高三一輪復習熱化學方程式蓋斯定律

17講

化學能與熱能（二）一輪復習熱化學方程式蓋斯定律教材基礎知識梳理一、熱化學方程式(1)概念：表示參加反應物質(zhì)的量和反應熱的關系的化學方程式。(2)意義：表明了化學反應中的______變化和______變化。例如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6kJ·mol－1，表示在25℃和101kPa下，物質(zhì)能量2

mol氣態(tài)H2與1

mol氣態(tài)O2反應生成2

mol液態(tài)H2O時，放出571.6

kJ的熱量教材基礎知識梳理(3)書寫要求①注明反應的溫度和壓強(25℃、101kPa下進行的反應可不注明)。②注明反應物和生成物的狀態(tài)：固態(tài)(s)、液態(tài)(l)、水溶液(aq)、氣態(tài)(g)。③熱化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)只表示物質(zhì)的物質(zhì)的量，而不表示分子個數(shù)(或原子個數(shù))，故化學計量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分數(shù)。④熱化學方程式中不用“↑”和“↓”。⑤由于ΔH與反應物的物質(zhì)的量有關，所以熱化學方程式中物質(zhì)的化學計量數(shù)必須與ΔH相對應，如果化學計量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍。當反應向逆反應方向進行時，其反應熱與正反應的反應熱數(shù)值相等，符號相反。⑥同素異形體轉(zhuǎn)化的熱化學方程式除了注明狀態(tài)外，還要注明名稱。(4)判斷熱化學方程式正誤的“五看”教材基礎知識梳理一看狀態(tài)→看各物質(zhì)的聚集狀態(tài)是否正確；二看符號→看ΔH的“＋”“-”是否正確；三看單位→看反應熱的單位是否為kJ/mol；四看數(shù)值→看反應熱數(shù)值與化學計量數(shù)是否相對應；五看概念→看、中和熱的熱化學方程式。教材基礎知識梳理俄烏沖突爆發(fā)以來，許多西方國家宣布制裁俄羅斯，制裁范圍涵蓋俄羅斯的貓、樹以及該國的文藝作品等，但俄羅斯的石油和天然氣目前并不在制裁之列。天然氣的主要成分是甲烷，下列能正確表示甲烷摩爾燃燒焓的熱化學方程式是B教材基礎知識梳理二、摩爾燃燒焓、中和熱、能源摩爾燃燒焓中和熱相同點能量變化放熱ΔH及其單位ΔH

0，單位均為kJ·mol－1不同點反應物的量________不一定為1mol生成物的量不確定生成水的量為_________反應熱的含義101kPa時，_________純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時所放出的熱量在稀溶液里，酸與堿發(fā)生中和反應生成

時所放出的熱量表示方法燃燒熱ΔH＝－akJ·mol－1(a＞0)強酸與強堿反應的中和熱ΔH＝

＜1mol1mol1mol1molH2O(l)－57.3kJ·mol－12．中和熱的測定（1）實驗裝置（3）注意事項①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或紙條)的作用是______。②為保證完全中和，采取的措施是_______________。保溫酸(或堿)稍過量教材基礎知識梳理怎樣用玻璃攪拌器攪拌溶液？能不能用金屬(如鐵、銅等)攪拌棒代替？教材基礎知識梳理上下攪拌，使溶液混合均勻；金屬導熱性能好會導致熱量的散失金屬可能還與鹽酸反應，所以不能用金屬攪拌器代替【特別提醒】(1)中和熱是強酸強堿的稀溶液生成1molH2O放出的熱量為57.3kJ，弱酸弱堿電離時吸熱，生成1molH2O時放出的熱量小于57.3kJ。濃硫酸稀釋時放熱，生成1molH2O時放出的熱量大于57.3kJ。(2)對于中和熱、燃燒熱，由于它們反應放熱是確定的，所以描述中不帶“一”，但其焓變?yōu)樨撝怠?3)當用熱化學方程式表示中和熱時，生成H2O的物質(zhì)的量必須是1mol，當用熱化學方程式表示燃燒熱時，可燃物的物質(zhì)的量必須為1mol。教材基礎知識梳理3.能源(1)能源的分類教材基礎知識梳理(2)解決能源問題的措施①提高能源的利用效率：a.改善開采、運輸、加工等各個環(huán)節(jié)；b.科學控制燃燒反應，使燃料充分燃燒。②開發(fā)新能源：開發(fā)資源豐富、可以再生、沒有污染或污染很小的新能源?！痉椒记伞?1)有關摩爾燃燒焓的判斷，一看是否以1mol可燃物為標準，二看是否生成指定產(chǎn)物。(2)有關中和熱的判斷，一看是否以生成1molH2O為標準，二看酸堿的強弱和濃度，應充分考慮弱酸、弱堿，電離吸熱，濃的酸堿稀釋放熱等因素。反應熱答題規(guī)范指導(1)描述反應熱時，無論是用“反應熱”“焓變”表示還是用ΔH表示，其后所跟數(shù)值都需要帶“＋”“-”符號。如：某反應的反應熱(或焓變)為ΔH=-QkJ·mol-1或ΔH=＋QkJ·mol-1。(2)由于中和反應和燃燒均是放熱反應，表示中和熱和燃燒熱時可不帶“-”號。如：某物質(zhì)的燃燒熱為ΔH=-QkJ·mol-1或QkJ·mol-1.教材基礎知識梳理（1）甲烷的摩爾燃燒焓ΔH＝－890kJ·mol－1，則甲烷燃燒的熱化學方程式CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－890kJ·mol－1（）（2）在稀溶液中：H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）ΔH＝－57.3kJ·mol－1，若將含0.5molH2SO4的濃硫酸與含1molNaOH的溶液混合，放出的熱量為57.3kJ（）××(3)H2(g)的燃燒熱是285.8kJ·mol－1，則2H2O===2H2(g)＋O2(g)

ΔH＝＋571.6kJ·mol－1。(

)(4)葡萄糖的燃燒熱是2800kJ·mol－1，則2(1)C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)

ΔH＝－1400kJ·mol－1。(

)(5)化石燃料在空氣中燃燒過程中化學能全部轉(zhuǎn)化為熱能。(

)(3)×

(4)√

(5)×B25℃、101kPa時，強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應的中和熱為57.3kJ·mol－1，辛烷的摩爾燃燒焓ΔH為－5518kJ·mol－1。下列熱化學方程式書寫正確的是(

)A．2H＋(aq)＋SO4(2－)(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)

ΔH＝－57.3kJ·mol－1B．KOH(aq)＋2(1)H2SO4(aq)===2(1)K2SO4(aq)＋H2O(l)

ΔH＝－57.3kJ·mol－1C．C8H18(l)＋2(25)O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)

ΔH＝－5518kJ·mol－1D．2C8H18(g)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)

ΔH＝－5518kJ·mol－1B分別取40mL0.50mol·L－1鹽酸與40mL0.55mol·L－1

氫氧化鈉溶液進行中和反應反應熱的測定實驗。下列說法錯誤的是(

)A．加入稍過量的氫氧化鈉的目的是確保鹽酸完全反應B．儀器A的名稱是玻璃攪拌器C．在實驗過程中，測量完鹽酸的溫度后，把溫度計上的酸用水沖洗干凈后再測量NaOH溶液的溫度D．用稀醋酸代替稀鹽酸，結(jié)果是一樣的D教材基礎知識梳理二、蓋斯定律的綜合應用1．蓋斯定律的內(nèi)容：對于一個化學反應，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的。即：化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關。2．蓋斯定律的意義：間接計算某些反應的反應熱。教材基礎知識梳理“蓋斯定律”型反應熱(焓變)的運算規(guī)則熱化學方程式方程式系數(shù)關系焓變之間的關系反應Ⅰ：aA(g)===B(g)ΔH1反應Ⅱ：B(g)===aA(g)ΔH2Ⅰ＝－ⅡΔH1＝－ΔH2反應Ⅰ：aA(g)===B(g)ΔH1反應Ⅱ：A(g)===1/aB(g)ΔH2Ⅰ＝a×ⅡΔH1＝a×ΔH2/ΔH＝ΔH1＋ΔH2或ΔH＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5角度1利用蓋斯定律計算反應熱[典例1]依據(jù)圖示關系，下列說法不正確的是(

)A．石墨燃燒是放熱反應B．1molC(石墨)和1molCO分別在足量O2中燃燒，全部轉(zhuǎn)化為CO2，前者放熱多C．C(石墨)＋CO2(g)===2CO(g)

ΔH＝ΔH1－ΔH2D．化學反應的ΔH，只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，與反應途徑無關C(2020山東卷節(jié)選)探究CH3OH合成反應化學平衡的影響因素,有利于提高CH3OH的產(chǎn)率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應如下:+40.9解析(1)根據(jù)蓋斯定律可得Ⅰ-Ⅱ=Ⅲ,則ΔH3=+40.9kJ·mol-1。(2021廣東卷改編)我國力爭于2030年前做到碳達峰,2060年前實現(xiàn)碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應體系主要涉及以下反應:①根據(jù)蓋斯定律,反應a的ΔH1=

②一定條件下,CH4分解形成碳的反應歷程如圖所示。該過程分

步進行,其中,第

步的正反應活化能最大。

ΔH2+ΔH3-ΔH5(或ΔH3-ΔH4)44(2021全國甲節(jié)選)二氧化碳催化加氫制甲醇,有利于減少溫室氣體二氧化碳。二氧化碳加氫制甲醇的總反應可表示為CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)該反應一般認為通過如下步驟來實現(xiàn):①CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)

ΔH1=+41kJ·mol-1②CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)

ΔH2=-90kJ·mol-1總反應的ΔH=

kJ·mol-1;若反應①為慢反應,下列示意圖中能體現(xiàn)上述反應能量變化的是

(填字母),判斷的理由是

。

-49AΔH1為正值,ΔH2和ΔH為負值,反應①的活化能大于反應②的(2020·河南三門峽市高三一模)已知下列反應的熱化學方程式：6C(s)＋5H2(g)＋3N2(g)＋9O2(g)===2C3H5(ONO2)3(l)

ΔH12H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH2C(s)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH3反應4C3H5(ONO2)3(l)===12CO2(g)＋10H2O(g)＋O2(g)＋6N2(g)的ΔH為(

)A．12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1B．2ΔH1－5ΔH2－12ΔH3C．12ΔH3－5ΔH2－2ΔH1D．ΔH1－5ΔH2－12ΔH3A根據(jù)蓋斯定律計算ΔH的步驟和方法:(1)計算步驟。(2)計算方法。

根據(jù)蓋斯定律書寫熱化學方程式(2020·全國卷Ⅰ，28(1))釩催化劑參與反應的能量變化如圖所示，V2O5(s)與SO2(g)反應生成VOSO4(s)和V2O4(s)的熱化學方程式為_______________________解析(1)根據(jù)圖示寫出熱化學方程式：①V2O4(s)＋2SO3(g)===2VOSO4(s)

ΔH1＝－399kJ·mol－1；②V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g)

ΔH2＝－24kJ·mol－1，由①－②×2可得：2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s)，根據(jù)蓋斯定律，該反應的ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(－399kJ·mol－1)－(－24kJ·mol－1)×2＝－351kJ·mol－1。2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s)ΔH＝－351kJ·mol－1反應熱的相關計算已知共價鍵的鍵能與熱化學方程式信息如下表：共價鍵H—HH—O鍵能/(kJ·mol－1)436463熱化學方程式2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－482kJ·mol－1則2O(g)===O2(g)的ΔH為(

)A．428kJ·mol－1 B．－428kJ·mol－1C．498kJ·mol－1 D．－498kJ·mol－1D(1)(2021·新高考海南卷)已知：CO(g)＋2(1)O2(g)===CO2(g)

ΔH＝－283kJ·mol－1。則25℃，100kPa時，氣態(tài)分子斷開1mol化學鍵的焓變稱為鍵焓。已知O===O、C≡O鍵的鍵焓分別為495kJ·mol－1、799kJ·mol－1，CO2(g)分子中碳氧鍵的鍵焓為________kJ·mol－1。(2)(2021·新高考湖北卷)反應Ⅰ(直接脫氫)：C3H8(g)===C3H6(g)＋H2(g)

ΔH1＝＋125kJ·mol－1；已知鍵能：E(C—H)＝416kJ·mol－1，E(H—H)＝436kJ·mol－1，由此計算生成1mol碳碳π鍵放出的能量為________kJ。(1)664.75

(2)271(2021·湖南卷，14)(雙選)鐵的配合物離子(用[L—Fe—H]＋表示)催化某反應的一種反應機理和相對能量的變化情況如圖所示：下列說法錯誤的是(

)A．該過程的總反應為HCOOH催化劑CO2↑＋H2↑B．H＋濃度過大或者過小，均導致反應速率降低C．該催化循環(huán)中Fe元素的化合價發(fā)生了變化D．該過程的總反應速率由Ⅱ→Ⅲ步驟決定CD分析題給反應機理圖，可知該過程的反應物為HCOOH，生成物為CO2和H2，則該過程的總反應為HCOOH催化劑(=====)CO2↑＋H2↑，A說法正確；H＋濃度過大，抑制HCOOH的電離，HCOO－濃度減小，會降低Ⅰ→Ⅱ步驟的反應速率，H＋濃度過小，會降低Ⅲ→Ⅳ步驟反應速率，故H＋濃度