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总复习 热化学方程式和反应热的计算

【考试目标】
1．了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。
2．理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。
【考点梳理】
要点一、热化学方程式1．定义：表示参加反应物质的量与反应热关系的化学方程式，叫做热化学方程式。
要点诠释：热化学方程式既体现化学反应的物质变化，同时又体现反应的能量变化，还体现了参加反应的反应物的物质的量与反应热关系。如：
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ；ΔH1=-241.8kJ/mol
2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g)；ΔH2=-483.6kJ/mol
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ；ΔH3=-285.8kJ/mol
2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l)；ΔH4=-571.6kJ/mol
2．书写热化学方程式的注意事项：
(1)需注明反应的温度和压强；因反应的温度和压强不同时，其△H不同。 不注明的指101kPa和25℃时的数据。
(2) 要注明反应物和生成物的状态（不同状态，物质中贮存的能量不同）。
如：H2 (g)+O2 (g)==H2O (g) ΔH=－241.8 kJ／mol
H2 (g)+O2 (g)==H2O (1) ΔH=－285.8 kJ／mol
(3)热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数，表示物质的量，它可以是整数也可以是分数。对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其ΔH成比例变化。
如：H2 (g)+Cl2 (g)==2HCl (g) ΔH=－184.6 kJ／mol
H2 (g)+Cl2 (g)==HCl (g) ΔH=－92.3 kJ／mol
(4)△H的单位kJ/mol，表示每mol反应所吸放热量，△H和相应的计量数要对应。
(5)比较△H大小时要带着“﹢”、“﹣”进行比较。
(6)表示反应已完成的热量，可逆反应N2(g) +3H2(g) 2NH3 (g)；△H=- 92.4kJ/mol，是指当1molN2(g)和3molH2(g)完全反应，生成2 mol NH3(g)时放出的热量92.4kJ；2 mol NH3(g)分解生成1molN2(g)和3molH2(g)时吸收热量92.4kJ，即逆反应的△H=+92.4kJ/mol。
３．热化学方程式与化学方程式的比较：
　
化学方程式
热化学方程式
相似点
都能表明化学反应的物质变化，都遵循质量守恒定律。
不同点
含义
只表示化学反应的物质变化。
重点表示化学反应的能量变化。
书写
用化学式表示，遵循质量守恒，各物质的计量数只能是整数，要标出反应条件。
除了化学方程式的一般要求外，还有如下特点：要标出物质状态；非常温常压条件要标出；计量数既可以是整数也可以是分数；要写出△H。
要点二、盖斯定律和反应热的计算。1.盖斯定律的定义　　不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。即化学反应的反应热与反应途径无关，只与反应体系的始态和终态有关。 2.反应热的计算 （1）．根据反应物和生成物的总能量计算
△H＝生成物的总能量－反应物的总能量（2）．根据键能计算
ΔH=反应物键能总和―生成物键能总和
（3）．利用热化学方程式进行相关量的求解
先写出热化学方程式，再根据热化学方程式所体现的物质之间、物质与反应热之间的关系直接求算物质的量或反应热。
（4）．利用盖斯定律求反应热
适当加减已知的热化学方程式，得出待求的热化学方程式，反应热也要进行相应的加减运算，从而得出待求热化学方程式的反应热。
【典型例题】
类型一：热化学方程式的意义及书写
例1、CuCl（s）与O2反应生成CuCl2（s）和一种黑色固体．在25℃、101kPa下，已知该反应每消耗1mol CuCl（s），放热44.4kJ，该反应的热化学方程式是　 。
【思路点拨】黑色固体为CuO；反应条件为常温常压可以略去。
【答案】4CuCl（s）+O2（g）=2CuCl2（s）+2CuO（s）△H=﹣177.6kJ/mol；
【解析】该反应每消耗1mol CuCl（s），放热44.4kJ，消耗4mol CuCl（s），则放热44.4kJ×4=177.6kJ，根据热化学方程式的书写方法，可以写出该反应的热化学方程式为：
4CuCl（s）+O2（g）=2CuCl2（s）+2CuO（s）△H=﹣177.6kJ/mol。
【总结升华】书写热化学方程式，要注意各物质的状态、ΔH的正负及单位。
举一反三：
【变式1】已知充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（ ）
A．2C2H2 (g)+5O2 (g)==4CO2 (g)+2H2O (l)；ΔH=―2b kJ·mol―1
B．C2H2 (g)+O2 (g)==2CO2 (g)+H2O (l)；ΔH=2b kJ·mol―1
C．2C2H2 (g)+5O2 (g)==4CO2 (g)+2H2O (l)；ΔH=―4b kJ·mol―1
D．2C2H2 (g)+5O2 (g)==4CO2 (g)+2H2O (l)；ΔH=+b kJ·mol―1
【答案】C
【变式2】在25℃、101 kPa下，1 g C8H18（辛烷）燃烧生成二氧化碳和液态水时，放出48.40 kJ的热量，表示上述反应的热化学方程式正确的是（ ）
A．C8H18 (l)+O2 (g)==8CO2 (g)+9H2O (g)；ΔH=―48.40 kJ·mol―1
B．C8H18 (l)+O2 (g)==8CO2 (g)+9H2O (l)；ΔH=―5517.60 kJ·mol―1
C．C8H18 (l)+O2 (g)==8CO2 (g)+9H2O (l)；ΔH=+5517.60 kJ·mol―1
D．2C8H18 (l)+25O2 (g)==16CO2 (g)+18H2O (l)；ΔH=―96.80 kJ·mol―1
【答案】B
【解析】1 g辛烷的物质的量为mol，则1 mol C8H18完全燃烧放出的热量为48.40×114=5517.60 kJ，注意燃烧是放热反应，ΔH＜0，并注意各物质的聚集状态。
类型二：有关反应热的计算
例2、SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S-F键。已知：1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1molF-F 、S-F键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。则S(s)＋3F2(g)=SF6(g)的反应热△H为
A. -1780kJ/mol B. -1220 kJ/mol
C.-450 kJ/mol D. +430 kJ/mol
【答案】B
【解析】由题意的1mol S(s)和3molF2(g)形成S原子和F原子共需要吸收能量是280kJ+3×160kJ＝760 kJ。而生成1mol SF6(g)时需形成6molS-F键，共放出6×330kJ＝1980 kJ，因此该反应共放出的热量为1980 kJ－760 kJ＝1220kJ,所以该反应的反应热△H＝－1220 kJ/mol，选项B正确。
【总结升华】本题考查反应热的有关计算。在化学反应中断键需要吸热，而形成新的化学键需要放热。
举一反三：
【变式1】在反应H2+Cl2＝2HCl中，已知H－H键能为436kJ，Cl－Cl键能为247kJ，
H－Cl键能为431kJ，判断该反应是（ ）
A. 吸热反应 B. 放热反应
C. 吸收179kJ热量 D.放出179kJ热量
【答案】BD
【变式2】氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，在反应中，破坏1molH－H键消耗的能量为Q1kJ， 破坏1molO = O键消耗的能量为Q2kJ， 形成1molH－O键释放的能量为Q3kJ。
下列关系式中正确的是（ ）
A. 2Q1 + Q2 > 4Q3 B. 2Q1 + Q2 < 4Q3
C. Q1 + Q2 < Q3 D. Q1 + Q2 = Q3
【答案】B
例3、已知1 g氢气在氧气中完全燃烧，生成气态水放出120.9kJ的热量，试计算1000L标准状况下的氢气完全燃烧所放出的热量。 【答案】1000L标准状况下的氢气完全燃烧所放出的热量为1.08×104 kJ　
【解析】设氢气燃烧的热化学反应的反应热 △H＝－Q kJ/ mol 　　　　 H2 (g) ＋ O2 (g) H2O (g)　 　△H ＝ －Q kJ/ mol 　　　　　 2 g　　　　　　　　　　 　　　　　　　 Q kJ　　　　　 1 g　　　　　　　　　　　　　　　　　120.9 kJ
　　　　
　
Q ＝ 241.8　
△H ＝ －241.8 kJ/ mol 　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　又设1000L标准状况下的氢气完全燃烧所放出的热量为Q1　 　　　　　 H2 (g) ＋ O2 (g) H2O (g)　 　△H ＝ －241.8 kJ/ mol 　 　　　　22.4 L　 　　　　　　　　　　　　　　　　241.8kJ　　　　　 1000 L　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Q1 　　　　　
　Q1 　＝ 1.08×104 kJ　
举一反三：
【变式1】.葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃烧的热化学方程式为：C6H12O6(s)＋6O2(g)＝ 6CO2(g)＋6H2O(l) ；ΔH=－2 800 kJ/mol。葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方程式相同。计算 100g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。  【答案】1556kJ
【解析】根据题意，葡萄糖的燃烧热为2800kJ/mol。　　100 g葡萄糖的物质的量为：n(C6H12O6)= m(C6H12O6 )/M(C6H12O6 ) =100g/180g·mol-1=0.556mol。1mol C6H12O6完全燃烧放出 2 800 kJ的热量，0.556 mol C6H12O6完全燃烧放出的热量为：0.5556 mol×2800 kJ/mol=1556kJ。类型三：盖斯定律的应用
例4、（2019 北京西城二模）已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1
②4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H2
则6NO(g)+4Fe(s)=2Fe2O3(s)+3N2(g) △H ＝_______（用“△H1”、“△H2”表示）。
【答案】△H2－3△H1
【解析】根据盖斯定律：式②—式①×3就得到6NO(g)+4Fe(s)=2Fe2O3(s)+3N2(g)，故△H=△H2－3△H1
【总结升华】应用盖斯定律对方程式进行加减运算时是要注意系数的调整，△H要做相应运算。
举一反三：
【变式1】（2019 全国高考卷3）已知下列反应：
①SO2(g)+2OH? (aq) =SO32? (aq)+H2O(l) ΔH1
②ClO? (aq)+SO32? (aq) =SO42? (aq)+Cl? (aq) ΔH2
③CaSO4(s) =Ca2+（aq）+SO42?（aq） ΔH3
则反应SO2(g)+ Ca2+（aq）+ ClO? (aq) +2OH? (aq) = CaSO4(s) +H2O(l) +Cl? (aq)的ΔH=______。
【答案】ΔH1+ΔH2-ΔH3
【解析】根据盖斯定律可知：a+b-c可得SO2(g)+ Ca2+（aq）+ ClO? (aq) +2OH? (aq) =CaSO4(s) +H2O(l) +Cl? (aq)的ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3
【变式2】（2019 银川一中高三三模）研究化学反应原理对于生产、生活及环境保护具有重要意义。已知：
Cu(s) + 2H+(aq) Cu2+(aq)+ H2(g) ΔH= +64.39 kJ·mol-1
2H2O2(l) 2H2O(l) +O2(g)　ΔH= -196.46 kJ·mol-1
H2(g)+ O2(g) H2O(l)　ΔH= -285.84 kJ·mol-1
则H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的△H为（ ）
A．＋319.68kJ·mol-1 B．＋259.7kJ·mol-1
C．－319.68kJ·mol-1 D．－259.7kJ·mol-1
【答案】C
【解析】H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为：
Cu(s) ＋ 2H+(aq) ＋H2O2(l) Cu2+(aq) ＋2H2O(l)
ΔH＝[64.39 kJ·mol-1+（－196.46）+（－285.84）] kJ·mol-1＝－319.68kJ·mol-1 ，故C正确。
【巩固练习】
一、选择题（每题只有1个选项符合题意）
1．已知在1×105Pa、298 K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ的热量，下列热化学方程式正确的是
A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g)；ΔH＝＋242 kJ·mol－1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)；ΔH＝－484 kJ·mol－1
C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)；ΔH＝＋242 kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)；ΔH＝＋484 kJ·mol－1
2．（2019 复旦大学附中）1，3﹣丁二烯和2﹣丁炔分别与氢气反应的热化学方程式如下：
CH2=CH﹣CH═CH2（g）+2H2（g）→CH3CH2CH2CH3（g） △H=-236.6kJ/mol
CH3﹣C≡C﹣CH3（g）+2H2（g）→CH3CH2CH2CH3（g） △H=-272.7kJ/mol
由此不能判断（　　）
A．1，3﹣丁二烯和2﹣丁炔稳定性的相对大小
B．1，3﹣丁二烯和2﹣丁炔分子储存能量的相对高低
C．1，3﹣丁二烯和2﹣丁炔相互转化的热效应
D．一个碳碳叁键的键能与两个碳碳双键的键能之和的大小
3．已知热化学方程式：　　H2O(g)＝H2(g) +O2(g)；△H = +241.8kJ／mol　　H2(g)+ O2(g) ＝ H2O(1) ；△H = －285.8kJ／mol　　当1g液态水变为水蒸气时，其热量变化是　　A．吸热88kJ 　　　B． 吸热2.44kJ 　　C．放热44kJ　　　　 D． 吸热44kJ ４．在298K、100kPa时，已知：2 ；⊿
；⊿
；⊿
则⊿与⊿和⊿间的关系正确的是
A .⊿=⊿+2⊿ B. ⊿=⊿+⊿
C. ⊿=⊿-2⊿ D. ⊿=⊿- ⊿
５．已知：2H2（g）+ O2(g)=2H2O(l) ；ΔH= -571.6kJ· mol-1
CH4（g）+ 2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH= -890kJ· mol-1
现有H2与CH4的混合气体112L（标准状况），使其完全燃烧生成CO2和H2O(l),若实验测得反应放热3695kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是
A．1∶1 B．1∶3
C．1∶4 D．2∶3
６.已知热化学方程式：2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g)；△H =－98.32kJ／mol，在容器中充入2molSO2和1molO2充分反应，最终放出的热量可能为 　　A． 等于196.64kJ　　　　　　　　　　　　　 B． ＜98.32kJ 　　C． 98.32kJ～196.64kJ　　　　　　　　　　 　D． ＞196.64kJ
７．(2019高考·江苏卷)下列说法正确的是（ ）
A．分子式为C2H6O的有机化合物性质相同
B．相同条件下，等质量的碳按a、b两种途径完全转化，途径a比途径b放出更多热能
途径a：
途径b：
C．在氧化还原反应中，还原剂失去电子总数等于氧化剂得到电子的总数
D．通过化学变化可以直接将水转变为汽油
８.已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ；ΔH=-566 kJ/mol
Na2O2(s)+CO2(g)=Na2CO3(s)+ ；ΔH=-226 kJ/mol
根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是
A．CO的燃烧热为283 kJ
B．右图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系
C．2Na2O2(s)+2CO2(s)=2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH＞-452 kJ/mol
D．CO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时，电子转移数为6.02×1023
９.已知：Fe2O3(s)＋C(s)= CO2(g)＋2Fe(s) ；△H1=234.1kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)=CO2(g) ；△H2=－393.5kJ·mol－1
则：2Fe(s)＋O2(g)=Fe2O3(s)的△H是：
A．－824.4kJ·mol－1 B．－627.6kJ·mol－1
C．－744.7kJ·mol－1 D．－169.4kJ·mol－1
10.某温度下，体积一定的密闭容器中发生如下可逆反应：　　X (g) + Y (g)Z (g) + W (s)； △H＞0，下列叙述正确的是　　A．加入少量W，逆反应速率增大　　B．当容器中气体压强不变时，反应达到平衡　　C．升高温度，平衡逆向移动　　D．平衡后加入X，上述反应的△H增大
11.（2019 苏锡常镇四市高三教学调研）
已知：CO2(g) + C(s) ＝2CO(g) ΔH1
C(s) + H2O(g) ＝ CO(g) + H2(g) ΔH2
CO(g) + H2O(g) ＝CO2(g) + H2(g) ΔH3
CuO(s) + CO(g) ＝Cu(s) + CO2(g) ΔH4
2CuO(s) + C(s) ＝2Cu(s) + CO2(g) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断不正确的是
A．ΔH1 ＞0 B．ΔH2 ＞0
C．ΔH2＜ΔH3 D．ΔH5 ＝ 2ΔH4 +ΔH1
二、填空题：
1.（2019 全国高考卷2）联氨（又称联肼，N2H4，无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料，回答下列问题：
（1）联氨分子的电子式为_____________，其中氮的化合价为____________。
（2）实验室可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程式为___________。
（3）①2O2(g)+N2(g)=N2O4(l) △H1
②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) △H2
③O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) △H3
④2 N2H4(l) + N2O4(l)= 3N2(g)+ 4H2O(g) △H4=-1048.9kJ/mol
上述反应热效应之间的关系式为△H4=________________，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_________________________________________________。
2. 298 K、101 kPa时，合成氨反应的热化学方程式为N2（g）+3H2(g)2NH3(g)；
ΔH=－92.38 kJ·mol－1。在该温度下，取1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在情况下进行反应，测得反应放出的热量总是少于92．38 kJ；其原因是什么？3.反应A(g)+B(g)C(g) +D(g)过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。　　　　　　　　　　　　　　　　（1）该反应是____________________反应（填“吸热”“放热”）； 　　（2）当反应达到平衡时，升高温度，A的转化率______________（填“增大”“减小”“不变”），原因是____________；　　（3）向反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响？_______________，原因是_______________；　　（4）向反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化是：E1_________，E2________（填“增大”“减小”“不变”）。
【参考答案与解析】
1．A
【解析】热化学方程式的书写要求与普通方程式的区别：①一定要标明各物质的状态，B项中水为液态，排除。②化学计量数可用分数表示其实际物质的量，与热量成正比。③用ΔH表示其热效应时：吸热，其值为正；放热，其值为负。H2与O2反应生成水蒸气是放热反应，ΔH应为负值，而其逆反应ΔH则为正值。故排除C、D两项，答案为A项。
2．D
【解析】据△H=生成物的能量和﹣反应物的能量和=反应物的键能和﹣生成物的键能和，可知1，3﹣丁二烯和2﹣丁炔的能量高低，能量越低越稳定。
A、相同条件下2﹣丁炔放出热量比1，3﹣丁二烯多，说明，1，3﹣丁二烯能量低，稳定，故A正确；
B、相同条件下2﹣丁炔放出热量比1，3﹣丁二烯多，说明1，3﹣丁二烯能量低，故B正确；
C、相同条件下，2﹣丁炔放出热量比1，3﹣丁二烯多，说明1，3﹣丁二烯能量低，其相互转化有能量变化，故C正确；
D、1，3﹣丁二烯和2﹣丁炔所含的碳碳单键数目不同，所以不能判断一个碳碳叁键的键能与两个碳碳双键的键能大小，故D错误。
3．B
４. A
【解析】第三个方程式可由第二个方程式乘以2与第一个方程式相加，有盖斯定律可知
△
５. B
【解析】设H2、CH4的物质的量分别为x、ymol，则x + y =5 mol，571.6x/2 + 890y = 3695,
解得x=1.25mol；y=3.75mol，两者比为1：3，故选B项。
６. B
【解析】可逆反应不能进行到底，生成的SO3(g)小于2mol。
７．C
【解析】A：分子式为C2H6O的有机化合物，可以是CH3CH2OH，也可以是CH3OCH3，化学性质不同。
B：根据盖斯定律可知，反应热只和始态和终态有关，跟反应过程无关，反应热不变，等质量的C生成CO2放出的热量相同。
C：在氧化还原反应中，得失电子数目守恒，氧化剂所得的电子数等于还原剂所失的电子数。
D：化学变化过程中元素守恒，此选项违背科学。
故选：C
８. C
【解析】A项，燃烧热的单位出错，应为kJ/mol，错；图中的量标明错误，应标为2molCO和2molCO2，故Ｂ错。CO2气体的能量大于固体的能量，故C项中放出的能量应小于452kJ，而△H用负值表示时，则大于-452kJ/mol，Ｃ正确；将下式乘以2，然后与上式相加，再除以2，即得CO与Na2O2的反应热，所得热量为5０９kJ，电子转移数为２×6.02×1023，故D项错。
９. A
【解析】×（2）－（1）得：2 Fe(s)+O2(g) = Fe2O3(s)，则ΔΗ=ΔΗ2-ΔΗ1= -824.4 kJ·mol-1１０. B
【解析】D项中反应的△H只与方程式系数有关，△H应不变。
11．C
【解析】前两个反应为吸热反应，所以ΔH1、ΔH2 均大于0，A、B正确；第3个反应为ΔH3=ΔH2-ΔH1，ΔH2=ΔH3 + ΔH1，由前分析ΔH1、ΔH2 均大于0，所以ΔH2>ΔH3，C错误。
二、填空题
1. 【答案】（1） ；-2价
（2）NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O
（3）△H4=2△H3-2△H2-△H1 ；联胺有强还原性，N2O4有强氧化性，两者在一起易发生自发地氧化还原反应
【解析】（1）联氨是由两种非金属形成的共价化合物，电子式为，根据化合物代数和为零，所以其中氮的化合物为-2价。
（2）次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，Cl元素的化合物由+1价降低到-1价，N元素的化合价由-3价升高到-2价，根据得失电子守恒和原子守恒配平，反应的化学方程式为NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O。
（3）根据盖斯定律，反应热效应之间的关系式为△H4=2△H3-2△H2-△H1。联氨有还原性，N2O4有强氧化性，两者在一起易发生自发地氧化还原反应，产生气体且放出大量的热，所以联氨和N2O4可作为火箭推进剂。
2.【解析】此反应是可逆反应，在一定条件下反应，最终达到平衡，反应物转化率永远小于1；仅取1 mol N2(g)和3 mol H2(g) 放在一密闭容器中，二者不可能完全反应，则生成的NH3(g)少于2 mol，故放出的热量总是少于92．38 kJ。3.答案：（1）放热；（2）减小；该反应正反应为放热反应，升高温度使平衡向逆反应方向移动；（3）无影响；加入催化剂不会导致平衡的移动。（4）减小；减小。

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