2018_2019年高中化学第一章化学反应与能量1.3.2反应热的计算学案设计新人教版选修4.docx

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1、1第 2 课时 反应热的计算学习目标1.熟练掌握热化学方程式的书写及正误判断。2.应用盖斯定律进行化学反应的反应热的计算。3.掌握反应热计算的常见题型。学习过程1.热化学方程式的书写及正误判断【典例 1】化学反应 N2+3H2 2NH3的能量变化如图所示,该反应的热化学方程式是( )A.N2(g)+3H2(g) 2NH3(l) H=2(a-b-c)kJmol-1B.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=2(b-a)kJmol-1C. N2(g)+ H2(g) NH3(l) H=(b+c-a)kJmol-112 32D. N2(g)+ H2(g) NH3(g) H=(a+b)kJmol-

2、112 32【变式训练 1】已知在 1.01105Pa、298K 条件下,2mol 氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ 的热量,下列热化学方程式正确的是( )A.H2O(g) H2(g)+ O2(g) H=+242kJmol-112B.2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) H=-484kJmol-1C.H2(g)+ O2(g) H2O(g) H=+242kJmol-112D.2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) H=+484kJmol-1【变式训练 2】在 298K 时通过实验测得如下数据,写出下列反应的热化学方程式。(1)NO2(g)与 H2O(l)反应生成 2molHNO3(aq)时

3、,放出 138kJ 热量。(2)1molC2H5OH(l)与适量 O2(g)反应,生成 CO2(g)和 H2O(l),放出 1366.8kJ 热量。2(3)2molAl(s)与适量 O2(g)发生反应,生成 Al2O3(s)放出 1669.8kJ 热量。【归纳】热化学方程式的书写及正误判断时,应注意以下几个方面:1.注明各物质的聚集状态。聚集状态之间的变化有能量变化,如 H2与 O2反应分别生成1mol 的气态水和 1mol 的液态水放出的热量不同,即 H 的数值不同。2.热化学方程式中的化学计量数仅表示该物质的物质的量,不表示微粒个数,故可以是整数也可以是分数。3.热化学方程式是指反应已完成

4、的量,而 H 的值也与反应完成的量有关,故方程式中的化学计量数必须与 H 相对应。4.对于可逆反应的情况,正反应与逆反应的 H 数值相等,符号相反。尤其注意合成氨的反应 3H2(g)+N2(g) 2NH3(g) H=-92.4kJmol-1是指生成 2molNH3(g)时放出 92.4kJ的热量,而不是 3molH2(g)与 1molN2(g)混合在一定条件下反应就可放出 92.4kJ 的热量,其实际放出的热量小于 92.4kJ。2.利用盖斯定律进行反应热的计算【典例 2】发射卫星时可用肼(N 2H4)为燃料,用二氧化氮为氧化剂,这两种物质反应生成氮气和水蒸气。已知:N 2(g)+2O2(g)

5、 2NO2(g) H1=+67.7kJmol-1N 2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g) H2=-534kJmol-1试计算 1mol 肼和二氧化氮完全反应时放出的热量为 kJ;写出肼与二氧化氮反应的热化学方程式: 。 【变式训练 3】已知下列两个热化学方程式:H2(g)+ O2(g) H2O(l) H=-285.8kJmol-112C3H8(g)+5O2(g) 4H2O(l)+3CO2(g) H=-2220.0kJmol-1(1)实验测得 H2和 C3H8的混合气体共 5mol,完全燃烧生成液态水时放热 6264.5kJ,则混合气体中 H2和 C3H8的体积比是 。 (2)已

6、知:H 2O(l) H2O(g) H=+44.0kJmol-1,写出丙烷燃烧生成 CO2和气态水的热化学方程式: 。 【归纳】利用盖斯定律进行问题分析时,常采用热化学方程式加合法和虚拟途径法。3(1)虚拟途径法:先根据题意虚拟转化过程,然后根据盖斯定律列式求解,即可求得待求的反应热。(2)加合法:根据需要将热化学方程式进行代数转换,然后进行加减运算,得出所需要的热化学方程式。转换时应注意各物质的化学计量数与 H 的数值同等倍数的改变, H 的符号也作相应的改变。3.根据化学键的键能计算反应热【典例 3】已知 HH 键的键能为 436kJmol-1,ClCl 键的键能为 243kJmol-1,H

7、Cl 键的键能为 431kJmol-1,则 H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)的反应热( H)等于( )A.-183kJmol-1 B.183kJmol-1C.-862kJmol-1 D.862kJmol-1【变式训练 4】根据下表的键能的数据,可计算出 CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)的 H 为 ( )化学键 O O CH OH C O键能/kJmol -1 497 414 463 803A.-379kJmol -1 B.-808kJmol-1C.-1656kJmol-1 D.-2532kJmol-1【归纳】化学键的键能是形成(或拆开)1mol 化学键时释放(或

8、吸收)的能量。反应热与键能的关系为 H=反应物总键能-生成物总键能。4.依据热化学方程式计算反应热【典例 4】已知:2SO 2(g)+O2(g) 2SO3(g) H=-196.6kJmol-1,计算每生产 1 万吨98%的浓硫酸所需要的 SO3的质量和由 SO2生产这些 SO3所放出的热量。【变式训练 5】已知:1.00gCH 4完全燃烧生成液态水和 CO2放出 59.6kJ 热量,C 2H2的燃烧热 H=-1298.3kJmol-1。试计算 CH4的燃烧热和 1kgC2H2在 O2中完全燃烧(生成液态水和 CO2)所放出的热量。4【归纳】热化学方程式中 H 与各物质的物质的量对应成比例,已知

9、热化学方程式,便可计算一定量的反应物发生反应所放出的热量或放出一定量的热量时消耗或生成的物质的质量、体积和物质的量。随堂检测1.已知 1mol 白磷转化为红磷时放出 18.39kJ 的热量。在下列两个反应中:4P(白,s)+5O 2(g) 2P2O5(s) H=-akJmol-1(a0)4P(红,s)+5O 2(g) 2P2O5(s) H=-bkJmol-1(b0)a 和 b 的关系为( )A.ab D.无法确定2.已知(1)H 2(g)+ O2(g) H2O(g) H1=akJmol-112(2)2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) H2=bkJmol-1(3)H2(g)+ O2(g)

10、H2O(l) H1=ckJmol-112(4)2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) H2=dkJmol-1下列关系式中正确的是( )A.ad0C.2a=b03.已知:H 2O(g) H2O(l) H=-Q1kJmol-1,C2H5OH(g) C2H5OH(l) H=-Q2kJmol-1,C2H5OH(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g) H=-Q3kJmol-1。若使 23g 酒精液体完全燃烧,最后恢复到室温,则放出热量为( )A.(Q1+Q2+Q3)kJ B.0.5(Q1+Q2+Q3)kJC.(1.5Q1 0.5Q2+0.5Q3)kJ D.(0.5Q1 1.5Q2+0.5Q

11、3)kJ4.在烃分子中去掉 2 个氢原子形成一个双键是吸热反应,需 117125kJmol-1的热量,但 1,3-环己二烯失去 2 个氢原子变成苯是放热反应, H=-23.4kJmol-1,以上事实表明( )A.1,3-环己二烯加氢是吸热反应 B.苯加氢生成环己烷是吸热反应C.1,3-环己二烯比苯稳定 D.苯比 1,3-环己二烯稳定5.已知反应 X+Y M+N 为放热反应,关于该反应的下列说法中正确的是( )A.X 的能量一定高于 M B.Y 的能量一定高于 N5C.X 和 Y 的总能量一定高于 M 和 N 的总能量 D.因该反应为放热反应,故不必加热就可发生6.热化学方程式 C(s)+H2O

12、(g) CO(g)+H2(g) H=+131.3kJmol-1表示( )A.碳和水反应吸收 131.3kJ 能量B.将 1mol 碳和 1mol 水混合,反应生成一氧化碳和氢气吸收 131.3kJ 热量C.1mol 固态碳单位和 1mol 水蒸气反应生成 1mol 一氧化碳气体和 1mol 氢气,吸热131.3kJD.1 个固态碳原子和 1 分子水蒸气反应吸热 131.1kJ参考答案学习过程【典例 1】解析:通过图分析起点 molN2(g)+ molH2(g),变化三阶段为吸收能量12 32akJ;放出能量 bkJ;放出能量 ckJ 到 1molNH3(l)。故可得热化学方程式:N2(g)+

13、H2(g) NH3(l) H=(a-b-c)kJmol-1。12 32答案:A【变式训练 1】解析:2mol 氢气燃烧生成水蒸气放出 484kJ 热量,则 1mol 氢气燃烧生成水蒸气应放出 484kJ=242kJ 热量;放热反应 H 为“-”, 各物质的状态分别是 H2(g)、12O2(g)、H 2O(g);B 项中的 H2O 的状态应为气态;C、D 项中 H 的符号应为“-”;A 项是逆向进行的反应, H 为“+”,数值相等。故应选 A。答案:A【变式训练 2】答案:(1)3NO 2(g)+H2O(l) 2HNO3(aq)+NO(g) H=-138kJmol-1(2)C2H5OH(l)+3

14、O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) H=-1366.8kJmol-1(3)2Al(s)+ O2(g) Al2O3(s) H=-1669.8kJmol-132【典例 2】解析:由题意知:N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) H1=+67.7kJmol-1 N2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g) H2=-534kJmol-1 根据盖斯定律,要在反应物中消去 O2并得到 N2H4和 NO2的反应。令2-得:2N2H4(g)-N2(g) 2N2(g)+4H2O(g)-2NO2(g) H=2 H2- H16整理得:2N 2H4(g)+2NO2(g) 3N2(g)+4H2O(g

15、) H=2 H2- H1=-534kJmol-12-67.7kJmol-1=-1135.7kJmol-1则 1molN2H4完全反应放出的热量为 =567.85kJ。1135.7kJ2答案:567.85 2N 2H4(g)+2NO2(g) 3N2(g)+4H2O(g) H=-1135.7kJmol-1【变式训练 3】解析:(1)混合气体共 5mol 完全燃烧时,放出 6264.5kJ 的热量,由热化学方程式计算出 n(H2) n(C3H8)=11。(2)丙烷燃烧生成 4mol 水,当生成气态水时,放出的热量减少, H=-(2220.0-444)kJmol-1=-2044.0kJmol-1。答案

16、:(1)11 (2)C 3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(g) H=-2044.0kJmol-1【典例 3】解析:根据 H=反应物总键能-生成物总键能知: H=436kJmol-1+243kJmol-1-2431kJmol-1=-183kJmol-1。答案:A【变式训练 4】解析:依题意有:CH 4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) H=(4414+2497-2803-4463)kJmol-1=-808kJmol-1。答案:B【典例 4】解析:1 万吨 98%的浓硫酸所含 H2SO4的质量为 104106g98%=9.8109g。设需要的 SO3的质量为 x,反应放出的热量为 y。由H2SO4 SO 3 H98g 80g 196.6kJmol -1129.8109g x y可得:x= =8.0109g=8.0103t,y= =9.83109kJ。9.8109g80g98g 9.8109g98.3kJmol-198gmol-1答案:8.010 3t 9.8310 9kJ【变式训练 5】答案: H=-(16gmol-159.6kJg-1)=-953.6kJmol-1;Q= 1298.3kJmol-15.010 4kJ1000g26gmol-1随堂检测1.C 2.C 3.C 4.D 5.C 6.C7