高中化学 第一章 第三节 化学反应热的计算导学案

云南省腾冲县第八中学导学案

第三节 化学反应热的计算

【学习目标】

知识目标：1．巩固化学反应热效应与反应的焓变之间的关系。

2．能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。

能力目标：掌握有关化学反应热的计算方法

情感目标：通过盖斯定律的学习，使学生能够做到理论联系实际，用科学知识指导生产实际，激发学生学习化学的兴趣。

盖斯定律

根据物理学机械能守恒定律得知：物体在

C点与A点的重力势能差取决于C点和

A点的垂直高度(状态)；而与物体从A点

到达B点的具体路径无关。

而在化学世界里，对于一个反应体系来说，

同样存在着类似的能量关系，这就是盖斯定律：

化学反应不管是一步完成还是分几步完成，

其总反应热是相同的，也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与具体的反应进行的途径无关。也就是说，如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热和该反应一步完成的反应热相同。即：

A B

C D

H4

则有：△H4 =△H1 + △H2 + △H3

盖斯定律的应用

盖斯定律在科学研究中具有重要意义。因为有些反应进行的很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯（有副反应发生），这给测定反应热造成了困难。此时如果应用盖斯定律，就可以间接的把它们的反应热计算出来。

【例1】对于反应：C（s）+ O2（g）=CO（g）因为C燃烧时不可能完全生成CO，总有一部分CO2生成，因此这个反应的ΔH无法直接测得，请同学们自己根据盖斯定律设计一个方案求此反应的ΔH。

【练习1】通过计算求氢气的燃烧热：

已知：H2（g）+O2（g）=H2O（g）；△H1＝－241.8kJ/mol

H2O(g)＝H2O(l)；△H2＝－44.0kJ/mol

△H1

△H2

△H3

【练习2】.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燃烧反应的ΔH1，根据盖斯定律求ΔH4

CH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l)；ΔH1=-890.3kJ·mol-1 (1)

C(石墨)+O2(g)＝CO2(g)；ΔH2=-393·5kJ·mol-1 (2)

H2（g）+O2（g）=H2O（l）；ΔH3=-285.8kJ·mol-1 (3)

C(石墨)+2H2(g)＝CH4(g)；ΔH4 (4)

反应热的计算

【例2】 在 101 kPa时，1mol CH4 完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出 890 kJ的热量，CH4 的燃烧热为多少？ 1000 L CH4（标准状况）燃烧后所产生的热量为多少？

【例3】 葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃烧的热化学方程式为：C6H12O6(s)＋6O2(g)＝ 6CO2(g)＋6H2O(l)； ΔH=－2 800 kJ／mol葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方程式相同。计算 100g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。

【目标检测】

1．下列热化学方程式中，△H能正确表示物质的燃烧热的是 （ ）

A．CO(g) +1/2O2(g) ==CO2(g); △H＝-283.0 kJ/mol

B．C(s) +1/2O2(g) ==CO(g); △H＝-110.5 kJ/mol

C．H2(g) +1/2O2(g)==H2O(g); △H＝-241.8 kJ/mol

D．2C8H18(l) +25O2(g)==16CO2(g)+18H2O(l); △H＝-11036 kJ/mol

2．已知常温时红磷比白磷稳定，在下列反应中：

4P（白磷，s）+5O2(g)====2P2O5(s)；△H=== -a kJ/mol

4P（红磷，s）+5O2(g)====2P2O5(s)；△H=== -b kJ/mol

若a、b均大于零，则a和b的关系为 （ ）

A．a＜b B．ａ＝ｂ

C．ａ＞ｂ D．无法确定

3．已知： H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)； △H＝-57.3 kJ·mol-1。现将一定量的稀盐酸、浓硫酸、稀醋酸分别和1L 1mol·L-1的NaOH溶液恰好完全反应，其反应热分别为△H1、△H2、△H3，,则△H1、△H2和△H3的大小关系为 ( )

A． △H1==△H2＞△H3 B．△H3＞△H2＞△H1

C． △H3＞△H1＞△H2 D． △H2＞△H1＞△H3

4．已知下列两个热化学方程式：

H2(g)+ 21 O2(g)=H2O(1)； △H= －285．8 kJ·mol－1

C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(1)；△H= －2220 kJ·mol－1

实验测得H2和C3H8的混合气体共5 mol，完全燃烧时放热3847 kJ，则混合气体中H2与C3H8的体积比是（ ）。

A．1∶1 B．1∶3 C．3∶1 D．1∶4

5．已知(1).H2(g)＋1/2 O2(g)====H2O(g) ； △H1＝a kJ·mol-1

(2).2 H2(g)+ O2(g)===2 H2O(g) ； △H2＝b kJ·mol-1

(3).H2(g)＋1/2 O2(g)====H2O(l) ； △H3＝c kJ·mol-1

(4). 2 H2(g)+ O2(g)===2 H2O(l) ； △H4＝d kJ·mol-1

下列关系式中正确的是（ ）

A． a＜b＜0 B．b＞d＞0

C．2a=b＜0 D．2c=d＞0

6．已知在1×105 Pa，298 K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量,下列热化学方程式正确的是 ( )

A．H2O(g) == H2(g)＋1/2 O2(g)； △H1＝+242 kJ·mol-1

B．2 H2(g)+ O2(g)===2 H2O(l)； △H2＝- 484 kJ·mol-1

C．H2(g)＋1/2 O2(g)====H2O(g) ； △H1＝+242 kJ·mol-1

D．2 H2(g)+ O2(g)===2 H2O(g)； △H2＝+484 kJ·mol-1

已知：Zn（s）＋S（斜方）＝ZnS（s）；△H1＝－206.0kJ/mol

ZnS（s）＋2O2＝ZnSO4(s)；△H2＝－776.8kJ/mol试求由单质反应生成ZnSO4(s)的反应热，即Zn（s）＋S（斜方）＋2 O2＝ZnSO4(s)的△H

8．已知热化学方程式：

(1).Fe2O3(s)＋3CO（s）＝2Fe（s）＋3CO2（g）；△H＝－25kJ/mol

(2).3Fe2O3(s)＋CO（s）＝2 Fe3O4(s)＋CO2（g）；△H＝－47kJ/mol

(3).Fe3O4(s)＋CO（s）＝4 FeO(s)＋CO2（g）；△H＝+19kJ/mol

写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式 。

磷在氧气中燃烧，可能生成两种固态氧化物。3.1 g的单质磷（P）在3.2 g氧

气中燃烧，至反应物耗尽，并放出X kJ热量。

(1).通过计算确定反应产物的组成（用化学式表示）是 ，其相应的质量（g）为 。 (2).已知单质磷的燃烧热为Y kJ/mol，则1mol P与O2反应生成固态P2O3的反应热ΔH＝ 。

(3).写出1mol P与O2反应生成固态P2O3的热化学方程式： 。

10．在一定条件下，CH4 和CO的燃烧的热化学方程式分别为：

CH4 ( g ) + 2O2 ( g ) = 2H2O ( l ) + CO2 ( g ) △H = －890 kJ/mol

2CO ( g ) + O2 ( g ) = 2CO2 ( g ) △H = －566 kJ/mol

一定量的CH4和CO的混合气体完全燃烧时，放出的热量为262.9 kJ，生成的CO2用过量的饱和石灰水完全吸收，可得到50 g白色沉淀。求混合气体中CH4 和CO的体积比。

第三节 化学反应热的计算答案

【例1】 [分析]我们可以测得C与O2反应生成CO2以及CO与O2反应生成CO2的反应热：

C（s）＋O2（g）= CO2（g）；ΔH=－393．5 kJ／mol

CO（g）+ O2（g）= CO2（g）；ΔH=－283．0 kJ／mol

根据盖斯定律.可以很容易求算出C（s）+ O2（g）= CO（g）的ΔH。

∵ΔH1=ΔH2+ΔH3∴ΔH2=ΔH1－ΔH3=－393．5kJ/mol－（－283．0kJ/mol）＝－110．5 kJ／mol

即：C（s）+ O2（g）=CO（g）的ΔH=－110．5 kJ／mol

【练习1】

答案：

可以通过两种途径来完成

根据盖斯定律，则：

△H＝△H1＋△H2＝－241.8kJ/mol＋(－44.0kJ/mol)＝－285.8kJ/mol

【练习2】.答案：利用盖斯定律时，可以通过已知反应经过简单的代数运算得到所求反应，以此来算得所求反应的热效应。也可以设计一个途径，使反应物经过一些中间步骤最后回复到产物：

因为反应式(1)，(2)，(3)和(4)之间有以下关系：

(2)+(3)×2-(1)=(4)

所以 ΔH4=ΔH2+2ΔH3-ΔH1=-393.5 kJ·mol-1+2(-285.8) kJ·mol-1-(-890.3)

kJ·mol-1=-74.8kJ·mol-1

【例2】[解]根据题意，在 101 kPa时，1mol CH4 完全燃烧的热化学方程式为：

CH4(g)＋2O2(g)= CO2(g)＋ 2H2O(l)；ΔH=－890 kJ／mol

即CH4 的燃烧热为 890 kJ／mol。1000 L CH4 (标准状况)的物质的量为：

n(CH4)=V (CH4) / V m=1000L / 22.4L·mol-1 = 44.6mol

1mol CH4 完全燃烧放出 890 kJ的热量，44.6 molCH4 完全燃烧放出的热量为：

44.6 mol×890 kJ／mol＝3.97×104kJ

答：CH4的燃烧热为 890 kJ／mol，1000 L CH4(标准状况)完全燃烧产生的热量为 3.97×104kJ。

【例3】[解] 根据题意，葡萄糖的燃烧热为2800kJ／mol。

100 g葡萄糖的物质的量为：n(C6H12O6)= m(C6H12O6 )/M(C6H12O6 )

=100g/180g·mol-1=0.556mol。1mol C6H12O6完全燃烧放出 2 800 kJ的热量，0.556 mol

C6H12O6完全燃烧放出的热量为：

0.556 mol×2800 kJ／mol=1560 kJ。

答：100g葡萄糖在人体中完全氧化时产生1560 kJ的热量。

【目标检测】