高中化學(xué)化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第1節(jié)第2課時(shí)熱化學(xué)方程式反應(yīng)焓變的計(jì)算課件魯科版選擇性必修1

第2課時(shí)熱化學(xué)方程式反應(yīng)焓變的計(jì)算第1章2021第2課時(shí)熱化學(xué)方程式反應(yīng)焓變的計(jì)算第1章2021內(nèi)容索引0102課前篇素養(yǎng)初探課堂篇素養(yǎng)提升內(nèi)容索引0102課前篇素養(yǎng)初探課堂篇素養(yǎng)提升素養(yǎng)目標(biāo)1.掌握熱化學(xué)方程式的書寫,從而形成變化觀念與平衡思想的學(xué)科核心素養(yǎng)。2.理解蓋斯定律的內(nèi)容,體驗(yàn)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的學(xué)科核心素養(yǎng)。3.熟悉常見化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算方法,能運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)焓變的簡(jiǎn)單計(jì)算,培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。素養(yǎng)目標(biāo)1.掌握熱化學(xué)方程式的書寫,從而形成變化觀念與平衡思課前篇素養(yǎng)初探課前篇素養(yǎng)初探知識(shí)鋪墊如何定量描述化學(xué)反應(yīng)的能量變化?提示利用焓變(ΔH)可定量描述化學(xué)反應(yīng)的能量變化。知識(shí)鋪墊如何定量描述化學(xué)反應(yīng)的能量變化?必備知識(shí)一、熱化學(xué)方程式1.定義:把一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的變化和反應(yīng)的焓變同時(shí)表示出來的式子。2.意義:熱化學(xué)方程式不僅表明了物質(zhì)的變化,還表示了能量的變化。3.實(shí)例:298K時(shí),1molH2(g)和0.5molO2(g)反應(yīng)生成1molH2O(l)放熱285.8kJ,此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可表示為H2(g)+O2(g)==H2O(l)

ΔH(298K)=-285.8kJ·mol-1。

必備知識(shí)一、熱化學(xué)方程式【微思考】熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的系數(shù)代表的意義是什么?提示熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的系數(shù)僅表示物質(zhì)的量,因此可以是整數(shù)或分?jǐn)?shù),而普通的化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的系數(shù)只能是整數(shù)?！疚⑺伎肌繜峄瘜W(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的系數(shù)代表的意義是什么二、反應(yīng)焓變的計(jì)算1.蓋斯定律(1)定義:一個(gè)化學(xué)反應(yīng)無論是一步完成還是分幾步完成,反應(yīng)熱都是一樣的。(2)蓋斯定律的特點(diǎn)。①化學(xué)反應(yīng)的焓變只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),與反應(yīng)的途徑無關(guān)。②反應(yīng)焓變一定。如下圖由A→B有兩種途徑:則有ΔH1=ΔH2+ΔH3。

二、反應(yīng)焓變的計(jì)算則有ΔH1=ΔH2+ΔH3。2.蓋斯定律的應(yīng)用(1)科學(xué)意義:對(duì)于無法或較難通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定的反應(yīng)的焓變,可應(yīng)用蓋斯定律計(jì)算求得。(2)利用已知反應(yīng)的焓變求未知反應(yīng)的焓變。若一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可由另外幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式相加減而得到,則該化學(xué)反應(yīng)的焓變可由另外幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)的焓變相加減而得到。2.蓋斯定律的應(yīng)用三、能源1.自然界中,能為人類提供能量的物質(zhì)或物質(zhì)運(yùn)動(dòng)統(tǒng)稱為能源。包括太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽?、核能、化石燃料等?.我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)不平衡、資源分布不均衡。目前,我國(guó)能源消費(fèi)快速增長(zhǎng),消費(fèi)結(jié)構(gòu)以煤為主,以石油、天然氣為輔,以水能、核能、風(fēng)能、太陽能為補(bǔ)充。3.為了實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展,一方面必須“開源”,即開發(fā)核能、風(fēng)能、太陽能等新能源;另一方面需要“節(jié)流”,加大節(jié)能減排的力度,提高能源利用效率。三、能源四、摩爾燃燒焓1.定義:在一定反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)條件下,1mol純物質(zhì)完全氧化為同溫下的指定產(chǎn)物時(shí)的焓變。

2.意義:摩爾燃燒焓可用來衡量一種燃料燃燒釋放熱量的多少。3.注意:指定物質(zhì)中所含有的氮元素氧化為N2(g)、氫元素氧化為H2O(l)、碳元素氧化為CO2(g)。四、摩爾燃燒焓正誤判斷判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)式前面的系數(shù)代表分子數(shù)或物質(zhì)的量。(

)(2)反應(yīng)H2(g)+O2(g)==H2O(l)和2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)的ΔH相同。(

)(3)相同條件下,等質(zhì)量的S(s)和S(g)完全燃燒釋放的熱量不同。(

)(4)在中,存在關(guān)系式:ΔH1=ΔH2+ΔH3。(

)正誤判斷判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”(5)相同條件下,等物質(zhì)的量的S(g)和S(s)分別完全燃燒,后者放出熱量多。(

)(6)反應(yīng)焓變(ΔH)的大小與熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)式前面的系數(shù)無關(guān)。(

)(7)利用蓋斯定律可以計(jì)算通過實(shí)驗(yàn)難以測(cè)定的反應(yīng)的反應(yīng)熱。(

)(8)化石燃料屬于不可再生能源。(

)答案(1)×

(2)×

(3)√

(4)×

(5)×

(6)×(7)√

(8)√(5)相同條件下,等物質(zhì)的量的S(g)和S(s)分別完全燃燒課堂篇素養(yǎng)提升課堂篇素養(yǎng)提升探究一熱化學(xué)方程式的書寫問題探究熱化學(xué)方程式與普通化學(xué)方程式的意義有什么不同?提示普通化學(xué)方程式只表明化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化;熱化學(xué)方程式不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化,而且表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。探究一熱化學(xué)方程式的書寫問題探究熱化學(xué)方程式與普通化學(xué)方程式深化拓展“四步”突破熱化學(xué)方程式的書寫

深化拓展“四步”突破熱化學(xué)方程式的書寫素能應(yīng)用典例1寫出下列條件下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(1)1molCH4完全燃燒生成液態(tài)水和CO2氣體,放出890.3kJ的熱量,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

。

(2)0.3mol的氣態(tài)乙硼烷(分子式B2H6)在氧氣中燃燒,生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水,放出649.5kJ的熱量,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

。

素能應(yīng)用典例1寫出下列條件下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(3)下圖是1molNO2和1molCO反應(yīng)生成CO2和NO過程中能量變化的示意圖,請(qǐng)寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:

。

(3)下圖是1molNO2和1molCO反應(yīng)生成CO答案(1)CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l)

ΔH=-890.3kJ·mol-1(2)B2H6(g)+3O2(g)==B2O3(s)+3H2O(l)ΔH=-2165kJ·mol-1(3)NO2(g)+CO(g)==CO2(g)+NO(g)

ΔH=-234kJ·mol-1答案(1)CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H解析(1)1

mol

CH4完全燃燒需要2

mol

O2,生成1

mol

CO2和2

mol液態(tài)H2O,故熱化學(xué)方程式為CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l)

ΔH=-890.3

kJ·

mol-1。(2)1

mol乙硼烷在氧氣中燃燒生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水放出的熱量為649.5

kJ×=2

165

kJ,則其熱化學(xué)方程式為B2H6(g)+3O2(g)==B2O3(s)+3H2O(l)ΔH=-2

165

kJ·

mol-1。(3)由圖可知其熱化學(xué)方程式為NO2(g)+CO(g)==CO2(g)+NO(g)

ΔH=E1-E2=134

kJ·

mol-1-368

kJ·

mol-1=-234

kJ·

mol-1。解析(1)1molCH4完全燃燒需要2molO2,生易錯(cuò)警示

書寫熱化學(xué)方程式的注意事項(xiàng)(1)不能忽視ΔH的正負(fù)。(2)不能忽視ΔH的數(shù)值與物質(zhì)化學(xué)式前面的系數(shù)有關(guān),物質(zhì)化學(xué)式前面的系數(shù)發(fā)生變化時(shí),ΔH的數(shù)值要相應(yīng)變化。(3)物質(zhì)的狀態(tài)不同,ΔH的數(shù)值也不同。易錯(cuò)警示書寫熱化學(xué)方程式的注意事項(xiàng)變式訓(xùn)練1完全燃燒mg液態(tài)乙醇得到CO2(g)和液態(tài)水時(shí)放出的熱量為akJ,經(jīng)測(cè)定mg乙醇與Na反應(yīng)時(shí)最多可生成0.5gH2,則液態(tài)乙醇完全燃燒生成CO2(g)和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為(

)A.C2H5OH(l)+3O2(g)==2CO2(g)+3H2O(l)

ΔH=-akJ·mol-1ΔH=+akJ·mol-1D.C2H5OH(l)+3O2(g)==2CO2(g)+3H2O(l)

ΔH=-2akJ·mol-1變式訓(xùn)練1完全燃燒mg液態(tài)乙醇得到CO2(g)和液態(tài)水時(shí)放答案D解析根據(jù)相關(guān)的化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算:2C2H5OH+2Na→2C2H5ONa+H2↑2

mol

2

gn(C2H5OH)

0.5

g則有n(C2H5OH)=0.5

mol,即m

g乙醇的物質(zhì)的量為0.5

mol,其完全燃燒放出的熱量為a

kJ,D項(xiàng)正確。答案D解析根據(jù)相關(guān)的化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算:探究二蓋斯定律的應(yīng)用問題探究依據(jù)蓋斯定律,分析下圖中物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中各焓變之間有什么關(guān)系?提示ΔH1=ΔH2+ΔH3探究二蓋斯定律的應(yīng)用問題探究依據(jù)蓋斯定律,分析下圖中物質(zhì)轉(zhuǎn)化深化拓展1.虛擬路徑法:設(shè)計(jì)合理的反應(yīng)途徑,求某反應(yīng)的ΔHΔH=ΔH1+ΔH2或ΔH=ΔH3+ΔH4+ΔH5。

深化拓展1.虛擬路徑法:設(shè)計(jì)合理的反應(yīng)途徑,求某反應(yīng)的ΔH2.加和法:由已知熱化學(xué)方程式寫目標(biāo)熱化學(xué)方程式確定待求的化學(xué)反應(yīng)方程式

↓明確待求方程式中各物質(zhì)在已知方程式中的位置

↓寫出對(duì)已知熱化學(xué)方程式進(jìn)行變形后的新方程式

↓對(duì)變形后的新方程式、對(duì)應(yīng)的ΔH進(jìn)行加減運(yùn)算2.加和法:由已知熱化學(xué)方程式寫目標(biāo)熱化學(xué)方程式素能應(yīng)用典例2已知:2Zn(s)+O2(g)==2ZnO(s)

ΔH=-701.0kJ·mol-1,2Hg(l)+O2(g)==2HgO(s)

ΔH=-181.6kJ·mol-1。則反應(yīng)Zn(s)+HgO(s)==ZnO(s)+Hg(l)的ΔH為(

)A.+519.4kJ·mol-1 B.+259.7kJ·mol-1C.-259.7kJ·mol-1 D.-519.4kJ·mol-1素能應(yīng)用典例2已知:2Zn(s)+O2(g)==2ZnO(答案C解析由題給熱化學(xué)方程式可得:①Zn(s)+O2(g)==ZnO(s)

ΔH=-350.5

kJ·mol-1;②Hg(l)+O2(g)==HgO(s)

ΔH=-90.8

kJ·mol-1。根據(jù)蓋斯定律,由①-②可得:Zn(s)+HgO(s)==ZnO(s)+Hg(l)

ΔH=(-350.5

kJ·mol-1)-(-90.8

kJ·mol-1)=-259.7

kJ·mol-1。答案C解析由題給熱化學(xué)方程式可得:①Zn(s)+O變式訓(xùn)練2蓋斯定律指出:化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各反應(yīng)產(chǎn)物)有關(guān),而與具體反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)。物質(zhì)A在一定條件下可發(fā)生一系列轉(zhuǎn)化,由圖判斷下列關(guān)系錯(cuò)誤的是(

)A.A→F,ΔH=-ΔH6B.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=1C.C→F,|ΔH|=|ΔH1+ΔH2+ΔH6|D.|ΔH1+ΔH2+ΔH3|=|ΔH4+ΔH5+ΔH6|變式訓(xùn)練2蓋斯定律指出:化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)(各反答案B解析A→F過程與F→A過程相反,兩個(gè)過程反應(yīng)的焓變絕對(duì)值相等,符號(hào)相反,A項(xiàng)正確;B項(xiàng)中整個(gè)變化過程起始物和終態(tài)物均為A物質(zhì),能量變化為0,故ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0,B項(xiàng)錯(cuò)誤;F→C的ΔH=ΔH6+ΔH1+ΔH2,則C→F的ΔH=-(ΔH1+ΔH2+ΔH6),二者絕對(duì)值相等,C項(xiàng)正確;A→D的ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3,D→A的ΔH=ΔH4+ΔH5+ΔH6,二者絕對(duì)值相等,D項(xiàng)正確。答案B探究三反應(yīng)焓變的大小比較問題探究相同物質(zhì)的量的氫氣和氧氣反應(yīng)生成氣態(tài)水和液態(tài)水,哪個(gè)過程放出的熱量多?為什么?反應(yīng)的焓變哪個(gè)大?提示生成液態(tài)水放出的熱量多;因?yàn)闅鈶B(tài)水變成液態(tài)水即氣態(tài)水液化過程也要放出熱量;生成氣態(tài)水時(shí)的焓變大。探究三反應(yīng)焓變的大小比較問題探究相同物質(zhì)的量的氫氣和氧氣反應(yīng)深化拓展比較焓變大小的四種方法(1)根據(jù)反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物的狀態(tài)(同溫、同壓)比較焓變。①同一反應(yīng)的反應(yīng)物狀態(tài)不同:S(g)+O2(g)==SO2(g)

ΔH1,S(s)+O2(g)==SO2(g)

ΔH2,則ΔH1<ΔH2②同一反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物狀態(tài)不同:2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)

ΔH1,2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)

ΔH2,則ΔH1>ΔH2深化拓展比較焓變大小的四種方法(2)根據(jù)反應(yīng)物的物質(zhì)的量比較焓變。物質(zhì)的量越多,對(duì)放熱反應(yīng),放熱越多,ΔH越小;對(duì)吸熱反應(yīng),吸熱越多,ΔH越大。H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g)

ΔH1,H2(g)+Cl2(g)==HCl(g)

ΔH2,則ΔH1<ΔH2(3)根據(jù)ΔH的符號(hào)比較。CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)

ΔH1,CaO(s)+H2O(l)==Ca(OH)2(s)

ΔH2,ΔH1>0,ΔH2<0,所以ΔH1>ΔH2。(4)可利用蓋斯定律來判定,如由蓋斯定律可得出ΔH1-ΔH2=ΔH3,若已知ΔH3>0,可求出ΔH1>ΔH2。(2)根據(jù)反應(yīng)物的物質(zhì)的量比較焓變。素能應(yīng)用典例3在同溫同壓下,下列各組熱化學(xué)方程式中ΔH1>ΔH2的是(

)A.2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)

ΔH1;2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)

ΔH2B.S(g)+O2(g)==SO2(g)

ΔH1;S(s)+O2(g)==SO2(g)

ΔH2素能應(yīng)用典例3在同溫同壓下,下列各組熱化學(xué)方程式中ΔH1>Δ答案C解析A項(xiàng),物質(zhì)的燃燒反應(yīng)是放熱反應(yīng),其焓變是負(fù)值,液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水的過程是吸熱的,故ΔH1<ΔH2,故A不符合題意;B項(xiàng),物質(zhì)的燃燒反應(yīng)是放熱的,所以焓變是負(fù)值,固體硫變?yōu)闅鈶B(tài)硫需要吸收熱量,所以ΔH1<ΔH2,故B不符合題意;C項(xiàng),碳單質(zhì)完全燃燒生成二氧化碳放熱多于不完全燃燒生成一氧化碳放熱,反應(yīng)的焓變是負(fù)值,故ΔH1>ΔH2,故C符合題意;D項(xiàng),化學(xué)反應(yīng)方程式中化學(xué)式前面的系數(shù)加倍,焓變數(shù)值加倍,放熱反應(yīng)焓變是負(fù)值,ΔH1=2ΔH2,故ΔH1<ΔH2,故D不符合題意。答案C變式訓(xùn)練3已知①H2(g)+O2(g)==H2O(g)ΔH1=akJ·mol-1②2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)

ΔH2=bkJ·mol-1③H2(g)+O2(g)==H2O(l)

ΔH3=ckJ·mol-1④2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)

ΔH4=dkJ·mol-1下列關(guān)系式正確的是(

)A.a<c<0 B.b>d>0

C.2a=b<0 D.2c=d>0變式訓(xùn)練3已知①H2(g)+O2(g)==H2O(g答案C解析氫氣燃燒是放熱反應(yīng),ΔH<0;生成液態(tài)水比生成氣態(tài)水時(shí)放出的熱量多,ΔH更小,即c<a<0,0>b>d;②中各物質(zhì)的物質(zhì)的量是①中的2倍,則ΔH2=2ΔH1,即b=2a。答案C素養(yǎng)脈絡(luò)素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)1.下列敘述正確的是(

)A.反應(yīng)產(chǎn)物的總能量一定低于反應(yīng)物的總能量B.放熱反應(yīng)的反應(yīng)速率總是大于吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率C.根據(jù)蓋斯定律,可計(jì)算某些難以直接測(cè)量的反應(yīng)的焓變D.同溫同壓下,反應(yīng)H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g)在光照條件下和點(diǎn)燃條件下的ΔH不同隨堂檢測(cè)1.下列敘述正確的是()答案C解析對(duì)于吸熱反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物的總能量高于反應(yīng)物的總能量,A項(xiàng)錯(cuò)誤;反應(yīng)速率與反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)沒有必然的聯(lián)系,B項(xiàng)錯(cuò)誤;蓋斯定律可用于計(jì)算一些難以直接測(cè)量的反應(yīng)的焓變,C項(xiàng)正確;反應(yīng)焓變與反應(yīng)條件無關(guān),D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C2.下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是(已知焓變的絕對(duì)值均正確)(

)A.2SO2+O22SO3

ΔH=-196.6kJ·mol-1B.4H2(g)+2O2(g)==4H2O(l)

ΔH=-1143.2kJ·mol-1C.C(s)+O2(g)==CO2(g)

ΔH=+393.5kJD.C(s)+O2(g)==CO2(g)

ΔH=+393.5kJ·mol-1答案B解析A中未注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài),C、D中ΔH的符號(hào)錯(cuò)誤,放熱反應(yīng)的ΔH<0,且C中ΔH的單位也錯(cuò)誤。2.下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是(已知焓變的絕對(duì)值均正確)(3.已知反應(yīng):A.2ΔH1+2ΔH2-2ΔH3 B.ΔH1+ΔH2-ΔH3C.3ΔH1+2ΔH2+2ΔH3 D.3ΔH1+2ΔH2-2ΔH33.已知反應(yīng):A.2ΔH1+2ΔH2-2ΔH3 B.ΔH1答案D解析由題意把已知反應(yīng)依次編號(hào)為①②③,根據(jù)蓋斯定律可知,由方程式①×3+②×2-③×2可得2NH3(g)+O2(g)==2NO2(g)+3H2O(g)

ΔH=3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3。答案D解析由題意把已知反應(yīng)依次編號(hào)為①②③,根據(jù)蓋斯定律可4.寫出298K時(shí)下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:(1)1molHgO(s)分解為液態(tài)汞和氧氣,吸熱90.7kJ

。

(2)16g固體硫完全燃燒時(shí)放出148.4kJ的熱量

。

(3)2.0gC2H2氣體完全燃燒生成液態(tài)水和CO2,放出99.6kJ的熱量

。

(4)合成甲醇的反應(yīng)及其能量變化如圖所示,則合成甲醇的熱化學(xué)方程式為

。

4.寫出298K時(shí)下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:高中化學(xué)第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第1節(jié)第2課時(shí)熱化學(xué)方程式反應(yīng)焓變的計(jì)算課件魯科版選擇性必修1解析(2)16

g固體硫完全燃燒時(shí)放出148.4

kJ的熱量,故其熱化學(xué)方程式可寫(4)反應(yīng)產(chǎn)物的能量比反應(yīng)物的能量低,反應(yīng)是放熱反應(yīng),ΔH為負(fù)值。

解析(2)16g固體硫完全燃燒時(shí)放出148.4kJ的熱量第2課時(shí)熱化學(xué)方程式反應(yīng)焓變的計(jì)算第1章2021第2課時(shí)熱化學(xué)方程式反應(yīng)焓變的計(jì)算第1章2021內(nèi)容索引0102課前篇素養(yǎng)初探課堂篇素養(yǎng)提升內(nèi)容索引0102課前篇素養(yǎng)初探課堂篇素養(yǎng)提升素養(yǎng)目標(biāo)1.掌握熱化學(xué)方程式的書寫,從而形成變化觀念與平衡思想的學(xué)科核心素養(yǎng)。2.理解蓋斯定律的內(nèi)容,體驗(yàn)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的學(xué)科核心素養(yǎng)。3.熟悉常見化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算方法,能運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)焓變的簡(jiǎn)單計(jì)算,培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。素養(yǎng)目標(biāo)1.掌握熱化學(xué)方程式的書寫,從而形成變化觀念與平衡思課前篇素養(yǎng)初探課前篇素養(yǎng)初探知識(shí)鋪墊如何定量描述化學(xué)反應(yīng)的能量變化?提示利用焓變(ΔH)可定量描述化學(xué)反應(yīng)的能量變化。知識(shí)鋪墊如何定量描述化學(xué)反應(yīng)的能量變化?必備知識(shí)一、熱化學(xué)方程式1.定義:把一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的變化和反應(yīng)的焓變同時(shí)表示出來的式子。2.意義:熱化學(xué)方程式不僅表明了物質(zhì)的變化,還表示了能量的變化。3.實(shí)例:298K時(shí),1molH2(g)和0.5molO2(g)反應(yīng)生成1molH2O(l)放熱285.8kJ,此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可表示為H2(g)+O2(g)==H2O(l)

ΔH(298K)=-285.8kJ·mol-1。

必備知識(shí)一、熱化學(xué)方程式【微思考】熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的系數(shù)代表的意義是什么?提示熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的系數(shù)僅表示物質(zhì)的量,因此可以是整數(shù)或分?jǐn)?shù),而普通的化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的系數(shù)只能是整數(shù)?！疚⑺伎肌繜峄瘜W(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的系數(shù)代表的意義是什么二、反應(yīng)焓變的計(jì)算1.蓋斯定律(1)定義:一個(gè)化學(xué)反應(yīng)無論是一步完成還是分幾步完成,反應(yīng)熱都是一樣的。(2)蓋斯定律的特點(diǎn)。①化學(xué)反應(yīng)的焓變只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),與反應(yīng)的途徑無關(guān)。②反應(yīng)焓變一定。如下圖由A→B有兩種途徑:則有ΔH1=ΔH2+ΔH3。

二、反應(yīng)焓變的計(jì)算則有ΔH1=ΔH2+ΔH3。2.蓋斯定律的應(yīng)用(1)科學(xué)意義:對(duì)于無法或較難通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定的反應(yīng)的焓變,可應(yīng)用蓋斯定律計(jì)算求得。(2)利用已知反應(yīng)的焓變求未知反應(yīng)的焓變。若一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可由另外幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式相加減而得到,則該化學(xué)反應(yīng)的焓變可由另外幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)的焓變相加減而得到。2.蓋斯定律的應(yīng)用三、能源1.自然界中,能為人類提供能量的物質(zhì)或物質(zhì)運(yùn)動(dòng)統(tǒng)稱為能源。包括太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能、核能、化石燃料等?.我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)不平衡、資源分布不均衡。目前,我國(guó)能源消費(fèi)快速增長(zhǎng),消費(fèi)結(jié)構(gòu)以煤為主,以石油、天然氣為輔,以水能、核能、風(fēng)能、太陽能為補(bǔ)充。3.為了實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展,一方面必須“開源”,即開發(fā)核能、風(fēng)能、太陽能等新能源;另一方面需要“節(jié)流”,加大節(jié)能減排的力度,提高能源利用效率。三、能源四、摩爾燃燒焓1.定義:在一定反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)條件下,1mol純物質(zhì)完全氧化為同溫下的指定產(chǎn)物時(shí)的焓變。

2.意義:摩爾燃燒焓可用來衡量一種燃料燃燒釋放熱量的多少。3.注意:指定物質(zhì)中所含有的氮元素氧化為N2(g)、氫元素氧化為H2O(l)、碳元素氧化為CO2(g)。四、摩爾燃燒焓正誤判斷判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)式前面的系數(shù)代表分子數(shù)或物質(zhì)的量。(

)(2)反應(yīng)H2(g)+O2(g)==H2O(l)和2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)的ΔH相同。(

)(3)相同條件下,等質(zhì)量的S(s)和S(g)完全燃燒釋放的熱量不同。(

)(4)在中,存在關(guān)系式:ΔH1=ΔH2+ΔH3。(

)正誤判斷判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”(5)相同條件下,等物質(zhì)的量的S(g)和S(s)分別完全燃燒,后者放出熱量多。(

)(6)反應(yīng)焓變(ΔH)的大小與熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)式前面的系數(shù)無關(guān)。(

)(7)利用蓋斯定律可以計(jì)算通過實(shí)驗(yàn)難以測(cè)定的反應(yīng)的反應(yīng)熱。(

)(8)化石燃料屬于不可再生能源。(

)答案(1)×

(2)×

(3)√

(4)×

(5)×

(6)×(7)√

(8)√(5)相同條件下,等物質(zhì)的量的S(g)和S(s)分別完全燃燒課堂篇素養(yǎng)提升課堂篇素養(yǎng)提升探究一熱化學(xué)方程式的書寫問題探究熱化學(xué)方程式與普通化學(xué)方程式的意義有什么不同?提示普通化學(xué)方程式只表明化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化;熱化學(xué)方程式不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化,而且表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。探究一熱化學(xué)方程式的書寫問題探究熱化學(xué)方程式與普通化學(xué)方程式深化拓展“四步”突破熱化學(xué)方程式的書寫

深化拓展“四步”突破熱化學(xué)方程式的書寫素能應(yīng)用典例1寫出下列條件下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(1)1molCH4完全燃燒生成液態(tài)水和CO2氣體,放出890.3kJ的熱量,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

。

(2)0.3mol的氣態(tài)乙硼烷(分子式B2H6)在氧氣中燃燒,生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水,放出649.5kJ的熱量,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

。

素能應(yīng)用典例1寫出下列條件下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(3)下圖是1molNO2和1molCO反應(yīng)生成CO2和NO過程中能量變化的示意圖,請(qǐng)寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:

。

(3)下圖是1molNO2和1molCO反應(yīng)生成CO答案(1)CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l)

ΔH=-890.3kJ·mol-1(2)B2H6(g)+3O2(g)==B2O3(s)+3H2O(l)ΔH=-2165kJ·mol-1(3)NO2(g)+CO(g)==CO2(g)+NO(g)

ΔH=-234kJ·mol-1答案(1)CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H解析(1)1

mol

CH4完全燃燒需要2

mol

O2,生成1

mol

CO2和2

mol液態(tài)H2O,故熱化學(xué)方程式為CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l)

ΔH=-890.3

kJ·

mol-1。(2)1

mol乙硼烷在氧氣中燃燒生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水放出的熱量為649.5

kJ×=2

165

kJ,則其熱化學(xué)方程式為B2H6(g)+3O2(g)==B2O3(s)+3H2O(l)ΔH=-2

165

kJ·

mol-1。(3)由圖可知其熱化學(xué)方程式為NO2(g)+CO(g)==CO2(g)+NO(g)

ΔH=E1-E2=134

kJ·

mol-1-368

kJ·

mol-1=-234

kJ·

mol-1。解析(1)1molCH4完全燃燒需要2molO2,生易錯(cuò)警示

書寫熱化學(xué)方程式的注意事項(xiàng)(1)不能忽視ΔH的正負(fù)。(2)不能忽視ΔH的數(shù)值與物質(zhì)化學(xué)式前面的系數(shù)有關(guān),物質(zhì)化學(xué)式前面的系數(shù)發(fā)生變化時(shí),ΔH的數(shù)值要相應(yīng)變化。(3)物質(zhì)的狀態(tài)不同,ΔH的數(shù)值也不同。易錯(cuò)警示書寫熱化學(xué)方程式的注意事項(xiàng)變式訓(xùn)練1完全燃燒mg液態(tài)乙醇得到CO2(g)和液態(tài)水時(shí)放出的熱量為akJ,經(jīng)測(cè)定mg乙醇與Na反應(yīng)時(shí)最多可生成0.5gH2,則液態(tài)乙醇完全燃燒生成CO2(g)和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為(

)A.C2H5OH(l)+3O2(g)==2CO2(g)+3H2O(l)

ΔH=-akJ·mol-1ΔH=+akJ·mol-1D.C2H5OH(l)+3O2(g)==2CO2(g)+3H2O(l)

ΔH=-2akJ·mol-1變式訓(xùn)練1完全燃燒mg液態(tài)乙醇得到CO2(g)和液態(tài)水時(shí)放答案D解析根據(jù)相關(guān)的化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算:2C2H5OH+2Na→2C2H5ONa+H2↑2

mol

2

gn(C2H5OH)

0.5

g則有n(C2H5OH)=0.5

mol,即m

g乙醇的物質(zhì)的量為0.5

mol,其完全燃燒放出的熱量為a

kJ,D項(xiàng)正確。答案D解析根據(jù)相關(guān)的化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算:探究二蓋斯定律的應(yīng)用問題探究依據(jù)蓋斯定律,分析下圖中物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中各焓變之間有什么關(guān)系?提示ΔH1=ΔH2+ΔH3探究二蓋斯定律的應(yīng)用問題探究依據(jù)蓋斯定律,分析下圖中物質(zhì)轉(zhuǎn)化深化拓展1.虛擬路徑法:設(shè)計(jì)合理的反應(yīng)途徑,求某反應(yīng)的ΔHΔH=ΔH1+ΔH2或ΔH=ΔH3+ΔH4+ΔH5。

深化拓展1.虛擬路徑法:設(shè)計(jì)合理的反應(yīng)途徑,求某反應(yīng)的ΔH2.加和法:由已知熱化學(xué)方程式寫目標(biāo)熱化學(xué)方程式確定待求的化學(xué)反應(yīng)方程式

↓明確待求方程式中各物質(zhì)在已知方程式中的位置

↓寫出對(duì)已知熱化學(xué)方程式進(jìn)行變形后的新方程式

↓對(duì)變形后的新方程式、對(duì)應(yīng)的ΔH進(jìn)行加減運(yùn)算2.加和法:由已知熱化學(xué)方程式寫目標(biāo)熱化學(xué)方程式素能應(yīng)用典例2已知:2Zn(s)+O2(g)==2ZnO(s)

ΔH=-701.0kJ·mol-1,2Hg(l)+O2(g)==2HgO(s)

ΔH=-181.6kJ·mol-1。則反應(yīng)Zn(s)+HgO(s)==ZnO(s)+Hg(l)的ΔH為(

)A.+519.4kJ·mol-1 B.+259.7kJ·mol-1C.-259.7kJ·mol-1 D.-519.4kJ·mol-1素能應(yīng)用典例2已知:2Zn(s)+O2(g)==2ZnO(答案C解析由題給熱化學(xué)方程式可得:①Zn(s)+O2(g)==ZnO(s)

ΔH=-350.5

kJ·mol-1;②Hg(l)+O2(g)==HgO(s)

ΔH=-90.8

kJ·mol-1。根據(jù)蓋斯定律,由①-②可得:Zn(s)+HgO(s)==ZnO(s)+Hg(l)

ΔH=(-350.5

kJ·mol-1)-(-90.8

kJ·mol-1)=-259.7

kJ·mol-1。答案C解析由題給熱化學(xué)方程式可得:①Zn(s)+O變式訓(xùn)練2蓋斯定律指出:化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各反應(yīng)產(chǎn)物)有關(guān),而與具體反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)。物質(zhì)A在一定條件下可發(fā)生一系列轉(zhuǎn)化,由圖判斷下列關(guān)系錯(cuò)誤的是(

)A.A→F,ΔH=-ΔH6B.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=1C.C→F,|ΔH|=|ΔH1+ΔH2+ΔH6|D.|ΔH1+ΔH2+ΔH3|=|ΔH4+ΔH5+ΔH6|變式訓(xùn)練2蓋斯定律指出:化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)(各反答案B解析A→F過程與F→A過程相反,兩個(gè)過程反應(yīng)的焓變絕對(duì)值相等,符號(hào)相反,A項(xiàng)正確;B項(xiàng)中整個(gè)變化過程起始物和終態(tài)物均為A物質(zhì),能量變化為0,故ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0,B項(xiàng)錯(cuò)誤;F→C的ΔH=ΔH6+ΔH1+ΔH2,則C→F的ΔH=-(ΔH1+ΔH2+ΔH6),二者絕對(duì)值相等,C項(xiàng)正確;A→D的ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3,D→A的ΔH=ΔH4+ΔH5+ΔH6,二者絕對(duì)值相等,D項(xiàng)正確。答案B探究三反應(yīng)焓變的大小比較問題探究相同物質(zhì)的量的氫氣和氧氣反應(yīng)生成氣態(tài)水和液態(tài)水,哪個(gè)過程放出的熱量多?為什么?反應(yīng)的焓變哪個(gè)大?提示生成液態(tài)水放出的熱量多;因?yàn)闅鈶B(tài)水變成液態(tài)水即氣態(tài)水液化過程也要放出熱量;生成氣態(tài)水時(shí)的焓變大。探究三反應(yīng)焓變的大小比較問題探究相同物質(zhì)的量的氫氣和氧氣反應(yīng)深化拓展比較焓變大小的四種方法(1)根據(jù)反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物的狀態(tài)(同溫、同壓)比較焓變。①同一反應(yīng)的反應(yīng)物狀態(tài)不同:S(g)+O2(g)==SO2(g)

ΔH1,S(s)+O2(g)==SO2(g)

ΔH2,則ΔH1<ΔH2②同一反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物狀態(tài)不同:2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)

ΔH1,2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)

ΔH2,則ΔH1>ΔH2深化拓展比較焓變大小的四種方法(2)根據(jù)反應(yīng)物的物質(zhì)的量比較焓變。物質(zhì)的量越多,對(duì)放熱反應(yīng),放熱越多,ΔH越小;對(duì)吸熱反應(yīng),吸熱越多,ΔH越大。H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g)

ΔH1,H2(g)+Cl2(g)==HCl(g)

ΔH2,則ΔH1<ΔH2(3)根據(jù)ΔH的符號(hào)比較。CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)

ΔH1,CaO(s)+H2O(l)==Ca(OH)2(s)

ΔH2,ΔH1>0,ΔH2<0,所以ΔH1>ΔH2。(4)可利用蓋斯定律來判定,如由蓋斯定律可得出ΔH1-ΔH2=ΔH3,若已知ΔH3>0,可求出ΔH1>ΔH2。(2)根據(jù)反應(yīng)物的物質(zhì)的量比較焓變。素能應(yīng)用典例3在同溫同壓下,下列各組熱化學(xué)方程式中ΔH1>ΔH2的是(

)A.2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)

ΔH1;2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)

ΔH2B.S(g)+O2(g)==SO2(g)

ΔH1;S(s)+O2(g)==SO2(g)

ΔH2素能應(yīng)用典例3在同溫同壓下,下列各組熱化學(xué)方程式中ΔH1>Δ答案C解析A項(xiàng),物質(zhì)的燃燒反應(yīng)是放熱反應(yīng),其焓變是負(fù)值,液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水的過程是吸熱的,故ΔH1<ΔH2,故A不符合題意;B項(xiàng),物質(zhì)的燃燒反應(yīng)是放熱的,所以焓變是負(fù)值,固體硫變?yōu)闅鈶B(tài)硫需要吸收熱量,所以ΔH1<ΔH2,故B不符合題意;C項(xiàng),碳單質(zhì)完全燃燒生成二氧化碳放熱多于不完全燃燒生成一氧化碳放熱,反應(yīng)的焓變是負(fù)值,故ΔH1>ΔH2,故C符合題意;D項(xiàng),化學(xué)反應(yīng)方程式中化學(xué)式前面的系數(shù)加倍,焓變數(shù)值加倍,放熱反應(yīng)焓變是負(fù)值,ΔH1=2ΔH2,故ΔH1<ΔH2,故D不符合題意。答案C變式訓(xùn)練3已知①H2(g)+O2(g)==H2O(g)ΔH1=akJ·mol-1②2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)

ΔH2=bkJ·mol-1③H2(g)+