大單元五化學(xué)反應(yīng)與能量變化

第17講反應(yīng)熱蓋斯定律

備彎導(dǎo)航

1.能從宏觀和微觀的兩個角度分析放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)。

復(fù)習(xí)目標(biāo)2.了解反應(yīng)熱的概念，知道化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)與焰變的關(guān)系。

3.能依據(jù)蓋斯定律進(jìn)行反應(yīng)熱的簡單計算。

［吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)h廠你燒熱1

回應(yīng)熱與能量圖卜式一熱、殆變?

熟記網(wǎng)絡(luò)耐熱與化學(xué)鍵PN燃料的充制明

［熱化學(xué)方程式31_鬻口

［1蓋善斯定律產(chǎn)場北幽廠口胃化進(jìn)學(xué)行的反方應(yīng)向j

1.判斷正誤(正確的打'<"，錯誤的打"X”)。

⑴(2021?江蘇卷)黑火藥爆炸反應(yīng)為2KNO3+S+3C=K2S+N2t+3CO2t,其爆炸時吸收熱

量()

(2)一定條件下，石墨轉(zhuǎn)化為金剛石要吸收能量，則金剛石比石墨穩(wěn)定()

(3)(2022?江蘇卷)如圖1所示的“吸收”“轉(zhuǎn)化”過程中，溶液的溫度下降()

⑷如圖2所示，AHI>AH2()

△Hl

2H2(g),2(g；

煙氣中的CO；-------caO2H2Q(g)\\牛

醺一盅一焉|2氏0(1)____\|「冊Y(8>

I1|j,?忠.

課前自測

KOH(aq)^——?C02,反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)進(jìn)程

圖1圖2圖3

(5)(2024.江蘇卷)SO2與。2反應(yīng)中，催化劑V2o5能減小該反應(yīng)的熔變()

聲y日

(6)(2020?江蘇卷)SiC14(g)+2H2(g)」^-Si(s)+4HCl(g),用E表示鍵能，該反應(yīng)A/7-4E(Si—C1)

+2E(H—H)-4E(H—Cl)()

(7)(2022?江蘇卷)甲烷(燃燒熱為890.3kJ/mol)的燃燒：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

AH=+890.3kJ/mol()

2.完成下列填空。

(8)(2022?廣東卷)。2。3催化丙烷脫氫過程中，部分反應(yīng)歷程如上圖3所示，X(g)-Y(g)過程的

熔變?yōu)開__________________________________________(列式表示)

杳點(diǎn)礎(chǔ)新

考點(diǎn)1反應(yīng)熱(焰變)

知識梳理

知識EI反應(yīng)熱、焰變

i.反應(yīng)熱：在等溫條件下，化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量，稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng),

簡稱反應(yīng)熱(蘇教版定義：在化學(xué)反應(yīng)過程中，當(dāng)反應(yīng)物和生成物具有相同溫度時，吸收或釋放的熱)。

2.焰變：等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)熱等于反應(yīng)的焰變(蘇教版定義：在恒壓的條件下，化

學(xué)反應(yīng)過程中吸收或釋放的熱)。

3.常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)

(1)放熱反應(yīng)

①所有的燃燒反應(yīng)：

,點(diǎn)燃

如CH4+2O2三蘭三CO2+2H2O

②中和反應(yīng)：

如NaOH+HCl=NaCl+H2O

③金屬與酸反應(yīng)：

如Mg+2HCl=MgCl2+H2t

④鋁熱反應(yīng)：

如2Al+Fe2O3=^=A12O3+2Fe

⑤堿性氧化物與水反應(yīng)：

如CaO+H2O=Ca(OH)2

⑥大多數(shù)化合反應(yīng)：

如N2+3H2/消壓2NH3

催化劑

(2)吸熱反應(yīng)

①制水煤氣：

C+H2O(g)式*CO+H2

②高爐煉鐵中還原氣co的制備：

C+CO2更&2co

③Ba(OH)2-8H2O+2NH4Cl=BaCL+2NH3t+10H2O

④鹽類水解：

+

如NH：+H20J-^NH3H2O+H

⑤大多數(shù)分解反應(yīng)：

如CaCCh更&CaO+CCht

4.放熱、吸熱的理論分析

(1)從能量圖的角度分析

①放熱反應(yīng)

始(叫反應(yīng)物

放熱反應(yīng)

人教版蘇教版

②吸熱反應(yīng)

吸熱反應(yīng)

人教版

(2)從化學(xué)鍵的角度分析

吸收能量放出能量

星舊化學(xué)鍵斷裂新化學(xué)鍵形成生

物物

化學(xué)鍵斷裂和形成的能量變化是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。

知識日熱化學(xué)方程式

1.概念：表明反應(yīng)所釋放或吸收的熱量的化學(xué)方程式(蘇教版定義：能夠表示反應(yīng)熱的化學(xué)方程式)。

2.意義：例如H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)AH=-184.6kJ/moL表明了1mol氣態(tài)氏和1mol氣態(tài)Cl2

反應(yīng)生成2mol氣態(tài)HC1時，放出184.6kJ的熱量。

3.書寫步驟：

(1)寫化學(xué)方程式。

(2)標(biāo)各物質(zhì)的狀態(tài)。

(3)標(biāo)AH。

L昌特另U注意1

①需要注明反應(yīng)時的溫度和壓強(qiáng)，但一般用25。。和101kPa時的數(shù)據(jù)，因此可不特別注明；

②注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)：常用s、1、g、叫分別表示固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、溶液；

③各物質(zhì)化學(xué)式前面的化學(xué)計量數(shù)表示物質(zhì)的量，可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)，化學(xué)計量數(shù)與A//數(shù)

值相對應(yīng)，A8應(yīng)包括“十”或“一”、數(shù)值和單位(kJ/mol)；

④一般不要求寫反應(yīng)條件，不用標(biāo)“t”和“「‘，生成符不用“一”，而用“==”或；

⑤如果是可逆反應(yīng)，那么正反應(yīng)和逆反應(yīng)AH的數(shù)值相等，符號相反。

如CO(g)+H2O(g)^^CO2(g)+H2(g)AH=-41.2kJ/moL

則CO2(g)+H2(g)^^CO(g)+H2O(g)AH=+41.2kJ/moL

4.熱化學(xué)方程式中的熱效應(yīng)都是指物質(zhì)按化學(xué)方程式完全反應(yīng)時的熱效應(yīng)。如可逆反應(yīng)：N2(g)+

3H2(g)^^2NH3(g)AH=-92.4kJ/mol,表示每消耗1molNz(g)和3mol^(g)完全轉(zhuǎn)化為2molNH3(g)

放出92.4kJ熱量。

吸收放出

知識?燃燒熱

1.定義：101kPa,純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時所放出的熱量(蘇教版定義：在

101kPa下，物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱叫做該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱)。

2.指定產(chǎn)物：一般是指穩(wěn)定產(chǎn)物，即碳元素變?yōu)?氫元素變?yōu)?/p>

，硫元素變?yōu)椋刈優(yōu)榈?。如N2H4(1)完全

燃燒生成的指定產(chǎn)物為o

知識目中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定

1.裝置

溫度黑攪拌器

隔熱層［:邛一、杯蓋

及院

簡易量熱計示意圖量熱計

人教版蘇教版

2.注意事項

(1)簡易量熱計的保溫隔熱的效果一定要好。

(2)反應(yīng)物濃度宜小，不宜大。

(3)強(qiáng)堿的稀溶液要稍過量，以確保強(qiáng)酸的稀溶液完全反應(yīng)。

(4)反應(yīng)物混合均勻后，測定混合液的最高溫度。

(5)實驗操作動作要迅速，以盡量減少熱量損失。

(6)為減小誤差，要使用同一支溫度計分別先后測量酸、堿及混合液的溫度；測量時，溫度計的水銀

球要完全浸入溶液中，且穩(wěn)定一段時間后再讀數(shù)；每測定一種溶液后，均要用蒸儲水將溫度計沖洗干凈，

用濾紙擦干備用。

3.實驗結(jié)論

在25℃和101kPa下，強(qiáng)酸的稀溶液與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1mola0(1)時放出57.3kJ

熱量。

.用?？?xì)w納.

①用弱酸代替強(qiáng)酸（或用弱堿代替強(qiáng)堿），因為電離是吸熱的過程，所以測得的熱量會（填“增

多”或“減少”，下同）。

②因濃硫酸稀釋放熱、NaOH固體溶解放熱，當(dāng)用它們作反應(yīng)物時測得的熱量會0

③稀硫酸和Ba（OH）2反應(yīng)生成1molH2O⑴時所釋放的熱量比57.3kJ多，原因：除了中和反應(yīng)放熱外,

Ba2+和SOF結(jié)合成BaSCU沉淀也會放熱。

解疑釋惑23

根據(jù)鍵能計算反應(yīng)的焰變

1.計算方法：△//=￡￡（反應(yīng)物的鍵能）一EE（生成物的鍵能）

2.1mol常見物質(zhì)中含有的◎鍵的物質(zhì)的量

常見物質(zhì)金剛石硅

SiO2P4s8

化學(xué)鍵C—CSi—SiSi—Op—ps—s

n(o鍵)/mol22468

3.舉例，已知:

化學(xué)鍵Si—HSi—ClH—HH—ClSi—Si

鍵能/(kJ/mol)318360436431176

工業(yè)上高純硅可通過反應(yīng)：SiHCb(g)+H2(g)更&Si⑸+3HCl(g)制取，該反應(yīng)的3E(Si—C1)+

￡(Si—H)+E(H—H)-2E(Si—Si)-3E(H—Cl)=(3X360+318+436-2X176-3X431)kJ/mol=+189

kJ/molo

典題悟法

類型11放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)

國麗下列屬于氧化還原反應(yīng)且熱量變化與圖像一致的是（）

能「

量一j1生成物

反應(yīng)物一L

o反應(yīng)過程

A.碳酸鈣受熱分解

B.鈉和HzO反應(yīng)

C.NH4cl晶體和氫氧化領(lǐng)晶體的反應(yīng)

D.CO2和C反應(yīng)

類型日能量圖與反應(yīng)熱

國眥（1）根據(jù)圖1,寫出該可逆反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:

⑵根據(jù)圖2,寫出N2（g）和H2（g）反應(yīng)生成NH3（1）的熱化學(xué)方程式:

類型目依據(jù)鍵能求反應(yīng)熱

畫曲(1)用E表示鍵能，判斷正誤(正確的打“Y”，錯誤的打“X”)。

①(2024?南京市玄武高級中學(xué))已知：CO2(g)+3H2(g)^=sCH3OH(g)+H2O(g)AH=—49.0kJ/mol,

用E表示鍵能，反應(yīng)的A"=3E(C—H)+E(C—O)+3E(O—H)—2E(C=O)—3E(H—H)()

②(2024?連云港高級中學(xué))反應(yīng)2cH3CHO(g)+H2O(g)=CH3CH20H(g)+CH3coOH(g)AH<0,反應(yīng)物

的鍵能總和小于生成物的鍵能總和()

⑵己知反應(yīng)：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)中相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下:

C=O

化學(xué)鍵C—HC=OH—H

(CO)

鍵能/(kJ/mol)4137454361075

該反應(yīng)的AH=kJ/mol。

類型E1燃燒熱及中和熱

國的(2024.江蘇各地模擬重組)下列說法正確的是()

A.硫有多種單質(zhì)，如斜方硫(燃燒熱為297kJ/mol),斜方硫燃燒：S(s,斜方硫)+O2(g)=SC)2(g)NH

=+297kJ/mol

B.C2H2的燃燒熱為1299.6kJ/mol,乙快的燃燒：C2H2(g)+|o2(g)=2CO2(g)+H2O(g)

NH=-1299.6kJ/mol

C.H2S的燃燒熱為562.2kJ/mol,則H2S(g)+2O2(g)=SO3(g)+H2O(1)

AH=-562.2kJ/mol

D.N2H4的燃燒熱為622kJ/mol,朋燃燒的熱化學(xué)方程式：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2(XD

△H=-622kJ/mol

阿麗(2023?泰州靖江調(diào)研)在如圖所示的裝置中進(jìn)行相關(guān)實驗。下列關(guān)于該實驗的說法正確的是

)

碎紙屑

A.裝置圖可用于精確測定酸堿反應(yīng)的中和熱

B,溫度計的水銀球應(yīng)浸沒在溶液中

C.可以用溫度計進(jìn)行攪拌

D.不可用碎泡沫塑料替代碎紙屑

考點(diǎn)2蓋斯定律

知識梳理

知識n蓋斯定律含義

一個化學(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(蘇教版定義：一個化學(xué)反

應(yīng)，不論是一步完成，還是分幾步完成，其總的熱效應(yīng)是完全相等的)。

知識?蓋斯定律意義

利用蓋斯定律可以間接計算某些反應(yīng)的反應(yīng)熱。現(xiàn)有如下關(guān)系圖，則AHi=。

C0(g)+*)2(g)

A“2A//,

IC(s)+Oz(g)A"CO?(g)|

典題悟法

類型11利用蓋斯定律求解反應(yīng)熱

畫版(1)(2024.蘇錫常鎮(zhèn)二模)采用熱分解法脫除沼氣中的H2s過程中涉及主要反應(yīng)如下：

反應(yīng)I.2H2s(g)=2H2(g)+S2(g)NH\=+169.8kJ/mol

反應(yīng)II.CH4(g)+S2(g)=CS2(g)+2H2(g)+63.7kJ/mol

則2H2s(g)+CH4(g)=CS2(g)+4H2(g)AH3=?

(2)(2021.江蘇卷)CH4與CO2重整的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為如下：

反應(yīng)I.CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)AHi=+246.5kJ/mol

反應(yīng)II.H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)A42=+41.2kJ/mol

反應(yīng)m.2co(g)=CO2(g)+C(s)A/73=-172.5kJ/mol

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△%=。

類型舊利用蓋斯定律比較反應(yīng)熱的大小

圜麗(2024.如皋適應(yīng)性考試三)在同溫同壓下，下列各組熱化學(xué)方程式中的是()

A.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)AHi；

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AH2

B.N2(g)+3H2(g)--2NH3(g)AHi；

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)AH2

C.C(s)+1o2(g)=CO(g)AHi；

C(s)+O2(g)=CO2(g)AH2

D.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)AHi；

5H2(g)+F12(g)=HCl(g)AH2

類型國利用反應(yīng)歷程中活化能求反應(yīng)熱

回釀以NH3和CCh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:

(

O

W

P

0

血

超

O反應(yīng)過程

(1)寫出合成CO(NH2)2(S)的熱化學(xué)方程式:

(2)已知第二步反應(yīng)決定了生產(chǎn)尿素的快慢，可推測耳填“或“=”)。

解疑釋惑24

比較AH大小的方法

1.放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的比較：因為帶“+”和“一”，所以吸熱反應(yīng)的反應(yīng)熱大于放熱反應(yīng)的

反應(yīng)熱。如：

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AHi<0,

2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)AH2>0O

則A42>AHI。

2.同一反應(yīng)中，反應(yīng)物(或生成物)不同狀態(tài)：常用的比較方法有：①運(yùn)用蓋斯定律直接計算，有時還

需結(jié)合物質(zhì)的狀態(tài)來比較的大小；②利用能量圖來進(jìn)行比較。如：

a.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)A//i<0,

b.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)AH2<0?

2H2(g)+C)2(g)

A//,

,,A//,

--------------1—2H,O(g)-

------------------------------J--------2H,O(I)

反應(yīng)進(jìn)程-----------*

方法一：a-b,可得2H2O(l)=2H2O(g)NH=NH\—即可知

方法二：由能量圖可直接看出公司的相對大小，若是放熱反應(yīng)，|△司越大，AH越??；若是吸熱反應(yīng)，

越大，△"越大。

3.兩個有聯(lián)系的不同反應(yīng)的比較：常利用已知的知識進(jìn)行比較。如：

a.C(s)+O2(g)=CO2(g)AHi<0,

b.C(s)+1o2(g)=CO(g)AH2<0O

反應(yīng)a為C的完全燃燒，反應(yīng)b為C的不完全燃燒，則AHiCA和。

深度指津

反應(yīng)熱的計算方法

計算依據(jù)計算方法

反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量△H=￡E(生成物的能量)一Z及反應(yīng)物的能量)

化學(xué)鍵的鍵能AH=X反應(yīng)物的鍵能一￡生成物的鍵能

反應(yīng)歷程正、逆反應(yīng)的活化能NH=￡正反應(yīng)的活化能一E逆反應(yīng)的活化能

燃燒熱可燃物完全燃燒產(chǎn)生的熱量=可燃物的物質(zhì)的量X其燃燒熱

熱化學(xué)方程式與數(shù)學(xué)上的方程式相似，可以左右顛倒，同時改變正、

熱化學(xué)方程式

負(fù)號，各項的系數(shù)(包括AH的數(shù)值)可以同時擴(kuò)大或縮小相同的倍數(shù)

根據(jù)蓋斯定律，可以將兩個或若干個熱化學(xué)方程式進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算(包

蓋斯定律

括運(yùn)算)，得到一個新的熱化學(xué)方程式

質(zhì)量評價

1.(2024?如皋適應(yīng)性考試三)先進(jìn)的甲醇蒸氣重整-變壓吸附技術(shù)可得到高濃度CO2和H2混合氣，化學(xué)

反應(yīng)原理是CH3OH+H2O-CO2+3H2,其能量變化如圖所示。下列說法錯誤的是()

A.CH30H轉(zhuǎn)變成H2的過程是一個吸收能量的過程

B.反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量

C.形成H—H放出能量

D.斷開H—C吸收能量

2.(2024?南通二調(diào))逆水煤氣變換反應(yīng)是一種CO2轉(zhuǎn)化和利用的重要途徑，發(fā)生的反應(yīng)如下：

反應(yīng)I.H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H,O(g)AHi=+41.1kJ/mol

反應(yīng)II.4H2(g)+CO2(g)=CH4(g)+2H2O(g)A//2=—165.0kJ/mol

反應(yīng)m.3H2(g)+CO(g)=CH4(g)+H2O(g)A/f3=kJ/mol

3.已知CO(g)、CO2(g)>H2O(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焰(即標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由穩(wěn)定的單質(zhì)生成1mol該物質(zhì)的

焰變)分別為akJ/mol、bkJ/mol>ckJ/mol,則水煤氣變換反應(yīng)CO(g)+H2O(g)L^CC)2(g)+H2(g)的焰變

NH=o

第17講反應(yīng)熱蓋斯定律

［備考導(dǎo)航］

1.(1)X(2)X(3)X(4)d(5)X(6)x(7)x2.(8)E1-E2+AH+E3-E4

【解析】(8)由圖可知，X(g)一丫(g)過程分為3個階段，第一步反應(yīng)的焰變A"i=Ei—&,第二步反應(yīng)

的熔變第三步反應(yīng)的焰變AH3=E3一以，根據(jù)蓋斯定律計算總反應(yīng)的蠟變?yōu)槟恳患?A8+E3

一6。

考點(diǎn)1

［知識梳理］

知識14.⑵吸收放出

知識31.1mol1mol

2.CO2(g)H2O(1)SO2(g)N2(g)H2O⑴和N2(g)

知識4

［常考?xì)w納］①減少②增多

［典題悟法］

典例1D【解析】CaCO3受熱分解不涉及元素化合價的變化，是非氧化還原反應(yīng)，A錯誤；Na

和H2O反應(yīng)生成NaOH和H2,Na、H元素的化合價發(fā)生改變，屬于氧化還原反應(yīng)，但反應(yīng)放熱，B錯誤；

NH4cl晶體和Ba(OH)2晶體的反應(yīng)不涉及元素化合價的變化，是非氧化還原反應(yīng)，C錯誤。

典例2(1)CO(g)+H2O(g)^-CO2(g)+H2(g)AH=-41kJ/mol(2)N2(g)+3H2(g)2NH3(1)

NH=—2(c+6—a)kJ/mol

13

【解析】(2)由圖可知，加olN2(g)+,molH2(g)比1moiNH3(1)能量高(c+6—a)kJ,該反應(yīng)放熱，NH

為負(fù)值，故N2(g)+3H2(g)^?-2NH3⑴~2(c+b-a)kJ/moL

典例3(1)①X②Y(2)+120

【解析】⑴△“=反應(yīng)物鍵能總和一生成物鍵能總和=2E(C=O)+3E(H—H)—3E(C—H)—E(C—O)

-3￡(O—H)o②AH=反應(yīng)物的鍵能總和一生成物的鍵能總和＜0,可得反應(yīng)物的鍵能總和小于生成物的鍵

能總和。(2)A〃=(413kJ/molX4+745kJ/molX2)-(1075kJ/molX2+436kJ/molX2)=+120kJ/moL

典例4D【解析】斜方硫燃燒的熱化學(xué)方程式為S(s,斜方硫)+O2(g)=SO2(g)△"=—297

kJ/mol,A錯誤；表示燃燒熱的產(chǎn)物中HzO應(yīng)該是液態(tài)，B錯誤；硫化氫燃燒生成的物質(zhì)為氣態(tài)二氧化硫

和液態(tài)水，C錯誤。

典例5