第5讲 热化学方程式的书写与盖斯定律 课件 2025高考化学二轮复习

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能认识化学变化的本质特征是有新物质生成，并伴有能量转化；能从内因与外因、量变与质变等方面较全面分析物质的化学变化，关注化学变化中的能量转化；能进行反应焓变的简单计算；能定量分析化学变化的热效应；能用热化学方程式表示反应中的能量变化；能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。
概念：能够表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。意义：表明化学反应中的物质变化和能量变化及其计量关系。书写步骤：
提醒　:对于同素异形体，除了要注明聚集状态之外，还要注明物质的名称。
热化学方程式五审判断正误
热化学方程式表明化学反应中的物质变化和能量变化及其计量关系。参与反应的物质与反应的焓变成正比关系。根据一定量的物质反应时的热量变化，可计算反应的焓变。
计算公式：ΔH＝反应物的总键能−生成物的总键能。计算关键：利用键能计算反应热的关键，就是要算清物质中共价键的数目，清楚中学阶段常见单质、化合物中所含共价键的种类和数目。
常见物质中的共价键及其个数
根据过渡态理论，反应物转化为生成物的过程中，要经过能量较高的过渡状态。从反应物至最高点的能量数值E1为正反应的活化能，从最高点至生成物的能量数值E2为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2。催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。
考点二 反应热的计算 题型2基于活化能计算反应热
一个化学反应是吸收能量还是释放能量，取决于反应物总能量和生成物总能量之间的相对大小。若反应物的总能量小于生成物的总能量，则反应过程中吸收能量；若反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应过程中释放能量。由此可知：ΔH＝E（生成物能量总和）−E（反应物能量总和）。
考点二 反应热的计算 题型3基于相对能量计算反应热
考点二 反应热的计算 题型4基于盖斯定律计算反应热
内容：一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相等的。这个规律被称为盖斯定律。由俄国化学家盖斯（G. H. Hess，1802−1850）于1840年提出。本质：在恒压条件下，化学反应的热效应等于焓变（ΔH），而ΔH仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关，而与反应的途径无关。
图示反应的三个途径的热效应相同即ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5
计算技巧：同边加号异边负，焓的变化跟系数。
总结考查反应热计算的四种题型
【例1】（2022年河北卷16题节选）氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。 （1）298K 时，1g H2燃烧生成 H2O（g）放热 121 kJ，1 ml H2O（l）蒸发吸热 44 kJ，表示 H2 燃烧热的热化学方程式为______________________________________。
【例2】(2021年河北卷第16题) (1) 大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25℃时，相关物质的燃烧热数据如表：(1) 则25℃时H2(g)和C(石墨, s)生成C6H6(l)的热化学方程式为 。(写出一个代数式即可)。
【解析】根据燃烧热概念,存在反应①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5kJ·ml⁻¹,反应②H2(g)+0.5O2(g)=H2O(l)ΔH₂=-285.8kJ·ml⁻¹反应③C6H6(l)+7.5O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) 根据盖斯定律,①×6+②×3-③得反应:6C(石墨,s)+3H₂(g)= C6H6(l) ΔH=(-393.5kJ·ml-1)×6+(-285.8kJ·ml-1)×3-(-3267.5)kJ·ml-1 = +49.1 kJ⋅ml⁻¹
6C(石墨,s)+3H₂(g)= C6H6(l) ΔH=+49.1 kJ⋅ml⁻¹
【解析】：根据计算公式ΔH＝反应物的键能总和−生成物的键能总和 ΔH1＝（945＋498−631× 2）kJ·ml−l＝181 kJ·ml−l。
【例4】（2023年湖北卷）纳米碗是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，可以由分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。 的反应机理如下：已知C40Hx中的碳氢键和碳碳键的键能分别为 和 ，H-H键能为 估算 ΔH= kJ.ml-1。
【解析】由计算公式ΔH＝反应物的键能总和−生成物的键能总和；根据断键机理，断裂两个C-H键，形成一个C-C键和一个H-H键，其他键没变化，相减抵消，所以 ΔH＝2E(C-H)-[E(C-C)+E(H-H)]=[2×430-(298+436)] kJ·ml−l＝+128 kJ·ml−l。
【例5】（2024年河北卷17题节选）（1）硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂，工业上制备原理如下：①若正反应活化能为E正kJ.ml-1 ，则逆反应的活化能E逆= kJ.ml-1(用含正的代数式表示)。
【解析】根据活化能和反应热的关系 ΔH=E正kJ.ml-1 -E逆kJ.ml-1 E逆=E正kJ.ml-1 - ΔH=（E正+67.59）kJ.ml-1
【例题6】(2024年安徽卷第10题)某温度下，在密闭容器中充入一定量的X(g)，发生反应： ，测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是 ( )
 【解析】由图可知，反应初期随着时间的推移X的浓度逐渐减小、Y和Z的浓度逐渐增大，后来随着时间的推移X和Y的浓度逐渐减小、Z的浓度继续逐渐增大，说明X(g)⇌Y(g)的反应速率大于Y(g)⇌Z(g)的反应速率, 则反应X(g)⇌Y(g)的活化能小于反应Y(g)⇌Z(g)的活化能。A. 图像显示Y 的能量高于 X, 即图像显示X(g)⇌Y(g)为吸热反应, 不符合题意;B. 图像显示X(g)⇌Y(g)的活化能小于Y(g)⇌Z(g)的活化能, B 项符合题意;C. 图像上X(g)⇌Y(g)的活化能大于 Y(g)⇌Z(g)的活化能, C 项不符合题意;D. 图像显示X(g)═Y(g)和Y(g)═Z(g)的ΔH都大于0 D 项不符合题意;
该过程甲烷转化为甲醇，属于加氧氧化D项正确；
【例题7】（2024年甘肃卷第10题） 甲烷在某含M催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是 A. E2=1.41ev B. 步骤2逆向反应的ΔH=+0.29ev C. 步骤1的反应比步骤2快 D. 该过程实现了甲烷的氧化
E2=0.7-(-0.71)ev=1.41ev
ΔH=生成物能量-反应物能量=-0.71-（-1.00）=+0.29ev
步骤1的活化能大于步骤2的活化能，步骤1的反应慢，C项错误
【例题8】(2024年全国甲卷第28题) 甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯（C3H6)的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题：(1) 已知如下热化学方程式： CH4(g)+Br2(g) = CH3Br(g)+HBr(g) ΔH1=-29kJ.ml-1 3CH3Br(g)=C3H6 (g)+3HBr(g) ΔH2＝+20kJ.ml-1 计算反应 3CH4(g)+3Br2(g) = C3H6 (g)+6HBr(g) 的 ΔH＝ ?
【详解】将第一个热化学方程式命名为①，将第二个热化学方程式命名为②。根据盖斯定律，目标方程式=方程式①×3+②，ΔH＝ΔH1×3＋ΔH2＝（-29×3+20）kJ·ml−l =-67kJ.ml-1
【答案】-67kJ.ml-1
【例9】（（2024·湖南卷）丙烯腈(CH2=CHCN )是一种重要的化工原料。工业上以N2为载气，TiO2用作催化剂生产丙烯腈(CH2=CHCN )的流程如下：已知：①进料混合气进入两釜的流量恒定，两釜中反应温度恒定：②反应釜Ⅰ中发生的反应：ⅰ：HOCH2CH2COOC2H5(g)→CH2=CHCOOC2H5(g)+H2O(g）  ΔH1 ③反应釜Ⅱ中发生的 反应ⅱ： CH2=CHCOOC2H5(g)+NH3(g→CH2=CHCONH2(g)+C2H5OH(g) ΔH2ⅲ：  CH2=CHCONH2(g)→CH2=CHCN(g)+H2O(g）ΔH3(1)总反应 HOCH2CH2COOC2H5(g)+ NH3(g）→ CH2=CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g） ΔH=? (用含ΔH1 ΔH2 ΔH3的代数式表示)；
【详解】（1）根据盖斯定律，总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)可以由反应i+反应ii+反应iii得到，故ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3；
ΔH1+ΔH2+ΔH3
【例10】（2024·浙江6月卷17题）(5)资源的再利用和再循环有利于人类的可持续发展。选用如下方程式，可以设计能自发进行的多种制备方法，将反应副产物偏硼酸钠(NaBO2)再生为NaBH4。(已知：ΔG是反应的自由能变化量，其计算方法也遵循盖斯定律，可类比计算ΔH方法；当ΔG