高中化學(xué) 第一章 第三節(jié)《化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算》學(xué)案 新人教版選修4-新人教版高二選修4化學(xué)學(xué)案

第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算【學(xué)習(xí)目標(biāo)】:1.理解蓋斯定律的涵義，2．能用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的簡(jiǎn)單計(jì)算?！局?、難點(diǎn)】:蓋斯定律的應(yīng)用【舊知回顧】：1、什么叫熱化學(xué)方程式？表示參加反應(yīng)物質(zhì)的量和和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式。2、H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)△H1=－241.8kJ/mol那么，H2的燃燒熱△H應(yīng)該是多少？（已知：H2O(g)H2O(l)△H2=－44kJ/mol）285.8kJ/mol。【學(xué)習(xí)過(guò)程】在化學(xué)研究和生產(chǎn)應(yīng)用中，往往要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定一些物質(zhì)反應(yīng)的反應(yīng)熱，但并不是所有反應(yīng)都能準(zhǔn)確的測(cè)定出反應(yīng)熱。因?yàn)橛行┓磻?yīng)進(jìn)行的很慢，有些反應(yīng)不易直接發(fā)生，有些反應(yīng)的產(chǎn)品不純，這只能通過(guò)化學(xué)計(jì)算的方式間接獲得。例如能否直接測(cè)出這個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱：C(s)+1/2O2(g)CO(g)ΔH=?因很難控制使其只生成CO而無(wú)CO2，因此不能直接測(cè)出ΔH。這就必須學(xué)習(xí)新的知識(shí)來(lái)解決。一、蓋斯定律1、概念：不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的，它只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)。2、對(duì)蓋斯定律的圖示理解如由A到B可以設(shè)計(jì)如下兩個(gè)途徑：，途徑一：A→B(△H)途徑二：A→C→B(△Hl+△H2)則焓變△H、△H1、△H2的關(guān)系可以表示為△H=△H1+△H2。結(jié)論：兩個(gè)熱化學(xué)方程式相加減時(shí)，△H也可同時(shí)相加減。3、蓋斯定律是哪些自然規(guī)律的必然結(jié)果？是質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律的共同體現(xiàn)，反應(yīng)是一步完成還是分步完成，最初的反應(yīng)物和最終的生成物都是一樣的，只要物質(zhì)沒(méi)有區(qū)別，能量也不會(huì)有區(qū)別。4、蓋斯定律的應(yīng)用如：圖1和圖2圖１圖２ＡＢＣＢＡＣ△圖１圖２ＡＢＣＢＡＣ△H1△H1△H2△H2△H3△H3找出能量守恒的等量的關(guān)系（填寫(xiě)表中空白）步驟圖1圖2找起點(diǎn)AC找終點(diǎn)CB過(guò)程A→B→CA→CC→A→BC→B列式△H1+△H2=△H3△H1+△H3=△H25、蓋斯定律的應(yīng)用實(shí)例蓋斯定律在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有很重要的意義。有些反應(yīng)的反應(yīng)熱雖然無(wú)法直接測(cè)得，但可通過(guò)間接的方法測(cè)定。【例題1】、試?yán)?98K時(shí)下列反應(yīng)焓變的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=－393.5KJ·mol-1反應(yīng)1，CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H2=－283.0KJ·mol-1反應(yīng)2，計(jì)算在此溫度下C(s)+1/2O2(g)=CO(g)的反應(yīng)焓變△H3.反應(yīng)3方法1：以蓋斯定律原理求解，以要求的反應(yīng)為基準(zhǔn)（1）找起點(diǎn)C(s)；（2）終點(diǎn)是CO2(g)；（3）總共經(jīng)歷了兩個(gè)反應(yīng)C→CO2；C→CO→CO2；（4）也就說(shuō)C→CO2的焓變?yōu)镃→CO；CO→CO2之和。則△H1=△H3+△H2；（5）求解：C→CO△H3=△H1—△H2=－110.5KJ·mol-1。方法2：利用方程組求解,即兩個(gè)熱化學(xué)方程式相加減時(shí)，△H可同時(shí)相加減。找出頭、尾，同上；（2）找出中間產(chǎn)物CO2；（3）利用方程組消去中間產(chǎn)物，反應(yīng)1－反應(yīng)2＝反應(yīng)3；（4）列式：△H1—△H2=△H3(5)求解可得△H3=△H1—△H2=－110.5KJ·mol-1【歸納】：利用方程組求解的解題步驟（討論交流）：①.確定待求的反應(yīng)方程式；②.找出待求方程式中各物質(zhì)出現(xiàn)在已知方程式的什么位置；③.根據(jù)未知方程式中各物質(zhì)計(jì)量數(shù)和位置的需要對(duì)已知方程式進(jìn)行處理，或調(diào)整計(jì)量數(shù)，或調(diào)整反應(yīng)方向（此時(shí)△H要改變符號(hào)）；④.實(shí)施疊加并檢驗(yàn)上述分析的正確與否?！纠?】、科學(xué)家蓋斯曾提出：“不管化學(xué)過(guò)程是一步完成或分幾步完成，這個(gè)總過(guò)程的熱效應(yīng)是相同的?！崩蒙w斯定律可測(cè)某些特殊反應(yīng)的熱效應(yīng)。（1）P4(s,白磷)+5O2(g)P4O10(s)△H1=－2983.2KJ·mol-1（2）P(s,紅磷)+5/4O2(g)1/4P4O10(s)△H2=－738.5KJ·mol-1則白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式__P4(s,白磷)4P(s,紅磷)△H=－29.2kJ/mol__。相同的狀況下，能量較低的是____紅磷_____；白磷的穩(wěn)定性比紅磷_____低____（填“高”或“低”）?！纠?】、試驗(yàn)中不能直接測(cè)出由石墨和氫氣合成甲烷反應(yīng)的△H4，但可測(cè)出C（石墨）、H2、和CH4的燃燒熱，請(qǐng)根據(jù)蓋斯定律求△H4。CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1=－890.3kJ／mol①C(石墨，s)+O2(g)CO2(g)△H2=一393.5kJ·mol-1②H2(g)+1/2O2(g)H2O(l)△H3=－285.8kJ/mol③C(石墨，s)+2H2(g)CH4(g)△H4④解析：已知方程：④=②+2×③-①據(jù)蓋斯定律有：△H4=△H2+2×△H3-ΔH1=一393.5kJ·mol-1+2×（－285.8kJ/mol）-（－890.3kJ／mol）=一74.8kJ·mol-1【疑點(diǎn)反饋】：（通過(guò)本課學(xué)習(xí)、作業(yè)后你還有哪些沒(méi)有搞懂的知識(shí)，請(qǐng)記錄下來(lái)）_________________________________________________________________________________。【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】1.下列關(guān)于反應(yīng)熱的說(shuō)法正確的是(D)A.當(dāng)ΔH為“-”時(shí),表示該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B.已知C(s)+O2(g)CO(g)的反應(yīng)熱為-110.5kJ·mol-1,說(shuō)明碳的燃燒熱為110.5kJ·mol-1C.反應(yīng)熱的大小與反應(yīng)物所具有的能量和生成物所具有的能量無(wú)關(guān)D.化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)2.已知25℃、101kPa下,石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為:①C(石墨,s)+O2(g)CO2(g)ΔH=-393.51kJ·mol-1②C(金剛石,s)+O2(g)CO2(g)ΔH=-395.41kJ·mol-1據(jù)此判斷,下列說(shuō)法中正確的是(A)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3.已知下列反應(yīng)的反應(yīng)熱:(1)CH3COOH(l)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=-870.3kJ·mol-1(2)C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH2=-393.5kJ·mol-1(3)H2(g)+O2(g)H2O(l)ΔH3=-285.8kJ·mol-1則下列反應(yīng)：2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)的反應(yīng)熱為(D)A.ΔH=+488.3kJ·mol-1B.ΔH=-244.15kJ·mol-1C.ΔH=-977.6kJ·mol-1D.ΔH=-488.3kJ·mol-14.根據(jù)碘與氫氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式(1)I2(g)+H2(g)2HI(g)ΔH=-9.48kJ(2)I2(s)+H2(g)2HI(g)ΔH=+26.48kJ/mol下列判斷正確的是(D)A.254gI2(g)中通入2gH2(g),反應(yīng)放熱9.48kJB.1mol固態(tài)碘與1mol氣態(tài)碘所含的能量相差17.00kJC.反應(yīng)(1)的產(chǎn)物比反應(yīng)(2)的產(chǎn)物穩(wěn)定D.反應(yīng)(2)的反應(yīng)物總能量比反應(yīng)(1)的反應(yīng)物總能量低5.已知熱化學(xué)方程式:SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=-98.32kJ·mol-1,在容器中充入2molSO2和1molO2,充分反應(yīng),最終放出的熱量(C)A.=196.64kJ B.=98.32kJC.<196.64kJ D.>196.64kJ6.在36g碳不完全燃燒所得氣體中,CO占總體積1/3,CO2占總體積2/3。且有:C(s)+O2(g)CO(g)ΔH=-110.5kJ·mol-1CO(g)+O2(g)CO2(g)ΔH=-283kJ·mol-1與這些碳完全燃燒相比,損失的熱量是(C)A.172.5kJ B.1149kJC.283kJ D.517.5kJ7.寫(xiě)出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:(1)1molC2H5OH(l)完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l),放出1366.8kJ熱量:_C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-1366.8kJ·mol-1(2)1molC(石墨)與適量H2O(g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g),吸收131.3kJ熱量:_C(石墨,s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH=+131.3kJ·mol-1___(3)1.7gNH3(g)發(fā)生催化氧化反應(yīng)生成氣態(tài)產(chǎn)物,放出22.67kJ的熱量:NH3(g)+O2(g)NO(g)+H2O(g)ΔH=-226.7kJ·mol-1___8.把煤作為燃料可通過(guò)下列兩種途徑:途徑ⅠC(s)+O2(g)CO2(g)ΔH1<0①途徑Ⅱ先制成水煤氣:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH2>0②再燃燒水煤氣:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH3<0③2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH4<0④請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)途徑Ⅰ放出的熱量理論上等于(填“大于”“等于”或“小于”)途徑Ⅱ放出的熱量。

(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的數(shù)學(xué)關(guān)系式是_ΔH1=ΔH2+(ΔH3+ΔH4)/2。

(3)已知:①C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1②2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH2=-566kJ·mol-1③TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(s)+O2(g)ΔH3=+141kJ·mol-1則TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=-80kJ·mol-1_。（注③+2×①-②）

(4)已知下列各組熱化學(xué)方程式①Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)ΔH1=-25kJ·mol-1②3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g)ΔH2=-47kJ·mol-1③Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)ΔH3=+640kJ·mol-1【注：（=1\*GB3①×3-=2\*GB3②+=3\*GB3③×2）/6】請(qǐng)寫(xiě)出FeO(s)被CO(g)還原成Fe和CO2(g)的熱化學(xué)方程式FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)ΔH=-218kJ·mol-1_。

【拓展提升】9.火箭推進(jìn)器中盛有強(qiáng)還原劑液態(tài)肼(N2H4)和強(qiáng)氧化劑液態(tài)雙氧水。當(dāng)它們混合反應(yīng)時(shí),即產(chǎn)生大量氮?dú)夂退魵?并放出大量熱。已知0.4mol液態(tài)肼與足量液態(tài)雙氧水反應(yīng),生成水蒸氣和氮?dú)?放出256.652kJ的熱量。(1)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)ΔH=-641.63kJ·mol-1。

(2)已知H2O(l)H2O(g)ΔH=+44kJ·mol-1則16g液態(tài)肼與液態(tài)雙氧水反應(yīng)生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量是408.815kJ(3)此反應(yīng)用于火箭推進(jìn),除釋放大量熱和快速產(chǎn)生大量氣體外,還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)物不會(huì)造成環(huán)境污染__

(4)發(fā)射衛(wèi)星可用肼為燃料,二氧化氮作氧化劑,兩者反應(yīng)生成氮?dú)夂退魵?。已?N2(g)+2O2(g)2NO2(g)ΔH=+67.7kJ·mol-1N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)ΔH=-534kJ·mol-1肼和二氧化氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)___N2H4(g)+NO2(g)3/2N2(g)+2H2O(g)ΔH=-567.9kJ·mol-1___。

9.解析:(1)0.4molN2H4反應(yīng)放熱256.652kJ,則1molN2H4反應(yīng)應(yīng)放熱kJ=641.63kJ。(2)16gN2H4的n(N2H4)==0.5mol。由方程式知生成n(H2O)=0.5mol×4=2mol,則16gN2H4與H2O2生成H2O(l)放熱為641.63kJ×0.5mol+2mol×44kJ·mol-1=408.815kJ。(3)產(chǎn)物為N2(g)和H2O,無(wú)污染。(4)由所提供方程式,利用蓋斯定律求解。第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算（第二課時(shí)）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】:能利用熱化學(xué)方程式進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的簡(jiǎn)單計(jì)算【重、難點(diǎn)】:根據(jù)熱化學(xué)方程式進(jìn)行反應(yīng)熱的計(jì)算（不同質(zhì)量反應(yīng)物與能量變化、生成物的量與能量變化的關(guān)系等）【復(fù)習(xí)】：蓋斯定律的內(nèi)涵：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)燃燒熱的定義：25℃，101kP時(shí)，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量__?！緦W(xué)習(xí)過(guò)程】二、反應(yīng)熱的計(jì)算注：在計(jì)算反應(yīng)熱時(shí)，注意計(jì)算格式，書(shū)寫(xiě)規(guī)范性，計(jì)算過(guò)程帶入單位?！纠?】.在101kPa時(shí)，1.6gCH4完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O，放出89.0kJ的熱量，CH4的燃燒熱為多少？寫(xiě)出CH4的燃燒的熱化學(xué)方程式，1000LCH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量為多少？答：CH4的燃燒熱為890kJ／mol，1000LCH4(標(biāo)準(zhǔn)狀況)完全燃燒產(chǎn)生的熱量為3.97×104kJ。【例2】

葡萄糖是人體所需能量的重要來(lái)源之一。葡萄糖燃燒的熱化學(xué)方程式為：C6H12O6(s)＋6O2(g)＝6CO2(g)＋6H2O(l)ΔH=－2800kJ／mol葡萄糖在人體組織中氧化的熱化學(xué)方程式與它燃燒的熱化學(xué)方程式相同。計(jì)算：（1）、100g葡萄糖在人體中完全氧化時(shí)所產(chǎn)生的熱量；（2）、生成18g水時(shí)，放出的熱量；答：（1）100g葡萄糖在人體中完全氧化時(shí)產(chǎn)生1560kJ的熱量。（2）466.67kJ.【例3】

.已知：A(g)+D(g)C(g)△H1；B(g)+D(g)E(g)△H2；若A、B混合氣體1mol完全與D反應(yīng)，放出熱△H3，則A、B的物質(zhì)的量之比是（B）A、（△H2-△H3）:（△H1-△H3）B、（△H3-△H2）:（△H1-△H3）C、（△H3-△H2）:（△H3-△H1）D、（△H1-△H2）:（△H3-△H2）解析：：可用十字交叉法。因1molA與D完全反應(yīng)放熱△H1，1molB與D完全反應(yīng)放熱△H2，1molA與B的混合氣體與D完全反應(yīng)放熱△H3，可得：可得則A、B的物質(zhì)的量之比為：（△H2—△H3）/(△H3—△H1)=（△H3——△H2）/(△H1—△H3).即B選項(xiàng)正確?！净A(chǔ)達(dá)標(biāo)】1．1g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出142.9kJ的熱量，表示該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式正確的是(B)A．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－142.9kJ·mol－1B．H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1C.2H2＋O2=2H2OΔH＝－571.6kJ·mol－1D．H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(g)ΔH＝－285.8kJ·mol－12．已知1mol白磷完全轉(zhuǎn)化為紅磷放出29.2kJ熱量，下列兩個(gè)反應(yīng)：P4(白，s)＋5O2(g)=2P2O5(s)ΔH＝－Q1，4P(紅，s)＋5O2(g)=2P2O5(s)ΔH＝－Q2，Q1與Q2的關(guān)系是(B)A．Q1＝Q2B．Q1＞Q2C.Q1＜Q2D．無(wú)法確定3．已知熱化學(xué)方程式：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH1＝－483.6kJ·mol－1。則對(duì)于熱化學(xué)方程式：2H2O(g)=2H2(g)＋O2(g)ΔH2＝bkJ·mol－1的說(shuō)法正確的是(B)A．熱化學(xué)方程式中H2O前面的“2”表示“每2個(gè)氣態(tài)水分子分解，就有bkJ·mol－1的熱量變化”B．b＝＋483.6C.|ΔH2|>|ΔH1|D．|ΔH2|<|ΔH1|4．已知：(1)H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(g)ΔH1＝akJ·mol－1(2)2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH2＝bkJ·mol－1(3)H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l)ΔH3＝ckJ·mol－1(4)2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH4＝dkJ·mol－1下列關(guān)系式中正確的是(C)A．a(chǎn)<c<0B．b>d>0C.2a＝b<0D．2c＝d>05．100g炭粉燃燒所得氣體中，CO占1/3，CO2占2/3，且C(s)＋1/2O2(g)CO(g)ΔH＝－110.35kJ·mol－1,CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)ΔH＝－282.57kJ·mol－1，與這些碳完全燃燒相比較，損失的熱量是(C)A．392.92kJB．2489.44kJC.784.92kJD．3274.3kJ6．在一定條件下，充分燃燒一定量的丁烷放出熱量QkJ(Q>0)，經(jīng)測(cè)定完全吸收生成的CO2需消耗5mol·L－1的KOH溶液100mL，恰好生成正鹽，則此條件下反應(yīng)C4H10(g)＋13/2O2(g)=4CO2(g)＋5H2O(g)的ΔH為(D)A．＋8QkJ·mol－1B．＋16QkJ·mol－1C.－8QkJ·mol－1D．－16QkJ·mol－17．已知3.6g碳在6.4g氧氣中燃燒，至反應(yīng)物耗盡，測(cè)得放出熱量akJ。又已知12.0g碳完全燃燒，放出的熱量為bkJ。則熱化學(xué)方程式C(s)＋1/2O2(g)=CO(g)ΔH＝Q，Q等于(C)A．－(a－b)kJ·mol－1B．－(a＋b)kJ·mol－1C.－(5a－0.5b)kJ·mol－1D．－(10a－b)kJ·mol－18．已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－1現(xiàn)有H2與CH4的混合氣體112L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，使其完全燃燒生成CO2和H2O(l)，若實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)放熱3695kJ，則原混合氣體中H2與CH4