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meili 发表于 2022-10-21 09:31:13

高一化学教案：反应热的计算

1.盖斯定律(1)内容不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。或者说，化学反应的反应热只与反应体系的始终和终态有关，而与反应的途径无关。(2)理解能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，没有物质的变化，就不能引发能量的变化。(3)盖斯定律的重要意义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。2.反应热的计算(1)计算依据①热化学方程式。②盖斯定律。③燃烧热的数据。(2)计算方法如已知①C(s)+O2(g)===CO2(g) H1=-393.5 kJmol-1②CO(g)+12O2(g)===CO2(g) H2=-283.0 kJmol-1若C(s)+12O2(g)===CO(g)的反应热为H。根据盖斯定律，知：H1=H+H2则：H=H1-H2=-393.5_kJmol-1-(-283.0_kJmol-1)=-110.5_kJmol-1。3.根据盖斯定律计算：已知金刚石和石墨分别在氧气中完全燃烧的热化学方程式为C(金刚石，s)+O2(g)===CO2(g) H=-395.41 kJmol-1, CO2(g)、H2(石墨，s)+O2(g)===CO2(g) H=-393.51 kJmol-1，则金刚石转化为石墨时的热化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。由此看来更稳定的碳的同素异形体为__________。答案 C(金刚石，s)===C(石墨，s) H=-1.90 kJmol-1 石墨解析由盖斯定律，要得到金刚石和石墨的转化关系，可将两个热化学方程式相减：C(金刚石，s)===C(石墨，s) H3=H1-H2=-395.41 kJmol-1+393.51 kJmol-1=-1.90 kJmol-1。即C(金刚石，s)===C(石墨，s) H=-1.90 kJmol-1 可见金刚石转化为石墨放出热量，说明石墨的能量更低，较金刚石稳定。4.已知：(1)Zn(s)+1/2O2(g)===ZnO(s) H=-348.3 kJmol-1(2)2Ag(s)+1/2O2(g)===Ag2O(s) H=-31.0 kJmol-1则Zn(s)+Ag2O(s)===ZnO(s)+2Ag(s)的H等于()A.-317.3 kJmol-1 B.-379.3 kJmol-1C. -332.8 kJmol-1 D.+317.3 kJmol-1答案 A解析由已知(1)、(2)热化学方程式可知，(1)-(2)即可得到答案。一、盖斯定律的应用1.常用方法(1)虚拟路径法若反应物A变为生成物E，可以有三个途径：①由A直接变为生成物E，反应热为H②由A经过B变成E，反应热分别为H1、H2。③由A经过C变成D，再由D变成E，反应热分别为H3、H4、H5如图所示：则有H=H1+H2=H3+H4+H5。(2)加合法即运用所给方程式通过加减的方法得到所求热化学方程式。2.实例如已知下列两个热化学方程式：①P4(s，白磷)+5O2===P4O10(s) H1=-2 983.2 kJmol-1②P(s，红磷)+54O2(g)=14P4O10(s) H2=-738.5 kJmol-1要写出白磷转化为红磷的热化学方程式可虚拟如下过程。根据盖斯定律：H=H1 +(H2)4=-2_983.2_kJmol-1+738.5_kJmol-14=-29.2_kJmol (结果)所以白磷转化为红磷的热化学方程式为P4(s，白磷)===4P(s，红磷) H=-29.2 kJmol-1。也可利用加合法由①-4②得白磷转化为红磷的热化学方程式。3.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某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。(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)将一个热化学方程式颠倒时，H的+-号必须随之改变。【典例1】已知下列热化学方程式：(1)Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) H=-25 kJmol-1(2)3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g) H=-47 kJmol-1(3)Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) H=+19 kJmol-1则FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式为()A. FeO+CO===Fe+CO2 H=-11 kJmol-1B. FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g) H=-22 kJmol-1C . FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g) H=-11 kJmol-1D. FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g) H=+11 kJmol-1解析 Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) H=-25 kJmol-1①，3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g) H=-47 kJmol-1②，Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) H=+19 kJmol-1③，将①式3-②式得：2Fe3O4(s)+8CO(g)===6Fe(s)+8CO2(g) H=-25 kJmol-13+47 kJmol-1=-28 kJmol-1，将方程式两边同除以2得：Fe3O4(s)+4CO(g)===3Fe(s)+4CO2(g) H=-14 kJmol-1④，将(④式-③式)3即可得出答案。所以A、B、C、D四个选项中，只有C项中的热化学方程式正确。答案 C【变式训练1】 S(单斜)和S(正交)是硫的两种同素异形体。已知：①S(单斜，s)+O2(g)===SO2(g) H1=-297.16 kJmol-1②S(正交，s)+O2(g)===SO2(g) H2=-296.83 kJmol-1③S(单斜，s)===S(正交，s) H3下列说法正确的是()A.H3=+0.33 kJmol-1B.单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应C.S(单斜，s)===S(正交，s) H30，正交硫比单斜硫稳定D.S(单斜，s)===S(正交，s) H30，单斜硫比正交硫稳定答案 C二、反应热的计算1.反应热计算的类型及方法(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正比。(2)根据反应物和生成物的能量计算：H=生成物的能量和-反应物的能量和。(3)根据反应物和生成物的键能计算H=反应物的键能和-生成物的键能和。(4)根据盖斯定律计算：将热化学方程式进行适当的加减变形后，由过程的热效应进行计算、比较。(5)根据物质的燃烧热数值计算：Q(放)=n(可燃物)|H|(6)根据比热公式进行计算：Q=cmt。2.注意事项(1)反应热数值与各物质的化学计量数成正比，因此热化学方程式中各物质的化学计量数改变时，其反应热数值同时做相同倍数的改变。(2)热化学方程式与化学上的方程式相似，可以移项，同时改变正负号;各项的化学计量数以及H的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。(3)根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其H相加或相减，得到一个新的热化学方程式。(4)求总反应的反应热，不能不假思索地将各步反应的反应热简单相加。不论一步进行还是分步进行，始态和终态完全一致，盖斯定律才成立。某些物质只是在分步反应中暂时出现，最后应该恰好消耗完。【典例2】已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是-285.8 kJmol-1、-1 411.0 kJmol-1和-1 366.8 kJmol-1，则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的H为()A.-44.2 kJmol-1 B.+44.2 kJmol-1C.-330 kJmol-1 D.+330 kJmol-1解析解答本题可先写出相关的热化学方程式，然后根据热化学方程式进行分析、计算。根据题给各物质燃烧热数据可得相关热化学方程式为①H2(g)+12O2(g)===H2O(l) H=-285.8 kJ②C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) H=-1 411.0 kJ③C2H5OH(l)+3O2(g)===3H2O(l)+2CO2(g) H=-1 366.8 kJmol-1由②-③可得：C2H4(g)+H2O(l)===C2H5OH(l) H=-44.2 kJmol-1，故A选项正确。答案 A【变式训练2】已知：N2(g)+2O2(g)===2NO2(g) H=+67.7 kJmol-1①N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) H=-543 kJmol-1②12H2(g)+12F2(g)===HF(g) H=-269 kJmol-1③H2(g)+12O2(g)===H2O(g) H=-242 kJmol-1④(1)写出肼(N2H4)和NO2反应的热化学方程式________________________________________________________________________。(2)有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，则反应释放的能量更大，肼和氟气反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。答案 (1)2N2H4(g)+2NO2(g)===3N2(g)+4H2O(g) H=-1 153.7 kJmol-1(2)N2H4(g)+2F2(g)===N2(g)+4HF(g) H=-1 135 kJmol-1

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