高中化學 第一章 第三節(jié) 化學反應熱的計算學案 新人教版選修41

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化學反應熱的計算 【學習目標】 1.從能量守恒的角度理解并掌握蓋斯定律?！? 2.能正確運用蓋斯定律解決具體問題。 3.掌握化學反應熱的有關計算。 【學習過程】 一、蓋斯定律 1．內容：不管化學反應是一步完成或分幾步完成，其反應熱是相同的?；蛘哒f，化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關。 2．應用：因為有些反應進行得很慢，有些反應不容易直接發(fā)生，有些反應的產品不純，這給測定反應熱造成了困難。應用蓋斯定律，就可以間接地把它們的反應熱計算出來。如求C(s)＋O2(g)===CO(g)的反應熱： 根據蓋斯定律，ΔH1＝ΔH3＋ΔH2，ΔH3＝ΔH1－ΔH2，這樣就可以求出C(s)＋O2(g)===CO(g)的反應熱ΔH3。 二、反應熱的計算 1.計算依據： 計算依據 計算方法 熱化學方程式 熱化學方程式與數(shù)學上的方程式相似，可以左右顛倒同時改變正負號，各項的化學計量數(shù)包括ΔH的數(shù)值可以同時擴大或縮小相同的倍數(shù) 蓋斯定律 根據蓋斯定律，可以將兩個或兩個以上的熱化學方程式包括其ΔH相加或相減，得到一個新的熱化學方程式 燃燒熱 可燃物完全燃燒產生的熱量＝可燃物的物質的量其燃燒熱 鍵能 ΔH＝反應物的鍵能和－生成物的鍵能和 總能量　　　 ΔH＝E(生成物)－E(反應物) 比熱公式 Q＝cmΔt 2.應用蓋斯定律求反應熱的方法： (1)加和法：將所給熱化學方程式適當加減得到所求的熱化學方程式，反應熱也作相應的變化。如已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH1＝－483.6 kJmol－1，H2O(g)===H2O(l) ΔH2＝－44.0 kJmol－1，寫出H2(g)＋O2(g)===H2O(l)的熱化學方程式。 根據蓋斯定律：將①＋②便得出：H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝(－483.6 kJmol－1)＋(－44.0 kJmol－1)＝－285.8 kJmol－1，所求熱化學方程式為：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJmol－1。 （2）虛擬途徑法：先根據題意虛擬轉化過程，然后根據蓋斯定律列式求解，即可求得待求的反應熱。如若反應物A變?yōu)樯晌顳，可以有兩個途徑：由A直接變成D，反應熱為ΔH；由A經過B變成C，再由C變成D，每步的反應熱分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3。如圖所示，則有：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。 ΔH 【當堂檢測】 1.已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1，CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH2，2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3，4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH4，3CO(g)＋Fe2O3(s)===3CO2(g)＋2Fe(s)　ΔH5。下列關于上述反應焓變的判斷正確的是(　　) A．ΔH1>0，ΔH3<0　　B．ΔH2>0，ΔH4>0 C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5 2.已知：①2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－221.0 kJmol－1；②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－483.6 kJmol－1。則制備水煤氣的反應C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的ΔH為 (　　) A．＋262.6 kJmol－1 B．－131.3 kJmol－1C．－352.3 kJmol－1 D．＋131.3 kJmol－1 3. 氯原子對O3的分解有催化作用：O3(g)＋Cl(g)===ClO(g)＋O2(g)ΔH1，ClO(g)＋ O(g)===Cl(g)＋O2(g)ΔH2，大氣臭氧層的分解反應是O3(g)＋O(g)===2O2(g)　ΔH，該反應的能量變化示意圖如圖，下列敘述中正確的是 (　　) A．反應O3(g)＋O(g)===2O2(g)的ΔH＝E1－E3 B．反應O3(g)＋O(g)===2O2(g)的ΔH＝E2－E3 C．O3(g)＋O(g)===2O2(g)是吸熱反應 D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2 4. 已知下列兩個熱化學方程式： H2(g)＋O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.0 kJmol－1 C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2 220.0 kJmol－1 (1)實驗測得H2和C3H8的混合氣體共5 mol，完全燃燒生成液態(tài)水時放熱6 262.5 kJ，則混合氣體中H2和C3H8的體積比為________。 (2)已知：H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJmol－1，寫出丙烷燃燒生成CO2和氣態(tài)水的熱化學方程式：____。 5. 氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農業(yè)生產、生活中有著重要作用。 (1)上圖是N2(g)和H2(g)反應生成1 mol NH3(g)過程中能量變化示意圖，請寫出N2和H2反應的熱化學方程式：__。 (2)已知化學鍵鍵能是形成或拆開1 mol化學鍵放出或吸收的能量，單位kJmol－1。若已知下列數(shù)據，試根據表中及圖中數(shù)據計算N—H的鍵能__kJmol－1。 化學鍵 H—H N≡N 鍵能/kJmol－1 435 943 (3)用NH3催化還原NOx還可以消除氮氧化物的污染。例如：4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g)ΔH1＝－a kJmol－1?、貼2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH2＝－b kJmol－1?、谌? mol NH3還原NO至N2，則該反應過程中的反應熱ΔH3＝________kJmol－1(用含a、b的式子表示)。 答案與解析 題號 答案 解析 1 C A．C(s)、CO(g)在O2(g)中燃燒生成CO2，均為放熱反應，則有ΔH1<0、ΔH3<0。B．CO2(g)與C(s)在高溫條件下反應生成CO(g)，該反應為吸熱反應，則有ΔH2>0；Fe(s)與O2(g)反應生成Fe2O3(s)為放熱反應，則有ΔH4<0。C．將五個熱化學方程式依次編號為①、②、③、④、⑤，根據蓋斯定律，由②＋③可得①，則有ΔH1＝ΔH2＋ΔH3。D．將五個熱化學方程式依次編號為①、②、③、④、⑤，根據蓋斯定律，由③3－⑤2可得④，則有ΔH4＝3ΔH3－2ΔH5 2 D 根據蓋斯定律，由題意知：①1/2－②1/2得：ΔH＝(－221.0 kJmol－1)1/2－(－483.6 kJmol－1)1/2＝＋131.3 kJmol－1 3 D 4 (1)1∶1 (2)C3H8(g)＋5O2(g)=== 3CO2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－2 044.0 kJmol－1 (1)設H2、C3H8的物質的量分別為n1、n2， 則 解得： 在相同p、T時，＝＝＝1∶1。(2)由H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJmol－1，則4 mol H2O(l)變?yōu)闅鈶B(tài)水吸熱為176 kJ，故C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－2 044.0 kJmol－1 5 (1)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)ΔH＝－92 kJmol－1 (2)390　 (3)(3b－a)/4 (1)由圖像可知，該反應為放熱反應，且生成1 mol NH3(g)時，放出的熱量為(300－254)kJ＝46 kJ。故N2和H2反應的熱化學方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJmol－1。(2)設N—H的鍵能為x，故反應熱ΔH＝－92 kJmol－1＝(3435＋943) kJmol－1－6x，解得x＝390 kJmol－1。(3)將②3，反寫，然后再與①相加，可得，4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g)，故其反應熱ΔH＝3b－a，故1 mol NH3還原NO至N2，反應熱為(3b－a)/4 kJmol－1