高中 化學(xué) 選擇性必修1 第一章 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)《第二節(jié) 反應(yīng)熱的計算》課件

第二節(jié)反應(yīng)熱的計算

第一章第二節(jié)反應(yīng)熱的計算1.了解蓋斯定律及其簡單應(yīng)用。2.能進(jìn)行反應(yīng)焓變的簡單計算。課程標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)一蓋斯定律1任務(wù)二反應(yīng)熱的計算2隨堂演練3內(nèi)容索引課時測評4任務(wù)一蓋斯定律新知構(gòu)建1.蓋斯定律的內(nèi)容通過大量實(shí)驗(yàn)證明，不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。換句話說，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)，這就是蓋斯定律。交流研討1.如何寫出甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式？提示：根據(jù)蓋斯定律，由

×(①＋②)可得目標(biāo)熱化學(xué)方程式：CH4(g)＋2NO2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g)

ΔH＝－867kJ·mol－1。2.由N2O和NO反應(yīng)生成N2和NO2的能量變化如圖所示，若生成1molN2，其ΔH是多少？

提示：ΔH＝209kJ·mol－1－348kJ·mol－1＝－139kJ·mol－1。2.蓋斯定律的意義應(yīng)用蓋斯定律可以間接計算出反應(yīng)很慢或不容易直接發(fā)生的或伴有副反應(yīng)的反應(yīng)的反應(yīng)熱。3.蓋斯定律的應(yīng)用利用已知反應(yīng)的反應(yīng)熱計算未知反應(yīng)的反應(yīng)熱。若反應(yīng)物A經(jīng)反應(yīng)生成生成物D，可以有兩個途徑：①由A直接變成D，反應(yīng)熱為ΔH；②由A經(jīng)過B生成C，再由C生成D，每步的反應(yīng)熱分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3。如下圖所示：

則ΔH＝________________。ΔH1＋ΔH2＋ΔH3應(yīng)用評價1.已知：P4(s，白磷)＋5O2(g)===P4O10(s)

ΔH1

P(s，紅磷)＋

O2(g)===P4O10(s)

ΔH2設(shè)計成如下轉(zhuǎn)化路徑，請?zhí)羁眨?/p>

則ΔH＝________________。ΔH1－4ΔH22.已知25℃、101kPa下，1mol水蒸發(fā)為水蒸氣需要吸熱44.01kJ，2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)

ΔH＝＋571.66kJ·mol－1C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)

ΔH＝＋131.29kJ·mol－1

1mol水蒸發(fā)為水蒸氣的熱化學(xué)方程式為___________________________________________。(1)H2O(l)===H2O(g)

ΔH＝＋44.01kJ·mol－1(2)計算出反應(yīng)C(s)＋

O2(g)===CO(g)的反應(yīng)熱(寫出計算過程)。答案：由①H2O(l)===H2O(g)

ΔH＝＋44.01kJ·mol－1，②2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)

ΔH＝＋571.66kJ·mol－1，③C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)

ΔH＝＋131.29kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律③－

×②＋①得C(s)＋

O2(g)===O2(g)===CO(g)

ΔH＝＋131.29kJ·mol－1－

×571.66kJ·mol－1＋44.01kJ·mol－1＝－110.53kJ·mol－1。思維建模解題流程——四步分析法第一步：分析目標(biāo)反應(yīng)和已知反應(yīng)的差異，明確目標(biāo)反應(yīng)物和生成物，以及需要約掉的中間產(chǎn)物。第二步：將每個已知的熱化學(xué)方程式兩邊同乘以某個合適的數(shù)，使已知熱化學(xué)方程式中某種反應(yīng)物或生成物的化學(xué)計量數(shù)與目標(biāo)熱化學(xué)方程式中的該物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)一致，熱化學(xué)方程式的焓變也進(jìn)行相應(yīng)的計算。思維建模第三步：將已知熱化學(xué)方程式相加減消掉目標(biāo)反應(yīng)熱化學(xué)方程式中沒有的物質(zhì)(同側(cè)相減，異側(cè)相加消去中間產(chǎn)物)。第四步：得出目標(biāo)熱化學(xué)方程式(目標(biāo)熱化學(xué)方程式化學(xué)計量數(shù)不能存在公約數(shù)，

應(yīng)為最簡形式)。以上步驟可以概括為找目標(biāo)、看來源、調(diào)化學(xué)計量數(shù)、相加減、得答案。返回任務(wù)二反應(yīng)熱的計算新知構(gòu)建1.利用熱化學(xué)方程式計算已知：FeS2(s)＋

O2(g)===Fe2O3(s)＋2SO2(g)

ΔH＝－853kJ·mol－1計算1kg黃鐵礦(FeS2的含量為90%)完全燃燒放出的熱量為________kJ。2.利用燃燒熱計算已知乙烷的燃燒熱為1560kJ·mol－1，則25℃、101kPa時15g乙烷完全燃燒生成液態(tài)水時放出的熱量為_____kJ。3.利用蓋斯定律計算4.根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量計算ΔH＝生成物的總能量－反應(yīng)物的總能量5.利用燃燒熱(ΔH)計算ΔH＝反應(yīng)物燃燒熱(ΔH)之和－生成物燃燒熱(ΔH)之和6397.5780交流研討甲醇是重要的化工原料，又可作為燃料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇，發(fā)生的主要反應(yīng)如下：Ⅰ.CO(g)＋2H2(g)

CH3OH(g)

ΔH1Ⅱ.CO2(g)＋3H2(g)

CH3OH(g)＋H2O(g)

ΔH2＝－58kJ·mol－1Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)

CO(g)＋H2O(g)

ΔH3已知反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：化學(xué)鍵H—HC—OC≡O(shè)H—OC—HE/(kJ·mol－1)4363511076462.8413.41.根據(jù)化學(xué)鍵的鍵能計算ΔH1。提示：ΔH1＝(1076kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1)－(3×413.4kJ·mol－1＋351kJ·mol－1＋462.8kJ·mol－1)＝－106kJ·mol－1。2．根據(jù)上述數(shù)據(jù)能否計算CO2中C=O鍵的鍵能？鍵能為多少？提示：能計算；ΔH2＝[2E(C=O)＋3×436kJ·mol－1]－(3×413.4kJ·mol－1＋351kJ·mol－1＋462.8kJ·mol－1＋2×462.8kJ·mol－1)＝－58kJ·mol－1，故E(C=O)＝806.8kJ·mol－1。化學(xué)鍵H—HC—OC≡O(shè)H—OC—HE/(kJ·mol－1)4363511076462.8413.43．計算ΔH3。提示：反應(yīng)Ⅲ＝反應(yīng)Ⅱ－反應(yīng)Ⅰ，因此ΔH3＝－58kJ·mol－1－(－106kJ·mol－1)＝＋48kJ·mol－1。4．根據(jù)反應(yīng)Ⅱ，放出29kJ熱量時，反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為多少(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)?提示：根據(jù)熱化學(xué)方程式可知放出29kJ熱量時，反應(yīng)的H2為1.5mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為1.5×2NA＝3NA?；瘜W(xué)鍵H—HC—OC≡O(shè)H—OC—HE/(kJ·mol－1)4363511076462.8413.4應(yīng)用評價1．已知共價鍵的鍵能與熱化學(xué)方程式信息如下表：則2O(g)===O2(g)的ΔH為A．428kJ·mol－1

B．－428kJ·mol－1C．498kJ·mol－1

D．－498kJ·mol－1共價鍵H—HH—OE/(kJ·mol－1)436463熱化學(xué)方程式2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH＝－482kJ·mol－1√反應(yīng)的ΔH＝2E(H—H)＋E(O==O)－4E(H—O)，－482kJ/mol＝2×

436kJ/mol＋E(O==O)－4×463kJ/mol，解得O==O鍵的鍵能為498kJ/mol，2個氧原子結(jié)合生成氧氣的過程需要釋放能量，因此2O(g)===

O2(g)的ΔH＝－498kJ/mol。2．合成氨工業(yè)上常用下列方法制備H2：方法Ⅰ：C(s)＋2H2O(g)

CO2(g)＋2H2(g)方法Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)已知：①C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH1＝－394kJ·mol－1；②2C(s，石墨)＋O2(g)===2CO(g)

ΔH2＝－222kJ·mol－1；③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH3＝－484kJ·mol－1。試計算25℃時由方法Ⅱ制備1000gH2所放出的能量為_________。20500kJCO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)的ΔH＝ΔH1－

ΔH2－

ΔH3＝－394kJ·mol－1－

×(－222kJ·mol－1)－

×(－484kJ·mol－1)＝－41kJ·mol－1，所以制備1000gH2所放出的能量為20500kJ。返回隨堂演練√1.在298K、100kPa時，已知：2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)

ΔH1,Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)

ΔH2,2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)

ΔH3,則ΔH3與ΔH1和ΔH2間的關(guān)系正確的是A.ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2

B.ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C.ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D.ΔH3＝ΔH1－ΔH2①2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)

ΔH1

②Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)

ΔH2③2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)

ΔH3

由蓋斯定律可知，③＝①＋2×②，因此ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2；故選A。2.某科學(xué)家利用二氧化鈰(CeO2)在太陽能作用下將H2O、CO2轉(zhuǎn)變成H2、CO。其過程如下：mCeO2

(m－x)CeO2·xCe＋xO2，

(m－x)

CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2

mCeO2＋xH2＋xCO，下列說法不正確的是A.該過程中CeO2沒有消耗B.該過程實(shí)現(xiàn)了太陽能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化C.右圖中ΔH1＝－(ΔH2＋ΔH3)D.右圖中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3√將兩個過程的反應(yīng)加起來可得總反應(yīng)為H2O＋CO2===H2＋CO＋O2，反應(yīng)中CeO2沒有消耗，CeO2作催化劑，A正確；該過程中在太陽能作用下將H2O、CO2轉(zhuǎn)變?yōu)镠2、CO，所以把太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，B正確；由圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系及蓋斯定律可知：－ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，即ΔH1＝－(ΔH2＋ΔH3)，C正確，D錯誤；故選D。3.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。已知反應(yīng)：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝akJ/mol；②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)

ΔH＝bkJ/mol。其他數(shù)據(jù)如表：

下列說法正確的是A.上表中x＝B.H2O(g)===H2O(l)

ΔH＝(a－b)kJ/molC.當(dāng)有4NA個C—H鍵斷裂時，反應(yīng)放出的熱量一定為akJD.a＞b且甲烷燃燒熱為b

kJ/mol化學(xué)鍵C===OO===OC—HO—H鍵能/(kJ·mol－1)798x413463√4.(1)隨著化石能源的減少，新能源的開發(fā)利用日益迫切。Bunsen熱化學(xué)循環(huán)制氫工藝由下列三個反應(yīng)組成：SO2(g)＋I(xiàn)2(g)＋2H2O(g)===2HI(g)＋H2SO4(l) ΔH＝akJ·mol－12H2SO4(l)===2H2O(g)＋2SO2(g)＋O2(g)

ΔH＝bkJ·mol－12HI(g)===H2(g)＋I(xiàn)2(g)

ΔH＝ckJ·mol－1則：2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)

ΔH＝_________kJ·mol－1。2a＋b＋2c將題給熱化學(xué)方程式依次編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，根據(jù)蓋斯定律，由Ⅰ×2＋Ⅱ＋Ⅲ×2得2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)

ΔH＝(2a＋b＋2c)kJ·mol－1。(2)發(fā)射衛(wèi)星時可用肼(N2H4)為燃料，用二氧化氮作氧化劑，這兩種物質(zhì)反應(yīng)生成氮?dú)夂退魵狻Ｒ阎孩貼2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)

ΔH1＝＋67.7kJ·mol－1②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)

ΔH2＝－534kJ·mol－1。試計算1mol肼與二氧化氮完全反應(yīng)時放出的熱量為________kJ，寫出肼與二氧化氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：________________________________________________________。567.85根據(jù)蓋斯定律，由②×2－①得：2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)

ΔH＝(－534kJ·mol－1)×2－67.7kJ·mol－1＝－1135.7kJ·mol－1，則1mol肼與二氧化氮完全反應(yīng)時放出的熱量為567.85kJ。返回課時測評√題點(diǎn)一蓋斯定律及其應(yīng)用1.在一定溫度壓強(qiáng)下，依據(jù)圖示關(guān)系，下列說法不正確的是A.C(石墨)＋CO2(g)===2CO(g)

ΔH＝ΔH1－ΔH2B.1molC(石墨)和1molC(金剛石)分別與足量O2反應(yīng)全部轉(zhuǎn)化為CO2(g)，前者放熱多C.ΔH5＝ΔH1－ΔH3D.化學(xué)反應(yīng)的ΔH，只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無關(guān)√2.汽車尾氣中的NOx、CO、碳?xì)浠衔锿ㄟ^排氣系統(tǒng)的凈化裝置(催化劑主要由Rh、Pd、Pt等物質(zhì)和稀土材料組成)轉(zhuǎn)化為無害氣體，凈化原理如下。下列分析正確的是

A.催化劑能改變ΔHB.NOx發(fā)生了氧化反應(yīng)C.CO轉(zhuǎn)化為CO2時，CeO2轉(zhuǎn)化為CeO2－mD.NO2的水溶液能導(dǎo)電，NO2為電解質(zhì)催化劑只能改變反應(yīng)的活化能，不能改變反應(yīng)的ΔH，A錯誤；由圖可知，NOx變?yōu)榈獨(dú)猓氐幕蟽r降低，得電子被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，B錯誤；CO轉(zhuǎn)化為CO2時，碳元素化合價升高，CeO2反應(yīng)時得電子化合價降低生成CeO2－m，C正確；NO2的水溶液能導(dǎo)電是因?yàn)镹O2與水反應(yīng)生成了硝酸，硝酸可以導(dǎo)電，NO2本身在水溶液中無法電離，不能導(dǎo)電，所以NO2為非電解質(zhì)，D錯誤；故答案選C?！?.天然氣水蒸氣轉(zhuǎn)化法是目前獲取H2的主流方法，CH4經(jīng)過兩步反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為H2和CO2，其能量變化如圖：

則總反應(yīng)

CH4(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)的ΔH等于A.＋82.7kJ·mol－1 B.＋165.4kJ·mol－1C.－82.7kJ·mol－1 D.－165.4kJ·mol－1√題點(diǎn)二反應(yīng)熱的計算4.已知H—H鍵的鍵能為436kJ·mol－1，H—N鍵的鍵能為391kJ·mol－1，根據(jù)熱化學(xué)方程式N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)

ΔH＝－92kJ·mol－1，推求N≡N鍵的鍵能是A.431kJ·mol－1 B.946kJ·mol－1C.649kJ·mol－1 D.1130kJ·mol－1反應(yīng)的ΔH等于反應(yīng)物的總鍵能減去生成物的總鍵能，設(shè)N≡N鍵的鍵能是x，則－92kJ·mol－1＝x＋3×436kJ·mol－1－6×391kJ·mol－1，求得x＝946kJ·mol－1，故選B?！?.(2023·河南省鄭州市高二期末)一定條件下，H2和Cl2反應(yīng)生成HCl的能量變化如圖所示。下列說法正確的是

A.斷裂1molHCl中的化學(xué)鍵吸收能量862kJB.形成1molCl—Cl鍵吸收能量243kJC.一定條件下，H2、Cl2和HCl中，最穩(wěn)定的為HClD.H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH＝－183kJ/mol斷裂1molHCl中的化學(xué)鍵吸收能量是431kJ，故A錯誤；形成1molCl—Cl鍵放出能量是243kJ，故B錯誤；鍵能越大越穩(wěn)定，H—H鍵鍵能最大，H2最穩(wěn)定，故C錯誤；ΔH可以用反應(yīng)物的總鍵能減去生成物的總鍵能，ΔH＝(436＋243)kJ/mol－2×431kJ/mol＝－183kJ/mol，故D正確；故選D?！?.鎂和鹵素單質(zhì)(X2)反應(yīng)的相對能量變化如圖所示。下列說法正確的是

A.熱穩(wěn)定性：MgF2>MgCl2>MgBr2>MgI2B.22.4LF2(g)與足量的Mg充分反應(yīng)，放熱1124kJC.工業(yè)上可用電解MgCl2溶液的方法冶煉金屬M(fèi)g，該過程需要吸收熱量D.由圖可知，MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(l)

ΔH＝－117kJ·mol－1A項(xiàng)，物質(zhì)的能量越低越穩(wěn)定，根據(jù)圖像數(shù)據(jù)分析，化合物的熱穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镸gF2>MgCl2>MgBr2>MgI2，正確；B項(xiàng)，沒有說明是否在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4LF2(g)不一定為1mol，錯誤；C項(xiàng)，工業(yè)上用電解熔融MgCl2的方法冶煉金屬M(fèi)g，而不是電解MgCl2溶液，錯誤；D項(xiàng)，①M(fèi)g(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)

ΔH＝－641kJ·mol－1，②Mg(s)＋Br2(g)===MgBr2(s)ΔH＝－524kJ·mol－1，由①－②得MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(g)

ΔH＝－117kJ·mol－1，而Br2(g)變成Br2(l)會放出熱量，則MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(l)的ΔH<－117kJ·mol－1，錯誤?！?.在一定條件下，CH4和CO燃燒的熱化學(xué)方程式分別為CH4(g)＋2O2(g)===2H2O(l)＋CO2(g)

ΔH＝－890kJ·mol－1，2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)

ΔH＝－566kJ·mol－1。若某CH4和CO的混合氣體充分燃燒，放出的熱量為262.9kJ，生成的CO2用過量的飽和石灰水完全吸收，得到50g白色沉淀。則混合氣體中CH4和CO的體積比為A.1∶2 B.1∶3C.2∶1 D.2∶3√8.已知：①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)

ΔH1＝akJ·mol－1，②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)

ΔH2＝－220kJ·mol－1。H—H鍵、O===O鍵和O—H鍵的鍵能分別為436kJ·mol－1、496kJ·mol－1和462kJ·mol－1，則a為A.－332 B.－118C.＋350 D.＋130根據(jù)蓋斯定律和焓變與鍵能的關(guān)系解答。結(jié)合題中給出的鍵能可得出熱化學(xué)方程式：③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH3＝(2×436＋496－4×462)kJ·mol－1＝－480kJ·mol－1，由蓋斯定律將(②－③)×得①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)

ΔH1＝(ΔH2－ΔH3)×＝[－220kJ·mol－1－(－480kJ·mol－1)]×＝＋130kJ·mol－1，即a＝＋130，選項(xiàng)D正確。9.磷元素是生物體必需的常量元素，存在于人體所有細(xì)胞中，是構(gòu)成骨髓和牙齒的必要物質(zhì)，幾乎參與所有生理上的化學(xué)反應(yīng)。白磷、紅磷是磷的兩種同素異形體，在空氣中燃燒得到磷的氧化物，空氣不足時生成P4O6，空氣充足時生成P4O10。(1)已知298K時白磷、紅磷完全燃燒的熱化學(xué)方程式分別為①P4(s，白磷)＋5O2(g)===P4O10(s)

ΔH1＝－2983.2kJ·mol－1；②P(s，紅磷)＋

O2(g)===P4O10(s)

ΔH2＝－738.5kJ·mol－1。則該溫度下白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式為_____________________________________________。P4(s，白磷)===4P(s，紅磷)

ΔH＝－29.2kJ·mol－1根據(jù)蓋斯定律，①－4×②可得：P4(s，白磷)====4P(s，紅磷)

ΔH＝－2983.2kJ·mol－1－(－738.5kJ·mol－1)×4＝－29.2kJ·mol－1。(2)已知298K時白磷不完全燃燒的熱化學(xué)方程式為P4(s，白磷)＋3O2(g)===P4O6(s)

ΔH＝－1638kJ·mol－1。在某密閉容器中加入62g白磷和50.4L氧氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，控制條件使之恰好完全反應(yīng)。則所得到的P4O10與P4O6的物質(zhì)的量之比為________，反應(yīng)過程中放出的熱量為____________。n(白磷)＝

＝0.5mol，n(O2)＝

＝2.25mol