考点 32 反应热的计算 一、反应热的计算 1．盖斯定律 内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热都是一样的。即化学反应的反 应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。如：由反应物 A 生成产物 B 可以设计如下两 条途径，则 ΔH、ΔH1、ΔH2 的关系可以表示为 ΔH＝ΔH1＋ΔH2。 2．运用盖斯定律计算反应热 第一步，找目标 确定目标方程式，找出目标方程式中各物质出现在已知化学方程式中的位置。 第二步，定转变 根据目标方程式中各物质计量数和所在位置对已知化学方程式进行转变：或调整计 量数，或调整方向。 第三步，相加减 对热化学方程式进行四则运算得到目标方程式及其 ΔH。 应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时需要注意以下问题： ① 参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般 2～3 个)进行合理“变形”， 如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学 方程式的 ΔH 与原热化学方程式之间 ΔH 的换算关系。 ② 当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH 也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时， ΔH 也同样要进行加减运算，且要带“＋”“－”符号，即把 ΔH 看作一个整体进行运算。 ③ 将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH 的符号也随之改变，但数值不变。 ④ 在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时， 会吸热；反之会放热。 热化学方程式 mA A 焓变之间的关系 B ΔH1 B ΔH2 ΔH2= ΔH1 或 ΔH1=mΔH2 mA B B ΔH1 ΔH1=−ΔH2 mA ΔH2 mA B B ΔH1 nC ΔH2 mA ΔH=ΔH1+ΔH2 nC ΔH 3．根据热化学方程式的反应热计算 计算依据：反应热与反应物中各物质的物质的量成正比。若题目给出了相应的热化学方程式，则按照 热化学方程式与 ΔH 的关系计算反应热；若没有给出热化学方程式，则根据条件先得出热化学方程式，再 计算反应热。 4．根据反应物和生成物的能量计算 （1）计算公式：ΔH=生成物的总能量−反应物的总能量。 （2）根据燃烧热计算要紧扣反应物为“1 mol”、生成物为稳定的氧化物来确定。Q 放=n(可燃物)×ΔH。 5．根据反应物和生成物的键能计算 计算公式：ΔH=反应物的键能总和−生成物的键能总和。 根据键能计算反应热的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的数目。 常见物质的共价键数目 物质 CH4 Si SiO2 金刚石 石墨 P4 (C—H) （Si—Si） (Si—O) （C—C） （C—C） （P—P）） 4 2 4 2 1.5 6 1 mol 微 粒 所 含 共价键数目/NA 二、反应热大小比较的技巧 直接比较法 ΔH 是一个有正负的数值，比较时应连同“+”、“−”号一起比较。 （1）吸热反应的 ΔH 肯定比放热反应的大(前者大于 0，后者小于 0)。 （2）同种物质燃烧时，可燃物物质的量越大，燃烧放出的热量越多，ΔH 越小。 （3）等量的可燃物完全燃烧所放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多，对应 ΔH 越小。 （4）产物相同时，同种气态物质燃烧放出的热量比等量的固态物质燃烧放出的热量多，放出的热量 多对应 ΔH 越小。 反应物相同时，生成同种液态物质放出的热量比生成等量的气态物质放出的热量多，放出的热量多对 应 ΔH 越小。 （5）生成等量的水时，强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱或弱碱和强酸或弱酸和弱碱的稀溶液 反应放出的热量多，放出的热量多对应 ΔH 越小。 （6）对于可逆反应，热化学方程式中的反应热是完全反应时的反应热，若按方程式反应物对应物质 的量投料，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热 数值，放出的热量少对应 ΔH 越大。 例如： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=−197 kJ/mol， 则向密闭容器中通入 2 mol SO2 和 1 mol O2，反应达到平衡后，放出的热量要小于 197 kJ。 （7）不同单质燃烧，能态高（不稳定）的放热多，对应 ΔH 越小。如：金刚石比石墨能态高，两者燃 烧，金刚石放热多，对应 ΔH 越小。 盖斯定律比较法 （1）同一反应生成物状态不同时： A(g)+B(g) C(g)　ΔH1<0 A(g)+B(g) C(l)　 ΔH2<0 因为 C(g) C(l)　 ΔH3<0，而 ΔH3=ΔH2−ΔH1， 所以|ΔH2|>|ΔH1|。 （2）同一反应物状态不同时： S(s)+O2(g) SO2(g)　ΔH1<0 S(g)+O2(g) SO2(g)　ΔH2<0 S(s) SO2(g)　ΔH3>0 ΔH3+ΔH2=ΔH1，且 ΔH3>0，所以|ΔH1|<|ΔH2|。 （3）两个有联系的不同反应相比： C(s)+O2(g) C(s)+ O2(g) CO2(g)　ΔH1<0 CO(g)　ΔH2<0 ΔH3+ΔH2=ΔH1，所以|ΔH1|>|ΔH2|。 图示比较法 画出化学变化过程中的能量变化图后，依据反应物的总能量与生成物的总能量的高低关系可以很方便 地比较 ΔH 的大小。对于反应 2A+B 2C 的能量变化如图所示： 考向一 反应热的计算 典例 1 已知：Fe2O3(s)＋C(s)===CO2(g)＋2Fe(s)　ΔH＝＋234.1 kJ·mol－1； C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1。 则 2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)的 ΔH 是 A．－169.4 kJ·mol－1 B．－627.6 kJ·mol－1 C．－744.7 kJ·mol－1 D．－824.4 kJ·mol－1 【解析】将题目所给热化学方程式编号，① C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1； ② Fe2O3(s)＋C(s)===CO2(g)＋2Fe(s)　ΔH＝＋234.1 kJ·mol－1，根据盖斯定律①×－②即可以得到 2Fe(s)＋ O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1×－234.1 kJ·mol－1≈－824.4 kJ·mol－1，故 D 正确。 【答案】D 1．用 H2O2 和 H2SO4 的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。 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 在 H2SO4 溶液中，Cu 与 H2O2 反应生成 Cu2＋(aq)和 H2O(l)的反应热 ΔH 等于 A．－417.91 kJ·mol－1　　　　 B．－319.68 kJ·mol－1 C．＋546.69 kJ·mol－1 D．－448.46 kJ·mol－1 利用盖斯定律进行计算的一般步骤 考向二 焓变(ΔH)的比较 典例 1 下列各组热化学方程式中 ΔH1＜ΔH2 的是 A．C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1　 C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2 B．S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1　 S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2 C．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1　 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2 D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH1　 CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)　ΔH2 【解析】A 项，碳单质完全燃烧生成二氧化碳放热多于不完全燃烧生成一氧化碳放的热，反应的焓变 是负值，故 ΔH1＜ΔH2；B 项，物质的燃烧反应是放热的，所以焓变是负值，固态硫变为气态硫需要吸收热 量，故 ΔH1＞ΔH2；C 项，2 mol 氢气燃烧放出较多能量，反应热较小，ΔH1＞ΔH2；D 项，碳酸钙的分解为 吸热反应，ΔH1>0，氧化钙与水的反应为放热反应，ΔH2<0，则 ΔH1＞ΔH2。 【答案】A 2．已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式为 H+(aq)+OH−(aq) H2O(l)　ΔH=−57.3 kJ·mol−1，又知电解质的电离是吸热过程。向 1 L 0.5 mol·L−1 的 NaOH 溶液中加入下列物质：①稀醋酸； ②浓硫酸；③稀硝酸，恰好完全反应。其焓变 ΔH1、ΔH2、ΔH3 的关系是 A．ΔH1>ΔH2>ΔH3 B．ΔH1<ΔH3<ΔH2 C．ΔH1=ΔH3>ΔH2 D．ΔH1>ΔH3>ΔH2 比较反应热大小的四个注意要点 （1）反应物和生成物的状态： 物质的气、液、固三态的变化与反应热关系： （2）ΔH 的符号：比较反应热大小时不要只比较 ΔH 数值的大小，还要考虑其符号。 （3）化学计量数：当反应物和生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的 ΔH 越小，吸热反 应的 ΔH 越大。 （4）正确理解可逆反应的反应热(ΔH)，如：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=−92.4 kJ·mol−1 中的 92.4 kJ 是 1 mol N2(g)与 3 mol H2(g)完全反应生成 2 mol NH3(g)时放出的热量。 1．已知：① H2O(g) H2O(l)　ΔH1=-Q1 kJ/mol，② C2H5OH(g) ③ C2H5OH(g)+3O2(g) C2H5OH(l)　ΔH2=-Q2 kJ/mol， 2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH3=-Q3 kJ/mol。则表示酒精燃烧热的热化学方程式是 A．C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-(Q1-Q2+Q3) kJ/mol B．C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-(3Q1 +Q3) kJ/mol C．C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-(3Q1-Q2+Q3) kJ/mol D．C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH=-(3Q1-Q2+Q3) kJ/mol 2．在 25 ℃、101 kPa 条件下，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热 ΔH 分别为－393.5 kJ·mol－1、 －285.8 kJ·m