化學人教版高中選擇性必修一（2019年新編）1.2 反應熱的計算

第一章

化學反應的熱效應第二節(jié)

反應熱的計算高二化學新人教化學選擇性必修一《化學反應原理》【情境引入】火箭推進劑

火箭是把航天器送入太空的重要運載工具之一,依靠推進劑的燃燒獲得推力。肼(N2H4)是一種良好的火箭推進劑,其與適當?shù)难趸瘎?如過氧化氫、氧氣、NO2等)配合,可組成可貯存液體推進劑。該推進劑燃燒時間較長,放出的能量大,產(chǎn)生的推力強,而且比較容易控制?！舅伎寂c討論】該反應用于火箭推進,除釋放大量熱和快速產(chǎn)生大量氣體外,還有一個很大的優(yōu)點,你能簡單描述一下嗎?產(chǎn)物為N2和H2O,無污染?！緦W習任務】

反應熱的計算【活動一】液態(tài)肼與液態(tài)過氧化氫混合反應時,即產(chǎn)生大量氮氣和水蒸氣,并放出大量熱。若每生成14gN2,放出642kJ的熱量,你能寫出該反應的熱化學方程式嗎?若消耗0.5mol液態(tài)肼,放出的熱量是多少?N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)

ΔH=-642kJ/mol

321kJ火箭是把航天器送入太空的重要運載工具之一,依靠推進劑的燃燒獲得推力。肼(N2H4)是一種良好的火箭推進劑,其與適當?shù)难趸瘎?如過氧化氫、氧氣、NO2等)配合,可組成可貯存液體推進劑。該推進劑燃燒時間較長,放出的能量大,產(chǎn)生的推力強,而且比較容易控制?！緦W習任務】

反應熱的計算火箭是把航天器送入太空的重要運載工具之一,依靠推進劑的燃燒獲得推力。肼(N2H4)是一種良好的火箭推進劑,其與適當?shù)难趸瘎?如過氧化氫、氧氣、NO2等)配合,可組成可貯存液體推進劑。該推進劑燃燒時間較長,放出的能量大,產(chǎn)生的推力強,而且比較容易控制。N2H4(g)+O2(g)化學鍵N—NN—HO=OO—HN—N鍵能/(KJ/mol）193391497463946【活動二】在液態(tài)肼與氧氣混合反應時,也可放出大量熱。已知:你能寫出該反應的熱化學方程式嗎?N2(g)+2H2O(g)

ΔH=-544kJ/mol【學習任務】

反應熱的計算【活動三】在科學研究和工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要了解反應熱。許多反應熱可以通過實驗直接測定，但是有些反應熱是無法直接測定的。請判斷以下反應是否可以直接測定，說出你的理由。C(s)+1/2O2(g)=CO(g)該反應的反應熱是無法直接測定的。因為C燃燒時不可能全部生成CO，總有一部分CO2生成。上述反應熱是冶金工業(yè)中非常有用的數(shù)據(jù)，如何獲得呢?名稱化學式(狀態(tài))ΔH/(kJ/mol)碳（石墨）C(s)-393.5氫氣H2(g)-285.8一氧化碳CO(g)-283.0甲烷CH4(g)-890.3乙醇CH3CH2OH(l)-1366.8某些物質(zhì)的燃燒熱（25℃、101kPa）【思考與討論】請你利用上表格中的數(shù)據(jù)計算反應C(s)+1/2O2(g)=CO(g)的△H，并談談你的依據(jù)。

化學家蓋斯從大量的實驗中總結(jié)出一條規(guī)律：不管化學反應是一步完成或分幾步完成,其反應熱是相同的?；瘜W反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應的途徑無關(guān)。BACΔH3ΔH2ΔH1ΔH3=ΔH1+ΔH2課本P15化學家蓋斯(G.H.Hess,1802--1850)蓋斯定律【學習任務】

反應熱的計算名稱化學式(狀態(tài))ΔH/(kJ/mol)碳（石墨）C(s)-393.5氫氣H2(g)-285.8一氧化碳CO(g)-283.0甲烷CH4(g)-890.3乙醇CH3CH2OH(l)-1366.8

【學習任務】

反應熱的計算（3）C(s)+1/2O2(g)=CO(g)，△H3=？

實驗測得

：（1）C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ/mol（2）CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/mol某些物質(zhì)的燃燒熱（25℃、101kPa）能量△H1△H2△H3CO2(g)C(s)+O2(g)CO(g)+1/2O2(g)（3）C(s)+1/2O2(g)=CO(g)，△H3=？

解決問題

：（1）C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ/mol（2）CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/molΔH1

=

ΔH2+

ΔH3ΔH3

=

ΔH1－

ΔH2=-393.5kJ/mol－(-283.0kJ/mol）

=-110.5kJ/mol【學習任務】

反應熱的計算【結(jié)論】若某個反應的化學方程式可由另外幾個反應的化學方程式相加減而得到，則該反應的反應熱也可以由這幾個反應的反應熱相加減而得到?！巴瑐?cè)相加，異側(cè)相減”ΔH3ΔH1【活動四】火箭發(fā)射時可以用肼（N2H4，液態(tài)）作燃料，NO2作氧化劑。已知：①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H1=+66.4kJ/mol②N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H2=-534kJ/mol試計算2N2H4(l)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)的△H。方法：②×2－①△H=-1134.4kJ/mol只出現(xiàn)在②式，系數(shù)為2，且與②式同側(cè)只出現(xiàn)在①式，系數(shù)相同，與①式為異側(cè)【學習任務】

反應熱的計算“同側(cè)相加，異側(cè)相減”火箭是把航天器送入太空的重要運載工具之一,依靠推進劑的燃燒獲得推力。肼(N2H4)是一種良好的火箭推進劑,其與適當?shù)难趸瘎?如過氧化氫、氧氣、NO2等)配合,可組成可貯存液體推進劑。該推進劑燃燒時間較長,放出的能量大,產(chǎn)生的推力強,而且比較容易控制。①定目標方程式，給已知方程式編號。②結(jié)合目標方程式中關(guān)鍵物質(zhì)(只出現(xiàn)一處)找位置(同側(cè)還是異側(cè))③利用同側(cè)相加、異側(cè)相減進行處理，并調(diào)整計量數(shù)④疊加計算(注意帶正負號運算)【學習任務】

反應熱的計算小結(jié):利用蓋斯定律計算反應熱的一般步驟總結(jié)：反應熱的計算依據(jù)及方法計算依據(jù)計算方法熱化學方程式熱化學方程式與數(shù)學上的方程式相似,可以左右顛倒同時改變正負號,各項的化學計量數(shù)包括ΔH的數(shù)值可以同時擴大或縮小相同的倍數(shù)蓋斯定律根據(jù)蓋斯定律,可以將兩個或兩個以上的熱化學方程式包括其ΔH相加或相減,得到一個新的熱化學方程式燃燒熱可燃物完全燃燒產(chǎn)生的熱量=可燃物的物質(zhì)的量×其燃燒熱化學鍵的變化ΔH=反應物的化學鍵斷裂所吸收的能量和-生成物的化學鍵形成所放出的能量和反應物和生成物的總能量ΔH=E生成物-E反應物【學習任務】

反應熱的計算1.（1）0.3mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧氣中完全燃燒，生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出649.5kJ熱量，其熱化學方程式為

。（2）常溫下14克CO在足量氧氣中充分燃燒，放出141.3KJ熱量，寫出該熱化學方程式。B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)

△H=-2165kJ/molCO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-282.6kJ/mol【學習任務】

反應熱的計算【學習評價】【學習評價】即課本P17第6題-①-②+③3、已知在微生物的作用下，NH4+經(jīng)過兩步反應被氧化成NO3-，兩步反應的焓變?nèi)缦聢D所示根據(jù)圖示信息，計算1molNH4+(aq)全部被氧化成NO3-(aq)的△H?！緦W習任務】

反應熱的計算4、甲醇是一種新型的汽車動力燃料,工業(yè)上可通過CO和H2化合來制備甲醇氣體(結(jié)構(gòu)簡式為CH3OH)。部分化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表:化學鍵C—CC—HH—HC—OC←OH—O鍵能(kJ/mol)3484134363581072463已知CO中的化學鍵為C←O,則工業(yè)制備甲醇的熱化學方程式為

。

【學習任務】

反應熱的計算【學習任務】

反應熱的計算【高考鏈接】(2020課標Ⅱ,28改編)乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應:C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)ΔH1,相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表所示:物質(zhì)C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃燒熱ΔH/(kJ·mol-1)-1560-1411-286ΔH1=

kJ·mol-1。

【學習任務】

反應熱的計算(2019北京理綜,27節(jié)選)已知反應器中還存在如下反應:ⅰ.CH4(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH2ⅱ.CO(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(

g)

ΔH1ⅲ.CH4(g)=C(s)+2H2(g)ΔH3

……ⅲ為積炭反應,利用ΔH1和ΔH2計算ΔH3時,還需要利用______________________________

反應的ΔH。

(2017課標Ⅰ,28節(jié)選)下圖是通過熱化學循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應系統(tǒng)原理。通過計算,可知系統(tǒng)(Ⅰ)和系統(tǒng)(Ⅱ)制氫的熱化學方程式分別為

、

,制得等量H2所需能量較