蘇教版高二化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)》導(dǎo)學(xué)案 省賽獲獎(jiǎng)

導(dǎo)學(xué)案：專(zhuān)題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化第一單元化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)第2課時(shí)課前預(yù)習(xí)問(wèn)題導(dǎo)入我們?cè)谌粘Ｉ钪邢矚g使用天然氣，而不愿使用液化氣，為什么呢？那么燃燒質(zhì)量分別為1g的天然氣（CH4）和液化氣（C4H10）誰(shuí)放出的熱量多呢？答案：天然氣使用方便、價(jià)格便宜，等質(zhì)量時(shí)放出的熱量多。1g天然氣和1g液化氣所放出的熱量，在學(xué)過(guò)本節(jié)之后，你就能夠利用以下熱化學(xué)方程式計(jì)算了。CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（g）ΔH（298K）=-890kJ·mol-1C4H10（g）+O2（g）4CO2（g）+5H2O（g）ΔH（298K）=-5800kJ·mol-1。基礎(chǔ)知識(shí)一、反應(yīng)熱的測(cè)定1.測(cè)定反應(yīng)熱的儀器稱(chēng)為_(kāi)_____________，它由______________、______________、______________、______________構(gòu)成。測(cè)定時(shí)，將反應(yīng)物加入______________并使之迅速混合，測(cè)量反應(yīng)前后溶液的______________，并計(jì)算出反應(yīng)前后溶液______________的變化值。答案:量熱計(jì)攪拌器溫度計(jì)容器保溫層容器中溫度溫度2.計(jì)算：用c表示體系的______________，其單位是______________；用T1和T2分別表示反應(yīng)前后體系的______________。強(qiáng)酸強(qiáng)堿反應(yīng)的中和熱的計(jì)算公式為_(kāi)___________________。由此公式可以推出強(qiáng)酸強(qiáng)堿反應(yīng)的中和熱的單位為_(kāi)_____________。答案:熱容J·℃-1溫度ΔH=kJ·mol-13.強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的中和反應(yīng)的離子方程式可表示為_(kāi)_____________，強(qiáng)酸強(qiáng)堿的中和反應(yīng)的反應(yīng)熱是______________。答案:.H++OH-====H2OkJ·mol-1二、蓋斯定律計(jì)算化學(xué)反應(yīng)焓變1.對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，無(wú)論是______________完成還是分______________完成，其反應(yīng)______________是一樣的，這一規(guī)律稱(chēng)為蓋斯定律。答案:一步幾步焓變2.蓋斯定律可以使我們利用______________反應(yīng)的焓變求______________反應(yīng)的焓變。若一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式可由另外幾個(gè)反應(yīng)的______________相加減得到，則其焓變也可以由這幾個(gè)反應(yīng)的焓變______________得到。答案:已知未知化學(xué)方程式相加減三、能源的充分利用1.在101kPa的壓強(qiáng)下，______________叫做該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱。_____________叫做該物質(zhì)的熱值。答案:1mol物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱1g物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱2.人們通常用______________或______________來(lái)衡量燃料燃燒放出熱量的大小。答案:標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱熱值3.物質(zhì)完全燃燒是指物質(zhì)中含有的氮元素轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____________，氫元素轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____________，碳元素轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____________。答案:N2（g）H2O（l）CO2（g）課堂互動(dòng)三點(diǎn)剖析難點(diǎn)蓋斯定律含義1.蓋斯定律是指：“一個(gè)化學(xué)反應(yīng)無(wú)論是一步完成還是分幾步完成，反應(yīng)的焓變是一樣的?！逼浜x是：“一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的焓變只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與其反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)?！币簿褪钦f(shuō)：“當(dāng)一個(gè)反應(yīng)在反應(yīng)物的量和反應(yīng)條件一定的前提下進(jìn)行反應(yīng)，不管它中間進(jìn)行了多么復(fù)雜的反應(yīng)，只要是生成物的種類(lèi)和狀態(tài)一定，其焓變就是一個(gè)定值?！?.從能量守恒的角度理解“自然界中的能量不能減少也不能增加，只能由一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式?！倍镔|(zhì)的焓（H）是物質(zhì)所具有的能量，也應(yīng)遵循能量守恒。因此當(dāng)反應(yīng)物和生成物確定后，反應(yīng)物的焓與生成物的焓也成為定值。則ΔH=H（生成物）-H（反應(yīng)物）也成為定值。無(wú)論反應(yīng)如何進(jìn)行，ΔH最終是不變的。【例1】已知以下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式①CH3COOH（l）+2O2（g）====2CO2（g）+2H2O（l）ΔH（298K）=kJ·mol-1②C(s)+O2(g)====CO2(g)ΔH(298K)=kJ·mol-1③H2(g)+O2(g)====H2O(l)ΔH=kJ·mol-1試求：④2C(s)+2H2(g)+O2(g)====CH3COOH(l)的ΔH。解析：由④中C、H2的化學(xué)計(jì)量數(shù)為2，而CH3COOH轉(zhuǎn)移到“====”左邊成為“-CH3COOH”，可推出：②×2+③×2-①=④,即得2C（s）+2O2（g）====2CO2（g）ΔH=×2kJ·mol-12H2（g）+O2（g）====2H2O（l）ΔH=×2kJ·mol-1ΔH=［×2)+×2)+］kJ·mol-1=kJ·mol-1。答案：kJ·mol-1重點(diǎn)應(yīng)用蓋斯定律計(jì)算ΔH時(shí)的注意事項(xiàng)1.合理進(jìn)行方程式疊加熱化學(xué)方程式的疊加類(lèi)似整式的運(yùn)算，疊加時(shí)應(yīng)遵循數(shù)學(xué)的運(yùn)算規(guī)則，當(dāng)需要將某一熱化學(xué)方程式同乘以某一化學(xué)計(jì)量數(shù)時(shí)，各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)和ΔH同乘以該化學(xué)計(jì)量數(shù)。當(dāng)某物質(zhì)或ΔH移到“====”另一邊時(shí)就變?yōu)楫愄?hào)，即“+”變“-”，“-”變“+”。2.“ΔH”在進(jìn)行加、減運(yùn)算時(shí)，一定注意其符號(hào)的改變，即ΔH的運(yùn)算包括數(shù)值和符號(hào)的雙重運(yùn)算?！纠?】科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成還是分幾步完成，該反應(yīng)的熱效應(yīng)是相同的，已知在25℃、105Pa時(shí)，1molC（石墨）完全燃燒生成CO2氣體，放熱kJ,1molCO完全燃燒生成CO2氣體放熱kJA.在25℃、105Pa時(shí)，C（石墨）燃燒生成CO氣體的熱化學(xué)方程式是2C（石墨，s）+O2（g）====2CO（g）ΔH=kJ·mol（石墨,s）不完全燃燒，生成CO2和CO混合氣體時(shí)，放熱kJ（石墨）和CO2（g）反應(yīng)生成CO（g）的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)D.如果金剛石燃燒生成CO2的反應(yīng)熱大于石墨燃燒生成CO2的反應(yīng)熱，則可斷定從石墨變?yōu)榻饎偸淖兓枰鼰峤馕觯孩貱（石墨,s）+O2（g）====CO2（g）ΔH1=kJ·mol-1；②C（石墨,s）+O2（g）====CO（g）ΔH2；③CO（g）+O2（g）====CO2（g）ΔH3=kJ·mol-1。所以ΔH2=ΔH1-ΔH3=kJ·mol-1+kJ·mol-1=kJ·mol-1。因此，A、B均錯(cuò)誤，②-③得：C（石墨，s）+CO2（g）====2CO（g）ΔH=kJ·mol-1+kJ·mol-1=+kJ·mol-1，故C正確，又C（金剛石，s）+O2(g)====CO2(g)ΔH4④,則①-④得C（石墨，s）====C（金剛石，s）ΔH=kJ·mol-1-ΔH4＞0。由于|ΔH4|＞kJ·mol-1，故D正確。答案：CD各個(gè)擊破類(lèi)題演練1已知葡萄糖的燃燒熱是2804kJ·mol-1,當(dāng)它氧化生成1g水時(shí)放出的熱量是（）kJkJkJkJ解析：據(jù)燃燒熱的定義知1mol葡萄糖完全燃燒放出2804kJ能量，而1mol葡萄糖完全燃燒生成6molH2O,據(jù)此可求出生成1g水時(shí)放出的熱量。1molC6H12O6完全燃燒生成6molH2O,即生成108g水放熱2804kJ，那么生成1g水放熱為2804108kJ=kJ。答案：A變式訓(xùn)練1已知標(biāo)準(zhǔn)狀況下5.6LCO完全燃燒放出的熱量能使200g15.5℃的水溫度升高到100℃，水的比熱容是×10-3kJ·(g·℃)-1，下列表示(g)+O2(g)====CO2(g)ΔHK)=kJ·mol-1(g)+O2(g)====2CO2ΔHK)=kJ·mol-1(g)+O2(g)====CO2(g)ΔHK)=kJ·mol-1(g)+O2(g)====CO2(g)ΔHK)=+kJ·mol-1解析：方法一（推算法）：5.6LCO燃燒的反應(yīng)熱為Q=-mcΔT=-200g××10-3kJ·(g·℃)-1×(100℃-15.5℃)=4kJ。則知1molCO燃燒的反應(yīng)熱為4kJ×=kJ。由此可判斷C、D錯(cuò)誤，A正確；B的ΔH正確，但CO方法二（推理法）：由于CO的燃燒是放熱反應(yīng)，ΔH應(yīng)小于0，知C、D不正確；而B(niǎo)的CO2聚集狀態(tài)沒(méi)有標(biāo)明，所以只有A正確。答案：A類(lèi)題演練2由氫氣和氧氣反應(yīng)生成1mol水蒸氣放熱kJ,若1g水蒸氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)水放熱kJ。請(qǐng)寫(xiě)出氫氣的燃燒熱的熱化學(xué)方程式______________________________________________。解析:根據(jù)燃燒的概念，1molH2完全燃燒生成H2O（l）時(shí)放出的熱才叫燃燒熱。因此，必須求出1molH2燃燒生成液態(tài)水時(shí)的ΔH。由題意知H2（g）+O2（g）====H2O（g）ΔH=kJ·mol-1①1g水蒸氣轉(zhuǎn)化成液態(tài)水放出kJ熱量，則1molH2O（g）H2O（l）放熱18g×kJ·g-1=44kJ,H2O(g)H2O(l)ΔH=-44kJ·mol-1②則①+②得氫氣的燃燒熱的熱化學(xué)方程式。答案：H2（g）+O2（g）====H2O（l）ΔH=kJ·mol-1變式訓(xùn)練2已知在一定條件下，CO的燃燒熱為283kJ·mol-1,CH4的燃燒熱為890kJ·mol-1，由1molCO和3molCH4組成混合氣體在上述條件下充分燃燒，釋放的熱量為（）912kJ953kJ236kJ867kJ解析：1molCO完全燃燒放出的熱量：1mol×283kJ·mol-1=283molCH4完全燃燒放出的熱量：3mol×890kJ·mol-1=2670kJ,共釋放的熱量為283kJ+2670kJ=2953kJ。答案：B變式訓(xùn)練3已知下列熱化學(xué)方程式:Zn（s）+O2（g）====ZnO（s）ΔH1=kJ·mol-1Hg(l)+O2(g)====HgO(s)ΔH2=kJ·mol-1由此可知Zn（s）+HgO（s）====ZnO（s）+Hg（l）ΔH3，其中ΔH3的值是（）kJ·mol-1kJ·mol-1kJ·mol-1kJ·mol-1解析：Zn（s）+HgO（s）====ZnO（s）+Hg（l）可由反應(yīng)Zn（s）+O2（g）====ZnO（s），減去Hg（l）+O2（g）====HgO（s）得到，所以ΔH3=ΔH1-ΔH2=kJ·mol-1-kJ·mol-1)=kJ·mol-1。答案：D課后集訓(xùn)基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1.丙烷是液化石油氣的主要成分，常溫下，1molC3H8燃燒放出的熱量為2kJ,則下列熱化學(xué)方程式，正確的是（）（g）+5O2（g）3CO2（g）+4H2O（g）ΔH=+2kJ·mol-1(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g)ΔH=-2kJ·mol-1(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2kJ·mol-1D.15C3H8(g)+O2(g)CO2(g)+45H2O(l)ΔH=kJ·mol-1解析:1molC3H8在常溫下燃燒放出熱量2kJ,此時(shí)生成的H2O為液態(tài)，即可知道該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為C3H8（g）+5O2（g）3CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2kJ·mol-1，因而C正確。當(dāng)方程式左右均除以5時(shí)，所得熱化學(xué)方程式為C3H8（g）+O2（g）CO2（g）+H2O（l）ΔH=kJ·mol-1。因此D也正確。答案：CD2.已知2H2（g）+O2（g）====2H2O（l）ΔH=kJ·mol-1；CO(g)+O2(g)====CO2(g)ΔH=kJ·mol-1。某H2和CO的混合氣體完全燃燒時(shí)放出kJ熱量，同時(shí)生成3.6g液態(tài)水，則原混合氣體的H2和CO的物質(zhì)的量之比（）∶1∶2C.1∶1解析：設(shè)H2和CO的物質(zhì)的量分別為x、y。①x==mol②y×kJ·mol-1+mol×kJ·mol-1=kJ。由①②可知：x∶y=1∶1，即y=mol。答案：C3.已知CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（l）ΔH=-Q1kJ·mol-1H2（g）+O2（g）====H2O（g）ΔH=-Q2kJ·mol-1H2（g）+O2（g）====H2O（l）ΔH=-12Q3kJ·mol-1常溫下取體積比為4∶1的甲烷和氫氣的混合氣體11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），經(jīng)完全燃燒后恢復(fù)到室溫，則放出的熱量為()A.0.4Q1+Q3Q1+Q3Q1+Q3.4Q1+Q2解析：設(shè)甲烷和氫氣的物質(zhì)的量分別為x、y，則①x∶y=4∶1；②(x+y)==mol。則：x=moly=mol。又因室溫時(shí)，生成的H2O為液態(tài)。則放出的熱量為+×Q3kJ=Q1+Q3)kJ。答案：B4.強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)的熱效應(yīng)為H+（aq）+OH-（aq）====H2O（l）ΔH=kJ·mol-1。分別向1Lmol·L-1的NaOH溶液中加入①稀醋酸、②濃H2SO4、③稀硝酸，恰好完全反應(yīng)的熱效應(yīng)分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3，它們的關(guān)系正確的是()A.ΔH1＞ΔH2＞ΔH3B.ΔH2＜ΔH1＜ΔΗ3C.ΔH1=ΔH2=ΔH3D.ΔH1＞ΔH3＞ΔH2解析：當(dāng)稀醋酸電離時(shí)吸收熱量，當(dāng)濃硫酸稀釋時(shí)放出熱量，所以中和相同量的堿液時(shí)，放出的熱量的關(guān)系是②＞③＞①。反應(yīng)放熱時(shí)，ΔH＜0,且ΔH值越大放熱越多，而ΔH越小放熱越少。因此ΔH2＜ΔH3＜ΔH1。答案：D5.已知在25℃、101kPa下，1gC8H18(辛烷)燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時(shí)放出kJ的熱量。表示上述反應(yīng)的熱化學(xué)方程式正確的是(（l）+O2（g）====8CO2（g）+9H2O（g）ΔH=kJ·mol-1（l）+O2(g)====8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=-5518kJ·mol-1（l）+O2(g)====8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=+5518kJ·mol-1（l）+O2(g)====8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=kJ·mol-1解析：據(jù)已知條件可知，在25℃1大氣壓下燃燒1molC8H18放出的熱量為114×kJ=5518kJ。因此、A、D被排除。又因在上述條件下，得液態(tài)水，放出熱量ΔH＜0，應(yīng)選擇B答案：B6.現(xiàn)在CO、H2和CO2組成的混合氣體116.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，經(jīng)完全燃燒后放出的總能量為kJ,并生成18g液態(tài)水。已知2H2（g）+O2（g）====2H2O（l）ΔH=kJ·mol-1;2CO(g)+O2(g)====2CO2(g)ΔH=-566kJ·mol-1。則燃燒以前混合氣體中CO的體積分?jǐn)?shù)最接近于（）%%%%解析：混合氣體中H2的體積為×22.4L·mol-1=22.4L則n（CO）==molV(CO)=2.06mol×22.4L·mol-1CO的體積分?jǐn)?shù)為≈40%。答案：C7.已知H+（aq）+OH-（aq）====H2O（l）ΔH=kJ·mol-1。以下四個(gè)化學(xué)方程式其中反應(yīng)熱為kJ·mol-1的是（）①H2SO4(aq)+2NaOH(aq)====Na2SO4（aq）+2H2O（l）②H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)====BaSO4(s)+2H2O(l)③HCl(aq)+NH3·H2O(aq)====NH4Cl(aq)+H2O(l)④CH3COOH(aq)+NH3·H2O(aq)====CH3COONH4(aq)+H2O(l)A.①和②B.③C.④D.以上都不對(duì)解析：H+（aq）+OH-（aq）=H2O（l）ΔH=kJ·mol-1的含義是：在稀溶液中1molH+與1molOH-完全中和生成的H2O（l）為1mol時(shí)，放出熱量kJ。所以題中所述四個(gè)反應(yīng)均不符合條件。答案：D8.在25℃時(shí)1g乙醇完全燃燒生成CO2和液態(tài)水時(shí)放熱kJ,（l）+3O2（g）====2CO2（g）+3H2O（l）ΔH=+1367kJ·mol-1(l)+6O2(g)====4CO2(g)+6H2O(l)ΔH=-2734kJ·mol-1（l）+6O2（g）====4CO2（g）+6H2O（l）ΔH=-1367kJ·mol-1（l）+6O2（g）====4CO2（g）+6H2O（l）ΔH=+2734kJ·mol-1解析：乙醇燃燒是放熱反應(yīng)，ΔH＜0，故A、D均不正確，當(dāng)2mol乙醇完全燃燒時(shí)放出的熱量為2×46g×kJ·g-1=2734kJ。因此C錯(cuò)，B正確。答案：B綜合運(yùn)用9.已知25℃、101kPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為C（石墨）+O2（g）====CO2（gΔH=kJ·mol-1C(金剛石)+O2（g）====CO2（g）ΔH=kJ·mol-1據(jù)此判斷，下列說(shuō)法中正確的是（）A.由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；石墨的能量比金剛石的低B.由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；石墨的能量比金剛石的高C.由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；石墨的能量比金剛石的低D.由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；石墨的能量比金剛石的高解析：由蓋斯定律得石墨制金剛石的反應(yīng)為C（石墨）+O2（g）====CO2（g）減去C（金剛石）+O2（g）====CO2（g），即C（石墨）====C（金剛石）ΔH=（kJ·mol-1）-kJ·mol-1)=+kJ·mol-1因此反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，說(shuō)明金剛石能量高于石墨的能量，石墨更穩(wěn)定一些。A是正確的。答案：A10.溶質(zhì)為11.2g的KOH稀溶液與0.1Lmol·L-1的H2SO4溶液反應(yīng)可放出kJ的熱量。下列能表示中和熱的熱化學(xué)方程式為（）（aq）+H2SO4（aq）====K2SO4（aq）+H2O（l）ΔH=kJ·mol-1(aq)+H2SO4(aq)====K2SO4(aq)+2H2O(l)ΔH=kJ·mol-1(aq)+H2SO4(aq)====K2SO4(aq)+2H2O(l)ΔH=+kJ·mol-1（aq）+H2SO4（aq）====K2SO4（aq）+H2O（l）ΔH=kJ·mol-1解析：由題中條件可知，參加反應(yīng)的n(KOH)==mol,n（H2SO4）=mol·L-1×0.1L=mol。因而當(dāng)2molKOH和1molH2SO4完全中和時(shí)，生成2molH2O放出熱量為kJ·mol-1，故生成1mol水時(shí)放出kJ的熱量，即中和熱的數(shù)值。因此D選項(xiàng)正確。答案：D11.由氫氣和氧氣反應(yīng)生成1mol水蒸氣，放熱kJ。寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式__________________。若1g水蒸氣轉(zhuǎn)化成液態(tài)水放熱kJ，則反應(yīng)H2（g）+O2（g）====H2O(1)的ΔH=______________kJ·mol-1。解析：本題主要考查熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)及燃燒熱的求算。書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)注意：計(jì)量數(shù)改變時(shí)，ΔH也同等倍數(shù)地改變，故生成水蒸氣時(shí)的熱化學(xué)方程式寫(xiě)為H2（g）+O2（g）====H2O（g）ΔH=kJ·mol-1或2H2（g）+O2（g）====2H2O（g）ΔH=kJ·mol-1等多種形式。生成液態(tài)水時(shí)，ΔH變?yōu)?（+×18kJ·mol-1）=-286kJ·mol-1。答案：H2（g）+O2（g）====H2O（g）ΔH=kJ·mol-1-286kJ·mol-1mLmol·L-1鹽酸與50mLmol·L-1NaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。通過(guò)測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱，回答下列問(wèn)題：中和熱的測(cè)定（1）燒杯間填滿(mǎn)碎泡沫塑料的作用是_______________________。（2）大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值__________