第一章 化学反应的热效反应 第二节 反应热的计算 第2课时 反应热的计算 教学设计（表格式）
文档属性
| 名称 | 第一章 化学反应的热效反应 第二节 反应热的计算 第2课时 反应热的计算 教学设计（表格式） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 299.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-06-16 09:47:31 | ||
图片预览
文档简介
优秀教案系列
第二节 反应热的计算
第2课时 反应热的计算
教学目标
1.通过计算反应热,体会反应热与反应条件、能量利用的关系,能合理利用反应热。
2.总结反应热的各种计算形式,巩固应用盖斯定律计算反应热。
3.感受定量研究的意义,提高学生的认识水平和应用水平。
评价目标
1.通过黄铁矿燃烧、葡萄糖完全氧化等反应热计算,诊断并发展学生对化学价值的认识水平(视角水平、定性水平)。
2.通过运用盖斯定律进行相关反应热的计算,诊断并发展学生对盖斯定律内涵的理解及应用水平(内涵水平、定量水平)。
重点、难点
重点:反应热的计算。
难点:应用盖斯定律计算反应热。
教法、学法
示例法、讨论法。
课时安排
建议1课时
教学准备
多媒体课件、学案。
教学设 计主题 教师活动 学生活动 设计意图
【例1】根据下列化学键的键能的数据,可计算出CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)的ΔH为 。 已知: 化学键OOC—HO—HCO键能/(kJ·mol-1)497414463803
【答案展示】 答案 -808 kJ·mol-1 解析 依题意CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)的ΔH=(4×414+2×497-2×803-4×463)kJ·mol-1=-808 kJ·mol-1。 【归纳】ΔH=E(断键吸收热量)-E(成键放出热量) 【变式训练1】已知H2(g)+Br2(l)2HBr(g) ΔH=-72 kJ·mol-1,蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ,其他相关数据如下表所示: 化学键H—HBr—BrH—Br键能(kJ·mol-1)436a369
则表中a为 。 【答案展示】 答案 200 解析 因蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ,则H2(g)+Br2(l)2HBr(g)ΔH=(-x kJ·mol-1)+(+30 kJ·mol-1)=-72 kJ·mol-1,x=-102 kJ·mol-1,由化学键的键能可知H2(g)+Br2(g)2HBr(g) ΔH=(436 kJ·mol-1+a kJ·mol-1)-2×(369 kJ·mol-1)=-102 kJ·mol-1,解得a=200。 学生积极思考、作答。 明确反应热与键能的定量关系为ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,帮助学生建立解答该类题的思维模型。
【例2】黄铁矿(主要成分为FeS2)的燃烧是工业上制硫酸时得到SO2的途径之一,已知该反应的热化学方程式为 4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+2SO2(g) ΔH=-3 412 kJ·mol-1 计算理论上1 kg黄铁矿(FeS2的含量为90%)完全燃烧放出的热量。 【答案展示】 答案 6 398 kJ 解析 FeS2的摩尔质量为120 g·mol-1,1 kg黄铁矿含FeS2 900 g,其物质的量为=7.5 mol,根据4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+2SO2(g) ΔH=-3 412 kJ·mol-1,理论上1 kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为 7.5 mol×853 kJ·mol-1=6 398 kJ。 【归纳】热化学方程式中ΔH与各物质的物质的量对应成比例,由已知热化学方程式,便可计算一定量的反应物发生反应所放出的热量或放出一定量的热量时消耗或生成的物质的质量、体积和物质的量。 【变式训练2】 葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一,设它在人体组织中完全氧化时的热化学方程式为C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-2 800 kJ·mol-1,计算100 g葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热量。 【答案展示】 答案 1 557 kJ 解析 根据热化学方程式可知,1 mol C6H12O6在人体组织中完全氧化时产生的热量为2 800 kJ,100 g C6H12O6的物质的量为=0.556 mol,0.556 mol C6H12O6完全氧化时产生的热量为0.556 mol×2 800 kJ·mol-1=1 557 kJ。 学生思考作答,由小组代表汇报结果,其他学生补充。 通过利用热化学方程式计算反应热效应,进一步增进对热化学方程式含义的理解。
续表
教学设计 主题 教师活动 学生活动 设计意图
【例3】在1 200 ℃天然气脱硫工艺中会发生下列反应: ①H2S(g)+O2(g)SO2(g)+H2O(g) ΔH1 ②2H2S(g)+SO2(g)S2(g)+2H2O(g) ΔH2 ③H2S(g)+O2(g)S(g)+H2O(g) ΔH3 ④2S(g)S2(g) ΔH4 则ΔH4的正确表达式为( ) A.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3) B.ΔH4=(3ΔH3-ΔH1-ΔH2) C.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3) D.ΔH4=(ΔH1-ΔH2-3ΔH3) 【答案展示】 答案 A 解析 根据盖斯定律,①×-③×得⑤:S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH5=(ΔH1-ΔH3);根据盖斯定律,②×-③×得⑥:SO2(g)+S(g)O2(g)+S2(g) ΔH6=(ΔH2-2ΔH3);⑤+⑥得:2S(g)=S2(g) ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3),答案为A。 【变式训练3】砷(As)是第四周期ⅤA族元素,可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有着广泛的用途。回答下列问题: 已知: ①As(s)+H2(g)+2O2(g)H3AsO4(s) ΔH1 ②H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH2 ③2As(s)+O2(g)As2O5(s) ΔH3 则反应As2O5(s)+3H2O(l)2H3AsO4(s)的ΔH= 。 【答案展示】 答案 2ΔH1-3ΔH2-ΔH3 解析 待求解反应可以由反应①×2-反应②×3-反应③,则ΔH=2ΔH1-3ΔH2-ΔH3。 学生独立思考,完成练习。 通过练习巩固利用盖斯定律计算反应热方法,进一步体会盖斯定律在生产和科研中的重要意义。
【例4】硫酸是一种重要的基本化工产品,接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=-98 kJ·mol-1。回答下列问题: 钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为 。
【答案展示】 答案 2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=-351 kJ mol-1 解析 由题中信息可知: ①SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=-98 kJ mol-1 ②V2O4(s)+SO3(g)V2O5(s)+SO2(g) ΔH2=-24 kJ mol-1 ③V2O4(s)+2SO3(g)2VOSO4(s) ΔH1=-399 kJ mol-1 根据盖斯定律可知,③-②×2得2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s),则ΔH=ΔH1-2ΔH2=(-399 kJ mol-1)-(-24 kJ mol-1)×2=-351 kJ mol-1,所以该反应的热化学方程式为2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=-351 kJ mol-1。 【变式训练4】近期发现,H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题: 下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。 通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为 、 。 【答案展示】 答案 H2O(l)H2(g)+O2(g) ΔH=+286 kJ·mol-1 H2S(g)H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ·mol 解析 根据盖斯定律,把系统(Ⅰ)的三个热化学方程式相加可得:H2O(l)H2(g)+O2(g) ΔH=+286 kJ·mol-1;把系统(Ⅱ)的三个热化学方程式相加可得:H2S(g)H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ·mol-1。 学生思考作答,由小组代表汇报结果,其他学生补充。 复习回顾热化学方程式书写,提高运用盖斯定律进行反应热计算的意识和能力。
课堂总结 引导学生总结本节课所学内容,并交流收获。 学生交流、整理。 学生回顾总结,明确化学反应热的各种计算形式及意义。
1.完成学案中的“核心素养专练”。
2.整理反应热的计算形式。
本节课设计初衷是以典型题目为例,梳理学生对反应热各种形式的计算,强化盖斯定律的理解和应用。并且教授学生解这一类题的方法,使他们能做到举一反三。通过课堂反馈情况来看,主要问题还是集中在计算上。一是学生计算速度慢,再就是计算准确率低。针对这些问题,课下应布置具有针对性的计算题目进行强化训练,帮助学生克服自身存在的不足。
第二节 反应热的计算
第2课时 反应热的计算
一、根据键能计算反应热
二、依据热化学方程式计算反应热
三、利用盖斯定律计算反应热
四、计算反应热、书写热化学方程式
反应热与化工生产的关系
化学反应的热量问题对于化工生产具有重要意义。例如,合成氨是放热的,如果不设法将这些热量带走,反应器内的温度就会过高,这不仅会破坏催化剂,使产量降低,还可能发生爆炸事故。在制造水煤气反应中,需要吸收大量的热,如果不及时供应所需要的热量,反应就不能顺利进行,甚至会停止。因此,在进行化工设计时,为了保证生产的正常进行,必须事先获得准确的反应热数据,作为制造热交换设备和规定工艺操作条件的依据。
在化工生产中,热能的综合利用问题不但直接关系到产品成本的高低,而且影响产率的大小。化工设备中的热交换器、余热锅炉、热风炉等的设计和使用,都是为了综合利用热能,以便提高产品的产率,降低成本。
综上所述,研究反应热对于化工生产适宜条件的选择,设备的设计和使用,以及热能综合利用等,都具有很重要的意义。
1.已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol-1;
2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1;
H—H、OO和O—H键的键能分别为436、496和462 kJ·mol-1,则a为( )
A.-332 B.-118 C.+350 D.+130
答案 D
解析 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol-1 (1)
2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1 (2)
(1)×2-(2)得2H2O(g)O2(g)+2H2(g) ΔH=+(2a+220) kJ·mol-1
由键能数值计算得2H2O(g)O2(g)+2H2(g)中ΔH=4×462 kJ·mol-1-(496 kJ·mol-1+2×436 kJ·mol-1)=+480 kJ·mol-1,即:2a+220=480,解得a=+130。
2.通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是( )
①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH1=a kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=b kJ·mol-1
③CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3=c kJ·mol-1
④2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH4=d kJ·mol-1
A.反应①、②为反应③提供原料气
B.反应③也是CO2资源化利用的方法之一
C.反应CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(l)的ΔH= kJ·mol-1
D.反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d) kJ·mol-1
答案 C
解析 A项,反应①生成CO(g)和H2(g),生成的CO(g)继续发生反应②生成CO2(g)和H2(g),反应③的原料为CO2(g)和H2(g),正确;B项,反应③可将温室气体CO2转化为燃料CH3OH,正确;C项,反应④中生成的H2O为气体,选项所给反应中生成的H2O为液体,故选项中反应的ΔH≠ kJ·mol-1,错误;D项,依据盖斯定律:反应②×2+反应③×2+反应④,可得热化学方程式2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=(2b+2c+d) kJ·mol-1,正确。
3.资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。磷尾矿主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3·MgCO3。某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案,制备具有重要工业用途的CaCO3、Mg(OH)2、P4和H2,其简化流程如下:
已知:①Ca5(PO4)3F在950 ℃不分解;
②4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4。
工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25 ℃,101 kPa时:
CaO(s)+H2SO4(l)CaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-271 kJ·mol-1;
5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH=-937 kJ·mol-1。
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 。
答案 Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g) ΔH=-418 kJ·mol-1
解析 先写出Ca5(PO4)3F与H2SO4反应的化学方程式:
③Ca5(PO4)3F+5H2SO45CaSO4+3H3PO4+HF↑,设题给第一个热化学方程式为①、第二个热化学方程式为②,找出③与已知反应①、②的关系:反应③=5×反应①-反应②,则ΔH=5ΔH1-ΔH2。
4.近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:
反应Ⅰ:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)
ΔH1=+551 kJ·mol-1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=-297 kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式: 。
答案 3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s) ΔH=-254 kJ·mol-1
解析 由题给示意图可知,反应Ⅱ为二氧化硫发生歧化反应生成硫酸和硫,反应的化学方程式为3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s),由盖斯定律可知,-(反应Ⅲ+反应Ⅰ)得反应Ⅱ,则ΔH=-(ΔH3+ΔH1)=-(-297 kJ·mol-1)-(+551 kJ·mol-1)=-254 kJ·mol-1,则热化学方程式为3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s) ΔH=-254 kJ·mol-1。
第 1 页 共 1 页
第二节 反应热的计算
第2课时 反应热的计算
教学目标
1.通过计算反应热,体会反应热与反应条件、能量利用的关系,能合理利用反应热。
2.总结反应热的各种计算形式,巩固应用盖斯定律计算反应热。
3.感受定量研究的意义,提高学生的认识水平和应用水平。
评价目标
1.通过黄铁矿燃烧、葡萄糖完全氧化等反应热计算,诊断并发展学生对化学价值的认识水平(视角水平、定性水平)。
2.通过运用盖斯定律进行相关反应热的计算,诊断并发展学生对盖斯定律内涵的理解及应用水平(内涵水平、定量水平)。
重点、难点
重点:反应热的计算。
难点:应用盖斯定律计算反应热。
教法、学法
示例法、讨论法。
课时安排
建议1课时
教学准备
多媒体课件、学案。
教学设 计主题 教师活动 学生活动 设计意图
【例1】根据下列化学键的键能的数据,可计算出CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)的ΔH为 。 已知: 化学键OOC—HO—HCO键能/(kJ·mol-1)497414463803
【答案展示】 答案 -808 kJ·mol-1 解析 依题意CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)的ΔH=(4×414+2×497-2×803-4×463)kJ·mol-1=-808 kJ·mol-1。 【归纳】ΔH=E(断键吸收热量)-E(成键放出热量) 【变式训练1】已知H2(g)+Br2(l)2HBr(g) ΔH=-72 kJ·mol-1,蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ,其他相关数据如下表所示: 化学键H—HBr—BrH—Br键能(kJ·mol-1)436a369
则表中a为 。 【答案展示】 答案 200 解析 因蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ,则H2(g)+Br2(l)2HBr(g)ΔH=(-x kJ·mol-1)+(+30 kJ·mol-1)=-72 kJ·mol-1,x=-102 kJ·mol-1,由化学键的键能可知H2(g)+Br2(g)2HBr(g) ΔH=(436 kJ·mol-1+a kJ·mol-1)-2×(369 kJ·mol-1)=-102 kJ·mol-1,解得a=200。 学生积极思考、作答。 明确反应热与键能的定量关系为ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,帮助学生建立解答该类题的思维模型。
【例2】黄铁矿(主要成分为FeS2)的燃烧是工业上制硫酸时得到SO2的途径之一,已知该反应的热化学方程式为 4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+2SO2(g) ΔH=-3 412 kJ·mol-1 计算理论上1 kg黄铁矿(FeS2的含量为90%)完全燃烧放出的热量。 【答案展示】 答案 6 398 kJ 解析 FeS2的摩尔质量为120 g·mol-1,1 kg黄铁矿含FeS2 900 g,其物质的量为=7.5 mol,根据4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+2SO2(g) ΔH=-3 412 kJ·mol-1,理论上1 kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为 7.5 mol×853 kJ·mol-1=6 398 kJ。 【归纳】热化学方程式中ΔH与各物质的物质的量对应成比例,由已知热化学方程式,便可计算一定量的反应物发生反应所放出的热量或放出一定量的热量时消耗或生成的物质的质量、体积和物质的量。 【变式训练2】 葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一,设它在人体组织中完全氧化时的热化学方程式为C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-2 800 kJ·mol-1,计算100 g葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热量。 【答案展示】 答案 1 557 kJ 解析 根据热化学方程式可知,1 mol C6H12O6在人体组织中完全氧化时产生的热量为2 800 kJ,100 g C6H12O6的物质的量为=0.556 mol,0.556 mol C6H12O6完全氧化时产生的热量为0.556 mol×2 800 kJ·mol-1=1 557 kJ。 学生思考作答,由小组代表汇报结果,其他学生补充。 通过利用热化学方程式计算反应热效应,进一步增进对热化学方程式含义的理解。
续表
教学设计 主题 教师活动 学生活动 设计意图
【例3】在1 200 ℃天然气脱硫工艺中会发生下列反应: ①H2S(g)+O2(g)SO2(g)+H2O(g) ΔH1 ②2H2S(g)+SO2(g)S2(g)+2H2O(g) ΔH2 ③H2S(g)+O2(g)S(g)+H2O(g) ΔH3 ④2S(g)S2(g) ΔH4 则ΔH4的正确表达式为( ) A.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3) B.ΔH4=(3ΔH3-ΔH1-ΔH2) C.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3) D.ΔH4=(ΔH1-ΔH2-3ΔH3) 【答案展示】 答案 A 解析 根据盖斯定律,①×-③×得⑤:S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH5=(ΔH1-ΔH3);根据盖斯定律,②×-③×得⑥:SO2(g)+S(g)O2(g)+S2(g) ΔH6=(ΔH2-2ΔH3);⑤+⑥得:2S(g)=S2(g) ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3),答案为A。 【变式训练3】砷(As)是第四周期ⅤA族元素,可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有着广泛的用途。回答下列问题: 已知: ①As(s)+H2(g)+2O2(g)H3AsO4(s) ΔH1 ②H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH2 ③2As(s)+O2(g)As2O5(s) ΔH3 则反应As2O5(s)+3H2O(l)2H3AsO4(s)的ΔH= 。 【答案展示】 答案 2ΔH1-3ΔH2-ΔH3 解析 待求解反应可以由反应①×2-反应②×3-反应③,则ΔH=2ΔH1-3ΔH2-ΔH3。 学生独立思考,完成练习。 通过练习巩固利用盖斯定律计算反应热方法,进一步体会盖斯定律在生产和科研中的重要意义。
【例4】硫酸是一种重要的基本化工产品,接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=-98 kJ·mol-1。回答下列问题: 钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为 。
【答案展示】 答案 2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=-351 kJ mol-1 解析 由题中信息可知: ①SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=-98 kJ mol-1 ②V2O4(s)+SO3(g)V2O5(s)+SO2(g) ΔH2=-24 kJ mol-1 ③V2O4(s)+2SO3(g)2VOSO4(s) ΔH1=-399 kJ mol-1 根据盖斯定律可知,③-②×2得2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s),则ΔH=ΔH1-2ΔH2=(-399 kJ mol-1)-(-24 kJ mol-1)×2=-351 kJ mol-1,所以该反应的热化学方程式为2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=-351 kJ mol-1。 【变式训练4】近期发现,H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题: 下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。 通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为 、 。 【答案展示】 答案 H2O(l)H2(g)+O2(g) ΔH=+286 kJ·mol-1 H2S(g)H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ·mol 解析 根据盖斯定律,把系统(Ⅰ)的三个热化学方程式相加可得:H2O(l)H2(g)+O2(g) ΔH=+286 kJ·mol-1;把系统(Ⅱ)的三个热化学方程式相加可得:H2S(g)H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ·mol-1。 学生思考作答,由小组代表汇报结果,其他学生补充。 复习回顾热化学方程式书写,提高运用盖斯定律进行反应热计算的意识和能力。
课堂总结 引导学生总结本节课所学内容,并交流收获。 学生交流、整理。 学生回顾总结,明确化学反应热的各种计算形式及意义。
1.完成学案中的“核心素养专练”。
2.整理反应热的计算形式。
本节课设计初衷是以典型题目为例,梳理学生对反应热各种形式的计算,强化盖斯定律的理解和应用。并且教授学生解这一类题的方法,使他们能做到举一反三。通过课堂反馈情况来看,主要问题还是集中在计算上。一是学生计算速度慢,再就是计算准确率低。针对这些问题,课下应布置具有针对性的计算题目进行强化训练,帮助学生克服自身存在的不足。
第二节 反应热的计算
第2课时 反应热的计算
一、根据键能计算反应热
二、依据热化学方程式计算反应热
三、利用盖斯定律计算反应热
四、计算反应热、书写热化学方程式
反应热与化工生产的关系
化学反应的热量问题对于化工生产具有重要意义。例如,合成氨是放热的,如果不设法将这些热量带走,反应器内的温度就会过高,这不仅会破坏催化剂,使产量降低,还可能发生爆炸事故。在制造水煤气反应中,需要吸收大量的热,如果不及时供应所需要的热量,反应就不能顺利进行,甚至会停止。因此,在进行化工设计时,为了保证生产的正常进行,必须事先获得准确的反应热数据,作为制造热交换设备和规定工艺操作条件的依据。
在化工生产中,热能的综合利用问题不但直接关系到产品成本的高低,而且影响产率的大小。化工设备中的热交换器、余热锅炉、热风炉等的设计和使用,都是为了综合利用热能,以便提高产品的产率,降低成本。
综上所述,研究反应热对于化工生产适宜条件的选择,设备的设计和使用,以及热能综合利用等,都具有很重要的意义。
1.已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol-1;
2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1;
H—H、OO和O—H键的键能分别为436、496和462 kJ·mol-1,则a为( )
A.-332 B.-118 C.+350 D.+130
答案 D
解析 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol-1 (1)
2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1 (2)
(1)×2-(2)得2H2O(g)O2(g)+2H2(g) ΔH=+(2a+220) kJ·mol-1
由键能数值计算得2H2O(g)O2(g)+2H2(g)中ΔH=4×462 kJ·mol-1-(496 kJ·mol-1+2×436 kJ·mol-1)=+480 kJ·mol-1,即:2a+220=480,解得a=+130。
2.通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是( )
①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH1=a kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=b kJ·mol-1
③CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3=c kJ·mol-1
④2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH4=d kJ·mol-1
A.反应①、②为反应③提供原料气
B.反应③也是CO2资源化利用的方法之一
C.反应CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(l)的ΔH= kJ·mol-1
D.反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d) kJ·mol-1
答案 C
解析 A项,反应①生成CO(g)和H2(g),生成的CO(g)继续发生反应②生成CO2(g)和H2(g),反应③的原料为CO2(g)和H2(g),正确;B项,反应③可将温室气体CO2转化为燃料CH3OH,正确;C项,反应④中生成的H2O为气体,选项所给反应中生成的H2O为液体,故选项中反应的ΔH≠ kJ·mol-1,错误;D项,依据盖斯定律:反应②×2+反应③×2+反应④,可得热化学方程式2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=(2b+2c+d) kJ·mol-1,正确。
3.资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。磷尾矿主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3·MgCO3。某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案,制备具有重要工业用途的CaCO3、Mg(OH)2、P4和H2,其简化流程如下:
已知:①Ca5(PO4)3F在950 ℃不分解;
②4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4。
工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25 ℃,101 kPa时:
CaO(s)+H2SO4(l)CaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-271 kJ·mol-1;
5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH=-937 kJ·mol-1。
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 。
答案 Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g) ΔH=-418 kJ·mol-1
解析 先写出Ca5(PO4)3F与H2SO4反应的化学方程式:
③Ca5(PO4)3F+5H2SO45CaSO4+3H3PO4+HF↑,设题给第一个热化学方程式为①、第二个热化学方程式为②,找出③与已知反应①、②的关系:反应③=5×反应①-反应②,则ΔH=5ΔH1-ΔH2。
4.近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:
反应Ⅰ:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)
ΔH1=+551 kJ·mol-1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=-297 kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式: 。
答案 3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s) ΔH=-254 kJ·mol-1
解析 由题给示意图可知,反应Ⅱ为二氧化硫发生歧化反应生成硫酸和硫,反应的化学方程式为3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s),由盖斯定律可知,-(反应Ⅲ+反应Ⅰ)得反应Ⅱ,则ΔH=-(ΔH3+ΔH1)=-(-297 kJ·mol-1)-(+551 kJ·mol-1)=-254 kJ·mol-1,则热化学方程式为3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s) ΔH=-254 kJ·mol-1。
第 1 页 共 1 页