高中化學(xué)1.3化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算名師導(dǎo)航素材新人教版選修40629121

1、第三節(jié)化學(xué)反響熱的計(jì)算名師導(dǎo)航知識梳理(1) 內(nèi)容：不管化學(xué)反響是一步或 完成，其反響熱是 的?；蛘哒f，化學(xué)反響的反響熱只與反響體系的 和有關(guān)，而與反響的 無關(guān)。(2) 解釋：能量的釋放或吸收是以 的物質(zhì)為根底的，兩者密不可分，但以 為主。 應(yīng)用：對于進(jìn)行得 的反響，不容易 反響， 即有的反響，反響熱有困難， 如果應(yīng)用 ，就可以地把它 們的反響熱計(jì)算出來。1例如：C s+ O2(g)=CO(g)2上述反響在 Q供應(yīng)充分時(shí)，可燃燒生成 CQ; O2供應(yīng)不充分時(shí)，雖可生成 CO但同時(shí)還 局部生成CO。因此該反響的 H。但是下述兩個(gè)反響的厶 H卻可以直接測得：(1) C(s)+O 2(g)=CO2(

2、g)-1 H= 393.5 kJ mol1(2) CO(g)+ Q(g) =CO2(g)2-1 H2= 283.0 kJ mol根據(jù)蓋斯定律，就可以計(jì)算出欲求反響的Ho分析上述兩個(gè)反響的關(guān)系，即知： H= , H2=。那么C(s)與Q(g)生成CO(g)的熱化學(xué)方程式為： 。反響熱計(jì)算的主要依據(jù)是 和的數(shù)據(jù)。疑難突破1. 如何理解蓋斯定律？剖析：化學(xué)反響不管是一步完成還是分幾步完成，其反響熱是相同的。 也就是說，化學(xué)反響的反響熱只與反響體系的始態(tài)各反響物和終態(tài)各生成物有關(guān)，而與反響的途徑無關(guān)。如果一個(gè)反響可以分幾步進(jìn)行，那么各分步反響的反響熱之和與該反響一步完成時(shí)的反響熱是 相同的，這就是蓋斯

3、定律。2. 進(jìn)行反響熱計(jì)算應(yīng)注意什么？剖析：(1)反響熱數(shù)值與各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比，因此熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì) 量數(shù)改變時(shí)，其反響熱數(shù)值需同時(shí)做相同倍數(shù)的改變。(2) 熱化學(xué)方程式中的反響熱是指反響按所給形式完全進(jìn)行時(shí)的反響熱。(3) 正、逆反響的反響熱數(shù)值相等、符號相反。3. 如何計(jì)算燃燒熱？剖析：1計(jì)算公式：Q放=門(可燃物) H,其中Q放指可燃物完全燃燒放出的熱量， H 表示可燃物的燃燒熱。2含義：一定量的可燃物完全燃燒放出的熱量，等于可燃物的物質(zhì)的量乘以該物質(zhì)的燃 燒熱。問題探究問題：碳不完全燃燒生成一氧化碳，但同時(shí)不可防止地會生成少量二氧化碳，因此用實(shí)驗(yàn)的方法不可能準(zhǔn)確地測

4、量出一氧化碳的生成熱。如何得到一氧化碳的生成熱呢？請進(jìn)行探究。探究：1測定二氧化碳的生成熱和一氧化碳的燃燒熱，并寫出熱化學(xué)方程式。2比擬這兩個(gè)反響熱化學(xué)方程式與生成一氧化碳的熱化學(xué)方程式的不同點(diǎn)，找出無關(guān)的物質(zhì)變換化學(xué)計(jì)量數(shù)使其相同，再通過加減消去，然后算出熱量。一定要注意熱化學(xué)方程式相加減時(shí)，能量也要相加減。由此可以計(jì)算出一氧化碳的生成熱。典題精講【例1】2005江蘇高考，213通常人們把拆開1 mol某化學(xué)鍵所吸收的能量看成該化學(xué) 鍵的鍵能。鍵能的大小可以衡量化學(xué)鍵的強(qiáng)弱，也可用于估算化學(xué)反響的反響熱 H，化學(xué)反響的厶H等于反響中斷裂舊化學(xué)鍵的鍵能之和與反響中形成新化學(xué)鍵的鍵能之和的差?；?/p>

5、學(xué)鍵Si OSi ClH HH ClSi SiSi C-1鍵能 /kJ mol460360436431176347工業(yè)上高純硅可通過以下反響制取：高溫SiCI 4g+2H 2gSis+4HCI g該反響的反響熱厶 H=kJ mol -思路解析：根據(jù)拆鍵吸收能量，成鍵放出能量和能量守恒原理，分別求出反響中斷裂舊化學(xué)鍵的鍵能之和與反響中形成新化學(xué)鍵的鍵能之和，相減即得該反響的反響熱H,即-1 -1 -1 H=360 kJ mol x 4 mol+436 kJ mol x 2 mol 431 kJ mol x 4 mol 176 kJ mol4x mol = 236 kJ 。2答案：+236【例2】

6、 發(fā)射衛(wèi)星時(shí)可用肼N2H為燃料，用二氧化氮為氧化劑，這兩種物質(zhì)反響生成氮?dú)?和水蒸氣。：N2g+2O 2g=2NO2g H=+67.7 kJ mol-1N2H4g+O 2g =N 2g+2H 20g H2= 534 kJ mol-1試計(jì)算1 mol肼和二氧化氮完全反響時(shí)放出的熱量為 kJ，寫出肼與二氧化氮反響的熱化學(xué)方程式：。思路解析：由題意可知：N2g+2O 2g=2NO2g Hi=+67.7 kJ mol-1NaH4g+O2g=N2g+2H 20g H= 534 kJ mol-1根據(jù)蓋斯定律，為在反響物中消去O并得到N2H4和NO的反響。令X 2-得： 2 N2H4g Nbg=2N 2g+

7、4H 2Og 2NOg; H= 2 H- Hi,整理得：2 N2H4g+2NO2g =3N 2g+4H 2Og-1 -1 -1 H= 2 Ha Hi= 534 kJ mol X 2 67.7 kJ mol = 1 135.7 kJ mol。那么1 mol N 2日反響放出的熱量為 567.85 kJ。答案：567.85 2 N 2H4g+2NO2g =3N 2g+4H 2Og-1 H= 1 135.7 kJ mol?！纠?】金剛石和石墨分別在氧氣中完全燃燒的熱化學(xué)方程式為C金剛石，s+Og=CO2g H= 395.41 kJ mol- ,C石墨，s+O2g =CO 2g H= 393.51kJ

8、 mol-1,那么金剛石轉(zhuǎn)化為石墨時(shí)的熱化學(xué)方程式為 。由此看來更穩(wěn)定的碳的同素異形體為 。假設(shè)取金剛石和石墨的混合晶體共1 mol在O2中完全燃燒，產(chǎn)生熱量為Q kJ,貝U金剛石和石墨的物質(zhì)的量之比為用含Q的代數(shù)式表示。思路解析：由蓋斯定律，要得到金剛石和石墨的轉(zhuǎn)化關(guān)系，可將兩個(gè)熱化學(xué)方程式相減即得,C金剛石，s C(石墨，s)=0。 H3=A Hi-A H2=- 395.41 kJ mol-1+393.51 kJ mol-1= 1.90 kJ mol-1。 . -1即 C金剛石，s=C石墨，s) A H= 1.90 kJ mol?？梢娊饎偸D(zhuǎn)化為石墨放出熱量，說明石墨的能量更低，較金剛石穩(wěn)

9、定。石墨 393.51 395.41 Q答案：C金剛石，s=C石墨，s1A H= 1.90 kJ mol- 石墨Q 393.51395.41 Q【例4】(經(jīng)典回放)在25 C、101 kPa下，1 g GH8(辛烷燃燒生成二氧化碳和液態(tài) 水時(shí)放出48.40 kJ的熱量。表示上述反響的熱化學(xué)方程式正確的選項(xiàng)是A. C 8壓(|)+B. C 8Hl8IC. C 8Hl8I25-1C2(g)=8CO2(g)+9H 20(g)A H= 48.40 kJ mol225-1+Q(g) =8CO 2(g)+9H 2O(l) ; A H= 5 5 18 kJ mol2+ 25 0(g) =8C0 2(g)+9

10、H 2QA H=+5 5 kJ mol12+ 25 Q(g) =8C0 2(g)+9H 20(l) ; A H= 48.40 kJ mol-1 2思路解析：此題考查熱化學(xué)方程式的正誤判斷。ID. C 8Hl8在25 C、101 kPa下，1 mol GHw燃燒生成C0和液態(tài)水時(shí)放出的熱量為48.40kJ x 114 g=51g518 kJ。由于在判斷熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)注明以下幾點(diǎn)：標(biāo)明各物質(zhì)的狀態(tài)，A中H0的狀態(tài)標(biāo)錯(cuò)，A不正確；標(biāo)明反響是吸熱還是放熱，AH>0時(shí)為吸熱反響，A Hv 0時(shí)為放熱反響，C錯(cuò)；熱量數(shù)值要與化學(xué)計(jì)量數(shù)相對應(yīng)，顯然D錯(cuò)。答案：B【例5】 以下兩個(gè)熱化學(xué)方程式：-12

11、H2(g)+0 2(g)=2H 20(1)A H= 571.6 kJ molGH8(g)+50 2(g)=3C02(g)+4H 20(1)-1A H= 2 220 kJ mol根據(jù)上面兩個(gè)熱化學(xué)方程式，試答復(fù)以下問題：(1) H2的燃燒熱為 ,的燃燒熱為 。(2) 1 mol H 2和2 mol C 3“組成的混合氣體完全燃燒釋放的熱量為 ?，F(xiàn)有H2和GH8的混合氣體共5 mol ,完全燃燒時(shí)放熱3 847 kJ,那么在混合氣體中 H2和GH 的體積比是。思路解析：(1)燃燒熱是指1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物所放出的熱量，據(jù)題給的熱化學(xué)方程式可知，“的燃燒熱為571.6 kJ mol

12、-1十2=285.8 kJ mol-1 ,的燃燒熱為2-1220 kJ mol 。據(jù)公式Q放=n(可燃物)XA H, 1 mol H 2和2 mol C 3H組成的混合氣體完全燃燒釋放的熱-1-1量為 285.8 kJ mol- X 1 mol+2 220 kJ mol- X 2 mol=4 725.8 kJ 。(3) 設(shè)混合氣體Hb的物質(zhì)的量為x,那么C3H8的物質(zhì)的量為5 mol x，所以：285.8 kJ mol-1 X x+(5 mol x) X 2 220 kJ mol-1=3847 kJ解方程得x=3.75 mol ,貝V 5 mol x=1.25 mol。故 V(H2) : V(

13、C3H)=3.75 mol: 1.25 mol=3 ： 1。答案：(1)285.8 kJ mol-1 2 220 kJ mol-1(2)4 725.8 kJ (3)3: 1知識導(dǎo)學(xué)在學(xué)習(xí)蓋斯定律時(shí)要把教材上的“山的高度與上山的途徑無關(guān)這一形象的比喻遷移到蓋斯定律的理解上來，然后運(yùn)用能量守恒定律加以驗(yàn)證，再通過實(shí)例感受蓋斯定律的應(yīng)用及在科學(xué)研究中的重要意義。利用蓋斯定律可以從已經(jīng)精確測定的反響熱效應(yīng)來計(jì)算難于測量或不能測量的反響的熱效應(yīng)?；瘜W(xué)反響的熱效應(yīng)可以用實(shí)驗(yàn)方法測得， 但許多化學(xué)反響由于速率過慢， 測量時(shí)間過長， 因熱量散失而難于測準(zhǔn)反響熱， 也有一些化學(xué)反響由于條件難于控制， 產(chǎn)物不純，

14、也難于測 準(zhǔn)反響熱。于是如何通過熱化學(xué)方法計(jì)算反響熱，成為化學(xué)家關(guān)注的問題。熱效應(yīng)與參與反響的各物質(zhì)的本性、聚集狀態(tài)、完成反響的物質(zhì)數(shù)量，反響進(jìn)行的方式、溫度、壓力等因素均有關(guān)，這就要求涉及的各個(gè)反響式必須是嚴(yán)格完整的熱化學(xué)方程式。各個(gè)反響涉及的同一物質(zhì)應(yīng)具有相同的聚集狀態(tài)。反響熱用蓋斯定律的方法計(jì)算，需設(shè)計(jì)不同的途徑，用反響的熱效應(yīng)來計(jì)算。疑難導(dǎo)析可通過比照與之類似的物理學(xué)中的位移、重力做功來理解蓋斯定律。要弄清蓋斯定律與起始狀態(tài)有無關(guān)系，與反響的途徑有無關(guān)系。反響熱的計(jì)算是前面所學(xué)知識和技能的綜合運(yùn)用，涉及了反響熱、燃燒熱、蓋斯定律等概念，及物質(zhì)的量在化學(xué)方程式中的計(jì)算等。要清楚反響熱數(shù)值

15、與各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系，反響熱與反響的進(jìn)行有什么關(guān)系，正、逆反響的反響熱的數(shù)值和符號。在解決這些問題時(shí)，要注意物質(zhì)質(zhì)量守恒和能量守恒原理。計(jì)算燃燒熱要先弄清可燃物燃燒放出的熱量與可燃物燃燒熱及物質(zhì)的量的關(guān)系。問題導(dǎo)思熱化學(xué)方程式與數(shù)學(xué)上的方程式一樣，因此可類比代數(shù)方程式那樣疊加。根據(jù)蓋斯定律，要得到一氧化碳的生成熱，先要選取易于測定生成熱的二氧化碳的生成 反響和易于測定燃燒熱的一氧化碳的燃燒反響，設(shè)計(jì)反響途徑，再通過加減消去，即可得到一氧化碳的生成熱。典題導(dǎo)考綠色通道：利用化學(xué)鍵鍵能可以求算化學(xué)反響的反響熱，公式是AH= 反響物的鍵能總和-生成物的鍵能總和。【典題變式1】H鍵能斷裂時(shí)吸收或

16、生成時(shí)放出的熱量為 436 kJ mol-1 , H N鍵能為319 kJ mol-1,催化劑1根據(jù)化學(xué)方程式 N2+3H、高溫高亍 2NH A H=+92.4 kJ mol-，貝U NN鍵的鍵能是-1-1 -1-1A. 431 kJ mol B.946 kJ mol C.649 kJ mol D.896 kJ mol 答案:B2.1 mol H2分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)吸收436 kJ的能量，1 mol Cl 2分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)吸收243 kJ的能量，1 mol HCl分子中化學(xué)鍵形成時(shí)放出431 kJ的能量，那么 H2+CI 2=2HCI的反響熱為 kJ mol-1。答案：-183綠色通道：利

17、用蓋斯定律結(jié)合反響的反響熱可以求解一些相關(guān)反響的反響熱。解此類題的關(guān)鍵是善于設(shè)計(jì)合理的反響過程，適當(dāng)加減方程式及反響熱。【典題變式2】(2005天津高考)磷在氧氣中燃燒，可能生成兩種固態(tài)氧化物。3.1 g的單質(zhì)磷(P)在3.2 g的氧氣中燃燒，至反響物耗盡，并放出 x kJ熱量。(1)通過計(jì)算確定反響產(chǎn)物的組成(用化學(xué)式表示 )是，其相應(yīng)的質(zhì)量(g)為O 單質(zhì)磷的燃燒熱為y kJ mol-1，貝U 1 mol P與Q反響生成固態(tài) PaQ的反響熱厶H=。(3)寫出1 mol P 與O2反響生成固態(tài) RQ的熱化學(xué)方程式： 。1答案:(1)P 2Q , P2Q 2.75 , 3.55 (2)- (2

18、0x y) kJ mol-3 1-1(3) P(s)+Q(g)=P2Q(s) H=- (20x y) kJ mol4 2綠色通道：根據(jù)蓋斯定律可以得出物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化的熱化學(xué)方程式，根據(jù)焓變可以比擬物質(zhì)的穩(wěn)定性?！镜漕}變式3】科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，不管化學(xué)反響是一步完成還是分幾步完成，該反響的熱效應(yīng)是 相同的，在25 C、105Pa時(shí)，1 mol石墨完全燃燒生成 CO氣體，放熱393.15 kJ mol-1 , 1 mol CO完全燃燒生成 CQ氣體，放熱283.0 kJ mol-1，以下說法正確的選項(xiàng)是25 C、105Pa時(shí)，C石墨燃燒生成 CO氣體的熱化學(xué)方程式是12C石墨+Q g=2CO gA H=

19、-110.5 kJ mol-B. C石墨不完全燃燒生成CO和CO氣體時(shí)，放熱280.3 kJ mol-1C. C石墨和CO反響生成CO氣體的反響是吸熱反響2的反響熱大于石墨燃燒生成CO的反響熱，那么可以斷定從石墨變?yōu)榻饎偸姆错懶枰鼰岽鸢?CD綠色通道：熱化學(xué)方程式正誤的判斷可從狀態(tài)、AH正負(fù)號、數(shù)值及物質(zhì)的量等主要方面入手?！镜漕}變式4】1.(2005全國高考理綜，1 )充分燃燒a g乙炔氣體時(shí)生成1 mol二氧化碳?xì)怏w和液態(tài) 水，并放出熱量 b kJ，那么乙炔燃燒的熱化學(xué)方程式正確的選項(xiàng)是A.2C2 g+5Q g=4CO g+2H2O I；A H=- 4b kJ mol-152F2 g+ O2 g=2CQg+HaOl；A H=2b kJ