苏教版高二化学《化学反应中的热效应》导学案 省赛获奖

导学案：专题1化学反应与能量变化第一单元化学反应中的热效应第2课时课前预习问题导入我们在日常生活中喜欢使用天然气，而不愿使用液化气，为什么呢？那么燃烧质量分别为1g的天然气（CH4）和液化气（C4H10）谁放出的热量多呢？答案：天然气使用方便、价格便宜，等质量时放出的热量多。1g天然气和1g液化气所放出的热量，在学过本节之后，你就能够利用以下热化学方程式计算了。CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（g）ΔH（298K）=-890kJ·mol-1C4H10（g）+O2（g）4CO2（g）+5H2O（g）ΔH（298K）=-5800kJ·mol-1。基础知识一、反应热的测定1.测定反应热的仪器称为______________，它由______________、______________、______________、______________构成。测定时，将反应物加入______________并使之迅速混合，测量反应前后溶液的______________，并计算出反应前后溶液______________的变化值。答案:量热计搅拌器温度计容器保温层容器中温度温度2.计算：用c表示体系的______________，其单位是______________；用T1和T2分别表示反应前后体系的______________。强酸强碱反应的中和热的计算公式为____________________。由此公式可以推出强酸强碱反应的中和热的单位为______________。答案:热容J·℃-1温度ΔH=kJ·mol-13.强酸、强碱的中和反应的离子方程式可表示为______________，强酸强碱的中和反应的反应热是______________。答案:.H++OH-====H2OkJ·mol-1二、盖斯定律计算化学反应焓变1.对于一个化学反应，无论是______________完成还是分______________完成，其反应______________是一样的，这一规律称为盖斯定律。答案:一步几步焓变2.盖斯定律可以使我们利用______________反应的焓变求______________反应的焓变。若一个化学反应的化学方程式可由另外几个反应的______________相加减得到，则其焓变也可以由这几个反应的焓变______________得到。答案:已知未知化学方程式相加减三、能源的充分利用1.在101kPa的压强下，______________叫做该物质的标准燃烧热。_____________叫做该物质的热值。答案:1mol物质完全燃烧的反应热1g物质完全燃烧的反应热2.人们通常用______________或______________来衡量燃料燃烧放出热量的大小。答案:标准燃烧热热值3.物质完全燃烧是指物质中含有的氮元素转化为______________，氢元素转化为______________，碳元素转化为______________。答案:N2（g）H2O（l）CO2（g）课堂互动三点剖析难点盖斯定律含义1.盖斯定律是指：“一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成，反应的焓变是一样的。”其含义是：“一个化学反应的焓变只与反应的始态和终态有关，而与其反应的途径无关。”也就是说：“当一个反应在反应物的量和反应条件一定的前提下进行反应，不管它中间进行了多么复杂的反应，只要是生成物的种类和状态一定，其焓变就是一个定值。”2.从能量守恒的角度理解“自然界中的能量不能减少也不能增加，只能由一种形式转化成另一种形式。”而物质的焓（H）是物质所具有的能量，也应遵循能量守恒。因此当反应物和生成物确定后，反应物的焓与生成物的焓也成为定值。则ΔH=H（生成物）-H（反应物）也成为定值。无论反应如何进行，ΔH最终是不变的。【例1】已知以下反应的热化学方程式①CH3COOH（l）+2O2（g）====2CO2（g）+2H2O（l）ΔH（298K）=kJ·mol-1②C(s)+O2(g)====CO2(g)ΔH(298K)=kJ·mol-1③H2(g)+O2(g)====H2O(l)ΔH=kJ·mol-1试求：④2C(s)+2H2(g)+O2(g)====CH3COOH(l)的ΔH。解析：由④中C、H2的化学计量数为2，而CH3COOH转移到“====”左边成为“-CH3COOH”，可推出：②×2+③×2-①=④,即得2C（s）+2O2（g）====2CO2（g）ΔH=×2kJ·mol-12H2（g）+O2（g）====2H2O（l）ΔH=×2kJ·mol-1ΔH=［×2)+×2)+］kJ·mol-1=kJ·mol-1。答案：kJ·mol-1重点应用盖斯定律计算ΔH时的注意事项1.合理进行方程式叠加热化学方程式的叠加类似整式的运算，叠加时应遵循数学的运算规则，当需要将某一热化学方程式同乘以某一化学计量数时，各物质前的化学计量数和ΔH同乘以该化学计量数。当某物质或ΔH移到“====”另一边时就变为异号，即“+”变“-”，“-”变“+”。2.“ΔH”在进行加、减运算时，一定注意其符号的改变，即ΔH的运算包括数值和符号的双重运算。【例2】科学家发现，不管化学反应是一步完成还是分几步完成，该反应的热效应是相同的，已知在25℃、105Pa时，1molC（石墨）完全燃烧生成CO2气体，放热kJ,1molCO完全燃烧生成CO2气体放热kJA.在25℃、105Pa时，C（石墨）燃烧生成CO气体的热化学方程式是2C（石墨，s）+O2（g）====2CO（g）ΔH=kJ·mol（石墨,s）不完全燃烧，生成CO2和CO混合气体时，放热kJ（石墨）和CO2（g）反应生成CO（g）的反应是吸热反应D.如果金刚石燃烧生成CO2的反应热大于石墨燃烧生成CO2的反应热，则可断定从石墨变为金刚石的变化需要吸热解析：①C（石墨,s）+O2（g）====CO2（g）ΔH1=kJ·mol-1；②C（石墨,s）+O2（g）====CO（g）ΔH2；③CO（g）+O2（g）====CO2（g）ΔH3=kJ·mol-1。所以ΔH2=ΔH1-ΔH3=kJ·mol-1+kJ·mol-1=kJ·mol-1。因此，A、B均错误，②-③得：C（石墨，s）+CO2（g）====2CO（g）ΔH=kJ·mol-1+kJ·mol-1=+kJ·mol-1，故C正确，又C（金刚石，s）+O2(g)====CO2(g)ΔH4④,则①-④得C（石墨，s）====C（金刚石，s）ΔH=kJ·mol-1-ΔH4＞0。由于|ΔH4|＞kJ·mol-1，故D正确。答案：CD各个击破类题演练1已知葡萄糖的燃烧热是2804kJ·mol-1,当它氧化生成1g水时放出的热量是（）kJkJkJkJ解析：据燃烧热的定义知1mol葡萄糖完全燃烧放出2804kJ能量，而1mol葡萄糖完全燃烧生成6molH2O,据此可求出生成1g水时放出的热量。1molC6H12O6完全燃烧生成6molH2O,即生成108g水放热2804kJ，那么生成1g水放热为2804108kJ=kJ。答案：A变式训练1已知标准状况下5.6LCO完全燃烧放出的热量能使200g15.5℃的水温度升高到100℃，水的比热容是×10-3kJ·(g·℃)-1，下列表示(g)+O2(g)====CO2(g)ΔHK)=kJ·mol-1(g)+O2(g)====2CO2ΔHK)=kJ·mol-1(g)+O2(g)====CO2(g)ΔHK)=kJ·mol-1(g)+O2(g)====CO2(g)ΔHK)=+kJ·mol-1解析：方法一（推算法）：5.6LCO燃烧的反应热为Q=-mcΔT=-200g××10-3kJ·(g·℃)-1×(100℃-15.5℃)=4kJ。则知1molCO燃烧的反应热为4kJ×=kJ。由此可判断C、D错误，A正确；B的ΔH正确，但CO方法二（推理法）：由于CO的燃烧是放热反应，ΔH应小于0，知C、D不正确；而B的CO2聚集状态没有标明，所以只有A正确。答案：A类题演练2由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热kJ,若1g水蒸气转化为液态水放热kJ。请写出氢气的燃烧热的热化学方程式______________________________________________。解析:根据燃烧的概念，1molH2完全燃烧生成H2O（l）时放出的热才叫燃烧热。因此，必须求出1molH2燃烧生成液态水时的ΔH。由题意知H2（g）+O2（g）====H2O（g）ΔH=kJ·mol-1①1g水蒸气转化成液态水放出kJ热量，则1molH2O（g）H2O（l）放热18g×kJ·g-1=44kJ,H2O(g)H2O(l)ΔH=-44kJ·mol-1②则①+②得氢气的燃烧热的热化学方程式。答案：H2（g）+O2（g）====H2O（l）ΔH=kJ·mol-1变式训练2已知在一定条件下，CO的燃烧热为283kJ·mol-1,CH4的燃烧热为890kJ·mol-1，由1molCO和3molCH4组成混合气体在上述条件下充分燃烧，释放的热量为（）912kJ953kJ236kJ867kJ解析：1molCO完全燃烧放出的热量：1mol×283kJ·mol-1=283molCH4完全燃烧放出的热量：3mol×890kJ·mol-1=2670kJ,共释放的热量为283kJ+2670kJ=2953kJ。答案：B变式训练3已知下列热化学方程式:Zn（s）+O2（g）====ZnO（s）ΔH1=kJ·mol-1Hg(l)+O2(g)====HgO(s)ΔH2=kJ·mol-1由此可知Zn（s）+HgO（s）====ZnO（s）+Hg（l）ΔH3，其中ΔH3的值是（）kJ·mol-1kJ·mol-1kJ·mol-1kJ·mol-1解析：Zn（s）+HgO（s）====ZnO（s）+Hg（l）可由反应Zn（s）+O2（g）====ZnO（s），减去Hg（l）+O2（g）====HgO（s）得到，所以ΔH3=ΔH1-ΔH2=kJ·mol-1-kJ·mol-1)=kJ·mol-1。答案：D课后集训基础达标1.丙烷是液化石油气的主要成分，常温下，1molC3H8燃烧放出的热量为2kJ,则下列热化学方程式，正确的是（）（g）+5O2（g）3CO2（g）+4H2O（g）ΔH=+2kJ·mol-1(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g)ΔH=-2kJ·mol-1(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2kJ·mol-1D.15C3H8(g)+O2(g)CO2(g)+45H2O(l)ΔH=kJ·mol-1解析:1molC3H8在常温下燃烧放出热量2kJ,此时生成的H2O为液态，即可知道该反应的热化学方程式为C3H8（g）+5O2（g）3CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2kJ·mol-1，因而C正确。当方程式左右均除以5时，所得热化学方程式为C3H8（g）+O2（g）CO2（g）+H2O（l）ΔH=kJ·mol-1。因此D也正确。答案：CD2.已知2H2（g）+O2（g）====2H2O（l）ΔH=kJ·mol-1；CO(g)+O2(g)====CO2(g)ΔH=kJ·mol-1。某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出kJ热量，同时生成3.6g液态水，则原混合气体的H2和CO的物质的量之比（）∶1∶2C.1∶1解析：设H2和CO的物质的量分别为x、y。①x==mol②y×kJ·mol-1+mol×kJ·mol-1=kJ。由①②可知：x∶y=1∶1，即y=mol。答案：C3.已知CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（l）ΔH=-Q1kJ·mol-1H2（g）+O2（g）====H2O（g）ΔH=-Q2kJ·mol-1H2（g）+O2（g）====H2O（l）ΔH=-12Q3kJ·mol-1常温下取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2L（标准状况），经完全燃烧后恢复到室温，则放出的热量为()A.0.4Q1+Q3Q1+Q3Q1+Q3.4Q1+Q2解析：设甲烷和氢气的物质的量分别为x、y，则①x∶y=4∶1；②(x+y)==mol。则：x=moly=mol。又因室温时，生成的H2O为液态。则放出的热量为+×Q3kJ=Q1+Q3)kJ。答案：B4.强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为H+（aq）+OH-（aq）====H2O（l）ΔH=kJ·mol-1。分别向1Lmol·L-1的NaOH溶液中加入①稀醋酸、②浓H2SO4、③稀硝酸，恰好完全反应的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，它们的关系正确的是()A.ΔH1＞ΔH2＞ΔH3B.ΔH2＜ΔH1＜ΔΗ3C.ΔH1=ΔH2=ΔH3D.ΔH1＞ΔH3＞ΔH2解析：当稀醋酸电离时吸收热量，当浓硫酸稀释时放出热量，所以中和相同量的碱液时，放出的热量的关系是②＞③＞①。反应放热时，ΔH＜0,且ΔH值越大放热越多，而ΔH越小放热越少。因此ΔH2＜ΔH3＜ΔH1。答案：D5.已知在25℃、101kPa下，1gC8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出kJ的热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是(（l）+O2（g）====8CO2（g）+9H2O（g）ΔH=kJ·mol-1（l）+O2(g)====8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=-5518kJ·mol-1（l）+O2(g)====8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=+5518kJ·mol-1（l）+O2(g)====8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=kJ·mol-1解析：据已知条件可知，在25℃1大气压下燃烧1molC8H18放出的热量为114×kJ=5518kJ。因此、A、D被排除。又因在上述条件下，得液态水，放出热量ΔH＜0，应选择B答案：B6.现在CO、H2和CO2组成的混合气体116.8L(标准状况)，经完全燃烧后放出的总能量为kJ,并生成18g液态水。已知2H2（g）+O2（g）====2H2O（l）ΔH=kJ·mol-1;2CO(g)+O2(g)====2CO2(g)ΔH=-566kJ·mol-1。则燃烧以前混合气体中CO的体积分数最接近于（）%%%%解析：混合气体中H2的体积为×22.4L·mol-1=22.4L则n（CO）==molV(CO)=2.06mol×22.4L·mol-1CO的体积分数为≈40%。答案：C7.已知H+（aq）+OH-（aq）====H2O（l）ΔH=kJ·mol-1。以下四个化学方程式其中反应热为kJ·mol-1的是（）①H2SO4(aq)+2NaOH(aq)====Na2SO4（aq）+2H2O（l）②H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)====BaSO4(s)+2H2O(l)③HCl(aq)+NH3·H2O(aq)====NH4Cl(aq)+H2O(l)④CH3COOH(aq)+NH3·H2O(aq)====CH3COONH4(aq)+H2O(l)A.①和②B.③C.④D.以上都不对解析：H+（aq）+OH-（aq）=H2O（l）ΔH=kJ·mol-1的含义是：在稀溶液中1molH+与1molOH-完全中和生成的H2O（l）为1mol时，放出热量kJ。所以题中所述四个反应均不符合条件。答案：D8.在25℃时1g乙醇完全燃烧生成CO2和液态水时放热kJ,（l）+3O2（g）====2CO2（g）+3H2O（l）ΔH=+1367kJ·mol-1(l)+6O2(g)====4CO2(g)+6H2O(l)ΔH=-2734kJ·mol-1（l）+6O2（g）====4CO2（g）+6H2O（l）ΔH=-1367kJ·mol-1（l）+6O2（g）====4CO2（g）+6H2O（l）ΔH=+2734kJ·mol-1解析：乙醇燃烧是放热反应，ΔH＜0，故A、D均不正确，当2mol乙醇完全燃烧时放出的热量为2×46g×kJ·g-1=2734kJ。因此C错，B正确。答案：B综合运用9.已知25℃、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为C（石墨）+O2（g）====CO2（gΔH=kJ·mol-1C(金刚石)+O2（g）====CO2（g）ΔH=kJ·mol-1据此判断，下列说法中正确的是（）A.由石墨制备金刚石是吸热反应；石墨的能量比金刚石的低B.由石墨制备金刚石是吸热反应；石墨的能量比金刚石的高C.由石墨制备金刚石是放热反应；石墨的能量比金刚石的低D.由石墨制备金刚石是放热反应；石墨的能量比金刚石的高解析：由盖斯定律得石墨制金刚石的反应为C（石墨）+O2（g）====CO2（g）减去C（金刚石）+O2（g）====CO2（g），即C（石墨）====C（金刚石）ΔH=（kJ·mol-1）-kJ·mol-1)=+kJ·mol-1因此反应是吸热反应，说明金刚石能量高于石墨的能量，石墨更稳定一些。A是正确的。答案：A10.溶质为11.2g的KOH稀溶液与0.1Lmol·L-1的H2SO4溶液反应可放出kJ的热量。下列能表示中和热的热化学方程式为（）（aq）+H2SO4（aq）====K2SO4（aq）+H2O（l）ΔH=kJ·mol-1(aq)+H2SO4(aq)====K2SO4(aq)+2H2O(l)ΔH=kJ·mol-1(aq)+H2SO4(aq)====K2SO4(aq)+2H2O(l)ΔH=+kJ·mol-1（aq）+H2SO4（aq）====K2SO4（aq）+H2O（l）ΔH=kJ·mol-1解析：由题中条件可知，参加反应的n(KOH)==mol,n（H2SO4）=mol·L-1×0.1L=mol。因而当2molKOH和1molH2SO4完全中和时，生成2molH2O放出热量为kJ·mol-1，故生成1mol水时放出kJ的热量，即中和热的数值。因此D选项正确。答案：D11.由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气，放热kJ。写出该反应的热化学方程式__________________。若1g水蒸气转化成液态水放热kJ，则反应H2（g）+O2（g）====H2O(1)的ΔH=______________kJ·mol-1。解析：本题主要考查热化学方程式的书写及燃烧热的求算。书写热化学方程式时注意：计量数改变时，ΔH也同等倍数地改变，故生成水蒸气时的热化学方程式写为H2（g）+O2（g）====H2O（g）ΔH=kJ·mol-1或2H2（g）+O2（g）====2H2O（g）ΔH=kJ·mol-1等多种形式。生成液态水时，ΔH变为-（+×18kJ·mol-1）=-286kJ·mol-1。答案：H2（g）+O2（g）====H2O（g）ΔH=kJ·mol-1-286kJ·mol-1mLmol·L-1盐酸与50mLmol·L-1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热，回答下列问题：中和热的测定（1）烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是_______________________。（2）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值__________