高一化學《反應熱的計算》教案設計
高一化學教案：反應熱的計算
1.高一化學蓋斯定律
(1)內(nèi)容
不管化學反應是一步完成或分幾步完成，其反應熱是相同的。或者說，化學反應的反應熱只與反應體系的始終和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關。
(2)理解
能量的釋放或吸收是以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎的，沒有物質(zhì)的變化，就不能引發(fā)能量的變化。
(3)蓋斯定律的重要意義
有些反應進行得很慢，有些反應不容易直接發(fā)生，有些反應的產(chǎn)品不純(有副反應發(fā)生)，這給測定反應熱造成了困難。如果應用蓋斯定律，可以間接地把它們的反應熱計算出來。
2 高一化學反應熱的計算
(1)計算依據(jù)
①熱化學方程式。②蓋斯定律。③燃燒熱的數(shù)據(jù)。
(2)計算方法
如已知
①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJmol-1
②CO(g)+12O2(g)===CO2(g) ΔH2=-283.0 kJmol-1
若C(s)+12O2(g)===CO(g)的反應熱為ΔH。
根據(jù)蓋斯定律，知：
ΔH1=ΔH+ΔH2
則：ΔH=ΔH1-ΔH2=-393.5_kJmol-1-(-283.0_kJmol-1)=-110.5_kJmol-1。
3.根據(jù)蓋斯定律計算：已知金剛石和石墨分別在氧氣中完全燃燒的熱化學方程式為C(金剛石，s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-395.41 kJmol-1, CO2(g)、H2(石墨，s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.51 kJmol-1，則金剛石轉(zhuǎn)化為石墨時的熱化學方程式為
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
由此看來更穩(wěn)定的碳的同素異形體為__________。
答案 C(金剛石，s)===C(石墨，s) ΔH=-1.90 kJmol-1 石墨
解析 由蓋斯定律，要得到金剛石和石墨的轉(zhuǎn)化關系，可將兩個熱化學方程式相減：
C(金剛石，s)===C(石墨，s) ΔH3=ΔH1-ΔH2=-395.41 kJmol-1+393.51 kJmol-1=-1.90 kJmol-1。即C(金剛石，s)===C(石墨，s) ΔH=-1.90 kJmol-1 可見金剛石轉(zhuǎn)化為石墨放出熱量，說明石墨的能量更低，較金剛石穩(wěn)定。
4.已知：
(1)Zn(s)+1/2O2(g)===ZnO(s) ΔH=-348.3 kJmol-1
(2)2Ag(s)+1/2O2(g)===Ag2O(s) ΔH=-31.0 kJmol-1
則Zn(s)+Ag2O(s)===ZnO(s)+2Ag(s)的ΔH等于( )
A.-317.3 kJmol-1 B.-379.3 kJmol-1
C. -332.8 kJmol-1 D.+317.3 kJmol-1
答案 A
解析 由已知(1)、(2)熱化學方程式可知，(1)-(2)即可得到答案。
一、高一化學蓋斯定律的應用
1.常用方法
(1)虛擬路徑法
若反應物A變?yōu)樯晌顴，可以有三個途徑：
①由A直接變?yōu)樯晌顴，反應熱為ΔH
②由A經(jīng)過B變成E，反應熱分別為ΔH1、ΔH2。
③由A經(jīng)過C變成D，再由D變成E，反應熱分別為ΔH3、ΔH4、ΔH5如圖所示：
則有ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5。
(2)加合法
即運用所給方程式通過加減的方法得到所求熱化學方程式。
2.實例
如已知下列兩個熱化學方程式：
①P4(s，白磷)+5O2===P4O10(s) ΔH1=-2 983.2 kJmol-1
②P(s，紅磷)+54O2(g)=14P4O10(s) ΔH2=-738.5 kJmol-1
要寫出白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學方程式可虛擬如下過程。
根據(jù)蓋斯定律：
ΔH=ΔH1 +(—ΔH2)×4
=-2_983.2_kJmol-1+738.5_kJmol-1×4
=-29.2_kJmol (結(jié)果)
所以白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學方程式為P4(s，白磷)===4P(s，紅磷) ΔH=-29.2 kJmol-1。也可利用加合法由①-4×②得白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學方程式。
3.應用蓋斯定律計算反應熱時的注意事項
(1)熱化學方程式同乘以某一個數(shù)時，反應熱數(shù)值也必須乘上該數(shù)。
(2)熱化學方程式相加減時，同種物質(zhì)之間可相加減，反應熱也隨之相加減。
(3)將一個熱化學方程式顛倒時，ΔH的“+”“-”號必須隨之改變。
【典例1】 已知下列熱化學方程式：
(1)Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-25 kJmol-1
(2)3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47 kJmol-1
(3)Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+19 kJmol-1
則FeO(s)被CO(g)還原成Fe(s)和CO2(g)的熱化學方程式為( )
A. FeO+CO===Fe+CO2 ΔH=-11 kJmol-1
B. FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g) ΔH=-22 kJmol-1
C . FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g) ΔH=-11 kJmol-1
D. FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g) ΔH=+11 kJmol-1
解析 Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-25 kJmol-1①，3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47 kJmol-1②，F(xiàn)e3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+19 kJmol-1③，將①式×3-②式得：
2Fe3O4(s)+8CO(g)===6Fe(s)+8CO2(g) ΔH=-25 kJmol-1×3+47 kJmol-1=-28 kJmol-1，
將方程式兩邊同除以2得：
Fe3O4(s)+4CO(g)===3Fe(s)+4CO2(g) ΔH=-14 kJmol-1④，將(④式-③式)÷3即可得出答案。所以A、B、C、D四個選項中，只有C項中的熱化學方程式正確。
答案 C
【變式訓練1】 S(單斜)和S(正交)是硫的兩種同素異形體。
已知：①S(單斜，s)+O2(g)===SO2(g) ΔH1=-297.16 kJmol-1
②S(正交，s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2=-296.83 kJmol-1
③S(單斜，s)===S(正交，s) ΔH3
下列說法正確的是( )
A.ΔH3=+0.33 kJmol-1
B.單斜硫轉(zhuǎn)化為正交硫的反應是吸熱反應
C.S(單斜，s)===S(正交，s) ΔH3<0，正交硫比單斜硫穩(wěn)定
D.S(單斜，s)===S(正交，s) ΔH3>0，單斜硫比正交硫穩(wěn)定
答案 C
二、高一化學反應熱的計算
1.反應熱計算的類型及方法
(1)根據(jù)熱化學方程式計算：反應熱與反應物各物質(zhì)的`物質(zhì)的量成正比。
(2)根據(jù)反應物和生成物的能量計算：
ΔH=生成物的能量和-反應物的能量和。
(3)根據(jù)反應物和生成物的鍵能計算
ΔH=反應物的鍵能和-生成物的鍵能和。
(4)根據(jù)蓋斯定律計算：將熱化學方程式進行適當?shù)摹凹印薄皽p”變形后，由過程的熱效應進行計算、比較。
(5)根據(jù)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)值計算：
Q(放)=n(可燃物)×|ΔH|
(6)根據(jù)比熱公式進行計算：Q=cmΔt。
2.注意事項
(1)反應熱數(shù)值與各物質(zhì)的化學計量數(shù)成正比，因此熱化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)改變時，其反應熱數(shù)值同時做相同倍數(shù)的改變。
(2)熱化學方程式與數(shù)學上的方程式相似，可以移項，同時改變正負號;各項的化學計量數(shù)以及ΔH的數(shù)值可以同時擴大或縮小相同的倍數(shù)。
(3)根據(jù)蓋斯定律，可以將兩個或兩個以上的熱化學方程式包括其ΔH相加或相減，得到一個新的熱化學方程式。
(4)求總反應的反應熱，不能不假思索地將各步反應的反應熱簡單相加。不論一步進行還是分步進行，始態(tài)和終態(tài)完全一致，蓋斯定律才成立。某些物質(zhì)只是在分步反應中暫時出現(xiàn)，最后應該恰好消耗完。
【典例2】 已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃燒熱分別是-285.8 kJmol-1、-1 411.0 kJmol-1和-1 366.8 kJmol-1，則由C2H4(g)和H2O(l)反應生成C2H5OH(l)的ΔH為( )
A.-44.2 kJmol-1 B.+44.2 kJmol-1
C.-330 kJmol-1 D.+330 kJmol-1
解析 解答本題可先寫出相關的熱化學方程式，然后根據(jù)熱化學方程式進行分析、計算。根據(jù)題給各物質(zhì)燃燒熱數(shù)據(jù)可得相關熱化學方程式為
①H2(g)+12O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJmol-1;
②C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1 411.0 kJmol-1;
③C2H5OH(l)+3O2(g)===3H2O(l)+2CO2(g) ΔH=-1 366.8 kJmol-1
由②-③可得：C2H4(g)+H2O(l)===C2H5OH(l) ΔH=-44.2 kJmol-1，故A選項正確。
答案 A
【變式訓練2】 已知：N2(g)+2O2(g)===2NO2(g) ΔH=+67.7 kJmol-1①
N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-543 kJmol-1②
12H2(g)+12F2(g)===HF(g) ΔH=-269 kJmol-1③
H2(g)+12O2(g)===H2O(g) ΔH=-242 kJmol-1④
(1)寫出肼(N2H4)和NO2反應的熱化學方程式
________________________________________________________________________。
(2)有人認為若用氟氣代替二氧化氮作氧化劑，則反應釋放的能量更大，肼和氟氣反應的熱化學方程式為
________________________________________________________________________。
答案 (1)2N2H4(g)+2NO2(g)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 153.7 kJmol-1
(2)N2H4(g)+2F2(g)===N2(g)+4HF(g) ΔH=-1 135 kJmol-1
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