2022秋高中化學(xué) 專題講座（一）反應(yīng)熱的計(jì)算方法與比較學(xué)案 魯科版選修4 1．反應(yīng)熱的計(jì)算方法。 (1)根據(jù)熱化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算：焓變與反應(yīng)物各物質(zhì)的物質(zhì)的量成正比。如： 2H2(g)＋O2(g)=== 2H2O(l)　ΔH1＝－571.6 kJ·mol－1，生成2 mol H2O(l)，ΔH＝－571.6 kJ·mol－1；生成1 mol H2O(l)，ΔH＝－285.8 kJ·mol－1。 (2)根據(jù)反應(yīng)物和生成的能量計(jì)算：ΔH＝生成物的能量之和－反應(yīng)物的能量之和。 (3)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的鍵能計(jì)算： ①ΔH＝反應(yīng)物的總鍵能－生成物的總鍵能。 ②ΔH＝斷開化學(xué)鍵吸收的能量－形成化學(xué)鍵放出的能量。 (4)根據(jù)熱容和溫度差進(jìn)行計(jì)算：Q＝－C(T2－T1)。 (5)根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算。 利用已知熱化學(xué)方程式的焓變求未知反應(yīng)焓變的方法： ①確定待求反應(yīng)的化學(xué)方程式。 ②找出待求熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)出現(xiàn)在已知方程式中的位置(是同側(cè)還是異側(cè))。 ③利用同側(cè)相加、異側(cè)相減進(jìn)行處理。 ④根據(jù)未知方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)通過乘除來調(diào)整已知反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，并消去中間產(chǎn)物。 ⑤實(shí)施疊加并確定反應(yīng)熱的變化。 2．比較反應(yīng)熱大小的方法。 ΔH是有符號(hào)和數(shù)值的量，比較ΔH的大小時(shí)，要連同“＋”“－”包含在內(nèi)，類似數(shù)學(xué)上正、負(fù)數(shù)的比較，如果只比較反應(yīng)放出或吸收熱量的多少，則只比較數(shù)值大小，與“＋”“－”無關(guān)。 (1)直接比較法。 依據(jù)規(guī)律、經(jīng)驗(yàn)和常識(shí)直接判斷不同反應(yīng)的ΔH的大小的方法稱為直接比較法。 ①吸熱反應(yīng)的ΔH肯定比放熱反應(yīng)的大(前者大于0，后者小于0)。 ②物質(zhì)燃燒時(shí)，可燃物物質(zhì)的量越大，燃燒放出的熱量越多，ΔH反而減小。 ③等量的可燃物完全燃燒所放出的熱量肯定比不完全燃燒放所放出的熱量多，ΔH小。 ④a.產(chǎn)物相同時(shí)，同種氣態(tài)物質(zhì)燃燒放出的熱量比等量的固態(tài)物質(zhì)燃燒放出的熱量多。 b．反應(yīng)物相同時(shí)，生成同種液態(tài)物質(zhì)放出的熱量比生成等量的氣態(tài)物質(zhì)放出的熱量多。 ⑤生成等量的水時(shí)強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)比弱酸與強(qiáng)堿或弱堿與強(qiáng)酸(弱酸)的稀溶液反應(yīng)放出的熱量多。 ⑥對(duì)于可逆反應(yīng)，因反應(yīng)不能進(jìn)行完全，實(shí)際反應(yīng)過程中放出或吸收的熱量要小于相應(yīng)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱數(shù)值。例如： 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·mol－1 則向密閉容器中通入2 mol SO2和1 mol O2，反應(yīng)達(dá)到平衡后，放出的熱量要小于197 kJ。 (2)蓋斯定律比較法。 ①同一反應(yīng)生成物狀態(tài)不同時(shí)： A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1＜0 A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2＜0 因?yàn)镃(g)===C(l)　ΔH3＜0，而ΔH3＝ΔH2－ΔH1， 所以ΔH2＜ΔH1。 ②同一反應(yīng)反應(yīng)物狀態(tài)不同時(shí)： S(s)＋O2 (g)===SO2(g)　ΔH1＜0 S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＜0 ΔH3＋ΔH2＝ΔH1，且ΔH3＞0，所以ΔH1＞ΔH2。 ③兩個(gè)有聯(lián)系的不同反應(yīng)相比： C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＜0 C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2＜0 ΔH3＋ΔH2＝ΔH1，ΔH3＝ΔH1－ΔH2 ＜0， 所以ΔH1＜ΔH2。 [練習(xí)]________________________________________ 1．CO(g)與H2O(g)反應(yīng)的能量變化如圖所示。 寫出其熱化學(xué)方程式：___________________________________ _____________________________________________________。 解析：由能量變化可知，反應(yīng)產(chǎn)物的總能量比反應(yīng)物的總能量低，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，熱化學(xué)方程式為：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41 kJ·mol－1。 答案：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41 kJ·mol－1 2．工業(yè)上制二甲醚(CH3OCH3)是在一定溫度(230～280 ℃)、壓強(qiáng)(2.0～10.0 MPa)和催化劑作用下進(jìn)行的，反應(yīng)器中發(fā)生了下列反應(yīng)： CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH1＝－90.7 kJ·mol－1① 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH2＝－23.5 kJ·mol－1② CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41.2 kJ·mol－1③ 反應(yīng)器中的總反應(yīng)可表示為3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，則該反應(yīng)的ΔH＝________。 解析：根據(jù)蓋斯定律，由①×2＋②＋③可得： 3CO2(g)＋3H2(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g)　ΔH＝2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－246.1 kJ·mol－1。 答案：－246.1 kJ·mol－1 3．已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為： ①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1 ②CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2＝－870.3 kJ·mol－1 ③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH3＝－285.8 kJ·mol－1 則反應(yīng)2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反應(yīng)熱(焓變)為(　　) A．＋488.3 kJ·mol－1　 B．－488.3 kJ·mol－1 C．－244.15 kJ·mol－1 D．＋244.15 kJ·mol－1 解析：將①×2＋③×2－②即得到待求的熱化學(xué)方程式，故ΔH＝－488.3 kJ·mol－1。 答案：B 4．丙烷(C3H8)完全燃燒只生成CO2和H2O，不會(huì)造成環(huán)境污染。已知有以下四個(gè)熱化學(xué)方程式： ①C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－a kJ·mol－1 ②C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－b kJ·mol－1 ③2C3H8(g)＋9O2(g)===4CO2(g)＋2CO(g)＋8H2O(l) ΔH＝－c kJ·mol－1 ④C3H8(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－d kJ·mol－1 其中a、b、c、d最大的是(　　) A．a(chǎn)　　　　　B．b　　　　　C．c　　　　　D．d 解析：①與②相比，生成液態(tài)水比生成氣態(tài)水放出的熱量多，所以a<b，④中各物質(zhì)的物質(zhì)的量均為①的一半，所以d＝a，③與②相比，2 mol C3H8燃燒生成4 mol CO2和2 mol CO，相當(dāng)于此反應(yīng)中的2 mol C3H8有1 mol 完全燃燒，1 mol 不完全燃燒，故放出的熱量：c＞b，所以c最大，故選C。 答案：C 5．在同溫同壓下，下列各組熱化學(xué)方程式中，ΔH1＞ΔH2的是(　　) A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH1 　2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2 B．S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1 　S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2 C．C(s)＋O2(g )===CO(g)　ΔH1 　C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2 D．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH1 　H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)　ΔH2 解析： 選項(xiàng) 正誤 解釋 A × H2O(g)―→H2O(l) 還要放熱，故ΔH1＜ΔH2 B × 反應(yīng)物S(s)―→S(g)需吸熱，故ΔH1＜ΔH2 C √ 不完全燃燒放出的熱量小于完全燃燒放出的熱量，故ΔH1＞ΔH2 D × 后一個(gè)反應(yīng)的系數(shù)為前一個(gè)反應(yīng)對(duì)應(yīng)物質(zhì)系數(shù)的，故ΔH1＜ΔH2 答案：C 6．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(guān)于上述反應(yīng)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 解析：C與O2生成CO2的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH1＜0，CO2與C生成CO的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，ΔH2＞0，CO與O2生成CO2的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH3＜0，鐵與氧氣的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH4＜0，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；前兩個(gè)方程式相減得：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3＝ΔH1－ΔH2，即ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，C項(xiàng)正確；由4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH4和6CO(g)＋2Fe2O3(s)===6CO2(g)＋4Fe(s)　2ΔH5相加，得2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3＝(ΔH4＋2ΔH5)/3，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：C