高中化学 专题1 化学反应与能量变化 第一单元 化学反应中的热效应 4 反应热的计算学案 苏教版选修4.doc

反应热的计算【考点精讲】反应热的计算是化学概念和化学计算的一个结合点。反应热的大小与反应的条件、反应物、生成物的种类、状态及物质的量有关。反应热计算的类型及方法：（1）根据热化学方程式计算：反应热与反应物的物质的量成正比。（2）根据反应物和生成物的能量计算：H生成物的能量和反应物的能量和。（3）根据反应物和生成物的键能计算：通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能，键能通常用E表示，单位为kJ/mol或kJmol1。方法：HE（反应物）E（生成物），即H等于反应物的键能总和与生成物的键能总和之差。如反应H2（g）Cl2（g）2HCl（g）HE（HH）E（ClCl）2E（HCl）。（4）根据盖斯定律计算：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，而与反应的途径无关。可以采用虚拟路径法或方程式加合法计算。（5）根据物质的燃烧热数值计算：Q（放）n（可燃物）H。（6）根据比热公式进行计算：Qcmt。【典例精析】例题1在一定条件下，甲烷与一氧化碳的燃烧的热化学方程式分别为：CH4（g）2O2（g）CO2（g）2H2O（l）H 890kJ/mol2CO（g）O2（g）2CO2（g）H566.0kJ/mol一定量的甲烷与一氧化碳的混合气完全燃烧时，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50g白色沉淀。求混合气体中甲烷和一氧化碳的体积比。思路导航：由所给热化学方程式可知，甲烷与一氧化碳的燃烧热分别为890kJ/mol、283kJ/mol。设混合气体中甲烷与一氧化碳的物质的量分别为x mol和y mol。50g白色沉淀即0.5mol的碳酸钙，由碳的守恒可知：xy0.5两气体燃烧放出的热量可列等式：890x283y262.9解得：x0.2mol y0.3mol故混合气体中甲烷和一氧化碳的体积比为2：3。答案：2：3例题2 化学反应的能量变化（H）与反应物和生成物的键能有关（键能可以简单地理解为断开1mol化学键时所需吸收的能量），下表是部分化学键的键能数据：化学键PPPOOOPO键能kJ/mol197360499a已知白磷（P4）的燃烧热为2378.0kJ/mol，白磷完全燃烧的产物（P4O10）的结构如下图所示，则上表中akJ/mol。思路导航：1mol白磷（P4）燃烧的热化学方程式为P4（s）5O2（g）P4O10（s）H2378.0kJ/mol，需断 6molPP和5molOO，形成12molPO和4molPO，所以（4a12360）（61975499）2378，解得a433.75 kJ/mol。答案：433.75 例题3 （1）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：CH4（g）4NO2（g）4NO（g）CO2（g）2H2O（g）574 kJmol1CH4（g）4NO（g）2N2（g）CO2（g）2H2O（g）1160 kJmol1若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2，放出的热量为kJ。（2）已知：C3H8（g）CH4（g）HCCH（g）H2（g）H1 +156.6kJmol1CH3CHCH2（g）CH4（g）HCCH（g）H2 +32.4kJmol1则相同条件下，反应C3H8（g）CH3CHCH2（g）H2（g）的HkJmol1。（3）甲烷在高温下与水蒸气反应的热化学方程式为：CH4（g）H2O（g）CO（g）3H2（g）。部分物质的燃烧热数据如下表：已知1molH2O（g）转变为1molH2O（l）时放出44.0kJ热量。写出CH4和H2O在高温下反应的热化学方程式。物质燃烧热（kJmol1）H2（g）285.8CO（g）283.0CH4（g）890.3思路导航：（1）根据盖斯定律可知，即得到CH4（g）2NO2（g）N2（g）CO2（g）2H2O（g）H867 kJmol1。标准状况下4.48 L CH4的物质的量为0.2 mol，放出的热量为0.2 mol867 kJmol1173.4 kJ。（2）同样根据盖斯定律可知，即得到C3H8（g）CH3CHCH2（g）H2（g），所以该反应的H156.6kJmol132.4kJmol1124.2kJ/mol。（3）根据物质的燃烧热可知，H2（g）1/2O2（g）H2O（l）285.8 kJmol1、CO（g）1/2O2（g）CO2（g）283.0 kJmol1、CH4（g）2O2（g）CO2（g）2H2O（l）890.3 kJmol1、 H2O（g）H2O（l）H44.0 kJ/mol。所以根据盖斯定律可知，3即得到CH4（g）H2O（g）CO（g）3H2（g） H206.1 kJ/mol。答案：（1）173.4 （2）124.2 （3）CH4（g）H2O（g）CO（g）3H2（g） H206.1 kJ/mol 【总结提升】反应热计算的注意事项（1）反应热数值与各物质的化学计量数成正比，因此热化学方程式中各物质的化学计量数改变时，其反应热数值同时做相同倍数的改变。（2）热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项，同时改变正负号；各项的化学计量数以及H的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。（3）根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其H相加或相减，得到一个新的热化学方程式。（4）求总反应的反应热，不能不假思索地将各步反应的反应热简单相加。不论一步进行还是分步进行，始态和终态完全一致，盖斯定律才成立。某些物质只是在分步反应中暂时出现，最后应该恰好消耗完。例题利用盖斯定律解答下列各小题（1）已知反应：H2（g）O2（g）H2O（g）H1N2（g）2O22NO2（g）H2N2（g）H2（g）NH3（g）H3利用上述三个反应，计算4NH3（g）7O2（g）4NO2（g）6H2O（g）的反应焓变为（用含H1、H2、H3的式子表示）。（2）已知：CH4（g）H2O（g）CO（g）3H2（g） H206.2 kJmol1CH4（g）CO2（g）2CO（g）2H2（g） H247.4 kJmol1则以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4（g）与H2O（g）反应生成CO2（g）和H2（g）的热化学方程式为：。思路导航：（1）考查反应热的有关计算。根据盖斯定律可知，624即得到4NH3（g）7O2（g）4NO2（g）6H2O（g），所以该反应的反应热是H6H1 2H24H3 。（2）根据盖斯定律可知，2即得到CH4（g）2H2O（g）CO2（g）4H2（g），所以该反应的反应热是H206.2 kJmol12247.4 kJmol1165.0 kJmol1。答案：（1）6H12H24H3 （2）CH4（g）2H2O（g）CO2（g）4H2（g） H165.0 kJmol1。