《化学反应的热效应第三课时》导学案3VIP

化学反应的热效应第三课时化学反应的热效应第三课时 导学案导学案 学习目标学习目标 1 知道盖斯定律的内容 能用盖斯定律进行有关焓变的简单计算 2 学会有关焓变计算的方法技巧 进一步提高化学计算的能力 知识回顾知识回顾 1 1 化学反应的反应热可分为燃烧热和中和热 其概念分别是 燃烧热是298 K 100 kPa时 1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的 热量 中和热是酸碱稀溶液发生中和反应生成1 mol水时放出的热量 2 根据概念判断下列 H表示物质燃烧热的是 表示物质中和热的是 填序号 2H2 g O2 g 2H2O l H1 C s O2 g CO g H2 1 2 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g H3 C6H12O6 s 6O2 g 6CO2 g 6H2O l H4 NaOH aq HCl aq NaCl aq H2O l H5 2NaOH aq H2SO4 aq Na2SO4 aq 2H2O l H6 2 已知热化学方程式 N2H4 g O2 g N2 g 2H2O g H 534 kJ mol 1 1 该反应是放热 填 放热 或 吸热 反应 判断的依据是 H为负值 2 当反应的热量变化为2 136 kJ时 参加反应的N2H4质量是128g 3 充分燃烧一定量的丁烷放出的热量为161 9 kJ 生成的CO2恰好与5 mol L 1 100 mL KOH溶液完全反应生成正盐 则燃烧1 mol丁烷放出的热量为2590 4kJ 4 氢气燃烧时耗氧量小 发热量大 已知碳和氢气燃烧热的热化学方程式为 C s O2 g CO2 g H 393 5 kJ mol 1 H2 g O2 g H2O l H 285 8 kJ mol 1 1 2 试通过计算说明等质量的氢气和碳燃烧时产生热量的比是4 36 1 学习探究学习探究 一 盖斯定律 1 同素异形体相互转化的反应焓变相当小而且转化速率较慢 有时还很不完全 测定 反应焓变很困难 现在可根据盖斯提出的 不管化学过程是一步完成或分几步完成 这个 总过程的热效应是相同的 观点来计算焓变 例1 已知P4 白磷 s 5O2 g P4O10 s H1 2 983 2 kJ mol 1 P 红磷 s O2 g P4O10 s H2 738 5 kJ mol 1 5 4 1 4 则白磷转化为红磷的热化学方程式为 相同状况下 能量状态较低的是 白磷的稳定性比红磷 填 高 或 低 答案 P4 白磷 s 4P 红磷 s H 29 2 kJ mol 1 红磷 低 解析 根据已知条件可以虚拟如下过程 根据盖斯定律 H H1 H2 4 2 983 2 kJ mol 1 738 5 kJ mol 1 4 29 2 kJ mol 1 同种元素的不同单质 即同素异形体 具有不同的能量 因此涉及书写此类单质的热化 学方程式时 不仅要注明单质的聚集状态 而且应注明同素异形体的名称 所以白磷转化为红磷的热化学方程式为 P4 白磷 s 4P 红磷 s H 29 2 kJ mol 1 同素异形体相互转化的反应中 若正反应放热 则生成物稳定 若正反应吸热 则反 应物稳定 即本身所具有的能量越高越活泼 本身所具有的能量越低越稳定 红磷能量较 低 白磷能量较高 稳定性较低 2 盖斯定律的内容 不管化学反应是一步完成或分几步完成 其反应焓变是相同的 或者说 化学反应的反应焓变只与反应体系的始态和终态有关 而与反应的途径无关 3 盖斯定律的应用方法 1 虚拟路径 法 若反应物A变为生成物D 可以有两个途径 由A直接变成D 反应焓变为 H 由A经过B变成C 再由C变成D 每步的反应焓变分别为 H1 H2 H3 如图所示 则有 H H1 H2 H3 2 加合法 运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式 归纳总结 1 解题思路 2 应用盖斯定律计算反应焓变的方法 1 热化学方程式同乘以某一个数时 反应焓变数值也必须乘上该数 2 热化学方程式相加减时 同种物质之间可相加减 反应焓变也随之相加减 3 将一个热化学方程式左右颠倒时 H的符号必须随之改变 正号常省略 例2 已知 C s O2 g CO g H 反应在O2供应充分时 可继续燃烧生成CO2 1 2 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 H无法直接测 得 但是下述两个反应的 H却可以直接测得 1 C s O2 g CO2 g H1 393 5 kJ mol 1 2 CO g O2 g CO2 g H2 283 0 kJ mol 1 1 2 根据盖斯定律 就可以计算出欲求反应的 H 分析上述两个反应的关系 即知 H 则C s 与O2 g 生成CO g 的热化学方程式为 答案 H1 H2 C s O2 g CO g H 110 5 kJ mol 1 1 2 解析 根据已知条件 可以虚拟如下过程 由盖斯定律可知 H H1 H2 110 5 kJ mol 1 热化学方程式是C s O2 g CO g H 110 5 kJ mol 1 1 2 例3 在298 K 100 kPa时 已知 2H2O g O2 g 2H2 g H1 Cl2 g H2 g 2HCl g H2 2Cl2 g 2H2O g 4HCl g O2 g H3 则 H3与 H1和 H2间的关系正确的是 A H3 H1 2 H2 B H3 H1 H2 C H3 H1 2 H2 D H3 H1 H2 答案 A 解析 第三个方程式可由第二个方程式乘以2与第一个方程式相加得到 由盖斯定律 可知 H3 H1 2 H2 二 反应焓变的计算 例4 100 g碳粉燃烧所得气体中 CO占 体积 CO2占 体积 且 1 3 2 3 C s O2 g CO g H 110 35 kJ mol 1 1 2 CO g O2 g CO2 g H 282 57 kJ mol 1 1 2 C s O2 g CO2 g H 392 92 kJ mol 1 与这些碳完全燃烧相比较 损失的热量是 答案 784 92 kJ 解析 碳粉完全燃烧可分两步 先生成CO时放热 CO再生成CO2放热 总热量即为 完全燃烧放出的热量 因此不完全燃烧与完全燃烧相比 损失的热量就是生成的CO燃烧放 出的热量 CO g O2 g CO2 g H 282 57 kJ mol 1 1 2 1 mol 282 57 kJ 100 12 1 3 mol Q Q 784 92 kJ 例5 已知 1 Zn s O2 g ZnO s H 348 3 kJ mol 1 1 2 2 2Ag s O2 g Ag2O s H 31 0 kJ mol 1 1 2 则Zn s Ag2O s ZnO s 2Ag s 的 H等于 答案 317 3 kJ mol 1 解析 根据盖斯定律 将反应 1 2 即可得到相应的反应 H 348 3 kJ mol 1 31 0 kJ mol 1 317 3 kJ mol 1 归纳总结 有关反应焓变计算的依据 1 热化学方程式与数学上的方程式相似 可以移项同时改变正负号 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 2 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相加或相减 得 到一个新的热化学方程式 3 可燃物完全燃烧产生的热量 可燃物的物质的量 其燃烧热 4 根据反应物和生成物的键能 H 反应物的键能和 生成物的键能和 例6 氢气 一氧化碳 辛烷 甲烷燃烧的热化学方程式分别为 H2 g O2 g H2O l H 285 8 kJ mol 1 1 2 CO g O2 g CO2 g H 283 0 kJ mol 1 1 2 C8H18 l O2 g 8CO2 g 9H2O l H 5 518 kJ mol 1 25 2 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890 3 kJ mol 1 相同质量的氢气 一氧化碳 辛烷 甲烷完全燃烧时 放出热量最少的是 A H2B COC C8H18D CH4 答案 B 解析 题中各 H对应的可燃烧物的物质的量为1 mol 把它们的 H值换算成1 g可 燃物燃烧放出的热量 即 H M 即可比较 例7 键能是指在298 K 1 00 105 Pa条件下 将1 mol理想气体分子AB拆开为中性 气态原子A和B时所需要的能量 已知键能 H H为436 kJ mol 1 Cl Cl为243 kJ mol 1 H Cl为431 kJ mol 1 下列说法中不正确的是 A 1 mol H2中的化学键断裂时需要吸收436 kJ能量 B 2 mol HCl分子中的化学键形成时要释放862 kJ能量 C 此反应的热化学方程式为H2 g Cl2 g 2HCl g H 183 kJ mol 1 D 此反应的热化学方程式为 H2 g Cl2 g HCl g H 91 5 kJ mol 1 1 2 1 2 答案 C 解析 由键能可知 每摩尔HH键断开需要吸收436 kJ 的能量 每摩尔ClCl键断开 需要吸收 243 kJ 能量 每摩尔HCl 键形成会放出431 kJ 的能量 由此可知A B说法正 确 同时根据热化学方程式的书写要求 每摩尔反应的反应热为436 kJ mol 1 243 kJ mo l 1 431 kJ mol 1 2 183 kJ mol 1 则每 摩尔反应的反应热为 1 2 183 kJ mol 1 2 91 5 kJ mol 1 该反应为放热反应 H为负 故C项的说法错误 D项的说法正确 课堂练习课堂练习 1 下列关于盖斯定律描述不正确的是 A 化学反应的反应焓变不仅与反应体系的始态和终态有关 也与反应的途径有关 B 盖斯定律遵守能量守恒定律 C 利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应焓变 D 利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应焓变 2 已知热化学方程式 C 金刚石 s O2 g CO2 g H1 C 石墨 s O2 g CO2 g H2 C 石墨 s C 金刚石 s H3 1 9 kJ mol 1 下列说法正确的是 A 石墨转化成金刚石的反应是吸热反应 B 金刚石比石墨稳定 C H3 H1 H2 D H1 H2 3 已知H2 g Cl2 g 2HCl g H 184 6 kJ mol 1 则反应HCl g H2 g Cl2 1 2 1 2 g 的 H为 A 184 6 kJ mol 1 B 92 3 kJ mol 1 C 369 2 kJ mol 1 D 92 3 kJ mol 1 4 已知热化学方程式 H2O g H2 g O2 g H 241 8 kJ mol 1 1 2 H2 g O2 g H2O l H 285 8 kJ mol 1 1 2 当1 g液态水变为水蒸气时 其热量变化是 A H 88 kJ mol 1B H 2 44 kJ mol 1 C H 4 98 kJ mol 1D H 44 kJ mol 1 5 已知 Fe2O3 s C s CO2 g 2Fe s H1 234 1 kJ mol 1 1 3 2 3 2 C s O2 g CO2 g H2 393 5 kJ mol 1 2 则2Fe s O2 g Fe2O3 s 的 H3是 3 2 A 824 4 kJ mol 1B 627 6 kJ mol 1 C 744 7 kJ mol 1D 169 4 kJ mol 1 6 已知 Na2CO3 10H2O s Na2CO3 s 10H2O g H1 532 36 kJ mol 1 Na2CO3 10H2O s Na2CO3 H2O s 9H2O g H2 473 63 kJ mol 1 写出Na2CO3 H2O脱水反应的热化学方程式 参考答案 1 A 解析 化学反应的反应焓变与反应体系的始态和终态有关 与反应途径无关 2 A 解析 由方程式 中 H3 1 9 kJ mol 1 0得出石墨比金刚石稳定 故A项对 B项 错 C项中正确结论应为 H3 H2 H1 H1与 H2均小于零 石墨具有的能量低于金刚 石 故都生成CO2时 H1 H2 D项错 3 D 解析 据两热化学方程式的关系可知 H 184 6 kJ mol 1 92 3 kJ mol 1 1 2 D正确 4 B 解析 将两式相加得到H2O g H2O l H 44 kJ mol 1 所以每1 g液态水变成 水蒸气需要吸收的热量为 kJ 2 44 kJ 44 18 5 A