应用课
第一章 化学反应的热效应
第5课时 反应热的综合应用一
【学习目标】
掌握盖斯定律计算反应热的技巧
【学习活动】
学习任务
目标：掌握盖斯定律计算反应热的技巧。 任务：根据盖斯定律的运用技巧，完成针对训练。 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。 【针对训练1】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·mol－1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1 C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－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·mol－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： 。 【针对训练2】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·mol－1 ②NH3(g)＋CO2(g)===NH2CO2NH4(s) ΔH2＝－79.7 kJ·mol－1 ③NH2CO2NH4(s)===CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH3＝＋72.5 kJ·mol－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 。 【针对训练3】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·mol－1 ②N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH＝＋180.5 kJ·mol－1 ③2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＝－116.5 kJ·mol－1 回答下列问题： (1)CO的摩尔燃烧焓为 。若1 mol N2(g)、1 mol O2(g)中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量，则1 mol 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 。 【针对训练4】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SO，两步反应的能量变化示意图如下： 1 mol H2S(g)全部氧化为SO(aq)的热化学方程式为 。 【针对训练5】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·mol－1 ②CH4 (g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋205 kJ·mol－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·mol－1 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·mol－1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802 kJ·mol－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·mol－1； 反应Ⅱ：NH2Cl(aq)＋HClO(aq)===NHCl2(aq) ＋H2O(l) ΔH2＝b kJ·mol－1； 反应Ⅲ：2NHCl2(aq)＋H2O(l)===N2(g)＋HClO(aq)＋3HCl(aq) ΔH3＝c kJ·mol－1。 则2NH3(aq)＋3HClO(aq)===N2(g)＋3HCl(aq)＋3H2O(l) ΔH＝___ _kJ·mol－1。 (4)已知：①2CO(g)＋SO2(g)===S(l)＋2CO2(g) ΔH1＝－37.0 kJ·mol－1 ②2H2(g)＋SO2(g)S(l)＋2H2O(g) ΔH2＝＋45.0 kJ·mol－1 ③2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3＝－566.0 kJ·mol－1 ④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH4＝－484.0 kJ·mol－1 写出液态硫(S)燃烧的热化学方程式__ 。
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
2应用课
第一章 化学反应的热效应
第5课时 反应热的综合应用一
【学习目标】
掌握盖斯定律计算反应热的技巧
【学习活动】
学习任务
目标：掌握盖斯定律计算反应热的技巧。 任务：根据盖斯定律的运用技巧，完成针对训练。 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。 【针对训练1】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·mol－1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1 C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－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__H2____。 (2)根据以上反应，则C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的焓变ΔH＝ －74.8 kJ·mol－1 。 (3)已知H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ·mol－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：_CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802.3 kJ·mol－1_。 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 kJ＝142.9 kJ、 kJ＝32.8 kJ、 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·mol－1 ②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1 ③C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－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·mol－1＋(－393.5 kJ·mol－1)－(－890.3 kJ·mol－1)＝－74.8 kJ·mol－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·mol－1 ②H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1 根据盖斯定律，①＋②×2得：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1＋(＋44.0 kJ·mol－1)×2＝－802.3 kJ·mol－1。 【针对训练2】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·mol－1 ②NH3(g)＋CO2(g)===NH2CO2NH4(s) ΔH2＝－79.7 kJ·mol－1 ③NH2CO2NH4(s)===CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH3＝＋72.5 kJ·mol－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___N2(g)＋3H2(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝－179.3 kJ·mol－1____。 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·mol－1。 【针对训练3】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·mol－1 ②N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH＝＋180.5 kJ·mol－1 ③2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＝－116.5 kJ·mol－1 回答下列问题： (1)CO的摩尔燃烧焓为__ΔH＝－283 kJ·mol－1______。若1 mol N2(g)、1 mol O2(g)中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量，则1 mol NO(g) 中化学键断裂时需吸收的能量为___631.75___kJ。 (2)CO将NO2还原为单质的热化学方程式为__2NO2(g)＋4CO(g)N2(g)＋4CO2(g) ΔH＝－1 196 kJ·mol－1__。 解析：(1)摩尔燃烧焓是指在25 ℃，101 kPa时，1 mol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的摩尔燃烧焓为＝283 kJ·mol－1；反应热等于反应物键能总和减去生成物键能总和，1 mol N2(g)、1 mol 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·mol－1可知，1 mol NO(g)中化学键断裂时需吸收的能量为：＝631.75 kJ·mol－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·mol－1＝－1 196 kJ·mol－1。 【针对训练4】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＝___2ΔH1＋ΔH2_____(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SO，两步反应的能量变化示意图如下： 1 mol H2S(g)全部氧化为SO(aq)的热化学方程式为 _____H2S(g)＋2O2(g)===SO(aq)＋2H＋(aq) ΔH＝－806.39 kJ·mol－1___________。 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·mol－1； 第二步反应为S(s)＋1.5O2(g)＋H2O(g)===2H＋(aq)＋SO(aq) ΔH＝－585.20 kJ·mol－1； 依据盖斯定律，第一步与第二步方程式相加得：H2S(g)＋2O2(g)===SO(aq)＋2H＋(aq) ΔH＝－806.39 kJ·mol－1。 【针对训练5】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·mol－1 ②CH4 (g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋205 kJ·mol－1 则CO2重整的热化学方程式为_ CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－163 kJ·mol－1__。 (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·mol－1 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·mol－1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802 kJ·mol－1 “二次转化”时CH4和O2反应生成CO和H2的热化学方程式为 2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH＝－70 kJ·mol－1 __。 (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·mol－1； 反应Ⅱ：NH2Cl(aq)＋HClO(aq)===NHCl2(aq) ＋H2O(l) ΔH2＝b kJ·mol－1； 反应Ⅲ：2NHCl2(aq)＋H2O(l)===N2(g)＋HClO(aq)＋3HCl(aq) ΔH3＝c kJ·mol－1。 则2NH3(aq)＋3HClO(aq)===N2(g)＋3HCl(aq)＋3H2O(l) ΔH＝___2a＋2b＋c_____kJ·mol－1。 (4)已知：①2CO(g)＋SO2(g)===S(l)＋2CO2(g) ΔH1＝－37.0 kJ·mol－1 ②2H2(g)＋SO2(g)S(l)＋2H2O(g) ΔH2＝＋45.0 kJ·mol－1 ③2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3＝－566.0 kJ·mol－1 ④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH4＝－484.0 kJ·mol－1 写出液态硫(S)燃烧的热化学方程式_S(l)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－529.0 kJ·mol－1_。 解析：(1)由已知：①CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝＋247 kJ·mol－1，②CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋205 kJ·mol－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·mol－1。 (2)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－484 kJ·mol－1 ① 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·mol－1 ② CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802 kJ·mol－1 ③ 将2×③－2×①－②得，2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH＝－70 kJ·mol－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·mol－1。 (4)②2H2(g)＋SO2(g)S(l)＋2H2O(g) ΔH2＝＋45.0 kJ·mol－1 ④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH4＝－484.0 kJ·mo1－1 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·mol－1。
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
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