1、第第2 2课时热化学方程式反应焓变的计算课时热化学方程式反应焓变的计算第第1 1章章2021内容索引课前篇课前篇 素养初探素养初探课堂篇课堂篇 素养提升素养提升素养目标1.掌握热化学方程式的书写,从而形成变化观念与平衡思想的学科核心素养。2.理解盖斯定律的内容,体验证据推理与模型认知的学科核心素养。3.熟悉常见化学反应热的计算方法,能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算,培养证据推理与模型认知的化学核心素养。课前篇课前篇 素养初探素养初探知识铺垫如何定量描述化学反应的能量变化?提示利用焓变(H)可定量描述化学反应的能量变化。必备知识一、热化学方程式1.定义:把一个化学反应中物质的变化和反应的
2、焓变同时表示出来的式子。2.意义:热化学方程式不仅表明了物质的变化,还表示了能量的变化。3.实例:298 K时,1 mol H2(g)和0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(l)放热285.8 kJ,此反应的热化学方程式可表示为H2(g)+O2(g)=H2O(l)H(298 K)=-285.8 kJ mol-1。【微思考】热化学方程式中各物质化学式前的系数代表的意义是什么?提示热化学方程式中各物质化学式前的系数仅表示物质的量,因此可以是整数或分数,而普通的化学方程式中各物质化学式前的系数只能是整数。二、反应焓变的计算1.盖斯定律(1)定义:一个化学反应无论是一步完成还是分几步完
3、成,反应热都是一样的。(2)盖斯定律的特点。化学反应的焓变只与反应的始态和终态有关,与反应的途径无关。反应焓变一定。如下图由AB有两种途径:则有H1=H2+H3。2.盖斯定律的应用(1)科学意义:对于无法或较难通过实验测定的反应的焓变,可应用盖斯定律计算求得。(2)利用已知反应的焓变求未知反应的焓变。若一个化学反应的热化学方程式可由另外几个化学反应的热化学方程式相加减而得到,则该化学反应的焓变可由另外几个化学反应的焓变相加减而得到。三、能源1.自然界中,能为人类提供能量的物质或物质运动统称为能源。包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能、核能、化石燃料等。2.我国的能源结构不平衡、资源
4、分布不均衡。目前,我国能源消费快速增长,消费结构以煤为主,以石油、天然气为辅,以水能、核能、风能、太阳能为补充。3.为了实现能源的可持续发展,一方面必须“开源”,即开发核能、风能、太阳能等新能源;另一方面需要“节流”,加大节能减排的力度,提高能源利用效率。四、摩尔燃烧焓1.定义:在一定反应温度和压强条件下,1 mol纯物质完全氧化为同温下的指定产物时的焓变。2.意义:摩尔燃烧焓可用来衡量一种燃料燃烧释放热量的多少。3.注意:指定物质中所含有的氮元素氧化为N2(g)、氢元素氧化为H2O(l)、碳元素氧化为CO2(g)。正误判断判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。(1)热化学方程式中
5、物质的化学式前面的系数代表分子数或物质的量。()(2)反应H2(g)+O2(g)=H2O(l)和2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)的H相同。()(3)相同条件下,等质量的S(s)和S(g)完全燃烧释放的热量不同。()(4)在 中,存在关系式:H1=H2+H3。()(5)相同条件下,等物质的量的S(g)和S(s)分别完全燃烧,后者放出热量多。()(6)反应焓变(H)的大小与热化学方程式中物质的化学式前面的系数无关。()(7)利用盖斯定律可以计算通过实验难以测定的反应的反应热。()(8)化石燃料属于不可再生能源。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)课堂篇课堂篇 素养提升素
6、养提升探究一探究一热化学方程式的书写热化学方程式的书写问题探究热化学方程式与普通化学方程式的意义有什么不同?提示普通化学方程式只表明化学反应中的物质变化;热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化,而且表明了化学反应中的能量变化。深化拓展“四步”突破热化学方程式的书写 素能应用典例1写出下列条件下反应的热化学方程式。(1)1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体,放出890.3 kJ的热量,该反应的热化学方程式为。(2)0.3 mol的气态乙硼烷(分子式B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5 kJ的热量,该反应的热化学方程式为。(3)下图是1 mol NO2
7、和1 mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化的示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式:。答案(1)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 kJ mol-1(2)B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)H=-2 165 kJ mol-1(3)NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)H=-234 kJ mol-1解析(1)1 mol CH4完全燃烧需要2 mol O2,生成1 mol CO2和2 mol液态H2O,故热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 kJ mol-1。
8、(2)1 mol乙硼烷在氧气中燃烧生成固态三氧化二硼和液态水放出的热量为649.5 kJ =2 165 kJ,则其热化学方程式为B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)H=-2 165 kJ mol-1。(3)由图可知其热化学方程式为NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)H=E1-E2=134 kJ mol-1-368 kJ mol-1=-234 kJ mol-1。易错警示 书写热化学方程式的注意事项(1)不能忽视H的正负。(2)不能忽视H的数值与物质化学式前面的系数有关,物质化学式前面的系数发生变化时,H的数值要相应变化。(3)物质的状态不同,H的数值也不同。
9、变式训练1完全燃烧m g液态乙醇得到CO2(g)和液态水时放出的热量为a kJ,经测定m g乙醇与Na反应时最多可生成0.5 g H2,则液态乙醇完全燃烧生成CO2(g)和液态水的热化学方程式为()A.C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)H=-a kJ mol-1H=+a kJ mol-1D.C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)H=-2a kJ mol-1答案D 解析根据相关的化学方程式进行计算:2C2H5OH+2Na2C2H5ONa+H22 mol 2 gn(C2H5OH)0.5 g则有n(C2H5OH)=0.5 mol,即m g乙醇的
10、物质的量为0.5 mol,其完全燃烧放出的热量为a kJ,D项正确。探究二探究二盖斯定律的应用盖斯定律的应用问题探究依据盖斯定律,分析下图中物质转化过程中各焓变之间有什么关系?提示H1=H2+H3 深化拓展1.虚拟路径法:设计合理的反应途径,求某反应的H H=H1+H2或H=H3+H4+H5。2.加和法:由已知热化学方程式写目标热化学方程式确定待求的化学反应方程式明确待求方程式中各物质在已知方程式中的位置写出对已知热化学方程式进行变形后的新方程式对变形后的新方程式、对应的H进行加减运算素能应用典例2已知:2Zn(s)+O2(g)=2ZnO(s)H=-701.0 kJmol-1,2Hg(l)+O
11、2(g)=2HgO(s)H=-181.6 kJmol-1。则反应Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)的H为()A.+519.4 kJmol-1B.+259.7 kJmol-1C.-259.7 kJmol-1D.-519.4 kJmol-1答案C 解析由题给热化学方程式可得:Zn(s)+O2(g)=ZnO(s)H=-350.5 kJmol-1;Hg(l)+O2(g)=HgO(s)H=-90.8 kJmol-1。根据盖斯定律,由-可得:Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)H=(-350.5 kJmol-1)-(-90.8 kJmol-1)=-259.7 kJmol-1。
12、变式训练2盖斯定律指出:化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各反应产物)有关,而与具体反应进行的途径无关。物质A在一定条件下可发生一系列转化,由图判断下列关系错误的是()A.AF,H=-H6B.H1+H2+H3+H4+H5+H6=1C.CF,|H|=|H1+H2+H6|D.|H1+H2+H3|=|H4+H5+H6|答案B解析AF过程与FA过程相反,两个过程反应的焓变绝对值相等,符号相反,A项正确;B项中整个变化过程起始物和终态物均为A物质,能量变化为0,故H1+H2+H3+H4+H5+H6=0,B项错误;FC的H=H6+H1+H2,则CF的H=-(H1+H2+H6),二者绝对值相
13、等,C项正确;AD的H=H1+H2+H3,DA的H=H4+H5+H6,二者绝对值相等,D项正确。探究三探究三反应焓变的大小比较反应焓变的大小比较问题探究相同物质的量的氢气和氧气反应生成气态水和液态水,哪个过程放出的热量多?为什么?反应的焓变哪个大?提示生成液态水放出的热量多;因为气态水变成液态水即气态水液化过程也要放出热量;生成气态水时的焓变大。深化拓展比较焓变大小的四种方法(1)根据反应物或反应产物的状态(同温、同压)比较焓变。同一反应的反应物状态不同:S(g)+O2(g)=SO2(g)H1,S(s)+O2(g)=SO2(g)H2,则H1H2(2)根据反应物的物质的量比较焓变。物质的量越多,
14、对放热反应,放热越多,H越小;对吸热反应,吸热越多,H越大。H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)H1,H2(g)+Cl2(g)=HCl(g)H2,则H10,H2H2。(4)可利用盖斯定律来判定,如由盖斯定律可得出H1-H2=H3,若已知H30,可求出H1H2。素能应用典例3在同温同压下,下列各组热化学方程式中H1H2的是()A.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H1;2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H2B.S(g)+O2(g)=SO2(g)H1;S(s)+O2(g)=SO2(g)H2答案C解析A项,物质的燃烧反应是放热反应,其焓变是负值,液态水变为气态水的过程是吸热的,故H1
15、H2,故A不符合题意;B项,物质的燃烧反应是放热的,所以焓变是负值,固体硫变为气态硫需要吸收热量,所以H1H2,故C符合题意;D项,化学反应方程式中化学式前面的系数加倍,焓变数值加倍,放热反应焓变是负值,H1=2H2,故H1H2,故D不符合题意。变式训练3已知H2(g)+O2(g)=H2O(g)H1=a kJ mol-12H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H2=b kJ mol-1H2(g)+O2(g)=H2O(l)H3=c kJ mol-12H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H4=d kJ mol-1下列关系式正确的是()A.acd0 C.2a=b0答案C解析氢气燃烧是放热反应,H0
16、;生成液态水比生成气态水时放出的热量多,H更小,即cabd;中各物质的物质的量是中的2倍,则H2=2H1,即b=2a。素养脉络素养脉络随堂检测随堂检测1.下列叙述正确的是()A.反应产物的总能量一定低于反应物的总能量B.放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C.根据盖斯定律,可计算某些难以直接测量的反应的焓变D.同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照条件下和点燃条件下的H不同答案C解析对于吸热反应,反应产物的总能量高于反应物的总能量,A项错误;反应速率与反应是吸热反应还是放热反应没有必然的联系,B项错误;盖斯定律可用于计算一些难以直接测量的反应的焓变,C项正确;反
17、应焓变与反应条件无关,D项错误。2.下列热化学方程式书写正确的是(已知焓变的绝对值均正确)()A.2SO2+O2 2SO3H=-196.6 kJ mol-1B.4H2(g)+2O2(g)=4H2O(l)H=-1 143.2 kJ mol-1C.C(s)+O2(g)=CO2(g)H=+393.5 kJD.C(s)+O2(g)=CO2(g)H=+393.5 kJ mol-1答案B解析A中未注明各物质的聚集状态,C、D中H的符号错误,放热反应的H0,且C中H的单位也错误。3.已知反应:A.2H1+2H2-2H3B.H1+H2-H3C.3H1+2H2+2H3D.3H1+2H2-2H3答案D 解析由题意
18、把已知反应依次编号为,根据盖斯定律可知,由方程式3+2-2可得2NH3(g)+O2(g)=2NO2(g)+3H2O(g)H=3H1+2H2-2H3。4.写出298 K时下列反应的热化学方程式:(1)1 mol HgO(s)分解为液态汞和氧气,吸热90.7 kJ。(2)16 g固体硫完全燃烧时放出148.4 kJ的热量。(3)2.0 g C2H2气体完全燃烧生成液态水和CO2,放出99.6 kJ的热量。(4)合成甲醇的反应及其能量变化如图所示,则合成甲醇的热化学方程式为 。解析(2)16 g固体硫完全燃烧时放出148.4 kJ的热量,故其热化学方程式可写(4)反应产物的能量比反应物的能量低,反应是放热反应,H为负值。
