2015高中化学112反应热的测量与计算课件鲁科版选修4.

第2课时反应热的测量与计算能源的充分利用学习目标1.初步学习测定化学反应的反应热的实验方法，能正确分析误差产生的原因，并能采取适当措施减小误差。2.知道盖斯定律的内容，能运用盖斯定律计算化学反应的反应热。3.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。4.了解使用化石燃料的利弊和新能源的开发。5.了解化学在解决能源危机中的重要作用。一、反应热的测量与计算1.反应热的测量：(1)原理：反应热ΔH=-cmΔt。①c：反应溶液的比热容，指单位质量的某种物质温度升高____时所吸收的热量。②Δt：反应体系的温度变化。1℃(2)仪器——简易量热计。测定反应前后溶液的温度使反应充分进行，体系的温度均匀保温作用2.反应热的计算——盖斯定律：(1)内容：一个化学反应，无论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是_________的。(2)本质：化学反应的焓变只与反应的_________和_________有关，而与反应的途径无关。完全相同起始状态最终状态(3)应用：运用盖斯定律可以方便地计算出不易测定的反应的热效应。若一个反应的化学方程式可由另外几个反应的化学方程式相加减得到，则该反应的焓变亦可以由这几个反应的焓变相加减而得到。二、能源的充分利用1.能源：(1)我国主要能源及使用形式：我国目前使用的主要能源是_________，使用的能量的主要形式是_____和_____。(2)新能源：主要包括太阳能、氢能、核能、风能、生物质能、地热能、潮汐能等。化石燃料电能热能2.衡量燃料燃烧放出热量大小的物理量：(1)标准燃烧热：在101kPa下，______物质完全燃烧的反应热。完全燃烧指氮元素转化为N2(g)，氢元素转化为H2O(l)，碳元素转化为CO2(g)。(2)热值：____物质完全燃烧所放出的热量。1mol1g1.辨析下列说法的正误。(1)化石燃料主要包括煤、石油和天然气，是不可再生能源。()(2)化学反应的焓变与反应途径无关。()(3)在101kPa时，1molH2在O2中充分燃烧生成1molH2O(g)时放出的热量就是H2的标准燃烧热。()(4)因为人们已经找到新能源并开始应用，因此可以无限制地使用化石燃料。()【答案解析】(1)√。分析：化石燃料主要包括煤、石油和天然气，因其在地球上的蕴含量有限，属于不可再生能源。(2)√。分析：化学反应的焓变只与反应物的初始状态和生成物的最终状态有关，与反应过程无关。(3)×。分析：标准燃烧热指在101kPa时1mol物质完全燃烧时的反应热，即H2燃烧生成H2O(l)时的反应热。(4)×。分析：虽然已经找到新能源并开始应用，但新能源还未大范围使用，推广过程中还存在很多障碍，因此还应节约使用化石燃料。2.下列热化学方程式能表示可燃物的燃烧热的是()A.H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)ΔH=-184.6kJ·mol-1B.CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-802.3kJ·mol-1C.2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1D.CO(g)+O2(g)====CO2(g)ΔH=-283kJ·mol-1【解析】选D。A项H2燃烧的产物不是液态水，错误；B项产物H2O(l)不是液态，错误；C项H2的物质的量不是1mol，错误。123.(双选)有关能源的说法不正确的是()A.煤、石油、天然气均为化石燃料B.新能源都是成本低，效率高的能源C.氢能是可再生能源D.氢能、核能均是无污染的高效能源【解析】选B、D。有些新能源成本很高，有些效率不高，且在使用过程中会产生核废料，产生的核辐射会对环境造成污染。4.已知在298K时下述反应的有关数据C(s)+O2(g)====CO(g)ΔH1=-110.5kJ·mol-1C(s)+O2(g)====CO2(g)ΔH2=-393.5kJ·mol-1则C(s)+CO2(g)====2CO(g)的ΔH为()A.283.5kJ·mol-1B.172.5kJ·mol-1C.-172.5kJ·mol-1D.-504kJ·mol-1【解析】选B。根据盖斯定律，ΔH=ΔH1×2-ΔH2=-110.5kJ·mol-1×2-(-393.5kJ·mol-1)=172.5kJ·mol-1。12一、标准燃烧热和中和热1.标准燃烧热的含义：2.标准燃烧热与中和热的比较：标准燃烧热中和热相同点能量变化放热反应ΔH及其单位ΔH=-akJ·mol-1(a0)标准燃烧热中和热不同点反应物的量1mol可燃物不一定为1mol生成物的量不一定为1mol1mol水反应热的含义101kPa时，1mol纯物质完全燃烧时所放出的热量；不同的反应物，标准燃烧热不同在稀溶液里，强酸与强碱发生中和反应生成1mol水时所释放的热量；不同的反应物，中和热大致相同【警示】使用标准燃烧热和中和热的注意问题(1)使用标准燃烧热时，要注意热化学方程式中可燃物的用量是否为1mol，各产物的状态是否正确。(2)使用中和热时，要注意溶液是否为稀溶液，酸、碱是否为强酸、强碱，产物水的物质的量是否为1mol。【微思考】(1)已知氢气的燃烧热为ΔH=-285.8kJ·mol-1，应该怎样计算10g氢气完全燃烧生成稳定氧化物放出的能量呢？提示：根据可燃物的燃烧热计算可燃物完全燃烧放出的热量公式：放出的热量Q=n(可燃物)×|ΔH(可燃物)|，10g氢气的物质的量为5mol，则放出的热量为Q=5mol×∣-285.8kJ·mol-1∣=1429kJ。(2)1mol醋酸与NaOH完全反应生成1mol水时，放出的热量是57.3kJ吗？提示：不是。醋酸是弱酸，电离过程中会吸收热量，因此反应放出的热量小于57.3kJ。【过关题组】1.(2014·重庆高二检测)下列说法或表示方法正确的是()A.氨气的燃烧热为-316.3kJ·mol-1，则氨气燃烧的热化学方程式可表示为4NH3(g)+3O2(g)====2N2(g)+6H2O(g)ΔH=-316.3kJ·mol-1B.500℃、30MPa下，将0.5molN2(g)和1.5molH2(g)置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3kJ，其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-38.6kJ·mol-1C.由====ΔH=-29.2kJ·mol-1，可知白磷比红磷稳定D.由H+(aq)+OH-(aq)====H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1，可知将含0.5molH2SO4的浓溶液与含1molNaOH的稀溶液混合，放出的热量大于57.3kJ4Ps白磷4Ps红磷【解题指南】解答本题应注意以下两点：(1)燃烧热是可燃物完全燃烧放出的热量，完全燃烧指C生成CO2(g)，H生成H2O(l)，N生成N2(g)。(2)中和热指强酸、强碱的稀溶液反应生成1molH2O(l)时的焓变。【解析】选D。A项热化学方程式中水的状态不是液态，A错；B项N2和H2不能完全反应，故反应的焓变数值应大于38.6，B错；物质具有的能量越高越不稳定，故白磷不如红磷稳定，C错；浓硫酸在稀释过程中会放出热量，故D正确。2.下列关于热化学反应的描述中正确的是()A.已知H+(aq)+OH-(aq)====H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1，则醋酸和NaOH反应的反应热ΔH=-57.3kJ·mol-1B.燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)+O2(g)====CO2(g)+2H2(g)ΔH=-192.9kJ·mol-1，则CH3OH(g)的标准燃烧热ΔH=-192.9kJ·mol-112C.H2(g)的标准燃烧热ΔH=-285.8kJ·mol-1，则2H2O(g)====2H2(g)+O2(g)ΔH=-571.6kJ·mol-1D.葡萄糖的标准燃烧热ΔH=-2800kJ·mol-1，则C6H12O6(s)+3O2(g)====3CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-1400kJ·mol-112【解析】选D。本题考查热化学方程式的有关知识，关键在于明确有关反应热的各种概念及热化学方程式的书写方法及正误判断。醋酸是弱酸，电离时要吸热，A错；甲醇蒸气的标准燃烧热是1molCH3OH(g)完全燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量，B错；标准燃烧热的定义是1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量，C错；葡萄糖的标准燃烧热ΔH=-2800kJ·mol-1，故C6H12O6(s)+3O2(g)====3CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-1400kJ·mol-1，D正确。12【变式训练】(2014·台州高二检测)下列有关反应热的说法中正确的是()A.C3H8(g)+5O2(g)====3CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2215.0kJ·mol-1，则C3H8(g)的燃烧热ΔH=-2215.0kJ·mol-1B.中和热ΔH=-57.3kJ·mol-1，所以1.00L1.00mol·L-1H2SO4与稀的NaOH溶液恰好完全反应放出57.3kJ的热量C.用等体积的0.50mol·L-1盐酸、0.55mol·L-1NaOH溶液进行中和热测定的实验，会使测得的值偏大D.在101kPa时，1molCH4完全燃烧生成CO2和水蒸气放出的热量就是CH4的燃烧热【解析】选A。中和热指生成1molH2O(l)时放出的热量；B项反应生成2molH2O(l)，放出热量大于57.3kJ，错误；C项虽然反应物不是1mol，但通过换算仍可得出正确的中和热，不会偏大，C错；D项生成的是水蒸气，故反应热不是燃烧热，错误。二、盖斯定律的应用1.加合法：(1)方法：运用所给热化学方程式通过加减(或乘除)的方法得到所求热化学方程式，同时反应热也做相应的变化。(2)举例。已知：①2H2(g)+O2(g)====2H2O(g)ΔH1=-483.6kJ·mol-1②H2O(g)====H2O(l)ΔH2=-44.0kJ·mol-1写出H2(g)+O2(g)====H2O(l)的热化学方程式12根据盖斯定律：将①×+②便得出H2(g)+O2(g)====H2O(l)ΔH=ΔH1×+ΔH2=(-483.6kJ·mol-1)×+(-44.0kJ·mol-1)=-285.8kJ·mol-1所求热化学方程式为H2(g)+O2(g)====H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mol-1。12121212122.虚拟路径法：(1)原理：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。可表示如下若反应物A变为生成物D，可以有两个途径：则有ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3(2)实例。已知下列两个热化学方程式：P4(s，白磷)+5O2(g)====P4O10(s)ΔH1=-2983.2kJ·mol-1P(s，红磷)+O2(g)====P4O10(s)ΔH2=-738.5kJ·mol-1若要写出白磷转化为红磷的热化学方程式可虚拟如下过程：1454根据盖斯定律：ΔH=ΔH1+(-ΔH2)×4=-2983.2kJ·mol-1+738.5kJ·mol-1×4=-29.2kJ·mol-1，则白磷转化为红磷的热化学方程式为P4(s，白磷)====4P(s，红磷)ΔH=-29.2kJ·mol-1。【微思考】(1)已知①C(s)+O2(g)====CO(g)ΔH1=？②CO(g)+O2(g)====CO2(g)ΔH2=-283.0kJ·mol-1③C(s)+O2(g)====CO2(g)ΔH3=-393.5kJ·mol-1如何求ΔH1？提示：几个化学方程式的关系：①+②=③；则ΔH1+ΔH2=ΔH3，即ΔH1=ΔH3-ΔH2=-393.5kJ·mol-1+283.0kJ·mol-1=-110.5kJ·mol-11212(2)已知：2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH1=-571.6kJ·mol-1；2H2(g)+O2(g)====2H2O(g)ΔH2=-483.6kJ·mol-1；求H2O(l)====H2O(g)ΔH