应用课
第一章 化学反应的热效应
第6课时 反应热的综合应用二
【学习目标】
掌握反应热大小的比较及反应热的计算方法。
【学习活动】
学习任务
目标：掌握反应热大小的比较及反应热的计算方法。 任务1：根据反应热大小的比较方法完成针对训练。 1．比较类型与方法 (1)同一反应，生成物的状态不同 如A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1<0 A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2<0 因为C(g)===C(l) ΔH3 <0， 而ΔH3＝ΔH2－ΔH1，则ΔH1>ΔH2。 (2)同一反应，反应物的状态不同 如S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＝－a kJ·mol－1 S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＝－b kJ·mol－1 (3)同素异形体的不同单质发生相似反应，产物相同时 如C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－a kJ·mol－1 C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－b kJ·mol－1 (4)两个有联系的不同反应 C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1<0 C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2<0 C(s)CO2(g) C(s)CO(g)CO2(g) ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2。 并据此可以写出热化学方程式：CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3＝ΔH1－ΔH2。 2．大小比较原则 (1)比较ΔH的大小时，必须把反应热的“＋”“－”与反应热的数值看作一个整体进行比较；比较反应放出或吸收的热量时只比较数值的大小；比较“摩尔燃烧焓”“中和热”时，只需比较数值的大小。 (2)反应物的状态、化学计量数不同，则ΔH不同。 (3)ΔH是带符号进行比较的，所有吸热反应的ΔH均比放热反应的ΔH大；放热反应的ΔH<0，放热越多，ΔH越小，但|ΔH|越大。 (4)同一物质，状态不同，反应热亦不同。 。 (5)对于可逆反应，因反应不能进行到底，实际反应过程中放出或吸收的能量要小于热化学方程式中反应热的数值。 【针对训练1】下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是( ) ①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1； C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2 ②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3； S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH4 ③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH5； 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH6 ④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH7； CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(aq) ΔH8 A．仅①② B．仅①④ C．仅②③④ D．仅②③ 【针对训练2】已知：CO2(g)＋C(s)===2CO(g) ΔH1 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH2 CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3 CuO(s)＋CO(g)===Cu(s)＋CO2(g) ΔH4 2CuO(s)＋C(s)===2Cu(s)＋CO2(g) ΔH5 下列关于上述反应焓变的判断不正确的是( ) A．ΔH1＞0 B．ΔH2＞0 C．ΔH2＜ΔH3 D．ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1 【针对训练3】下列两组热化学方程式中，有关ΔH的比较正确的是( ) ①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2 ②NaOH(aq)＋H2SO4(浓)===Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH3 NaOH(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l) ΔH4 A．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＞ΔH4 B．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＜ΔH4 C．ΔH1＝ΔH2；ΔH3＜ΔH4 D．ΔH1＜ΔH2；ΔH3＞ΔH4 【针对训练4】已知25 ℃、101 kPa条件下： ①4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－2 834.9 kJ·mol－1 ②4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－3 119.1 kJ·mol－1 由此得出的正确结论是( ) A．等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为吸热反应 B．等质量的O2比O3能量高，由O2变为O3为放热反应 C．O3比O2稳定，由O2变为O3为吸热反应 D．O2比O3稳定，由O2变为O3为放热反应 任务2：根据下列常见的反应热计算情况，完成针对训练。 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＝＝＝＝ 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．根据物质的摩尔燃烧焓数值计算 Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH(摩尔燃烧焓)|。 【针对训练1】已知由氢气和氧气反应生成4.5 g水蒸气时放出60.45 kJ的热量。 (1)写出H2燃烧的热化学方程式。 (2)计算该条件下50 g H2燃烧放出的热量。 【针对训练2】油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应： C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l) 已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ。油酸甘油酯的摩尔燃烧焓ΔH为( ) A．3.8×104 kJ·mol－1 B．－3.8×104 kJ·mol－1 C．3.4×104 kJ·mol－1 D．－3.4×104 kJ·mol－1 【针对训练3】根据键能数据计算CH4(g)＋4F2(g)====CF4(g)＋4HF(g)的反应热ΔH。 化学键C—HC—FH—FF—F键能/kJ·mol－1414489565155
【针对训练4】肼(N2H4)常用作火箭燃料。 肼(H2N—NH2)的有关化学反应的能量变化如图所示： 计算下表中的a值。 化学键N—NO===ON≡NO—HN—H键能/(kJ·mol－1)154500942463a
【针对训练5】白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P===O c kJ·mol－1、O===O d kJ·mol－1，根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是( ) A．(4a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 B．(4c＋12b－6a－5d) kJ·mol－1 C．(4c＋12b－4a－5d) kJ·mol－1 D．(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 【针对训练6】已知丙烷的摩尔燃烧焓ΔH＝－2 215 kJ·mol－1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水，则放出的热量约为( ) A．55 kJ B．220 kJ C．550 kJ D．1 108 kJ
【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6课时 反应热的综合应用二
【学习目标】
掌握反应热大小的比较及反应热的计算方法。
【学习活动】
学习任务
目标：掌握反应热大小的比较及反应热的计算方法。 任务1：根据反应热大小的比较方法完成针对训练。 1．比较类型与方法 (1)同一反应，生成物的状态不同 如A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1<0 A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2<0 因为C(g)===C(l) ΔH3 <0， 而ΔH3＝ΔH2－ΔH1，则ΔH1>ΔH2。 (2)同一反应，反应物的状态不同 如S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＝－a kJ·mol－1 S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＝－b kJ·mol－1 (3)同素异形体的不同单质发生相似反应，产物相同时 如C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－a kJ·mol－1 C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－b kJ·mol－1 (4)两个有联系的不同反应 C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1<0 C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2<0 C(s)CO2(g) C(s)CO(g)CO2(g) ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2。 并据此可以写出热化学方程式：CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3＝ΔH1－ΔH2。 2．大小比较原则 (1)比较ΔH的大小时，必须把反应热的“＋”“－”与反应热的数值看作一个整体进行比较；比较反应放出或吸收的热量时只比较数值的大小；比较“摩尔燃烧焓”“中和热”时，只需比较数值的大小。 (2)反应物的状态、化学计量数不同，则ΔH不同。 (3)ΔH是带符号进行比较的，所有吸热反应的ΔH均比放热反应的ΔH大；放热反应的ΔH<0，放热越多，ΔH越小，但|ΔH|越大。 (4)同一物质，状态不同，反应热亦不同。 。 (5)对于可逆反应，因反应不能进行到底，实际反应过程中放出或吸收的能量要小于热化学方程式中反应热的数值。 【针对训练1】下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是( ) ①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1； C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2 ②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3； S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH4 ③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH5； 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH6 ④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH7； CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(aq) ΔH8 A．仅①② B．仅①④ C．仅②③④ D．仅②③ 答案：C 解析：①中前式减后式得CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2<0，故ΔH1<ΔH2；②中前式减后式得S(s)===S(g) ΔH＝ΔH3－ΔH4>0，故ΔH3>ΔH4；③中ΔH6＝2ΔH5，且ΔH6、ΔH5均小于零，故ΔH5>ΔH6；④中ΔH7>0，ΔH8<0，故ΔH7>ΔH8。 【针对训练2】已知：CO2(g)＋C(s)===2CO(g) ΔH1 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH2 CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3 CuO(s)＋CO(g)===Cu(s)＋CO2(g) ΔH4 2CuO(s)＋C(s)===2Cu(s)＋CO2(g) ΔH5 下列关于上述反应焓变的判断不正确的是( ) A．ΔH1＞0 B．ΔH2＞0 C．ΔH2＜ΔH3 D．ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1 答案：C 解析：A项，此反应是吸热反应，ΔH1＞0，正确；B项，生成水煤气的反应是吸热反应，ΔH2＞0，正确；C项，CO2(g)＋C(s)===2CO(g) ΔH1 ①，C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH2 ②，②－①得：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)，ΔH3＝ΔH2－ΔH1＜0，ΔH2＞ΔH3，错误；D项，CuO(s)＋CO(g)===Cu(s)＋CO2(g) ΔH4 ④，④×2＋①得出：2CuO(s)＋C(s)===2Cu(s)＋CO2(g) ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1，正确。 【针对训练3】下列两组热化学方程式中，有关ΔH的比较正确的是( ) ①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2 ②NaOH(aq)＋H2SO4(浓)===Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH3 NaOH(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l) ΔH4 A．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＞ΔH4 B．ΔH1＞ΔH2；ΔH3＜ΔH4 C．ΔH1＝ΔH2；ΔH3＜ΔH4 D．ΔH1＜ΔH2；ΔH3＞ΔH4 答案：B 解析：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1、CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2，两个反应都是放热反应，后者生成液态水，所以放出的热量大于前者，而放热反应ΔH小于0，放热越多，焓变越小，故ΔH1＞ΔH2。②NaOH(aq)＋H2SO4(浓)===Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH3、NaOH(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l) ΔH4，两个反应的实质是酸碱中和，都是放热反应，两个反应生成水的物质的量都是1 mol，但是CH3COOH是弱电解质，电离过程吸收一部分热量，所以后者放出的热量小，所以ΔH3＜ΔH4，故选B。 【针对训练4】已知25 ℃、101 kPa条件下： ①4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－2 834.9 kJ·mol－1 ②4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－3 119.1 kJ·mol－1 由此得出的正确结论是( ) A．等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为吸热反应 B．等质量的O2比O3能量高，由O2变为O3为放热反应 C．O3比O2稳定，由O2变为O3为吸热反应 D．O2比O3稳定，由O2变为O3为放热反应 答案：A 解析：根据盖斯定律②－①得2O3(g)===3O2(g) ΔH＝－284.2 kJ·mol－1，等质量的O2比O3能量低，O2比O3稳定。 任务2：根据下列常见的反应热计算情况，完成针对训练。 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＝＝＝＝ 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．根据物质的摩尔燃烧焓数值计算 Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH(摩尔燃烧焓)|。 【针对训练1】已知由氢气和氧气反应生成4.5 g水蒸气时放出60.45 kJ的热量。 (1)写出H2燃烧的热化学方程式。 (2)计算该条件下50 g H2燃烧放出的热量。 参考答案：(1)已知生成4.5 g(0.25 mol)水蒸气放出60.45 kJ的热量 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH 2 mol 1 mol 2 mol |ΔH| 0.25 mol 60.45 kJ 则＝ |ΔH|＝483.6 kJ·mol－1， 由于放热，所以ΔH＝－483.6 kJ·mol－1， 故热化学方程式为：2H2(g)＋O2(g)====2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1。 (2)50 g H2的物质的量为：＝25 mol 50 g H2放出热量为：25 mol× kJ·mol－1＝6 045 kJ。 【针对训练2】油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应： C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l) 已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ。油酸甘油酯的摩尔燃烧焓ΔH为( ) A．3.8×104 kJ·mol－1 B．－3.8×104 kJ·mol－1 C．3.4×104 kJ·mol－1 D．－3.4×104 kJ·mol－1 答案：D 解析：燃烧1 kg油酸甘油酯释放出热量3.8×104 kJ，则燃烧1 mol 油酸甘油酯释放出热量为×3.8×104 kJ≈3.4×104 kJ，则油酸甘油酯的燃烧热ΔH＝－3.4×104 kJ·mol－1。 【针对训练3】根据键能数据计算CH4(g)＋4F2(g)====CF4(g)＋4HF(g)的反应热ΔH。 化学键C—HC—FH—FF—F键能/kJ·mol－1414489565155
参考答案：ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和＝(4×414＋4×155－4×489－4×565)kJ·mol－1＝－1 940 kJ·mol－1。 【针对训练4】肼(N2H4)常用作火箭燃料。 肼(H2N—NH2)的有关化学反应的能量变化如图所示： 计算下表中的a值。 化学键N—NO===ON≡NO—HN—H键能/(kJ·mol－1)154500942463a
参考答案：391。由能量变化图示可知，反应N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)的ΔH1＝－576 kJ·mol－1，根据反应热与键能的关系可知ΔH1＝ΔH3－ΔH2＝(4a kJ·mol－1＋154 kJ·mol－1＋500 kJ·mol－1)－(942 kJ·mol－1＋4×463 kJ·mol－1)＝－576 kJ·mol－1，解得a＝391。 【针对训练5】白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P===O c kJ·mol－1、O===O d kJ·mol－1，根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是( ) A．(4a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 B．(4c＋12b－6a－5d) kJ·mol－1 C．(4c＋12b－4a－5d) kJ·mol－1 D．(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 答案：D 解析：由键能求反应热的公式为ΔH＝反应物的化学键断裂吸收能量总和－生成物的化学键形成所放出的能量总和，则ΔH＝6×a kJ·mol－1＋5×d kJ·mol－1－(12×b kJ·mol－1＋4×c kJ·mol－1)＝(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1，D项正确。 【针对训练6】已知丙烷的摩尔燃烧焓ΔH＝－2 215 kJ·mol－1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水，则放出的热量约为( ) A．55 kJ B．220 kJ C．550 kJ D．1 108 kJ 答案：A 解析：丙烷分子式是C3H8，摩尔燃烧焓为ΔH＝－2 215 kJ·mol－1，则1 mol丙烷完全燃烧会产生4 mol水，放热2 215 kJ。1.8 g水的物质的量为0.1 mol，则消耗丙烷的物质的量为0.025 mol，所以反应放出的热量为0.025 mol×2 215 kJ·mol－1＝55.375 kJ，则放出的热量约为55 kJ。
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
2
