高中化学同步讲练：1.1.3 反应焓变的计算1（鲁科版选修4）.doc

精品资料www.ks5u.com第3课时反应焓变的计算目标要求1.了解盖斯定律及其意义。2.能运用盖斯定律进行有关反应热的计算。盖斯定律1内容化学反应的焓变只与反应的始态和终态有关，与反应的途径无关。一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都是一样的。如图所示：HH1H2或HH3H4H5。2科学意义对于无法或较难通过实验测得反应焓变的反应，可应用盖斯定律计算求得。3应用若一个化学方程式可由几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和。知识点一盖斯定律的应用1已知：H2O(g)=H2O(l)HQ1 kJ·mol1C2H5OH(g)=C2H5OH(l) HQ2 kJ·mol1C2H5OH(g)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g) HQ3 kJ·mol1若使46 g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为()A(Q1Q2Q3) kJ B0.5(Q1Q2Q3) kJC(0.5Q11.5Q20.5Q3) kJ D(3Q1Q2Q3) kJ答案D解析由盖斯定律和题意可得，乙醇燃烧的热化学方程式：C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H(3Q1Q2Q3) kJ·mol1，故放出的热量为(3Q1Q2Q3) kJ。2同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”观点来计算反应热。已知：P4(白磷，s)5O2(g)=P4O10(s) H12 983.2 kJ·mol1P(红磷，s)O2(g)=P4O10(s) H2738.5 kJ·mol1则白磷转化为红磷的热化学方程式为_。相同状况下，能量状态较低的是_；白磷的稳定性比红磷_(填“高”或“低”)。答案P4(白磷，s)=4P(红磷，s) H29.2 kJ·mol1红磷低解析×4得P4(白磷，s)=4P(红磷，s)HH14H2(2 983.24×738.5) kJ·mol129.2 kJ·mol1，白磷转化为红磷是放热反应，所以反应物的能量大于生成物的能量，故生成物红磷的能量低，白磷的稳定性比红磷低(能量越低越稳定)。知识点二反应热计算3已知葡萄糖的燃烧热是H2 840 kJ·mol1，当它氧化生成1 g液态水时放出的热量是()A26.3 kJ B51.9 kJ C155.8 kJ D467.3 kJ答案A解析葡萄糖燃烧的热化学方程式是C6H12O6(s)6O2(g)=6CO2(g)6H2O(l)H2 840 kJ·mol1据此建立关系式6H2OH 6×18 g 2 840 kJ 1 g x解得x26.3 kJ，A选项符合题意。4在一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷放出热量为Q kJ(Q>0)，经测定完全吸收生成的CO2需消耗 5 mol·L1的KOH溶液100 mL，恰好生成正盐，则此条件下反应C4H10(g)O2(g)=4CO2(g)5H2O(g)的H为()A8Q kJ·mol1 B16Q kJ·mol1 C8Q kJ·mol1 D16Q kJ·mol1答案D解析建立关系式：C4H104CO28KOHH1 mol 4 mol 8 mol H 5 mol·L1×0.1 L QkJ则H16Q kJ·mol1。练基础落实1根据以下3个热化学方程式2H2S(g)3O2(g)=2SO2(g)2H2O(l) HQ1 kJ·mol12H2S(g)O2(g)=2S(s)2H2O(l) HQ2 kJ·mol12H2S(g)O2(g)=2S(s)2H2O(g) HQ3kJ·mol1判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是()AQ1>Q2>Q3 BQ1>Q3>Q2 CQ3>Q2>Q1 DQ2>Q1>Q3答案A2已知25、100 kPa条件下：4Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s) H2 834.9 kJ·mol14Al(s)2O3(g)=2Al2O3(s) H3 119.1 kJ·mol1由此得出的正确结论是()A等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为吸热反应B等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为放热反应CO3比O2稳定，由O2变为O3为吸热反应DO2比O3稳定，由O2变为O3为放热反应答案A解析将两个热化学方程式，经叠加处理得：3O2(g)2O3(g)H284.2 kJ·mol1，所以O2变为O3的反应是吸热反应，O2的能量低，O2更稳定。3能源问题是人类社会面临的重大课题，H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质，它们的燃烧热依次为285.8 kJ·mol1、282.5 kJ·mol1、726.7 kJ·mol1。已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)2H2(g)=CH3OH(l)。则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为()ACO(g)2H2(g)=CH3OH(l) H127.4 kJ·mol1BCO(g)2H2(g)=CH3OH(l) H127.4 kJ·mol1CCO(g)2H2(g)=CH3OH(g) H127.4 kJ·mol1DCO(g)2H2(g)=CH3OH(g) H127.4 kJ·mol1答案A解析根据题给三种物质的燃烧热可以写出：H2(g)O2(g)=H2O(l) H1285.8 kJ·mol1CO(g)O2(g)=CO2(g) H2282.5 kJ·mol1CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H3726.7 kJ·mol1运用盖斯定律进行计算，即×2可得：CO(g)2H2(g)=CH3OH(l)H2H1H2H32×(285.8 kJ·mol1)(282.5 kJ·mol1)(726.7 kJ·mol1)127.4 kJ·mol1。4在100 g碳不完全燃烧所得气体中，CO和CO2的体积比为12，已知：C(s)O2(g)=CO(g)H1110.35 kJ·mol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H2282.57 kJ·mol1则与100 g碳完全燃烧相比，损失的热量是()A392.92 kJ B2 489.42 kJ C784.92 kJ D3 274.3 kJ答案C解析根据题意，100 g碳不完全燃烧得到CO气体的物质的量为× mol，由热化学方程式可知，1 mol CO燃烧生成CO2放出282.57 kJ的热量，则可求得损失的热量是 mol×282.57 kJ·mol1784.92 kJ。练方法技巧5燃烧热是指1 mol可燃物充分燃烧生成稳定氧化物时放出的热量。已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是285.8 kJ·mol1、1 411.0 kJ·mol1和1 366.8 kJ·mol1，则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的H为()A44.2 kJ·mol1 B44.2 kJ·mol1C330 kJ·mol1 D330 kJ·mol1答案A解析解决本题要抓住两点：燃烧热的意义和盖斯定律。合理运用方程式的加减进行计算，注意改变反应方向时相应的反应热的符号也要改变。依据题意：H2(g)O2(g)=H2O(l) H285.8 kJ·mol1，C2H4(g)3O2(g)=2CO2(g)2H2O(l) H1 411.0 kJ·mol1，C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l) H1 366.8 kJ·mol1，则后两个方程式相减，便得到C2H4(g)H2O(l)=C2H5OH(l) H44.2 kJ·mol1。6比较下列各组热化学方程式中H的大小关系。(1)S(s)O2(g)=SO2(g)H1S(g)O2(g)=SO2(g)H2H1_H2(2)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H2H1_H2(3)煤作为燃料有两种途径：途径1直接燃烧C(s)O2(g)=CO2(g)H1<0途径2先制水煤气C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H2>0再燃烧水煤气：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H3<02H2(g)O2(g)=2H2O(g)H4<0H1、H2、H3、H4的关系式是_。答案(1)>(2)< (3)H1H2(H3H4)解析反应热的大小与反应物、生成物的状态有关，与反应物的多少有关。比较H时，应包括符号，对于放热反应，热值越大，H越小。7化学反应中的能量变化，是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同所致。(1)键能也可以用于估算化学反应的反应热(H)。下表是部分化学键的键能数据：化学键PPPOO=OP=O键能/kJ·mol1172335498X已知白磷的燃烧热为2 378.0 kJ·mol1，白磷完全燃烧的产物结构如图所示，则上表中X_。(2)1840年，俄国化学家盖斯在分析了许多化学反应热效应的基础上，总结出一条规律：“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同的。”这个规律被称为盖斯定律。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可以利用盖斯定律间接计算求得。已知：C(石墨)O2(g)=CO2(g) H1393.5 kJ·mol12H2(g)O2(g)=2H2O(l) H2571.6 kJ·mol12C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l) H32 599.2 kJ·mol1则由C(石墨)和H2(g)反应生成1 mol C2H2(g)的焓变为_。已知3.6 g碳在6.4 g的氧气中燃烧，至反应物耗尽，并放出x kJ热量。已知单质碳的燃烧热为y kJ·mol1，则1 mol C与O2反应生成CO的反应热H为_。答案(1)470 (2)226.8 kJ·mol1(5x0.5y)kJ·mol1解析(1)由反应P45O2=P4O10，可知由H6PP5O=O(4P=O12PO)可求得P=O的键能；(2)关键是理解信息，由盖斯定律可知，一个反应的焓变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。可用方程式的加减处理，方程式×2方程式×方程式×，得HH1×2H2×H3×。练综合拓展8根据盖斯定律计算：已知金刚石和石墨分别在氧气中完全燃烧的热化学方程式为C(金刚石，s)O2(g)=CO2(g)H1395.41 kJ·mol1，C(石墨，s)O2(g)=CO2(g)H2393.51 kJ·mol1，则金刚石转化为石墨时的热化学方程式为_。由此看来更稳定的碳的同素异形体为_。若取金刚石和石墨的混合晶体共1 mol在O2中完全燃烧，产生热量为Q kJ，则金刚石和石墨的物质的量之比为_(用含Q的代数式表示)。答案C(金刚石，s)=C(石墨，s)H1.90 kJ·mol1石墨解析由盖斯定律，要得到金刚石和石墨的转化关系，可将两个热化学方程式相减即得：C(金刚石，s)=C(石墨，s)H3H1H2395.41 kJ·mol1393.51 kJ·mol11.90 kJ·mol1。即C(金刚石，s)=C(石墨，s)H1.90 kJ·mol1可见金刚石转化为石墨放出热量，说明石墨的能量更低，较金刚石稳定。由十字交叉法：Q金刚石395.41石墨393.51Q393.51395.41Q可得两者的物质的量之比。9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) H393.5 kJ·mol1H2(g)O2(g)=H2O(g) H242.0 kJ·mol1CO(g)O2(g)=CO2(g) H283.0 kJ·mol1请回答：(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：_。(2)比较反应热数据可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol C(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”。请分析：甲、乙两同学观点正确的是_(填“甲”或“乙”)；判断的理由是_。(3)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，请列举其中的两个优点：_。(4)水煤气不仅是优良的气体燃料，也是重要的有机化工原料。CO和H2在一定条件下可以合成：甲醇甲醛甲酸乙酸。试分析当CO和H2按11的体积比混合反应，合成上述_(填序号)物质时，可以满足“绿色化学”的要求，完全利用原料中的原子，实现零排放。答案(1)C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.5 kJ·mol1(2)乙甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量(或H1H2H3，且H2>0)(3)减少污染燃烧充分方便运输(任选两个作答)(4)解析根据盖斯定律将方程式合并即可得C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.5 kJ·mol1，由此可知煤转化成水煤气是吸热反应，而甲正是忽略了这个问题，才误认为“煤转化成水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”。CO和H2按11反应合成物质时，可达到零排放，符合“绿色化学”的要求，则合成的物质的最简式应满足CH2O，则、符合。