高中化学第一章化学反应与能量第三节化学反应热的计算学案.docx

第三节化学反应热的计算1理解盖斯定律的本质，了解其在科学研究中的意义。2能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。“异曲同工”是指不同的曲调演得同样好，或者不同的做法收到同样好的效果。热化学奠基人盖斯总结出一条规律：在任何化学反应过程中的热量，不论该反应是一步完成的还是分步进行的，其总热量变化是相同的。该规律被命名为“盖斯定律”。 瑞士化学家盖斯一、盖斯定律1内容：不管化学反应是一步或_完成，其反应热是_的。或者说，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解释：能量的释放或吸收是以_的物质为基础的，二者密不可分，但以_为主。3应用：对于进行得_的反应，不容易_的反应，_(即有_)的反应，_这些反应的反应热有困难，如果应用_，就可以_地把它们的反应热计算出来。二、反应热的计算1反应热计算的主要依据是_、_和_的数据。2计算反应热的常用解题方法有：_、_、_等。答案：1分几步相同始态终态途径2发生变化物质3很慢直接发生产品不纯副反应发生测定盖斯定律间接二、1.热化学方程式盖斯定律燃烧热2列方程法估算法十字交叉法一、盖斯定律1对盖斯定律的理解。化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与反应的途径无关。即如果一个反应可以分步进行，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。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、H2、H3。如下图所示：则有：HH1H2H32运用盖斯定律解题的常用方法。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：H1 H2H3其二，加合法：即运用所给化学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)P(红磷)的热化学方程式。已知：P4(白磷，s)5O2(g)=P4O10(s)H1P(红磷，s)O2(g) =P4O10(s)H2即可用4得出白磷转化为红磷的热化学方程式。二、反应热的计算1反应热的计算方法和类型。(1)根据热化学方程式计算：反应热与反应物各物质的物质的量成正比。(2)根据反应物和生成物的能量计算：H生成物的能量和反应物的能量和。(3)根据反应物和生成物的键能计算：H反应物的键能和生成物的键能和。(4)根据盖斯定律计算：将热化学方程式进行适当的“加”“减”等变形后，由过程的热效应进行计算、比较。(5)根据物质燃烧放热数值计算：Q(放) n(可燃物)H。(6)根据公式进行计算：Qcmt。2反应热的计算常用的解题方法。(1)列方程法：思路是先写出热化学方程式，再根据热化学方程式所体现的物质与反应热间的关系直接求算反应热。(2)估算法：根据热化学方程式所表示反应的热效应与混合物燃烧放出热量，大致估算各成分的比例。此法主要应用于解答选择题，根据题给信息找出大致范围，便可以此为依据找出答案，此法解题快速、简便。(3)十字交叉法：混合物燃烧放热求比例问题，既可以采用常规的列方程组法，又可以采用十字交叉法。(4)将热化学方程式看做数学中的代数方程，扩大或缩小一定倍数后，直接加减或移项变形，得到需要的热化学反应，再以此为依据计算求解或比较反应热大小等。3反应热的计算应注意的问题。(1)运用热化学方程式进行反应热的计算，可以从反应式中各物质的物质的量、质量、标准状况下气体体积、反应热等对应关系，列式进行简单计算。(2)注意热化学方程式中化学计量数只表示物质的物质的量，必须与H相对应，如果化学计量数加倍，则H也要加倍。尤其是利用盖斯定律计算反应热时，热化学方程式可以直接相加减，化学计量数必须与H相对应。(3)热化学方程式中的反应热是指按所给形式反应完全时的反应热。(4)正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。知识点1 盖斯定律的应用【例题1】 实验中不能直接测出由石墨与氢气反应生成甲烷的H，但可测出下面几个反应的热效应：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1890.3 kJmol1C(石墨)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H3285.8 kJmol1根据盖斯定律求反应C(石墨)2H2(g)=CH4(g)的H4。解析：方法一：因为反应式和之间有以下关系：2。所以H4H22H3H1393.52(285.8)(890.3)74.8(kJmol1)方法二：也可以设计一个途径，使反应物经过一些中间步骤最后回到产物：可见， H4H22H3H174.8 kJmol1答案：H474.8 kJmol1点拨：应用盖斯定律进行简单计算，关键在于设计反应过程，同时要注意以下几点。(1)当热化学方程式乘以或除以某数时，H也相应乘以或除以某数。(2)当热化学方程式进行加减运算时，H也同样要进行加减运算，且要带“”“”符号，即把H看做一个整体进行运算。(3)通过盖斯定律计算比较反应热的大小时，同样要把H看做一个整体。(4)在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，物质的状态由“固液气”变化时，会吸热；反之会放热。(5)当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。知识点2 反应热的计算【例题2】 已知： CH4(g)2O2(g) = CO2(g)2H2O(l)H1；2H2(g)O2(g)= 2H2O(g)H2；2H2(g)O2(g)= 2H2O(l)H3。室温下取体积比为41的甲烷和氢气11.2 L(标准状况)，经完全燃烧后恢复至室温，放出的热量为()。A(0.4 molH10.05 molH3)B(0.4 molH10.05 molH2)C(0.4 molH10.1 molH3)D(0.4 molH10.1 molH2)解析：先算出甲烷和氢气各自的体积，再根据热化学方程式分别求算它们各自完全燃烧放出的热量，就可求出总热量。也可以求出甲烷和氢气按体积比41燃烧的热化学方程式，列比例来求反应放出的总热量。n(气体) 0.5 mol，n(CH4)0.5 mol0.4 mol，n(H2)0.5 mol0.1 mol。燃烧后恢复至室温，H2O为液态，所以放出热量：Q0.4 mol(H1)0.1 mol()(0.4 molH10.05 molH3)。答案：A点拨：进行有关反应热的计算时，只要把反应热看做类似于产物之一即可，在实际计算时只对其取正值，然后与化学方程式的化学计量数(或质量等)列比例计算。根据热化学方程式进行热量计算时，要注意正、负号的使用。1(2011海南化学)已知：2Zn(s)O2(g)=2ZnO(s)H701.0 kJmol12Hg(l)O2(g)=2HgO(s)H181.6 kJmol1则反应Zn(s)HgO(s)=ZnO(s)Hg(l)的H为()。A519.4 kJmol1 B259.7 kJmol1C259.7 kJmol1 D519.4 kJmol12(2011海南化学)某反应的H100 kJmol1，下列有关该反应的叙述正确的是()。A正反应活化能小于100 kJmol1B逆反应活化能一定小于100 kJmol1C正反应活化能不小于100 kJmol1D正反应活化能比逆反应活化能大100 kJmol13(2011上海化学)据报道，科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是()。4已知在298 K下的热化学方程式：C(石墨，s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol1 2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2566.0 kJmol1。298 K时，1 mol C(石墨，s)转化为CO(g)的反应焓变是_。答案：1C由盖斯定律，第一个式子减去第二个式子后再除以2可得：Zn(s)HgO(s)=ZnO(s) Hg(l)H(701.0 kJmol1181.6 kJmol1)/2259.7 kJmol1，故C项正确。2D由反应的H100 kJmol1知，该反应为吸热反应，反应物的总能量小于生成物的总能量，即正反应活化能逆反应活化能100 kJmol1。由计算公式可知，正反应活化能大于100 kJmol1，故A、C项错误；无法判断逆反应活化能大小，故B项错误。3B依据使用催化剂能够改变反应的途径，降低反应的活化能，但不能使平衡发生移动，即不能使反应的能量发生变化，所以B项符合题意。4答案：H110.