苏教版化学选修4《化学反应中的热效应》(第2课时)word学案

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，并能采取适当的措施减小误差。

2.知道盖斯定律的内容，熟练运用盖斯定律计算化学反应的反应热。

3.了解使用化石燃料的利弊和新能源的开发。

[重点·难点] 盖斯定律的应用及反应热的计算。

1．反应热的测量(1)原理：中和反应的反应热ΔH ＝－cm Δt①c ：为体系的比热容，指单位质量的物质温度升高1℃所需吸收的能量。

②Δt ：反应后与反应前的温度差。

(2)仪器——量热计(3)在测定中和热时，常用NaOH 溶液与盐酸、KOH 溶液与盐酸、NaOH 溶液与硝酸的稀溶液进行探究实验。

三个反应的反应热是否相同？为什么？答案 相同。

均为强酸强碱的中和反应，实质均为H ＋＋OH －===H 2O 。

2．反应热的计算(1)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，其总的热效应完全相同，即化学反应的焓变只与反应的始态和终态有关，而与反应的途径无关。

如图所示：ΔH ＝ΔH 1＋ΔH 2＝ΔH 3＋ΔH 4＋ΔH 5有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯(有副反应发生)，这给测定反应热造成了困难。

如果应用盖斯定律，可以间接地把它们的反应热计算出来。

③应用：利用已知反应焓变求未知反应焓变。

若一个化学方程式可由几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和。

(2)计算方法如已知C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝－393.5 kJ·mol －1CO(g)＋12O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝－283.0 kJ·mol －1 若C(s)＋12O 2(g)===CO(g)的反应热为ΔH ， 根据盖斯定律，知：ΔH 1＝ΔH ＋ΔH 2则：1ΔH 2＝－393.5 kJ·mol －1－(－283.0 kJ·mol －1)＝－110.5_kJ·mol －1。

3．能源的充分利用(1)能源是指能提供能量的自然资源。

(2)能源—⎪⎪⎪ 化石燃料 煤、石油、天然气新能源 太阳能、氢能、风能、地热能、潮汐能和生物质能4．标准燃烧热(1)概念：在101 kPa 下，1_mol 物质完全燃烧的反应热。

在101 kPa 下，1_g 物质完全燃烧放出的热量称为该物质的热值。

注：物质完全燃烧是指物质中所含的氮元素转化为N 2(g)，氢元素转化为H 2O(l)，碳元素转化为CO 2(g)，硫元素转化为SO 2(g)等。

(2)单位：标准燃烧热的单位为kJ·mol ，热值单位为：kJ·g －1。

(3)意义：衡量燃料燃烧放出的热量的大小。

(4)下列热化学方程式中ΔH 的数值表示可燃物燃烧热的是( )A ．CO(g)＋12O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝－283 kJ·mol －1 B ．CH 4(g)＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(g) ΔH ＝－802.3 kJ·mol －1C ．2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH ＝－571.6 kJ·mol －1D ．H 2(g)＋Cl 2(g)===2HCl(g) ΔH ＝－184.6 kJ·mol －1答案 A解析 根据燃烧热的概念知应是1 mol 燃料，生成常温常压下稳定的氧化物，H 2O 在上述情况下液态稳定。

一、盖斯定律的应用1．盖斯定律的应用方法(1)常用方法①虚拟路径法若反应物A 变为生成物D ，可以有两种途径：a ．由A 直接变成D ，反应热为ΔH ；b ．由A 经过B 变成C ，再由C 变成D ，每步的反应热分别为ΔH 1、ΔH2、ΔH 3。

如图所示： 则有：ΔH ＝ΔH 1＋ΔH 2＋ΔH 3②加合法即运用所给热化学方程式通过加减的方法得到所求热化学方程式。

(2)实例已知：①2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(g) ΔH 1＝－483.6 kJ·mol －1。

②H 2O(g)===H 2O(l) ΔH 2＝－44.0 kJ·mol －1。

请利用上述两种方法计算H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l)的ΔH 。

答案 (1)要计算H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l)的ΔH ，可虚拟如下过程：根据盖斯定律：ΔH ＝ΔH 12＋ΔH 2＝－483.62kJ·mol －1＋(－44.0 kJ·mol －1)＝－285.8 kJ·mol －1。

所以：H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ·mol －1 (2)利用加合法，可由①×12＋②得： H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ·mol －1 2．应用盖斯定律计算反应热时的注意事项(1)热化学方程式同乘以或除以某一个数时，反应热数值也必须乘以或除以该数。

(2)热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加、减，反应热也随之相加、减。

(3)热化学方程式中的反应热指反应按所给形式完全进行时的反应热。

(4)正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。

【典例导悟1】 单质碳很难与氢气直接化合生成CH 4，CH 4直接分解生成C 和H 2也较难用实验法测定反应过程中的能量变化，已知：C(s ，石墨)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝－393.5 kJ·mol －1CH 4(g)＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(l) ΔH ＝－890 kJ·mol －12H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH ＝－571.6 kJ·mol －1利用盖斯定律，写出C(s ，石墨)与H 2合成CH 4的热化学方程式。

解析 C(s ，石墨)与H 2合成CH 4的热化学方程式为：C(s ，石墨)＋2H 2(g)===CH 4(g) ΔH故可调整方程式：C(s ，石墨)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH 1＝－393.5 kJ·mol －12H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH 2＝－571.6 kJ·mol －1CO 2(g)＋2H 2O(l)===CH 4(g)＋2O 2(g) ΔH 3＝890 kJ·mol －1则C(s ，石墨)＋2H 2(g)===CH 4(g)的ΔH ＝ΔH 1＋ΔH 2＋ΔH 3＝－393.5 kJ·mol －1－571.6 kJ·mol －1＋890 kJ·mol －1＝－75.1 kJ·mol －1答案 C(s ，石墨)＋2H 2(g)===CH 4(g) ΔH ＝－75.1 kJ·mol －1二、反应焓变的计算方法1．根据热化学方程式计算反应热与参加反应的各物质的物质的量成正比。

2．根据化学键断裂和形成过程中的能量变化来计算焓变等于破坏旧化学键吸收的能量与形成新化学键放出的能量之差。

ΔH ＝E (反应物的化学键断裂吸收的总能量)－E (生成物的化学键形成放出的总能量)。

3．根据物质所具有的能量计算ΔH ＝E (生成物的能量和)－E (反应物的能量和)。

4．根据盖斯定律进行计算运用盖斯定律时可从以下几方面入手：(1)根据盖斯定律的实质，分析给定反应与所求反应物质与焓变的关系。

(2)运用解题技能，将已知热化学方程式进行变换、加减得到总反应的热化学方程式。

5．根据Q ＝－cm (T 2－T 1)利用ΔH 的绝对值与Q n的绝对值相等进行计算。

注意 运用盖斯定律求反应焓变，必要时可先根据题意虚拟转化过程，然后再根据盖斯定律列式求解，同时注意正、逆反应的焓变数值相等，符号相反。

【典例导悟2】红磷P(s)和Cl 2(g)发生反应生成PCl 3(g)和PCl 5(g)。

反应过程和能量关系如下图所示(图中的ΔH 表示生成1 mol 产物的数据)。

根据上图回答下列问题：(1) P 和Cl 2反应生成PCl 3的热化学方程式是(2) ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(3) PCl 5分解成PCl 3和Cl 2的热化学方程式是(4) ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(3)P 和Cl 2分两步反应生成1 mol PCl 5的ΔH 3＝__________________，P 和Cl 2一步反应生成1 mol PCl 5的ΔH 4________ΔH 3(填“大于”、“小于”或“等于”)。

解析 (1)生成物的总能量减去反应物的总能量就等于反应热，结合图象可知，PCl 3和反应物P 和Cl 2的能量差值为306 kJ ，因此该热化学反应方程式为：P(s)＋32Cl 2(g)===PCl 3(g) ΔH ＝－306 kJ·mol －1。

(2)根据图象可知PCl 5和PCl 3之间的能量差值为93 kJ ，因此PCl 5分解成PCl 3和Cl 2的热化学方程式为：PCl 5(g)===PCl 3(g)＋Cl 2(g) ΔH ＝93 kJ·mol －1。

(3)根据盖斯定律求得：ΔH 3＝－399 kJ·mol －1，且ΔH 3＝ΔH 4，反应焓变与反应的途径无关，只与起始物质、终了物质有关。

答案 (1)32Cl 2(g)＋P(s)===PCl 3(g) ΔH ＝－306 kJ·mol －1 (2)PCl 5(g)===PCl 3(g)＋Cl 2(g) ΔH ＝93 kJ·mol －1(3)－399 kJ·mol －1 等于1．已知298 K 、101 kPa 条件下：①4Al(s)＋3O 2(g)===2Al 2O 3(s) ΔH ＝－2 834.9 kJ·mol －1②4Al(s)＋2O 3(g)===2Al 2O 3(s) ΔH ＝－3 119.1 kJ·mol －1由此得出的正确结论是( )A ．等质量的O 2比O 3能量低，由O 2变O 3为吸热反应B ．等质量的O 2比O 3能量低，由O 2变O 3为放热反应C ．O 3比O 2稳定，由O 2变O 3为吸热反应D ．O 2比O 3稳定，由O 2变O 3为放热反应答案 A 解析 据盖斯定律，①式－②式得：3O 2(g)===2O 3(g) ΔH ＝284.2 kJ·mol －1即等质量的O 2比O 3能量低，O 2比O 3稳定，O 2变O 3为吸热反应。