高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第1節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第3課時(shí)反應(yīng)焓變的計(jì)算教學(xué)設(shè)計(jì)1 魯科版選修4

1、第1章第1節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第3課時(shí)反應(yīng)焓變的計(jì)算【教學(xué)目標(biāo)】1.知識(shí)與技能蓋斯定律及其應(yīng)用。2.過(guò)程與方法(1)通過(guò)“聯(lián)想.質(zhì)疑”等活動(dòng)，訓(xùn)練學(xué)生的思維能力；(2)通過(guò)“活動(dòng)探究”等實(shí)踐活動(dòng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)的基本訓(xùn)練；(3)通過(guò)“交流研討”等學(xué)生互動(dòng)和師生互動(dòng)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)腦能力以及獲取、分析處理、歸納信息的能力；(4) 通過(guò)閱讀“拓展視野”“資料在線”“方法導(dǎo)引”“追根尋源”等資料，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，增加學(xué)生全面的能力。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀使學(xué)生能從能量角度比較深刻的了解化學(xué)科學(xué)對(duì)人類的貢獻(xiàn)，通過(guò)進(jìn)一步了解化學(xué)的研究特點(diǎn)，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，建立基本的化學(xué)科學(xué)思維?！窘虒W(xué)過(guò)程】

2、反應(yīng)焓變的計(jì)算方法：由蓋斯定律可知，若一個(gè)化學(xué)方程式可由另外幾個(gè)化學(xué)方程式相加減而得到，則該化學(xué)反應(yīng)的焓變即為這幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)焓變的代數(shù)和。因此可利用已知化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，通過(guò)代數(shù)的加減來(lái)求得某一反應(yīng)的熱效應(yīng)。但運(yùn)算時(shí)必須注意，欲消去的物質(zhì)的種類、狀態(tài)均應(yīng)該相同。一、反應(yīng)焓變的計(jì)棄1.蓋斯定律定義：對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，無(wú)論是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)焓變都是一樣的。即化學(xué)反應(yīng)的焓變只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)的過(guò)程無(wú)關(guān)。 化學(xué)反應(yīng)h2(g)o2(g)h2o(l)可看作由以下兩步完成：其中，h2（g）+o2（g）= h2o（g）；h1=241.8kj/molh2o（g）=h2o（l）；h2=

3、44.0kj/mol根據(jù)蓋斯定律可得：h=h1h2=285.8kj/mol2.蓋斯定律的應(yīng)用：對(duì)于無(wú)法或較難通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)焓變的反應(yīng)，可應(yīng)用蓋斯定律計(jì)算求得。3能否根據(jù)熱化學(xué)方程式求參加反應(yīng)的某物質(zhì)放出或吸收的熱量？答案：能。根據(jù)熱化學(xué)方程式確定1 mol該物質(zhì)參加反應(yīng)時(shí)的焓變，再乘以其物質(zhì)的量即可 。 【探究新知】 焓變的計(jì)算1、 利用熱化學(xué)方程式求焓變熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)應(yīng)與h的數(shù)值成_比例關(guān)系，焓變與反應(yīng)物或生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)呈同比例改變，因此可將焓變看做是熱化學(xué)方程式的一個(gè)組成部分，反應(yīng)的焓變與參加反應(yīng)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量成正比?！纠?】沼氣是一種能源，它的主要成分是ch4

4、。0.5molch4完全燃燒生成co2和液態(tài)h2o時(shí)，放出445kj熱量，則反應(yīng)ch4（g）4o2（g）co2（g）2h2o的h _kj·mol1解析0.5molch4完全燃燒放出445kj熱量，1molch4完全燃燒應(yīng)放出890kj熱量，h-890 kj·mol1。答案：-890 【深度思考1】能否將答案寫(xiě)作890？答案：不能，因?yàn)殪首兗瓤梢员硎痉艧?，又可以表示吸熱，因此需要用?”、“-”號(hào)加以區(qū)分。2、 利用蓋斯定律求焓變 若一個(gè)化學(xué)方程式可由另外幾個(gè)化學(xué)方程式相加減而得到，則該反應(yīng)的焓變即為這幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)焓變的代數(shù)和。 【例2】試?yán)?98k時(shí)下述反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)

5、算此溫度下 2n2h4(g) + 2no2(g) = 3n2(g) + 4h2o(g)的反應(yīng)焓變。 n2（g） + 2o2（g） = 2no2（g） h1 = + 67.7kjmol1 n2h4（g）+ o2（g） = n2（g）+ h2o（g） h2 = 534kjmol1 解析將第二個(gè)反應(yīng)化學(xué)計(jì)量數(shù)與h2 同時(shí)乘以2，然后與第一個(gè)反應(yīng)相減，即可得2n2h4(g) + 2no2(g) = 3n2(g) + 4h2o(g)的焓變?yōu)閔=2h2 -h1 =-1135.7 kjmol1。 【方法技巧】應(yīng)用蓋斯定律進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)反應(yīng)過(guò)程。同時(shí)注意： 方程式中各物質(zhì)的系數(shù)與h同等倍數(shù)的擴(kuò)大或

6、縮小。 當(dāng)方程式進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí)，h也同樣要進(jìn)行加減運(yùn)算，且要帶“+”、“-”符號(hào)，即總方程式的焓變等于各方程式焓變的代數(shù)和。 通過(guò)蓋斯定律計(jì)算比較反應(yīng)熱的大小時(shí)，同樣不能忽略h的符號(hào)。 當(dāng)設(shè)計(jì)的反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號(hào)相反。（5）蓋斯定律的運(yùn)算過(guò)程與數(shù)學(xué)上的向量運(yùn)算有相似之處。3根據(jù)化學(xué)鍵斷裂和形成過(guò)程中的能量變化來(lái)計(jì)算焓變等于破壞舊化學(xué)鍵吸收的能量與形成新化學(xué)鍵所放出的能量之差。he(反應(yīng)物的化學(xué)鍵斷裂吸收的總能量)e(生成物的化學(xué)鍵形成放出的總能量)【例3】已知斷裂或形成1mol共價(jià)鍵所需要或產(chǎn)生的能量稱之為鍵能。以下是部分共價(jià)鍵鍵能數(shù)據(jù)：pp 198kjmo

7、l1，po360kjmol1，o=o 498kjmol1。 試根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算下面這個(gè)反應(yīng)的焓變。 p4(s,白磷) + 3o2(g) = p4o6(s) h = ？ 氧原子 磷原子p4 分子結(jié)構(gòu) p4o6 分子結(jié)構(gòu) 【解析】1molp4分子中含有6molp-p鍵，1molo2中有1mol o=o，1mol p4o6有12mol po，因此p4(s,白磷) + 3o2(g) = p4o6(s) h = -12×360+6×198+3×498=-1638 kjmol1。 【深度思考3】利用化學(xué)鍵計(jì)算反應(yīng)焓變的關(guān)鍵是準(zhǔn)確計(jì)算物質(zhì)中含有化學(xué)鍵的數(shù)目。如1molh2o中含

8、有2molh-o鍵，1molnh3中含有3moln-h鍵，1molch4中含有4molc-h鍵。二、蓋斯定律的理解熱化學(xué)方程式焓變之間的關(guān)系aa=bh1a=bh2h2h1或h1ah2aa=bh1b=aah2h1h2hh1h2三、利用蓋斯定律書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式特別提醒：通過(guò)熱化學(xué)方程式變形時(shí)，利用“加法”不容易出錯(cuò)。四、學(xué)生通過(guò)幾個(gè)課時(shí)的學(xué)習(xí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題，需要熟練掌握如下幾點(diǎn)：1書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式良好的思維習(xí)慣(1)第一步，寫(xiě)出正確的化學(xué)方程式；(2)第二步，注明每一種物質(zhì)的聚集狀態(tài)；(3)第三步，書(shū)寫(xiě)h，首先確定焓變的正負(fù)，然后確定焓變的數(shù)值，最后，書(shū)寫(xiě)焓變的單位。2書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)注意

9、的問(wèn)題(1)判定反應(yīng)是放熱還是吸熱，確定h的符號(hào)：放熱為“”，吸熱為“”。(2)計(jì)算反應(yīng)的焓變根據(jù)題給反應(yīng)物或生成物的量，計(jì)算反應(yīng)的焓變，并依據(jù)焓變的數(shù)值確定各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，題目中常常給出反應(yīng)物的質(zhì)量或濃度，需要換算成物質(zhì)的量。根據(jù)化學(xué)鍵鍵能計(jì)算焓變：h反應(yīng)物的鍵能總和生成物的鍵能總和。(3)正確標(biāo)注反應(yīng)物狀態(tài)反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)不同，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)熱數(shù)值不同。因此，必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)(s、l、g、aq)才能完整地體現(xiàn)出熱化學(xué)方程式的意義。對(duì)于化學(xué)式形式相同的同素異形體，還必須注明物質(zhì)名稱，如c(金剛石，s)。五、檢測(cè)題1. 已知：2ch4(g)3o2(g)=2co(g)4h2o(g)

10、ha kj·mol12co(g)o2(g)=2co2(g)h220 kj·mol1ch、o=o、oh和co鍵的鍵能分別為415 kj·mol1、496 kj·mol1、462 kj·mol1和847 kj·mol1，則a為()a780b1 560c670d1 0002. 燃煤煙氣脫硫可用生物質(zhì)熱解氣(主要成分：co、ch4、h2)將so2在一定條件下還原為單質(zhì)硫。已知：c(s)o2(g)=co2(g)h1393.5 kj· mol1co2(g)c(s)=2co(g)h2172.5 kj· mol1s(s)o2(g)

11、=so2(g)h3296.0 kj· mol1則反應(yīng)2co(g)so2(g)=s(s)2co2(g)的h為()a270 kj· mol1b862 kj· mol1c270 kj· mol1d862 kj· mol13. 已知：hcn(aq)naoh(aq)=nacn(aq)h2o(l)h12.1 kj·mol1；hcl(aq)naoh(aq)=nacl(aq)h2o(l)h57.3 kj·mol1；則hcn在水溶液中電離的h等于()a69.4 kj·mol1b45.2 kj·mol1c45.2 kj

12、83;mol1d69.4 kj·mol14. 紅磷(p)和cl2發(fā)生反應(yīng)生成pcl3和pcl5，反應(yīng)過(guò)程和能量的關(guān)系如下圖所示，圖中的h表示生成1 mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù)。已知pcl5分解生成pcl3和cl2，該分解反應(yīng)是可逆反應(yīng)。下列說(shuō)法正確的是()a其他條件不變，升高溫度有利于pcl5的生成b反應(yīng)2p(s)5cl2(g)=2pcl5(g)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)熱h399 kj/molcp與cl2反應(yīng)生成pcl3的熱化學(xué)方程式為：2p(s)3cl2(g)=2pcl3(g)h306 kj/mold其他條件不變，對(duì)于pcl5分解生成pcl3和cl2的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，pcl5的轉(zhuǎn)化率減小，平衡常數(shù)k不變5

13、. 下列依據(jù)熱化學(xué)方程式得出的結(jié)論正確的是()a已知2h2(g)o2(g)=2h2o(g)h483.6 kj·mol1，則氫氣的燃燒熱為241.8 kj·mol1b已知naoh(aq)hcl(aq)=nacl(aq)h2o(l)h57.3 kj·mol1，則含40.0 g naoh的稀溶液與稀醋酸完全中和，放出57.3 kj的熱量c已知2c(s)2o2(g)=2co2(g)ha；2c(s)o2(g)=2co(g)hb，則a>bd已知c(石墨，s)=c(金剛石，s)h>0，則石墨比金剛石穩(wěn)定6. 已知：c(s)o2(g)=co2(g)h1co2(g)c(

14、s)=2co(g)h22co(g)o2(g)=2co2(g)h34fe(s)3o2(g)=2fe2o3(s)h43co(g)fe2o3(s)=3co2(g)2fe(s)h5下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷正確的是()ah1>0，h30bh2>0，h4>0ch1h2h3dh3h4h5參考答案1. 【解析】將已知兩個(gè)反應(yīng)相加，消去反應(yīng)中的co，得到新反應(yīng)：2ch4(g)4o2(g)=2co2(g)4h2o(g)h(a220)kj·mol1，結(jié)合鍵能可求出a，即(a220)kj·mol18×415 kj·mol14×496 kj·

15、;mol14×847 kj·mol18×462 kj·mol1，則a1 560。故選b項(xiàng)?！敬鸢浮縝2. 【解析】根據(jù)蓋斯定律，由可得，2co(g)so2(g)=s(s)2co2(g)hh1h2h3393.5 kj· mol1172.5 kj· mol1(296.0 kj· mol1)270 kj· mol1，本題選c?！敬鸢浮縞3. 【解析】hcn(aq)oh(aq)=cn(aq)h2o(l)h12.1 kj·mol1h2o(l)=oh(aq)h(aq)h57.3 kj·mol1上述兩式相加：

16、hcn(aq)=h(aq)cn(aq)h45.2 kj·mol1?！敬鸢浮縞4. 【解析】d由圖可知，p和cl2反應(yīng)生成pcl5的熱化學(xué)方程式是：2p(s)5cl2(g)=2pcl5(g)h798 kj/mol，則a、b項(xiàng)錯(cuò)誤；圖中的h表示生成1 mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù)，c項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度不變，平衡常數(shù)不變，d項(xiàng)正確?！敬鸢浮縟5. 【解析】d在25 ，101 kpa時(shí)，1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時(shí)所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱，a錯(cuò)誤；中和熱為57.3 kj·mol1，則含40.0 g naoh的稀溶液與稀醋酸完全中和，放出的熱量小于57.3 kj，b錯(cuò)誤；碳完全燃燒放出的熱比不完全燃燒放熱多，即a<b，c錯(cuò)誤；根據(jù)d項(xiàng)知石墨的能量比金剛石小，則較穩(wěn)定，d正確。【答案】d6. 【解析】ca項(xiàng)，c(s)、co(g)在o2(g)中燃燒生成co2均為放熱反應(yīng)，則有h1<0、h3<0；b項(xiàng)，co2(g)與c(s)在高溫條件下反應(yīng)生成co(g)，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則有h2>0；fe(s)與o2(g)反應(yīng)生成fe2o3(s)為放熱反應(yīng)，則有h4<0；c項(xiàng)，將