2019-2020年高中化學(xué)第一章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第3課時(shí)學(xué)案魯科版.doc

2019-2020年高中化學(xué)第一章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第3課時(shí)學(xué)案魯科版精準(zhǔn)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)導(dǎo)航1.理解蓋斯定律的含義。2.能運(yùn)用蓋斯定律計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中的焓變。3.通過(guò)蓋斯定律的應(yīng)用，體會(huì)其在科學(xué)研究中的意義。自主梳理基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)航一、蓋斯定律1.內(nèi)容無(wú)論化學(xué)反應(yīng)是一步完成還或是_完成，其反應(yīng)熱是_。或者說(shuō)，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與體系的_和_有關(guān)，而與反應(yīng)的_無(wú)關(guān)。2.在科學(xué)研究中的意義有些反應(yīng)進(jìn)行的很慢，有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生，有些反應(yīng)的產(chǎn)品不純（有副反應(yīng)發(fā)生），這給測(cè)定反應(yīng)熱造成了困難。此時(shí)如果應(yīng)用蓋斯定律，就可以_。3.蓋斯定律的應(yīng)用利用蓋斯定律可以二、反應(yīng)熱的計(jì)算反應(yīng)熱計(jì)算的主要依據(jù)是_的數(shù)據(jù)。問(wèn)題思考 ？為什么化學(xué)反應(yīng)中的焓變與化學(xué)反應(yīng)過(guò)程無(wú)關(guān)？自主梳理參考答案一、1、幾步 相等的 始態(tài) 終態(tài) 過(guò)程2、間接地把反應(yīng)熱計(jì)算出來(lái)3、計(jì)算某些不能直接測(cè)定出來(lái)的反應(yīng)熱二、熱化學(xué)方程式、蓋斯定律和燃燒熱問(wèn)題思考參考答案 化學(xué)反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒和能量守恒。在指定的狀態(tài)下，各種物質(zhì)的焓值都是確定且唯一的，因此反應(yīng)不論是一步完成，還是分幾步完成，最初的反應(yīng)物和最終的產(chǎn)物都是一樣的。反應(yīng)物和產(chǎn)物的焓的差值都是一樣的。 【課堂探究導(dǎo)學(xué)】 合作探究-名師保駕護(hù)航探究一：計(jì)算焓變的常見(jiàn)方法1.根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算其計(jì)算方法與根據(jù)一般方程式計(jì)算相似，可以把H看成方程式內(nèi)的一項(xiàng)進(jìn)行處理，反應(yīng)的焓變與參加的各物質(zhì)的物質(zhì)的量成正比。2.根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算計(jì)算步驟是：（1）確定待求的反應(yīng)方程式（2）找出待求方程式中各物質(zhì)出現(xiàn)在已知方程式的什么位置（3）根據(jù)未知方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)和位置的需要對(duì)已知方程式進(jìn)行處理，或調(diào)整化學(xué)計(jì)量數(shù)，或調(diào)整反應(yīng)方向（4）疊加并檢驗(yàn)上述分析的正確與否。特別提醒運(yùn)用蓋斯定律求反應(yīng)焓變，必要時(shí)可先根據(jù)題意虛擬轉(zhuǎn)化過(guò)程，然后再根據(jù)蓋斯定律列式求解，同時(shí)注意正、逆反應(yīng)的焓變數(shù)值相等，符號(hào)相反。探究二：反應(yīng)熱大小的比較方法依據(jù)比較方法實(shí)例反應(yīng)物 的本質(zhì)等物質(zhì)的量的不同物質(zhì)與同一種物質(zhì)反應(yīng)時(shí)，性質(zhì)不同其反應(yīng)熱不同如等物質(zhì)的量的不同金屬或非金屬與同一物質(zhì)反應(yīng)，金屬、非金屬越活潑反應(yīng)越容易發(fā)生，放出的熱量就越多，H越小 反應(yīng)進(jìn)行的程度對(duì)于多步反應(yīng)的放熱反應(yīng)，反應(yīng)越完全，則放熱越多。對(duì)于可逆反應(yīng)，若正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)程度越大，反應(yīng)放出的熱量越多，H越??；反之亦然。（1）碳完全燃燒生成CO2放出的熱量比不完全燃燒放出生成的CO放出的熱量多（2）對(duì)于合成氨的反應(yīng)，當(dāng)N2轉(zhuǎn)化60%時(shí)比轉(zhuǎn)化50%放出的熱量多，H小反應(yīng)規(guī)律和影響H大小的因素（1）吸熱反應(yīng)的H肯定比放熱反應(yīng)的大（2）2molH2完全燃燒放出的熱量肯定比1molH2完全燃燒放出的熱量多（3）等量的碳完全燃燒生成CO2放出的熱量肯定比不完全燃燒生成的CO放出的熱量多（4）生成同一種液態(tài)產(chǎn)物比氣態(tài)產(chǎn)物放出的熱量多蓋斯定律依據(jù)蓋斯定律，對(duì)熱化學(xué)方程式進(jìn)行相加減，即得H相加減的計(jì)算式，依據(jù)相加減得到的化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)判斷相加減的H計(jì)算式與零的關(guān)系，即判斷H的大小特別提醒H的符號(hào)、數(shù)值和單位屬于一個(gè)整體，不能隨意分割，在比較兩個(gè)熱化學(xué)方程式中的H的大小時(shí)，比的是其代數(shù)和，要帶正、負(fù)號(hào)進(jìn)行比較；在比較兩個(gè)反應(yīng)熱效應(yīng)的大小時(shí)，應(yīng)取H的絕對(duì)值進(jìn)行比較。典例剖析-名師釋疑助航【例1】試?yán)?98K時(shí)下述反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算此溫度下C（s，石墨）+O2（g）=CO（g）的反應(yīng)焓變。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為110.5kJmol1。解題思路設(shè)此反應(yīng)分兩步進(jìn)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將上述兩步反應(yīng)相加得總反應(yīng)為：C（s，石墨）+O2（g）=CO（g） H3 = ？根據(jù)蓋斯定律，H3 =H1 + H2 =393.5kJmol1 + 283.0kJmol1 =110.5kJmol1【變式訓(xùn)練1】下列各組熱化學(xué)方程式中，化學(xué)反應(yīng)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氫氣完全燃燒生成水蒸氣時(shí)放出熱量121 kJ，且氧氣中1 mol O=O鍵完全斷裂時(shí)吸收熱量496 kJ，水蒸氣中1 mol HO鍵形成時(shí)放出熱量463 kJ，則氫氣中1 mol HH鍵斷裂時(shí)吸收熱量為A920 kJB557 kJC436 kJD188kJ答案C解析1 g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時(shí)放出熱量121 kJ ,轉(zhuǎn)換成熱化學(xué)方程式為：H2(g)+O2(g)=H2O(g) H= 121 kJmol-1進(jìn)一步變換為： H2(g)+ O2(g)= H2O(g) H= 242 kJmol-1氫氣中1 mol HH鍵斷裂時(shí)吸收熱量為xH=E（反應(yīng)物的鍵能總和）E（生成物的鍵能總和）=（x+）2463= 242 ，x= +436【變式訓(xùn)練2】在氫氣與氯氣反應(yīng)生成氯化氫氣體的反應(yīng)中，若斷裂1mol H - H鍵要吸收436KJ的能量，斷裂1mol Cl- Cl鍵要吸收243KJ的能量，斷裂1molHCl鍵要吸收432KJ的能量，則在氯氣中充分燃燒1mol H2 的能量變化是 ?！纠?】已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(1)的燃燒熱分別是-285.8 kJmol-1、-1411.0 kJmol-1和-1366.8 kJ mol-1，則由C2H4(g)和H2O(l)反應(yīng)生成C2H5OH(l)的H為 （ ）A-44.2 kJmol-1B+44.2 kJmol-1 C-330 kJmol-1D+330 kJmol-1答案A解析根據(jù)題意得出C2H4(g)的燃燒熱方程式：C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) H=-1411.0 kJmol-1 -（1）式C2H5OH(1)的燃燒熱方程式：C2H5OH(1) +3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) H= -1366.8 kJ mol-1-（2）式（2）式變換為：2CO2(g)+3H2O(l) = C2H5OH(1) +3O2(g) H= +1366.8 kJ mol-1 -（3）式（1）式和（3）式疊加，得到：C2H4(g)+H2O(l)C2H5OH(l) H= -1411.0 kJmol-1 +1366.8 kJ mol-1 = -44.2 kJmol-1【變式訓(xùn)練3】下列關(guān)于熱化學(xué)反應(yīng)的描述中正確的是AHCl和NaOH反應(yīng)的中和熱H57.3 kJmol1，則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱H2(57.3)kJmol1BCO(g)的燃燒熱是283.0 kJmol1，則2CO2(g) 2CO(g)O2(g)反應(yīng)的H2283.0 kJmol1C需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)D1 mol甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷燃燒熱 變式訓(xùn)練解析及答案【變式訓(xùn)練1】答案：C解析：碳的燃燒反應(yīng)是放熱反應(yīng)，H<0；等質(zhì)量的碳完全燃燒生成二氧化碳時(shí)放出的熱量比不完全燃燒生成一氧化碳時(shí)放出的熱量多，放熱越多，H越小，H1<H2 。等質(zhì)量的氣態(tài)硫單質(zhì)完全燃燒生成二氧化硫時(shí)放出的熱量比固態(tài)硫單質(zhì)完全燃燒生成二氧化硫時(shí)放出的熱量多，放出的熱量越多，H越小，H4<H3 。都生成液態(tài)水的前提下，氫氣的質(zhì)量越大，放出的熱量越多，H越小，H6<H5 。碳酸鈣受熱分解是吸熱反應(yīng)，H>0；氧化鈣溶于水是放熱反應(yīng)，H<0, H8<H7 。綜上所述：選擇?！咀兪接?xùn)練2】答案：185kJ解析：在氯氣中充分燃燒1mol H2 時(shí)，要先破壞1mol的HH鍵和1mol的ClCl鍵，此過(guò)程是需要吸收679kJ的能量；在氯氣中充分燃燒1mol H2 時(shí)會(huì)形成2molHCl，放出864KJ的能量，吸收和放出能量相抵，仍會(huì)放出185KJ的能量?！咀兪接?xùn)練3】答案：B解析：中和熱是指強(qiáng)酸強(qiáng)堿生成1molH2O放出的熱量，A錯(cuò)；吸熱反應(yīng)也不一定都需要加熱，C錯(cuò)；燃燒熱是指1mol物質(zhì)燃燒生成穩(wěn)定化合物放出的熱量，液態(tài)的水是穩(wěn)定的，D錯(cuò)。備選例題1. 白磷與氧可發(fā)生如下反應(yīng)：P4+5O2=P4O10 。已知斷裂下列化學(xué)鍵需要吸收的能量分別為：PP a kJmol1.PO b kJmol1.P=O c kJmol1.O=O d kJmol1。根據(jù)圖示的分子結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)估算該反應(yīng)的H，其中正確的是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 鍵，5mol O2中含有5mol O=O鍵，1mol P4O10中含有4 mol P=O鍵和12 mol PO鍵 ；PP a kJmol1、PO b kJmol1、P=O c kJmol1、O=O d kJmol1 。P4+5O2=P4O10 ；H=E（反應(yīng)物的鍵能總和）E（生成物的鍵能總和）=（6a+5d4c12b）kJmol-12化學(xué)反應(yīng)N23H2 2NH3的能量變化如下圖所示，該反應(yīng)的熱化學(xué)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：根據(jù)圖示信息得出如下熱化學(xué)反應(yīng)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）式變換為：1mol N +3mol H =1mol NH3(g) E= b kJ （4）式（3）式變換為：1mol NH3(g)= 1mol NH3(l) E= c kJ （5）式生成1mol NH3 (l)的反應(yīng)過(guò)程為：mol N2(g) mol H2(g) 1mol N +3mol H1mol NH3(g) NH3(l) 。得出如下的熱化學(xué)方程式：N2(g)3H2(g) 2NH3(l)； H 2(abc)kJmol1 ，A選項(xiàng)正確。N2(g)3H2(g) 2NH3(g) ； H 2(ab)kJmol1 ，B選項(xiàng)錯(cuò)誤。N2(g)H2(g) NH3(l) ； H (abc)kJmol1 ，C選項(xiàng)錯(cuò)誤。N2(g)H2(g) NH3(g) ； H (ab)kJmol1 ，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。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則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)氧化的熱化學(xué)方程式為：Zn(s)1/2O2(g) = ZnO(s) H = 348.3 kJ/mol-（1）式2mol Ag(s) 氧化的熱化學(xué)方程式為：2Ag(s)1/2O2(g) = Ag2O(s) D H = 31.0 kJ/mol-（2）式（2）式的變換形式為：Ag2O(s)= 2Ag(s)1/2O2(g) H = +31.0 kJ/mol-（3）式（1）式和（3）式疊加，得到：Zn(s)Ag2O(s) = ZnO(s)2Ag(s) H=348.3 kJ/mol+31.0 kJ/mol= 317.3 kJ/mol常用教學(xué)素材反應(yīng)熱計(jì)算的一題多解 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算主要以熱化學(xué)方程式、蓋斯定律、燃燒熱等的相關(guān)知識(shí)為理論基礎(chǔ)。進(jìn)行反應(yīng)熱計(jì)算的常用方法有：常規(guī)計(jì)算法即列方程或方程組法、十字交叉法、平均值法、估算法及極限思維法等等。 例題: 已知兩個(gè)熱化學(xué)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 實(shí)驗(yàn)測(cè)得H2和C3H8的混合氣體共5mol，完全燃燒時(shí)放熱3847kJ，則混合氣體中H2與C3H8的體積比是( ) A1：3B3：1C1：4 D1：1答案：選B解析: 此題屬于計(jì)算型選擇題，可以采取以下方法進(jìn)行求解。方法一：常規(guī)計(jì)算法即列方程或方程組法設(shè)混合氣中H2的物質(zhì)的量為x，則C3H8的物質(zhì)的量為5molx。根據(jù)題意，列方程為：285.8kJ/molx2220.0kJ/mol（5molx）解得H2的物質(zhì)的量 x = 3.75 mol ；C3H8的物質(zhì)的量為5mol3.75mol=1.25mol?；旌蠚怏w中H2與C3H8的體積比即物質(zhì)的量之比為3：1，選B。 小結(jié)：以常規(guī)方法進(jìn)行計(jì)算求解，思路直接，便于理解，為我們解題時(shí)的首選方法，但是由于一般需要列方程，步驟煩瑣，計(jì)算量較大，因此在解計(jì)算型選擇題時(shí)盡量避免使用?，F(xiàn)提供以下方法進(jìn)行巧解。方法二：估算排除法因?yàn)镃3H8的燃燒熱為2220.0 kJ/mol，而兩者燃燒共放熱3847kJ，故5mol 混合氣H2和C3H8的體積比一定大于1：1，而四個(gè)選項(xiàng)中只有B選項(xiàng)符合題意。注意此法僅適用于選擇題。方法三：十字交叉法H2和C3H8的平均燃燒熱： 3847KJ/5mol=769.4 kJ/mol，則有H2 285.8 1450.6 769.4 C3H8 2220.0 483.6 1450.6/483.6 = 3/1即為二者的體積之比。在此種解法中其實(shí)已經(jīng)滲透了極限思維的解題模式。