資源簡介

應(yīng)用課
第一章 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
第6課時 反應(yīng)熱的綜合應(yīng)用二
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
掌握反應(yīng)熱大小的比較及反應(yīng)熱的計算方法。
【學(xué)習(xí)活動】
學(xué)習(xí)任務(wù)
目標(biāo)：掌握反應(yīng)熱大小的比較及反應(yīng)熱的計算方法。 任務(wù)1：根據(jù)反應(yīng)熱大小的比較方法完成針對訓(xùn)練。 1．比較類型與方法 (1)同一反應(yīng)，生成物的狀態(tài)不同 如A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1<0 A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2<0 因為C(g)===C(l)　ΔH3 <0， 而ΔH3＝ΔH2－ΔH1，則ΔH1>ΔH2。 (2)同一反應(yīng)，反應(yīng)物的狀態(tài)不同 如S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＝－a kJ·mol－1 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1 (3)同素異形體的不同單質(zhì)發(fā)生相似反應(yīng)，產(chǎn)物相同時 如C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH1＝－a kJ·mol－1 C(s，金剛石)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH2＝－b kJ·mol－1 (4)兩個有聯(lián)系的不同反應(yīng) C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0 C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2<0 C(s)CO2(g) C(s)CO(g)CO2(g)　ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2。 并據(jù)此可以寫出熱化學(xué)方程式：CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3＝ΔH1－ΔH2。 2．大小比較原則 (1)比較ΔH的大小時，必須把反應(yīng)熱的“＋”“－”與反應(yīng)熱的數(shù)值看作一個整體進(jìn)行比較；比較反應(yīng)放出或吸收的熱量時只比較數(shù)值的大?。槐容^“摩爾燃燒焓”“中和熱”時，只需比較數(shù)值的大小。 (2)反應(yīng)物的狀態(tài)、化學(xué)計量數(shù)不同，則ΔH不同。 (3)ΔH是帶符號進(jìn)行比較的，所有吸熱反應(yīng)的ΔH均比放熱反應(yīng)的ΔH大；放熱反應(yīng)的ΔH<0，放熱越多，ΔH越小，但|ΔH|越大。 (4)同一物質(zhì)，狀態(tài)不同，反應(yīng)熱亦不同。 。 (5)對于可逆反應(yīng)，因反應(yīng)不能進(jìn)行到底，實際反應(yīng)過程中放出或吸收的能量要小于熱化學(xué)方程式中反應(yīng)熱的數(shù)值。 【針對訓(xùn)練1】下列各組熱化學(xué)方程式中，化學(xué)反應(yīng)的ΔH前者大于后者的是(　　) ①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1； C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2 ②S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH3； S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH4 ③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH5； 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH6 ④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH7； CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(aq)　ΔH8 A．僅①②　　　　　　 B．僅①④ C．僅②③④ D．僅②③ 【針對訓(xùn)練2】已知：CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH1 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2 CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH3 CuO(s)＋CO(g)===Cu(s)＋CO2(g)　ΔH4 2CuO(s)＋C(s)===2Cu(s)＋CO2(g)　ΔH5 下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷不正確的是(　　) A．ΔH1＞0　　　　　 B．ΔH2＞0 C．ΔH2＜ΔH3 D．ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1 【針對訓(xùn)練3】下列兩組熱化學(xué)方程式中，有關(guān)ΔH的比較正確的是(　　) ①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH2 ②NaOH(aq)＋H2SO4(濃)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH3 NaOH(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l)　ΔH4 A．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＞ΔH4 B．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＜ΔH4 C．ΔH1＝ΔH2；ΔH3＜ΔH4 D．ΔH1＜ΔH2；ΔH3＞ΔH4 【針對訓(xùn)練4】已知25 ℃、101 kPa條件下： ①4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)　ΔH＝－2 834.9 kJ·mol－1 ②4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s)　ΔH＝－3 119.1 kJ·mol－1 由此得出的正確結(jié)論是(　　) A．等質(zhì)量的O2比O3能量低，由O2變?yōu)镺3為吸熱反應(yīng) B．等質(zhì)量的O2比O3能量高，由O2變?yōu)镺3為放熱反應(yīng) C．O3比O2穩(wěn)定，由O2變?yōu)镺3為吸熱反應(yīng) D．O2比O3穩(wěn)定，由O2變?yōu)镺3為放熱反應(yīng) 任務(wù)2：根據(jù)下列常見的反應(yīng)熱計算情況，完成針對訓(xùn)練。 1．根據(jù)熱化學(xué)方程式計算 熱化學(xué)方程式中反應(yīng)熱數(shù)值與各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)成正比。例如， aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)　ΔH 　a　　b　　　 c　 　d　　|ΔH| n(A)　n(B)　　n(C)　 n(D)　　Q 則＝＝＝＝ 2．根據(jù)反應(yīng)物、生成物的鍵能計算 ΔH＝反應(yīng)物的鍵能總和－生成物的鍵能總和。 3．根據(jù)物質(zhì)的摩爾燃燒焓數(shù)值計算 Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH(摩爾燃燒焓)|。 【針對訓(xùn)練1】已知由氫氣和氧氣反應(yīng)生成4.5 g水蒸氣時放出60.45 kJ的熱量。 (1)寫出H2燃燒的熱化學(xué)方程式。 (2)計算該條件下50 g H2燃燒放出的熱量。 【針對訓(xùn)練2】油酸甘油酯(相對分子質(zhì)量884)在體內(nèi)代謝時可發(fā)生如下反應(yīng)： C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l) 已知燃燒1 kg該化合物釋放出熱量3.8×104 kJ。油酸甘油酯的摩爾燃燒焓ΔH為(　　) A．3.8×104 kJ·mol－1 B．－3.8×104 kJ·mol－1 C．3.4×104 kJ·mol－1 D．－3.4×104 kJ·mol－1 【針對訓(xùn)練3】根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)計算CH4(g)＋4F2(g)====CF4(g)＋4HF(g)的反應(yīng)熱ΔH。 化學(xué)鍵C—HC—FH—FF—F鍵能/kJ·mol－1414489565155
【針對訓(xùn)練4】肼(N2H4)常用作火箭燃料。 肼(H2N—NH2)的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖所示： 計算下表中的a值。 化學(xué)鍵N—NO===ON≡NO—HN—H鍵能/(kJ·mol－1)154500942463a
【針對訓(xùn)練5】白磷與氧氣可發(fā)生如下反應(yīng)：P4＋5O2===P4O10。已知斷裂下列化學(xué)鍵需要吸收的能量分別為P—P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P===O c kJ·mol－1、O===O d kJ·mol－1，根據(jù)圖示的分子結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)估算該反應(yīng)的ΔH，其中正確的是(　　) A．(4a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 B．(4c＋12b－6a－5d) kJ·mol－1 C．(4c＋12b－4a－5d) kJ·mol－1 D．(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 【針對訓(xùn)練6】已知丙烷的摩爾燃燒焓ΔH＝－2 215 kJ·mol－1，若一定量的丙烷完全燃燒后生成1.8 g水，則放出的熱量約為(　　) A．55 kJ B．220 kJ C．550 kJ D．1 108 kJ
【學(xué)習(xí)總結(jié)】
回顧本課所學(xué)，畫出思維導(dǎo)圖
2應(yīng)用課
第一章 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
第6課時 反應(yīng)熱的綜合應(yīng)用二
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
掌握反應(yīng)熱大小的比較及反應(yīng)熱的計算方法。
【學(xué)習(xí)活動】
學(xué)習(xí)任務(wù)
目標(biāo)：掌握反應(yīng)熱大小的比較及反應(yīng)熱的計算方法。 任務(wù)1：根據(jù)反應(yīng)熱大小的比較方法完成針對訓(xùn)練。 1．比較類型與方法 (1)同一反應(yīng)，生成物的狀態(tài)不同 如A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1<0 A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2<0 因為C(g)===C(l)　ΔH3 <0， 而ΔH3＝ΔH2－ΔH1，則ΔH1>ΔH2。 (2)同一反應(yīng)，反應(yīng)物的狀態(tài)不同 如S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＝－a kJ·mol－1 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1 (3)同素異形體的不同單質(zhì)發(fā)生相似反應(yīng)，產(chǎn)物相同時 如C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH1＝－a kJ·mol－1 C(s，金剛石)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH2＝－b kJ·mol－1 (4)兩個有聯(lián)系的不同反應(yīng) C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0 C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2<0 C(s)CO2(g) C(s)CO(g)CO2(g)　ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2。 并據(jù)此可以寫出熱化學(xué)方程式：CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3＝ΔH1－ΔH2。 2．大小比較原則 (1)比較ΔH的大小時，必須把反應(yīng)熱的“＋”“－”與反應(yīng)熱的數(shù)值看作一個整體進(jìn)行比較；比較反應(yīng)放出或吸收的熱量時只比較數(shù)值的大??；比較“摩爾燃燒焓”“中和熱”時，只需比較數(shù)值的大小。 (2)反應(yīng)物的狀態(tài)、化學(xué)計量數(shù)不同，則ΔH不同。 (3)ΔH是帶符號進(jìn)行比較的，所有吸熱反應(yīng)的ΔH均比放熱反應(yīng)的ΔH大；放熱反應(yīng)的ΔH<0，放熱越多，ΔH越小，但|ΔH|越大。 (4)同一物質(zhì)，狀態(tài)不同，反應(yīng)熱亦不同。 。 (5)對于可逆反應(yīng)，因反應(yīng)不能進(jìn)行到底，實際反應(yīng)過程中放出或吸收的能量要小于熱化學(xué)方程式中反應(yīng)熱的數(shù)值。 【針對訓(xùn)練1】下列各組熱化學(xué)方程式中，化學(xué)反應(yīng)的ΔH前者大于后者的是(　　) ①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1； C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2 ②S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH3； S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH4 ③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH5； 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH6 ④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH7； CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(aq)　ΔH8 A．僅①②　　　　　　 B．僅①④ C．僅②③④ D．僅②③ 答案：C　 解析：①中前式減后式得CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2<0，故ΔH1<ΔH2；②中前式減后式得S(s)===S(g)　ΔH＝ΔH3－ΔH4>0，故ΔH3>ΔH4；③中ΔH6＝2ΔH5，且ΔH6、ΔH5均小于零，故ΔH5>ΔH6；④中ΔH7>0，ΔH8<0，故ΔH7>ΔH8。 【針對訓(xùn)練2】已知：CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH1 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2 CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH3 CuO(s)＋CO(g)===Cu(s)＋CO2(g)　ΔH4 2CuO(s)＋C(s)===2Cu(s)＋CO2(g)　ΔH5 下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷不正確的是(　　) A．ΔH1＞0　　　　　 B．ΔH2＞0 C．ΔH2＜ΔH3 D．ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1 答案：C　 解析：A項，此反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，ΔH1＞0，正確；B項，生成水煤氣的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，ΔH2＞0，正確；C項，CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH1?、伲珻(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2 ②，②－①得：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)，ΔH3＝ΔH2－ΔH1＜0，ΔH2＞ΔH3，錯誤；D項，CuO(s)＋CO(g)===Cu(s)＋CO2(g)　ΔH4?、?，④×2＋①得出：2CuO(s)＋C(s)===2Cu(s)＋CO2(g)　ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1，正確。 【針對訓(xùn)練3】下列兩組熱化學(xué)方程式中，有關(guān)ΔH的比較正確的是(　　) ①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH2 ②NaOH(aq)＋H2SO4(濃)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH3 NaOH(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l)　ΔH4 A．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＞ΔH4 B．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＜ΔH4 C．ΔH1＝ΔH2；ΔH3＜ΔH4 D．ΔH1＜ΔH2；ΔH3＞ΔH4 答案：B 解析：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH1、CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH2，兩個反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，后者生成液態(tài)水，所以放出的熱量大于前者，而放熱反應(yīng)ΔH小于0，放熱越多，焓變越小，故ΔH1＞ΔH2。②NaOH(aq)＋H2SO4(濃)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH3、NaOH(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l)　ΔH4，兩個反應(yīng)的實質(zhì)是酸堿中和，都是放熱反應(yīng)，兩個反應(yīng)生成水的物質(zhì)的量都是1 mol，但是CH3COOH是弱電解質(zhì)，電離過程吸收一部分熱量，所以后者放出的熱量小，所以ΔH3＜ΔH4，故選B。 【針對訓(xùn)練4】已知25 ℃、101 kPa條件下： ①4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)　ΔH＝－2 834.9 kJ·mol－1 ②4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s)　ΔH＝－3 119.1 kJ·mol－1 由此得出的正確結(jié)論是(　　) A．等質(zhì)量的O2比O3能量低，由O2變?yōu)镺3為吸熱反應(yīng) B．等質(zhì)量的O2比O3能量高，由O2變?yōu)镺3為放熱反應(yīng) C．O3比O2穩(wěn)定，由O2變?yōu)镺3為吸熱反應(yīng) D．O2比O3穩(wěn)定，由O2變?yōu)镺3為放熱反應(yīng) 答案：A 解析：根據(jù)蓋斯定律②－①得2O3(g)===3O2(g)　ΔH＝－284.2 kJ·mol－1，等質(zhì)量的O2比O3能量低，O2比O3穩(wěn)定。 任務(wù)2：根據(jù)下列常見的反應(yīng)熱計算情況，完成針對訓(xùn)練。 1．根據(jù)熱化學(xué)方程式計算 熱化學(xué)方程式中反應(yīng)熱數(shù)值與各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)成正比。例如， aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)　ΔH 　a　　b　　　 c　 　d　　|ΔH| n(A)　n(B)　　n(C)　 n(D)　　Q 則＝＝＝＝ 2．根據(jù)反應(yīng)物、生成物的鍵能計算 ΔH＝反應(yīng)物的鍵能總和－生成物的鍵能總和。 3．根據(jù)物質(zhì)的摩爾燃燒焓數(shù)值計算 Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH(摩爾燃燒焓)|。 【針對訓(xùn)練1】已知由氫氣和氧氣反應(yīng)生成4.5 g水蒸氣時放出60.45 kJ的熱量。 (1)寫出H2燃燒的熱化學(xué)方程式。 (2)計算該條件下50 g H2燃燒放出的熱量。 參考答案：(1)已知生成4.5 g(0.25 mol)水蒸氣放出60.45 kJ的熱量 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH 2 mol　1 mol　 2 mol　　|ΔH| 　　　　　　　0.25 mol　60.45 kJ 則＝ |ΔH|＝483.6 kJ·mol－1， 由于放熱，所以ΔH＝－483.6 kJ·mol－1， 故熱化學(xué)方程式為：2H2(g)＋O2(g)====2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1。 (2)50 g H2的物質(zhì)的量為：＝25 mol 50 g H2放出熱量為：25 mol× kJ·mol－1＝6 045 kJ。 【針對訓(xùn)練2】油酸甘油酯(相對分子質(zhì)量884)在體內(nèi)代謝時可發(fā)生如下反應(yīng)： C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l) 已知燃燒1 kg該化合物釋放出熱量3.8×104 kJ。油酸甘油酯的摩爾燃燒焓ΔH為(　　) A．3.8×104 kJ·mol－1 B．－3.8×104 kJ·mol－1 C．3.4×104 kJ·mol－1 D．－3.4×104 kJ·mol－1 答案：D　 解析：燃燒1 kg油酸甘油酯釋放出熱量3.8×104 kJ，則燃燒1 mol 油酸甘油酯釋放出熱量為×3.8×104 kJ≈3.4×104 kJ，則油酸甘油酯的燃燒熱ΔH＝－3.4×104 kJ·mol－1。 【針對訓(xùn)練3】根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)計算CH4(g)＋4F2(g)====CF4(g)＋4HF(g)的反應(yīng)熱ΔH。 化學(xué)鍵C—HC—FH—FF—F鍵能/kJ·mol－1414489565155
參考答案：ΔH＝反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和＝(4×414＋4×155－4×489－4×565)kJ·mol－1＝－1 940 kJ·mol－1。 【針對訓(xùn)練4】肼(N2H4)常用作火箭燃料。 肼(H2N—NH2)的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖所示： 計算下表中的a值。 化學(xué)鍵N—NO===ON≡NO—HN—H鍵能/(kJ·mol－1)154500942463a
參考答案：391。由能量變化圖示可知，反應(yīng)N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)的ΔH1＝－576 kJ·mol－1，根據(jù)反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系可知ΔH1＝ΔH3－ΔH2＝(4a kJ·mol－1＋154 kJ·mol－1＋500 kJ·mol－1)－(942 kJ·mol－1＋4×463 kJ·mol－1)＝－576 kJ·mol－1，解得a＝391。 【針對訓(xùn)練5】白磷與氧氣可發(fā)生如下反應(yīng)：P4＋5O2===P4O10。已知斷裂下列化學(xué)鍵需要吸收的能量分別為P—P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P===O c kJ·mol－1、O===O d kJ·mol－1，根據(jù)圖示的分子結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)估算該反應(yīng)的ΔH，其中正確的是(　　) A．(4a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 B．(4c＋12b－6a－5d) kJ·mol－1 C．(4c＋12b－4a－5d) kJ·mol－1 D．(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 答案：D　 解析：由鍵能求反應(yīng)熱的公式為ΔH＝反應(yīng)物的化學(xué)鍵斷裂吸收能量總和－生成物的化學(xué)鍵形成所放出的能量總和，則ΔH＝6×a kJ·mol－1＋5×d kJ·mol－1－(12×b kJ·mol－1＋4×c kJ·mol－1)＝(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1，D項正確。 【針對訓(xùn)練6】已知丙烷的摩爾燃燒焓ΔH＝－2 215 kJ·mol－1，若一定量的丙烷完全燃燒后生成1.8 g水，則放出的熱量約為(　　) A．55 kJ B．220 kJ C．550 kJ D．1 108 kJ 答案：A 解析：丙烷分子式是C3H8，摩爾燃燒焓為ΔH＝－2 215 kJ·mol－1，則1 mol丙烷完全燃燒會產(chǎn)生4 mol水，放熱2 215 kJ。1.8 g水的物質(zhì)的量為0.1 mol，則消耗丙烷的物質(zhì)的量為0.025 mol，所以反應(yīng)放出的熱量為0.025 mol×2 215 kJ·mol－1＝55.375 kJ，則放出的熱量約為55 kJ。
【學(xué)習(xí)總結(jié)】
回顧本課所學(xué)，畫出思維導(dǎo)圖
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