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1、第三节化学反应热的计算第三节化学反应热的计算学习目标学习目标1知道盖斯定律的内容，了解其在科学研究中知道盖斯定律的内容，了解其在科学研究中的意义。的意义。2能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。3通过有关反应热计算的学习过程，掌握有关通过有关反应热计算的学习过程，掌握有关反应热计算的方法和技巧，以进一步提高计算反应热计算的方法和技巧，以进一步提高计算能力。能力。课前自主学案课前自主学案自主学习自主学习一、盖斯定律一、盖斯定律1内容内容不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是应热是_的。或者说，化学反应的反应热的
2、。或者说，化学反应的反应热只与反应体系的只与反应体系的_有关，而与反应有关，而与反应的的_无关。无关。相同相同始态和终态始态和终态途径途径2理解理解能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，没有的，没有_的变化，就不能引发的变化，就不能引发_的变的变化。化。3盖斯定律的重要意义盖斯定律的重要意义有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯生，有些反应的产品不纯(有副反应发生有副反应发生)，这，这给测定反应热造成了困难。如果应用给测定反应热造成了困难。如果应用_，可以间接地把它们的，可以间接地把它
3、们的_计算出来。计算出来。物质物质能量能量盖斯盖斯定律定律反应热反应热思考感悟思考感悟1若一个化学反应由始态转化为终态可通过若一个化学反应由始态转化为终态可通过不同的途径不同的途径(如下图所示如下图所示)：则则H与与H1、H2、H3、H4、H5之间有之间有何关系？何关系？【提示】【提示】HH1H2H3H4H5二、反应热的计算二、反应热的计算1计算依据计算依据(1) _ 。(2) _ 。(3) _的数据。的数据。2计算方法计算方法热化学方程式热化学方程式盖斯定律盖斯定律燃烧热燃烧热HH2110.5 kJ/mol根据盖斯定律，知：根据盖斯定律，知：H1_ 。则：则：H_ 。思考感悟思考感悟2如何利
4、用已知反应热求未知反应热？如何利用已知反应热求未知反应热？【提示】【提示】 (1)确定待求的反应方程式；确定待求的反应方程式；(2)找找出待求方程式中各物质出现在已知方程式的什出待求方程式中各物质出现在已知方程式的什么位置；么位置；(3)根据未知方程式中各物质计量数和根据未知方程式中各物质计量数和位置的需要对已知方程式进行处理，或调整计位置的需要对已知方程式进行处理，或调整计量数，或调整反应方向；量数，或调整反应方向；(4)实行叠加并检验分实行叠加并检验分析的正确与否。析的正确与否。自主体验自主体验2(2011年河北衡水调研年河北衡水调研)人体内葡萄糖的消人体内葡萄糖的消耗可用下列热化学方程式
5、表示：耗可用下列热化学方程式表示：C6H12O6(s)6O2(g)=6CO2(g)6H2O(l)H2800.6 kJ/mol如果某人每天消耗如果某人每天消耗12540 kJ的热量，则每天至的热量，则每天至少要摄入葡萄糖的质量为少要摄入葡萄糖的质量为()A806 g B1000 gC1250 g D1500 g3氢气和氧气生成液态水的反应，可以通过氢气和氧气生成液态水的反应，可以通过两种途径来完成，如图所示：两种途径来完成，如图所示：解析：解析：根据盖斯定律：根据盖斯定律：HH1H2，所，所以以H1HH2285.8 kJ/mol(44.0 kJ/mol)241.8 kJ/mol。答案：答案：H1
6、241.8 kJ/mol课堂互动讲练课堂互动讲练盖斯定律盖斯定律1对盖斯定律的理解对盖斯定律的理解化学反应的反应热只与反应的始态化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物各反应物)和和终态终态(各生成物各生成物)有关，而与反应的途径无关。即有关，而与反应的途径无关。即如果一个反应可以分步进行，则各分步反应的如果一个反应可以分步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的。同的。若反应物若反应物A变为生成物变为生成物D，可以有两个途径：，可以有两个途径：由由A直接变成直接变成D，反应热为，反应热为H；由由A经过经过B变成变成C，再由，再由
7、C变成变成D，每步的反应热分别为，每步的反应热分别为H1、H2、H3。如下图所示：。如下图所示：则有：则有：HH1H2H32运用盖斯定律解题的常用方法运用盖斯定律解题的常用方法通常有两种方法：通常有两种方法：(1)虚拟路径法：如虚拟路径法：如C(s)O2(g)=CO2(g)，可设置如下：可设置如下：H1H2H3应用盖斯定律进行简单计算，关键在于设计应用盖斯定律进行简单计算，关键在于设计反应过程，同时要注意：反应过程，同时要注意：当热化学方程式乘以或除以某数时，当热化学方程式乘以或除以某数时，H也也相应乘以或除以某数。相应乘以或除以某数。当热化学方程式进行加减运算时，当热化学方程式进行加减运算时
8、，H也同也同样要进行加减运算，且要带样要进行加减运算，且要带“”“”“”符符号，即把号，即把H看作一个整体进行运算。看作一个整体进行运算。通过盖斯定律计算比较反应热的大小时，通过盖斯定律计算比较反应热的大小时，同样要把同样要把H看作一个整体。看作一个整体。在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，物质的状态由固液、气三态的相互转化，物质的状态由固液液气变化时，会吸热；反之会放热。气变化时，会吸热；反之会放热。当设计的反应逆向进行时，其反应热与正当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。反应的反应热数值相等，符号相
9、反。AQ1Q2BQ1Q2CQ10。HQ1，HQ2。由盖斯定律。由盖斯定律H总总HHQ1(Q2)0，则，则Q1Q2。【答案】【答案】A【规律方法】【规律方法】(1)该类题目属于信息给予题。该类题目属于信息给予题。在解答该题时除了明确盖斯定律的应用规律之在解答该题时除了明确盖斯定律的应用规律之外，还应提炼题中所给信息，如外，还应提炼题中所给信息，如“胆矾溶于水胆矾溶于水温度降低温度降低”说明该过程是吸热过程，故说明该过程是吸热过程，故H0;“无水硫酸铜溶解为溶液时放热无水硫酸铜溶解为溶液时放热Q2 kJ”说明说明固体溶解为放热过程。固体溶解为放热过程。(2)熟悉物质的气、液、固三态与反应热的关熟悉
10、物质的气、液、固三态与反应热的关系。系。变式训练变式训练1实验中不能直接测出由石墨和氢实验中不能直接测出由石墨和氢气反应生成甲烷的气反应生成甲烷的H，但可测出下面几个反，但可测出下面几个反应的热效应：应的热效应：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1890.3 kJmol1C(石墨石墨)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1H2(g)1/2O2(g)=H2O(l)H3285.8 kJmol1根据盖斯定律求得反应根据盖斯定律求得反应C(石墨石墨)2H2(g)=CH4(g)的的H4_。解析：解析：法一：因为反应式法一：因为反应式和和之间有之间有以下关系：以下关系：2
11、所以所以H4H22H3H1393.52(285.8)(890.3)74.8(kJmol1)法二：也可以设计一个途径，使反应物经过法二：也可以设计一个途径，使反应物经过一些中间步骤最后回到产物：一些中间步骤最后回到产物：可见，可见，H4H22H3H174.8 kJmol1。答案：答案：H474.8 kJmol1反应热的计算反应热的计算1反应热的计算方法和类型反应热的计算方法和类型(1)根据热化学方程式计算：反应热与反应物根据热化学方程式计算：反应热与反应物各物质的物质的量成正比。各物质的物质的量成正比。(2)根据反应物和生成物的能量和计算：根据反应物和生成物的能量和计算：H生成物的能量和反应物的
12、能量和。生成物的能量和反应物的能量和。(3)根据反应物和生成物的键能和计算：根据反应物和生成物的键能和计算：H反应物的键能和生成物的键能和。反应物的键能和生成物的键能和。(4)根据盖斯定律计算：将热化学方程式进行根据盖斯定律计算：将热化学方程式进行适当的适当的“加加”“”“减减”等变形后，由过程的热等变形后，由过程的热效应进行计算、比较。效应进行计算、比较。(5)根据物质燃烧放热数值计算：根据物质燃烧放热数值计算：Q(放放)n(可可燃物燃物)H。(6)根据比热公式进行计算：根据比热公式进行计算：Qcmt。2反应热的计算常用的解题方法反应热的计算常用的解题方法(1)列方程法：思路是先写出热化学方
13、程式，列方程法：思路是先写出热化学方程式，再根据热化学方程式所体现的物质与反应热再根据热化学方程式所体现的物质与反应热间的关系直接求算反应热。间的关系直接求算反应热。(2)估算法：根据热化学方程式所表示反应的估算法：根据热化学方程式所表示反应的热效应与混合物燃烧放出热量，大致估算各热效应与混合物燃烧放出热量，大致估算各成分的比例。此法主要应用于解答选择题，成分的比例。此法主要应用于解答选择题，根据题给信息找出大致范围，便可以此为依根据题给信息找出大致范围，便可以此为依据找出答案，此法解题快速、简便。据找出答案，此法解题快速、简便。(3)十字交叉法：混合物燃烧放热求比例问题，十字交叉法：混合物燃
14、烧放热求比例问题，既可以采用常规的列方程组法，又可以采用既可以采用常规的列方程组法，又可以采用十字交叉法。十字交叉法。(4)将热化学方程式看作数学中的代数方程，将热化学方程式看作数学中的代数方程，扩大或缩小一定倍数后，直接加减或移项变扩大或缩小一定倍数后，直接加减或移项变形，得到需要的热化学反应，再以此为依据形，得到需要的热化学反应，再以此为依据计算求解或比较反应热大小等。计算求解或比较反应热大小等。3反应热的计算应注意的问题反应热的计算应注意的问题(1)运用热化学方程式进行反应热的计算，可以运用热化学方程式进行反应热的计算，可以从反应式中各物质的物质的量、质量、标准状从反应式中各物质的物质的
15、量、质量、标准状况下气体体积、反应热等对应关系，列式进行况下气体体积、反应热等对应关系，列式进行简单计算。简单计算。(2)注意热化学方程式中化学计量数只表示物质注意热化学方程式中化学计量数只表示物质的物质的量，必须与的物质的量，必须与H相对应，如果化学计相对应，如果化学计量数加倍，则量数加倍，则H也要加倍。尤其是利用盖斯也要加倍。尤其是利用盖斯定律计算反应热时，热化学方程式可以直接定律计算反应热时，热化学方程式可以直接相加减，化学计量数必须与相加减，化学计量数必须与H相对应。相对应。(3)热化学方程式中的反应热是指按所给形式热化学方程式中的反应热是指按所给形式反应完全时的反应热。反应完全时的反
16、应热。(4)正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。 (2011年北京海淀区模拟年北京海淀区模拟)化学键的键能化学键的键能是原子间形成是原子间形成1 mol化学键化学键(或其逆过程或其逆过程)时释时释放放(或吸收或吸收)的能量。以下是部分共价键键能数的能量。以下是部分共价键键能数据：据：HS：364 kJ/mol，SS：266 kJ/mol，S=O：522 kJ/mol，HO：464 kJ/mol。(2)标准状况下，将标准状况下，将a L H2S与与b L SO2混合进行混合进行上述反应，当上述反应，当a2b时，反应放热时，反应放热_kJ，当当a2b时，硫化
17、氢过量，依据时，硫化氢过量，依据SO2计算；当计算；当a0的反应有的反应有_。(3)等质量的煤分别通过以上两条不同的途径等质量的煤分别通过以上两条不同的途径产生的可利用的总能量关系正确的是产生的可利用的总能量关系正确的是_。Aa比比b多多Ba比比b少少Ca与与b在理论上相同在理论上相同 D两者无法比较两者无法比较(4)根据能量守恒定律，根据能量守恒定律，E1、E2、E3、E4之间之间的关系为的关系为_。解析：解析：(1)与途径与途径a相比，途径相比，途径b的优点主要有：的优点主要有：煤的利用率高；变成气体燃料后，运输方便；煤的利用率高；变成气体燃料后，运输方便；使燃料充分燃烧。使燃料充分燃烧。
18、(2)上述四个反应中上述四个反应中为放热反应，为放热反应，H0。(3)根据盖斯定律，等质量的煤分别通过以上两根据盖斯定律，等质量的煤分别通过以上两条不同的途径产生的可利用的总能量相同。条不同的途径产生的可利用的总能量相同。(4)根据盖斯定律可知：根据盖斯定律可知：E1E2E3E4。答案：答案：(1)煤的利用率高；变成气体燃料后，煤的利用率高；变成气体燃料后，运输方便；使燃料充分燃烧运输方便；使燃料充分燃烧(2)(3)C(4)E1E2E3E4反应热大小的比较反应热大小的比较比较反应热的大小，一般从以下几个方面考虑：比较反应热的大小，一般从以下几个方面考虑：1比较比较“反应热反应热”或或H的大小时
19、，必须带的大小时，必须带“”“”“”符号；比较符号；比较“燃烧热燃烧热”“”“中和热中和热”时，只需比较数值大小即可。时，只需比较数值大小即可。2参加反应的物质的量不同，则反应热的数值参加反应的物质的量不同，则反应热的数值也会发生相应的变化，如也会发生相应的变化，如1 mol H2完全燃烧生成完全燃烧生成液态水时放出液态水时放出285.8 kJ的热量，的热量，2 mol H2完全燃完全燃烧生成液态水时则放出烧生成液态水时则放出571.6 kJ的热量。的热量。4同一反应中物质的聚集状态不同，反应热数同一反应中物质的聚集状态不同，反应热数值大小也不同。例如，值大小也不同。例如，S(g)O2(g)=
20、SO2(g)H1Q1；S(s)O2(g)=SO2(g)H2Q2，可以理解成固态硫变成气态硫后再发生变，可以理解成固态硫变成气态硫后再发生变化，而由固态到气态是需要吸收能量的，所以化，而由固态到气态是需要吸收能量的，所以Q1Q2、H1H2，故当同一反应中只由于聚集，故当同一反应中只由于聚集状态不同比较反应热的大小时，反应物为固态状态不同比较反应热的大小时，反应物为固态时放出的热量少，当生成物为固态时放出的时放出的热量少，当生成物为固态时放出的热量多。热量多。5中和热为稀溶液中强酸和强碱生成中和热为稀溶液中强酸和强碱生成1 mol H2O时的反应热。但当酸为浓硫酸时，由于浓时的反应热。但当酸为浓硫
21、酸时，由于浓硫酸溶解放热，此时生成硫酸溶解放热，此时生成1 mol H2O放出热量放出热量大于大于57.3 kJ。 (2011年江苏盐城调研年江苏盐城调研)下列各组热化学下列各组热化学方程式中，化学反应的方程式中，化学反应的H前者大于后者的是前者大于后者的是()C(s)O2(g)=CO2(g)H1 C(s)1/2O2(g)=CO(g)H2S(s)O2(g)=SO2(g)H3 S(g)O2(g)=SO2(g)H4A BC D【思路点拨】【思路点拨】解答本题要注意以下两点：解答本题要注意以下两点：(1)依据盖斯定律，设计合理的途径。依据盖斯定律，设计合理的途径。(2)注意注意H的正负号问题，作出正
22、确判断。的正负号问题，作出正确判断。【解析】【解析】因此，因此，H前者大于后者的有前者大于后者的有。【答案】【答案】C2H2(g)O2(g)=2H2O(g)HQ1 kJ/ mol2H2(g)O2(g)=2H2O(l)HQ2 kJ/molA BC D解析：解析：选选D。分步进行的放热反应，反应进行。分步进行的放热反应，反应进行程度越深，放出的热量越多，即炭燃烧生成程度越深，放出的热量越多，即炭燃烧生成CO2时放热多，时放热多，Q1Q2；中两式相减得中两式相减得4Al(s)2Fe2O3(s)=2Al2O3(s)4Fe(s)H(Q1Q2)kJ/molQ2；水蒸气变成液态水；水蒸气变成液态水要放出热量
23、，故要放出热量，故H2燃烧生成液态水时放热多，燃烧生成液态水时放热多，Q1Q2。探究整合应用探究整合应用新能源的宠儿新能源的宠儿可燃冰可燃冰有专家预测，可燃冰至少能为人类提供有专家预测，可燃冰至少能为人类提供1000年的能源，将来它有望替代煤、石油和天然年的能源，将来它有望替代煤、石油和天然气，成为气，成为“21世纪的新能源世纪的新能源”。可燃冰是可燃冰是1983年被发现的，这种可用火柴点年被发现的，这种可用火柴点燃，能像蜡烛一样燃烧的天然气水合物是在燃，能像蜡烛一样燃烧的天然气水合物是在海底低温、高压下形成的外形与冰相似的结海底低温、高压下形成的外形与冰相似的结晶体。由于含有大量的甲烷可燃性
24、气体，可晶体。由于含有大量的甲烷可燃性气体，可燃冰极易燃烧，而且燃烧造成的污染较少。燃冰极易燃烧，而且燃烧造成的污染较少。世界上可燃冰的总储量非常大，据估算，其世界上可燃冰的总储量非常大，据估算，其有机碳含量大约相当于全世界已知煤炭、石有机碳含量大约相当于全世界已知煤炭、石油和天然气总量的油和天然气总量的2倍。这些可燃冰资源可满倍。这些可燃冰资源可满足人类未来足人类未来1000年的需要。世界上已发现的年的需要。世界上已发现的可燃冰分布区多达可燃冰分布区多达116处，其矿层之厚、规模处，其矿层之厚、规模之大，是常规的天然气田无法比拟的。之大，是常规的天然气田无法比拟的。天然可燃冰呈固态，不会像石
25、油开采那样自喷天然可燃冰呈固态，不会像石油开采那样自喷流出。为了获取这种清洁能源，世界上许多国流出。为了获取这种清洁能源，世界上许多国家都在研究天然可燃冰的开采方法。科学家们家都在研究天然可燃冰的开采方法。科学家们认为，一旦开采技术获得突破性进展，那么可认为，一旦开采技术获得突破性进展，那么可燃冰立刻就会成为主要能源。相反，如果开采燃冰立刻就会成为主要能源。相反，如果开采不当，后果将是灾难性的。在导致全球气候变不当，后果将是灾难性的。在导致全球气候变暖方面，甲烷所起的作用比二氧化碳要大暖方面，甲烷所起的作用比二氧化碳要大1020倍；而可燃冰矿藏哪怕受到最小的破坏，都倍；而可燃冰矿藏哪怕受到最小
26、的破坏，都足以导致甲烷气体的大量泄漏，从而引起强足以导致甲烷气体的大量泄漏，从而引起强烈的温室效应。另外，陆缘海边的可燃冰开烈的温室效应。另外，陆缘海边的可燃冰开采起来十分困难，一旦发生井喷事故，就会采起来十分困难，一旦发生井喷事故，就会造成海啸、海底滑坡、海水毒化等灾害。所造成海啸、海底滑坡、海水毒化等灾害。所以，可燃冰的开发利用就像一柄以，可燃冰的开发利用就像一柄“双刃剑双刃剑”，需要慎重对待。需要慎重对待。 可燃冰中蕴藏着大量的甲烷，有望成为可燃冰中蕴藏着大量的甲烷，有望成为未来新能源。已知未来新能源。已知1 mol CH4气体完全燃烧生气体完全燃烧生成成CO2气体和液态气体和液态H2O
27、时放出的热量为时放出的热量为890.3 kJ，当它不完全燃烧生成，当它不完全燃烧生成CO气体和液态气体和液态H2O时，放出的热量为时，放出的热量为519 kJ。如果。如果1 mol CH4在在n g O2中燃烧生成中燃烧生成CO、CO2气体和液态气体和液态H2O，放，放出出731.25 kJ热量。热量。(1)写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式。写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式。(2)写出甲烷气体不完全燃烧的热化学方程式。写出甲烷气体不完全燃烧的热化学方程式。(3)计算计算n的值。的值。【解析】【解析】(1)1 mol CH4完全燃烧生成完全燃烧生成CO2气气体和液态水放出的热量就是体和液态水放出的热量就是CH4的燃烧热，所的燃烧热，所以表示甲烷燃烧热的热化学方程式为：以表示甲烷燃烧热的热化学方程式为：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJ/mol。【答案】见解析【答案】见解析