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第三节化学反应热的计算1.从能量守恒角度理解并掌握盖斯定律。2.能正确运用盖斯定律解决具体问题。3.学会化学反应热的有关计算。盖斯定律(1)什么是盖斯定律？(2)盖斯定律在科学研究中有什么重要意义？1.内容：不管化学反应是一步完成或_______完成，其反应热是_____的。或者说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与___________无关。分几步相同反应的途径2.从能量守恒定律理解从S→L，ΔH1＜0，体系_____；从L→S，ΔH2＞0，体系_____；根据能量守恒，ΔH1+ΔH2=0。放热吸热3.应用因为有些反应进行得_____，有些反应___________发生，有些反应的产品_____，这给测定反应热造成了困难。应用盖斯定律，就可以_____地把它们的反应热计算出来。如求C(s)+O2(g)====CO(g)的反应热很慢不容易直接不纯间接根据盖斯定律，ΔH1=__________ΔH3=__________这样就可以求出C(s)+O2(g)====CO(g)的反应热ΔH3。ΔH3+ΔH2ΔH1-ΔH21.对于放热反应，放出的热量越多，ΔH就越大。() 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 :比较ΔH一定要带上“+、-”比较。故放出的热量越多，ΔH就越小。×2.2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1,ΔH=-571.6kJ·mol-1的含义是指每摩尔该反应所放出的热量。()分析:热化学方程式中ΔH的单位中的mol-1不是指每摩尔某反应物，而是指每摩尔反应。即以所对应的化学方程式为一个整体，化学方程式中的各物质的化学计量数不同，ΔH就不同。√3.对于可逆反应而言，热化学方程式中的反应热 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示反应达到平衡时所放出或吸收的热量。()分析:无论化学反应是否可逆，热化学方程式均表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。×4.如果用E表示破坏(或生成)1mol化学键所消耗(或释放)的能量，则求2H2(g)+O2(g)====2H2O(g)的反应热时，可用下式表示：ΔH1=2E(H—H)+E(O＝O)-2E(H—O)。()分析:2molH2O内所含的键数应是4molH—O，正确的列式应为ΔH1=2E(H—H)+E(O＝O)-4E(H—O)。×一、利用盖斯定律计算反应热的方法1.加和法(1)方法。将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式，反应热也作相应的变化。(2)举例。已知：①2H2(g)+O2(g)====2H2O(g)ΔH1=-483.6kJ·mol-1②H2O(g)====H2O(l)ΔH2=-44.0kJ·mol-1写出H2(g)+O2(g)====H2O(l)的热化学方程式。根据盖斯定律：将①×+②便得出H2(g)+O2(g)====H2O(l)ΔH=ΔH1×+ΔH2=(-483.6kJ·mol-1)×+(-44.0kJ·mol-1)=-285.8kJ·mol-1所求热化学方程式为：H2(g)+O2(g)====H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mol-1。2.虚拟途径法(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)举例。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。【特别提醒】应用盖斯定律求总反应的反应热时，不能不假思索地将各步反应的反应热简单相加，在方程式相加时，反应物与反应物相加，生成物与生成物相加，保证把中间产物抵消掉，各步反应的反应热进行相应的加和便得到总反应的反应热。【典例1】在298K、100kPa时，已知：2H2(g)+O2(g)====2H2O(g)ΔH1①Cl2(g)+H2(g)====2HCl(g)ΔH2②2Cl2(g)+2H2O(g)====4HCl(g)+O2(g)ΔH3③则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是()A.ΔH3=2ΔH2+ΔH1B.ΔH3=ΔH1+ΔH2C.ΔH3=2ΔH2-ΔH1D.ΔH3=ΔH2-ΔH1【思路点拨】解答本题时要注意以下两点：(1)注意“目标”与“已知”热化学方程式的差异。(2)热化学方程式怎样变化，ΔH就怎样变化。【解析】选C。由盖斯定律可得，第三个热化学方程式(目标热化学方程式)可由③式=2×②式-①式得：故ΔH3=2ΔH2-ΔH1。【方法技巧】盖斯定律在热化学方程式书写中的应用参照目标热化学方程式，对原热化学方程式进行恰当“变形”(反写、乘除某一个数)，然后将变形后的热化学方程式之间进行“加、减”，从而得出目标热化学方程式反应热(ΔH)的关系式。【变式训练】相同温度时，下列两个反应的反应热分别用ΔH1和ΔH2表示①H2(g)+O2(g)====H2O(g)ΔH1=-Q1kJ·mol-1②2H2O(l)====2H2(g)+O2(g)ΔH2=+Q2kJ·mol-1Q1和Q2的关系是()A.Q1＞Q2B.Q1=Q2C.2Q1＜Q2D.Q2=Q1【解析】选C。将①式改写成③式：2H2O(g)2H2(g)+O2(g)ΔH3=+2Q1kJ·mol-1，③式中的化学计量数与②式相同，但③式中H2O为气态，②式中H2O为液态，生成液态水比生成等物质的量的气态水所放出的热量多，故2Q1＜Q2。【变式备选】已知：H2SO4(aq)与Ba(OH)2(aq)反应的ΔH=-1584.2kJ·mol-1；HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH=-55.6kJ·mol-1。则生成BaSO4的焓变ΔH等于()A.-1528.6kJ·mol-1B.-1473kJ·mol-1C.+1473kJ·mol-1D.+1528.6kJ·mol-1【解析】选B。H2SO4(aq)与Ba(OH)2(aq)的反应为2H＋(aq)+2OH－(aq)＋Ba2＋(aq)＋SO42－(aq)====BaSO4(s)＋2H2O(l)ΔH=-1584.2kJ·mol-1，可拆分为两个独立的过程：H＋(aq)＋OH－(aq)====H2O(l)，ΔH1=-55.6kJ·mol-1；Ba2＋(aq)＋SO42－(aq)====BaSO4(s)ΔH2，则ΔH2=ΔH-2ΔH1=-1584.2kJ·mol-1-2×(-55.6kJ·mol-1)=-1473kJ·mol-1。二、计算反应热的六种方法1.根据热化学方程式进行计算(反应热和化学计量数成正比)2.根据盖斯定律进行计算ΔH的大小与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关。3.根据反应物和生成物的键能计算(键能是指破坏1mol化学键所吸收的能量或生成1mol化学键所释放的能量)ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能4.根据反应物和生成物的总能量计算ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量5.根据比热公式计算：Q=cmΔt进行中和热测定的实验中要用到这种方法，其中c表示溶液的比热容，m表示溶液的质量，Δt表示最大温度差。6.根据可燃物的燃烧热ΔH计算：Q=ΔH×n(可燃物)【特别提醒】除了上述所讲的方法外，有时运用下列的方法也是很有必要的。(1)写出目标方程式，确定“过渡物质”(要消去的物质)。(2)然后用“消元法”逐一消去“过渡物质”，导出“四则运算式”。【典例2】(2012·温州高二检测)氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。(1)上图是N2(g)和H2(g)反应生成1molNH3(g)过程中能量变化示意图，请写出N2和H2反应的热化学方程式：____________。(2)若已知下列数据试根据表中及图中数据计算N-H的键能_______kJ·mol－1。(3)用NH3催化还原NOx还可以消除氮氧化物的污染。例如4NH3(g)+3O2(g)====2N2(g)+6H2O(g)ΔH1=-akJ·mol-1①N2(g)+O2(g)====2NO(g)ΔH2=-bkJ·mol-1②若1molNH3还原NO至N2，则该反应过程中的反应热ΔH3=______kJ·mol-1(用含a、b的式子表示)。【思路点拨】解答本题时要注意两点：(1)注意图像中的“量”与所求热化学方程式中化学计量数是否相同。(2)明确每分子物质中含有的键数多少。【解析】(1)由图像可知，该反应为放热反应，且生成1molNH3(g)时，放出的热量为(300-254)kJ=46kJ。故N2和H2反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92kJ·mol-1。(2)设N-H键能为x，故反应热ΔH=-92kJ·mol-1=(3×435+943)kJ·mol-1-6×x，x=390kJ·mol-1。(3)将②×3,反写，然后再与①相加，可得，4NH3(g)+6NO(g)====5N2(g)+6H2O(g)，故其反应热ΔH=3b-a，故1molNH3还原NO至N2，反应热为(3b-a)/4kJ·mol-1。答案:(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92kJ·mol-1(2)390(3)(3b-a)/4【延伸探究】在(2)题中，N—H键能是通过ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能的方法求得，是否还有其他的解题方法求N—H键能？提示：(设N—H的键能为x)反应物断键吸收能量，故E(吸收)=(3×435+943)kJ，生成物成键放出能量，E(放出)=6×x,因为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)为放热反应，故反应放出的热量等于断键所吸收的能量-成键所放出的能量，故ΔE=E(放出)-E(吸收)=92kJ=［6x-(3×435+943)］kJ,求得x=390kJ,故N—H的键能为390kJ·mol-1。【警示钟】(1)1mol的NH3中含有3molN—H,2molNH3中含有6molN—H。(2)在解(3)题时可直接写出NH3还原NO至N2的热化学方程式，然后通过已知热化学方程式进行“变形”，将未出现的物质“约去”即可。1.下列关于盖斯定律的说法不正确的是()A.不管反应是一步完成还是分几步完成，其反应热相同B.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C.有些反应的反应热不能直接测得，可通过盖斯定律间接计算得到D.根据盖斯定律，热化学方程式中ΔH直接相加即可得总反应热【解析】选D。根据盖斯定律，热化学方程式的ΔH，须由已知的化学反应经过合理的“变形”(如“加减或乘除”等)，还要注意“+，-”号的变化，得到热化学方程式的ΔH。2.(2012·杭州高二检测)下列实验中，既属于氧化还原反应，又是释放能量的反应的是()A.氢氧化钠溶液与硫酸的反应B.制水煤气的反应C.水的分解反应D.锌与硫酸溶液的反应【解析】选D。A项不是氧化还原反应；B项和C项属于吸热反应。3.人体内葡萄糖(相对分子质量为180)的消耗可用下列热化学方程式表示：C6H12O6(s)+6O2(g)====6CO2(g)+6H2O(l)ΔH=-2800.6kJ·mol-1如果某人每天消耗12540kJ热量，则他每天至少要摄入葡萄糖的质量为(不考虑其他食物的供能)()A.806gB.1000gC.1250gD.1500g【解析】选A。由题意可知，1mol葡萄糖氧化释放出2800.6kJ能量，故12540kJ/2800.6kJ·mol-1≈4.48mol，故葡萄糖的质量为806g。4.已知化学反应的热效应只与反应物的初始状态和生成物的最终状态有关，下列各反应热关系中不正确的是()A.A→FΔH=－ΔH6B.A→DΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3C.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0D.ΔH1+ΔH6=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5【解析】选D。F→A，ΔH=＋ΔH6，A→F，ΔH=－ΔH6，A正确；其余三项根据盖斯定律易判断出B、C正确，D错误。5.根据下表的数据，计算H2(g)＋Cl2(g)====2HCl(g)的反应热应为()A.＋183.0kJ·mol-1B.－366.0kJ·mol-1C.－183.0kJ·mol-1D.＋211.0kJ·mol-1【解析】选C。根据公式ΔH＝E1(反应物的键能总和)－E2(生成物的键能总和)＝(436kJ·mol－1＋243kJ·mol－1)－(2×431kJ·mol－1)＝－183kJ·mol－1。6.实验中不能直接测出由石墨和氢气生成甲烷反应的ΔH，但可测出CH4、石墨、H2的燃烧热，根据盖斯定律求ΔH4。已知：CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=-890.3kJ·mol-1①C(石墨)+O2(g)====CO2(g)ΔH2=-393·5kJ·mol-1②H2(g)+1/2O2(g)====H2O(l)ΔH3=-285.8kJ·mol-1③则C(石墨)+2H2(g)====CH4(g)ΔH4=_______④【解析】利用盖斯定律时，可通过已知反应经过“变形”得到所求反应，以此求算得所求反应的反应热。因为反应式④与①、②、③之间有以下关系：④=②+2×③-①，所以ΔH4=ΔH2+2ΔH3-ΔH1=-393.5kJ·mol-1+2×(-285.8)kJ·mol-1-(-890.3)kJ·mol-1=-74.8kJ·mol-1。答案:-74.8kJ·mol-1应用盖斯定律计算的问题探究将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)；C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为：C(s)＋O2(g)====CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol-1H2(g)＋O2(g)====H2O(g)ΔH＝－242.0kJ·mol-1CO(g)＋O2(g)====CO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol-1高温====【思考探究】(1)根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应的热化学反应方程式。提示：设给出的三个热化学方程式分别为①、②、③，结合盖斯定律知：①-②-③得出C(s)+H2O(g)====CO(g)+H2(g)的反应热ΔH=(-393.5kJ·mol-1)-(-242.0kJ·mol-1)-(-283.0kJ·mol-1)=+131.5kJ·mol-1。则有C(s)＋H2O(g)====CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.5kJ·mol-1。(2)比较反应热数据可知，1molCO(g)和1molH2(g)完全燃烧放出的热量之和比1molC(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”；乙同学根据盖斯定律做出下列循环图：并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。a.甲、乙两同学谁的观点正确？原因是什么？提示：乙同学的观点正确，甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量(或ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，且ΔH2>0)。b.将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点，你能列举其中的两个优点吗?提示：①减少污染,②燃烧充分,③方便运输(任选2点即可)。