第三節　化學反應熱的計算

一、課標導航

二、核心綱要

1. 蓋斯定律

（1）內容：化學反應的反應熱只與反應體系的始態和終態有關，而與反應的途徑無關，這就是蓋斯定律。

（2）對蓋斯定律的理解。

如果一個反應可以分幾步進行，則各分步反應的反應熱之和與該反應一步完成的反應熱是相同的。例如，圖1-3-1中反應熱的關系為

ΔH1═ΔH2+ΔH3

（3）根據蓋斯定律解題的思路，運用所給方程式通過加或減的方法得到新化學方程式。

【例】已知　ΔH=-110.35kJ/mol

CO（g）+═CO2（g）　ΔH=-282.57kJ/mol

則反應C（s）+O2（g）═CO2（g）的反應熱是多少？

【解析】 要求的方程式是用兩個已知的方程式相加得到的，所以ΔH也可以相加。即C（s）+O2（g）═CO2（g）的ΔH=-（110.35+282.57）kJ/mol=-392.62kJ/mol

【注】 ① 熱化學方程式同乘以某一個數時，反應熱數值也要乘上該數。

② 化學方程式相加減時，反應熱也要相加減。

③ 熱化學方程式顛倒之后，反應熱的正負號要隨之改變。

（4）蓋斯定律的意義。

有些反應進行得很慢，有些反應不能直接發生，有些反應有副反應發生，無法直接測定反應熱。應用蓋斯定律，可以間接地把它們的反應熱計算出來。

2. 反應熱的計算

（1）根據反應物和生成物的總能量計算：ΔH=E生-E反。

（2）根據反應物和生成物的鍵能計算：ΔH=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能。

（3）根據蓋斯定律計算。

（4）根據熱化學方程式。

（5）利用燃燒熱的數據：Q=n（可燃物）×|ΔH|。

三、全能突破

基礎演練

1. 在298K、100kPa時，已知：

① 2H2O（g）═O2（g）+2H2（g）　ΔH1，② Cl2（g）+H2（g）═2HCl（g）　ΔH2，

③ 2Cl2（g）+2H2O（g）═4HCl（g）+O2（g）　ΔH3，則ΔH3與ΔH1和ΔH2間的關系正確的是（　　）。

A. ΔH3=ΔH1+2ΔH2

B. ΔH3=ΔH1+ΔH2

C. ΔH3=ΔH1-2ΔH2

D. ΔH3=ΔH1-ΔH2

2. 已知：2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）　ΔH1=-566kJ/mol，

N2（g）+O2（g）═2NO（g）　ΔH2=+180kJ/mol，

則2CO（g）+2NO（g）═N2（g）+2CO2（g）的ΔH是（　　）。

A. -386kJ/mol

B. +386kJ/mol

C. -746kJ/mol

D. +746kJ/mol

3. 已知下列熱化學方程式：①C（s）+O2（g）═CO2（g）　ΔH=-393.5kJ/mol　②CO（g）+═CO2（g）　ΔH=-283.0kJ/mol　③ 2Fe（s）+3CO（g）═Fe2O3（s）+3C（s）　ΔH=-489.0kJ/mol則4Fe（s）+3O2（g）═2Fe2O3（s）的反應熱ΔH為（　　）。

A. -1641.0kJ/mol

B. +3081kJ/mol

C. +663.5kJ/mol

D. -2507.0kJ/mol

4. 實驗測得碳單質、氫氣、甲烷的燃燒熱（ΔH）分別為-393.5kJ/mol、-285.8kJ/mol、-890.3kJ/mol。則CH4（g）═C（s）+2H2（g）的反應焓變（ΔH）為（　　）。

A. -74.8kJ/mol

B. +74.8kJ/mol

C. -211kJ/mol

D. +211kJ/mol

5. 已知下列熱化學方程式：

① H2（g）+═H2O（l）　ΔH=-285.8kJ·mol-1，

② H2（g）+═H2O（g）　ΔH=-241.8kJ·mol-1，

③ C（s）+═CO（g）　ΔH=-110.5kJ·mol-1，

④ C（s）+O2（g）═CO2（g）　ΔH=-393.5kJ·mol-1，

回答下列各問：

（1）上述反應中屬于放熱反應的是_______。

（2）H2的燃燒熱ΔH=_______；C的燃燒熱ΔH=_______。

（3）燃燒10g H2生成液體水，放出的熱量為_______。

（4）CO的燃燒熱ΔH=_______；其熱化學方程式為___________________________________。

6. 將3molC在不足量的氧氣中全部燃燒，所得氣體中CO占體積，CO2占體積。且有：

則在這一燃燒過程中放出的熱量是_________kJ。

7. 隨著人類對環境問題的重視，如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發利用CO2，引起了各國的普遍重視，目前工業上有一種方法可用CO2來生產燃料甲醇。

（1）實驗測得，5g甲醇（CH3OH）在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳氣體和液態水時釋放出113.5kJ的熱量，甲醇的燃燒熱ΔH=_______。

（2）在一定條件下，科學家利用從煙道氣中分離出的CO2與太陽能電池電解水產生的H2合成甲醇。已知H2的燃燒熱為ΔH=-285.8kJ/mol，又知H2O（l）═H2O（g）　ΔH=+44kJ·mol-1，寫出工業上以CO2、H2合成CH3OH和氣態水的熱化學方程式為___________________________________。

能力提升

8. 某氮肥廠氨氮廢水中的氮元素多以和NH3·H2O的形式存在，該廢水的處理流程如下：

過程Ⅱ：在微生物作用的條件下，經過兩步反應被氧化成。兩步反應的能量變化示意圖如圖1-3-2所示。

① 第一步反應是_______反應（選填“放熱”或“吸熱”），判斷依據是___________________________________。

② 全部氧化成的熱化學方程式是___________________________________。

9. 砷的常見氧化物有As2O3和As2O5，其中As2O5熱穩定性差。根據圖1-3-3寫出As2O5分解為As2O3的熱化學方程式為___________________________________。

10. 下列熱化學方程式中，正確的是（　　）。

A. 甲烷的燃燒熱為890.3kJ·mol-1，則甲烷燃燒的熱化學方程式可表示為CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）　ΔH=-890.3kJ·mol-1

B. 由N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）　ΔH=-92.4kJ·mol-1熱化學方程式可知，當反應中轉移6NA電子時，反應放出的熱小于92.4kJ

C. HCl和NaOH反應的中和熱ΔH=-57.3kJ·mol-1，則H2SO4和Ca（OH）2反應的中和熱ΔH=2×（-57.3）kJ·mol-1

D. 在101kPa時，2gH2完全燃燒生成液態水，放出285.8kJ熱量，氫氣燃燒的熱化學方程式表示為

2H2（g）+O2（g）═2H2O（1）　ΔH=-571.6kJ·mol-1

11. H2和I2在一定條件下能發生反應：H2（g）+I2（g）?2HI（g）　ΔH=-akJ·mol-1

下列說法不正確的是（　　）。

A. 反應物的總能量高于生成物的總能量

B. 斷開1mol H—H鍵和1mol I—I鍵所需能量大于斷開2mol H—I鍵所需能量

C. 斷開2mol H—I鍵所需能量約為（c+b+a）kJ

D. 向密閉容器中加入2mol H2和2mol I2，充分反應后放出的熱量小于2akJ

12. 已知：P4（s）+6Cl2（g）═4PCl3（g）　ΔH=akJ·mol-1

P4（s）+10Cl2（g）═4PCl5（g）　ΔH=bkJ·mol-1

P4具有正四面體結構，PCl5中P—Cl鍵的鍵能為ckJ·mol-1，PCl3中P—Cl鍵的鍵能為1.2ckJ·mol-1，下列敘述正確的是（　　）。

A. P—P鍵的鍵能大于P—Cl鍵的鍵能

B. 可求Cl2（g）+PCl3（g）═PCl5（s）的反應熱ΔH

13. 已知：C（s）+O2（g）═CO2（g）　ΔH1

CO2（g）+C（s）═2CO（g）　ΔH2

2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）　ΔH3

4Fe（s）+3O2（g）═2Fe2O3（s）　ΔH4

3CO（g）+Fe2O3（s）═3CO2（g）+2Fe（s）　ΔH5

下列關于上述反應焓變的判斷正確的是（　　）。

A. ΔH1>0，ΔH3<0

B. ΔH2>0，ΔH4>0

C. ΔH1=ΔH2+ΔH3

D. ΔH3=ΔH4+ΔH5

14. 金剛石和石墨均為碳的同素異形體，氧氣不足時它們燃燒生成一氧化碳，充分燃燒時生成二氧化碳，反應中放出的熱量如圖1-3-4所示。

（1）等量金剛石和石墨完全燃燒_______（填“金剛石”或“石墨”）放出熱量更多，寫出表示石墨燃燒熱的熱化學方程式___________________________________。

（2）在通常狀況下，_______（填“金剛石”或“石墨”）更穩定，寫出石墨轉化為金剛石的熱化學方程式___________________________________。

（3）12g石墨在一定量空氣中燃燒，生成氣體36g，該反應放出的熱量為_______。

15. 再生裝置中產生的CO2和H2在一定條件下反應生成甲醇等產物，工業上利用該反應合成甲醇。

已知25℃，101kPa條件下：

H2（g）+═H2O（g）　ΔH1=-242kJ/mol

CH3OH（g）+═CO2（g）+2H2O（g）　ΔH2=-676kJ/mol

① 寫出CO2和H2生成氣態甲醇等產物的熱化學方程式___________________________________。

② 表示合成甲醇反應的能量變化示意圖（如圖1-3-5所示），其中正確的是_______（填字母序號）。

高考鏈接

16. （2014重慶卷）已知C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）　ΔH=akJ·mol-1

2C（s）+O2（g）═2CO（g）　ΔH=-220kJ·mol-1

H—H、O=O和O—H鍵的鍵能分別為436kJ·mol-1、496kJ·mol-1和462kJ·mol-1，則a為（　　）。

A. -332

B. -118

C. +350

D. +130

17. （2014廣東卷）用CaSO4代替O2與燃料CO反應，既可提高燃燒效率，又能得到高純CO2，是一種高效、清潔、經濟的新型燃燒技術，反應①為主反應，反應②和③為副反應。

反應2CaSO4（s）+7CO（g）?CaS（s）+CaO（s）+6CO2（g）+C（s）+SO2（g）的ΔH=_______。（用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示）

巔峰突破

18. 室溫下，將1mol的CuSO4·5H2O（s）溶于水會使溶液溫度降低，熱效應為ΔH1，將1mol的CuSO4（s）溶于水會使溶液溫度升高，熱效應為ΔH2；CuSO4·5H2O受熱分解的化學方程式為

，熱效應為ΔH3。則下列判斷正確的是（　　）。.

A. ΔH2>ΔH3

B. ΔH1<ΔH3

C. ΔH1+ΔH3=ΔH2

D. ΔH1+ΔH2>ΔH3

注：第12、15、18題視頻二維碼參見“答案與提示”部分。