第1节化学反应的热效应第3课时（导学案）

第1节化学反应的热效应第3课时热化学方程式、摩尔燃烧焓一、知识目标1.理解热化学方程式及摩尔燃烧焓的概念。2.学会热化学方程式的书写及运算，明确其书写的注意事项和规则。3.掌握热化学方程式中ΔH二、核心素养目标1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识化学反应中的物质变化和热量变化，从微观上理解焓变与物质的种类、数目、聚集状态等因素的关系。2.证据推理与模型认知：通过对热化学方程式的分析和运算，建立热化学方程式的书写和运算模型，培养逻辑推理能力。3.科学态度与社会责任：认识热化学方程式在能源利用和环境保护中的重要作用，培养科学态度和社会责任感。一、学习重点热化学方程式的书写及运算。二、学习难点热化学方程式中ΔH与化学计量数、反应方向、方程式叠加之间关系的理解和应用。一、热化学方程式1、定义：表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。2、意义：不仅表示化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。实例：已知25℃、101kPa下，热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，其表示在25℃、101kPa，2molH2与1molO2完全反应生成2mol液态水时放出的热量是571.6kJ。3、热化学方程式的书写方法(1)热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数只表示其物质的量，可以是整数或分数。(2)标注反应的温度和压强。没有特殊说明是指25℃、101kPa。不用标明反应条件(如“加热”“高温”“催化剂”等)。(3)标注各物质聚集状态。在物质后面用括号标注各物质的聚集状态：气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。(4)标注ΔH的正负。化学方程式后面空一格标注ΔH，若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。(5)－1。4、ΔH的单位中“mol－1”的含义对一个化学反应，ΔH的单位中“mol－1”不是指每摩尔具体物质，而是指“每摩尔反应”。因此ΔH必须与化学方程式一一对应。5、已知在298 K时，由氢气和氮气反应生成1 mol NH3(g)放热46.1 kJ，请将下列化学方程式改写成热化学方程式。（完成教材P7交流研讨T1表格）3/2H2(g) + 1/2N2(g) = NH3(g)

ΔH＝－46.1kJ·mol－13H2(g) + N2(g)

= 2NH3(g)ΔH＝－92.2kJ·mol－1NH3(g)

= 3/2 H2(g) + 1/2 N2(g)ΔH＝+46.1kJ·mol－1二、摩尔燃烧焓（燃烧热）1、概念：在101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时焓变。2、单位：kJ·mol－1或kJ/mol。3、意义：甲烷的摩尔燃烧焓为890.3kJ·mol－1，或ΔH＝－890.3kJ·mol－1，它表示25℃、101kPa时，1mol甲烷完全燃烧生成1molCO2(g)和2molH2O(l)时放出890.3kJ的热量。4、热化学方程式的书写书写表示燃烧热的热化学方程式时，以燃烧1mol可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数，同时可燃物要完全燃烧且生成指定产物。例如：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1一、热化学方程式的概念与意义问题思考：1、我们之前学过反应热，那如何计算化学反应的反应热呢？反应热和物质的哪些因素有关呢？【答案】反应热的计算有宏观和微观两种角度，宏观上通过产物和反应物的焓变计算ΔH=H产物−2、给出一个热化学方程式H2【答案】对比普通化学方程式，热化学方程式标明了物质的聚集状态、温度和反应热。热化学方程式的意义是表示参加反应的物质的物质的量和反应热的关系，它不仅表示化学反应中物质的变化，也表示化学反应中热量的变化。3、请说出下列热化学方程式的意义：（1）H（2）H【答案】（1）298K时，1mol气态H2与0.5mol气态O2反应生成1mol气态H2（2）298K时，1mol气态H2与0.5mol气态O2反应生成1mol液态H2问题探究：分析上述两种情况下反应热为何不同？【答案】焓的影响因素有物质的种类、数目、聚集状态和体系的温度、压强等。这两个反应产物状态不同，气态变成液态会放出能量，所以生成液态水的反应（2）放出热量多。所以我们在写热化学反应方程式时一定要注意物质的状态。典例精练：例1请说出下列热化学方程式的意义（1）H（2）H【答案】（1）298K时，1mol气态H2与0.5mol气态O2反应生成1mol气态H2O时，放出241.8kJ的热量。（2）298K时，1mol气态H2与0.5mol气态O2反应生成1mol液态H2O时，放出285.8kJ的热量。例2请说出下列热化学方程式的意义2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）ΔH=1972NH3（g）⇌N2（g）+3H2（g）ΔH=+92.4【答案】298K时，2mol气态SO2与1mol气态O2反应生成2mol气态SO3时，放出197kJ的热量。298K时，2mol气态NH₃完全反应，生成1mol气态H₂和3mol气体H₂时，吸收92.4二、热化学方程式的书写与运算活动一热化学方程式的书写问题思考：讨论一下，怎样才能正确书写热化学方程式呢？结合之前学过的知识和给出的热化学方程式例子进行思考。归纳总结：书写热化学方程式的步骤如下：①写出正确的化学方程式；②标明物质的聚集状态（s、l、g和aq）；③标明温度和压强，不标默认25∘C、101kPa；④标明反应热，ΔH要有“+”、“典例精炼：例3胶状液氢（主要成分是H2和CH4），实验测得：101kPa时，1molCH4完全燃烧生成液态水和CA.CB.CC.CD.2【答案】B【解析】1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2是放热反应，活动二热化学方程式的运算问题探究：已知H2(g)+12O【答案】若将化学计量数扩大2倍，ΔH也扩大2倍，变为ΔH=−若反应方向改变，ΔH变符号，变为ΔH=+问题探究：下列反应方程式之间有什么关系，ΔH①H②H③H【答案】①式+②式=③式，ΔH1+Δ归纳总结：热化学方程式的运算规则为：①化学计量数扩大n倍，ΔH扩大n②化学方程式换方向，ΔH③化学方程式相加，ΔH典例精炼：例4、下列两个反应，它们的反应热与化学计量数有什么关系？H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)∆H1＝−184.6kJ/mol①12H2(g)+12Cl2(g)===HCl(g)∆H【答案】92.3例5、下列反应方程式之间有什么关系，∆H之间又有什么关系？H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)∆H1＝−9.48kJ/mol①2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)∆H2＝kJ/mol②【答案】互为逆反应，∆H互为相反数，＋9.48例6、已知298K、101kPa时：(1)2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)ΔH1(2)Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)ΔH2(3)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＋ΔH2C、ΔH3＝ΔH1－2ΔH2D、ΔH3＝ΔH1－ΔH2【答案】A方程式之间的关系(2)×2+(1)=(3)三、摩尔燃烧焓问题探究：阅读教材P7【答案】摩尔燃烧焓的概念是101kPa时，1mol纯物质完全氧化成同温度下指定产物时焓变。指定产物一般为C→CO2(g)；H→H问题思考：已知单质C和H2的摩尔燃烧焓分别为393.5kJ/mol【答案】C归纳总结：摩尔燃烧焓的热化学方程式是唯一的，可燃物必须是1mol，要完全燃烧到指定产物。1、书写热化学方程式的步骤如下：①写出正确的化学方程式；②标明物质的聚集状态（s、l、g和aq）；③标明温度和压强，不标默认25∘C、④标明反应热，ΔH要有“+”、“−”号、单位kJ2、热化学方程式的运算规则为：①化学计量数扩大n倍，ΔH扩大n②化学方程式换方向，ΔH③化学方程式相加，ΔH3、摩尔燃烧焓的热化学方程式是唯一的，可燃物必须是1mol1.请解释以下热化学方程式的含义：4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(g)ΔH(298K)=905kJ·mol⁻¹若将此热化学方程式中各物质化学式前的系数均乘以2，应如何书写此情况下反应的热化学方程式？【答案】该热化学方程式表示在298K时，4mol气态NH₃与5mol气态O₂反应生成4mol气态NO和6mol气态H₂O时，放出905kJ的热量。若将各物质化学式前的系数均乘以2，热化学方程式为8NH₃(g)+10O₂(g)=8NO(g)+12H₂O(g)ΔH(298K)=1810kJ·mol⁻¹。【解析】热化学方程式的含义根据其定义，明确物质的状态、物质的量以及反应热。根据热化学方程式的运算规则，化学计量数扩大n倍，∆H也扩大n倍，这里系数乘以2，∆H也变为原来的2倍。2.写出298K时下列反应的热化学方程式。（1）0.5molCu(s)与适量O₂(g)反应生成CuO(s)，放出78.65kJ的热量。（2）1molC₂H₄(g)与适量O₂(g)反应生成CO₂(g)和H₂O(g)，放出1411.0kJ的热量。（3）1molC(s)与适量H₂O(g)反应，生成CO(g)和H₂(g)，吸收131.5kJ的热量。【答案】（1）0.5Cu(s)+0.25O₂(g)=0.5CuO(s)∆H(298K)=78.65kJ/mol（2）C₂H₄(g)+3O₂(g)=2CO₂(g)+2H₂O(g)∆H(298K)=1411.0kJ/mol（3）C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)∆H(298K)=+131.5kJ/mol【解析】书写热化学方程式时，先写出正确的化学方程式，然后标明物质的聚集状态，再根据题目给定的热量变化标明反应热及单位。同时注意温度为298K，若不特别说明压强默认101kPa。3.已知：（1）1molN₂(g)中的化学键断裂时需要吸收946kJ的能量。（2）1molO₂(g)中的化学键断裂时需要吸收498kJ的能量。（3）1molNO(g)中的化学键形成时要释放632kJ的能量。请写出N₂(g)与O₂(g)反应生成NO(g)的热化学方程式。【答案】N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)△H=+180kJ/mol【解析】根据反应热的计算方法，∆H=反应物的键能总和生成物的键能总和。N₂(g)与O₂(g)反应生成NO(g)的反应中，反应物的键能总和为946kJ/mol+498kJ/mol=1444kJ/mol，生成物的键能总和为2×632kJ/mol=1264kJ/mol，所以∆H=1444kJ/mol1264kJ/mol=+180kJ/mol，从而得出热化学方程式。4.回答下列问题。（1）在相同温度下，反应①比反应②释放的热量多，为什么？CH₄(g)+2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l)①CH₄(g)+2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(g)②（2）在相同条件下，反应③和反应④释放的热量相差不大，从化学键的角度分析，原因是什么？C₂H₄(g)+H₂(g)=C₂H₆(g)③C₃H₆(g)+H₂(g)=C₃H₈(g)④（注：C₂H₄的结构简式为CH₂=CH₂，C₂H₆的结构简式为CH₃CH₃，C₃H₆的结构简式为CH₃CH=CH₂，C₃H₈的结构简式为CH₃CH₂CH₃）【答案】（1）反应①中生成的是液态水，反应②中生成的是气态水，气态水转化为液态水会放出热量，所以反应①比反应②释放的热量多。（2）反应③和反应④都是碳碳双键断裂、氢气中的氢氢键断裂，形成碳碳单键和碳氢键，断裂和形成的化学键类型和数目相近，所以在相同条件下，反应③和反应④释放的热量相差不大。【解析】（1）物质的聚集状态不同，能量不同，液态水的能量低于气态水，所以气态水变为液态水会放热。（2）从化学键的角度分析反应热，主要看反应过程中化学键的断裂和形成情况，这两个反应中化学键的变化相似，所以热量变化相差不大。5.用H₂或CO可以催化还原NO，以达到消除污染的目的。已知在一定温度下：N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)ΔH₁=+180.5kJ·mol⁻¹①2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l)ΔH₂=571.6kJ·mol⁻¹②2H₂(g)+2NO(g)=N₂(g)+2H₂O(l)ΔH₃③（1）在该温度下反应①属于__________反应（填“吸热”或“放热”）。（2）在该温度下反应①消耗28gN₂(g)时，ΔH₁′=___________________。（3）在该温度下反应②生成1molH₂O(l)时，ΔH₂′=___________________。（4）在该温度下反应③的ΔH₃=___________________。【答案】（1）吸热（2）+180.5kJ·mol⁻¹（3）285.8kJ·mol⁻¹（4）752.1kJ·mol⁻¹【解析】（1）因为ΔH₁=+180.5kJ·mol⁻¹＞0，所以反应①属于吸热反应。（2）反应热与反应物的物质的量无关，只与反应的始态和终态有关，所以消耗28gN₂(g)（即1molN₂）时，ΔH₁′=+180.5kJ·mol⁻¹。（3）反应②中生成2molH₂O(l)时，ΔH₂=571.6kJ·mol⁻¹，所以生成1molH₂O(l)时，ΔH₂′=571.6kJ·mol⁻¹÷2=285.8kJ·mol⁻¹。（4）根据盖斯定律，③=②①，所以ΔH₃=ΔH₂ΔH₁=571.6kJ·mol⁻¹180.5kJ·mol⁻¹=752.1kJ·mol⁻¹。考点1热化学方程式的概念与意义1、热化学方程式2SO2(A.2g二氧化硫气体和1g氧气反应生成2g三氧化硫气体放出197kJ热量B.2mol二氧化硫气体和1mol氧气反应生成2mol三氧化硫气体放出197kJ热量C.2L二氧化硫气体和1L氧气反应生成2L三氧化硫气体吸收197kJ热量D.上述说法都不正确【答案】B【解析】热化学方程式中化学计量数表示物质的量，该方程式表示298K时，2mol气态SO2与1mol气态O2反应生成2mol气态S考点2热化学方程式的书写2、下列热化学方程式书写正确的是()A．2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(加热))2SO3ΔH＝－196.6kJ·mol－1B．H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1C．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJD．C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝＋393.5kJ·mol－1【答案】B【解析】A项中反应物和生成物都未标明聚集状态；C项中ΔH的单位不正确；D项中为放热反应，ΔH符号应为“－”。3．根据所给信息完成下列热化学方程式：(1)已知1molC(石墨，s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3kJ热量，请写出该反应的热化学方程式：。(2)1.7gNH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物，放出22.67kJ的热量：。(3)已知一些化学键的键能数据如表所示：化学键C—HC—FH—FF—F键能/kJ·mol－1414489565155请根据键能数据估算CH4(g)和F2(g)反应生成CF4(g)和HF(g)的热化学方程式：。(4)如图是N2和H2反应生成2molNH3过程中能量变化的示意图，请写出1molNH3分解对应的热化学方程式：___________________________________________。【答案】(1)C(石墨，s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.3kJ·mol－1(2)4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－906.8kJ·mol－1或NH3(g)＋eq\f(5,4)O2(g)=NO(g)＋eq\f(3,2)H2O(g)ΔH＝－226.7kJ·mol－1(3)CH4(g)＋4F2(g)=CF4(g)＋4HF(g)ΔH＝－1940kJ·mol－1(4)NH3(g)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)ΔH＝＋46.2kJ·mol－1【解析】(1)化学式相同的同素异形体除需标明状态还需标明其名称(因为结构不同，具有的能量不同)，如金刚石应表示为“C(金刚石，s)”。1molNH3完全反应放出的热量为226.7kJ。那么相应的热化学方程式为4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－906.8kJ·mol－1或NH3(g)＋eq\f(5,4)O2(g)=NO(g)＋eq\f(3,2)H2O(g)ΔH＝－226.7kJ·mol－1。(3)首(4)根据图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放热反应，则反应热ΔH＝E1－E2＝335kJ·mol－1－427.2kJ·mol－1＝－92.2kJ·mol－1，反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)ΔH＝－92.2kJ·mol－1，则1molNH3分解对应的热化学方程式为NH3(g)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)ΔH＝＋46.2kJ·mol－1考点3热化学方程式的运算4．已知1mol白磷(s)转化为1mol红磷，放出18.39kJ热量，又知：4P(白、s)＋5O2(g)=2P2O5(s)ΔH1①4P(红、s)＋5O2(g)=2P2O5(s)ΔH2②则ΔH1和ΔH2的关系正确的是()A．ΔH1＝ΔH2 B．ΔH1＞ΔH2C．ΔH1＜ΔH2 D．无法确定【答案】C【解析】根据盖斯定律，由①－②可得4P(白、s)＝4P(红、s)，ΔH＝ΔH1－ΔH2，因白磷转化为红磷放出热量，则ΔH＜0，所以ΔH1＜ΔH2。5．已知H2(g)＋Br2(l)=2HBr(g)ΔH＝－72kJ·mol－1，蒸发1molBr2(l)需要吸收的能量为30kJ，其他相关数据如下表：H2(g)Br2(g)HBr(g)1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ436a369则表中a为()A．404 B