第二節(jié)反應(yīng)熱的計(jì)算第1課時(shí)蓋斯定律[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.知道化學(xué)反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化遵循能量守恒定律，理解蓋斯定律的內(nèi)容，了解其在科學(xué)研究中的意義。2.依據(jù)生活中的常識(shí)，構(gòu)建蓋斯定律模型，理解蓋斯定律的本質(zhì)，形成運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行相關(guān)判斷或計(jì)算的思維模型。一、蓋斯定律的理解1.內(nèi)容一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，不管是一步完成的還是分幾步完成的，其反應(yīng)熱是相同的。2.特點(diǎn)蓋斯定律遵循能量守恒定律，在一定條件下，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。3.意義應(yīng)用蓋斯定律，可以間接計(jì)算以下情況(不能直接測(cè)定)的反應(yīng)熱：(1)有些反應(yīng)進(jìn)行得很慢；(2)有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生；(3)有些反應(yīng)往往伴有副反應(yīng)發(fā)生。1.一定條件下，某反應(yīng)始態(tài)和終態(tài)相同，反應(yīng)的途徑有如圖所示(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)三種。ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5。2.C不完全燃燒反應(yīng)C(s)+12O2(g)=CO(g)的ΔH無(wú)法直接測(cè)得，可利用C(s)和CO(g)的燃燒熱分別為393.5kJ·mol-1、283.0kJ·mol-1分析第一步：寫出二者燃燒熱的熱化學(xué)方程式：C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1，CO(g)+12O2(g)=CO2(g)ΔH2=

-283.0kJ·mol-1。第二步：設(shè)計(jì)虛擬路徑反應(yīng)C(s)+O2(g)=CO2(g)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化與能量變化表示如下：則C(s)+12O2(g)=CO(g)的ΔH=ΔH1-ΔH2=-110.5kJ·mol-1。二、蓋斯定律應(yīng)用的常見(jiàn)方法類型一虛擬路徑法若由A生成D可以有兩個(gè)途徑：①由A直接生成D，反應(yīng)熱為ΔH；②由A生成B，再由B生成C，最后由C生成D，每一步的反應(yīng)熱分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3，則各反應(yīng)熱之間的關(guān)系如圖所示。例1鎂和氯氣反應(yīng)生成氯化鎂的能量關(guān)系如圖所示。則ΔH6=(用ΔH1~ΔH5表示)。

答案ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4-ΔH5類型二加合法例2用水吸收NOx的相關(guān)熱化學(xué)方程式如下：2NO2(g)+H2O(l)=HNO3(aq)+HNO2(aq)ΔH=-116.1kJ·mol-13HNO2(aq)=HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)ΔH=+75.9kJ·mol-1反應(yīng)3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=kJ·mol-1。

答案-136.2解析比較目標(biāo)方程式和已知方程式，顯然HNO2(aq)是要消去的中間產(chǎn)物，且其分別在已知方程式的異側(cè)，應(yīng)用加法。給兩個(gè)已知方程式由上至下編號(hào)為①、②，消去HNO2(aq)，再化簡(jiǎn)為目標(biāo)方程式，算法如下：目標(biāo)方程式=12(①×3+②)，則ΔH=12×(-116.1kJ·mol-1×3+75.9kJ·mol-1)=-136.2kJ·mol1.假設(shè)反應(yīng)體系的始態(tài)為甲，中間態(tài)為乙，終態(tài)為丙，它們之間的變化如圖所示，則下列說(shuō)法不正確的是()A.|ΔH1|>|ΔH2|B.|ΔH1|<|ΔH3|C.ΔH1+ΔH2+ΔH3=0D.甲→丙的ΔH=ΔH1+ΔH2答案A解析題述過(guò)程中甲為始態(tài)，乙為中間態(tài)，丙為終態(tài)，由蓋斯定律可知，甲→丙的ΔH=ΔH1+ΔH2，D項(xiàng)正確；在題述過(guò)程中ΔH1與ΔH2的相對(duì)大小無(wú)法判斷，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由|ΔH3|=|ΔH1|+|ΔH2|知，|ΔH1|<|ΔH3|，B項(xiàng)正確；從能量守恒的角度可知，ΔH1+ΔH2+ΔH3=0，C項(xiàng)正確。2.NO加速臭氧層被破壞，其反應(yīng)過(guò)程如圖所示。反應(yīng)O3(g)+O(g)=2O2(g)ΔH=-143kJ·mol-1反應(yīng)1：O3(g)+NO(g)=NO2(g)+O2(g)ΔH1=-200.2kJ·mol-1反應(yīng)2：熱化學(xué)方程式為。

答案NO2(g)+O(g)=NO(g)+O2(g)ΔH2=+57.2kJ·mol-1解析反應(yīng)2為NO2和O生成NO和O2，根據(jù)蓋斯定律可知ΔH2=ΔH-ΔH1。3.已知：①Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g)ΔH1=+1344.1kJ·mol-1②2AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g)ΔH2=+1169.2kJ·mol-1由Al2O3、C和Cl2反應(yīng)生成AlCl3的熱化學(xué)方程式為。

答案Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g)ΔH=+174.9kJ·mol-1解析根據(jù)蓋斯定律，由①-②可得Al2O3、C和Cl2反應(yīng)生成AlCl3的熱化學(xué)方程式。4.以NH3和CO2為原料合成化肥——尿素[CO(NH2)2]，兩步反應(yīng)的能量變化如圖所示。寫出合成CO(NH2)2(s)的熱化學(xué)方程式：

。

答案2NH3(g)+CO2(g)=H2O(g)+CO(NH2)2(s)ΔH=(E1+E3-E2-E4)kJ·mol-1解析2NH3(g)+CO2(g)=NH2COONH4(s)ΔH1=(E1-E2)kJ·mol-1，NH2COONH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH2=(E3-E4)kJ·mol-1，兩式相加得，2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH=ΔH1+ΔH2=(E1+E3-E2-E4)kJ·mol-1。5.CH4與CO2重整的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為反應(yīng)Ⅰ：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)ΔH=+246.5kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ：H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2kJ·mol-1反應(yīng)Ⅲ：2CO(g)=CO2(g)+C(s)ΔH=-172.5kJ·mol-1在CH4與CO2重整體系中通入適量H2O(g)，可減少C(s)的生成，反應(yīng)3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)=4CO(g)+8H2(g)的ΔH=。

答案+657.1kJ·mol-1解析依據(jù)蓋斯定律可知，Ⅰ×3-Ⅱ×2即得到反應(yīng)：3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)=4CO(g)+8H2(g)的ΔH=[(+246.5×3)-(+41.2×2)]kJ·mol-1=+657.1kJ·mol-1。利用蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式的關(guān)鍵是結(jié)合已知熱化學(xué)方程式消去“中間產(chǎn)物”，得到目標(biāo)熱化學(xué)方程式，采用“目標(biāo)加合法”可快速消去“中間產(chǎn)物”，反應(yīng)熱也隨之相加減。課時(shí)對(duì)點(diǎn)練[分值：100分][1~8題，每小題7分]題組一蓋斯定律及其應(yīng)用1.下列關(guān)于蓋斯定律的描述不正確的是()A.化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱不僅與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，也與反應(yīng)的途徑有關(guān)B.化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的C.利用蓋斯定律可間接計(jì)算通過(guò)實(shí)驗(yàn)難以測(cè)定的反應(yīng)的反應(yīng)熱D.利用蓋斯定律可以計(jì)算有副反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)的反應(yīng)熱答案A2.(2025·昆明高二期末)關(guān)于如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系(X代表鹵素)，下列說(shuō)法不正確的是()A.2H(g)+2X(g)=2HX(g)ΔH3<0B.生成HX的反應(yīng)熱與途徑無(wú)關(guān)，所以ΔH1=ΔH2+ΔH3C.途徑Ⅰ生成HCl放出的熱量比生成HBr放出的熱量多，說(shuō)明HBr比HCl穩(wěn)定D.化學(xué)鍵的斷裂和形成時(shí)的能量變化是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因答案C解析形成化學(xué)鍵時(shí)釋放能量，焓變小于0，則ΔH3<0，A項(xiàng)正確；反應(yīng)熱與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)，故ΔH1=ΔH2+ΔH3，B項(xiàng)正確。3.氫鹵酸的能量關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.已知HF氣體溶于水放熱，則HF的ΔH1>0B.相同條件下，HCl的ΔH2比HBr的小C.相同條件下，HCl的(ΔH3+ΔH4)比HI的大D.一定條件下，氣態(tài)原子生成1molH—X放出akJ能量，則該條件下ΔH2=-akJ·mol-1答案A解析由于HF氣體溶于水放熱，則HX(aq)→HX(g)吸收熱量，故ΔH1>0，A正確；由于HCl比HBr穩(wěn)定，所以相同條件下HCl的ΔH2比HBr的大，B錯(cuò)誤；ΔH3+ΔH4代表H(g)→H+(aq)的焓變，與HX無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；一定條件下，氣態(tài)原子生成1molH—X放出akJ能量，則斷開(kāi)1molH—X形成氣態(tài)原子吸收akJ能量，即ΔH2=+akJ·mol-1，D錯(cuò)誤。題組二利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱的一般方法4.(2024·廣東清遠(yuǎn)高二上期中)將CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物可實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。如：①C2H4(g)+H2O(l)C2H5OH(l)ΔH1=-44.2kJ·mol-1②2CO2(g)+2H2O(l)C2H4(g)+3O2(g)ΔH2=+1411.0kJ·mol-1假定2CO2(g)+3H2O(l)C2H5OH(l)+3O2(g)ΔH=xkJ·mol-1，則x為A.-1455.2 B.+1455.2C.-1366.8 D.+1366.8答案D解析根據(jù)蓋斯定律①+②可得2CO2(g)+3H2O(l)C2H5OH(l)+3O2(g)，則ΔH=(-44.2kJ·mol-1)+(+1411.0kJ·mol-1)=+1366.8kJ·mol-1，故選D。5.(2024·吉林四平期中)已知：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH1=akJ·mol-1②3H2(g)+Fe2O3(s)=2Fe(s)+3H2O(l)ΔH2=bkJ·mol-1③2Fe(s)+32O2(g)=Fe2O3(s)ΔH則ΔH3為()A.(32a-b)kJ·molB.(23a-b)kJ·molC.(b-32a)kJ·molD.(b-23a)kJ·mol答案A解析根據(jù)蓋斯定律可知反應(yīng)③=32×①-②，則ΔH3=32ΔH1-ΔH2=(32a-b)6.已知熱化學(xué)方程式：H2O(g)=H2(g)+12O2(g)ΔH=+241.8kJ·mol-1，H2(g)+12O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mol-1。當(dāng)1g水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水時(shí)，其焓變?yōu)?A.+4.4kJ·mol-1B.-4.4kJ·mol-1C.-2.44kJ·mol-1D.+2.44kJ·mol-1答案C解析①H2O(g)=H2(g)+12O2(g)ΔH=+241.8kJ·mol-1，②H2(g)+12O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mol-1，根據(jù)蓋斯定律，①+②可得H2O(g)=H2O(l)ΔH=-44kJ·mol-1，由該熱化學(xué)方程式可知，18g水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水時(shí)放出44kJ的熱量，則1g水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水時(shí)，放出的熱量是4418kJ≈2.44kJ，即當(dāng)1g水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水時(shí)，其ΔH=-2.44kJ·mol-17.以下反應(yīng)可表示獲得乙醇并將乙醇用作汽車燃料的過(guò)程：①6CO2(g)+6H2O(l)=C6H12O6(s)+6O2(g)ΔH1②C6H12O6(s)=2C2H5OH(l)+2CO2(g)ΔH2③C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔH3下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A.6CO2(g)+6H2O(g)=C6H12O6(s)+6O2(g)ΔH4，則ΔH4<ΔH1B.2ΔH3=-ΔH1+ΔH2C.植物的光合作用通過(guò)反應(yīng)①將熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D.在不同油耗汽車中發(fā)生反應(yīng)③，ΔH3會(huì)不同答案A解析反應(yīng)①可視為C6H12O6(s)燃燒的逆反應(yīng)，為吸熱反應(yīng)，相同質(zhì)量氣態(tài)水的能量高于液態(tài)水，6CO2(g)+6H2O(g)=C6H12O6(s)+6O2(g)ΔH4，則ΔH4<ΔH1，故A正確；根據(jù)蓋斯定律，-①×12-②×12可得C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔH3=-12ΔH1-12ΔH2，2ΔH3=-ΔH1-ΔH2，故B錯(cuò)誤；植物的光合作用通過(guò)反應(yīng)①將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故C錯(cuò)誤；ΔH3指“每摩爾反應(yīng)”的焓變，在不同油耗汽車中發(fā)生反應(yīng)③，ΔH8.已知：斷開(kāi)1molH—H、OO和O—H需要吸收的能量分別為436kJ、496kJ和462kJ；2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH=-220kJ·mol-1；C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH=akJ·mol-1。則a為()A.-332 B.-118 C.+130 D.+350答案C解析①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH=akJ·mol-1，②2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH=-220kJ·mol-1，由蓋斯定律可知，①×2-②得2H2O(g)=O2(g)+2H2(g)ΔH=(2a+220)kJ·mol-1，由ΔH=斷裂反應(yīng)物中化學(xué)鍵所吸收的能量-形成生成物中化學(xué)鍵所釋放的能量=4×462kJ·mol-1-496kJ·mol-1-2×436kJ·mol-1=(2a+220)kJ·mol-1，解得a=+130，C項(xiàng)正確。[9~11題，每小題7分]9.已知化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)只與反應(yīng)物的初始狀態(tài)和生成物的最終狀態(tài)有關(guān)，如圖Ⅰ所示：ΔHa=ΔHb+ΔHc。根據(jù)上述原理和圖Ⅱ所示，判斷下列各項(xiàng)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)熱關(guān)系中不正確的是()A.A→F的ΔH=-ΔH6B.A→D的ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3C.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0D.ΔH1+ΔH6=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5答案D解析根據(jù)熱化學(xué)方程式的含義，互為可逆的兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)其焓變互為相反數(shù)，即A→F的ΔH=-ΔH6，A正確；根據(jù)蓋斯定律：A→D的ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3，B正確；對(duì)于自身物質(zhì)而言，物質(zhì)的能量是固定的，即H是一定的，但是焓變?yōu)?，ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0，ΔH1+ΔH6=-(ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5)，C正確，D錯(cuò)誤。10.把溫度為20℃，濃度為1.0mol·L-1的硫酸溶液和2.2mol·L-1的堿液各50mL混合，攪拌，測(cè)得酸堿混合物的溫度變化數(shù)據(jù)如表(溶液密度為1g·mL-1，比熱容為4.184kJ·kg-1·℃-1)。反應(yīng)物起始溫度T1/℃終止溫度T2/℃H2SO4+NaOH2033.6H2SO4+NH3·H2O2032.6則NH4+(aq)+OH-(aq)NH3·H2O(aq)的ΔH約為(A.+4.2kJ·mol-1 B.+2.1kJ·mol-1 C.-2.1kJ·mol-1 D.-4.2kJ·mol-1答案D解析50mL1.0mol·L-1的H2SO4溶液與50mL2.2mol·L-1的NaOH溶液反應(yīng)，NaOH過(guò)量。根據(jù)反應(yīng)實(shí)質(zhì)，結(jié)合題中信息可知，反應(yīng)①2H+(aq)+2OH-(aq)=2H2O(l)的ΔH=-4.184×(50+50)×1×10-3×(33.6-20)1×50×10-3kJ·mol-1≈-113.8kJ·mol-1；同理，反應(yīng)②2H+(aq)+2NH3·H2O(aq)=2NH4+(aq)+2H2O(l)的ΔH=-4.184×(50+50)×1×10-3×(32.6-20)1×50×10-3kJ·mol-1≈-105.4kJ·mol-1；根據(jù)蓋斯定律可知，由12×(①-②)可得NH4+(aq)+OH-(aq)NH311.SO2的催化氧化反應(yīng)是合成硫酸的重要步驟，如圖是該反應(yīng)中的能量變化示意圖。已知：SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(aq)ΔH4=-dkJ·mol-1，且a、b、c、d均為正值。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.SO2催化氧化反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH3=-ckJ·mol-1B.2SO2(g)+O2(g)2SO3(s)的ΔH<ΔH3C.由S(g)和O(g)形成1molSO3(g)中所含化學(xué)鍵放出的能量為a+D.2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l)=2H2SO4(aq)ΔH=-(c+d)kJ·mol-1答案D解析由于凝華放熱，SO3(g)SO3(s)為放熱反應(yīng)，則2SO2(g)+O2(g)2SO3(s)的ΔH<ΔH3，B正確；由蓋斯定律可知S(g)+3O(g)=SO3(g)ΔH=-a+b+c2kJ·mol-1，則S(g)和O(g)形成1molSO3(g)中所含化學(xué)鍵放出的能量為a+b+c2kJ，C正確；由蓋斯定律可得2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l)=2H2SO4(aq)ΔH=-(c+212.(8分)按要求計(jì)算反應(yīng)熱。(1)[2022·廣東，19(1)②]Cr2O3催化丙烷脫氫過(guò)程中，部分反應(yīng)歷程如圖，X(g)→Y(g)過(guò)程的焓變?yōu)?列式表示)。

(2)已知CO(g)和H2(g)的燃燒熱分別為283.0kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1。CO與H2合成甲醇的能量變化如圖所示：則用CO2(g)和H2(g)制備甲醇和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為。

答案(1)(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)(2)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)ΔH=-93.8kJ·mol-1解析(1)設(shè)反應(yīng)過(guò)程中第一步的產(chǎn)物為M，第二步的產(chǎn)物為N，則X→M的ΔH1=E1-E2，M→N的ΔH2=ΔH，N→Y的ΔH3=E3-E4，根據(jù)蓋斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓變?yōu)棣1+ΔH2+ΔH3=(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)。(2)根據(jù)CO(g)和H2(g)的燃燒熱，可列熱化學(xué)方程式：(Ⅰ)CO(g)+12O2(g)=CO2(g)ΔH1=-283.0kJ·mol-1，(Ⅱ)H2(g)+12O2(g)=H2O(l)ΔH2=-285.8kJ·mol-1；根據(jù)圖像曲線變化可寫出熱化學(xué)方程式(Ⅲ)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)ΔH3=-(510-419)kJ·mol-1=-91kJ·mol-1。根據(jù)蓋斯定律，利用(Ⅱ)+(Ⅲ)-(Ⅰ13.(7分)[2021·福建，13(1)(3)]化學(xué)鏈燃燒(CLC)是利用載氧體將空氣中的氧傳輸至燃料的新技術(shù)，與傳統(tǒng)燃燒方式相比，避免了空氣和燃料的直接接觸，有利于高效捕集CO2?；贑uO/Cu2O載氧體的甲烷化學(xué)鏈燃燒技術(shù)示意圖如下?？諝夥磻?yīng)器與燃料反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)分別為①2Cu2O(s)+O2(g)4CuO(s)ΔH1=-227kJ·mol-1②8CuO(s)+CH4(g)4Cu2O(s)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH2=-348kJ·mol-1(1)反應(yīng)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)ΔH=kJ·mol-1。

(3)氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：載氧體Ⅰ(填“>”“=”或“<”)載氧體Ⅱ。

答案(1)-802(3)>解析(1)根據(jù)蓋斯定律，①×2+②得反應(yīng)：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-227kJ·mol-1×