)= SO2(g) ΔH4
③H2(g)+O2(g)= H2O(l) ΔH5：2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) ΔH6
④CaO(s)+ H2O(1)= Ca(OH)2(s) ΔH7； CaCO3(s)= CaO(s)+CO2(s) ΔH8
A．ΔH1b=c，故选C。
2．已知H—H键键能为436kJ·ml-1，N—H键键能为391kJ·ml-1，根据热化学方程式：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·ml-1。则N≡N键的键能是
A．431kJ·ml-1B．945.6kJ·ml-1C．649kJ·ml-1D．896kJ·ml-1
【答案】B
【解析】结合ΔH=反应物总键能-生成物总键能，令N≡N键的键能为x，即-92.4kJ·ml-1=（x+3×436kJ·ml-1）-（6×391kJ·ml-1），整理计算得x=945.6kJ·ml-1，故选B。
3．下列说法正确的是
A．已知：H2(g)+S(g)=H2S(g) △H1＜0，H2(g)+S(s)=H2S(g) △H2＜0，则△H1＜△H2
B．已知稀溶液中H+(aq)+ OH-(aq)=H2O(l) △H=-57.3 kJ/ml，则稀KOH与稀醋酸溶液的中和热△H1= -57.3 kJ/ml
C．C2H5OH燃烧热的热化学方程式C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) △H= 1367.0 kJ/ml
D．已知C(石墨，s)=C(金刚石，s) △H＞0，则lml C(石墨，s)总键能比1ml C(金刚石，s)总键能小
【答案】A
【解析】因为S(g)=S(s) △H＜0，所以|△H1|＞|△H2，△H1＜△H2，A正确；醋酸为弱酸，与NaOH反应前，需要发生电离，而弱电解质的电离过程是一个吸热过程，则稀KOH与稀醋酸溶液的中和热△H1＞-57.3 kJ/ml，B不正确；表示燃烧热的热化学方程式中，H2O应呈液态，且△H＜0，C不正确；C(石墨，s)=C(金刚石，s) △H＞0，则石墨的能量低于金刚石，lml C(石墨，s)总键能比1ml C(金刚石，s)总键能大，D不正确；故选A。
4．已知：C(金刚石,s)＋O2(g)＝CO2(g) △H1，C(石墨,s)＋O2(g)＝CO2(g) △H2，
C(石墨,s)＝C(金刚石,s) △H3＝+1.9 kJ∙ml−1，下列说法正确的是
A．石墨转化成金刚石的反应是放热反应
B．石墨比金刚石稳定
C．
D．相同质量的石墨与金刚石完全燃烧后，前者的热效应高
【答案】B
【解析】石墨转化成金刚石的反应是吸热反应，故A错误；石墨转化成金刚石的反应是吸热反应，石墨能量低，根据能量越低越稳定，则石墨比金刚石稳定，故B正确；根据盖斯定律得到，故C错误；石墨转化成金刚石的反应是吸热反应，金刚石能量高，相同质量的石墨与金刚石完全燃烧后，前者放出的热量低，故D错误。综上所述，答案为B。
5．化学家发现物质的能量变化与其反应路径无关。依据图示关系，下列说法错误的是
A．石墨燃烧是放热反应
B．
C．化学反应的，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关
D．1 ml C(石墨)和1ml CO分别在足量中燃烧，全部转化为，前者放热多
【答案】B
【解析】从图看C(石墨)与O2变为CO2的ΔH ΔH1，D正确；故选D。
15．已知反应过程中能量变化如图所示。下列有关说法正确的是
A．1ml与1ml反应放出234kJ热量
B．该反应的活化能为
C．使用催化剂，的数值会减小
D．该反应
【答案】C
【解析】根据图示，正反应活化能为134kJ/ml、逆反应活化能为368kJ/ml，△H=(136-368) kJ/ml=-234kJ/ml，由于该反应可逆，1ml与1ml反应放出的能量小于234kJ热量，故A错误；根据图示，正反应活化能为134kJ/ml，故B错误；使用催化剂，能降低反应活化能，的数值会减小，故C正确；正反应放热，该反应，故D错误；故选C。
16．氢气和氧气反应生成水的能量关系如图所示，下列说法正确的是
A．B．
C．D．
【答案】C
【解析】化学键的断裂吸收能量，，A错误；气态转化为液态放出能量，，B错误；根据盖斯定律可知，因为，所以，C正确；根据盖斯定律可知，，D错误；故选C。
17．已知：①化学键P-P、H-H、H-P的键能分别为a、b、c。
②分子结构为 。
与反应的热化学方程式：，该反应△H为
A．B．
C．D．
【答案】A
【解析】根据焓变等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，则△H=6a+6b-12c=；答案选A。
18．键能是指气态分子中1 ml化学键解离成气态原子所吸收的能量。已知几种化学键的键能如下：
则的等于
A．+2324 kJ·mlB．-2324 kJ·mlC．+648 kJ·mlD．-648 kJ·ml
【答案】B
【解析】反应焓变等于生成物键能和减去反应物的键能和，故焓变为（4×377+4×159-4×552-4×565）kJ·ml=-2324 kJ·ml；故选B。
19．MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg)：
已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法不正确的是
A．ΔH1(MgCO3)> ΔH1(CaCO3)>0
B．ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0
C．ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)= ΔH3(CaO) -ΔH3(MgO)
D．对于MgCO3和CaCO3，ΔH1+ΔH2>ΔH3
【答案】C
【解析】镁离子半径小于钙离子半径，因此碳酸镁中离子键比碳酸钙中离子键更强，则ΔH1(MgCO3)> ΔH1(CaCO3)，且ΔH1表示断键过程，断键吸热，故ΔH1大于 0，故A正确；由图可知表示断键生成的过程，为吸热过程，且ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)，故B正确；由图示可知，根据盖斯定律得：，由于的不同，所以 ，由图可知：ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)，所以：，即：，故C错误；由图示可知，根据盖斯定律得：，则，故D正确；故选C。
20．化学反应过程中释放或吸收的热量在生活、生产、科技及科研中应用广泛。
(1)制作冷敷袋可利用________(填“放热”或“吸热”)的化学变化或物理变化。
(2)“即热饭盒”为生活带来便利，它可利用下面________(填字母)反应放热加热食物。
A．浓硫酸和水B．生石灰和水C．纯碱和水D．食盐和白醋
(3)已知：与足量充分燃烧生成液态水时放出热量。
①该反应的能量变化可用图中的________ (填字母)表示。
②写出燃烧生成液态水的热化学反应方程式________。
③关于热化学方程式：的说法正确的是________。
A．热化学方程式中化学计量数表示分子数 B．该反应大于零
C．该反应的 D．该反应可表示水分解时的热效应
(4)神舟系列火箭用偏二甲肼作燃料，作氧化剂，反应后产物无污染。
已知：反应1：
反应2：
写出和反应生成、、的热化学方程式：____________
(5)已知某金属氧化物催化丙烷脱氢过程中，部分反应进程如图，则过程中的焓变为___(列式表示)。
(6)已知，在和下，部分化学键的键能数据如表所示。
①在和下，工业合成氨，每生成就会放出热量，在该条件下，向某容器中加入、及合适的催化剂，充分反应后测得其放出的热量小于，原因可能是________________，表中的________。
②科学家发现一种新的气态分子( )。在和下转化为的热化学方程式为________________。由此可知，与中更稳定的是________(填化学式)。
【答案】(1)吸热
(2)B
(3)a B
(4)＋2＝3＋＋
(5)[(E1−E2)＋△H＋(E3−E4)] kJ∙ml−1
(6) 该反应是可逆反应，2ml氮气反应不完全，因此放出的热量小于92kJ 946
【解析】（1）制作冷敷袋可利用吸收周围的热量的化学变化或物理变化；故答案为：吸热。
（2）A．浓硫酸和水混合会放出大量热，大不安全，故A不符合题意；B．生石灰和水混合放出大量的热，相对安全，故B符合题意；C．纯碱和水混合后热量变化很小，故C不符合题意；D．食盐和白醋混合后热量变化很小，故D不符合题意；综上所述，答案为：B。
（3）①图a是反应物总能量大于生成物总能量，图b是反应物总能量小于生成物总能量，因此该反应的能量变化可用图中的a表示；故答案为：a。
②与足量充分燃烧生成液态水时放出热量，则燃烧生成液态水的热化学反应方程式。
③A．热化学方程式中化学计量数表示物质的量，故A错误；B．该反应是吸热反应即大于零，故B正确；C．该反应的，故C错误；D．该反应可表示液态水分解生成4g气态氢气和32g气态氧气时的热效应，故D错误；综上所述，答案为：B。
（4）根据盖斯定律，反应2减去反应1的2倍得到＋2＝3＋＋ ；
（5）根据焓变等于反应物的活化能减去生成物的活化能，则过程中的焓变为[(E1−E2)＋△H＋(E3−E4)] kJ∙ml−1；
（6）①在和下，工业合成氨，每生成就会放出热量，在该条件下，向某容器中加入、及合适的催化剂，充分反应后测得其放出的热量小于，原因可能是该反应是可逆反应，2ml氮气反应不完全，因此放出的热量小于92kJ，根据每生成就会放出热量，则每生成就会放出热量，则，解得a=946；
②根据题意得到在和下转化为的热化学方程式为 ，该反应是放热反应，根据能量越低越稳定，则与中更稳定的是。
化学键
Si－O
Si－Cl
H－H
H－Cl
Si－Si
Si－C
键能/kJ·ml-1
460
360
436
431
176
347
2022年北京冬奥会“飞扬”火炬的燃料
H2
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-484kJ•ml-1
2008年北京奥运会“祥云”火炬的燃料
C3H8
②C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-2039kJ•ml-1
③2C3H8(g)+7O2(g)=6CO(g)+8H2O(g) ΔH=-2380kJ•ml-1
化学键
N-H
Cl-Cl
H-Cl
946
389
243
431
物质
摩尔燃烧焓
共价键
H-H
N-H
吸收的能量/(kJ·ml)
436
391
热化学方程式
kJ·ml
编号
实验
热效应
①
将1ml的溶于水，溶液温度升高
②
将1ml的无水溶于水，溶液温度升高
③
将1ml的加热后得到无水和液态水
化学键
Si-H
Si-F
F-H
F-F
键能/(kJ·ml)
377
552
565
159
化学键
键能/()
436
391
a
498
414
803
462
193