主題14:化學能與熱能李仕才考點四蓋斯定律及反應熱的計算一、反應熱大小的比較1.看物質狀態(tài)。物質的氣、液、固三態(tài)轉化時的能量變化如下:2.看H的符號。比較反應熱大小時不要只比較H數值的大小,還要考慮其符號。3.看化學計量數。當反應物和生成物的狀態(tài)相同時,化學計量數越大,放熱反應的H越小,吸熱反應的H越大。4.看反應的程度。對于可逆反應,參加反應的物質的量和狀態(tài)相同時,反應的程度越大,熱量變化越大?！咎貏e提醒】吸、放熱反應過程中,比較吸收或放出熱量(Q)的多少時,只比較數值大小,但比較H大小時,必須帶“+”“-”比較,對放熱反應,放熱越多,H越小;對吸熱反應,吸熱越多,H越大。二、利用蓋斯定律書寫熱化學方程式1.蓋斯定律: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)、終態(tài)有關,而與反應的途徑無關。2.書寫方法三、反應熱的計算1.利用物質能量計算:H=E(生成物)-E(反應物)。2.利用鍵能進行計算:H=E(反應物鍵能)-E(生成物鍵能)。3.利用活化能(Ea)進行計算:H=Ea(反應物)-Ea(生成物)。4.利用蓋斯定律進行計算:對于存在下列關系的反應,H3=H1+H2。1.相同條件下,下列各組熱化學方程式(溶液中的反應均是在稀溶液之間進行的)中,H1>H2的是()。A.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H1;CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)H2B.H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)H1;H+(aq)+NH3H2O(aq)N(aq)+H2O(l)H2C.S(s)+O2(g)SO2(g)H1;S(g)+O2(g)SO2(g)H2D.CO2(g)CO(g)+12O2(g)H1;2CO2(g)2CO(g)+O2(g)H2【解析】氫氣燃燒是放熱反應,H1<0,石灰石的分解是吸熱反應,H2>0,故H1<H2,A項錯誤;中和反應放出熱量,強酸與強堿反應的中和熱數值大于弱堿與強酸反應的中和熱數值,故H1<H2,B項錯誤;氣態(tài)硫本身所具有的能量高于固態(tài)硫,其燃燒時所放出的熱量比等量的固態(tài)硫放出的熱量多,故H1>H2,C項正確;因CO燃燒生成CO2是放熱反應,所以CO2分解是吸熱反應,H1為正值,前一個反應吸收的熱量小于后者,故H1<H2,D項錯誤。【答案】C2.能源是人類生存和發(fā)展的重要支柱。已知下列熱化學方程式:2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H1=a kJmol-1H2(g)+12O2(g)2H2O(g)H2=b kJmol-1C(s)+12O2(g)CO(g)H3=c kJmol-1C(s)+O2(g)CO2(g)H4=d kJmol-1(1)根據以上信息判斷,下列說法正確的是。A.氫氣的燃燒熱為-a kJmol-1B.碳的燃燒熱為-c kJmol-1C.無法比較c和d的大小D.12a<b(2)CO燃燒的熱化學方程式為。(3)若使1 g H2和28 g CO完全燃燒,最后恢復到室溫,則放出的熱量為kJ?！窘馕觥?1)氫氣的燃燒熱是1 mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出的熱量,由2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H1=a kJmol-1 可知燃燒熱為- kJmol-1,A項錯誤;碳的燃燒熱是1 mol碳完全燃燒生成二氧化碳放出的熱量,由C(s)+O2(g)CO2(g)H4=d kJmol-1可知,碳的燃燒熱為-d kJmol-1,B項錯誤;依據結合一氧化碳燃燒放熱可以比較c和d的大小,焓變?yōu)樨撝?則c>d,C項錯誤;熱化學方程式化學計量數改變,焓變隨之改變,2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H1=a kJmol-1,液態(tài)水形成氣態(tài)水吸熱,H2(g)+12O2(g)2H2O(g)H2=b kJmol-1,焓變?yōu)樨撝?則b>12a,D項正確。(2)C(s)+12O2(g)CO(g)H3=c kJmol-1;C(s)+O2(g)CO2(g)H4=d kJmol-1,依據蓋斯定律,-得到CO燃燒的熱化學方程式為CO(g)+12O2(g)CO2(g)H=(d-c) kJmol-1。(3)若使1 g H2和28 g CO完全燃燒,n(H2)=1g2gmol-1=0.5 mol,n(CO)=28g28gmol-1=1 mol。2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H1=a kJmol-12a kJ0.5 mol0.25a kJCO(g)+12O2(g)CO2(g)H=(d-c) kJmol-11(d-c) kJ則1 g H2和28 g CO完全燃燒最后恢復到室溫,放出的熱量為-(d-c) kJ+(-0.25a) kJ=(c-d-) kJ?！敬鸢浮?1)D(2)CO(g)+12O2(g)CO2(g)H=(d-c) kJmol-1(3)c-d-3.在298 K、1.01105 Pa,將22 g CO2通入0.75 L 1.0 molL-1NaOH溶液中充分反應,測得反應放出的熱量為a kJ。已知該條件下1 mol CO2通入1 L 2.0 molL-1NaOH溶液中充分反應放出的熱量為b kJ。則CO2與NaOH反應生成NaHCO3的熱化學方程式為()。A.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)H=-(2b-a) kJmol-1B.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)H=+(4a-b) kJmol-1C.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)H=-(4a-b) kJmol-1D.2CO2(g)+2NaOH(aq)2NaHCO3(aq)H=-(8a-2b) kJmol-1【解析】根據題意,22 g CO2通入750 mL 1 molL-1 NaOH溶液中充分反應,n(CO2)=22g44gmol-1=0.5 mol,n(NaOH)=1 molL-10.75 L=0.75 mol。該反應既生成碳酸鈉又生成碳酸氫鈉,化學方程式為2CO2+3NaOHNaHCO3+Na2CO3+H2O,由0.5 mol CO2反應放出熱量為a kJ,則2 mol CO2反應放出熱量為4a kJ,即熱化學方程式為2CO2(g)+3NaOH(aq)NaHCO3 (aq)+Na2CO3(aq)+H2O(l)H=-4a kJmol-1,又1 mol CO2通入1 L 2 molL-1 NaOH溶液中充分反應放出b kJ的熱量,則熱化學方程式為2NaOH(aq)+CO2(g)Na2CO3(aq)+H2O(l)H=-b kJmol-1,由蓋斯定律可知,-可得,NaOH(aq)+CO2(g)NaHCO3(aq)H=-(4a-b) kJmol-1?！敬鸢浮緾4.已知:C(s)+O2(g)CO2(g)H1=-396.5 kJmol-1H2(g)+12O2H2O(g)H2=-241.8 kJmol-1CO(g)+12O2(g)CO2(g)H3=-283.0 kJmol-1根據蓋斯定律寫出碳單質和水蒸氣反應生成水煤氣的熱化學方程式:?！窘馕觥緾(s)+O2(g)CO2(g)H1=-396.5 kJmol-1;H2(g)+12O2H2O(g)H2=-241.8 kJmol-1;CO(g)+12O2(g)CO2(g)H3=-283.0 kJmol-1。根據蓋斯定律,-可得,單質碳和水蒸氣反應生成水煤氣的熱化學方程式為C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=+128.3 kJmol-1 ?！敬鸢浮緾(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=+128.3 kJmol-15.已知下列兩個熱化學方程式:H2(g)+12O2(g)H2O(l)H=-285 kJmol-1;C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)H=-2220.0 kJmol-1。(1)實驗測得3 molH2和C3H8的混合氣體完全燃燒生成液態(tài)水時放熱2790 kJ,則混合氣體中H2和C3H8的體積之比為。(2)已知:H2O(l)H2O(g)H=+44.0 kJmol-1。寫出丙烷燃燒生成CO2和氣態(tài)水的熱化學方程式:?！敬鸢浮?1)21(2)C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g)H=-2044 kJmol-16.已知下列熱化學方程式:Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)H=-24.8 kJmol-1Fe2O3(s)+13CO(g)23Fe3O4(s)+CO2(g)H=-15.73 kJmol-1Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)H=+640.4 kJmol-1則14 g CO氣體還原足量FeO固體得到Fe和CO2氣體時,對應的H為()。A.-218 kJmol-1B.-109 kJmol-1C.+218 kJmol-1D.+109 kJmol-1【解析】由蓋斯定律可知,得到反應CO(g)+FeO(s)Fe(s)+CO2(g),所以其反應熱H=(-24.8kJmol-1)3-(-15.73kJmol-1)3-(+640kJmol-1)26=-109 kJmol-1?！敬鸢浮緽7.已知膽礬溶于水時溶液溫度降低,膽礬分解的熱化學方程式為CuSO45H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l)H=Q1 kJmol-1;室溫下,溶解1 mol無水硫酸銅時放熱Q2 kJ,則下列說法正確的是()。A.Q1>Q2B.Q1=Q2C.Q1<Q2D.無法比較【解析】膽礬溶于水時溶液溫度降低,說明此過程是吸熱過程,即CuSO45H2O(s)CuSO4(aq)+5H2O(l)H1>0,CuSO45H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l)H=Q1 kJmol-1,CuSO4(s)CuSO4(aq)H=-Q2 kJmol-1<0,-可得,CuSO4(s)CuSO4(aq)H=(H1-Q1) kJmol-1=-Q2 kJmol-1<0,因此推出Q1>Q2,故A項正確?！敬鸢浮緼8.肼(H2NNH2)是一種高能燃料,有關化學反應的能量變化如圖所示。已知斷裂1 mol化學鍵所需的能量(kJ):NN鍵為942,OO鍵為500,NN鍵為154。則斷裂1 mol NH鍵所需的能量(kJ)是()。A.194B.391C.516D.658【解析】由圖示可知斷開1 mol N2H4(g)和1 mol O2中所有化學鍵需要吸收的總能量為2752 kJ-534 kJ=2218 kJ,則斷裂1 mol NH鍵所需的能量為2218-500-1544 kJ=391 kJ?！敬鸢浮緽1.H單位中的“mol-1”并不是指每摩爾具體物質,而是指每摩爾具體反應。2.無論化學反應是否可逆,熱化學方程式中的反應熱H都表示反應進行到底時的能量變化。3.比較H大小時,要帶“+”“-”進行比較。4.書寫熱化學方程式時務必要看清題目要求。例如,書寫表示燃燒熱的熱化學方程式時,可燃物的化學計量數必須為1。5.常見物質中的化學鍵數目如下:物質CO2(CO)CH4(CH)P4(PP)SiO2(SiO)石墨金剛石S8(SS)Si鍵數24641.5282我國經濟發(fā)展進入新常態(tài)，需要轉變經濟發(fā)展方式，改變粗放式增長模式，不斷優(yōu)化經濟結構，實現經濟健康可持續(xù)發(fā)展進區(qū)域協調發(fā)展，推進新型城鎮(zhèn)化，推動城鄉(xiāng)發(fā)展一體化因：我國經濟發(fā)展還面臨區(qū)域發(fā)展不平衡、城鎮(zhèn)化水平不高、城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡不協調等現實挑戰(zhàn)。