高中化學第1章第1節(jié)第3課時反應焓變的計算學案含解析魯科版選修.docx

第3課時反應焓變的計算核心素養(yǎng)發(fā)展目標1.證據推理與模型認知：構建蓋斯定律模型，理解蓋斯定律的本質，形成運用蓋斯定律進行相關判斷或計算的思維模型。2.科學態(tài)度與社會責任：了解蓋斯定律對反應熱測定的重要意義，增強為人類科學發(fā)展而努力的意識與社會責任感。一、蓋斯定律1蓋斯定律的理解(1)對于一個化學反應，無論是一步完成或分幾步完成，其反應焓變都是相同的。(2)化學反應的反應焓變只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關。(3)某始態(tài)和終態(tài)相同，反應的途徑有如下三種：()()()。則HH1H2H3H4H5。2蓋斯定律的應用根據如下兩個反應.C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5kJmol1.CO(g)O2(g)=CO2(g)H2283.0kJmol1選用兩種方法，計算出C(s)O2(g)=CO(g)的反應熱H。(1)虛擬路徑法反應C(s)O2(g)=CO2(g)的途徑可設計如下：則H110.5kJmol1。(2)加合法寫出目標反應的熱化學方程式，確定各物質在各反應中的位置，C(s)O2(g)=CO(g)。將已知熱化學方程式變形，得反應：CO2(g)=CO(g)O2(g)H3283.0kJmol1；將熱化學方程式相加，H也相加。得：C(s)O2(g)=CO(g)HH1H3，則H110.5kJmol1。特別提示(1)熱化學方程式同乘以某一個數(shù)時，反應熱數(shù)值也必須乘上該數(shù)。(2)熱化學方程式相加減時，同種物質之間可相加減，反應熱也隨之相加減(帶符號)。(3)將一個熱化學方程式顛倒時，H的“”“”號必須隨之改變，但數(shù)值不變。相關鏈接(1)多角度理解蓋斯定律從反應途徑角度從能量守恒角度對于如圖所示的過程：從反應途徑角度：AD：HH1H2H3(H4H5H6)；從能量守恒角度：H1H2H3H4H5H60。(2)蓋斯定律的意義例1下列說法正確的是()A根據蓋斯定律，可計算某些難以直接測得的反應焓變B同溫同壓下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和點燃條件下的H不同C右圖中H1H2H3D相同條件下，等質量的C按a、b兩種途徑完全轉化，途徑a比途徑b放出更多熱能途徑a：CCOH2CO2H2O；途徑b：CCO2答案A解析B項，同溫同壓下，該反應前后反應物和反應產物的總能量在兩種反應條件下沒有變化，H相同，錯誤；C項，根據蓋斯定律，H1(H2H3)，錯誤；D項，根據蓋斯定律知，兩途徑放出的熱量相等，錯誤。思維啟迪化學反應的焓變只與始態(tài)和終態(tài)有關，與反應條件無關。例2已知P4(白磷，s)5O2(g)=P4O10(s)H12983.2kJmol1P(紅磷，s)O2(g)=P4O10(s)H2738.5kJmol1(1)白磷轉化為紅磷的熱化學方程式為。(2)相同狀況下，能量狀態(tài)較低的是；白磷的穩(wěn)定性比紅磷(填“高”或“低”)。答案(1)P4(白磷，s)=4P(紅磷，s)H29.2kJmol1(2)紅磷低解析根據蓋斯定律，書寫相關反應的熱化學方程式有兩種方法：方法1：“虛擬路徑”法根據已知條件可以虛擬如下過程：根據蓋斯定律HH1(H2)42983.2kJmol1738.5kJmol1429.2kJmol1，熱化學方程式為P4(白磷，s)=4P(紅磷，s)H29.2kJmol1方法2：“加合”法P4(白磷，s)5O2(g)=P4O10(s)H12983.2kJmol1P4O10(s)=5O2(g)4P(紅磷，s)H22954kJmol1上述兩式相加得：P4(白磷，s)=4P(紅磷，s)H29.2kJmol1思維模型根據蓋斯定律書寫熱化學方程式(1)確定待求反應的熱化學方程式。(2)找出待求熱化學方程式中各物質出現(xiàn)在已知方程式中的位置(是同側還是異側)。(3)根據待求方程式中各物質的化學計量數(shù)通過乘除來調整已知反應的化學計量數(shù)，并消去中間產物。(4)實施疊加并確定反應熱的變化。二、反應焓變的計算1根據熱化學方程式計算反應熱與反應方程式中各物質的物質的量成正比。2根據反應物和生成物的能量計算H生成物的能量反應物的能量。3根據反應物和生成物的鍵能計算H反應物的鍵能生成物的鍵能。4根據蓋斯定律將熱化學方程式進行適當?shù)摹凹印薄皽p”等計算反應熱。5根據物質的燃燒熱數(shù)值計算(1)在25、101kPa時，1mol純物質完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量。燃燒熱的單位是kJmol1。(2)燃燒熱的意義甲烷的燃燒熱為890.31kJmol1或H890.31kJmol1，它表示25、101kPa時，1mol甲烷完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O時放出890.31kJ的熱量。(3)燃燒熱的計算Q(放)n(可燃物)|H|。例3氯原子對O3分解有催化作用：O3Cl=ClOO2H1ClOO=ClO2H2大氣臭氧層的分解反應是O3O=2O2H，該反應的能量變化如圖：下列敘述中，正確的是()A反應O3O=2O2的HE1E3BO3O=2O2是吸熱反應CHH1H2DHE3E20答案C解析A項，H生成物總能量反應物總能量E3E2；B項，由E2E3知反應物總能量大于生成物總能量，故O3O=2O2為放熱反應；C項，據蓋斯定律將兩式相加得HH1H2；D項，由于O3O=2O2放熱，故HE3E20。例4已知：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H1akJmol12C(s)O2(g)=2CO(g)H2220kJmol1通常人們把拆開1mol某化學鍵所消耗的能量看成該化學鍵的鍵能。已知HH、O=O和OH鍵的鍵能分別為436kJmol1、496kJmol1和462kJmol1，則a為()A332B118C350D130答案D解析根據蓋斯定律和焓變與鍵能的關系解答。根據題中給出的鍵能可得出熱化學方程式：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H3(24364964462)kJmol1，即2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H3480 kJmol1，題中2C(s)O2(g)=2CO(g)H2220 kJmol1，根據蓋斯定律()得C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H1(H2H3)，即a(220480)130，選項D正確。方法規(guī)律利用化學鍵的鍵能計算H的公式為H反應物的總鍵能反應產物的總鍵能。計算時要注意正確判斷出每種物質中化學鍵的種類及數(shù)目。相關鏈接三步分析法應用于蓋斯定律的計算(1)分析目標反應和已知反應的差異，明確目標反應物和生成物；需要約掉的物質。(2)將每個已知熱化學方程式兩邊同乘以某個合適的數(shù)，使已知熱化學方程式中某種反應物或生成物的化學計量數(shù)與目標熱化學方程式中的該物質的化學計量數(shù)一致，同時約掉目標反應中沒有的物質，熱化學方程式的反應熱也進行相應的換算。(3)將已知熱化學方程式進行疊加，相應的熱化學方程式中的反應熱也進行疊加。以上步驟可以概括為找目標，看來源，變方向，調系數(shù)，相疊加，得答案。1下列關于蓋斯定律描述不正確的是()A化學反應的反應熱不僅與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，也與反應的途徑有關B蓋斯定律遵守能量守恒定律C利用蓋斯定律可間接計算通過實驗難測定的反應的反應熱D利用蓋斯定律可以計算有副反應發(fā)生的反應的反應熱答案A2(2018臨沂高二質檢)物質A在一定條件下可發(fā)生一系列轉化，由圖判斷下列關系錯誤的是()AAFHH6BH1H2H3H4H5H61CCF|H|H1H2H6|D|H1H2H3|H4H5H6|答案B解析由蓋斯定律可知：AFHH1H2H3H4H5H6，即H1H2H3H4H5H60，故A項正確、B項錯誤；由CF可以判斷，HH3H4H5(H1H2H6)，故C項正確；由AD知：HH1H2H3(H4H5H6)，故D項正確。3已知在298K時下述反應的有關數(shù)據：C(s)O2(g)=CO(g)H1110.5kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5kJmol1，則C(s)CO2(g)=2CO(g)的H為()A283.5kJmol1B172.5kJmol1C172.5kJmol1D504kJmol1答案B解析2C(s)O2(g)=2CO(g)H3221 kJmol1CO2(g)=C(s)O2(g)H4393.5 kJmol1利用蓋斯定律，可得C(s)CO2(g)=2CO(g)H221 kJmol1393.5 kJmol1172.5 kJmol1。4已知熱化學方程式：H2O(g)=H2(g)O2(g)H241.8kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8kJmol1當1g液態(tài)水變?yōu)樗魵鈺r，其熱量變化是()A吸熱88kJB吸熱2.44kJC放熱4.98kJD放熱44kJ答案B解析將兩式相加得到H2O(g)=H2O(l)H44 kJmol1，所以每1 g液態(tài)水變成水蒸氣需要吸收的熱量為 kJ2.44 kJ。5化學反應過程可視為舊化學鍵斷裂和新化學鍵形成的過程，HH鍵的鍵能為436 kJmol1，ClCl鍵的鍵能為243kJmol1，HCl鍵的鍵能為431kJmol1。已知H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)HQkJmol1，則Q等于()A183B183C862D862答案B解析依據化學反應的反應熱反應物的總鍵能生成物的總鍵能可得，Q4362432431，故Q183。6寫出下列反應的熱化學方程式：(1)為減少SO2的排放，常采取以下措施，將煤轉化為清潔的氣體燃料。已知：H2(g)O2(g)=H2O(g)H1241.8kJmol1C(s)O2(g)=CO(g)H2110.5kJmol1寫出焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式：。(2)已知CO(g)和CH3OH(l)的燃燒熱H分別為283.0kJmol1和726.5kJmol1。請寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式為。答案(1)C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.3kJmol1(2)CH3OH(l)O2(g)=CO(g)2H2O(l)H443.5kJmol1解析(1)根據蓋斯定律，由可得：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)則HH2H1(110.5 kJmol1)(241.8 kJmol1)131.3 kJmol1。(2)依據燃燒熱的概念寫出兩個熱化學方程式：CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1726.5 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H2283.0 kJmol1根據蓋斯定律，由可得：CH3OH(l)O2(g)=CO(g)2H2O(l)，則HH1H2726.5 kJmol1(283.0) kJmol1443.5 kJmol1。題組一蓋斯定律及其應用1.假設反應體系的始態(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，則下列說法不正確的是()A|H1|H2|B|H1|H3|CH1H2H30D甲丙的HH1H2答案A解析題述過程中甲為始態(tài)，乙為中間態(tài)，丙為終態(tài)，由蓋斯定律可知，甲丙的HH1H2，D項正確；在題述過程中H1與H2的相對大小無法判斷，A項錯誤；由|H3|H1|H2|知，|H1|H3|，B項正確；從能量守恒的角度可知，H1H2H30，C項正確。2已知反應：H2(g)O2(g)=H2O(g)H1N2(g)O2(g)=NO2(g)H2N2(g)H2(g)=NH3(g)H3則反應2NH3(g)O2(g)=2NO2(g)3H2O(g)的H為()A2H12H22H3BH1H2H3C3H12H22H3D3H12H22H3答案D解析把已知反應依次編號為、，根據蓋斯定律將方程式322得2NH3(g)O2(g)=2NO2(g)3H2O(g)H3H12H22H3。3已知298K、101kPa時：2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H1Cl2(g)H2(g)=2HCl(g)H22Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H3則H3與H1和H2間的關系正確的是()AH3H12H2BH3H1H2CH3H12H2DH3H1H2答案A解析應用蓋斯定律，第一個熱化學方程式與第二個熱化學方程式的2倍相加，即得2Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H12H2，故H3H12H2，A項正確。4發(fā)射火箭時使用的燃料可以是液氫和液氧，已知下列熱化學方程式：H2(g)O2(g)=H2O(l)H1285.8kJmol1H2(g)=H2(l)H20.92kJmol1O2(g)=O2(l)H36.84kJmol1H2O(l)=H2O(g)H444.0kJmol1則反應H2(l)O2(l)=H2O(g)的反應熱H為()A237.46kJmol1B474.92kJmol1C118.73kJmol1D237.46kJmol1答案D解析根據蓋斯定律，將反應可得目標反應方程式，其反應熱HH1H2H3H4237.46kJmol1。5已知Zn(s)O2(g)=ZnO(s)H348.3kJmol1，2Ag(s)O2(g)=Ag2O(s)H31.0kJmol1。則Zn(s)Ag2O(s)=ZnO(s)2Ag(s)的H等于()A317.3kJmol1B379.3kJmol1C332.8kJmol1D317.3kJmol1答案A解析根據蓋斯定律可知將反應得Zn(s)Ag2O(s)=ZnO(s)2Ag(s)H(348.331.0) kJmol1317.3kJmol1。6肼(N2H4)是火箭發(fā)動機的一種燃料，反應時N2O4為氧化劑，反應生成N2和水蒸氣。已知：N2(g)2O2(g)=N2O4(g)H8.7kJmol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H534kJmol1下列表示N2H4和N2O4反應的熱化學方程式，正確的是()A2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(g)H1076.7kJmol1BN2H4(g)N2O4(g)=N2(g)2H2O(g)H542.7kJmol1C2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(g)H542.7kJmol1D2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(l)答案A解析根據蓋斯定律，把已知兩個反應相加減，可求得反應的H。將2得2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(g)H1 076.7 kJmol1。題組二反應熱的計算7已知由氫氣和氧氣反應生成4.5g水蒸氣時放出60.45kJ的熱量，則反應2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H中，H為()A483.6kJmol1B241.8kJmol1C120.6kJmol1D241.8kJmol1答案A解析已知生成4.5g水蒸氣時放熱60.45kJ，設反應生成2molH2O(g)時放熱Q，依據比例關系，解得Q483.6kJ，故H483.6kJmol1。8(2018天津四校高二檢測)通常人們把拆開1mol某化學鍵所消耗的能量看成該化學鍵的鍵能。根據表中數(shù)據計算反應CH3CH3(g)=CH2=CH2(g)H2(g)的H為()化學鍵CHC=CCCHH鍵能kJmol1414.4615.3347.4435.3A.125.6kJmol1B125.6kJmol1C46.1kJmol1D46.1kJmol1答案A解析H6E(CH)E(CC)E(C=C)4E(CH)E(HH)(6414.4347.4)kJmol1(615.34414.4435.3) kJmol1125.6kJmol1。9已知葡萄糖的燃燒熱是2804kJmol1，當它氧化生成1g水時放出的熱量是()A26.0kJB51.9kJC155.8kJD467.3kJ答案A解析葡萄糖的燃燒熱的熱化學方程式：C6H12O6(s)6O2(g)=6CO2(g)6H2O(l)H2 804 kJmol1，由此可知，生成6 mol18 gmol1108 g水放出2 804 kJ熱量，則生成1 g水時放出的熱量為 kJ26.0 kJ。10已知氫氣、乙烷、甲醇、甲烷的燃燒熱分別為285.8kJmol1、1559.8kJmol1、726.51kJmol1、890.31kJmol1，相同質量的氫氣、乙烷、甲醇、甲烷完全燃燒時，放出熱量最多的是()AH2(g) BC2H6(g)CCH3OH(l) DCH4(g)答案A解析比較、的大小可知相同質量的四種氣體完全燃燒時，H2放出的熱量最多。11(2018長沙一中調研)已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6kJmol1，CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890kJmol1。現(xiàn)有H2與CH4的混合氣體112L(標準狀況下)，使其完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)，若實驗測得反應放熱3845.8kJ，則原混合氣體中H2與CH4的物質的量之比是()A11B13C14D23答案C解析設混合氣體中含有xmolH2，則CH4的物質的量為(5x) mol，則285.8x890(5x)3845.8，得x1，C項正確。12已知CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)HQ1kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)HQ2kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)HQ3kJmol1常溫下取體積比為41的甲烷和氫氣的混合氣體11.2L(標準狀況)，經完全燃燒后恢復到室溫，則放出的熱量(單位：kJ)為()A0.4Q10.05Q3B0.4Q10.05Q2C0.4Q10.1Q3D0.4Q10.2Q2答案A解析混合氣體的體積為11.2L，即混合氣體為0.5mol，結合甲烷和氫氣的體積比為41，可知甲烷和氫氣的物質的量分別為0.4mol和0.1mol，則二者完全燃燒放出的熱量為(0.4Q10.05Q3) kJ。13把煤作為燃料可通過下列兩種途徑：途徑.C(s)O2(g)=CO2(g)H10途徑.先制水煤氣：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H20再燃燒水煤氣：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H302H2(g)O2(g)=2H2O(g)H40請回答下列問題：(1)判斷兩種途徑放熱：途徑放出的熱量(填“大于”“等于”或“小于”)途徑放出的熱量。(2)H1、H2、H3、H4的數(shù)學關系是。(3)由于制取水煤氣的反應里，反應物具有的總能量(填“大于”“等于”或“小于”)生成物具有的總能量，那么在化學反應時，反應物就需要能量才能轉化為生成物，因此其反應條件為。答案(1)等于(2)H1H2(H3H4)(3)小于吸收加熱解析(1)根據蓋斯定律可知，反應熱只與始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關，通過觀察可知途徑和途徑是等效的，途徑和途徑等量的煤燃燒消耗的氧氣相等，兩途徑最終生成物只有二氧化碳，所以途徑放出的熱量等于途徑放出的熱量。(2)途徑：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H20再燃燒水煤氣：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H302H2(g)O2 (g)=2H2O(g)H40由蓋斯定律可知，2得2C(s)2O2 (g)=2CO2(g)H2H2H3H4，所以H1H(2H2H3H4)H2(H3H4)。(3)制水煤氣C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H20，該反應是吸熱反應，反應物具有的總能量小于生成物具有的總能量，反應條件是加熱。14(2018太原期中)為了合理利用化學能，確保安全生產，進行化工設計時需要充分考慮化學反應的反應熱，并采取相應措施?；瘜W反應的反應熱通?？梢酝ㄟ^實驗進行測定，也可通過理論進行推算。(1)實驗測得，5g甲醇(CH3OH)液體在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳氣體和液態(tài)水時釋放出113.5kJ的熱量，則表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為。(2)現(xiàn)有如下兩個熱化學方程式：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H1akJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2bkJmol1則a(填“”“”或“”)b。(3)從化學鍵的角度分析，化學反應的過程就是反應物的化學鍵斷裂和生成物的化學鍵形成的過程。在化學反應過程中，斷裂化學鍵需要消耗能量，形成化學鍵又會釋放能量?；瘜W鍵HHNHNN鍵能/kJmol1436391945已知：N2(g)3H2(g)2NH3(g)HakJmol1，根據上表中所列鍵能數(shù)據可計算出a。答案(1)CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H726.4kJmol1(2)(3)93解析(1)5g液態(tài)CH3OH在氧氣中充分燃燒生成CO2氣體和液態(tài)水時放出113.5kJ熱量，故32g即1mol液態(tài)CH3OH在氧氣中充分燃燒生成CO2氣體和液態(tài)水時放出113.5kJ726.4kJ熱量，則表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H726.4kJmol1。(2)將兩個熱化學方程式進行比較，由于H2O由氣態(tài)變成液態(tài)放出熱量，故H1H2，則ab。(