化學(xué)人教版高中選擇性必修一（2019年新編）1.2 反應(yīng)熱的計算

第一章

化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第二節(jié)

反應(yīng)熱的計算高二化學(xué)新人教化學(xué)選擇性必修一《化學(xué)反應(yīng)原理》【情境引入】火箭推進劑

火箭是把航天器送入太空的重要運載工具之一,依靠推進劑的燃燒獲得推力。肼(N2H4)是一種良好的火箭推進劑,其與適當(dāng)?shù)难趸瘎?如過氧化氫、氧氣、NO2等)配合,可組成可貯存液體推進劑。該推進劑燃燒時間較長,放出的能量大,產(chǎn)生的推力強,而且比較容易控制?！舅伎寂c討論】該反應(yīng)用于火箭推進,除釋放大量熱和快速產(chǎn)生大量氣體外,還有一個很大的優(yōu)點,你能簡單描述一下嗎?產(chǎn)物為N2和H2O,無污染?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)】

反應(yīng)熱的計算【活動一】液態(tài)肼與液態(tài)過氧化氫混合反應(yīng)時,即產(chǎn)生大量氮氣和水蒸氣,并放出大量熱。若每生成14gN2,放出642kJ的熱量,你能寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式嗎?若消耗0.5mol液態(tài)肼,放出的熱量是多少?N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)

ΔH=-642kJ/mol

321kJ火箭是把航天器送入太空的重要運載工具之一,依靠推進劑的燃燒獲得推力。肼(N2H4)是一種良好的火箭推進劑,其與適當(dāng)?shù)难趸瘎?如過氧化氫、氧氣、NO2等)配合,可組成可貯存液體推進劑。該推進劑燃燒時間較長,放出的能量大,產(chǎn)生的推力強,而且比較容易控制?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)】

反應(yīng)熱的計算火箭是把航天器送入太空的重要運載工具之一,依靠推進劑的燃燒獲得推力。肼(N2H4)是一種良好的火箭推進劑,其與適當(dāng)?shù)难趸瘎?如過氧化氫、氧氣、NO2等)配合,可組成可貯存液體推進劑。該推進劑燃燒時間較長,放出的能量大,產(chǎn)生的推力強,而且比較容易控制。N2H4(g)+O2(g)化學(xué)鍵N—NN—HO=OO—HN—N鍵能/(KJ/mol）193391497463946【活動二】在液態(tài)肼與氧氣混合反應(yīng)時,也可放出大量熱。已知:你能寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式嗎?N2(g)+2H2O(g)

ΔH=-544kJ/mol【學(xué)習(xí)任務(wù)】

反應(yīng)熱的計算【活動三】在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要了解反應(yīng)熱。許多反應(yīng)熱可以通過實驗直接測定，但是有些反應(yīng)熱是無法直接測定的。請判斷以下反應(yīng)是否可以直接測定，說出你的理由。C(s)+1/2O2(g)=CO(g)該反應(yīng)的反應(yīng)熱是無法直接測定的。因為C燃燒時不可能全部生成CO，總有一部分CO2生成。上述反應(yīng)熱是冶金工業(yè)中非常有用的數(shù)據(jù)，如何獲得呢?名稱化學(xué)式(狀態(tài))ΔH/(kJ/mol)碳（石墨）C(s)-393.5氫氣H2(g)-285.8一氧化碳CO(g)-283.0甲烷CH4(g)-890.3乙醇CH3CH2OH(l)-1366.8某些物質(zhì)的燃燒熱（25℃、101kPa）【思考與討論】請你利用上表格中的數(shù)據(jù)計算反應(yīng)C(s)+1/2O2(g)=CO(g)的△H，并談?wù)勀愕囊罁?jù)。

化學(xué)家蓋斯從大量的實驗中總結(jié)出一條規(guī)律：不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成,其反應(yīng)熱是相同的?；瘜W(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。BACΔH3ΔH2ΔH1ΔH3=ΔH1+ΔH2課本P15化學(xué)家蓋斯(G.H.Hess,1802--1850)蓋斯定律【學(xué)習(xí)任務(wù)】

反應(yīng)熱的計算名稱化學(xué)式(狀態(tài))ΔH/(kJ/mol)碳（石墨）C(s)-393.5氫氣H2(g)-285.8一氧化碳CO(g)-283.0甲烷CH4(g)-890.3乙醇CH3CH2OH(l)-1366.8

【學(xué)習(xí)任務(wù)】

反應(yīng)熱的計算（3）C(s)+1/2O2(g)=CO(g)，△H3=？

實驗測得

：（1）C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ/mol（2）CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/mol某些物質(zhì)的燃燒熱（25℃、101kPa）能量△H1△H2△H3CO2(g)C(s)+O2(g)CO(g)+1/2O2(g)（3）C(s)+1/2O2(g)=CO(g)，△H3=？

解決問題

：（1）C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ/mol（2）CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/molΔH1

=

ΔH2+

ΔH3ΔH3

=

ΔH1－

ΔH2=-393.5kJ/mol－(-283.0kJ/mol）

=-110.5kJ/mol【學(xué)習(xí)任務(wù)】

反應(yīng)熱的計算【結(jié)論】若某個反應(yīng)的化學(xué)方程式可由另外幾個反應(yīng)的化學(xué)方程式相加減而得到，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱也可以由這幾個反應(yīng)的反應(yīng)熱相加減而得到。“同側(cè)相加，異側(cè)相減”ΔH3ΔH1【活動四】火箭發(fā)射時可以用肼（N2H4，液態(tài)）作燃料，NO2作氧化劑。已知：①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H1=+66.4kJ/mol②N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H2=-534kJ/mol試計算2N2H4(l)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)的△H。方法：②×2－①△H=-1134.4kJ/mol只出現(xiàn)在②式，系數(shù)為2，且與②式同側(cè)只出現(xiàn)在①式，系數(shù)相同，與①式為異側(cè)【學(xué)習(xí)任務(wù)】

反應(yīng)熱的計算“同側(cè)相加，異側(cè)相減”火箭是把航天器送入太空的重要運載工具之一,依靠推進劑的燃燒獲得推力。肼(N2H4)是一種良好的火箭推進劑,其與適當(dāng)?shù)难趸瘎?如過氧化氫、氧氣、NO2等)配合,可組成可貯存液體推進劑。該推進劑燃燒時間較長,放出的能量大,產(chǎn)生的推力強,而且比較容易控制。①定目標(biāo)方程式，給已知方程式編號。②結(jié)合目標(biāo)方程式中關(guān)鍵物質(zhì)(只出現(xiàn)一處)找位置(同側(cè)還是異側(cè))③利用同側(cè)相加、異側(cè)相減進行處理，并調(diào)整計量數(shù)④疊加計算(注意帶正負(fù)號運算)【學(xué)習(xí)任務(wù)】

反應(yīng)熱的計算小結(jié):利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱的一般步驟總結(jié)：反應(yīng)熱的計算依據(jù)及方法計算依據(jù)計算方法熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式與數(shù)學(xué)上的方程式相似,可以左右顛倒同時改變正負(fù)號,各項的化學(xué)計量數(shù)包括ΔH的數(shù)值可以同時擴大或縮小相同的倍數(shù)蓋斯定律根據(jù)蓋斯定律,可以將兩個或兩個以上的熱化學(xué)方程式包括其ΔH相加或相減,得到一個新的熱化學(xué)方程式燃燒熱可燃物完全燃燒產(chǎn)生的熱量=可燃物的物質(zhì)的量×其燃燒熱化學(xué)鍵的變化ΔH=反應(yīng)物的化學(xué)鍵斷裂所吸收的能量和-生成物的化學(xué)鍵形成所放出的能量和反應(yīng)物和生成物的總能量ΔH=E生成物-E反應(yīng)物【學(xué)習(xí)任務(wù)】

反應(yīng)熱的計算1.（1）0.3mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧氣中完全燃燒，生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出649.5kJ熱量，其熱化學(xué)方程式為

。（2）常溫下14克CO在足量氧氣中充分燃燒，放出141.3KJ熱量，寫出該熱化學(xué)方程式。B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)

△H=-2165kJ/molCO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-282.6kJ/mol【學(xué)習(xí)任務(wù)】

反應(yīng)熱的計算【學(xué)習(xí)評價】【學(xué)習(xí)評價】即課本P17第6題-①-②+③3、已知在微生物的作用下，NH4+經(jīng)過兩步反應(yīng)被氧化成NO3-，兩步反應(yīng)的焓變?nèi)缦聢D所示根據(jù)圖示信息，計算1molNH4+(aq)全部被氧化成NO3-(aq)的△H。【學(xué)習(xí)任務(wù)】

反應(yīng)熱的計算4、甲醇是一種新型的汽車動力燃料,工業(yè)上可通過CO和H2化合來制備甲醇?xì)怏w(結(jié)構(gòu)簡式為CH3OH)。部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表:化學(xué)鍵C—CC—HH—HC—OC←OH—O鍵能(kJ/mol)3484134363581072463已知CO中的化學(xué)鍵為C←O,則工業(yè)制備甲醇的熱化學(xué)方程式為

。

【學(xué)習(xí)任務(wù)】

反應(yīng)熱的計算【學(xué)習(xí)任務(wù)】

反應(yīng)熱的計算【高考鏈接】(2020課標(biāo)Ⅱ,28改編)乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應(yīng):C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)ΔH1,相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表所示:物質(zhì)C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃燒熱ΔH/(kJ·mol-1)-1560-1411-286ΔH1=

kJ·mol-1。

【學(xué)習(xí)任務(wù)】

反應(yīng)熱的計算(2019北京理綜,27節(jié)選)已知反應(yīng)器中還存在如下反應(yīng):ⅰ.CH4(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH2ⅱ.CO(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(

g)

ΔH1ⅲ.CH4(g)=C(s)+2H2(g)ΔH3

……ⅲ為積炭反應(yīng),利用ΔH1和ΔH2計算ΔH3時,還需要利用______________________________

反應(yīng)的ΔH。

(2017課標(biāo)Ⅰ,28節(jié)選)下圖是通過熱化學(xué)循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應(yīng)系統(tǒng)原理。通過計算,可知系統(tǒng)(Ⅰ)和系統(tǒng)(Ⅱ)制氫的熱化學(xué)方程式分別為

、

,制得等量H2所需能量較