2022年高考化学二轮复习讲义第2讲 反应热的计算及比较（教案）

第2课时　关键能力——反应热的计算及比较反应热的计算及比较是高考命题的热点和重点，在选择题中结合能量—反应过程图像考查反应热与活化能的关系、反应热的比较等；在非选择题中侧重考查利用盖斯定律计算反应热，或书写热化学方程式，另外还考查根据键能计算反应热等。此类试题大多以最新科研成果、化工生产中反应机理等为命题情境，命题形式和命题角度灵活多变，体现《中国高考评价体系》对知识获取能力、思维认知能力的要求，考生要能够客观全面地获取相关信息，能够从情境中提取有效信息；能够准确概括和描述学科所涉及基本现象的特征及其相互关系，并从中发现问题；能够灵活地、创造性地运用不同方法，发散地、逆向地解决问题能够通过敏锐的洞察能力，发现复杂、新颖情境中的关键事实特征和有价值的新问题；能够将所学知识迁移到新情境，解决新问题，得出新结论。考向1盖斯定律及其应用(理解与辨析能力)借助“能量守恒定律”理解盖斯定律，并应用于分析多步反应的反应热与总反应的反应热的定量关系，能解释化学变化中能量变化的本质，能运用反应焓变合理选择和利用化学反应，要求考生能够从多个视角观察、思考同一个问题，发现复杂、新颖情境中的关键事实特征和有价值的新问题，能够将所学知识迁移到新情境，解决新问题，体现《中国高考评价体系》对“思维与辨析能力”“抽象思维能力”“数据处理能力”“信息转化能力”等关键能力的要求。1．盖斯定律的内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。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。2．盖斯定律的意义：间接计算某些反应的反应热。3．盖斯定律的应用(1)加合法：利用题给热化学方程式通过相加减得到目标热化学方程式，根据盖斯定律求算反应热(ΔH)，如①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1②C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2根据盖斯定律，由①－②可得：CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2。(2)虚拟路径法：根据物质之间的转化关系，合理设计反应途径，如 根据盖斯定律，路径“甲→乙”和路径“甲→丙→乙”的反应热相等，即ΔH＝ΔH1＋ΔH2。4．盖斯定律的理解转化关系反应热间的关系aAB、ABΔH1＝aΔH2ΔH1＝－ΔH2ΔH＝ΔH1＋ΔH2角度1　利用盖斯定律计算反应热(2020·北京卷)依据图示关系，下列说法不正确的是(　　)A．石墨燃烧是放热反应B．1molC(石墨)和1molCO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2，前者放热多C．C(石墨)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2D．化学反应的ΔH，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关C　[所有的燃烧都是放热反应，根据图示，C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5kJ·mol－1，ΔH1＜0，则石墨燃烧是放热反应，A项正确；根据图示，C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5kJ·mol－1，CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0kJ·mol－1，根据反应可知都是放热反应，1molC(石墨)和1molCO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2，1molC(石墨)放热多，B项正确；根据B项分析，①C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5kJ·mol－1，②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0kJ·mol－1，根据盖斯定律①－②×2可得：C(石墨)＋CO2(g)===2CO(g)，则该反应的ΔH＝ΔH1－2ΔH2，C项错误；根据盖斯定律可知，化学反应的焓变只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关，D项正确。] (1)[2020·全国卷Ⅱ，28(1)]乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)　ΔH1，相关物质的燃烧热数据如下表所示：物质C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃烧热ΔH/(kJ·mol－1)－1560－1411－286ΔH1＝________kJ·mol－1。(2)[2020·山东卷，18(1)]CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.5kJ·mol－1Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.4kJ·mol－1Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3回答下列问题：ΔH3＝________kJ·mol－1。解析　(1)①根据提供的燃烧热数据，可以分别得出C2H6、C2H4、H2燃烧的热化学方程式，借助盖斯定律，可以得出ΔH1＝－1560kJ·mol－1＋1411kJ·mol－1＋286kJ·mol－1＝137kJ·mol－1(2)由盖斯定律可知，Ⅲ式＝Ⅰ式－Ⅱ式，即ΔH3＝－49.5kJ·mol－1－(－90.4kJ·mol－1)＝＋40.9kJ·mol－1。答案　　(1)137　　(2)＋40.9[强化1](1)(2018·全国卷Ⅰ，28(2))已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)　ΔH1＝－4.4kJ·mol－1 ②2NO2(g)===N2O4(g)　ΔH2＝－55.3kJ·mol－1则反应N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝_________kJ·mol－1。(2)(2018·全国卷Ⅲ，28(2))三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。SiHCl3在催化剂作用下发生反应：①2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)ΔH1＝48kJ·mol－1②3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g)ΔH2＝－30kJ·mol－1则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH为_______kJ·mol－1。(3)(2019·全国卷Ⅱ，27(1))环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下面问题：已知：(g)===(g)＋H2(g)　　　　　　　　　ΔH1＝100.3kJ·mol－1①H2(g)＋I2(g)===2HI(g)　　　　　　　　　ΔH2＝－11.0kJ·mol－1②对于反应：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)③ΔH3＝________kJ·mol－1。解析　(1)令2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)ΔH1＝－4.4kJ·mol－1　　a　　2NO2(g)===N2O4(g)　ΔH2＝－55.3kJ·mol－1b根据盖斯定律，a式×－b式可得：N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋53.1kJ·mol－1(2)根据信息，可得反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH＝3①＋②＝[3×48＋(－30)]kJ·mol－1＝＋114kJ·mol－1(3)根据盖斯定律，反应①＋②可得反应③，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝100.3kJ·mol－1＋(－11.0kJ·mol－1)＝＋89.3kJ·mol－1。答案　(1)＋53.1　(2)＋114　(3)＋89.3[强化2](2019·全国卷Ⅲ，28(2))Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2(s)===CuCl(s)＋Cl2(g)　ΔH1＝83kJ·mol－1CuCl(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g)ΔH2＝－20kJ·mol－1CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g) ΔH3＝－121kJ·mol－1则4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。解析　将已知热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由(①＋②＋③)×2得4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－116kJ·mol－1。答案　－116角度2　根据盖斯定律书写热化学方程式(1)(2020·全国卷Ⅰ，28(1))钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为_______________________。(2)(2018·北京卷，27(1))近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：反应Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g)ΔH1＝＋551kJ·mol－1反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH3＝－297kJ·mol－1反应Ⅱ的热化学方程式：____________________________________________。解析　(1)根据图示写出热化学方程式：①V2O4(s)＋2SO3(g)===2VOSO4(s)　ΔH1＝－399kJ·mol－1；②V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g)　ΔH2＝－24kJ·mol－1，由①－②×2可得：2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s)，根据盖斯定律，该反应的ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(－399kJ·mol－1)－(－24kJ·mol－1)×2＝－351kJ·mol－1。(2)由题图可知，反应Ⅱ的化学方程式为3SO2＋2H2O2H2SO4＋S↓。根据盖斯定律，反应Ⅱ＝－(反应Ⅰ＋反应Ⅲ)可得：3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH2＝－254kJ·mol－1。答案　(1)2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝－351kJ·mol－1(2)3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)ΔH2＝－254kJ·mol－1［强化3］［2019·天津卷·10(1)］硅粉与HCl在300℃时反应生成1molSiHCl3气体和H2,放出225kJ热量，该反应的热化学方程式为____________。解析根据题干知，反应的热化学方程式为Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g)　ΔH＝－225kJ·mol－1。答案　Si(s)＋3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g)ΔH＝－225kJ·mol－1考向2根据键能计算反应热(归纳与论证能力)键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量，键能通常是298.15K、101kPa条件下的标准值，可通过实验测定。从化学反应的实质角度认识化学反应中能量的变化，化学反应是反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成过程，可以利用键能估算化学反应的热效应。此类问题体现了《中国高考评价体系》对“归纳与论证能力”“信息转化能力”“数据处理能力”“演绎推理能力”等关键能力的考查，要求考生能够客观全面地获取相关信息，能够从情境中提取有效信息，能够透过现象看到本质，发现隐含的规律或原理，并解决实际问题。解题依据是反应热ΔH＝Σ(反应物的键能)－Σ(生成物的键能)，要注意分子结构及所含共价键数目。(2018·天津卷·10(2))CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)，已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：化学键C—HC===OH—HCO(CO)键能/kJ·mol－14137454361075则该反应的ΔH＝________________。解析　反应的ΔH＝413kJ·mol－1×4＋745kJ·mol－1×2－1075kJ·mol－1×2－436kJ·mol－1×2＝＋120kJ·mol－1。答案　＋120kJ·mol－1[强化4](2021·检测)已知：①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋130kJ·mol－1；②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2＝－220kJ·mol－1，其中H—H键、O—H键的键能分别为436kJ·mol－1和462kJ·mol－1，则O===O键的键能为(　　)A．496kJ·mol－1　　　　　B．248kJ·mol－1C．428kJ·mol－1D．284kJ·mol－1A　[根据盖斯定律，由①×2－②可得：2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)，则该反应的ΔH＝2ΔH1－ΔH2＝2×(＋130kJ·mol－1)－(－220kJ·mol－1)＝＋480kJ·mol－1。根据ΔH与键能的关系，2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)的ΔH＝(4×462kJ·mol－1)－EO===O－2×436kJ·mol－1，从而可得：＋480kJ·mol－1＝(4×462kJ·mol－1)－EO===O－2×436kJ·mol－1，解得EO===O＝496kJ·mol－1，故O===O键的键能为496kJ·mol－1。] 考向3反应热的大小比较(归纳与论证能力)对不同反应的反应热(ΔH)的大小进行比较，是高考考查反应热的另一种形式。此类试题往往提供多个热化学方程式，要求考生从物质的状态、反应进行的程度、盖斯定律等角度进行分析，并作出合理的判断，体现了《中国高考评价体系》对“归纳与论证能力”的要求，识别有效证据、科学推理论证、归纳总结规律。对于可求得准确数值的反应热(ΔH)，直接比较反应热(ΔH)即可得出大小关系，而对于无法求得准确数值的反应热：1．根据反应物的结构及性质比较等物质的量的不同物质与同一物质反应时，其反应热不同。如等量的不同金属或非金属与同一种物质反应，金属或非金属越活泼，反应越容易发生，放出的热量就越多，ΔH就越小。2．利用物质的状态，迅速比较反应热的大小(1)若反应为放热反应，当反应物状态相同，生成物状态不同时，生成固体放热最多，生成气体放热最少。(2)若反应为放热反应，当反应物状态不同，生成物状态相同时，固体反应放热最少，气体反应放热最多。3．根据反应规律直接比较(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)生成等量的水时，强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱(或强酸和弱碱)的稀溶液反应放出的热量多。4．根据反应进行的程度进行比较(1)对于多步进行的放热反应，当反应物和生成物的状态相同时，参加反应物质的量越多，ΔH就越小。对于可逆反应，若正反应是放热反应，反应程度越大，反应放出的热量越多；若正反应是吸热反应，反应程度越大，反应吸收的热量越多。(2)对于可逆反应，由于反应物不可能完全转化为生成物，所以实际放出(或吸收)的热量小于相应的热化学方程式中的ΔH的绝对值。5．利用盖斯定律进行比较依据盖斯定律，化学反应的反应热只与始态和终态有关，而与化学反应进行的途径无关。热化学方程式像代数式一样，可进行移项、合并和加、减、乘、除等数学运算，依据进行数学运算后所得新反应的ΔH可以比较运算前各反应的ΔH的大小。(2020.7·浙江选考)关于下列ΔH的判断正确的是(　　)CO(aq)＋H＋(aq)===HCO(aq)　ΔH1CO(aq)＋H2O(l)⇌HCO(aq)＋OH－(aq)　ΔH2 OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l)　ΔH3OH－(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COO－(aq)＋H2O(l)　ΔH4A．ΔH1＜0　ΔH2＜0B．ΔH1＜ΔH2C．ΔH3＜0　ΔH4＞0D．ΔH3＞ΔH4B　[将题给四个热化学方程式依次编号为①②③④，反应①可看作Na2CO3溶液和少量稀盐酸反应，为放热反应，ΔH1＜0；反应②是CO的水解反应，为吸热反应，ΔH2＞0，故ΔH1＜ΔH2，A错误，B正确；反应③是中和反应，ΔH3＜0，反应④是CH3COOH和强碱的中和反应，ΔH4＜0，由于CH3COOH电离要吸收热量，等量的OH－分别发生反应③和④时，反应③放出的热量比④多，则有ΔH3＜ΔH4，C、D均错误。][强化5](2021·河北检测)室温下，将1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O(s)受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。则下列判断正确的是(　　)A．ΔH2>ΔH3B．ΔH1ΔH3B　[根据题给信息写出热化学方程式：CuSO4·5H2O(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)＋5H2O(l)　ΔH1>0　①；CuSO4(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)　ΔH20　③；根据盖斯定律，由②＋③可得：CuSO4·5H2O(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)＋5H2O(l)则有ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，由于ΔH1>0，ΔH20，所以ΔH1ΔH1 的是(　　)A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2B．S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1；S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2C．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH1；C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2D．2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)　ΔH1；H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)　ΔH2B　[等量H2(g)完全燃烧生成H2O(l)放出的热量比生成H2O(g)放出的热量多，则有ΔH1>ΔH2，A项错误；等量S(g)具有的能量高于S(s)具有的能量，则等量S(g)反应放出的热量比S(s)反应放出的热量多，则有ΔH2>ΔH1，B项正确；等量C(s)完全燃烧生成CO2(g)放出的热量比生成CO(g)放出的热量多，则有ΔH1>ΔH2，C项错误；HCl(g)分解生成H2(g)和Cl2(g)是吸热反应，H2(g)和Cl2(g)生成HCl(g)是放热反应，则有ΔH1>ΔH2，D项错误。]训练(二十八)　反应热的计算及比较1．(2021·山东淄博期初调研)已知：25℃、101kPa，H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8kJ·mol－1C(s)＋O2(g)===CO(g)ΔH＝－110.5kJ·mol－1将煤转化为清洁气体燃料时反应C(s)＋H2O(g)===H2(g)＋CO(g)的ΔH是(　　)A．－131.3kJ·mol－1　　　　B．＋131.3kJ·mol－1C．＋352.3kJ·mol－1D．－352.3kJ·mol－1B　[将题给热化学方程式依次编号为①②，由②－①可得：C(s)＋H2O(g)===H2(g)＋CO(g)，根据盖斯定律，该反应的ΔH＝(－110.5kJ·mol－1)－(－241.8kJ·mol－1)＝＋131.3kJ·mol－1。]2．(2021·湖北武汉联考)根据以下热化学方程式，ΔH1和ΔH2的大小比较错误的是(　　)A．2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)　ΔH12H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l)　ΔH2则ΔH1>ΔH2 B．Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH1Br2(l)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH2则ΔH1