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主題14:化學能與熱能 李仕才 考點四　蓋斯定律及反應(yīng)熱的計算 　　一、反應(yīng)熱大小的比較 1.看物質(zhì)狀態(tài)。物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)轉(zhuǎn)化時的能量變化如下: 2.看ΔH的符號。比較反應(yīng)熱大小時不要只比較ΔH數(shù)值的大小,還要考慮其符號。 3.看化學計量數(shù)。當反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)相同時,化學計量數(shù)越大,放熱反應(yīng)的ΔH越小,吸熱反應(yīng)的ΔH越大。 4.看反應(yīng)的程度。對于可逆反應(yīng),參加反應(yīng)的物質(zhì)的量和狀態(tài)相同時,反應(yīng)的程度越大,熱量變化越大。 【特別提醒】吸、放熱反應(yīng)過程中,比較吸收或放出熱量(Q)的多少時,只比較數(shù)值大小,但比較ΔH大小時,必須帶“+”“-”比較,對放熱反應(yīng),放熱越多,ΔH越小;對吸熱反應(yīng),吸熱越多,ΔH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(yīng),無論是一步完成還是分幾步完成,其反應(yīng)熱是相同的,即化學反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)、終態(tài)有關(guān),而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。 2.書寫方法 三、反應(yīng)熱的計算 1.利用物質(zhì)能量計算:ΔH=??E(生成物)-??E(反應(yīng)物)。 2.利用鍵能進行計算:ΔH=??E(反應(yīng)物鍵能)-??E(生成物鍵能)。 3.利用活化能(Ea)進行計算:ΔH=Ea(反應(yīng)物)-Ea(生成物)。 4.利用蓋斯定律進行計算:對于存在下列關(guān)系的反應(yīng),ΔH3=ΔH1+ΔH2。 1.相同條件下,下列各組熱化學方程式(溶液中的反應(yīng)均是在稀溶液之間進行的)中,ΔH1>ΔH2的是(　　)。 A.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH1;CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)　ΔH2 B.H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　ΔH1;H+(aq)+NH3H2O(aq)N(aq)+H2O(l)　ΔH2 C.S(s)+O2(g)SO2(g)　ΔH1;S(g)+O2(g)SO2(g)　ΔH2 D.CO2(g)CO(g)+12O2(g)　ΔH1;2CO2(g)2CO(g)+O2(g)　ΔH2 【解析】氫氣燃燒是放熱反應(yīng),ΔH1<0,石灰石的分解是吸熱反應(yīng),ΔH2>0,故ΔH1<ΔH2,A項錯誤;中和反應(yīng)放出熱量,強酸與強堿反應(yīng)的中和熱數(shù)值大于弱堿與強酸反應(yīng)的中和熱數(shù)值,故ΔH1<ΔH2,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ΔH1>ΔH2,C項正確;因CO燃燒生成CO2是放熱反應(yīng),所以CO2分解是吸熱反應(yīng),ΔH1為正值,前一個反應(yīng)吸收的熱量小于后者,故ΔH1<ΔH2,D項錯誤。 【答案】C 2.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: ①2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH1=a kJmol-1 ②H2(g)+12O2(g)2H2O(g)　ΔH2=b kJmol-1 ③C(s)+12O2(g)CO(g)　ΔH3=c kJmol-1 ④C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH4=d kJmol-1 (1)根據(jù)以上信息判斷,下列說法正確的是　　　　。 A.氫氣的燃燒熱為-a kJmol-1 B.碳的燃燒熱為-c kJmol-1 C.無法比較c和d的大小 D.12ad,C項錯誤;熱化學方程式化學計量數(shù)改變,焓變隨之改變,①2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH1=a kJmol-1,液態(tài)水形成氣態(tài)水吸熱,②H2(g)+12O2(g)2H2O(g)　ΔH2=b kJmol-1,焓變?yōu)樨撝?則b>12a,D項正確。(2)③C(s)+12O2(g)CO(g)　ΔH3=c kJmol-1;④C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH4=d kJmol-1,依據(jù)蓋斯定律,④-③得到CO燃燒的熱化學方程式為CO(g)+12O2(g)CO2(g)　ΔH=(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)　ΔH1=a kJmol-1 2　 a kJ 0.5 mol　　 0.25a kJ CO(g)+12O2(g)CO2(g)　ΔH=(d-c) kJmol-1 1 (d-c) kJ 則1 g H2和28 g CO完全燃燒最后恢復(fù)到室溫,放出的熱量為-(d-c) kJ+(-0.25a) kJ=(c-d-) kJ。 【答案】(1)D (2)CO(g)+12O2(g)CO2(g)　 ΔH=(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(yīng),測得反應(yīng)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(yīng)放出的熱量為b kJ。則CO2與NaOH反應(yīng)生成NaHCO3的熱化學方程式為(　　)。 A.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)　 ΔH=-(2b-a) kJmol-1 B.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)　 ΔH=+(4a-b) kJmol-1 C.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)　 ΔH=-(4a-b) kJmol-1 D.2CO2(g)+2NaOH(aq)2NaHCO3(aq)　 ΔH=-(8a-2b) kJmol-1 【解析】根據(jù)題意,22 g CO2通入750 mL 1 molL-1 NaOH溶液中充分反應(yīng),n(CO2)=22g44gmol-1=0.5 mol,n(NaOH)=1 molL-10.75 L=0.75 mol。該反應(yīng)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(yīng)放出熱量為a kJ,則2 mol CO2反應(yīng)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)　ΔH=-4a kJmol-1①,又1 mol CO2通入1 L 2 molL-1 NaOH溶液中充分反應(yīng)放出b kJ的熱量,則熱化學方程式為2NaOH(aq)+CO2(g)Na2CO3(aq)+H2O(l)　ΔH=-b kJmol-1②,由蓋斯定律可知,①-②可得,NaOH(aq)+CO2(g)NaHCO3(aq)　ΔH=-(4a-b) kJmol-1。 【答案】C 4.已知:C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH1=-396.5 kJmol-1 H2(g)+12O2H2O(g)　ΔH2=-241.8 kJmol-1 CO(g)+12O2(g)CO2(g)　ΔH3=-283.0 kJmol-1 根據(jù)蓋斯定律寫出碳單質(zhì)和水蒸氣反應(yīng)生成水煤氣的熱化學方程式:　。 【解析】①C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH1=-396.5 kJmol-1;②H2(g)+12O2H2O(g)　ΔH2=-241.8 kJmol-1;③CO(g)+12O2(g)CO2(g)　ΔH3=-283.0 kJmol-1。根據(jù)蓋斯定律,①-②-③可得,單質(zhì)碳和水蒸氣反應(yīng)生成水煤氣的熱化學方程式為C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=+128.3 kJmol-1 。 【答案】C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　 ΔH=+128.3 kJmol-1 5.已知下列兩個熱化學方程式:H2(g)+12O2(g)H2O(l)　ΔH=-285 kJmol-1;C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=-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)　ΔH=+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:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【答案】(1)2∶1 (2)C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g)　 ΔH=-2044 kJmol-1 6.已知下列熱化學方程式: ①Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)　 ΔH=-24.8 kJmol-1 ②Fe2O3(s)+13CO(g)23Fe3O4(s)+CO2(g)　 ΔH=-15.73 kJmol-1 ③Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)　 ΔH=+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(yīng)的ΔH為(　　)。 A.-218 kJmol-1　　　　B.-109 kJmol-1 C.+218 kJmol-1 D.+109 kJmol-1 【解析】由蓋斯定律可知,得到反應(yīng)CO(g)+FeO(s)Fe(s)+CO2(g),所以其反應(yīng)熱ΔH=(-24.8kJmol-1)3-(-15.73kJmol-1)3-(+640kJmol-1)26=-109 kJmol-1。 【答案】B 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)　ΔH=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>Q2 B.Q1=Q2 C.Q10,②CuSO45H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l)　ΔH=Q1 kJmol-1,③CuSO4(s)CuSO4(aq)　ΔH=-Q2 kJmol-1<0,①-②可得,CuSO4(s)CuSO4(aq)　ΔH=(ΔH1-Q1) kJmol-1=-Q2 kJmol-1<0,因此推出Q1>Q2,故A項正確。 【答案】A 8.肼(H2N—NH2)是一種高能燃料,有關(guān)化學反應(yīng)的能量變化如圖所示。已知斷裂1 mol化學鍵所需的能量(kJ):N≡N鍵為942,OO鍵為500,N—N鍵為154。則斷裂1 mol N—H鍵所需的能量(kJ)是(　　)。 A.194　　　B.391 C.516　　　D.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 N—H鍵所需的能量為2218-500-1544 kJ=391 kJ。 【答案】B 1.ΔH單位中的“mol-1”并不是指每摩爾具體物質(zhì),而是指每摩爾具體反應(yīng)。 2.無論化學反應(yīng)是否可逆,熱化學方程式中的反應(yīng)熱ΔH都表示反應(yīng)進行到底時的能量變化。 3.比較ΔH大小時,要帶“+”“-”進行比較。 4.書寫熱化學方程式時務(wù)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(shù)必須為1。 5.常見物質(zhì)中的化學鍵數(shù)目如下: 物質(zhì) CO2 (CO) CH4 (C—H) P4 (P—P) SiO2 (Si—O) 石墨 金剛 石 S8 (S—S) Si 鍵數(shù) 2 4 6 4 1.5 2 8 2