2022版新教材化学人教版选择性必修第一册学案：1-2 反应热的计算 WORD版含答案.docx

1、第二节 反应热的计算课标解读课标要求素养要求1.了解盖斯定律及其简单应用,能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。2.学会有关反应热计算的方法技巧,进一步提高化学计算的能力。1.证据推理与模型认知:构建盖斯定律模型,理解盖斯定律的本质,形成运用盖斯定律进行相关判断或计算的思维模型。2科学态度与社会责任:了解盖斯定律对反应热测定的重要意义,增强为人类科学发展而努力的意识与社会责任感。自主学习必备知识知识点一 盖斯定律1.内容通过大量实验证明,一个化学反应,不管是 一步 完成的还是分几步完成的,其反应热是 相同 的。换句话说,在一定条件下,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

2、途径无关,这就是盖斯定律。2.盖斯定律的意义应用盖斯定律可以间接计算以下情况（不能直接测定）的反应热：（1）有些反应进行得很慢。（2）有些反应不容易直接发生。（3）有些反应的生成物不纯（有副反应发生）。想一想 反应A+BC(H0) ,XC(H0) 。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是哪个？答案：图d解析：由题意可以看出,A+BC(H0) 是放热反应,A 和B 的能量之和大于C ,第步反应是吸热反应,X 的能量大于A 和B 的能量之和,第步反应是放热反应,X 的能量大于C ,故图d 符合。3.应用盖斯定律的计算方法有以下两个反应：C(s)+O2(g)=CO2(g)H1=-393.5

3、kJmol-1CO(g)+12O2(g)=CO2(g)H2=-283.0kJmol-1根据盖斯定律,设计合理的途径,计算出C(s)+12O2(g)=CO(g) 的反应热H 。方法一：根据所给的两个热化学方程式,反应C(s)+O2(g)=CO2(g) 可设计为如下途径：H1=H+H2H=H1-H2= -393.5kJmol-1-(-283.0kJmol-1)= -110.5kJmol-1 。方法二：试根据已知中的两个热化学方程式,利用“加合法”求C(s)+12O2(g)=CO(g) 的反应热H 。根据C(s)+O2(g)=CO2(g)H1=-393.5kJmol-1CO2(g)=CO(g)+12

4、O2(g)H2=+283.0kJmol-1上述两式相加得： C(s)+12O2(g)=CO(g)H=-110.5kJmol-1 。做一做 盖斯定律认为:不管化学反应是一步完成的还是分几步完成的,整个过程的总热效应相同。试运用盖斯定律回答下列问题:已知:H2O(g)=H2O(l)H1=-Q1kJmol-1C2H5OH(g)=C2H5OH(l)H2=-Q2kJmol-1C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)H3=-Q3kJmol-1若使23g 液态无水酒精完全燃烧,并恢复至室温,则整个过程中放出的热量为多少？答案：0.5(Q3-Q2+3Q1)解析：将已知3个热化学方程式依

5、次编号为a、b、c ，根据盖斯定律，3a-b+c 得C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)H=3H1-H2+H3=-(Q3-Q2+3Q1)kJmol-1 。若使23g 即0.5mol 液态无水酒精完全燃烧,并恢复至室温,则整个过程中放出的热量为0.5(Q3-Q2+3Q1)kJ 。知识点二 反应热的计算1.根据热化学方程式计算热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。例如,aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g)Habcd|H|n(A)n(B)n(C)n(D)Q则n(A)a=n(B)b=n(C)c=n(D)d=Q|H|做一做1 已知由氢气和氧气反应生成4

6、.5g 水蒸气时放出60.45kJ 的热量。（1）写出H2 燃烧的热化学方程式。（2）计算该条件下50gH2 完全燃烧放出的热量。答案：（1）已知生成4.5g 水蒸气(0.25mol) 放出60.45kJ 的热量,2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H212|H|0.25mol60.45kJ则20.25mol=|H|60.45kJ,|H|=483.6kJmol-1 ,反应放热,所以H=-483.6kJmol-1 ,故热化学方程式为2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H=-483.6kJmol-1 。（2）50gH2 的物质的量为50g2gmol-1=25mol,50gH2 完全燃烧放出

7、热量为25mol483.62kJmol-1=6045kJ 。2.根据反应物、生成物的键能计算H= 反应物的键能总和- 生成物的键能总和。做一做2 根据键能数据计算CH4(g)+4F2(g)=CF4(g)+4HF(g) 的反应热H 。化学键C HC FH FF F键能/(kJmol-1)414489565155答案：H= 反应物的键能总和- 生成物的键能总和=(4414+4155-4489-4565)kJmol-1=-1940kJmol-1 。3.根据物质的燃烧热数值计算Q （放）=n （可燃物）|H(燃烧物)| 。做一做3 已知丙烷的燃烧热H=-2215kJmol-1 ,若一定量的丙烷完全燃烧

8、后生成1.8gH2O(l) ,则放出多少热量？答案：55.375kJ 。解析：丙烷的分子式是C3H8, 燃烧热H=-2215kJmol-1 ,则1mol 丙烷完全燃烧产生4molH2O(l) 放热2215kJ 。1.8gH2O(l) 的物质的量为0.1mol ,则消耗丙烷的物质的量为0.025mol ,所以反应放出的热量为0.025mol2215kJmol-1=55.375kJ 。4.根据盖斯定律计算将两个或两个以上的热化学方程式包括其H 进行数学运算,得到一个新的热化学方程式及其H 。做一做4 CH4-CO2 催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) 。已知：C(

9、s)+2H2(g)=CH4(g)H=-75kJmol-1C(s)+O2(g)=CO2(g)H=-394kJmol-1C(s)+12O2(g)=CO(g)H=-111kJmol-1该催化重整反应的H=kJmol-1 。答案：+247解析：将题给三个反应依次编号为、,根据盖斯定律,由2- 可得:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)H=+247kJmol-1 。互动探究关键能力探究点一 盖斯定律的应用知识深化1.“虚拟路径”法（1）方法若反应物A 转变为生成物D ,可以有两个途径。由A 直接变成D ,反应热为H ;由A 经过B 变成C ,再由C 变成D ,每步的反应热分别为H1、H

10、2、H3 。如图所示：则有H=H1+H2+H3 。（2）实例则有H=H1+H2 。2.加合法（1）加合法就是运用所给热化学方程式通过数学运算得到所求的热化学方程式。（2）实例已知反应：H2(g)+12O2(g)=H2O(g)H112N2(g)+O2(g)=NO2(g)H212N2(g)+32H2(g)=NH3(g)H3则反应2NH3(g)+72O2(g)=2NO2(g)+3H2O(g) 的H=3H1+2H2-2H3 。解题过程如下：把已知反应依次编号为、,根据盖斯定律,由3+2-2 得2NH3(g)+72O2(g)=2NO2(g)+3H2O(g)H=3H1+2H2-2H3 。题组过关1.已知：

11、As(s)+32H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s)H1H2(g)+12O2(g)=H2O(l)H22As(s)+52O2(g)=As2O5(s)H3则反应As2O5(s)+3H2O(l)=2H3AsO4(s) 的H 为( )A.2H1+H3-3H2 B.H3+3H2-2H1C.H3+3H2+2H1 D.2H1-3H2-H3答案：D解析：依据盖斯定律,由2-3- 可得目标反应,故H=2H1-3H2-H3 。2.（2021 广东高二期中）肼(N2H4) 是火箭发动机的燃料,它与N2O4 反应生成氮气和水蒸气。已知:N2(g)+2O2(g)=N2O4(g)H=+8.7kJ/molN2H4(

12、g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)H=-534.0kJ/mol下列表示肼与N2O4 反应的热化学方程式正确的是( )A.2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)H=-542.7kJ/molB.2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)H=-1076.7kJ/molC.2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)H=-2153.4kJ/molD.2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)H=-1059.3kJ/mol答案：B解析：根据题意,利用盖斯定律,由2- 得肼与N2O4 反应的热化学方程式：2N2H4

13、(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) ，H=-534.0kJ/mol2-(+8.7kJ/mol)=-1076.7kJ/mol 。3.（2021 浙江温州高二期中）依据图示关系分析,下列说法不正确的是( )A.H2S(g)+12O2(g)=S(g)+H2O(l)H-265.8kJmol-1B.1molH2S(g) 和1molS(s) 分别在足量O2 中燃烧,全部转化为SO2(g) 和H2O(l) ,前者放热多C.2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l)H=H1-H2D.化学反应的H 只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关答案：C解析：根据题图可知，H2S(g

14、)+12O2(g)=S(s)+H2O(l)H=-265.8kJmol-1, 固体硫转化为硫蒸气需要吸热,因此H2S(g)+12O2(g)=S(g)+H2O(l)H-265.8kJmol-1 ,故A 正确;根据题图可知,1molH2S(g) 和1molS(s) 分别在足量O2 中燃烧,全部转化为SO2(g) 和H2O(l) ,放出的热量分别为562.7kJ、296.9kJ ,前者放热多,故B 正确;由盖斯定律可知,2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l)H=2H1-H2, 故C 错误;化学反应的H 只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,故D 正确。探究点二 反应热的计算及

15、比较知识深化1.反应热常用的六种计算方法计算依据计算方法热化学方程式热化学方程式与数学上的方程式相似,可以左右颠倒,同时改变正、负号,各项的化学计量数包括H 的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数盖斯定律根据盖斯定律,可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其H 进行数学运算,得到一个新的热化学方程式燃烧热可燃物完全燃烧产生的热量= 可燃物的物质的量 其燃烧热中和热中和反应放出的热量=n(H2O)|H|化学键的变化H= 反应物的化学键断裂所吸收的能量之和-生成物的化学键形成所放出的能量之和反应物和生成物的总能量H=E （生成物）-E （反应物）2.H 大小比较时的注意事项H 是分“+ ”“- ”的,

16、比较时要带着符号比较。（1）吸热反应的H 为“+ ”,放热反应的H 为“- ”,所以吸热反应的H 一定大于放热反应的H 。（2）放热反应的H 为“- ”,所以放热越多,H 越小。3.常见的几种H 大小比较方法（1）如果化学计量数加倍,H 的绝对值也要加倍。例如,H2(g)+12O2(g)=H2O(l)H1=-akJmol-1 ，2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H2=-bkJmol-1 ，其中b=2a ,且H2H10 。（2）同一反应中反应物或生成物的状态不同,反应热不同。在同一反应里,反应物或生成物状态不同时,要考虑三态之间的能量转化：A(g)吸热放热A(l)吸热放热A(s) ,或者从

17、三态自身的能量比较：E(g)E(l)E(s) ,可知反应热大小亦不相同。如：S(g)+O2(g)=SO2(g)H1=-akJmol-1 ，S(s)+O2(g)=SO2(g)H2=-bkJmol-1,ab 。（3）根据反应进行的程度比较反应热大小其他条件相同,燃烧越充分,放出热量越多,H 越小。如C(s)+12O2(g)=CO(g)H1 ；C(s)+O2(g)=CO2(g)H2 ,则H1H2 。对于可逆反应,因为反应物不可能完全转化为生成物,所以实际放出（或吸收）的热量小于相应的热化学方程式中的H 的绝对值。如：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-197kJmol-1 ,向密闭容器中通

18、入2molSO2(g) 和1molO2(g) ,发生上述反应,达到平衡后,放出的热量小于197kJ ,但H 仍为-197kJmol-1 。题组过关1.在同温、同压下,下列各组热化学方程式中,H1H2 的是( )A.2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)H12H2O(l)=2H2(g)+O2(g)H2B.S(g)+O2(g)=SO2(g)H1S(s)+O2(g)=SO2(g)H2C.2C(s)+O2(g)=2CO(g)H12C(s)+2O2(g)=2CO2(g)H2D.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)H12HCl(g)=H2(g)+Cl2(g)H2答案：C解析：由于气态水的能量高于液态

19、水的能量,因此气态水分解吸收的能量少,则H1H2 ,A 不符合题意;由于气态S 的能量高于固态S 的能量,因此气态S 燃烧放出的热量多,放热越多,H 越小,则H1H2 ,B 不符合题意;碳完全燃烧放出的热量比不完全燃烧放出的热量多,放热越多,H 越小,则H1H2 ,C 符合题意;H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) 为放热反应,则H10,2HCl(g)=H2(g)+Cl2(g) 为吸热反应,则H20,H1H2 ,D 不符合题意。2.半导体工业用石英砂作原料通过三个重要反应生产单质硅：SiO2(s,石英砂)+2C(s)=Si(s,粗硅)+2CO(g)H1=+682.44kJmol-1Si(s

20、,粗硅)+2Cl2(g)=SiCl4(l)H2=-657.01kJmol-1SiCl4(l)+2Mg(s)=2MgCl2(s)+Si(s,纯硅)H3=-625.63kJmol-1用石英砂生产1.00kg 纯硅放出的热量约为( )A.21.44kJ B.21435.71kJ C.600.20kJ D.1965.10kJ答案：B解析：由题给三个热化学方程式,根据盖斯定律可知,生成1mol 纯硅,H=(+682.44kJmol-1)+(-657.01kJmol-1)+(-625.63kJmol-1)=-600.2kJmol-1 ,则生产1.00kg 纯硅放出的热量约为1.00kg103gkg-128

21、gmol-1600.2kJmol-121435.71kJ 。3.（2021山东聊城高二期中）氯胺是由氯气遇到氨气反应生成的一类化合物,是常用的饮用水二级消毒剂,主要包括一氯胺、二氯胺和三氯胺（NH2Cl、NHCl2 和NCl3 ）。已知部分化学键的键能和化学反应的能量变化如下表和下图所示。下列说法中正确的是( )化学键N HN ClH Cl键能/(kJmol-1)391.3x431.8A.表中的x=191.2B. 反应过程中的H2=+1405.6kJmol-1C. 选用合适的催化剂,可降低反应过程中的HD. NH3(g)+2Cl2(g)=NHCl2(g)+2HCl(g)H=-22.6kJmol

22、-1答案：A解析：题给反应方程式为NH3+Cl2=NH2Cl+HCl ,反应过程中断了一个N H 键,一个Cl Cl 键,形成了一个N Cl 键和一个H Cl 键,设Cl Cl 键键能为ykJmol-1 ,则H=391.3kJmol-1+ykJmol-1-xkJmol-1-431.8kJmol-1=+11.3kJmol-1 ,根据NH3(g)+Cl2(g)=N(g)+3H(g)+2Cl(g) 可知H=3391.3kJmol-1+ykJmol-1=+1416.9kJmol-1 联立可求得x=191.2,A 项正确;H=H1+H2, 代入H 和H1 数值可知H2=-1405.6kJmol-1,B

23、项错误;催化剂能改变反应所需的活化能,即题图中的H1 ,无法改变反应最终的反应热H,C 项错误;由题图可知Cl 每取代一个H 的反应热为H=+11.3kJmol-1 ,所以D 项错误。4.已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=-571.6kJmol-12CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)H=-1452kJmol-1H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)H=-57.3kJmol-1下列说法正确的是( )A.H2(g) 的燃烧热为571.6kJmol-1B.12H2SO4(aq)+12Ba(OH)2(aq)=12BaSO4(s)+H2O(l)H=-57.

24、3kJmol-1C.同质量的H2(g) 和CH3OH(l) 完全燃烧,H2(g) 放出的热量多D.3H2(g)+CO2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)H=+131.4kJmol-1答案：C解析：根据燃烧热的定义可知,H2(g) 的燃烧热为285.8kJmol-1 ,故A 错误;SO42-(aq)+Ba2+(aq)=BaSO4(s)H ”“ H2 。H2O(g) 转化为H2O(l) 的过程放热,所以第一个反应放出的热量多,H3H4 。H2O(l) 转化为H2O(g) 的过程吸热,所以第二个反应放出的热量少,H5H6 。素养视角某市物价部门公布了该市天然气销售价格,其中居民生活用气价格为2.

25、20 元/m3 。而之前管道煤气（主要成分是CO 和H2 ）价格为1.10 元/m3 。已知常见物质的燃烧热数据如下表所示。常见物质的燃烧热(25)物质 H/(kJmol-1)CH4(g)-890.3H2(g)-285.8CO(g)-283.0C(s)-393.5结合上述相关燃烧热和相关燃气价格,回答下列问题。1.从能源供应商的角度来看,希望天然气的价格是煤气的3倍,从燃烧热的角度来分析,该要求是合理的。请你给出一个相对合理的理由： 。答案：因为天然气的燃烧热大约是煤气的3倍,所以从能源供应商的角度来看,希望天然气的价格是煤气的3倍2.作为普通居民,有人认为使用天然气后,燃料的价格实际上是降低

26、了。请你从燃烧热的角度给出相应的支持该观点的理由： 。答案：虽然等体积的天然气的价格是煤气的2倍,但是由于等体积的甲烷燃烧产生的能量大约是煤气的3倍,因此使用天然气后,燃气的价格实际上是变便宜了3.如果没有甲烷和煤气的燃烧热数据,甲同学从分子组成上也可以估算出甲烷的燃烧热应是煤气的3倍左右。思路如下：1个CH4 分子可以看作是1个CO 分子和2个H2 分子像堆积木一样组合起来的,所以甲烷的燃烧热是煤气的3倍左右。但是乙同学认为该思路实际不对,因为1个CO 分子和2个H2 分子组合得到的是CH4O 分子。CH4 和CH4O 的燃烧热不相等。你觉得哪位同学的观点合理？答案：乙同学的观点合理。4.从

27、分子组成上看,CH4O 分子比CH4 多1个氧原子,CH4O 可以看成是CH4 的部分氧化产物。氧化是放热的,所以CH4 的燃烧热比CH4O 的还要大。实际上天然气的燃烧热比煤气的3倍还要多一些。请你根据已知,计算出甲烷部分氧化为CH4O 的反应热即求出CH4(g)+12O2(g)=CH4O(g) 的反应热。已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H1=-890.3kJmol-1CH4O(g)+32O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H2=-726.5kJmol-1答案：根据，将已知的热化学方程式依次编号为、,根据盖斯定律,- 可得：CH4(g)+12O2(g)=CH4O(g)H3=-163.8kJmol-1 。