专项 反应热的计算（微专项课件）化学人教版2019选择性必修1

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第1章 化学反应的热效应 专项　 反应热的计算 人教版2019选择性必修1 反应热的计算类型 1 内容导航 盖斯定律与反应热 2 3 根据图像信息计算分析反应热 知识导航 01 反应热的计算类型 1.根据键能计算反应热 一、反应热的计算类型 (1)根据键能计算反应热:ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和。 (2)解题时,要考虑单个分子中含有共价键的数目及对应的化学计量数 常考物质中的化学键及数目如下表: 物质 CO2 CH4 白磷(P4) SiO2 金刚石 晶体硅 石墨 S8 共价键 C = O C—H P—P Si—O C—C Si—Si C—C S—S 单个粒子 含有共价 键数目 2 4 6 4 2 2 1.5 8 释·要点精讲 【典例1】 已知:①CO的结构式为C≡O;②298 K时相关化学键的键能数据如下表: 则反应CO(g)+3H2(g) ⇌ CH4(g)+H2O(g)的ΔH的值为 ( 　) A.-198 kJ·mol-1 B.+267 kJ·mol-1 C.-298 kJ·mol-1 D.+634 kJ·mol-1 一、反应热的计算类型 1.根据键能计算反应热 化学键 H—H O—H C—H C≡O 键能/(kJ·mol-1) 436 465 413 1076 A ΔH=Σ(反应物键能)-Σ(生成物键能) CO(g)+3H2(g) ⇌ CH4(g)+H2O(g) ΔH=(1076 kJ·mol-1+3×436 kJ·mol-1)-(413 kJ·mol-1×4+465 kJ·mol-1×2)=-198 kJ·mol-1 究·典例精析 一、反应热的计算类型 1.根据键能计算反应热 【典例2】 纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。C40H20(g)⇌C40H18(g)＋H2(g)的反应机理和能量变化如下： 已知C40Hx中的碳氢键和碳碳键的键能分别为431.0 kJ·mol－1和298.0 kJ·mol－1，H—H键键能为436.0 kJ·mol－1。估算C40H20(g)⇌C40H18(g)＋H2(g)的ΔH＝_____kJ·mol－1。 反应物比生成物多2个C-H键、少1个C-C键、少1个H-H键 ΔH =Σ(反应物键能)-Σ(生成物键能)=(431×2-298-436) kJ·mol－1=+128 kJ·mol－1 +128 究·典例精析 一、反应热的计算类型 2.根据能量计算反应热 (1)根据反应物和生成物的总能量计算: ΔH=E（生成物总能量）- E（反应物总能量） ΔH<0 kJ·mol－1 ΔH>0 kJ·mol－1 E反应物>E生成物 E反应物<E生成物 释·要点精讲 一、反应热的计算类型 2.根据能量计算反应热 【典例3】 理论研究表明,在101 kPa和298 K下,HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是 ( ) A.HCN比HNC稳定 B.该异构化反应的ΔH=+59.3 kJ·mol-1 C.正反应的活化能大于逆反应的活化能 D.使用催化剂,可以改变反应的反应热 D ΔH=E（生成物总能量）- E（反应物总能量）=+59.3 kJ·mol-1 究·典例精析 一、反应热的计算类型 3.根据反应的活化能计算反应热 (1)根据反应的活化能计算: ΔH=E（正反应活化能）-E（逆反应活化能） 能量 无催化剂 有催化剂 生成物 反应物 反应过程 ΔH E1 E2 E1为正反应活化能 E2为逆反应活化能 ΔH=E1-E2 释·要点精讲 一、反应热的计算类型 3.根据反应的活化能计算反应热 【典例4】 二十世纪初，工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步： ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4； ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。 结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是 (填序号)。 a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ b．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应 c．CO2(l)＋2NH3(l)===CO(NH2)2(l)＋H2O(l)ΔH＝E1－E4 ab ⅰ的活化能为E1， ⅱ的活化能为E2，E1<E2 ΔH＝E正（活化能）-E反（活化能） ΔH1＝E1-E2<0， ΔH2=E3-E4＞0 ΔH= ΔH1+ ΔH2=E1-E2+E3-E4 究·典例精析 一、反应热的计算类型 4.根据热化学方程式计算反应热 反应热与化学方程式中各物质的物质的量成正比 例如,aA(g)+bB(g) = cC(g)+dD(g)　ΔH 　　 a　　 b　　　 c　　 d　　 |ΔH| 　 　n(A) n(B)　 n(C) n(D)　　Q 则= = = = 释·要点精讲 【典例5】家用液化气的成分之一是丁烷。当 10 kg 丁烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水时，放出 5×10⁵ kJ 的热量。 （1）写出丁烷燃烧的热化学方程式。 （2）已知 1 mol 液态水变为水蒸气时需要吸收 44 kJ 的热量，计算 1 mol 丁烷完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气时放出的热量。 一、反应热的计算类型 4.根据热化学方程式计算反应热 （1）C4H10(g) + 13/2O2(g)=4CO2(g) + 5H2O(l) ΔH=-2 900 kJ/mol （2）2 680 kJ 究·典例精析 02 盖斯定律与反应热 二、盖斯定律与反应热 (1)“虚拟路径”法 1.盖斯定律 若反应物A变为生成物D,可以有两个途径: ①由A直接变成D,反应热为ΔH; ②由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。 如图所示,则ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。 (2)加合法 依据目标方程式中各物质的位置和化学计量数,调整已知方程式,最终加合成目标方程式,ΔH同时作出相应的调整和运算。 释·要点精讲 二、盖斯定律与反应热 2.利用盖斯定律解题的思维流程 将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式,反应热也作相应的加减运算。思维流程如下: 第四步：依据第二步、第三步的结论，计算待求反应的 ΔH。 第一步：先确定待求反应的化学方程式 第二步：找出待求方程式中各物质在已知方程式中的位置，若在 “同侧”，计算 ΔH 时用 “+”，若在 “异侧”，计算 ΔH 时用 “-”，即 “同侧相加、异侧相减” 第三步：根据待求方程式中各物质的化学计量数确定已知方程式的乘数，即 “系数定乘数” 释·要点精讲 【典例1】 “碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一,CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一,相关的主要反应有: Ⅰ:CH4(g)+CO2(g) ⇌ 2CO(g)+2H2(g)　ΔH1=+247 kJ·mol-1,K1 Ⅱ:CO2(g)+H2(g) ⇌ CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41 kJ·mol-1,K2 反应CH4(g)+3CO2(g) ⇌ 4CO(g)+2H2O(g)的ΔH=　　　　kJ·mol-1。  +329 根据盖斯定律,反应 Ⅰ +反应 Ⅱ ×2可得目标反应,则该反应的焓变ΔH=ΔH1+2ΔH2=+247 kJ·mol-1+(+41 kJ·mol-1)×2=+329 kJ·mol-1 2.利用盖斯定律解题的思维流程 二、盖斯定律与反应热 究·典例精析 【典例2】已知:a.C2H2(g)+H2(g)=C2H4(g)　ΔH<0;b.2CH4(g)=C2H4(g)+2H2(g)　ΔH>0。以下三个热化学方程式: ①C(s)+2H2(g)=CH4(g)　ΔH1 ②C(s)+H2(g)=C2H2(g)　ΔH2 ③C(s)+H2(g)=C2H4(g)　ΔH3 ΔH1、ΔH2、ΔH3由大到小的顺序是 ( 　) A.ΔH2>ΔH3>ΔH1 B.ΔH3>ΔH2>ΔH1 C.ΔH3>ΔH1>ΔH2 D.ΔH1>ΔH2>ΔH3 3.利用盖斯定律比较反应热的大小 A 二、盖斯定律与反应热 ΔH=2(ΔH2-ΔH3)>0，ΔH2>ΔH3；ΔH=2(ΔH3-ΔH1)>0，ΔH3>ΔH1 究·典例精析 【典例3】 盖斯定律认为能量总是守恒的:化学反应过程一步完成或分步完成,整个过程的热效应是相同的。 已知:①H2O(g)= H2O(l) ΔH1=-Q1 kJ·mol-1 ②C2H5OH(g) =C2H5OH(l) ΔH2=-Q2 kJ·mol-1 ③C2H5OH(g)+3O2(g)= 2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH3=-Q3 kJ·mol-1 下列判断正确的是 ( 　) A.盖斯定律只能计算部分化学反应的焓变,但实验可测得所有反应的焓变 B.酒精的燃烧热为Q3 kJ·mol-1 C.若23 g液体酒精完全燃烧,最后恢复到室温,释放出的热量为(1.5Q1-0.5Q2+0.5Q3) kJ D.从反应③可知1 mol C2H5OH(g)的能量高于2 mol CO2(g)和3 mol H2O(g)的总能量 4.根据物质的燃烧热数值计算 二、盖斯定律与反应热 C ΔH=[(-Q3)-(-Q2)+(-Q1)×3] kJ·mol-1=-(3Q1-Q2+Q3) kJ·mol-1 酒精完全燃烧后水为液态 反应③的ΔH=-Q3 kJ·mol-1<0,1 mol C2H5OH(g)和3 mol O2(g)的总能量高于2 mol CO2(g)和3 mol H2O(g) 究·典例精析 根据盖斯定律将热化学方程式进行适当的“加”“减”“乘”“除”等计算反应热。 微提醒 根据盖斯定律计算 二、盖斯定律与反应热 使用盖斯定律进行反应热的计算时,要先对几个反应进行观察,然后合理重组得到目标反应。重组技巧是同向用加,异向用减,倍数用乘,焓变同变。即条件方程式中的各种物质与目标方程式同向的(如同在左边或同在右边)用加法,异向的用减法,化学计量数与目标方程式存在倍数关系的用乘法,扩大一定倍数(或缩小为几分之一)后与目标化学方程式中的化学计量数相同,各条件方程式中的焓变看作生成物作同样变化。 释·要点精讲 更多模版：亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 19 03 根据图像信息计算分析反应热 三、根据图像信息计算分析反应热 1.反应热研究的是化学反应前后能量的变化 始态 终态 反应热研究的是化学反应前后能量的变化，与途径无关 释·要点精讲 三、根据图像信息计算分析反应热 2.反应过程与能量关系图 ΔH<0 kJ·mol－1 ΔH>0 kJ·mol－1 E反应物>E生成物 E反应物<E生成物 能量 无催化剂 有催化剂 生成物 反应物 反应过程 ΔH E1 E2 E1为正反应活化能，E2为逆反应活化能 释·要点精讲 A 三、根据图像信息计算分析反应热 3.根据图像信息计算反应热 【典例1】在101 kPa、某温度下,S8(s)和O2(g)发生反应依次转化为SO2(g)和SO3(g),反应过程和能量关系可用如图简单表示(图中的ΔH表示生成1 mol含硫产物的 数据)。由图得出的结论正确的是( 　) A.S8(s)的燃烧热ΔH=-8a kJ·mol-1 B.2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g) ΔH=-2b kJ·mol-1 C.S8(s)+8O2(g)=8SO2(g) ΔH=-a kJ·mol-1 D.由1 mol S8(s)生成SO3(g)的反应热ΔH=-(a+b) kJ·mol-1 2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g)　ΔH=2b kJ·mol-1 S8(s)+8O2(g)=8SO2(g)　ΔH=-8a kJ·mol-1 1 mol S8(s)生成SO3(g)的反应热ΔH=-8(a+b) kJ·mol-1 究·典例精析 三、根据图像信息计算分析反应热 【典例2】根据下图中的能量关系,可求得C—H的键能为( 　) A.414 kJ·mol-1 B.377 kJ·mol-1 C.235 kJ·mol-1 D.197 kJ·mol-1 3.根据图像信息计算反应热 ①C(s) = C(g)　ΔH1=+717 kJ·mol-1 ②2H2(g) = 4H(g)　ΔH2=+864 kJ·mol-1 ③C(s)+2H2(g) = CH4(g)　ΔH3=-75 kJ·mol-1 反应③的ΔH=反应物总键能-生成物总键能 -75 kJ·mol-1=717 kJ·mol-1+864 kJ·mol-1-4E(C—H) 解得E(C—H)=414 kJ·mol-1 A 究·典例精析 三、根据图像信息计算分析反应热 3.根据图像信息计算反应热 【典例3】不同含金化合物催化乙烯加氢的反应过程如下图所示: 下列说法正确的是 ( 　) A.从图中可得1 mol C2H4(g)具有的能量 比1 mol C2H6(g)的能量高 B.过渡态1比过渡态2物质的稳定性弱 C.在催化剂AuP催化下,该反应的ΔH= -233.7 kJ·mol-1 D.相比催化剂AuP,AuF催化乙烯加氢的效果更好 B 究·典例精析 微提醒 方法技巧 (1)根据物质的总焓值(能量)计算反应热:ΔH=H总(生成物)-H总(反应物)。 (2)根据正、逆反应的活化能计算反应热:ΔH=Ea(正反应)-Ea(逆反应)。 学法指导 抓住各类图像的特点，识别信息，精准转化，关注反应机理、物质变化过程中的能量变化、过渡态理论等。 三、根据图像信息计算分析反应热 释·要点精讲 更多模版：亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 26 【演练1】 化学上常把断开1 mol某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可用于估算化学反应的反应热。部分化学键的键能如下:  工业上PCl3可通过下列反应制取:P4(g)+6Cl2(g)= 4PCl3(g)(已知P4为每个磷原子都以3个共价键与另外三个磷原子结合成的正四面体结构),该反应的ΔH为( 　) A.(x+6y-12z) kJ·mol-1 B.(4x+6y-12z) kJ·mol-1 C.(6x+6y-12z) kJ·mol-1 D.(12z-6x-6y) kJ·mol-1 化学键 P—P Cl—Cl P—Cl 键能/(kJ·mol-1) x y z C 练·变式演练 【演练2】十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体，经历“十氢萘(C10H18)→四氢萘(C10H12)→萘(C10H8)” 的脱氢过程释放氢气。已知： Ⅰ.C10H18(l)===C10H12(l)＋3H2(g)　ΔH1 Ⅱ.C10H12(l)===C10H8(l)＋2H2(g)　ΔH2 假设某温度下，ΔH1＞ΔH2＞0。下列“C10H18→C10H12→C10H8”的“能量－反应过程”示意图正确的是( ) B 练·变式演练 【演练3】 已知:CO(g)+O2(g)= CO2(g)　ΔH1 H2(g)+O2(g) =H2O(g)　ΔH2 CH3OH(g)+ O2(g)= CO2(g)+2H2O(g)　ΔH3 则反应CO(g)+2H2(g) =CH3OH(g)的ΔH为 ( ) A.ΔH1+2ΔH2-ΔH3 B.ΔH1+ΔH2-ΔH3 C.ΔH1+2ΔH2+ΔH3 D.ΔH1-2ΔH2+ΔH3 A 练·变式演练 【演练4】 相同条件下,下列各组热化学方程式中ΔH1>ΔH2的是 ( 　) A.C(s)+O2(g)= CO(g)　ΔH1;C(s)+O2(g) =CO2(g)　ΔH2 B.2Al(s)+O2(g)= Al2O3(s)　ΔH1;2Fe(s)+O2(g)= Fe2O3(s)　ΔH2 C.2H2S(g)+3O2(g)= 2SO2(g)+2H2O(l)　ΔH1; 2H2S(g)+O2(g) =2S(s)+2H2O(l)　ΔH2 D.CaO(s)+H2O(l)= Ca(OH)2(s)　ΔH1; NH4HCO3(s) =NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)　ΔH2 A 练·变式演练 【演练5】 已知:H2(g)、CH3OH(l)的燃烧热(ΔH)分别为-285.8 kJ·mol-1和-726.5 kJ·mol-1; CH3OH (l) = CH3OH (g)　ΔH=+35.2 kJ·mol-1; H2O(l) = H2O(g)　ΔH=+44 kJ·mol-1。 则反应CO2(g)+3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH等于 (　 ) A.-51.7 kJ·mol-1 B.+51.7 kJ·mol-1 C.-151.7 kJ·mol-1 D.+151.7 kJ·mol-1 A 练·变式演练 【演练6】 工业上在催化剂的作用下,CO可以合成甲醇,用计算机模拟单个CO分子合成甲醇的反应过程如图。下列说法正确的是 ( 　) A.反应过程中有极性键的断裂和形成 B.反应的决速步骤为Ⅲ→Ⅳ C.使用催化剂降低了反应的ΔH D.反应的热化学方程式为CO(g)+2H2(g) = CH3OH(g)　ΔH=-1.0 eV·mol-1 A 练·变式演练 【演练7】 工业上,以丁烯为原料制备丙烯的过程涉及如下反应: 反应Ⅰ:C4H8(g)+C2H4(g) ⇌ 2C3H6(g)　 ΔH1 反应Ⅱ:3C4H8(g) 4C3H6(g)　ΔH2(主反应) 反应Ⅲ:C4H8(g) 2C2H4(g)　ΔH3 (副反应) 已知三种烃的燃烧热如表所示: (1)写出表示C4H8(g)燃烧热的热化学方程式:　 。  (2)根据上述数据计算,反应Ⅰ的ΔH1=　　　　kJ·mol-1。  (3)由表中数据可得,反应2C3H6(g) = 3C2H4(g)的ΔH=　　　　kJ·mol-1。  气体 C4H8(g) C2H4(g) C3H6(g) 燃烧热(ΔH)/(kJ·mol-1) -2539 -1411 -2049 C4H8(g)+6O2(g) = 4CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2539 kJ·mol-1 +148 +135 练·变式演练 感谢 您的聆听 THANKS 人教版2019选择性必修1 https://www.zxxk.com/user/13354804 $$