人教版 (2019)选择性必修1反应热的计算第二课时学案设计

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一、知识目标
掌握有关反应热计算的方法和技巧，如利用键能、能量图、盖斯定律、燃烧热、活化能以及根据题目信息等计算ΔH，进一步提高计算能力。
理解标准摩尔生成焓的概念，并能运用其计算反应的焓变。
二、核心素养目标
宏观辨识与微观探析：能从宏观的化学反应热效应现象，微观的化学键、能量变化等角度理解反应热的计算原理。
证据推理与模型认知：通过对不同类型反应热计算的实例分析，建立反应热计算的思维模型，依据证据进行分析推理得出反应热。
科学态度与社会责任：认识反应热计算在实际生产生活中的重要应用，如火箭燃料的选择、工业合成氨等，培养科学态度和社会责任感。
一、学习重点
多种反应热计算方法和技巧的掌握与应用，包括利用键能、能量图、盖斯定律等计算ΔH。
二、学习难点
灵活运用不同方法进行反应热的计算。
对标准摩尔生成焓概念的理解和应用。
一、反应热的计算
1．根据热化学方程式计算
热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成______。例如，
aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g) ΔH
a b c d |ΔH|
n(A) n(B) n(C) n(D) Q
则eq \f(nA,a)＝______＝______＝______＝______。
2．根据反应物、生成物的键能计算
ΔH＝________________________。
3．根据物质的燃烧热数值计算
Q(放)＝________________________。
4．根据图像计算
5．根据盖斯定律计算
将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH______或______，得到一个新的热化学方程式及其ΔH。
二、ΔH的大小比较
1．同一物质不同聚集状态
H2O(s)===H2O(l) ΔH1H2O(s)===H2O(g) ΔH2
由物质的能量E大小比较知热量：Q1B+CB. A=X反应的活化能为E1
C. A=B+C反应的ΔH=E1−E4D. 加入催化剂不能改变反应的焓变
（七）根据题目信息计算ΔH
问题思考
在实际题目中，如何根据题目所给的不同信息选择合适的方法计算反应热？
答案：
典例分析
氨用途十分广泛，如氨是制造硝酸和氮肥的重要原料。工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。合成氨反应的历程和能量的变化如图所示，符号“·”可视为催化剂。在合成氨的基元反应中，决速步骤的活化能为 ________。
水煤气变换CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用 * 标注。
水煤气变换的ΔH______ (填“>”、“ Br - Br > I - I
C．可推知热稳定性：(NaCl s) < (NaBr s) < (NaI s)
D．Cl2和NaI反应的热化学方程为Cl2(g)+2NaI(s)=I2(g)+2NaCl(s) ΔH=−246kJ/ml
3．已知：H+(aq)+OH−(aq)=H2O(l) ΔH=−57.3kJ/ml。下列与化学反应能量变化相关的描述正确的是
A．中学阶段，反应热等于反应的焓变，用符号“ΔH”表示
B．有热量变化时一定发生了化学反应
C．石墨的燃烧热与金刚石的燃烧热，二者数值相同
D．常温下1mlH2SO4与1mlBa(OH)2在水溶液中反应，放出热量114.6kJ
4．下列说法中不正确的是
A．已知Sn(s，灰锡)⇌Sn(s，白锡) ΔH=+2.1kJ/ml，则灰锡更不稳定
B．1mlH2与足量O2反应生成1mlH2O(l)放出285.8kJ的热量，则H2的燃烧热为285.8kJ·ml⁻¹
C．N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH=−akJ/ml(a>0)；在一容器中通入1mlN2和3mlH2发生反应，测得放出的热量为9.2kJ，则a > 9.2
D．反应物的总能量高于生成物总能量的反应是放热反应
5．N2O和CO均是有害气体，可在PtO2+表面转化为无害气体，其反应原理如下：N2O(g)+CO(g)=CO2(g)+N2(g) ΔH。有关化学反应的能量变化过程(图1)及物质变化过程(图2)如下。
回答下列问题：
（1）图1中反应是 (填“放热”或“吸热”)反应，该反应 (填“需要”或“不需要”)环境先提供能量，该反应的ΔH= 。
（2）该反应的逆反应活化能是 。
（3）若没有PtO2+参与该转化过程，Ea ，ΔH 。
一、反应热的计算
1．根据热化学方程式计算
热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。例如，
aA(g)＋bB(g)＝cC(g)＋dD(g) ΔH
a b c d |ΔH|
n(A) n(B) n(C) n(D) Q
则eq \f(n(A),a)＝eq \f(n(B),b)＝eq \f(n(C),c)＝eq \f(n(D),d)＝eq \f(Q,|ΔH|)
2．根据反应物、生成物的键能计算：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。
3．根据物质的燃烧热数值计算：Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH(燃烧热)|。
4．根据盖斯定律计算
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ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式及其ΔH。
5．根据比热公式计算：Q＝cmΔt。
二、反应热(ΔH)的比较
1．如果化学计量数加倍，ΔH的绝对值也要加倍。
2．同一反应，反应物或生成物的状态不同，反应热不同。
在同一反应里，反应物或生成物状态不同时，要考虑A(g)eq \(eq \(,\s\up6()),\s\up6(放热),\s\d7(吸热))A(l)eq \(eq \(,\s\up6()),\s\up6(放热),\s\d7(吸热))A(s)，或者从三状态自身的能量比较：E(g)＞E(l)＞E(s)，可知反应热大小亦不相同。
3．晶体类型不同，产物相同的反应，反应热不同
4．根据反应进行的程度比较反应热大小
①其他条件相同，燃烧越充分，放出热量越多，ΔH越小。
②对于可逆反应，由于反应物不可能完全转化为生成物，所以实际放出(或吸收)的热量小于相应的热化学方程式中的ΔH的绝对值。
5．中和反应中反应热的大小不同
①浓硫酸和氢氧化钠固体反应生成1 ml水时，放出的热量一定大于57.3 kJ(浓硫酸稀释和氢氧化钠固体溶解时都会放出热量)。
②醋酸和NaOH溶液反应生成1 ml水时，放出的热量一定小于57.3 kJ(醋酸电离会吸热)。
③稀硫酸和Ba(OH)2溶液反应生成1 ml水时，反应放出的热量一定大于57.3 kJ(SOeq \\al(2－,4)和Ba2＋反应生成BaSO4沉淀会放热)。
6．根据特殊反应的焓变情况比较反应焓变的大小
2Al(s)＋eq \f(3,2)O2(g)＝Al2O3(s) ΔH1……①
2Fe(s)＋eq \f(3,2)O2(g)＝Fe2O3(s) ΔH2……②
由①－②可得2Al(s)＋Fe2O3(s)＝2Fe(s)＋Al2O3(s) ΔH＝ΔH1－ΔH2，已知铝热反应为放热反应，故ΔH＜0，ΔH1＜ΔH2。
考点一 反应热的计算
1．通常人们把拆开1 ml某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能，键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热。已知：1 ml Si(s)含2 ml Si—Si，
工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Si(s)＋4HCl(g)，该反应的ΔH为( )
A．＋236 kJ·ml－1 B．－236 kJ·ml－1
C．＋412 kJ·ml－1 D．－412 kJ·ml－1
2．已知：①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH1＝a kJ·ml－1
②2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH2＝－220 kJ·ml－1
H—H、O==O和O—H的键能分别为436 kJ·ml－1、496 kJ·ml－1和462 kJ·ml－1，则a为( )
A．－332 B．－118
C．＋350 D．＋130
3．已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1，CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ·ml－1。现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况下)，使其完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，若实验测得反应放热3 845.8 kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是( )
A．1∶1 B．1∶3 C．1∶4 D．2∶3
考点二 ΔH大小比较
1．已知：①H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH1＝a kJ·ml－1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝b kJ·ml－1
③H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH3＝c kJ·ml－1
④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH4＝d kJ·ml－1
下列关系中正确的是( )
A．a＜c＜0 B．b＞d＞0
C．2a＝b＜0 D．2c＝d＞0
2．已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成可溶性盐的热化学方程式用离子方程式可表示为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，又知弱电解质的电离是吸热过程。向1 L 0.5 ml·L－1的NaOH溶液中分别加入下列物质：①稀醋酸、②浓硫酸、③稀硝酸，恰好完全反应时的焓变分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系是( )
A．ΔH1＞ΔH2＞ΔH3 B．ΔH1＜ΔH3＜ΔH2
C．ΔH1＝ΔH3＞ΔH2 D．ΔH1＞ΔH3＞ΔH2
化学键
N−H
O=O
N≡N
O−H
键能/kJ⋅ml−1
a
b
c
d
化合物
(NaCl s)
(NaBr s)
(NaI s)
ΔfH/kJ⋅ml−1
-411
-361
-288
化学键
Si—O
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
Si—C
键能/(kJ·ml－1)
460
360
436
431
176
347