第八章 学案37 反应热的计算和测定能源.docx
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第八章学案37反应热的计算和测定能源
学案37 反应热的计算和测定能源
[考纲要求] 1.理解盖斯定律并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。
2.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。
了解化学在解决能源危机中的重要作用。
知识点一 盖斯定律
1．内容
对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都是________的。
2．意义
________________________________________________________________________。
3．应用
方程式
反应热间的关系
aA
B
A
B
问题思考
1．盖斯定律的实质是什么？
2．在利用盖斯定律进行计算时，如果热化学方程式方向改变时应做哪些调整？
知识点二 能源
1．概念
能提供________的自然资源。
2．发展阶段
______时期→__________时期→__________时期。
3．分类
（1）化石燃料
①种类：
____、________、________。
②特点：
蕴藏量有限，且________再生。
（2）新能源
①种类：
________、________、________、________、________和__________等。
②特点：
资源丰富，________再生，没有污染或污染很小。
4．能源问题
（1）我国目前使用的主要能源是________，它们的蕴藏量有限，而且不能再生，最终将会枯竭。
（2）化石燃料的大量使用带来严重的____________问题。
5．解决能源问题的措施
（1）提高能源的使用效率
①改善开采、运输、加工等各个环节。
②科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。
一是保证燃烧时有______________，如鼓入空气、增大O2浓度等。
二是保证燃料与空气有____________________，如将固体______________，使液体__________等。
（2）开发新的能源
开发资源丰富、可以再生、没有污染或很少污染的新能源。
一、反应热的计算
1．主要依据
热化学方程式、键能的数据、盖斯定律和燃烧热的数据等。
2．主要方法
（1）根据热化学方程式计算
反应热与反应物各物质的物质的量成________。
（2）根据反应物和生成物的总能量计算
①画出放热反应、吸热反应在反应过程中的能量变化示意图。
②根据图示判断能量变化与反应热的关系是什么？
（3）依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算
ΔH＝
________________________________________________________________________。
（4）根据盖斯定律计算
化学反应的反应热只与__________________________有关，而与______________无关。
即如果一个反应可以分步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是________的。
应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时注意：
①参照新的热化学方程式（目标热化学方程式），结合原热化学方程式（一般2至3个）进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。
②当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。
③将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。
④在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态（固、液、气）的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。
（5）根据物质燃烧放热数值计算Q（放）＝
________________________________________________________________________。
典例导悟1
已知：
（1）C（s）＋O2（g）===CO2（g）
ΔH1＝－393.5kJ·mol－1
（2）H2（g）＋
O2（g）===H2O（l）
ΔH2＝－285.8kJ·mol－1
（3）CH3COOH（l）＋2O2（g）===2CO2（g）＋2H2O（l） ΔH3＝－870.3kJ·mol－1
根据以上方程式可以计算出2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l）的反应热为（ ）
A．＋244.1kJ·mol－1B．－488.3kJ·mol－1
C．－996.6kJ·mol－1D．＋996.6kJ·mol－1
听课记录：
变式演练 已知下列热化学方程式
Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）
ΔH1＝－25kJ·mol－1①
3Fe2O3（s）＋CO（g）===2Fe3O4（s）＋CO2（g）
ΔH2＝－47kJ·mol－1②
Fe3O4（s）＋CO（g）===3FeO（s）＋CO2（g）
ΔH3＝＋19kJ·mol－1③
写出FeO（s）被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式
________________________________________________________________________。
典例导悟2
由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ，写出该反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
若1g水蒸气转化成液态水放热2.444kJ，则反应2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）的ΔH＝________kJ·mol－1，氢气的燃烧热为__________kJ·mol－1。
二、实验探究——中和热的测定
1．测定原理
ΔH＝
c＝4.18J·g－1·℃－1＝4.18×10－3kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。
2．装置如图（在横线上填出仪器的名称）
3．注意事项
（1）碎泡沫塑料（或纸条）及泡沫塑料板的作用是
____________________________________________。
（2）为保证酸、碱完全中和，常采用________稍稍过量。
（3）实验中若使用弱酸或弱碱，因中和过程中电离________，会使测得数值________。
典例导悟3
（2011·吉林一模）某实验小组设计用50mL1.0mol·L－1盐酸跟50mL1.1mol·L－1氢氧化钠溶液在如图所示装置中进行中和反应。
在大烧杯底部垫碎泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。
然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过。
通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。
试回答下列问题：
（1）本实验中用稍过量的NaOH的原因教材中说是为保证盐酸完全被中和。
试问：
盐酸在反应中若因为有放热现象，而造成少量盐酸在反应中挥发，则测得的中和热________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（2）该实验小组做了三次实验，每次取溶液各50mL，并记录如下原始数据。
实验
序号
起始温度t1/℃
终止温度（t2）/℃
温差（t2－t1）/℃
盐酸
NaOH溶液
平均值
1
25.1
24.9
25.0
31.6
6.6
2
25.1
25.1
25.1
31.8
6.7
3
25.1
25.1
25.1
31.9
6.8
已知盐酸、NaOH溶液密度近似为1.00g·cm－3，中和后混合液的比热容c＝4.18×10－3kJ·g－1·℃－1，则该反应的中和热为ΔH＝__________________。
（3）若用等浓度的醋酸与NaOH溶液反应，则测得的中和热会________（填“偏大”、“偏小”或“不变”），其原因是
________________________________________________________________________。
（4）在中和热测定实验中存在用水洗涤温度计上的盐酸溶液的步骤，若无此操作步骤，则测得的中和热________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
1.（2011·上海，11）根据碘与氢气反应的热化学方程式
（ⅰ）I2（g）＋H2（g）
2HI（g）＋9.48kJ
（ⅱ）I2（s）＋H2（g）
2HI（g）－26.48kJ
下列判断正确的是（ ）
A．254gI2（g）中通入2gH2（g），反应放热9.48kJ
B．1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量相差17.00kJ
C．反应（ⅰ）的产物比反应（ⅱ）的产物稳定
D．反应（ⅱ）的反应物总能量比反应（ⅰ）的反应物总能量低
2．（2011·重庆理综，13）SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。
已知：
1molS（s）转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1molF—F、S—F键需要吸收的能量分别为160kJ、330kJ，则S（s）＋3F2（g）===SF6（g）的反应热ΔH为（ ）
A．－1780kJ·mol－1
B．－1220kJ·mol－1
C．－450kJ·mol－1
D．＋430kJ·mol－1
3．（2011·浙江理综，12）下列说法不正确的是（ ）
A．已知冰的熔化热为6.0kJ·mol－1，冰中氢键键能为20kJ·mol－1。
假设每摩尔冰中有2mol氢键，且熔化热完全用于打破冰的氢键，则最多只能破坏冰中15%的氢键
B．已知一定温度下，醋酸溶液的物质的量浓度为c，电离度为α，Ka＝
。
若加入少量CH3COONa固体，则电离平衡CH3COOH
CH3COO－＋H＋向左移动，α减小，Ka变小
C．实验测得环己烷（l）、环己烯（l）和苯（l）的标准燃烧热分别为－3916kJ·mol－1、－3747kJ·mol－1和－3265kJ·mol－1，可以证明在苯分子中不存在独立的碳碳双键
D．已知：
Fe2O3（s）＋3C（石墨）===2Fe（s）＋3CO（g）
ΔH＝489.0kJ·mol－1
CO（g）＋
O2（g）===CO2（g）
ΔH＝－283.0kJ·mol－1
C（石墨）＋O2（g）===CO2（g）
ΔH＝－393.5kJ·mol－1
则4Fe（s）＋3O2（g）===2Fe2O3（s）
ΔH＝－1641.0kJ·mol－1
4．（2010·广东理综，9）在298K、100kPa时，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
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是（ ）
A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
5．（2010·课标全国卷，11）已知：
HCN（aq）与NaOH（aq）反应的ΔH＝－12.1kJ·mol－1；HCl（aq）与NaOH（aq）反应的ΔH＝－55.6kJ·mol－1。
则HCN在水溶液中电离的ΔH等于（ ）
A．－67.7kJ·mol－1B．－43.5kJ·mol－1
C．＋43.5kJ·mol－1D．＋67.7kJ·mol－1
题号
1
2
3
4
5
答案
题组一 盖斯定律及反应热的计算
1．（2009·海南化学，12）已知：
Fe2O3（s）＋
C（s）===
CO2（g）＋2Fe（s） ΔH＝＋234.1kJ·mol－1
（1）
C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH＝－393.5kJ·mol－1
（2）
则2Fe（s）＋
O2（g）===Fe2O3（s）的ΔH是（ ）
A．－824.4kJ·mol－1B．－627.6kJ·mol－1
C．－744.7kJ·mol－1D．－169.4kJ·mol－1
2．（2009·全国理综Ⅱ，11）已知：
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）
ΔH＝－571.6kJ·mol－1
CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝－890kJ·mol－1
现有H2与CH4的混合气体112L（标准状况），使其完全燃烧生成CO2和H2O（l），若实验测得反应放热3695kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是（ ）
A．1∶1B．1∶3
C．1∶4D．2∶3
3．（2011·太原月考）实验室用4molSO2与2molO2在一定条件下进行下列反应：
2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g） ΔH＝－196.64kJ·mol－1，当放出314.624kJ热量时，SO2的转化率为（ ）
A．40%B．50%C．80%D．90%
4．已知25℃、101kPa条件下：
（1）4Al（s）＋3O2（g）===2Al2O3（s）
ΔH＝－2834.9kJ·mol－1
（2）4Al（s）＋2O3（g）===2Al2O3（s）
ΔH＝－3119.1kJ·mol－1
由此得出的正确结论是（ ）
A．等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为吸热反应
B．等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为放热反应
C．O3比O2稳定，由O2变为O3为吸热反应
D．O2比O3稳定，由O2变为O3为放热反应
5．2009年哥本哈根气候大会，是被称作“人类拯救地球的最后一次机会”的联合国气候变化大会。
下列措施有利于节能减排、改善环境质量的是（ ）
①回收再利用废弃的塑料、金属、纸制品及玻璃等资源 ②发展低碳经济、循环经济，开发推广太阳能、水能、风能等能源，减少煤、石油等化石燃料的使用 ③使用填埋法处理未经分类的生活垃圾 ④推广使用燃煤脱硫技术，防治SO2污染 ⑤研制开发新型燃料电池汽车，减少机动车尾气污染
A．①②④⑤B．①②⑤
C．①②③④D．③④⑤
6．炽热的炉膛内发生的反应为C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH＝－392kJ·mol－1，往炉膛内通入水蒸气时，有如下反应：
C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）
ΔH＝＋131kJ·mol－1，
CO（g）＋1/2O2（g）===CO2（g）
ΔH＝－282kJ·mol－1，
H2（g）＋1/2O2（g）===H2O（g）
ΔH＝－241kJ·mol－1，由以上反应推断往炽热的炉膛内通入水蒸气的说法正确的是（ ）
A．不能节省燃料，但能使炉火瞬间更旺
B．虽不能使炉火瞬间更旺，但可以节省燃料
C．既能使炉火瞬间更旺，又能节省燃料
D．既不能使炉火瞬间更旺，又不能节省燃料
7．如果1个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的，这个规律称为盖斯定律。
据此回答下列问题：
（1）北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C3H6）。
丙烷脱氢可得丙烯。
已知：
C3H8（g）―→CH4（g）＋HC≡CH（g）＋H2（g）
ΔH1＝＋156.6kJ·mol－1
CH3CH===CH2（g）―→CH4（g）＋HC≡CH（g）
ΔH2＝＋32.4kJ·mol－1
则相同条件下，丙烷脱氢得丙烯的热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）已知：
Na2CO3·10H2O（s）===Na2CO3（s）＋10H2O（g） ΔH1＝＋532.36kJ·mol－1
Na2CO3·10H2O（s）===Na2CO3·H2O（s）＋9H2O（g） ΔH2＝＋473.63kJ·mol－1
写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
8．
（1）32.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量624kJ（25℃时），N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）水的电离方程式：
H2O＋H2O
H3O＋＋OH－，若液态肼能够按照类似方式电离，请写出电离方程式：
________________________________________________________________________。
（3）若肼和强氧化剂液态H2O2反应，产生大量N2和水蒸气放出大量热，已知在此条件下0.4mol肼与足量H2O2（l）反应放出256.652kJ的热量，则该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________；
若H2O（l）===H2O（g） ΔH＝＋44kJ·mol－1，则16g液态肼与足量的液态H2O2反应生成液态水时放出的热量是________kJ。
题组二 燃料的充分燃烧和新能源
9．2009年11月27日，全球最大太阳能办公大楼亮相山东德州。
这座名为“日月坛微排大厦”的太阳能大厦，是2010年第四届世界太阳城大会的主会场。
总建筑面积达到7.5万平方米，采用全球首创太阳能热水供应、采暖、制冷、光伏发电等与建筑结合技术，是目前世界上最大的集太阳能光热、光伏、建筑节能于一体的高层公共建筑。
有关说法不正确的是（ ）
A．太阳能集热玻璃管的玻璃属于硅酸盐之一
B．光伏光电的材料主要成分是高纯度的硅
C．太阳能、生物质能源和天然气都是清洁能源，也是可再生能源
D．传统制冷剂氟利昂容易造成臭氧空洞
题号
1
2
3
4
5
6
9
答案
题组三 综合探究
10．（2011·保定模拟）红磷P（s）和Cl2（g）发生反应生成PCl3（g）和PCl5（g）。
反应过程和能量关系如下图所示（图中的ΔH表示生成1mol产物的数据）。
根据上图回答下列问题：
（1）P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
上述分解反应是一个可逆反应。
温度T1时，在密闭容器中加入0.80molPCl5，反应达到平衡时PCl5还剩0.60mol，其分解率α1等于________；若反应温度由T1升高到T2，平衡时PCl5的分解率为α2，α2________α1（填“大于”、“小于”或“等于）。
（3）工业上制备PCl5通常分两步进行，先将P和Cl2反应生成中间产物PCl3，然后降温，再和Cl2反应生成PCl5。
原因是__________________________________。
（4）P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的ΔH3＝__________，P和Cl2一步反应生成1molPCl5的ΔH4________ΔH3（填“大于”、“小于”或“等于”）。
（5）PCl5与足量水充分反应，最终生成两种酸，其化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
学案37 反应热的计算和测定 能源
【课前准备区】
知识点一
1．一样
2．间接计算某些难以直接测量的反应热
3.
方程式
反应热间的关系
aA
B
A
B
ΔH1＝aΔH2
A
B
ΔH1＝－ΔH2
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
知识点二
1．能量
2．柴草 化石能源 多能源结构
3．
（1）①煤 石油 天然气 ②不能
（2）①太阳能 氢能 风能 地热能 海洋能 生物质能 ②可以
4．
（1）化石燃料
（2）环境污染
5．
（1）②适当过量的空气 足够大的接触面积 粉碎成粉末 喷成雾状
问题思考
1．实质是能量守恒。
2．当热化学方程式的方向改变时，ΔH的符号改变，大小不变。
【课堂活动区】
一、2.
（1）正比
（2）①
②反应热ΔH＝E（生成物的能量）－E（反应物的能量）
（3）反应物的化学键断裂吸收的能量－生成物的化学键形成释放的能量
（4）反应的始态（各反应物）和终态（各生成物） 反应的途径 相同
（5）n（可燃物）×|ΔH|
二、2.环形玻璃搅拌棒 温度计
3．
（1）保温、隔热，减少实验过程中热量的损失
（2）碱 （3）吸热 偏低
典例导悟
1．B [根据盖斯定律，将
（1）×2＋
（2）×2－（3）得：
2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l） ΔH＝－393.5kJ·mol－1×2－2×285.8kJ·mol－1－（－870.3kJ·mol－1）＝－488.3kJ·mol
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