2022高二化学学案11化学反应的热效应第2课时反应焓变的计算(鲁科版选修4).docx

1.1 化学反响的热效应第2课时反响焓变的计算学案鲁科版选修4学习目标1.掌握、理解盖斯定律。2.能运用盖斯定律计算化学反响中的焓变。重点·难点盖斯定律的应用及焓变的计算。1盖斯定律(1)一个化学反响无论是一步完成还是分几步完成，其反响焓变都是一样的。即化学反响的焓变只与反响的始态和终态有关，与反响的途径无关，这一规律称为盖斯定律。(2)如以下列图所示：那么HH1H2H3H4H5。2应用(1)利用反响焓变求未知反响焓变。假设一个化学方程式可由几个化学方程式相加减而得到，那么该化学反响的焓变即为这几个化学反响焓变的代数和。(2)：Fe2O3(s)C(s)=CO2(g)2Fe(s)H234.14kJ·mol1C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5kJ·mol1那么2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)的H是()A824.4kJ·mol1B627.6kJ·mol1C744.7kJ·mol1D169.4kJ·mol1答案A解析把题给的两个方程式变换为：2Fe(s)CO2(g)=Fe2O3(s)C(s)H234.14kJ·mol1C(s)O2(g)=CO2(g)H590.25kJ·mol1，相加即得结果。一、盖斯定律1为什么化学反响的焓变与化学反响过程无关答案由于在指定状态下各种物质的焓值都是确定惟一的，因此无论经过哪些步骤从反响物变成反响产物，它们的差值是不会改变的，即化学反响的焓变与反响过程无关。2对于反响：C(s)O2(g)=CO(g)，由于C燃烧时不可能完全生成CO，总有局部CO2生成，所以此反响的H无法直接测得。试利用所学盖斯定律计算上述反响的H。(：C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5kJ·mol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H2283.0kJ·mol1)答案设此反响分两步进行：第一步：C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5kJ·mol1第二步：CO2(g)=CO(g)O2(g)H2H2283.0kJ·mol1将上述两步反响相加得总反响为：C(s)O2(g)=CO(g)H3由盖斯定律，总反响的H3H1H2393.5kJ·mol1283.0kJ·mol1110.5kJ·mol1，所以C(s)O2(g)=CO(g)的H为110.5kJ·mol1。3(1)一个热化学方程式中分子式前的化学计量数同时扩大n倍时，焓变应扩大n倍。(2)将一个热化学方程式中的反响物与反响产物颠倒时，那么焓变的正、负号也相应地改变。(3)假设热化学方程式相加，那么焓变相加；假设热化学方程式相减，那么焓变相减。归纳总结典例1单质碳很难与氢气直接化合生成CH4，CH4直接分解生成C和H2也较难用实验法测定反响过程中的能量变化，：C(s，石墨)O2(g)=CO2(g)H393.5kJ·mol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890 kJ·mol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ·mol1利用盖斯定律，写出C(s，石墨)与H2合成CH4的热化学方程式。解析C(s，石墨)与H2合成CH4的化学方程式为：C(s，石墨)2H2(g)=CH4(g)H故可调整方程式：C(s，石墨)O2(g)=CO2(g)H1393.5kJ·mol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2571.6kJ·mol1CO2(g)2H2O(l)=CH4(g)2O2(g)H3890 kJ·mol1那么C(s，石墨)2H2(g)=CH4(g)的HH1H2H3393.5 kJ·mol1571.6 kJ·mol1890 kJ·mol175.1 kJ·mol1答案C(s，石墨)2H2(g)=CH4(g)H75.1 kJ·mol1变式训练1同素异形体相互转化的反响热相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反响热很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的焓变是相同的观点来计算反响热。：P4(白磷，s)5O2(g)=P4O10(s)H12983.2kJ·mol1P(红磷，s)O2(g)=P4O10(s)H2738.5kJ·mol1那么白磷转化为红磷的热化学方程式为_。相同状况下，能量状态较低的是_；白磷的稳定性比红磷_(填“高或“低)。答案P4(白磷，s)=4P(红磷，s)H29.2kJ·mol1红磷低解析×4得P4(白磷，s)=4P(红磷，s)HH14H2(2983.24×738.5) kJ·mol129.2kJ·mol1，白磷转化为红磷是放热反响，所以反响物的能量大于反响产物的能量，故反响产物红磷的能量低，白磷的稳定性比红磷低(能量越低越稳定)。变式训练2：2C(s)O2(g)=2CO(g)H221.0kJ·mol1；2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6kJ·mol1。那么制备水煤气的反响C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)的H为()A262.6kJ·mol1B131.3kJ·mol1C352.3kJ·mol1D131.3kJ·mol1答案D解析根据盖斯定律，由题意知：×1/2×1/2得：H(221.0kJ·mol1)×1/2(483.6 kJ·mol1)×1/2131.3kJ·mol1。二、反响焓变的计算方法1根据热化学方程式计算反响热与参加反响的各物质的物质的量成正比。2根据化学键断裂和形成过程中的能量变化来计算焓变等于破坏旧化学键吸收的能量与形成新化学键放出的能量之差。HE(反响物的化学键断裂吸收的总能量)E(反响产物的化学键形成放出的总能量)。3根据物质所具有的能量计算HE(反响产物的能量和)E(反响物的能量和)。4根据盖斯定律进行计算运用盖斯定律时可从以下几方面入手：(1)根据盖斯定律的实质，分析给定反响与所求反响物质与焓变的关系。(2)运用解题技能，将热化学方程式进行变换、加减得到总反响的热化学方程式。注意运用盖斯定律求反响焓变，必要时可先根据题意虚拟转化过程，然后再根据盖斯定律列式求解，同时注意正、逆反响的焓变数值相等，符号相反。典例2红磷P(s)和Cl2(g)发生反响生成PCl3(g)和PCl5(g)。反响过程和能量关系如以下列图所示(图中的H表示生成1mol产物的数据)。根据上图答复以下问题：(1) P和Cl2反响生成PCl3的热化学方程式是_。(2) PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是_。(3)P和Cl2分两步反响生成1molPCl5的H3_，P和Cl2一步反响生成1molPCl5的H4_H3(填“大于、“小于或“等于)。解析(1)反响产物的总能量减去反响物的总能量就等于反响热，结合图象可知，PCl3和反响物P和Cl2的能量差值为306kJ，因此该热化学反响方程式为：P(s)Cl2(g)=PCl3(g)H306kJ·mol1。(2)根据图象可知PCl5和PCl3之间的能量差值为93kJ，因此PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式为：PCl5(g)=PCl3(g)Cl2(g)H93kJ·mol1。(3)根据盖斯定律求得：H3399kJ·mol1，且H3H4，反响焓变与反响的途径无关，只与起始物质、终了物质有关。答案(1)Cl2(g)P(s)=PCl3(g)H306kJ·mol1(2)PCl5(g)=PCl3(g)Cl2(g)H93kJ·mol1(3)399kJ·mol1等于变式训练3燃烧热是指1mol可燃物充分燃烧生成稳定氧化物时放出的热量。H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是285.8kJ·mol1、1411.0kJ·mol1和1366.8kJ·mol1，那么由C2H4(g)和H2O(l)反响生成C2H5OH(l)的H为()A44.2kJ·mol1B44.2kJ·mol1C330kJ·mol1D330kJ·mol1答案A解析依据题意：H2(g)1/2O2(g)=H2O(l)H285.8kJ·mol1，C2H4(g)3O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1411.0kJ·mol1，C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 366.8 kJ·mol1，那么后两个方程式相减，便得到C2H4(g)H2O(l)=C2H5OH(l)H44.2 kJ·mol1。变式训练4根据盖斯定律计算：金刚石和石墨分别在氧气中完全燃烧的热化学方程式为C(金刚石，s)O2(g)=CO2(g)H395.41kJ·mol1，C(石墨，s)O2(g)=CO2(g)H393.51kJ·mol1，那么金刚石转化为石墨时的热化学方程式为_。由此看来更稳定的碳的同素异形体为_。假设取金刚石和石墨的混合晶体共1mol在O2中完全燃烧，产生热量为QkJ，那么金刚石和石墨的物质的量之比为_(用含Q的代数式表示)。答案C(金刚石，s)=C(石墨，s)H1.90kJ·mol1石墨解析由盖斯定律知，要得到金刚石和石墨的转化关系，可将两个热化学方程式相减即得：C(金刚石，s)=C(石墨，s)H3H1H2395.41kJ·mol1393.51kJ·mol11.90kJ·mol1。即C(金刚石，s)=C(石墨，s)H1.90kJ·mol1可见金刚石转化为石墨放出热量，说明石墨的能量更低，较金刚石稳定。