高二化学学案1.1化学反应的热效应

1.1化学反应的热效应学案（鲁科版选修4）[学习目标]1.熟练掌握热化学方程式的书写及意义。2.熟练应用盖斯定律进行反应焓变的计算。题型一利用键能求反应热方法点拨：在化学反应中，旧化学键断裂时，需要吸收能量；当原子重新组合，形成新化学键生成新物质时，又要释放能量。断裂1mol化学键吸收的能量或形成1mol化学键释放的能量，就是该化学键的键能。例1某些化学键的键能如下表(kJ·mol－1)键H—HBr—BrI—ICl—ClH—ClH—IH—Br键能436193151247431299356(1)1molH2在2molCl2中燃烧，放出热量________kJ。(2)在一定条件下，1molH2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的顺序是________。A．Cl2Br2I2B．I2Br2Cl2预测1molH2在足量F2中燃烧比在Cl2中放热_______________________________。解析本题涉及键能与吸、放热的关系。考查了键能与反应热的定量关系。(1)1molH2在2molCl2中燃烧，参加反应的H2和Cl2都是1mol，生成HCl2mol。则放出热量：436kJ·mol－1×1mol＋247kJ·mol－1×1mol－431kJ·mol－1×2mol＝－179kJ。(2)反应H2＋X2===2HX中，若1molH2和1molX2反应生成2molHX，就有1molH—H和X—X键断裂，2molH—X键生成。放出的热量Qp(HX)＝E(H—H)＋E(X—X)－2·E(H—X)。将表中数据代入可算得：Qp(HCl)Qp(HBr)Qp(HI)。故H2在Cl2中燃烧放热最多，在I2中放热最少，选A。由此预测H2在F2中燃烧放热比在Cl2中放热多。答案(1)179(2)A多变式训练1白磷与氧可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P－PakJ·mol－1、P—ObkJ·mol－1、P===OckJ·mol－1、O===OdkJ·mol－1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是()A．(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1B．(4c＋12b－6a－5d)kJ·mol－1C．(4c＋12b－4a－5d)kJ·mol－1D．(4a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1答案A解析化学反应的实质是旧键断裂和新键形成，其中旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成释放能量，反应方程式P4＋5O2===P4O10中有6molP－P键和5molO===O键断裂，同时生成4molP===O键和12molP－O键，因此ΔH＝(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1。题型二热化学方程式的书写及正误判断方法点拨：书写热化学方程式要特别注意以下三点：1．各物质在298K,100kPa时的聚集状态要注明。2．放热、吸热时ΔH的符号及单位。3．化学计量数与ΔH的值要匹配。例2化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是()高温、高压催化剂A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1B．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝2(b－a)kJ·mol－1C.12N2(g)＋32H2(g)NH3(l)ΔH＝(b＋c－a)kJ·mol－1D.12N2(g)＋32H2(g)NH3(g)ΔH＝(a＋b)kJ·mol－1解析由图可以看出，a为12molN2(g)＋32molH2(g)断键吸收的能量，b为1molN＋3molH形成1molNH3(g)释放的能量，所以12N2(g)＋32H2(g)===NH3(g)ΔH＝(a－b)kJ·mol－1，而1molNH3(g)转化为1mol的NH3(l)放出的能量为ckJ，所以有：12N2(g)＋32H2(g)===NH3(l)ΔH＝(a－b－c)kJ·mol－1，即：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1。答案A变式训练2已知在298K、1×105Pa条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，下列热化学方程式正确的是()A．H2O(g)===H2(g)＋12O2(g)ΔH＝242kJ·mol－1B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－484kJ·mol－1C．H2(g)＋12O2(g)===H2O(g)ΔH＝242kJ·mol－1D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝484kJ·mol－1答案A解析2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，则1mol氢气燃烧生成水蒸气应放出12×484kJ＝242kJ热量，放出热量ΔH为“－”，各物质的状态分别是H2(g)、O2(g)、H2O(g)。B项中的H2O的状态应为气态；C、D项中ΔH的符号应为“－”；A项是逆向进行的反应，ΔH为“＋”，数值相等。故应选A。变式训练3在298K时通过实验测得如下数据，写出下列反应的热化学方程式。(1)NO2(g)与H2O(l)反应生成2molHNO3(aq)时，放出138kJ热量。________________________________________________________________________(2)1molC2H5OH(l)与适量O2(g)反应，生成CO2(g)和H2O(l)，放出1366.8kJ热量。________________________________________________________________________(3)2molAl(s)与适量O2(g)发生反应，生成Al2O3(s)放出1669.8kJ热量。________________________________________________________________________答案(1)3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)ΔH＝－138kJ·mol－1(2)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1366.8kJ·mol－1(3)2Al(s)＋32O2(g)===Al2O3(s)ΔH＝－1669.8kJ·mol－1题型三利用盖斯定律进行反应焓变的计算方法点拨：利用盖斯定律进行问题分析时，常采用热化学方程式加合法和虚拟途径法。(1)加合法：根据需要将热化学方程式进行代数转换，然后相加，得出所需要的热化学方程式。转换时应注意各物质的计量数与ΔH的数值同等倍数的改变，ΔH的符号也作相应的改变。(2)虚拟途径法：先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求的反应热。例32010年10月1日，“嫦娥二号”探月卫星发射成功。发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料，用二氧化氮为氧化剂，这两种物质反应生成氮气和水蒸气。已知：①N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)ΔH1＝67.7kJ·mol－1②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－534kJ·mol－1试计算1mol肼和二氧化氮完全反应时放出的热量为__________________kJ；写出肼与二氧化氮反应的热化学方程式_________________________________________________________________________________________________________________________。解析由题意知：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)ΔH1＝67.7kJ·mol－1①N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－534kJ·mol－1②根据盖斯定律，要在反应物中消去O2并得到N2H4和NO2的反应。令②×2－①得：2N2H4(g)－N2(g)===2N2(g)＋4H2O(g)－2NO2(g)ΔH＝2ΔH2－ΔH1整理得：2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝2ΔH2－ΔH1＝－534kJ·mol－1×2－67.7kJ·mol－1＝－1135.7kJ·mol－1则1molN2H4反应放出的热量为1135.7kJ2＝567.85kJ。答案567.852N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1135.7kJ·mol－1变式训练4已知下列两个热化学方程式：H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1C3H8(g)＋5O2(g)===4H2O(l)＋3CO2(g)ΔH＝－2220.0kJ·mol－1(1)实验测得H2和C3H8的混合气体共5mol，完全燃烧生成液态水时放热6264.5kJ，则混合气体中H2和C3H8的体积比是______________。(2)已知：H2O(l)===H2O(g)ΔH＝44.0kJ·mol－1，写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式：______________________________________________________________。答案(1)1∶1(2)C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－2044.0kJ·mol－1解析(1)混合气体共5mol完全燃烧时，放出6264.5kJ的热量，由热化学方程式计算出n(H2)∶n(C3H8)＝1∶1。(2)丙烷燃烧生成4mol水，当生成气态水时，放出的热量减少，ΔH＝－(2220.0－44×4)kJ·mol－1＝－2044.0kJ·mol－1。