燃燒熱計算教學(xué)中預(yù)設(shè)與生成.doc

燃燒熱計算教學(xué)中預(yù)設(shè)與生成 文/王雙桂 【摘要】預(yù)設(shè)利用蓋斯定律和燃燒熱可以求出某些反應(yīng)的反應(yīng)熱，過程復(fù)雜，耗時長，結(jié)果不準(zhǔn)確，在實(shí)際教學(xué)中和學(xué)生共同探討，結(jié)合能量最低原理中的穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行假設(shè)，燃燒熱即為該燃料的能量，計算起來方便得多。尤其適用于未給定熱化學(xué)方程式的相關(guān)試題。最后生成穩(wěn)態(tài)法在燃燒熱計算中的應(yīng)用技巧。 關(guān)鍵詞燃燒熱；蓋斯定律；穩(wěn)態(tài)法 一、預(yù)設(shè)背景： 據(jù)xx年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱的說明（理科課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)版）必考內(nèi)容P204(5)要求：理解蓋斯定律，并能運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)焓變得簡單計算。并附：題型示例P211例6和P212例7 例6、已知：H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(1)的燃燒熱分別是：285.8kJ/mol、1411.0kJ/mol和1366.8kJ/mol。則由C2H4(g)和H2O(l)反應(yīng)生成C2H5OH(l)的H為（） A.44.2kJ/molB.+44.2kJ/mol C.330kJ/molD.+330kJ/mol 【答案】A【說明】本題涉及化學(xué)反應(yīng)與能量變化，主要考查考生對于化學(xué)反應(yīng)熱和蓋斯定律的理解和簡單計算的能力。 例7、工業(yè)上利用天然氣(主要成分為CH4)與CO2進(jìn)行高溫重整制備CO，已知CH4、H2和CO的燃燒熱(H)分別為890.3kJmol1、285.8kJmol1和283.0kJmol1，則生成1m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CO所需熱量為_。 【答案】5.52103kJ【說明】本題以光氣制備和分解的研究與應(yīng)用為情景，考查了中學(xué)課程中一些基本物質(zhì)的制備反應(yīng)，并且除涵蓋運(yùn)用燃燒熱數(shù)據(jù)計算反應(yīng)熱之外，還要求考生能夠正確理解和運(yùn)用平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率、平均反應(yīng)速率的概念及其計算，特別是根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)關(guān)系圖來正確判斷溫度、濃度等的變化對反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的影響。 二、預(yù)設(shè)過程：（蓋斯定律法） 1.例6預(yù)設(shè)過程 （1）寫出H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(1)的燃燒熱的化學(xué)方程式 H2(g)+12O2(g)=H2O(l) H1285.8kJmol-1 C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) H21411.0kJmol-1 C2H5OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)H31366.8kJmol-1 （2）寫出目標(biāo)反應(yīng)：C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(1)H （3）比較目標(biāo)反應(yīng)和已知反應(yīng)，利用蓋斯定律： H=H2H3 =1411.0kJmol-1（1366.8kJmol-1） =44.2kJ/mol 2.例7預(yù)設(shè)過程 （1）寫出CH4(g)H2(g)、和CO的燃燒熱的化學(xué)方程式 CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=890.3kJmol-1 H2(g)+12O2(g)=H2O(l)H1285.8kJmol-1 CO(g)+12O2(g)=CO2(g)H3283.0kJmol-1 （2）寫出目標(biāo)反應(yīng)：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)H （3）比較目標(biāo)反應(yīng)和已知反應(yīng)，利用蓋斯定律： H=H1H22H32 =890.3kJmol-1（285.8kJmol-12）（283.0kJmol-12） =247.3kJ/mol 1000L/22.4molL-1247.3kJ/mol/2=5.52103kJ 三、生成過程及理論基礎(chǔ) 例6：C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(1)H 1411.001366.844.2 例7：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)H 890.30283.02285.82247.3 1000L/22.4molL-1247.3kJ/mol/2=5.52103kJ 燃燒熱是指1mol某物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定化合物時所放出的熱量，以CH4(g)燃燒熱為例：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=890.3kJmol-1，其中：O2(g)、CO2(g)和H2O(l)為穩(wěn)定的物質(zhì)，把他們的能量假設(shè)為0，則據(jù)反應(yīng)熱的概念知此假設(shè)情況下，CH4(g)的能量為890.3kJ， 則：例6用穩(wěn)態(tài)法理解為： 據(jù)C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) H21411.0kJmol-1知C2H4(g)的能量為1411.0kJ。 據(jù)C2H5OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) H31366.8kJmol-1知C2H5OH(1)的能量為1366.8kJ。 則目標(biāo)反應(yīng)：C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(1)的H為：C2H5OH(1)的能量為1366.8與C2H4(g)的能量為1411.0的差值：44.2kJ/mol。 則：例7用穩(wěn)態(tài)法理解為： 據(jù)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=890.3kJmol-1知CH4(g)的能量為890.3kJ。 據(jù)H2(g)+12O2(g)=H2O(l)H1285.8kJmol-1知H2(g)的能量為285.8kJ。 據(jù)CO(g)+12O2(g)=CO2(g)H3283.0kJmol-1知CO(g)的能量為283.0kJ。 則目標(biāo)反應(yīng)：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的H為：2molCO(g)和2molH2(g)的能量和與1molCH4(g)的能量的差：285.82+283.02-890.3247.3kJ/mol。 故：生成1m3的CO(g)所吸收的熱量為：1000L/22.4molL-1247.3kJ/mol/2=5.52103kJ 為890.3kJ。 四、具體應(yīng)用、使用范圍及優(yōu)點(diǎn) 1.應(yīng)用:（1）實(shí)驗(yàn)測得,1g液態(tài)乙醇在足量的氧氣中燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時放出熱29.7kJ熱量，試寫出乙醇燃燒的熱化學(xué)方程式。 （2）已知C2H4的燃燒熱（H）為1411.0kJmol1、1molH2O(g)轉(zhuǎn)化為H2O（1）時放出44.0kJ熱量，1molCH3CH2OH(g)轉(zhuǎn)變?yōu)?molCH3CH2OH（1）時放出54.8kJ熱量，乙烯和水蒸氣加成，每生成1mol的乙醇蒸汽放出的熱量為_kJ 用穩(wěn)態(tài)法理解為:由（1）知CH3CH2OH（l）的能量為1366.2kJ，結(jié)合（2）知C2H5OH(g)的能量為1366.2kJ+54.8kJ=1421kJ，由（2）知C2H4(g)的能量為1411.0kJ，則目標(biāo)反應(yīng)：C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)的H為：C2H5OH(g)的能量與C2H4(g)的能量和H2O(g)的差，1421kJ-（1411.0kJ+44.0kJ）34kJ. 2.使用范圍: （1）只給燃燒熱，未給熱化學(xué)方程式。（2）燃料之間的相互轉(zhuǎn)化。 3.優(yōu)點(diǎn) （1）計算量?。?）正確率高