高中化學 第一章 第三節(jié)《化學反應熱的計算》學案 新人教版選修4-新人教版高二選修4化學學案

第三節(jié)化學反應熱的計算【學習目標】:1.理解蓋斯定律的涵義，2．能用蓋斯定律進行有關反應熱的簡單計算?！局亍㈦y點】:蓋斯定律的應用【舊知回顧】：1、什么叫熱化學方程式？表示參加反應物質(zhì)的量和和反應熱的關系的化學方程式。2、H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)△H1=－241.8kJ/mol那么，H2的燃燒熱△H應該是多少？（已知：H2O(g)H2O(l)△H2=－44kJ/mol）285.8kJ/mol?！緦W習過程】在化學研究和生產(chǎn)應用中，往往要通過實驗測定一些物質(zhì)反應的反應熱，但并不是所有反應都能準確的測定出反應熱。因為有些反應進行的很慢，有些反應不易直接發(fā)生，有些反應的產(chǎn)品不純，這只能通過化學計算的方式間接獲得。例如能否直接測出這個反應的反應熱：C(s)+1/2O2(g)CO(g)ΔH=?因很難控制使其只生成CO而無CO2，因此不能直接測出ΔH。這就必須學習新的知識來解決。一、蓋斯定律1、概念：不管化學反應是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的，它只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應途徑無關。2、對蓋斯定律的圖示理解如由A到B可以設計如下兩個途徑：，途徑一：A→B(△H)途徑二：A→C→B(△Hl+△H2)則焓變△H、△H1、△H2的關系可以表示為△H=△H1+△H2。結論：兩個熱化學方程式相加減時，△H也可同時相加減。3、蓋斯定律是哪些自然規(guī)律的必然結果？是質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律的共同體現(xiàn)，反應是一步完成還是分步完成，最初的反應物和最終的生成物都是一樣的，只要物質(zhì)沒有區(qū)別，能量也不會有區(qū)別。4、蓋斯定律的應用如：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系（填寫表中空白）步驟圖1圖2找起點AC找終點CB過程A→B→CA→CC→A→BC→B列式△H1+△H2=△H3△H1+△H3=△H25、蓋斯定律的應用實例蓋斯定律在生產(chǎn)和科學研究中有很重要的意義。有些反應的反應熱雖然無法直接測得，但可通過間接的方法測定?！纠}1】、試利用298K時下列反應焓變的實驗數(shù)據(jù)：C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=－393.5KJ·mol-1反應1，CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H2=－283.0KJ·mol-1反應2，計算在此溫度下C(s)+1/2O2(g)=CO(g)的反應焓變△H3.反應3方法1：以蓋斯定律原理求解，以要求的反應為基準（1）找起點C(s)；（2）終點是CO2(g)；（3）總共經(jīng)歷了兩個反應C→CO2；C→CO→CO2；（4）也就說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,即兩個熱化學方程式相加減時，△H可同時相加減。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1－反應2＝反應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)計量數(shù)和位置的需要對已知方程式進行處理，或調(diào)整計量數(shù)，或調(diào)整反應方向（此時△H要改變符號）；④.實施疊加并檢驗上述分析的正確與否?！纠?】、科學家蓋斯曾提出：“不管化學過程是一步完成或分幾步完成，這個總過程的熱效應是相同的?！崩蒙w斯定律可測某些特殊反應的熱效應。（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?】、試驗中不能直接測出由石墨和氫氣合成甲烷反應的△H4，但可測出C（石墨）、H2、和CH4的燃燒熱，請根據(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【疑點反饋】：（通過本課學習、作業(yè)后你還有哪些沒有搞懂的知識，請記錄下來）_________________________________________________________________________________?！净A達標】1.下列關于反應熱的說法正確的是(D)A.當ΔH為“-”時,表示該反應為吸熱反應B.已知C(s)+O2(g)CO(g)的反應熱為-110.5kJ·mol-1,說明碳的燃燒熱為110.5kJ·mol-1C.反應熱的大小與反應物所具有的能量和生成物所具有的能量無關D.化學反應的反應熱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2.已知25℃、101kPa下,石墨、金剛石燃燒的熱化學方程式分別為: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,下列說法中正確的是(A)A.由石墨制備金剛石是吸熱反應;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;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;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;石墨的能量比金剛石的高3.已知下列反應的反應熱:(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：2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)的反應熱為(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)碘與氫氣反應的熱化學方程式(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(1)的產(chǎn)物比反應(2)的產(chǎn)物穩(wěn)定D.反應(2)的反應物總能量比反應(1)的反應物總能量低5.已知熱化學方程式:SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=-98.32kJ·mol-1,在容器中充入2molSO2和1molO2,充分反應,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.寫出下列反應的熱化學方程式:(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請回答下列問題:(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)學關系式是_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】請寫出FeO(s)被CO(g)還原成Fe和CO2(g)的熱化學方程式FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)ΔH=-218kJ·mol-1_。

【拓展提升】9.火箭推進器中盛有強還原劑液態(tài)肼(N2H4)和強氧化劑液態(tài)雙氧水。當它們混合反應時,即產(chǎn)生大量氮氣和水蒸氣,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,生成水蒸氣和氮氣,放出256.652kJ的熱量。(1)反應的熱化學方程式為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)雙氧水反應生成液態(tài)水時放出的熱量是408.815kJ(3)此反應用于火箭推進,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)點是產(chǎn)物不會造成環(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,兩者反應生成氮氣和水蒸氣。已知:N2(g)+2O2(g)2NO2(g)ΔH=+67.7kJ·mol-1N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)ΔH=-534kJ·mol-1肼和二氧化氮反應的熱化學方程式為____N2H4(g)+NO2(g)3/2N2(g)+2H2O(g)ΔH=-567.9kJ·mol-1___。

9.解析:(1)0.4molN2H4反應放熱256.652kJ,則1molN2H4反應應放熱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,無污染。(4)由所提供方程式,利用蓋斯定律求解。第三節(jié)化學反應熱的計算（第二課時）【學習目標】:能利用熱化學方程式進行有關反應熱的簡單計算【重、難點】:根據(jù)熱化學方程式進行反應熱的計算（不同質(zhì)量反應物與能量變化、生成物的量與能量變化的關系等）【復習】：蓋斯定律的內(nèi)涵：化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應途徑無關燃燒熱的定義：25℃，101kP時，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量__?！緦W習過程】二、反應熱的計算注：在計算反應熱時，注意計算格式，書寫規(guī)范性，計算過程帶入單位?！纠?】.在101kPa時，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？寫出CH4的燃燒的熱化學方程式，1000LCH4（標準狀況）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(標準狀況)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源之一。葡萄糖燃燒的熱化學方程式為：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方程式與它燃燒的熱化學方程式相同。計算：（1）、100g葡萄糖在人體中完全氧化時所產(chǎn)生的熱量；（2）、生成18g水時，放出的熱量；答：（1）100g葡萄糖在人體中完全氧化時產(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，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完全反應放熱△H1，1molB與D完全反應放熱△H2，1molA與B的混合氣體與D完全反應放熱△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選項正確?！净A達標】1．1g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時放出142.9kJ的熱量，表示該反應的熱化學方程式正確的是(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，下列兩個反應：P4(白，s)＋5O2(g)=2P2O5(s)ΔH＝－Q1，4P(紅，s)＋5O2(g)=2P2O5(s)ΔH＝－Q2，Q1與Q2的關系是(B)A．Q1＝Q2B．Q1＞Q2C.Q1＜Q2D．無法確定3．已知熱化學方程式：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH1＝－483.6kJ·mol－1。則對于熱化學方程式：2H2O(g)=2H2(g)＋O2(g)ΔH2＝bkJ·mol－1的說法正確的是(B)A．熱化學方程式中H2O前面的“2”表示“每2個氣態(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，至反應物耗盡，測得放出熱量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(標準狀況)，使其完全燃燒生成CO2和H2O(l)，若實驗測得反應放熱3695kJ，則原混合氣體中H2與CH4