2022年《化学反应热的计算》 .pdf

第三节化学反应热的计算（盖斯定律及应用）课标要求能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。课标解读1.理解盖斯定律的含义。2掌握盖斯定律在反应热计算中的应用。教学地位前面学生已经定性地了解了化学反应与能量的关系，通过实验感受到了反应热，并且了解了物质发生反应产生能量变化与物质的质量的关系，及燃烧热的概念。在此基础上， 本节介绍了盖斯定律， 并从定量的角度来进一步认识物质发生化学反应伴随的热效应。本节内容分为两部分：第一部分，介绍了盖斯定律。教科书以登山经验“山的高度与上山的途径无关”，浅显地对特定化学反应的反应热进行形象的比喻，帮助学生理解盖斯定律。然后再通过对能量守恒定律的反证来论证盖斯定律的正确性。最后通过实例使学生感受盖斯定律的应用，并以此说明盖斯定律在科学研究中的重要意义。第二部分， 利用反应热的概念、盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的计算，通过三道不同类型的例题加以展示。帮助学生进一步巩固概念、应用定律、 理解热化学方程式的意义。这是本章的重点考查内容之一。新课导入建议精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 瑞士化学家盖斯“异曲同工”是指不同的曲调演得同样好，或者不同的做法收到同样好的效果。热化学奠基人盖斯总结出一条规律：在任何化学反应过程中的热量，不论该反应是一步完成的还是分步进行的，其总热量变化是相同的。该规律被命名为“盖斯定律”。课标解读重点难点1.从能量守恒角度理解并掌握盖斯定律。2.能正确运用盖斯定律解决具体问题。3.学会化学反应热的有关计算。1.盖斯定律的含义， 能够利用盖斯定律进行有关反应热的计算。(重点 ) 2.化学反应热的计算方法和技巧。(难点 ) 课标解读重点难点1.从能量守恒角度理解并掌握盖斯定律。2.能正确运用盖斯定律解决具体问题。3.学会化学反应热的有关计算。1.盖斯定律的含义， 能够利用盖斯定律进行有关反应热的计算。(重点 ) 2.化学反应热的计算方法和技巧。(难点 ) 1.内容： 不管化学反应是一步或分几步完成，其反应热是相同的。或者说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 如物质 A 变成 C，有下列两种途径：则有 H1 H2 H3。2解释： 能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，二者密不可分，但以物质为主。3应用： 对于进行得很慢的反应，不容易直接发生的反应，产品不纯(即有副反应发生)的反应， 测定这些反应的反应热有困难，如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。1已知 H2(g)12O2(g)=H2O(g) H 241.8 kJ/mol，而 H2O(g) H2O(l) H 44.0 kJ/mol，请问若1 mol H2和12mol O2反应生成液态水，放出的热量是多少？【提示】Q(241.8 kJ/mol44 kJ/mol)1 mol285.8 kJ。1.反应热计算的主要依据是热化学方程式、盖斯定律和燃烧热的数据。2计算反应热的常用解题方法有：列方程式、估算法、十字交叉法等。如已知： (1)C(s)O2(g)=CO2(g) H1 393.5 kJ/mol (2)CO(g) 12O2(g)=CO2(g) H2 283.0 kJ/mol 若 C(s)12O2(g)=CO(g) 的反应热为 H，则 H H1 H2393.5(283.0)kJ/mol 110.5_kJ/mol，本题运用了盖斯定律。2已知碳的燃烧热为393.5 kJ/mol，那么 24 g 碳完全燃烧，放出的热量是多少？【提示】24 g 碳为 2 mol ，放出的热量为2 mol 393.5 kJ/mol787.0 kJ。反应热的计算精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 对盖斯定律的理解【问题导思】物质从始态变为终态，遵循质量守恒，遵循能量守恒吗？【提示】遵循。应用盖斯定律求反应热时，若方程式的化学计量数变，则反应热要相应变吗？方程式相加减时，反应热如何计算？【提示】a反应热的数值与化学计量数成正比。b方程式加减时，反应热也要相加减(带符号 )。(1)从途径角度化学反应热效应只与反应的始态和终态有关，与过程无关。 就像登山到山顶，不管选哪一条路走，从山脚到山顶，山的海拔总是不变。(2)从反应热总值角度若一个反应可以分几步进行，则各步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的，即反应热总值一定。如图表示始态到终态的反应热。则 H H1 H2 H3 H4 H5。(3)从能量守恒角度我们先从 S 变化到 L，这时体系放出热量( H10)。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 整个过程中 H1 H20，能量既不会增加，也不会减少，只会从一种形式转化为另一种形式。(4)运用盖斯定律解题的常用方法。通常有两种方法：其一，虚拟路径法：如C(s)O2(g)=CO2(g)，可设置如下： H1 H2 H3其二，加合法：即运用所给化学方程式就可通过加减的方法得到新化学方程式。如：求 P4(白磷 )P(红磷)的热化学方程式。已知： P4(白磷， s)5O2(g)=P4O10(s) H1P(红磷， s)54O2(g)=14P4O10(s) H2即可用4 得出白磷转化为红磷的热化学方程式。1虚拟路径法求反应热中，分路径中的量要与总路径的量一致。2加合法中要根据给定的反应找出要求的反应的反应物与生成物，把不需要的物质去掉。把煤作为燃料可通过下列两种途径：途径C(s)O2(g)=CO2(g) H10精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 再燃烧水煤气：2CO(g)O2(g)=2CO2(g) H302H2(g)O2(g)=2H2O(g) H40，故反应物的总能量小于生成物的总能量。【答案】(1)等于 (2) H1 H212( H3 H4)(3)小于吸收高温应用盖斯定律设计反应过程的要点(1)当热化学方程式乘以或除以某数时， H 也相应乘以或除以某数。(2)当热化学方程式进行加减运算时， H 也同样要进行加减运算，且要带 “” 、 “ ”符号，即把 H 看做一个整体进行运算。(3)通过盖斯定律计算比较反应热的大小时，同样要把 H 看做一个整体。(4)在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，物质的状态由“固 液气”变化时，会吸热；反之会放热。(5)当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。1实验中不能直接测出由石墨与氢气反应生成甲烷的 H，但可测出下面几个反应的热效应：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H1 890.3 kJ/mol 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 12 页 - - - - - - - - - - C(石墨 )O2(g)=CO2(g) H2 393.5 kJ/molH2(g)12O2(g)=H2O(l) H3 285.8 kJ/mol 根据盖斯定律求反应C(石墨 ) 2H2(g)=CH4(g)的 H4。解析】方法一： 因为反应式和之间有以下关系：2。所以 H4 H22 H3 H1 393.52(285.8)( 890.3) 74.8(kJ/mol) 方法二： 也可以设计一个途径，使反应物经过一些中间步骤最后回到产物：可见， H4 H22 H3 H1 74.8 kJ/mol。【答案】 H4 74.8 kJ/mol 反应热的计算【问题导思】反应热计算的依据有哪些？【提示】可依据化学方程式、盖斯定律等。反应热有哪些计算方法？【提示】列方程法、估算法等。1反应热计算的依据(1)根据热化学方程式计算：反应热与反应物各物质的物质的量成正比，即 H1 n H。(2)根据反应物和生成物的能量计算： H生成物的能量和反应物的能量和。(3)根据反应物和生成物的键能计算： H反应物的键能和生成物的键能和(4)根据盖斯定律计算：将热化学方程式进行适当的“加”、“减”等变形后，由过程的热效应进行计算、比较。(5)根据物质的燃烧热数值计算：Q(放 )n(可燃物 )| H|。(6)根据比热公式进行计算：Qcm t。2反应热计算的常用解题方法(1)列方程法：先写出热化学方程式，再根据热化学方程式所体现的物质与反应热间的关系精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 直接求算反应热。(2)估算法：根据热化学方程式所表示反应的热效应与混合物燃烧放出的热量，大致估算各成分的比例。此法主要应用于解答选择题，根据题给信息找出大致范围，便可以此作依据找出答案，此法解题快速、简便。已 知 ： CH4(g) 2O2(g)=CO2(g) 2H2O(l) H1； 2H2(g) O2(g)=2H2O(g) H2；2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H3。常温下取体积比41 的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(标准状况 )，经完全燃烧后恢复至室温，则放出的热量为() A (0.4 mol H10.05 mol H3) B (0.4 mol H10.05 mol H2) C (0.4 mol H10.1 mol H3) D (0.4 mol H10.1 mol H2) 【解析】先算出甲烷和氢气各自的体积，再根据热化学方程式分别求算它们各自完全燃烧放出的热量， 就可求出总热量。 也可以求出甲烷和氢气按体积比41 燃烧的热化学方程式，列比例来求反应放出的总热量。n(气体 )11.2 L22.4 Lmol10.5 mol，n(CH4)0.5 mol450.4 mol ，n(H2) 0.5 mol150.1 mol 。燃烧后恢复至室温，H2O 为液态，所以放出热量：Q0.4 mol( H1) 0.1 mol ( H32) (0.4 mol H1 0.05 mol H3)。【答案】A 本题易错选B。因为忽略了 “完全燃烧后恢复至室温”时水为液态，也易错选C，没注意2 mol H2完全燃烧的反应热为 H3。2已知： 2Zn(s)O2(g)=2ZnO(s) H 701.0 kJ/mol 2Hg(l) O2(g)=2HgO(s) H 181.6 kJ/mol 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 则反应 Zn(s)HgO(s)=ZnO(s) Hg(l) 的 H 的() A 519.4 kJ/molB 259.7 kJ/mol C 259.7 kJ/mol D 519.4 kJ/mol 【解析】由盖斯定律， 第一个式子减去第二个式子后再除以2可得：Zn(s) HgO(s)=ZnO(s)Hg(l) H(701.0 kJ/mol181.6 kJ/mol)/2 259.7 kJ/mol，故 C 项正确。【答案】C 【教师备课资源】已知下列两个热化学方程式：H2(g)12O2(g)=H2O(l) H 285.8 kJ/mol C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l) H 2 220.0 kJ/mol 实验测得氢气和丙烷的混合气体共5 mol，完全燃烧时放热3 846.75 kJ，则混合气体中氢气和丙烷的体积比是_，两者放出的热量之比约为_。A13B31C14 D513 【解析】设 H2和 C3H8的物质的量分别为x mol、y mol，由题意得：xy5285.8x2 220.0y3846.75解方程组得x3.75，y1.25。H2和 C3H8的体积之比 H2和 C3H8的物质的量之比3.75 mol1.25 mol 31； H2和 C3H8放出的热量之比(3.75 mol285.8 kJ/mol)(1.25 mol2 220.0 kJ/mol) 513。【答案】BD 反应热的计算依据依据热化学方程式：反应热与各物质的物质的量成正比依据盖斯定律“虚拟路径”法加合法依据物质的燃烧热 H：精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 12 页 - - - - - - - - - - Q(放 )n(可燃物 )| H|依据生成物和反应物的键能之差 HQ(吸 )Q(放) 11 mol 白磷转化为红磷时放出18.39 kJ 热量，已知：P4(白磷， s)5O2(g)=2P2O5(s) H akJ/mol(a0)；4P(红磷， s)5O2(g)=2P2O5(s)H b kJ/mol( b0)，则 a 和 b 的关系是 () AabBabCab。【答案】A 2下列关于盖斯定律描述不正确的是() A化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关B盖斯定律遵守能量守恒定律C利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热D利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热【解析】化学反应的反应热与反应的途径无关，只与反应体系的始态和终态有关。【答案】A 3已知在 298 K 时，有如下两个热化学方程式：C(s)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJ/mol 2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H 483.6 kJ/mol 现有 0.2 mol 炭粉和 H2的混合物，在O2中燃烧生成CO2(g)和 H2O(g) 共放出 63.53 kJ 热量，则混合物中炭粉和H2的物质的量之比是() A12 B23 C32 D11 【解析】由题意得n C n H20.2 mol，393.5 kJ/moln C 12483.6 kJ/moln H263.53 kJ。解得 n(C)n(H2)0.1 mol，即 n(C)n(H2)11。【答案】D 4利用盖斯定律解答下题：已知： TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(l)O2(g) H 140 kJ/mol精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 2C(s)O2(g) =2CO(g) H 221 kJ/mol写 出TiO2和 焦 炭 、 氯 气 反 应 生 成TiCl4和CO气 体 的 热 化 学 方 程 式 ：_ 【解析】根据盖斯定律： 得TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(l)2CO(g) H 81 kJ/mol。【答案】TiO2(s) 2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(l)2CO(g) H 81 kJ/mol 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 文档编码：KDHSIBDSUFVBSUDHSIDHSIBF-SDSD587FCDCVDCJUH 欢迎下载 精美文档欢迎下载 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 12 页 - - - - - - - - - -