2020版高中化學(xué)第1章化學(xué)反應(yīng)與能量第3節(jié)化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算導(dǎo)學(xué)案新人教版選修4.docx

第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算目標(biāo)與素養(yǎng)：1.理解蓋斯定律的內(nèi)容，了解其在科學(xué)研究中的意義。(變化觀念與科學(xué)探究)2.能用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的簡(jiǎn)單計(jì)算。(證據(jù)推理與模型認(rèn)識(shí))一、蓋斯定律1蓋斯定律不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的(填“相同”或“不同”)。2從能量守恒角度理解從SL，H10，體系吸熱；根據(jù)能量守恒：H1H20。3應(yīng)用(1)科學(xué)意義：有的反應(yīng)進(jìn)行得很慢，有些反應(yīng)不直接發(fā)生，有些反應(yīng)產(chǎn)品不純，無(wú)法或較難通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定這些反應(yīng)的反應(yīng)熱，應(yīng)用蓋斯定律可間接地計(jì)算反應(yīng)熱。(2)計(jì)算方法：如求C(s)O2(g)=CO(g)的反應(yīng)熱H。根據(jù)蓋斯定律可得：H1HH2，則：HH1H2。二、反應(yīng)熱的計(jì)算1利用熱化學(xué)方程式計(jì)算25 、101 kPa，使1.0 g Na與足量Cl2反應(yīng)，生成NaCl晶體并放出17.87 kJ熱量，則生成1 mol NaCl 的反應(yīng)熱為411.01_kJmol1。2利用燃燒熱計(jì)算乙醇的燃燒熱為H1 366.8 kJmol1，則25 、101 kPa時(shí)1 kg乙醇完全燃燒放出的熱量為2.971104_kJ。3利用蓋斯定律計(jì)算已知：溫度過(guò)高時(shí)，WO2(s)轉(zhuǎn)變?yōu)閃O2(g)：WO2(s)2H2(g)W(s)2H2O(g)H1WO2(g)2H2(g)W(s)2H2O(g)H2則WO2(s)WO2(g)的HH1H2。1判斷正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)(1)一個(gè)反應(yīng)一步完成或分幾步完成，兩者相比，經(jīng)過(guò)的步驟越多，放出的熱量越多。()(2)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與化學(xué)反應(yīng)的始態(tài)有關(guān)，與終態(tài)無(wú)關(guān)。()(3)同一反應(yīng)的反應(yīng)熱H與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比。 ()答案(1)(2)(3)2下列敘述不正確的是()A化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱不僅與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，也與反應(yīng)的途徑有關(guān)B蓋斯定律遵守能量守恒定律C利用蓋斯定律可間接計(jì)算難以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的反應(yīng)的反應(yīng)熱D利用蓋斯定律可以計(jì)算有副反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)的反應(yīng)熱答案A3已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H1a kJmol1，H2(g)O2(g)=H2O(l)H2b kJmol1，則H2O(l)=H2O(g)H_。答案(b)kJmol1蓋斯定律的應(yīng)用計(jì)算1蓋斯定律應(yīng)用計(jì)算的兩方法(1)虛擬路徑法：如C(s)O2(g)=CO2(g)，可設(shè)置如下：H1H2H3(2)加合法：即運(yùn)用所給化學(xué)方程式就可通過(guò)加減的方法得到新化學(xué)方程式。如：求P4(白磷)P(紅磷)的熱化學(xué)方程式。已知：P4(白磷，s)5O2(g)=P4O10(s)H1P(紅磷，s)O2(g)=P4O10(s)H2即可用4得出白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式為P4(白磷，s)=4P(紅磷，s)HH14H2。2解題注意事項(xiàng)(1)熱化學(xué)方程式同乘以某一個(gè)數(shù)時(shí)，反應(yīng)熱數(shù)值也必須乘上該數(shù)。(2)熱化學(xué)方程式相加減時(shí)，同種物質(zhì)之間可相加減，反應(yīng)熱也隨之相加減，所求之和為其代數(shù)和。(3)將一個(gè)熱化學(xué)方程式顛倒時(shí)，H的“”、“”號(hào)必須隨之改變。證據(jù)推理與模型認(rèn)知：蓋斯定律應(yīng)用計(jì)算模型(1)確定待求反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(2)找出待求熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)出現(xiàn)在已知方程式中的位置(是同側(cè)還是異側(cè))。(3)利用同側(cè)相加、異側(cè)相減進(jìn)行處理。(4)根據(jù)未知方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)通過(guò)乘除來(lái)調(diào)整已知反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，并消去中間產(chǎn)物。(5)加減確定待求熱化學(xué)方程式。【典例】下圖是通過(guò)熱化學(xué)循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應(yīng)系統(tǒng)原理。通過(guò)計(jì)算，可知系統(tǒng)()和系統(tǒng)()制氫的熱化學(xué)方程式分別為_(kāi)、_，制得等量H2所需能量較少的是_。解析根據(jù)蓋斯定律，將可得，系統(tǒng)()中的熱化學(xué)方程式：H2O(l)=H2(g)O2(g)HH1H2H3327 kJmol1151 kJmol1110 kJmol1286 kJmol1同理，將可得，系統(tǒng)()中的熱化學(xué)方程式：H2S(g)=H2(g)S(s)HH2H3H4151 kJmol1110 kJmol161 kJmol120 kJmol1由所得兩熱化學(xué)方程式可知，制得等量H2所需能量較少的是系統(tǒng)()。答案H2O(l)=H2(g)O2(g)H286 kJmol1H2S(g)=H2(g)S(s)H20 kJmol1系統(tǒng)()1已知：As(s)H2(g)2O2(g)=H3AsO4(s)H1H2(g)O2(g)=H2O(l)H22As(s)O2(g)=As2O5(s)H3則反應(yīng)As2O5(s)3H2O(l)=2H3AsO4(s)的H_。解析令：As(s)H2(g)2O2(g)=H3AsO4(s)H1H2(g)O2(g)=H2O(l)H22As(s)O2(g)=As2O5(s)H3根據(jù)蓋斯定律，將反應(yīng)23可得：As2O5(s)3H2O(l)=2H3AsO4(s)H2H13H2H3。答案2H13H2H3反應(yīng)熱的其他五種計(jì)算方法計(jì)算依據(jù)計(jì)算方法熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式可以移項(xiàng)同時(shí)改變正負(fù)號(hào)，各項(xiàng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)包括H的數(shù)值可以同時(shí)擴(kuò)大或縮小相同的倍數(shù)燃燒熱可燃物完全燃燒產(chǎn)生的熱量可燃物的物質(zhì)的量其燃燒熱中和熱中和反應(yīng)放出的熱量n(H2O)|H|化學(xué)鍵的變化H反應(yīng)物的化學(xué)鍵斷裂所吸收的能量之和生成物的化學(xué)鍵形成所放出的能量之和反應(yīng)物和生成物的總能量HE生成物E反應(yīng)物2已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1；2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJmol1。現(xiàn)有由炭粉和氫氣組成的懸浮氣0.2 mol，在氧氣中完全燃燒生成CO2(g)和H2O(g)，共放出63.53 kJ熱量，則懸浮氣中C與H2的物質(zhì)的量之比為_(kāi)。解析設(shè)懸浮氣中炭粉的物質(zhì)的量為x mol，氫氣的物質(zhì)的量為y mol，則：解方程組得：x0.1，y0.1，即兩者的物質(zhì)的量之比為11。答案113已知丙烷的燃燒熱H2 215 kJmol1，若一定量的丙烷完全燃燒后生成1.8 g水，則放出的熱量約為()A55 kJB220 kJC550 kJD1 108 kJA丙烷分子式是C3H8，燃燒熱為H2 215 kJmol1，1 mol丙烷完全燃燒會(huì)產(chǎn)生4 mol水，放熱2 215 kJ。丙烷完全燃燒產(chǎn)生1.8 g水，水的物質(zhì)的量為0.1 mol，則消耗丙烷的物質(zhì)的量為0.025 mol，所以反應(yīng)放出的熱量Q0.025 mol2 215 kJmol155.375 kJ，則放出的熱量約為55 kJ。4甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料，利用CO和H2在催化劑作用下合成甲醇，發(fā)生反應(yīng)如下：CO(g)2H2(g) CH3OH(g)H。(已知CO結(jié)構(gòu)為C O)已知反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：化學(xué)鍵HHCOC OHOCHE/kJmol14363431 076465413由此計(jì)算H_ kJmol1。解析根據(jù)鍵能與反應(yīng)熱的關(guān)系可知，H反應(yīng)物的鍵能之和生成物的鍵能之和(1 076 kJmol12436 kJmol1)(413 kJmol13343 kJmol1465 kJmol1)99 kJmol1。答案99系列微專(zhuān)題1：反應(yīng)熱的大小比較1與“符號(hào)”相關(guān)的反應(yīng)熱比較對(duì)于放熱反應(yīng)來(lái)說(shuō)，HQ kJmol1，雖然“”僅表示放熱的意思，但在比較大小時(shí)要將其看成真正意義上的“負(fù)號(hào)”，即放熱越多，H反而越小。2與“化學(xué)計(jì)量數(shù)”相關(guān)的反應(yīng)熱比較例如：H2(g)O2(g)=H2O(l)H1a kJmol1，2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2b kJmol1，aH2。3與“物質(zhì)聚集狀態(tài)”相關(guān)的反應(yīng)熱比較(1)同一反應(yīng)，生成物狀態(tài)不同時(shí)A(g)B(g)=C(g)H10，A(g)B(g)=C(l)H20，因?yàn)镃(g)=C(l)H30，則H3H2H1，所以H2H1。(2)同一反應(yīng)，反應(yīng)物狀態(tài)不同時(shí)S(g)O2(g)=SO2(g)H10S(s)O2(g)=SO2(g)H20H2H3H1，則H3H1H2，又H30，所以H1H2。1下列反應(yīng)的H最大的是()ACH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)BCH4(g)3/2O2(g)=CO(g)2H2O(g)C2CH4(g)4O2(g)=2CO2(g)4H2O(g)DCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)B甲烷燃燒是放熱反應(yīng)，H為負(fù)值。H2O(g)H2O(l)要放出熱量，H(A)H(D)；依據(jù)反應(yīng)熱與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比，化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，H也加倍，H(C)H(D)；CO(g)CO2(g)要放出熱量，H(D)Q1的是()A2H2(g)O2(g)=2H2O(l)HQ1 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(g)HQ2 kJmol1BS(g)O2(g)=SO2(g)HQ1 kJmol1S(s)O2(g)=SO2(g)HQ2 kJmol1CC(s)O2(g)=CO(g)HQ1 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)HQ2 kJmol1DH2(g)Cl2(g)=2HCl(g)HQ1 kJmol1H2(g)Cl2(g)=HCl(g)HQ2 kJmol1CA項(xiàng)中的反應(yīng)可虛擬為，根據(jù)蓋斯定律Q1Q2Q，故Q1Q2。B項(xiàng)中的反應(yīng)可虛擬為，則Q2Q1Q，故Q1Q2。C項(xiàng)中的反應(yīng)可虛擬為，則Q2Q1Q，故Q2Q1。D項(xiàng)中Q12Q2，即Q1Q2。1下列關(guān)于蓋斯定律的說(shuō)法不正確的是()A不管反應(yīng)是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱相同B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)C有些反應(yīng)的反應(yīng)熱不能直接測(cè)得，可通過(guò)蓋斯定律間接計(jì)算得到D根據(jù)蓋斯定律，熱化學(xué)方程式中H直接相加即可得總反應(yīng)熱D利用蓋斯定律，需對(duì)熱化學(xué)方程式通過(guò)“、”等四則運(yùn)算進(jìn)行計(jì)算總反應(yīng)熱。2已知：Zn(s)1/2O2(g)=ZnO(s)H1351.1 kJ/molHg(l)1/2O2(g)=HgO(s)H290.7 kJ/mol則反應(yīng)Zn(s)HgO(s)=ZnO(s)Hg(l)的焓變是()A441.8 kJ/molB254.6 kJ/molC438.9 kJ/molD260.4 kJ/molD據(jù)蓋斯定律式可得：Zn(s)HgO(s)=ZnO(s)Hg(l)H351.1 kJ/mol(90.7 kJ/mol)260.4 kJ/mol。3在同溫、同壓下，下列三個(gè)反應(yīng)放出的熱量分別用a、b、c表示，則a、b、c的關(guān)系是()2H2(g)O2(g)=2H2O(g)Ha kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)Hb kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)Hc kJmol1Aab，b2cBabcCab，caD無(wú)法比較C上述三個(gè)反應(yīng)雖均表示H2和O2的反應(yīng)，但由于反應(yīng)物的用量不同，生成物的聚集狀態(tài)不同，三個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱各不相同。反應(yīng)和分別表示2 mol H2(g)燃燒生成2 mol H2O(g)、H2O(l)放出的熱量，由于同溫、同壓下，2 mol H2O(g)轉(zhuǎn)變成2 mol H2O(l)時(shí)要放出熱量，故a0，H30，H40CH1H2H3DH3H4H5CC、CO的燃燒都是放熱反應(yīng)，故H10、H30，鐵的氧化為放熱反應(yīng)，則H40，B錯(cuò)誤；將第二、第三兩個(gè)熱化學(xué)方程式相加可得第一個(gè)熱化學(xué)方程式，C正確；將第五個(gè)熱化學(xué)方程式乘2后與第四個(gè)熱化學(xué)方程式相加