蘇教版高二化學《化學反應中的熱效應》導學案 省賽獲獎

導學案：專題1化學反應與能量變化第一單元化學反應中的熱效應第2課時課前預習問題導入我們在日常生活中喜歡使用天然氣，而不愿使用液化氣，為什么呢？那么燃燒質(zhì)量分別為1g的天然氣（CH4）和液化氣（C4H10）誰放出的熱量多呢？答案：天然氣使用方便、價格便宜，等質(zhì)量時放出的熱量多。1g天然氣和1g液化氣所放出的熱量，在學過本節(jié)之后，你就能夠利用以下熱化學方程式計算了。CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（g）ΔH（298K）=-890kJ·mol-1C4H10（g）+O2（g）4CO2（g）+5H2O（g）ΔH（298K）=-5800kJ·mol-1?；A(chǔ)知識一、反應熱的測定1.測定反應熱的儀器稱為______________，它由______________、______________、______________、______________構(gòu)成。測定時，將反應物加入______________并使之迅速混合，測量反應前后溶液的______________，并計算出反應前后溶液______________的變化值。答案:量熱計攪拌器溫度計容器保溫層容器中溫度溫度2.計算：用c表示體系的______________，其單位是______________；用T1和T2分別表示反應前后體系的______________。強酸強堿反應的中和熱的計算公式為____________________。由此公式可以推出強酸強堿反應的中和熱的單位為______________。答案:熱容J·℃-1溫度ΔH=kJ·mol-13.強酸、強堿的中和反應的離子方程式可表示為______________，強酸強堿的中和反應的反應熱是______________。答案:.H++OH-====H2OkJ·mol-1二、蓋斯定律計算化學反應焓變1.對于一個化學反應，無論是______________完成還是分______________完成，其反應______________是一樣的，這一規(guī)律稱為蓋斯定律。答案:一步幾步焓變2.蓋斯定律可以使我們利用______________反應的焓變求______________反應的焓變。若一個化學反應的化學方程式可由另外幾個反應的______________相加減得到，則其焓變也可以由這幾個反應的焓變______________得到。答案:已知未知化學方程式相加減三、能源的充分利用1.在101kPa的壓強下，______________叫做該物質(zhì)的標準燃燒熱。_____________叫做該物質(zhì)的熱值。答案:1mol物質(zhì)完全燃燒的反應熱1g物質(zhì)完全燃燒的反應熱2.人們通常用______________或______________來衡量燃料燃燒放出熱量的大小。答案:標準燃燒熱熱值3.物質(zhì)完全燃燒是指物質(zhì)中含有的氮元素轉(zhuǎn)化為______________，氫元素轉(zhuǎn)化為______________，碳元素轉(zhuǎn)化為______________。答案:N2（g）H2O（l）CO2（g）課堂互動三點剖析難點蓋斯定律含義1.蓋斯定律是指：“一個化學反應無論是一步完成還是分幾步完成，反應的焓變是一樣的。”其含義是：“一個化學反應的焓變只與反應的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與其反應的途徑無關(guān)?！币簿褪钦f：“當一個反應在反應物的量和反應條件一定的前提下進行反應，不管它中間進行了多么復雜的反應，只要是生成物的種類和狀態(tài)一定，其焓變就是一個定值?！?.從能量守恒的角度理解“自然界中的能量不能減少也不能增加，只能由一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式?！倍镔|(zhì)的焓（H）是物質(zhì)所具有的能量，也應遵循能量守恒。因此當反應物和生成物確定后，反應物的焓與生成物的焓也成為定值。則ΔH=H（生成物）-H（反應物）也成為定值。無論反應如何進行，ΔH最終是不變的?！纠?】已知以下反應的熱化學方程式①CH3COOH（l）+2O2（g）====2CO2（g）+2H2O（l）ΔH（298K）=kJ·mol-1②C(s)+O2(g)====CO2(g)ΔH(298K)=kJ·mol-1③H2(g)+O2(g)====H2O(l)ΔH=kJ·mol-1試求：④2C(s)+2H2(g)+O2(g)====CH3COOH(l)的ΔH。解析：由④中C、H2的化學計量數(shù)為2，而CH3COOH轉(zhuǎn)移到“====”左邊成為“-CH3COOH”，可推出：②×2+③×2-①=④,即得2C（s）+2O2（g）====2CO2（g）ΔH=×2kJ·mol-12H2（g）+O2（g）====2H2O（l）ΔH=×2kJ·mol-1ΔH=［×2)+×2)+］kJ·mol-1=kJ·mol-1。答案：kJ·mol-1重點應用蓋斯定律計算ΔH時的注意事項1.合理進行方程式疊加熱化學方程式的疊加類似整式的運算，疊加時應遵循數(shù)學的運算規(guī)則，當需要將某一熱化學方程式同乘以某一化學計量數(shù)時，各物質(zhì)前的化學計量數(shù)和ΔH同乘以該化學計量數(shù)。當某物質(zhì)或ΔH移到“====”另一邊時就變?yōu)楫愄?，即?”變“-”，“-”變“+”。2.“ΔH”在進行加、減運算時，一定注意其符號的改變，即ΔH的運算包括數(shù)值和符號的雙重運算?！纠?】科學家發(fā)現(xiàn)，不管化學反應是一步完成還是分幾步完成，該反應的熱效應是相同的，已知在25℃、105Pa時，1molC（石墨）完全燃燒生成CO2氣體，放熱kJ,1molCO完全燃燒生成CO2氣體放熱kJA.在25℃、105Pa時，C（石墨）燃燒生成CO氣體的熱化學方程式是2C（石墨，s）+O2（g）====2CO（g）ΔH=kJ·mol（石墨,s）不完全燃燒，生成CO2和CO混合氣體時，放熱kJ（石墨）和CO2（g）反應生成CO（g）的反應是吸熱反應D.如果金剛石燃燒生成CO2的反應熱大于石墨燃燒生成CO2的反應熱，則可斷定從石墨變?yōu)榻饎偸淖兓枰鼰峤馕觯孩貱（石墨,s）+O2（g）====CO2（g）ΔH1=kJ·mol-1；②C（石墨,s）+O2（g）====CO（g）ΔH2；③CO（g）+O2（g）====CO2（g）ΔH3=kJ·mol-1。所以ΔH2=ΔH1-ΔH3=kJ·mol-1+kJ·mol-1=kJ·mol-1。因此，A、B均錯誤，②-③得：C（石墨，s）+CO2（g）====2CO（g）ΔH=kJ·mol-1+kJ·mol-1=+kJ·mol-1，故C正確，又C（金剛石，s）+O2(g)====CO2(g)ΔH4④,則①-④得C（石墨，s）====C（金剛石，s）ΔH=kJ·mol-1-ΔH4＞0。由于|ΔH4|＞kJ·mol-1，故D正確。答案：CD各個擊破類題演練1已知葡萄糖的燃燒熱是2804kJ·mol-1,當它氧化生成1g水時放出的熱量是（）kJkJkJkJ解析：據(jù)燃燒熱的定義知1mol葡萄糖完全燃燒放出2804kJ能量，而1mol葡萄糖完全燃燒生成6molH2O,據(jù)此可求出生成1g水時放出的熱量。1molC6H12O6完全燃燒生成6molH2O,即生成108g水放熱2804kJ，那么生成1g水放熱為2804108kJ=kJ。答案：A變式訓練1已知標準狀況下5.6LCO完全燃燒放出的熱量能使200g15.5℃的水溫度升高到100℃，水的比熱容是×10-3kJ·(g·℃)-1，下列表示(g)+O2(g)====CO2(g)ΔHK)=kJ·mol-1(g)+O2(g)====2CO2ΔHK)=kJ·mol-1(g)+O2(g)====CO2(g)ΔHK)=kJ·mol-1(g)+O2(g)====CO2(g)ΔHK)=+kJ·mol-1解析：方法一（推算法）：5.6LCO燃燒的反應熱為Q=-mcΔT=-200g××10-3kJ·(g·℃)-1×(100℃-15.5℃)=4kJ。則知1molCO燃燒的反應熱為4kJ×=kJ。由此可判斷C、D錯誤，A正確；B的ΔH正確，但CO方法二（推理法）：由于CO的燃燒是放熱反應，ΔH應小于0，知C、D不正確；而B的CO2聚集狀態(tài)沒有標明，所以只有A正確。答案：A類題演練2由氫氣和氧氣反應生成1mol水蒸氣放熱kJ,若1g水蒸氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)水放熱kJ。請寫出氫氣的燃燒熱的熱化學方程式______________________________________________。解析:根據(jù)燃燒的概念，1molH2完全燃燒生成H2O（l）時放出的熱才叫燃燒熱。因此，必須求出1molH2燃燒生成液態(tài)水時的ΔH。由題意知H2（g）+O2（g）====H2O（g）ΔH=kJ·mol-1①1g水蒸氣轉(zhuǎn)化成液態(tài)水放出kJ熱量，則1molH2O（g）H2O（l）放熱18g×kJ·g-1=44kJ,H2O(g)H2O(l)ΔH=-44kJ·mol-1②則①+②得氫氣的燃燒熱的熱化學方程式。答案：H2（g）+O2（g）====H2O（l）ΔH=kJ·mol-1變式訓練2已知在一定條件下，CO的燃燒熱為283kJ·mol-1,CH4的燃燒熱為890kJ·mol-1，由1molCO和3molCH4組成混合氣體在上述條件下充分燃燒，釋放的熱量為（）912kJ953kJ236kJ867kJ解析：1molCO完全燃燒放出的熱量：1mol×283kJ·mol-1=283molCH4完全燃燒放出的熱量：3mol×890kJ·mol-1=2670kJ,共釋放的熱量為283kJ+2670kJ=2953kJ。答案：B變式訓練3已知下列熱化學方程式:Zn（s）+O2（g）====ZnO（s）ΔH1=kJ·mol-1Hg(l)+O2(g)====HgO(s)ΔH2=kJ·mol-1由此可知Zn（s）+HgO（s）====ZnO（s）+Hg（l）ΔH3，其中ΔH3的值是（）kJ·mol-1kJ·mol-1kJ·mol-1kJ·mol-1解析：Zn（s）+HgO（s）====ZnO（s）+Hg（l）可由反應Zn（s）+O2（g）====ZnO（s），減去Hg（l）+O2（g）====HgO（s）得到，所以ΔH3=ΔH1-ΔH2=kJ·mol-1-kJ·mol-1)=kJ·mol-1。答案：D課后集訓基礎(chǔ)達標1.丙烷是液化石油氣的主要成分，常溫下，1molC3H8燃燒放出的熱量為2kJ,則下列熱化學方程式，正確的是（）（g）+5O2（g）3CO2（g）+4H2O（g）ΔH=+2kJ·mol-1(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g)ΔH=-2kJ·mol-1(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2kJ·mol-1D.15C3H8(g)+O2(g)CO2(g)+45H2O(l)ΔH=kJ·mol-1解析:1molC3H8在常溫下燃燒放出熱量2kJ,此時生成的H2O為液態(tài)，即可知道該反應的熱化學方程式為C3H8（g）+5O2（g）3CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2kJ·mol-1，因而C正確。當方程式左右均除以5時，所得熱化學方程式為C3H8（g）+O2（g）CO2（g）+H2O（l）ΔH=kJ·mol-1。因此D也正確。答案：CD2.已知2H2（g）+O2（g）====2H2O（l）ΔH=kJ·mol-1；CO(g)+O2(g)====CO2(g)ΔH=kJ·mol-1。某H2和CO的混合氣體完全燃燒時放出kJ熱量，同時生成3.6g液態(tài)水，則原混合氣體的H2和CO的物質(zhì)的量之比（）∶1∶2C.1∶1解析：設(shè)H2和CO的物質(zhì)的量分別為x、y。①x==mol②y×kJ·mol-1+mol×kJ·mol-1=kJ。由①②可知：x∶y=1∶1，即y=mol。答案：C3.已知CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（l）ΔH=-Q1kJ·mol-1H2（g）+O2（g）====H2O（g）ΔH=-Q2kJ·mol-1H2（g）+O2（g）====H2O（l）ΔH=-12Q3kJ·mol-1常溫下取體積比為4∶1的甲烷和氫氣的混合氣體11.2L（標準狀況），經(jīng)完全燃燒后恢復到室溫，則放出的熱量為()A.0.4Q1+Q3Q1+Q3Q1+Q3.4Q1+Q2解析：設(shè)甲烷和氫氣的物質(zhì)的量分別為x、y，則①x∶y=4∶1；②(x+y)==mol。則：x=moly=mol。又因室溫時，生成的H2O為液態(tài)。則放出的熱量為+×Q3kJ=Q1+Q3)kJ。答案：B4.強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應的熱效應為H+（aq）+OH-（aq）====H2O（l）ΔH=kJ·mol-1。分別向1Lmol·L-1的NaOH溶液中加入①稀醋酸、②濃H2SO4、③稀硝酸，恰好完全反應的熱效應分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3，它們的關(guān)系正確的是()A.ΔH1＞ΔH2＞ΔH3B.ΔH2＜ΔH1＜ΔΗ3C.ΔH1=ΔH2=ΔH3D.ΔH1＞ΔH3＞ΔH2解析：當稀醋酸電離時吸收熱量，當濃硫酸稀釋時放出熱量，所以中和相同量的堿液時，放出的熱量的關(guān)系是②＞③＞①。反應放熱時，ΔH＜0,且ΔH值越大放熱越多，而ΔH越小放熱越少。因此ΔH2＜ΔH3＜ΔH1。答案：D5.已知在25℃、101kPa下，1gC8H18(辛烷)燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時放出kJ的熱量。表示上述反應的熱化學方程式正確的是(（l）+O2（g）====8CO2（g）+9H2O（g）ΔH=kJ·mol-1（l）+O2(g)====8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=-5518kJ·mol-1（l）+O2(g)====8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=+5518kJ·mol-1（l）+O2(g)====8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=kJ·mol-1解析：據(jù)已知條件可知，在25℃1大氣壓下燃燒1molC8H18放出的熱量為114×kJ=5518kJ。因此、A、D被排除。又因在上述條件下，得液態(tài)水，放出熱量ΔH＜0，應選擇B答案：B6.現(xiàn)在CO、H2和CO2組成的混合氣體116.8L(標準狀況)，經(jīng)完全燃燒后放出的總能量為kJ,并生成18g液態(tài)水。已知2H2（g）+O2（g）====2H2O（l）ΔH=kJ·mol-1;2CO(g)+O2(g)====2CO2(g)ΔH=-566kJ·mol-1。則燃燒以前混合氣體中CO的體積分數(shù)最接近于（）%%%%解析：混合氣體中H2的體積為×22.4L·mol-1=22.4L則n（CO）==molV(CO)=2.06mol×22.4L·mol-1CO的體積分數(shù)為≈40%。答案：C7.已知H+（aq）+OH-（aq）====H2O（l）ΔH=kJ·mol-1。以下四個化學方程式其中反應熱為kJ·mol-1的是（）①H2SO4(aq)+2NaOH(aq)====Na2SO4（aq）+2H2O（l）②H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)====BaSO4(s)+2H2O(l)③HCl(aq)+NH3·H2O(aq)====NH4Cl(aq)+H2O(l)④CH3COOH(aq)+NH3·H2O(aq)====CH3COONH4(aq)+H2O(l)A.①和②B.③C.④D.以上都不對解析：H+（aq）+OH-（aq）=H2O（l）ΔH=kJ·mol-1的含義是：在稀溶液中1molH+與1molOH-完全中和生成的H2O（l）為1mol時，放出熱量kJ。所以題中所述四個反應均不符合條件。答案：D8.在25℃時1g乙醇完全燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱kJ,（l）+3O2（g）====2CO2（g）+3H2O（l）ΔH=+1367kJ·mol-1(l)+6O2(g)====4CO2(g)+6H2O(l)ΔH=-2734kJ·mol-1（l）+6O2（g）====4CO2（g）+6H2O（l）ΔH=-1367kJ·mol-1（l）+6O2（g）====4CO2（g）+6H2O（l）ΔH=+2734kJ·mol-1解析：乙醇燃燒是放熱反應，ΔH＜0，故A、D均不正確，當2mol乙醇完全燃燒時放出的熱量為2×46g×kJ·g-1=2734kJ。因此C錯，B正確。答案：B綜合運用9.已知25℃、101kPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學方程式分別為C（石墨）+O2（g）====CO2（gΔH=kJ·mol-1C(金剛石)+O2（g）====CO2（g）ΔH=kJ·mol-1據(jù)此判斷，下列說法中正確的是（）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解析：由蓋斯定律得石墨制金剛石的反應為C（石墨）+O2（g）====CO2（g）減去C（金剛石）+O2（g）====CO2（g），即C（石墨）====C（金剛石）ΔH=（kJ·mol-1）-kJ·mol-1)=+kJ·mol-1因此反應是吸熱反應，說明金剛石能量高于石墨的能量，石墨更穩(wěn)定一些。A是正確的。答案：A10.溶質(zhì)為11.2g的KOH稀溶液與0.1Lmol·L-1的H2SO4溶液反應可放出kJ的熱量。下列能表示中和熱的熱化學方程式為（）（aq）+H2SO4（aq）====K2SO4（aq）+H2O（l）ΔH=kJ·mol-1(aq)+H2SO4(aq)====K2SO4(aq)+2H2O(l)ΔH=kJ·mol-1(aq)+H2SO4(aq)====K2SO4(aq)+2H2O(l)ΔH=+kJ·mol-1（aq）+H2SO4（aq）====K2SO4（aq）+H2O（l）ΔH=kJ·mol-1解析：由題中條件可知，參加反應的n(KOH)==mol,n（H2SO4）=mol·L-1×0.1L=mol。因而當2molKOH和1molH2SO4完全中和時，生成2molH2O放出熱量為kJ·mol-1，故生成1mol水時放出kJ的熱量，即中和熱的數(shù)值。因此D選項正確。答案：D11.由氫氣和氧氣反應生成1mol水蒸氣，放熱kJ。寫出該反應的熱化學方程式__________________。若1g水蒸氣轉(zhuǎn)化成液態(tài)水放熱kJ，則反應H2（g）+O2（g）====H2O(1)的ΔH=______________kJ·mol-1。解析：本題主要考查熱化學方程式的書寫及燃燒熱的求算。書寫熱化學方程式時注意：計量數(shù)改變時，ΔH也同等倍數(shù)地改變，故生成水蒸氣時的熱化學方程式寫為H2（g）+O2（g）====H2O（g）ΔH=kJ·mol-1或2H2（g）+O2（g）====2H2O（g）ΔH=kJ·mol-1等多種形式。生成液態(tài)水時，ΔH變?yōu)?（+×18kJ·mol-1）=-286kJ·mol-1。答案：H2（g）+O2（g）====H2O（g）ΔH=kJ·mol-1-286kJ·mol-1mLmol·L-1鹽酸與50mLmol·L-1NaOH溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應。通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱，回答下列問題：中和熱的測定（1）燒杯間填滿碎泡沫塑料的作用是_______________________。（2）大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值__________