高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 反应热的计算导学案

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 反应热的计算导学案，共6页。

[微点突破]


1．运用盖斯定律的技巧——“三调一加”


一调：根据目标热化学方程式，调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置，改写已知的热化学方程式。


二调：根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。


三调：调整中间物质的化学计量数。


一加：将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。


2．运用盖斯定律的三个注意事项


(1)热化学方程式乘以某一个数时，反应热的数值必须也乘上该数。


(2)热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也必须相加减。


(3)将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但数值不变。


【典例】 已知下面在298 K时的热化学方程式：


2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1


CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)


ΔH＝－890.3 kJ·ml－1


C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·ml－1


根据上面的热化学方程式完成下列问题：


(1)通过计算说明等质量的H2、C、CH4完全燃烧时放出热量最多的是________。


(2)根据以上反应，则C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的焓变ΔH＝____________。


(3)已知H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ·ml－1试写出甲烷燃烧生成二氧化碳和水蒸气的热化学方程式：__________________。


[解析] (1)设H2、C、CH4的质量都为1 g，完全燃烧时放出热量分别是eq \f(571.6,4) kJ＝142.9 kJ、eq \f(393.5,12) kJ＝32.8 kJ、eq \f(890.3,16) kJ≈55.6 kJ，最大值应为142.9 kJ，所以相同质量的H2、C、CH4完全燃烧时，放出热量最多的是H2。


(2)①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1


②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·ml－1


③C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·ml－1


根据盖斯定律①＋③－②得到反应C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的焓变ΔH＝－571.6 kJ·ml－1＋(－393.5 kJ·ml－1)－(－890.3 kJ·ml－1)＝－74.8 kJ·ml－1。


(3)甲烷燃烧生成二氧化碳和水蒸气化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)，


①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·ml－1


②H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ·ml－1


根据盖斯定律，①＋②×2得：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ·ml－1＋(＋44.0 kJ·ml－1)×2＝－802.3 kJ·ml－1。


[答案] (1)H2 (2)－74.8 kJ·ml－1 (3)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802.3 kJ·ml－1。


[专题对练]


1．以H2合成尿素CO(NH2)2的有关热化学方程式有：


①N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH1＝－92.4 kJ·ml－1


②NH3(g)＋eq \f(1,2)CO2(g)===eq \f(1,2)NH2CO2NH4(s) ΔH2＝－79.7 kJ·ml－1


③NH2CO2NH4(s)===CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH3＝＋72.5 kJ·ml－1


则N2(g)、H2(g)与CO2(g)反应生成CO(NH2)2(s)和H2O(l)的热化学方程式为____________________________________________________________________


____________________________________________________。


[解析] 则根据盖斯定律可知①＋②×2＋③即得到N2(g)、H2(g)与CO2(g)反应生成CO(NH2)2(s)和H2O(l)的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝－179.3 kJ·ml－1。


[答案] N2(g)＋3H2(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝－179.3 kJ·ml－1


2．汽车尾气中排放的NOx和CO污染环境，在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOx和CO的排放。


已知：①2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)


ΔH＝－566.0 kJ·ml－1


②N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH＝＋180.5 kJ·ml－1


③2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＝－116.5 kJ·ml－1


回答下列问题：


(1)CO的燃烧热为________。若1 ml N2(g)、1 ml O2(g)中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量，则1 ml NO(g) 中化学键断裂时需吸收的能量为______kJ。


(2)CO将NO2还原为单质的热化学方程式为__________________________


______________________________________________________________。


[解析] (1)根据燃烧热是指在25 ℃，101 kPa时，1 ml可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，根据反应①可知CO的燃烧热为eq \f(566 kJ,2 ml)＝283 kJ·ml－1；反应热等于反应物键能总和减去生成物键能总和，1 ml N2(g)、1 ml O2(g) 中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量，根据N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH＝＋180.5 kJ·ml－1可知，1 ml NO(g)中化学键断裂时需吸收的能量为：eq \f(946＋498－180.5 kJ·ml－1,2)＝631.75 kJ·ml－1。


(2)根据盖斯定律，①×2－②－③可得：2NO2(g)＋4CO(g)N2(g)＋4CO2(g) ΔH＝(－566.0×2－180.5＋116.5) kJ·ml－1＝－1 196 kJ·ml－1。


[答案] (1)283 kJ·ml－1 631.75 (2)2NO2(g)＋4CO(g)N2(g)＋4CO2(g) ΔH＝－1 196 kJ·ml－1


3．研究大气中含硫化合物(主要是SO2和H2S)的转化具有重要意义。


(1)工业上采用高温热分解H2S的方法制取H2，在膜反应器中分离H2，发生的反应为


2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) ΔH


已知：①H2S(g)H2(g)＋S(g) ΔH1；


②2S(g)S2(g) ΔH2。


则ΔH＝_________________________(用含ΔH1、ΔH2的式子表示)。


(2)土壤中的微生物可将大气中H2S经两步反应氧化成SOeq \\al(2－,4)，两步反应的能量变化示意图如下：








1 ml H2S(g)全部氧化为SOeq \\al(2－,4)(aq)的热化学方程式为


_________________________________________________________________


________________________________________________________________。


[解析] (1)已知：①H2S(g)H2(g)＋S(g) ΔH1


②2S(g)S2(g) ΔH2


反应：2H2S(g)2H2 (g)＋S2(g)可以根据①×2＋②得到。


(2)由图可知，第一步热化学反应为H2S(g)＋0.5O2(g)===S(s)＋H2O(g) ΔH＝－221.19 kJ·ml－1；


第二步反应为S(s)＋1.5O2(g)＋H2O(g)===2H＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq) ΔH＝－585.20 kJ·ml－1；


依据盖斯定律，第一步与第二步方程式相加得：H2S(g)＋2O2(g)===SOeq \\al(2－,4)(aq)＋2H＋(aq) ΔH＝－806.39 kJ·ml－1。


[答案] (1)2ΔH1＋ΔH2


(2)H2S(g)＋2O2(g)===SOeq \\al(2－,4)(aq)＋2H＋(aq)


ΔH＝－806.39 kJ·ml－1


4．(1)C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。


(1)CO2的重整用CO2和H2为原料可得到CH4燃料。


已知： ①CH4 (g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝＋247 kJ·ml－1


②CH4 (g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋205 kJ·ml－1


则CO2重整的热化学方程式为______________________。


(2)已知部分物质燃烧的热化学方程式如下：


2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－484 kJ·ml－1


2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·ml－1


CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)


ΔH＝－802 kJ·ml－1


“二次转化”时CH4和O2反应生成CO和H2的热化学方程式为____________________________________________________。


(3)NH3是造成水体富营养化的重要因素之一，用次氯酸钠水解生成的次氯酸将水中的NH3转化为氮气除去，其相关反应的热化学方程式如下：


反应Ⅰ：NH3(aq)＋HClO(aq)===NH2Cl(aq)＋H2O(l) ΔH1＝a kJ·ml－1；


反应Ⅱ：NH2Cl(aq)＋HClO(aq)===NHCl2(aq) ＋H2O(l)


ΔH2＝b kJ·ml－1；


反应Ⅲ：2NHCl2(aq)＋H2O(l)===N2(g)＋HClO(aq)＋3HCl(aq) ΔH3＝c kJ·ml－1。


则2NH3(aq)＋3HClO(aq)===N2(g)＋3HCl(aq)＋3H2O(l)


ΔH＝________kJ·ml－1。


(4)已知：①2CO(g)＋SO2(g)===S(l)＋2CO2(g) ΔH1＝－37.0 kJ·ml－1


②2H2(g)＋SO2(g)S(l)＋2H2O(g)


ΔH2＝＋45.0 kJ·ml－1


③2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3＝－566.0 kJ·ml－1


④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH4＝－484.0 kJ·ml－1


写出液态硫(S)燃烧的热化学方程式_________________________________


_______________________________________________________________。


[解析] (1)由已知：①CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝＋247 kJ·ml－1，②CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋205 kJ·ml－1，根据盖斯定律，①－②×2得CO2重整的热化学方程式为CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝－163 kJ·ml－1。


(2)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－484 kJ·ml－1 ①


2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·ml－1 ②


CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802 kJ·ml－1 ③


将2×③－2×①－②得，2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH＝－70 kJ·ml－1。


(3)反应Ⅰ×2＋反应Ⅱ×2＋反应Ⅲ，得出目标方程式的ΔH＝(2a＋2b＋c) kJ·ml－1。


(4)②2H2(g)＋SO2(g)S(l)＋2H2O(g) ΔH2＝＋45.0 kJ·ml－1


④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH4＝－484.0 kJ·m1－1


根据盖斯定律，④－②得液态硫(S)燃烧的热化学方程式：S(l)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－529.0 kJ·ml－1。


[答案] (1)CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－163 kJ·ml－1


(2)2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH＝－70 kJ·ml－1


(3)2a＋2b＋c (4)S(l)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－529.0 kJ·ml－1