高中化学《化学反应热的计算》教学设计.docx

高中化学《化学反应热的计算》教学设计.docx

《高中化学《化学反应热的计算》教学设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学《化学反应热的计算》教学设计.docx（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

高中化学《化学反应热的计算》教学设计

《化学反应热的计算》教学设计

课题

元化学反应热的计算

总课时

　2

班级（类型）

学习

目标

1.理解盖斯定律的意义。

2.能用盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的简单计算。

3.掌握反应热计算的几种常见方法。

4.了解反应热计算的常见题型。

重、难点

重点：

能正确运用盖斯定律解决具体问题。

难点：

掌握有关盖斯定律的应用

。

学习环节和内容

学生活动

教师反思

第1章化学反应与能量

第三节化学反应热的计算（第1课时）

自主学习

一、盖斯定律

1．含义：

（1）不管化学反应是完成或完成，其反应热是

的。

（2）化学反应的反应热只与反应体系的和有关，而与反应的无关。

2．意义：

利用盖斯定律，可以

计算一些难以测定的。

合作探究

1、盖斯定律

思考：

化学反应的反应热与反应途径有关吗？

与什么有关？

归纳总结：

反应物A变为生成物D，可以有两个途径：

①由A直接变成D，反应热为△H；

②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

2、△H3.

如下图所示：

则有△H=

2、应用：

通过盖斯定律可以计算出一些不能直接测量的反应的反应热。

例：

已知：

①C（s）+O2（g）=CO2（g）△H1=-393.5kJ/mol

②CO（g）+1/

2O2

（g）=CO2（g）△H2=-283.0kJ/mol

求：

C（s）+1/2O2（g）=CO（g）的反应热△H3

【小结】盖斯定律

1．含义

（1）不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。

（2）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。

例如，

ΔH1、ΔH2、ΔH3之间有如下的关系：

ΔH1＝ΔH2＋ΔH3。

2．意义

利用盖斯定律，可以间接地计算一些难以测定的反应热。

例如：

C（s）＋

O2（g）===CO（g）

上述反应在O2供应充分时，可燃烧生成CO2；O2供应不充分时，虽可生成CO，但同时还部分生成CO2。

因此该反应的ΔH不易测定，但是下述两个反应的ΔH却可以直接测得：

（1）C（s）＋O2（g）===CO2（g）

ΔH1＝－393.5kJ·mol－1

（2）CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）

ΔH2＝－283.0kJ·mol－1

根据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的ΔH。

分析上述两个反应的关系，即知：

ΔH＝ΔH1－ΔH2。

则C（s）与O2（g）生成CO（g）的热化学方程式为C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝－110.5kJ·mol－1。

【巩固练习】

1．已知：

（1）Zn（s）＋1/2O2（g）===ZnO（s）

ΔH＝－348.3kJ·mol－1

（2）2Ag（s）＋1/2O2（g）===Ag2O（s）

ΔH＝－31.0kJ·mol－1

则Zn（s）＋Ag2O（s）===ZnO（s）＋2Ag（s）的ΔH等于（　　）

A．－317.3kJ·mol－1B．－379.3kJ·mol－1

C．－332.8kJ·mol－1D．＋317.3kJ·mol－1

2．已知25℃、101kPa条件下：

4Al（s）＋3O2（g）===2Al2O3（s）ΔH＝－2834.9kJ·mol－1

4Al（s）＋2O3（g）===2Al2O3（s）ΔH＝－3119.1kJ·mol－1

由此得出的正确结论是（　　）

A．等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为吸热反应

B．等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为放热反应

C．O3比O2稳定，由O2变为O3为吸热反应

D．O2比O3稳定，由O2变为O3为放热反应

3．能源问题是人类社会面临的重大课题，H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质，它们的燃烧热依次为－285.8kJ·mol－1、－282.5kJ·mol－1、－726.7kJ·mol－1。

已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（l）。

则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为（　　）

A．CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（l）ΔH＝－127.4kJ·mol－1

B．CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（l）ΔH＝＋127.4kJ·mol－1

C．CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g）ΔH＝－127.4kJ·mol－1

D．CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g）ΔH＝＋127.4kJ·mol－1

4．已知火箭燃料二甲基肼（CH3—NH—NH—CH3）的燃烧热为－6000kJ·mol－1，则30g二甲基肼完全燃烧放出的热量为（　　）

A．1500kJB．3000KjC．6000kJD．12000kJ

5．在一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷放出热量为QkJ（Q>0），经测定完全吸收生成的CO2需消耗5mol·L－1的KOH溶液100mL，恰好生成正盐，则此条件下反应C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（g）的ΔH为（　　）

A．＋8QkJ·mol－1B．＋16QkJ·mol－1

C．－8QkJ·mol－1D．－16QkJ·mol－1

6．比较下列各组热化学方程式中ΔH的大小关系。

（1）S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH1

S（g）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH2ΔH1______ΔH2

（2）CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH1

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH2ΔH1______ΔH2

（3）煤作为燃料有两种途径：

途径1——直接燃烧C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1<0

途径2——先制水煤气C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH2>0

再燃烧水煤气：

2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH3<02H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH4<0

ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的关系式是______________________________________。

7．发射卫星时可用肼（N2H4）作燃料，用二氧化氮作氧化剂，这两种物质反应生成氮气和水蒸气。

已知：

N2（g）＋2O2（g）===2NO2（g）ΔH＝＋67.7kJ·mol－1

N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－534kJ·mol－1

H2（g）＋

F2（g）===HF（g）ΔH＝－269kJ·mol－1

H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）ΔH＝－242kJ·mol－1

（1）肼和二氧化氮反应的热化学方程式为__________________________；此反应用于火箭推进，除释放大量能量和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是______________。

（2）有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，则反应释放的能量更大。

肼和氟反应的热化学方程式为__________________。

第三节化学反应热的计算（第2课时）

自主学习

反应热计算的几种常见方法

自学课本例1，例2，例3，总结计算反应热有哪几种

方法？

合作探究

1．根据热化学方程式进行物质和反应热之间的求算

例1　由氢气和氧气反应生成4.5g水蒸气放出60.45kJ的热量，则反应：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）的ΔH为（　　）　　　　　　　　　　　　　　

A．－483.6kJ·mol－1B．－241.8kJ·mol－1

C．－120.6kJ·mol－1D．＋241.8kJ·mol－1

2．利用燃烧热数据，求算燃烧反应中的其它物理量

例2　甲烷的燃烧热ΔH＝－890.3kJ·mol－1

1kgCH4在25℃，101kPa时充分燃烧生成液态水放出的热量约为（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．－5.56×104kJ·mol－1B．5.56×104kJ·mol－1

C．5.56×104kJD．－5.56×104kJ

3．利用盖斯定律的计算

例3　已知下列热化学方程式：

①Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）ΔH1＝－26.7kJ·mol－1

②3Fe2O3（s）＋CO（g）===2Fe3O4（s）＋CO2（g）ΔH2＝－50.75kJ·mol－1

③Fe3O4（s）＋CO（g）===3FeO（s）＋CO2（g）ΔH3＝－36.5kJ·mol－1　　　　　　　　　　　　　　　　　

则反应FeO（s）＋CO（g）===Fe（s）＋CO2（g）的焓变为（　　）

A．＋7.28kJ·mol－1B．－7.28kJ·mol－1

C．＋43.68kJ·mol－1D．－43.68kJ·mol－1

【小结】反应热的计算：

例1、利用热化学方程式求解------归纳总

结：

各物质的n之比等于△H之比

例2、利用燃烧热求解-------------归纳总结：

Q=燃烧热×n

例3、运用盖斯定律求解-----------归纳总结：

1.写出目标方程式确定“过渡物质”（要消去的物质）

2.然后用消元法逐一消去“过渡物质”，导出“四则运算式”。

【巩固练习】

知识点一　盖斯定律及应用

1．运用盖斯定律解答问题

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：

ΔH1＝ΔH2＋ΔH3

其二：

加合（或叠加）法：

即运用所给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）===4P（红磷）的热化学方程式。

已知：

P4（s，白磷）＋5O2（g）===P4O10（s）　ΔH1①

4P（s，红磷）＋5O2（g）===P4O10（s）　ΔH2②

即可用①－②得出白磷转化为红磷的热化学方程式。

2．已知：

H2O（g）===H2O（l）　ΔH＝Q1kJ·mol－1

C2H5OH（g）===C2H5OH（l）　ΔH＝Q2kJ·mol－1

C2H5OH（g）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g）ΔH＝Q3kJ·mol－1

若使46g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为（　　）

A．（Q1＋Q2＋Q3）KjB．0.5（Q1＋Q2＋Q3）kJ

C．（0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3）kJD．（3Q1－Q2＋Q3）kJ

知识点二　反应热的计算

3．已知葡萄糖的燃烧热是ΔH＝－2840kJ·mol－1，当它氧化生成1g液态水时放出的热量是（　　）

A．26.0kJ　　B．51.9kJC．155.8kJ　　D．467.3kJ

4．已知：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）ΔH＝－571.6kJ·mol－1

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）ΔH＝－282.8kJ·mol－1

现有CO、H2、CO2组成的混合气体67.2L（标准状况），经完全燃烧后放出的总热量为710.0kJ，并生成18g液态水，则燃烧前混合气体中CO的体积分数为（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　

A．80%B．50%C．60%D．20%

【综合提高】

1．下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是（　　）

A．生成物总能量一定低于反应物总能量

B．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率

C．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变

D．同温同压下，H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH不同

2．在298K、100kPa时，已知：

2H2O（g）===O2（g）＋2H2（g）　　　　　　　ΔH1

Cl2（g）＋H2（g）===2HCl（g）ΔH2

2Cl2（g）＋2H2O（g）===4HCl（g）＋O2（g）ΔH3

则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是（　　）

A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2

C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2

3．下列热化学方程式或离子方程式中，正确的是（　　）

A．甲烷的标准燃烧热为－890.3kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－890.3kJ·mol－1

B．500℃、300MPa下，将0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成

NH3（g），放热19.3kJ，其热化学方程式为N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　

ΔH＝－38.6kJ·mol－1

C．氯化镁溶液与氨水反应：

Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓

D．氧化铝溶于NaOH溶液：

A12O3＋2OH－===2AlO

＋H2O

4．已知：

（1）Fe2O3（s）＋

C（s）===

CO2（g）＋2Fe（s）　ΔH1＝＋234.1kJ·mol－1

（2）C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH2＝－393.5kJ·mol－1

则2Fe（s）＋

O2（g）===Fe2O3（s）的ΔH是（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．－824.4kJ·mol－1B．－627.6kJ·mol－1C．－744.7kJ·mol－1D．－169.4kJ·mol－1

5．100g碳燃烧所得气体中，CO占

体积，CO2占

体积，且C（s）＋

O2（g）===CO（g）

ΔH（25℃）＝－110.35kJ·mol－1，CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）ΔH（25℃）＝－282.57kJ·mol－1。

与这些碳完全燃烧相比较，损失的热量是（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．392.92kJB．2489.44kJC．784.92kJD．3274.3kJ

6．在微生物作用的条件下，NH

经过两步反应被氧化成NO

。

两步反应的能量变化示意图如下：

1第一步反应是________反应（选填“放热”或“吸热”），判断依据是

________________________________________________________________________。

②1molNH

（aq）全部氧化成NO

（aq）的热化学方程式是

________________________________________________________________________。

7．废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生，并减少污染。

废旧印刷电路板经粉碎分离，能得到非金属粉末和金属粉末。

用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。

已知：

Cu（s）＋2H＋（aq）===Cu2＋（aq）＋H2（g）ΔH＝＋64.39kJ·mol－1

2H2O2（l）===2H2O（l）＋O2（g）ΔH＝－196.46kJ·mol－1

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）ΔH＝－285.84kJ·mol－1

在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2＋和H2O的热化学方程式为________________________________________________________________________。

8．由磷灰石[主要成分Ca5（PO4）3F]在高温下制备黄磷（P4）的热化学方程式为

4Ca5（PO4）3F（s）＋21SiO2（s）＋30C（s）===3P4（g）＋20CaSiO3（s）＋30CO（g）＋SiF4（g）　ΔH

已知相同条件下：

4Ca5（PO4）3F（s）＋3SiO2（s）===6Ca3（PO4）2（s）＋2CaSiO3（s）＋SiF4（g）　ΔH1

2Ca3（PO4）2（s）＋10C（s）===P4（g）＋6CaO（s）＋10CO（g）　ΔH2

SiO2（s）＋CaO（s）===CaSiO3（s）　ΔH3

用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示ΔH,ΔH＝________。

9．依据叙述，写出下列反应的热化学方程式。

（1）若适量的N2和O2完全反应，每生成23gNO2需要吸收16.95kJ热量。

其热化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）用NA表示阿伏加德罗常数，在C2H2（气态）完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移时，放出650kJ的热量。

其热化学方程式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）已知拆开1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

10．已知25℃、101kPa时下列反应的热化学方程式为：

①CH3COOH（l）＋2O2（g）===2CO2（g）＋2H2O（l）ΔH1＝－870.3kJ·mol－1

②C（s）＋O2（g）===CO2（g）ΔH2＝－393.5kJ·mol－1

③H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）ΔH3＝－285.8kJ·mol－1

则反应：

④2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l）在该条件下的反应热ΔH4＝____________。

11．如果1个反应可以分几步进行，则各分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，这个规律称为盖斯定律。

据此回答下列问题：

（1）北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C3H6）。

丙烷脱氢可得丙烯。

已知：

C3H8（g）―→CH4（g）＋HC≡CH（g）＋H2（g）ΔH1＝＋156.6kJ/mol

CH3CH===CH2（g）―→CH4（g）＋HC≡CH（g）ΔH2＝＋32.4kJ/mol

则相同条件下，丙烷脱氢得丙烯的热化学方程式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）已知：

Na2CO3·10H2O（s）===Na2CO3（s）＋10H2O（g）ΔH1＝＋532.36kJ/mol

Na2CO3·10H2O（s）===Na2CO3·H2O（s）＋9H2O（g）　ΔH2＝＋473.63kJ/mol

写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

12．已知：

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）ΔH＝－283kJ·mol－1

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－802.3kJ·mol－1

H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）ΔH＝－241.8kJ·mol－1

1．792L（标准状况）的CO、CH4和O2组成的混合物，在量热器中燃烧时，放出13.683kJ热量。

若向燃烧产物中再加一定量的H2使其燃烧完全，又放出9.672kJ热量，求原混合物中各气体的体积。

13．化工生产中用烷烃和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体。

这种混合气体可用于生产甲醇和合成氨，对甲烷而言，有如下两个主要反应：

①CH4（g）＋

O2（g）===CO（g）＋2H2（g）ΔH1＝－36kJ·mol－1

②CH4（g）＋H2O（g）===CO（g）＋3H2（g）ΔH2＝＋216kJ·mol－1

由反应①、②推出总反应热为零的总反应方程式③，并求进料气中空气（O2的体积分数为21%）与水蒸气的体积比。

第三节化学反应热的计算（第1课时）

【巩固练习】

1．答案　A

解析　ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－348.3kJ·mol－1－（－31.0kJ·mol－1）＝－317.3kJ·mol－1

2．答案　A解析　将两个热化学方程式叠加处理得：

3O2（g）＝2O3（g）　ΔH＝＋284.2kJ·mol－1，所以O2变为O3的反应是吸热反应，O2的能量低，O2更稳定。

3．A

解析　根据目标反应与三种反应热的关系，利用盖斯定律，首先计算出目标反应的反应热ΔH＝2×（－285.8kJ·mol－1）＋（－282.5kJ·mol－1）－（－726.7kJ·mol－1）＝－127.4kJ·mol－1。

4．答案　B

解析　二甲基肼的相对分子质量是60,30g二甲基肼是0.5mol，放出的热量是燃烧热的一半，即3000kJ。

5．答案　D

解析　建立关系式：

C4H10　～　4CO2　～　8KOH　　～　　ΔH

1mol4mol8molΔH

　　5mol·L－1×0.1LQkJ

则ΔH＝－

＝－16QkJ·mol－1

6．答案　

（1）>　

（2）<（3）ΔH1＝ΔH2＋

（ΔH3＋ΔH4）

解析　①反应热的大小与反应物、生成物的状态有关，与反应物的多少有关。

②比较ΔH时，应包括符号，对于放热反应，热值越大，ΔH越小。

7．

答案　

（1）2N2H4（g）＋2NO2（g）===3N2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝－1135.7kJ·mol－1　产物无污染

（2）N2H4（g）＋2F2（g）===N2（g）＋4HF（g）ΔH＝－1126kJ·mol－1

解析　写出目标反应，然后再利用题给条件计算出反应热，最后写出热化学方程式。

第三节化学反应热的计算（第2课时）

合作探究

1．根据热化学方程式进行物质和反应热之间的求算

例1　解析　已