高三化学二轮复习 第1部分 专题2 化学基本理论 突破点6 反应热的计算与热化学方程式的书写

突破点6反应热的计算与热化学方程式的书写提炼1反应热的计算方法1.利用热化学方程式进行有关计算根据已知的热化学方程式、已知的反应物或生成物的物质的量、反应吸收或放出的热量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。2根据燃烧热数据，计算反应放出的热量计算公式：Q燃烧热n(可燃物的物质的量)。3根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算焓变若反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的HE1E2。4利用物质具有的能量计算：HE(生成物)E(反应物)。5利用反应的互逆性关系计算：AB，H1H2。6利用盖斯定律计算：对于存在下列关系的反应：提炼2热化学方程式的书写与反应热大小的比较1.热化学方程式书写的“六个注意”2反应热大小的比较方法(1)利用盖斯定律比较，如比较H1与H2的大小的方法。因H10，H20，H3|H2|，所以H1H2。(3)同一反应的反应物状态不同时，如A(s)B(g)=C(g)H1，A(g)B(g)=C(g)H2，则H1H2。(4)两个有联系的反应相比较时，如C(s)O2(g)=CO2(g)H1，C(s)O2(g)=CO(g)H2。比较方法：利用反应(包括H1)乘以某计量数减去反应(包括H2)乘以某计量数，即得出H3H1某计量数H2某计量数，根据H3大于0或小于0进行比较。总之，比较反应热的大小时要注意：反应中各物质的聚集状态；H有正负之分，比较时要连同“”、“”一起比较，类似数学中的正、负数大小的比较；若只比较放出或吸收热量的多少，则只比较数值的大小，不考虑正、负号。回访1(2016全国丙卷节选)已知下列反应：SO2(g)2OH(aq)=SO(aq)H2O(l)H1ClO(aq)SO(aq)=SO(aq)Cl(aq)H2CaSO4(s)=Ca2(aq)SO(aq)H3则反应SO2(g)Ca2(aq)ClO(aq)2OH(aq)=CaSO4(s)H2O(l)Cl(aq)的H_。解析将题给三个热化学方程式分别标号为、，根据盖斯定律，由可得：SO2(g)Ca2(aq)ClO(aq)2OH(aq)=CaSO4(s)H2O(l)Cl(aq)，则有HH1H2H3。答案H1H2H3回访2(1)(2015全国卷节选)已知反应2HI(g)=H2(g)I2(g)的H11 kJmol1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_kJ。(2)(2015全国卷节选)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H1CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H2CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H3回答下列问题：已知反应中相关的化学键键能数据如下：化学键HHCOCOHOCHE/(kJmol1)4363431 076465413 由此计算H1_kJmol1；已知H258 kJmol1，则H3_kJmol1。解析(1)设1 mol HI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x，则2x436 kJ151 kJ11 kJ，x299 kJ。(2)根据键能与反应热的关系可知，H1反应物的键能之和生成物的键能之和(1 076 kJmol12436 kJmol1)(413 kJmol13343 kJmol1465 kJmol1)99 kJmol1。根据质量守恒定律，由可得：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，结合盖斯定律可得：H3H2H1(58 kJmol1)(99 kJmol1)41 kJmol1。答案(1)299(2)9941回访3(1)(2014新课标全国卷节选)已知：甲醇脱水反应2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H123.9 kJmol1甲醇制烯烃反应2CH3OH(g)=C2H4(g)2H2O(g)H229.1 kJmol1乙醇异构化反应C2H5OH(g)=CH3OCH3(g)H350.7 kJmol1则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)H2O(g)=C2H5OH(g)的H_kJmol1。(2)(2013新课标全国卷节选)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：甲醇合成反应：()CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H190.1 kJmol1()CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)H249.0 kJmol1水煤气变换反应：()CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H341.1 kJmol1二甲醚合成反应：()2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H424.5 kJmol1由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为_。解析(1)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H123.9 kJmol12CH3OH(g)=C2H4(g)2H2O(g)H229.1 kJmol1C2H5OH(g)=CH3OCH3(g)H350.7 kJmol1根据盖斯定律，由得：C2H4(g)H2O(g)=C2H5OH(g)H45.5 kJmol1。(2)写出由H2和CO直接制备二甲醚的化学方程式：4H22CO= CH3OCH3H2O。由()得：2CO(g)4H2(g)=2CH3OH(g)H1(90.1)2 kJmol1；由()得：2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H424.5 kJmol1；以上两式相加得所求热化学方程式的H(90.12)kJmol1(24.5) kJmol1204.7 kJmol1。故热化学方程式为4H2(g)2CO(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H204.7 kJmol1。答案(1)45.5(2)4H2(g)2CO(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H204.7 kJmol1回访4(2014新课标全国卷)室温下，将1 mol的CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为H1，将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为H2；CuSO45H2O受热分解的化学方程式为：CuSO45H2O(s)CuSO4(s)5H2O(l)，热效应为H3。则下列判断正确的是()AH2H3B. H1H3B1 mol CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，为吸热反应，故H10,1 mol CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，为放热反应，故H20，根据盖斯定律得到关系式H1H2H3，分析得到答案：H1H3。回访5(2013新课标全国卷)在1 200 时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应H2S(g)O2(g)=SO2(g)H2O(g)H12H2S(g)SO2(g)=S2(g)2H2O(g)H2H2S(g)O2(g)=S(g)H2O(g)H32S(g)=S2(g)H4则H4的正确表达式为() 【导学号：14942028】AH4(H1H23H3)BH4(3H3H1H2)CH4(H1H23H3)DH4(H1H23H3)A根据盖斯定律找出各反应的反应热之间的关系。将前三个热化学方程式分别标为、，根据盖斯定律，由2可得：2S(g)=S2(g)H4(H1H23H3)。热点题型1利用化学键计算反应热，热化学方程式的书写1已知：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)Ha kJmol12C(s)O2(g)=2CO(g)H220 kJmol1 HH键、O=O键和OH键的键能分别为436 kJmol1、496 kJmol1和462 kJmol1，则a为()A332B. 118C350D. 130D将两个热化学方程式分别标为、，则根据盖斯定律可知2即得到热化学方程式O2(g)2H2(g)=2H2O(g)H(2202a) kJ/mol。由于反应热等于断键吸收的能量与形成新化学键所放出的能量的差值，则496 kJ/mol2436 kJ/mol22462 kJ/mol(2202a) kJ/mol，解得a130，答案选D。2(2016河南十所名校阶段性测试)已知：破坏1 mol AA键、1 mol BB键、1 mol AB键时分别需要吸收436 kJ、498 kJ、463 kJ的能量；反应2A2(g)B2(g)=2A2B(g)的能量变化如图所示。下列说法中错误的是() 【导学号：14942029】A体系中A2、B2最活泼 B. E11 370 kJmol1CH482 kJmol1 D. 该反应是放热反应A由题图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，所以该反应是放热反应，D正确；E1表示断开反应物中化学键所吸收的能量(即反应的活化能)，则E12436 kJmol1498 kJmol11 370 kJmol1，B正确；E2表示形成生成物中化学键所放出的热量，则E222463 kJmol11 852 kJmol1，HE1E21 370 kJmol11 852 kJmol1482 kJmol1，C正确；图中A和B具有的能量最高，因此A和B最活泼，故A错误。3(1)(2016湖南怀化一模)燃料的使用和防止污染是社会发展中一个无法回避的矛盾话题。直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知：CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H1860.0 kJmol12NO2(g)N2O4(g)H266.9 kJmol1写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(g)、CO2的热化学方程式：_。(2)(2016湖南怀化二模)如图为1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成NO(g)和CO2(g)过程中的能量变化示意图。已知E1134 kJ/mol，E2368 kJ/mol(E1、E2为反应的活化能)。若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，则E1、H的变化分别是_、_(填“增大”“减小”或“不变”)。写出该反应的热化学方程式：_。解析(1)根据盖斯定律，反应反应即可得热化学方程式：CH4(g)N2O4(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H860.0 kJmol166.9 kJmol1793.1 kJmol1。(2)E1为该反应的活化能，加入催化剂能降低反应的活化能但不能改变反应热。H生成物总能量反应物总能量E1E2，据此可写出反应的热化学方程式。答案(1)CH4(g)N2O4(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H793.1 kJmol1(2)减小不变NO2(g)CO(g)=NO(g)CO2(g)H234 kJmol14(名师押题)参考下列图表和有关要求回答问题：(1)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：CH3OH(g)H2O(g)=CO2(g)3H2(g)H49.0 kJmol1CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1又知：H2O(g)=H2O(l)H44 kJmol1则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式为_。(2)下表是部分化学键的键能数据：化学键PPPOO=OP=O键能/kJmol1abcx已知1 mol白磷(P4)完全燃烧放热为d kJ，白磷及其完全燃烧的产物结构如图所示，则上表中x_(用含有a、b、c、d的代数式表示)。解析(1)322得CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H3(192.9 kJmol1)249.0 kJmol1(44 kJmol1)2764.7 kJmol1。(2)反应热反应物键能总和生成物键能总和，即6a5c(4x12b)d，解得x(12bd6a5c)或(d6a5c12b)。答案(1)CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H764.7 kJmol1(2)(12bd6a5c)或(d6a5c12b)热化学方程式书写与正误判断的步骤热点题型2盖斯定律及其应用1用H2可将工业废气中的NO催化还原为N2，其能量转化关系如图(图中计量单位为mol)，则：NO(g)H2(g)=N2(g)H2O(g)的H为()A.(abcd) kJmol1B.(cadb) kJmol1C.(cdab) kJmol1D.(cdab) kJmol1A由图中转化可知，断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，发生2NO(g)2H2(g)=N2(g)2H2O(g)H(abcd) kJmol1，又因为化学计量数与反应中的能量变化成正比，则NO(g)H2(g)=N2(g)H2O(g)H(abcd) kJmol1。2(2016昆明重点中学测试四)氢气、铝、铁都是重要的还原剂。已知下列反应的热化学方程式：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H13H2(g)Fe2O3(s)=2Fe(s)3H2O(g)H22Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)H32Al(s)O2(g)=Al2O3(s)H42Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是() 【导学号：14942030】AH10BH50，H4H3CH1H2H3DH3H4H5B燃烧反应是放热反应，故H10，H30，A错；铝热反应是放热反应，故H50，H5H4H30，即H4H3，B正确；H1(H2H3)2/3，C错；H3H4H5，D错。3已知下列热化学方程式：2C(s)O2(g)=2CO(g)H221.0 kJmol1；C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1；2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566.0 kJmol1；CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.0 kJmol1。请回答下列问题：(1)CO的燃烧热为_。(2)炽热的木炭与二氧化碳反应生成一氧化碳的反应为_(填“放热”或“吸热”)反应，理由是_。(3)实验中测定甲烷与氧气反应生成CO的反应热不易操作，原因是_，写出甲烷与氧气反应生成CO的热化学方程式：_。解析(1)由热化学方程式可知CO的燃烧热为283.0 kJmol1。(2)热化学方程式减去热化学方程式可得C(s)CO2(g)=2CO(g)H172.5 kJmol1，故该反应为吸热反应。(3)甲烷燃烧时，无法控制反应使其完全生成CO，一般生成CO和CO2的混合物，故甲烷与氧气反应生成CO的反应热不易直接测定。根据盖斯定律，2即得新的热化学方程式2CH4(g)3O2(g)=2CO(g)4H2O(g)H1 214.0 kJmol1。答案(1)283.0 kJmol1(2)吸热由热化学方程式减去热化学方程式可得C(s)CO2(g)=2CO(g)H172.5 kJmol1(3)不能保证甲烷全部生成CO2CH4(g)3O2(g)=2CO(g)4H2O(g)H1 214.0 kJmol14.运动会中的火炬一般采用丙烷为燃料。丙烷的热值较高，污染较小，是一种优良的燃料。试回答下列问题：(1)一定量的丙烷完全燃烧生成CO2(g)和1 mol H2O(l)过程中的能量变化曲线如图所示，请在图中的括号内填“”或“”。(2)写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式：_。(3)二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料，应用前景广阔。1 mol二甲醚完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出1 455 kJ热量。若1 mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时共放出1 645 kJ热量，则混合气体中丙烷和二甲醚的物质的量之比为_。解析(1)一定量的丙烷完全燃烧生成CO2(g)和1 mol H2O(l)的过程放热，H为负值。(2)燃烧热是1 mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，所以表示丙烷燃烧热的热化学方程式为C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2 215.0 kJmol1。(3)n(二甲醚)1 455 kJmol11 moln(二甲醚)2 215.0 kJmol11 645 kJ，解得n(二甲醚)0.75 mol，n(丙烷)0.25 mol。答案(1)(2)C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2 215.0 kJmol1(3)135(名师押题)通常人们把断开1 mol化学键所吸收的能量看成是该化学键的键能。已知N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJmol1、497 kJmol1。查阅资料知：N2(g)O2(g)=2NO(g)H180 kJmol1；2NO(g)O2(g)=2NO2(g)H112 kJmol1；2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1；C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1。(1)NO分子中化学键的键能为_。(2)CO与NO2反应的热化学方程式为4CO(g)2NO2(g)=4CO2(g)N2(g)H_。解析(1)N2(g)O2(g)=2NO(g)H180 kJmol1，断开1 mol反应物的化学键共吸收热量：946 kJ497 kJ1 443 kJ，则NO分子中化学键的键能为 kJmol1631.5 kJmol1。(2)根据盖斯定律，由4(2)可得4CO(g)2NO2(g)=4CO2(g)N2(g)H1 200 kJmol1。答案(1)631.5 kJmol1(2)1 200 kJmol1根据盖斯定律计算H的步骤和方法1计算步骤2计算方法