1、高中化学第一章化学反应与能量第三节化学反应热的计算教案新人教版选修4化学反应热的计算教学目的1理解盖斯定律的意义；2会利用反应热的概念、盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的计算。教学内容一、课前回顾1焓变的定义是什么？2化学反应的能量是怎样变化的？3中和热与燃烧热的区别？二、针对上节课练习125、1.01105 Pa，下列哪个反应放出的热量表示乙炔的燃烧热(单位：kJ/mol)（ ）A2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(g) Ha kJmol1BC2H2(g)O2(g)=2CO2(g)H2O(l) Hb kJmol1CC2H2(g)O2(g)=2CO(g)H2O(g) Hc
2、 kJmol1DC2H2(g)O2(g)=2CO(g)H2O(l) Hd kJmol12下列关于热化学反应的描述中正确的是（ ）AHCl和NaOH反应的中和热H57.3 kJ/mol，则H2SO4和Ca(OH) 2反应的中和热H2(57.3) kJ/molBCO(g)的燃烧热是283.0 kJ/mol，则2CO2(g)=2CO(g)O2(g)反应的H2283.0 kJ/molC需要加热才能发生的反应一定是吸热反应D1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热3依据实验数据，写出下列反应的热化学方程式。（1）18g葡萄糖与适量O2（g）反应，生成CO2（g）和H2O（l），放
3、出280.4kJ热量：_（2）2.3g某液态有机物和一定量的氧气混合点燃，恰好完全燃烧，生成2.7g水和2.24LCO2（标准状况）并放出 68.35kJ热量：_参考答案：二、课前复习1焓变：化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以用热量(或转换成相应的热量)来表示，称为焓变(H)。单位：kJ/mol或kJmol1。2答案：当反应物的总能量低于生成物的总能量时，反应的最后结果就为吸收能量；反之，当反应物的总能量高于生成物的总能量时，反应的最后结果就为放出能量。3区别：中和热是以生成1 mol水所放出的能量来测定的，因此书写它们的热化学方程式时，应以生成1 mol H2O为标准来配平其余物质的化
4、学计量数；而燃烧热是以1 mol 可燃物质为标准，故书写燃烧热的热化学方程式时，应以此为标准配平，其他反应物、生成物的化学计量数既可用整数表示，也可用分数来表示。三、针对上节课的练习1答案B解析只有1 mol乙炔完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量才能表示乙炔的燃烧热。2答案B解析中和热是以生成1 mol H2O作为标准的，因此A不正确；燃烧热是指1 mol燃料完全燃烧生成稳定化合物所放出的热量，因此B正确，D不正确；有些反应需加热才能发生，但却是放热反应，例如燃料的燃烧需点燃引发才能发生，但却是放热反应。3答案 （1）C6H12O6（s）+6O2（g）=6H 2O（l）+6CO2（g） H
5、-2804kJmol1（2）C2H6O（l）+3O2（g）3H 2O（l）+2CO2（g） H-1367kJmol1解析 考察物质燃烧的热化学方程式的书写。三、知识点讲解重难点一 盖斯定律1含义（1）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。（2）化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。如右图所示，H1、H2、H3之间有如下的关系：H1H2H3。2意义利用盖斯定律，可以间接地计算一些难以测定的反应热。例如：C(s)O2(g)=CO(g)上述反应在O2供应充分时，可燃烧生成CO2；O2供应不充分时，虽可生成CO，但同时还部分生成CO2。因此该反应的H不易测定
6、，但是下述两个反应的H却可以直接测得：（1）C(s)O2(g)=CO2(g) H1393.5 kJmol1 ；（2）CO(g)O2(g)=CO2(g) H2283.0 kJmol1根据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的H。分析上述两个反应的关系，即知：HH1H2。则C(s)与O2(g)生成CO(g)的热化学方程式为C(s)O2(g)=CO(g)H110.5 kJmol1。思维拓展：热化学方程式的性质热化学方程式可以进行方向改变，方向改变时，反应热数值不变，符号相反。热化学方程式中物质的化学计量数和反应热可以同时改变倍数。热化学方程式可以叠加，叠加时，物质和反应物同时叠加。3运用盖斯定律解答问题通
7、常有两种方法：其一：虚拟路径法：如C(s)O2(g)=CO2(g)，可设置如右图：H1H2H3其二：加合(或叠加)法：即运用所给方程式就可通过加减的方法得到新化学方程式。【典例1】求P4(白磷)=4P(红磷)的热化学方程式。已知：P4(s，白磷)5O2(g)=P4O10(s)H1 4P(s，红磷)5O2(g)=P4O10(s)H2答案P4(白磷)=4P(红磷)HH1H2解析 可用得出白磷转化为红磷的热化学方程式。【典例2】已知：H2O(g)=H2O(l)HQ1 kJmol1 C2H5OH(g)=C2H5OH(l)HQ2 kJmol1C2H5OH(g)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)
8、HQ3 kJmol1若使46 g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为（ ）A(Q1Q2Q3) kJ B0.5(Q1Q2Q3) kJ C(0.5Q11.5Q20.5Q3) kJ D(3Q1Q2Q3) kJ答案D解析46 g酒精即1 mol C2H5OH(l)，根据题意写出目标反应C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H然后确定题中各反应与目标反应的关系，则H(Q3Q23Q1) kJmol1重难点二 反应热的计算1根据热化学方程式进行物质和反应热之间的求算【典例1】由氢气和氧气反应生成4.5 g水蒸气放出60.45 kJ的热量，则反应：2H2(g)O2(g)=2H
9、2O(g)的H为（ ）A483.6 kJmol1 B241.8 kJmol1 C120.6 kJmol1 D241.8 kJmol1答案A解析已知4.5 g水蒸气生成时放热60.45 kJ，要求方程式中生成2 mol H2O(g)的H，比例关系： 解得Q483.6 kJ，故H483.6 kJmol1。2利用燃烧热数据，求算燃烧反应中的其它物理量【典例2】甲烷的燃烧热H890.3 kJmol1 1 kg CH4在25，101 kPa时充分燃烧生成液态水放出的热量约为（ ）A5.56104 kJmol1 B5.56104 kJmol1 C5.56104 kJ D5.56104 kJ答案C解析16
10、g CH4燃烧放出890.3 kJ热量，1 kg CH4燃烧放出的热量为1 000 g55 643.75 kJ5.56104 kJ。【典例3】已知葡萄糖的燃烧热是H2 840 kJmol1，当它氧化生成1 g液态水时放出的热量是（ ）A26.0 kJ B51.9 kJ C155.8 kJ D467.3 kJ答案A解析葡萄糖燃烧的热化学方程式是C6H12O6(s)6O2(g)6CO2(g)6H2O(l) H2 840 kJmol1据此建立关系式6H2OH 618 g 2 840 kJ 1 g x kJ解得x26.3 kJ，A选项符合题意。3利用盖斯定律的计算【典例4】已知下列热化学方程式：Fe2
11、O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g) H126.7 kJmol13Fe2O3(s)CO(g)=2Fe3O4(s)CO2(g) H250.75 kJmol1Fe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO2(g) H336.5 kJmol1则反应FeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g)的焓变为( )A7.28 kJmol1 B7.28 kJmol1 C43.68 kJmol1 D43.68 kJmol1答案A解析根据盖斯定律，首先考虑目标反应与三个已知反应的关系，三个反应中，FeO、CO、Fe、CO2是要保留的，而与这四种物质无关的Fe2O3、Fe3O4要通过方程式的叠加处理予
12、以消去：因此将32得到：6FeO(s)6CO(g)6Fe(s)6CO2(g) H43.65 kJmol1化简：FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g) H7.28 kJmol1【典例5】已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g) H282.8 kJmol1现有CO、H2、CO2组成的混合气体67.2L (标准状况)，经完全燃烧后放出的总热量为710.0 kJ，并生成18 g液态水，则燃烧前混合气体中CO的体积分数为（ ）A80% B50% C60% D20%答案B解析根据生成18 g液态H2O知混合气体中含1 mol H2，该
13、反应产生的热量为kJ285.8 kJ。CO燃烧放出的热量为710.0 kJ285.8 kJ424.2 kJ，则CO的物质的量为n(CO)1.5 mol，V(CO)%100%50%。五、课堂练习1下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是（ ）A生成物总能量一定低于反应物总能量 B放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变D同温同压下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同2已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是285.8 kJmol1、1 411.0 kJmol1和1 366.8 kJmol1，
14、则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的H为（ ）A44.2 kJmol1 B44.2 kJmol1 C330 kJmol1 D330 kJmol13氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷燃烧的热化学方程式分别为：H2(g)1/2O2(g)=H2O(l)H285.8 kJ/molCO(g)1/2O2(g)=CO2(g)H283.0 kJ/molC8H18(l)25/2O2(g)=8CO2(g)9H2O(l) H5 518 kJ/molCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890.3 kJ/mol相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时，放出热量最少的是（ ）AH
15、2 BCO CC8H18 DCH44在298 K、100 kPa时，已知：2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H1 Cl2(g)H2(g)=2HCl(g) H2 2Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g) H3 则H3与H1和H2间的关系正确的是（ ）AH3H12H2 BH3H1H2 CH3H12H2 DH3H1H25已知25 、101 kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为C(石墨，s)O2(g)=CO2(g)H393.51 kJmol1 C(金刚石，s)O2(g)=CO2(g)H395.41 kJmol1据此判断，下列说法中正确的是（ ）A由石墨制备金刚石是吸热反应；
16、等质量时石墨的能量比金刚石的低B由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时石墨的能量比金刚石的高C由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时石墨的能量比金刚石的低D由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时石墨的能量比金刚石的高6已知：（1）Fe2O3(s) C(s)= CO2(g)2Fe(s)H1234.1 kJmol1（2）C(s)O2(g)=CO2(g) H2393.5 kJmol1则2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s) 的H是（ ）A824.4 kJmol1 B627.6 kJmol1 C744.7 kJmol1 D169.4 kJmol17由磷灰石主要成分Ca5(PO4)3F在高温下制备黄磷(P4
17、)的热化学方程式为4Ca5(PO4)3F(s)21SiO2(s)30C(s)=3P4(g)20CaSiO3(s)30CO(g)SiF4(g)H已知相同条件下：4Ca5(PO4)3F(s)3SiO2(s)=6Ca3(PO4)2(s)2CaSiO3(s)SiF4(g)H12Ca3(PO4)2(s)10C(s)=P4(g)6CaO(s)10CO(g)H2SiO2(s)CaO(s)=CaSiO3(s)H3用H1、H2和H3表示H ，H_。8已知25、101 kPa时下列反应的热化学方程式为：CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l) H1870.3 kJmol1C(s)O2(g)=
18、CO2(g) H2393.5 kJmol1 H2(g)O2(g)=H2O(l) H3285.8 kJmol1则反应：2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)在该条件下的反应热H4_。9如果1个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的，这个规律称为盖斯定律。据此回答下列问题：（1）北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷(C3H8)，亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯(C3H6)。丙烷脱氢可得丙烯。已知：C3H8(g)CH4(g)HCCH(g)H2(g) H1156.6 kJ/molCH3CH=CH2(g)CH4(g)HCCH(g) H232.4 kJ/mo
19、l则相同条件下，丙烷脱氢得丙烯的热化学方程式为_。（2）已知：Na2CO310H2O(s)=Na2CO3(s)10H2O(g) H1532.36 kJ/molNa2CO310H2O(s)=Na2CO3H2O(s)9H2O(g)H2473.63 kJ/mol写出Na2CO3H2O脱水反应的热化学方程式_。10已知：CO(g)O2(g)=CO2(g) H283 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g) H802.3 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g) H241.8 kJmol11.792 L(标准状况)的CO、CH4和O2组成的混合物，在量热器中燃烧时，放出13
20、.683 kJ热量。若向燃烧产物中再加一定量的H2使其燃烧完全，又放出9.672 kJ热量，求原混合物中各气体的体积。11化工生产中用烷烃和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体。这种混合气体可用于生产甲醇和合成氨，对甲烷而言，有如下两个主要反应：CH4(g)O2(g)=CO(g)2H2(g) H136 kJmol1CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g) H2216 kJmol1由反应、推出总反应热为零的总反应方程式，并求进料气中空气(O2的体积分数为21%)与水蒸气的体积比。12煤燃烧的反应热可通过以下两种途径来利用：a利用煤在充足的空气中直接燃烧产生的反应热；b先使煤与水蒸气反
21、应得到氢气和一氧化碳，然后使得到的氢气和一氧化碳在充足的空气中燃烧。这两个过程的热化学方程式为：aC(s)O2(g)=CO2(g)HE1bC(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)HE2 H2(g)O2(g)=H2O(g)HE3CO(g)O2(g)=CO2(g)HE4回答：（1）与途径a相比途径b有较多的优点，即_。（2）上述四个热化学方程式中的哪个反应H0_。（3）等质量的煤分别通过以上两条不同的途径产生的可利用的总能量关系正确的是_。Aa比b多 Ba比b少 Ca与b在理论上相同（4）根据能量守恒定律，E1、E2、E3、E4之间的关系为_。参考答案1答案C解析放热反应生成物总能量低于反应物总
22、能量，吸热反应生成物总能量高于反应物总能量，A错误；化学反应的速率与反应物本身的性质、温度、压强、浓度、催化剂等因素有关，与吸热、放热反应无关，B错误；通过盖斯定律可以间接测量某些难以直接测量的反应的焓变，C正确；同温同压下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)的反应条件不会影响H的值，D错误。2答案A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：H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1；C2H4(g)3O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1 411.0 kJmol1C2H5OH(l)3O
23、2(g)=3H2O(l)2CO2(g)H1 366.8 kJmol1由可得：C2H4(g)H2O(l)=C2H5OH(l)H44.2 kJmol1，故A选项正确。3答案B解析题中各H对应的可燃烧物的物质的量为1 mol，把它们的H值分别换算成1 g可燃物燃烧的热量(即H/m)即可比较。4答案A解析令2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H1；Cl2(g)H2(g)=2HCl(g) H2；2Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H3根据盖斯定律，将反应反应2即可求得反应，因此有H3H12H2，故A项正确。5答案A解析盖斯定律是热化学方程式书写的依据之一，同时通过H的比较，亦可判断物
24、质能量的高低。根据盖斯定律，将式减去式，得到下列热化学方程式：C(石墨，s)=C(金刚石，s)H1.90 kJmol1说明由石墨制备金刚石是吸热反应，吸收的热量作为化学能的形式贮存在金刚石中，也就是等质量的金刚石具有的能量比石墨高，A选项正确。6答案A解析(2)(1)就可得2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)，则HH2H1824.4 kJmol1。7答案（1）H13H218H38答案488.3 kJmol19答案（1）C3H8(g)CH3CHCH2(g)H2(g) H124.2 kJ/mol（2）Na2CO3H2O(s)=Na2CO3(s)H2O(g) H58.73 kJ/mol解析（1）
25、由C3H8(g)CH4(g)HCCH(g)H2(g) H1156.6 kJ/molCH3CH=CH2(g)CH4(g)HCCH(g) H32.4 kJ/mol可以得到C3H8(g)CH3CH=CH2(g)H2(g) HH1H2156.6 kJ/mol32.4 kJ/mol124.2 kJ/mol（2）根据盖斯定律，将题中反应得：Na2CO3H2O(s)=Na2CO3(s)H2O(g) H58.73 kJ/mol10答案V(CO)0.448LV(CH4)0.224L V(O2)1.120L解析此题涉及热化学方程式、燃烧热、物质的量、气体摩尔体积等知识点，通过运用物质的量进行燃烧热的计算，比较深入
26、地考查分析、推理和计算能力。解此题时，首先正确理解热化学方程式中H的含义，然后根据题给数据，建立气体的体积与气体的摩尔体积、物质的量之间的关系，进而求得答案。因为当再加H2时，放出的热量增加，所以原混合物含过量O2的物质的量为n(O2)0.020 0 mol再求出气体的总物质的量为0.080 0 mol11答案7CH4(g)3O2(g)H2O(g)=7CO(g)15H2(g)H0 V(空气)V(H2O)1007解析将6得出的式子与相加：6CH4(g)3O2(g)=6CO(g)12H2(g) 6H1216 kJmol17CH4(g)3O2(g)H2O(g)=7CO(g)15H2(g)H0所以总反
27、应式为7CH4(g)3O2(g)H2O(g)=7CO(g)15H2(g)H0其中，则。12答案 （1）煤的利用率高；变成气体以后，运输方便；使燃烧充分（2）反应(3)C(4)E1E2E3E4解析 （1）C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)是煤气化过程中发生的主要反应，生成CO和H2燃烧充分，能量利用率高，且运输方便。（2）C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)需吸收热量，H0。（3）根据盖斯定律，三方程式的加和可得，理论上a、b两条途径产生的可利用总能量是相同的。（4）根据能量守恒及(3)的分析，不难得出E1E2E3E4。六、课堂小结1盖斯定律2反应热的计算 计算依据：（1）热化学方程式 （2）燃烧热的数据（反应热=燃烧热物质的量）（3）盖斯定律
