2020高中化学 1.3 化学反应热的计算学案 新人教版选修4

1.3 化学反应热的计算 学案（人教版选修4） 学习目标1.熟练掌握热化学方程式的书写及正误判断。2.应用盖斯定律进行化学反应的反应热的计算。3.掌握其他进行反应热计算的方法。题型一热化学方程式的书写及正误判断方法点拨：热化学方程式的书写及正误判断时，应注意以下几个方面：1注明各物质的聚集状态：聚集状态之间的变化有能量变化，如H2与O2反应生成1 mol的气态水和1 mol 的液态水放出的热量不同，即H的数值不同。2热化学方程式中的化学计量数仅表示该物质的物质的量，不表示微粒个数，故可以是整数也可以是分数。3热化学方程式是指反应已完成的量，而H的值也与反应完成的量有关，故方程式中的化学计量数必须与H相对应，成比例变化。4对于可逆反应的情况，正反应与逆反应的H数值相等，符号相反，尤其注意：如合成氨的反应3H2(g)N2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1是指生成2 mol NH3(g)时放出92.4 kJ的热量，而不是3 mol H2(g)与1 mol N2(g)混合在一定条件下反应就可放出92.4 kJ的热量，实际放出的热量小于92.4 kJ。5同一反应中物质的聚集状态不同，反应热数值大小也不同。【典例1】化学反应N23H22NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是() AN2(g)3H2(g)2NH3(l) H2(abc) kJmol1BN2(g)3H2(g)2NH3(g) H2(ba) kJmol1C . N2(g)H2(g)NH3(l) H(bca) kJmol1D. N2(g)H2(g)NH3(g) H(ab) kJmol1解析通过图分析起点 mol N2(g) mol H2(g)，变化三阶段为吸收能量a kJ；放出能量b kJ；放出能量c kJ到1 mol NH3(l)。故可得热化学方程式：N2(g)H2(g)NH3(l)H(abc) kJmol1，扩大计量数后得到A。答案A【变式训练1】已知在1.01105 Pa、298K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ的热量，下列热化学方程式正确的是()AH2O(g)=H2(g)O2(g) H242 kJmol1B2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H484 kJmol1C . H2(g)O2(g)=H2O(g) H242 kJmol1D2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H484 kJmol1答案A解析2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量，则1 mol 氢气燃烧生成水蒸气应放出484 kJ242 kJ热量；放出热量H为“”，各物质的状态分别是H2(g)、O2(g)、H2O(g)；B项中的H2O的状态应为气态；C、D项中H的符号应为“”；A项是逆向进行的反应，H为“”，数值相等。故应选A。【变式训练2】在298 K时通过实验测得如下数据，写出下列反应的热化学方程式。(1)NO2(g)与H2O(l)反应生成2 mol HNO3(aq)时，放出138 kJ热量。_(2)1 mol C2H5OH(l)与适量O2(g)反应，生成CO2(g)和H2O(l)，放出1366.8 kJ热量。_(3)2 mol Al(s)与适量O2(g)发生反应，生成Al2O3(s)放出1 669.8 kJ热量。_答案(1)3NO2(g)H2O(l)=2HNO3(aq)NO(g) H138 kJmol1(2)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l) H1 366.8 kJmol1(3)2Al(s)O2(g)=Al2O3(s) H1 669.8 kJmol1题型二利用盖斯定律进行反应热的计算方法点拨：利用盖斯定律进行问题分析时，常采用热化学方程式加合法和虚拟途径法。(1)加合法：根据需要将热化学方程式进行代数转换，然后相加，得出所需要的热化学方程式。转换时应注意各物质的计量数与H的数值同等倍数的改变，H的符号也作相应的改变。(2)虚拟途径法：先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求的反应热。【典例2 】2020年10月1日，“嫦娥二号”探月卫星发射成功。发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料，用二氧化氮为氧化剂，这两种物质反应生成氮气和水蒸气。已知：N2(g)2O2(g)=2NO2(g) H167.7 kJmol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g) H2534 kJmol1试计算1 mol肼和二氧化氮完全反应时放出的热量为_kJ；写出肼与二氧化氮反应的热化学方程式_ _。解析由题意知：N2(g)2O2(g)=2NO2(g) H167.7 kJmol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g) H2534 kJmol1根据盖斯定律，要在反应物中消去O2并得到N2H4和NO2的反应。令2得：2N2H4(g)N2(g)=2N2(g)4H2O(g)2NO2(g) H2H2H1整理得：2N2H4(g)2NO2(g)=3N2(g)4H2O(g) H2H2H1534 kJmol1267.7 kJmol1 1 135.7 kJmol1则1 mol N2H4反应放出的热量为567.85 kJ。答案567.852N2H4(g)2NO2(g)=3N2(g)4H2O(g)H1 135.7 kJmol1【变式训练3】已知下列两个热化学方程式：H2(g)O2(g)=H2O(l) H285.8 kJmol1C3H8(g)5O2(g)=4H2O(l)3CO2(g) H2 220.0 kJmol1(1)实验测得H2和C3H8的混合气体共5 mol，完全燃烧生成液态水时放热6 264.5 kJ，则混合气体中H2和C3H8的体积比是_。(2)已知：H2O(l)=H2O(g)H44.0 kJmol1，写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式：_。答案(1)11(2)C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(g)H2 044.0 kJmol1解析(1)混合气体共5 mol完全燃烧时，放出6 264.5 kJ的热量，由热化学方程式计算出n(H2)n(C3H8)11。(2)丙烷燃烧生成4 mol水，当生成气态水时，放出的热量减少，H(2 220.0444) kJmol12 044.0 kJmol1。题型三根据化学键的键能计算反应热方法点拨：化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。反应热与键能的关系为H反应物总键能生成物总键能。【典例3】化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。共价键的键能是两种原子间形成1 mol共价键(或其逆过程)时释放(或吸收)的能量。已知HH键的键能为436 kJmol1, ClCl键的键能为243 kJmol1，HCl键的键能为431 kJmol1，则H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)的反应热(H)等于()A183 kJmol1 B183 kJmol1C . 862 kJmol1 D862 kJmol1解析根据H反应物总键能生成物总键能知：H436 kJmol1243 kJmol12431 kJmol1183 kJmol1。答案A【变式训练4】根据下表的键能的数据，可计算出甲烷的燃烧热H是()化学键O=OCHOHC=O键能/kJmol1497414463803A.379 kJmol1 B808 kJmol1C.1 656 kJmol1 D2 532 kJmol1答案B解析依题意有：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H(4414249728034463)kJmol1808 kJmol1。题型四依据热化学方程式计算反应热方法点拨：热化学方程式中H与各物质的物质的量(质量、体积等)对应成比例，已知热化学方程式，便可计算一定量的反应物发生反应所放出的热量或放出一定量的热量时消耗或生成的物质的质量、体积和物质的量。【典例4】已知：2SO2(g)O2(g)=2SO3(g)H196.6 kJmol1，计算每生产1万吨98%的硫酸所需要的SO3的质量和由SO2生产这些SO3所放出的热量。解析1万吨98%的硫酸所含H2SO4的质量为104106 g98%9.8109 g。设需要的SO3的质量为x，反应放出的热量为y。由H2SO4SO3H 98 g 80 g 196.6 kJ 9.8109 g x y可得：x8.0109 g8.0103 t，y9.83109 kJ。答案8.0103