2019-2020年高中化学第一章化学反应与能量转化第一节化学反应的热效应第3课时学案鲁科版.doc

2019-2020年高中化学第一章化学反应与能量转化第一节化学反应的热效应第3课时学案鲁科版精准定位学习目标导航1.理解盖斯定律的含义。2.能运用盖斯定律计算化学反应中的焓变。3.通过盖斯定律的应用，体会其在科学研究中的意义。自主梳理基础知识导航一、盖斯定律1.内容无论化学反应是一步完成还或是_完成，其反应热是_。或者说，化学反应的反应热只与体系的_和_有关，而与反应的_无关。2.在科学研究中的意义有些反应进行的很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯（有副反应发生），这给测定反应热造成了困难。此时如果应用盖斯定律，就可以_。3.盖斯定律的应用利用盖斯定律可以二、反应热的计算反应热计算的主要依据是_的数据。问题思考 ？为什么化学反应中的焓变与化学反应过程无关？自主梳理参考答案一、1、几步 相等的 始态 终态 过程2、间接地把反应热计算出来3、计算某些不能直接测定出来的反应热二、热化学方程式、盖斯定律和燃烧热问题思考参考答案 化学反应遵循质量守恒和能量守恒。在指定的状态下，各种物质的焓值都是确定且唯一的，因此反应不论是一步完成，还是分几步完成，最初的反应物和最终的产物都是一样的。反应物和产物的焓的差值都是一样的。 【课堂探究导学】 合作探究-名师保驾护航探究一：计算焓变的常见方法1.根据热化学方程式计算其计算方法与根据一般方程式计算相似，可以把H看成方程式内的一项进行处理，反应的焓变与参加的各物质的物质的量成正比。2.根据盖斯定律进行计算计算步骤是：（1）确定待求的反应方程式（2）找出待求方程式中各物质出现在已知方程式的什么位置（3）根据未知方程式中各物质的化学计量数和位置的需要对已知方程式进行处理，或调整化学计量数，或调整反应方向（4）叠加并检验上述分析的正确与否。特别提醒运用盖斯定律求反应焓变，必要时可先根据题意虚拟转化过程，然后再根据盖斯定律列式求解，同时注意正、逆反应的焓变数值相等，符号相反。探究二：反应热大小的比较方法依据比较方法实例反应物 的本质等物质的量的不同物质与同一种物质反应时，性质不同其反应热不同如等物质的量的不同金属或非金属与同一物质反应，金属、非金属越活泼反应越容易发生，放出的热量就越多，H越小 反应进行的程度对于多步反应的放热反应，反应越完全，则放热越多。对于可逆反应，若正反应是放热反应，反应程度越大，反应放出的热量越多，H越小；反之亦然。（1）碳完全燃烧生成CO2放出的热量比不完全燃烧放出生成的CO放出的热量多（2）对于合成氨的反应，当N2转化60%时比转化50%放出的热量多，H小反应规律和影响H大小的因素（1）吸热反应的H肯定比放热反应的大（2）2molH2完全燃烧放出的热量肯定比1molH2完全燃烧放出的热量多（3）等量的碳完全燃烧生成CO2放出的热量肯定比不完全燃烧生成的CO放出的热量多（4）生成同一种液态产物比气态产物放出的热量多盖斯定律依据盖斯定律，对热化学方程式进行相加减，即得H相加减的计算式，依据相加减得到的化学反应的特点判断相加减的H计算式与零的关系，即判断H的大小特别提醒H的符号、数值和单位属于一个整体，不能随意分割，在比较两个热化学方程式中的H的大小时，比的是其代数和，要带正、负号进行比较；在比较两个反应热效应的大小时，应取H的绝对值进行比较。典例剖析-名师释疑助航【例1】试利用298K时下述反应的实验数据，计算此温度下C（s，石墨）+O2（g）=CO（g）的反应焓变。C（s，石墨）+ O2（g）= CO2（g） H1 = 393.5kJmol1CO （g） + O2（g）= CO2（g） H2 = 283.0kJmol1答：298KC（s，石墨）+O2（g）=CO（g）的H为110.5kJmol1。解题思路设此反应分两步进行：第一步：C（s，石墨）+ O2（g）= CO2（g） H1 = 393.5kJmol1第二步：CO2（g）= CO （g） + O2（g）H2 = H2 = 283.0kJmol1将上述两步反应相加得总反应为：C（s，石墨）+O2（g）=CO（g） H3 = ？根据盖斯定律，H3 =H1 + H2 =393.5kJmol1 + 283.0kJmol1 =110.5kJmol1【变式训练1】下列各组热化学方程式中，化学反应的H前者大于后者的是 （ ） C(s)+O2(g)=CO2(g) ；H1 C(s)+ O2(g)=CO(g) ；H2 S(s)+O2(g)=SO2(g) ；H3 S(g)+ O2(g)=SO2(g) ；H4 H2(g)+ O2(g)=H2O(l) ；H5 2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l) ；H6 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(s)；H7 CaO(s)+ H2O(l)= Ca(OH)2(s) ；H8 A B C D【例2】已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，且氧气中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中1 mol HO键形成时放出热量463 kJ，则氢气中1 mol HH键断裂时吸收热量为A920 kJB557 kJC436 kJD188kJ答案C解析1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ ,转换成热化学方程式为：H2(g)+O2(g)=H2O(g) H= 121 kJmol-1进一步变换为： H2(g)+ O2(g)= H2O(g) H= 242 kJmol-1氢气中1 mol HH键断裂时吸收热量为xH=E（反应物的键能总和）E（生成物的键能总和）=（x+）2463= 242 ，x= +436【变式训练2】在氢气与氯气反应生成氯化氢气体的反应中，若断裂1mol H - H键要吸收436KJ的能量，断裂1mol Cl- Cl键要吸收243KJ的能量，断裂1molHCl键要吸收432KJ的能量，则在氯气中充分燃烧1mol H2 的能量变化是 。【例3】已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(1)的燃烧热分别是-285.8 kJmol-1、-1411.0 kJmol-1和-1366.8 kJ mol-1，则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的H为 （ ）A-44.2 kJmol-1B+44.2 kJmol-1 C-330 kJmol-1D+330 kJmol-1答案A解析根据题意得出C2H4(g)的燃烧热方程式：C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) H=-1411.0 kJmol-1 -（1）式C2H5OH(1)的燃烧热方程式：C2H5OH(1) +3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) H= -1366.8 kJ mol-1-（2）式（2）式变换为：2CO2(g)+3H2O(l) = C2H5OH(1) +3O2(g) H= +1366.8 kJ mol-1 -（3）式（1）式和（3）式叠加，得到：C2H4(g)+H2O(l)C2H5OH(l) H= -1411.0 kJmol-1 +1366.8 kJ mol-1 = -44.2 kJmol-1【变式训练3】下列关于热化学反应的描述中正确的是AHCl和NaOH反应的中和热H57.3 kJmol1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热H2(57.3)kJmol1BCO(g)的燃烧热是283.0 kJmol1，则2CO2(g) 2CO(g)O2(g)反应的H2283.0 kJmol1C需要加热才能发生的反应一定是吸热反应D1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷燃烧热 变式训练解析及答案【变式训练1】答案：C解析：碳的燃烧反应是放热反应，H0；等质量的碳完全燃烧生成二氧化碳时放出的热量比不完全燃烧生成一氧化碳时放出的热量多，放热越多，H越小，H1H2 。等质量的气态硫单质完全燃烧生成二氧化硫时放出的热量比固态硫单质完全燃烧生成二氧化硫时放出的热量多，放出的热量越多，H越小，H4H3 。都生成液态水的前提下，氢气的质量越大，放出的热量越多，H越小，H60；氧化钙溶于水是放热反应，H0, H8H7 。综上所述：选择。【变式训练2】答案：185kJ解析：在氯气中充分燃烧1mol H2 时，要先破坏1mol的HH键和1mol的ClCl键，此过程是需要吸收679kJ的能量；在氯气中充分燃烧1mol H2 时会形成2molHCl，放出864KJ的能量，吸收和放出能量相抵，仍会放出185KJ的能量。【变式训练3】答案：B解析：中和热是指强酸强碱生成1molH2O放出的热量，A错；吸热反应也不一定都需要加热，C错；燃烧热是指1mol物质燃烧生成稳定化合物放出的热量，液态的水是稳定的，D错。备选例题1. 白磷与氧可发生如下反应：P4+5O2=P4O10 。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：PP a kJmol1.PO b kJmol1.P=O c kJmol1.O=O d kJmol1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的H，其中正确的是A（6a+5d4c12b）kJmol-1 B（4c+12b6a5d）kJmol-1C（4c+12b4a5d）kJmol-1 D（4a+5d4c12b）kJmol-1答案：A解析：1mol白磷（P4）分子中含有6mol PP 键，5mol O2中含有5mol O=O键，1mol P4O10中含有4 mol P=O键和12 mol PO键 ；PP a kJmol1、PO b kJmol1、P=O c kJmol1、O=O d kJmol1 。P4+5O2=P4O10 ；H=E（反应物的键能总和）E（生成物的键能总和）=（6a+5d4c12b）kJmol-12化学反应N23H2 2NH3的能量变化如下图所示，该反应的热化学方程式是AN2(g)3H2(g) 2NH3(l)；H 2(abc)kJmol1BN2(g)3H2(g) 2NH3(g) ；H 2(ba)kJmol1CN2(g)H2(g) NH3(l) ；H (bca)kJmol1DN2(g)H2(g) NH3(g) ；H (ab)kJmol1解析：根据图示信息得出如下热化学反应式：mol N2(g) mol H2(g) 1mol N +3mol H E=a kJ （1）式1mol NH3(g)= 1mol N +3mol H E= b kJ （2）式1mol NH3(l)= 1mol NH3(g) E= c kJ（3）式（2）式变换为：1mol N +3mol H =1mol NH3(g) E= b kJ （4）式（3）式变换为：1mol NH3(g)= 1mol NH3(l) E= c kJ （5）式生成1mol NH3 (l)的反应过程为：mol N2(g) mol H2(g) 1mol N +3mol H1mol NH3(g) NH3(l) 。得出如下的热化学方程式：N2(g)3H2(g) 2NH3(l)； H 2(abc)kJmol1 ，A选项正确。N2(g)3H2(g) 2NH3(g) ； H 2(ab)kJmol1 ，B选项错误。N2(g)H2(g) NH3(l) ； H (abc)kJmol1 ，C选项错误。N2(g)H2(g) NH3(g) ； H (ab)kJmol1 ，D选项错误。3(1)Zn(s)1/2O2(g) = ZnO(s)D H = 348.3 kJ/mol(2)2Ag(s)1/2O2(g) = Ag2O(s)；D H = 31.0 kJ/mol则Zn(s)Ag2O(s) = ZnO(s)2Ag(s)的DH 等于 （ ）A317.3 kJ/molB379.3 kJ/mol C332.8 kJ/molD317.3 kJ/mol答案：A解析：1mol Zn(s)氧化的热化学方程式为：Zn(s)1/2O2(g) = ZnO(s) H = 348.3 kJ/mol-（1）式2mol Ag(s) 氧化的热化学方程式为：2Ag(s)1/2O2(g) = Ag2O(s) D H = 31.0 kJ/mol-（2）式（2）式的变换形式为：Ag2O(s)= 2Ag(s)1/2O2(g) H = +31.0 kJ/mol-（3）式（1）式和（3）式叠加，得到：Zn(s)Ag2O(s) = ZnO(s)2Ag(s) H=348.3 kJ/mol+31.0 kJ/mol= 317.3 kJ/mol常用教学素材反应热计算的一题多解 化学反应热的计算主要以热化学方程式、盖斯定律、燃烧热等的相关知识为理论基础。进行反应热计算的常用方法有：常规计算法即列方程或方程组法、十字交叉法、平均值法、估算法及极限思维法等等。 例题: 已知两个热化学方程式： H2(g)+O2 (g)H2O(l) H=-285.8kJ/mol C3H8（g）+5O2（g）3CO2（g）+4H2O（l） H=-2220.0kJ/mol 实验测得H2和C3H8的混合气体共5mol，完全燃烧时放热3847kJ，则混合气体中H2与C3H8的体积比是( ) A1：3B3：1C1：4 D1：1答案：选B解析: 此题属于计算型选择题，可以采取以下方法进行求解。方法一：常规计算法即列方程或方程组法设混合气中H2的物质的量为x，则C3H8的物质的量为5molx。根据题意，列方程为：285.8kJ/molx2220.0kJ/mol（5molx）解得H2的物质的量 x = 3.75 mol ；C3H8的物质的量为5mol3.75mol=1.25mol。混合气体中H2与C3H8的体积比即物质的量之比为3：1，选B。 小结：以常规方法进行计算求解，思路直接，便于理解，为我们解题时的首选方法，但是由于一般需要列方程，步骤烦琐，计算量较大，因此在解计算型选择题时尽量避免使用。现提供以下方法进行巧解。方法二：估算排除法因为C3H8的燃烧热为2220.0 kJ/mol，而两者燃烧共放热3847kJ，故5mol 混合气H2和C3H8的体积比一定大于1：1，而四个选项中只有B选项符合题意。注意此法仅适用于选择题。方法三：十字交叉法H2和C3H8的平均燃烧热： 3847KJ/5mol=769.4 kJ/mol，则有H2 285.8 1450.6 769.4 C3H8 2220.0 483.6 1450.6/483.6 = 3/1即为二者的体积之比。在此种解法中其实已经渗透了极限思维的解题模式。