1.1 第2课时 热化学方程式 学案（含答案） 2023-2024学年高二化学苏教版（2020）选择性必修第一册

1.1 第2课时　热化学方程式
【学习目标】
1.通过对比分析了解热化学方程式的含义及书写热化学方程式的注意事项,建立从定性到定量描述化学反应中的能量变化的思维模型。
2.通过练习体会书写热化学方程式时容易出现的错误,在实践中体验和完善对热化学方程式的认识。
【合作探究】
任务　热化学方程式的书写
【学习情境】
卫星发射时,运载火箭常用肼(N2H4)作燃料,用四氧化二氮(N2O4)助燃,生成物不会对大气造成污染,已知64 g N2H4(l)与足量NO2(g)反应生成N2(g)和液态H2O时,放出1310.8kJ的热量。我们该如何表示该反应所释放的热量呢
【新知生成】
热化学方程式的书写方法
1.写出相应的化学方程式。热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数只表示其　　　　,可以是整数或分数。
2.标注反应的温度和压强。没有特殊说明是指25 ℃、101 kPa,该条件可以不标注,但其他条件必须标注。
3.标注各物质聚集状态。在物质后面用括号标注各物质的聚集状态:气体用“　　　　”,液体用“　　　　”,固体用“　　　　”,溶液用“　　　　”。
4.标注ΔH的正、负。化学方程式后面空一格标注ΔH,若为放热反应,ΔH为“　　　　”;若为吸热反应,ΔH为“　　　　”。
5.计算ΔH的数值。根据化学方程式中的化学计量数计算出ΔH的数值。ΔH的单位是　　　　。
【答案】1.物质的量　3.g　l　s　aq　4.-　+
5.kJ·mol-1
【核心突破】
典例1　下列热化学方程式或有关叙述正确的是(　　)
A.1 mol液态肼(N2H4)在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气,放出642 kJ热量:N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)　ΔH=+642 kJ·mol-1
B.12 g石墨转化为CO时,放出110.5 kJ热量:2C(石墨,s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1
C.已知:H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=-286 kJ·mol-1,则2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+572 kJ·mol-1
D.已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1,则在一定条件下向密闭容器中充入0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反应放出46.2 kJ的热量
【解析】A项,反应放出热量,ΔH<0,为负值,错误。B项,该热化学方程式表示2 mol(24 g)石墨转化为CO时的反应热,即ΔH=-221 kJ·mol-1,错误。C项,若化学方程式中各物质的化学计量数加倍,则ΔH数值也加倍;若反应逆向进行,则ΔH改变符号,但绝对值不变,据此可判断该项正确。D项,合成氨反应是可逆反应,0.5 mol N2(g)与1.5 mol H2(g)充分反应后生成的NH3(g)的物质的量小于1 mol,故放出的热量小于46.2 kJ,错误。
【答案】C
典例2　依据事实,写出下列各反应的热化学方程式。
(1)足量N2(g)与足量H2(g)在一定条件下反应,生成1 mol NH3(g)时放出46.1 kJ热量:　 。
(2)1 mol Cu(s)与适量O2(g)反应,生成CuO(s),放出157 kJ热量:　 。
(3)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g),在25 ℃、101 kPa下,已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ,该反应的热化学方程式是　 。
(4)已知25 ℃,101 kPa时:1 mol 葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出2804 kJ热量。则25 ℃时,CO2(g)与H2O(l)经光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的热化学方程式为 　 。
【解析】此类题的思路:首先根据题意写出物质的变化过程,如(4)中,光合作用的过程相当于是葡萄糖燃烧反应的逆过程,则物质变化为6CO2(g)+6H2O(l)C6H12O6(s)+6O2(g);然后确定能量变化,因为葡萄糖的燃烧反应是放热反应,所以光合作用是吸热反应;最后写出反应的焓变,1 mol C6H12O6(s)完全燃烧生成液态水和CO2的ΔH=-2804 kJ·mol-1,则光合作用的焓变为ΔH=+2804 kJ·mol-1。
【答案】(1)N2(g)+H2(g)NH3(g) ΔH=-46.1 kJ·mol-1
(2)Cu(s)+O2(g)CuO(s)　ΔH=-157 kJ·mol-1
(3)NaBH4(s)+2H2O(l)NaBO2(s)+4H2(g) ΔH=-216 kJ·mol-1
(4)6CO2(g)+6H2O(l)C6H12O6(s)+6O2(g) ΔH=+2804 kJ·mol-1
归纳总结：书写热化学方程式的注意事项:①要在物质的化学式后面用括号注明各物质的聚集状态。一般用英文字母g、l和s分别表示气态、液态和固态,水溶液中的溶质则用aq表示。②必须标明ΔH的符号,放热反应的ΔH为“-”,吸热反应的ΔH为“+”。③ΔH的单位是kJ·mol-1。④ΔH的数值与化学计量数成正比。⑤热化学方程式中不用“↑”“↓”,25 ℃、101 kPa时“”上不用标明反应条件。
课堂小结
【随堂检测】
1.下列关于2C4H10(g)+13O2(g)8CO2(g)+10H2O(l)　ΔH=-5800 kJ·mol-1的叙述错误的是(　　)
A.该反应的反应热ΔH=-5800 kJ·mol-1,是放热反应
B.该反应的ΔH与各物质的状态有关,与化学计量数也有关
C.该热化学方程式表示在25 ℃、101 kPa下,2 mol C4H10气体完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出热量5800 kJ
D.该反应表明2分子 C4H10气体完全燃烧时放出5800 kJ的热量
【解析】由热化学方程式的书写方法可知,A、B项正确;在热化学方程式没有标明温度、压强的情况下,对应的温度、压强为常温、常压,C项正确;热化学方程式中化学计量数不代表分子个数,仅代表物质的量,D项错误。
【答案】D
2.如下三个热化学方程式:
H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH=a kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=b kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=c kJ·mol-1
下列表述正确的是(　　)
A.它们都是吸热反应
B.a、b和c均为正值
C.反应热的关系:a=b
D.反应热的关系:2b=c
【解析】H2的燃烧属于放热反应,A项错误;放热反应的焓变为负值,B项错误;生成1 mol H2O(g)放出热量比生成1 mol H2O(l)放出热量少,所以a>b,C项错误;状态相同,由于化学计量数成2倍关系,所以2b=c,D项正确。
【答案】D
3.胶状液氢(主要成分是H2和CH4)有望用于未来的运载火箭和空间运输系统。实验测得101 kPa时,1 g H2完全燃烧生成液态水,放出142.9 kJ的热量;1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体,放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式书写正确的是(　　)
A.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1
B.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
C.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+890.3 kJ·mol-1
【解析】1 g H2完全燃烧生成液态水,放出142.9 kJ的热量,则2 mol H2(4 g)完全燃烧生成液态水时放出的热量为142.9 kJ·g-1×4 g=571.6 kJ,A项错误;1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体,放出890.3 kJ的热量,B项正确,C、D两项错误。
【答案】B
4.(1)室温下,已知甲硅烷(SiH4)是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成SiO2和H2O(l)。1 g甲硅烷自燃放出热量44.6 kJ,其热化学方程式是　 。
(2)使Cl2(g)和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl(g) 和CO2(g)是放热反应,当有1 mol Cl2(g)参与反应时释放139.6 kJ的热量,其热化学方程式为　 。
【答案】(1)SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(l)　ΔH=-1427.2 kJ·mol-1
(2)2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g) ΔH=-279.2 kJ·mol-1
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