【学案导学设计】2014-2015学年高中化学 1.1.3 反应焓变的计算同步讲练 鲁科版选修4
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- 1 - 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：
ΔH＝ΔH1＋ΔH2或ΔH＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。 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) ΔH＝Q1 kJ·mol－1 C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH＝Q2 kJ·mol－1 C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝Q3 kJ·mol－1 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．(Q1＋Q2＋Q3) kJ B．0.5(Q1＋Q2＋Q3) kJ C．(0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3) kJ D．－(3Q1－Q2＋Q3) 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) ΔH＝(3Q1－Q2＋Q3) kJ·mol－1，故放出的热量为－(3Q1－Q2＋Q3) 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) ΔH1＝－2 983.2 kJ·mol－1①
P(红磷，s)＋54O2(g)===14P4O10(s) ΔH2＝－738.5 kJ·mol－1② 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) ΔH＝－29.2 kJ·mol－1 红磷 低 解析 ①－②×4得P4(白磷，s)===4P(红磷，s) ΔH＝ΔH1－4ΔH2＝(－2 983.2＋4× 738.5) kJ·mol－1＝－29.2 kJ·mol－1，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ΔH＝－2 840 kJ·mol－1，当它氧化生成1 g液态水时放出的热 量是( ) A．26.3 kJ B．51.9 kJ C．155.8 kJ D．467.3 kJ - 2 -
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) ΔH＝－2 840 kJ·mol－1 据此建立关系式 6H2O ～ ΔH 6×18 g 2 840 kJ 1 g x
解得x＝2 840 kJ×1 g6×18 g＝26.3 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·L－1的KOH溶液100 mL，恰好生成正盐，则此条件下反应C4H10(g)＋132 O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)的ΔH为( ) A．8Q kJ·mol－1 B．16Q kJ·mol－1 C．－8Q kJ·mol－1 D．－16Q kJ·mol－1 答案 D 解析 建立关系式： C4H10 ～ 4CO2 ～ 8KOH ～ ΔH 1 mol 4 mol 8 mol ΔH 5 mol·L－1×0.1 L QkJ
则ΔH＝－8 mol×Q kJ·mol－10.5 mol＝－16Q kJ·mol－1。
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) ΔH＝－Q1 kJ·mol－1 2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l) ΔH＝－Q2 kJ·mol－1 2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(g) ΔH＝－Q3kJ·mol－1 判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是( ) A．Q1>Q2>Q3 B．Q1>Q3>Q2 C．Q3>Q2>Q1 D．Q2>Q1>Q3 答案 A 2．已知25℃、100 kPa条件下： 4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－2 834.9 kJ·mol－1 4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－3 119.1 kJ·mol－1 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 C．O3比O2稳定，由O2变为O3为吸热反应 D．O2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) ΔH＝284.2 kJ·mol－1， 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·mol－1、－282.5 kJ·mol－1、－726.7 kJ·mol－1。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( ) A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝－127.4 kJ·mol－1 B．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝127.4 kJ·mol－1 C．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝－127.4 kJ·mol－1 - 3 -
D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝127.4 kJ·mol－1 答案 A 解析 根据题给三种物质的燃烧热可以写出：
H2(g)＋12O2(g)===H2O(l) ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1①
CO(g)＋12O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－282.5 kJ·mol－1② CH3OH(l)＋32O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－726.7 kJ·mol－1③ 运用盖斯定律进行计算，即①×2＋②－③可得：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝2ΔH1
＋ΔH2－ΔH3＝2×(－285.8 kJ·mol－1)＋(－282.5 kJ·mol－1)－(－726.7 kJ·mol－1)＝－
127.4 kJ·mol－1。 4．在100 g碳不完全燃烧所得气体中，CO和CO2的体积比为1∶2，已知：
C(s)＋12O2(g)===CO(g) ΔH1＝－110.35 kJ·mol－1①
CO(g)＋12O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－282.57 kJ·mol－1② 则与100 g碳完全燃烧相比，损失的热量是( ) A．392.92 kJ B．2 489.42 kJ C．784.92 kJ D．3 274.3 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100 g12 g·mol－1×13＝259 mol，由热化学方程式②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259 mol×282.57 kJ·mol－1＝784.92 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·mol－1、－1 411.0 kJ·mol－1和－1 366.8 kJ·mol－1，则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的ΔH为( )
A．－44.2 kJ·mol－1 B．44.2 kJ·mol－1 C．－330 kJ·mol－1 D．330 kJ·mol－1 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：
①H2(g)＋12O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1， ②C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－1 411.0 kJ·mol－1， ③C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1 366.8 kJ·mol－1， 则后两个方程式相减，便得到 C2H4(g)＋H2O(l)===C2H5OH(l) ΔH＝－44.2 kJ·mol－1。 6．比较下列各组热化学方程式中ΔH的大小关系。 (1)S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1 S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2 ΔH1______ΔH2 (2)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2 ΔH1______ΔH2 (3)煤作为燃料有两种途径： 途径1——直接燃烧
