教学设计

班级 　高二 科目 　化学 上课时间 执教者 高二备课组 课题 第三节　化学反应热的计算 教学

目标 1.知识与技能：熟练掌握化学方程式的书写和正误判断；应用盖斯定律进行化学反应的反应热的计算；掌握反应热计算常见题型。

2.过程与方法：综合应用反应热和盖斯定律的知识解决能量变化的实际问题。

3.情感态度与价值观：通过计算某些物质燃烧时的△H数值，进一步认识煤、石油、天然气是当今世界上最重要的化石燃料，唤起学生对资源利用和环境饱和的意识和责任感。 教学

重难点 　

1.知道盖斯定律的内容，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。

2.学会有关反应热计算的方法技巧，进一步提高化学计算的能力。　

　 教学过程 　

一　盖斯定律

1．在化学科学研究中，常常需要通过实验测定物质在发生化学反应的反应热。但是某些反应的反应热，由于种种原因不能直接测得，只能通过化学计算的方式间接地获得。通过大量实验证明，不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。换句话说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关，这就是盖斯定律。

2．根据以下两个反应：

C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1

CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1

根据盖斯定律，设计合理的途径，计算出C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热ΔH。

答案　根据所给的两个方程式，反应C(s)＋O2(g)===CO2(g)可设计为如下途径：

ΔH1＝ΔH＋ΔH2

ΔH＝ΔH1－ΔH2

＝－393.5 kJ·mol－1－(－283.0 kJ·mol－1)

＝－110.5 kJ·mol－1。

3．盖斯定律的应用除了"虚拟路径"法外，还有热化学方程式"加合"法，该方法简单易行，便于掌握。试根据上题中的两个热化学方程式，利用"加合"法求C(s)＋O2(g)===CO(g)的ΔH。

答案　C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1

CO2(g)===CO(g)＋O2(g)　ΔH2′＝＋283.0 kJ·mol－1

上述两式相加得：

C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ·mol－1。

[归纳总结]

盖斯定律的应用方法

(1)"虚拟路径"法

若反应物A变为生成物D，可以有两个途径

①由A直接变成D，反应热为ΔH；

②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。

如图所示：

则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。

(2)"加合"法

运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。

⇒⇒⇒⇒

特别提醒　通过热化学方程式变形时，利用"加法"不容易出错。

[活学活用]

1．在25 ℃、101 kPa时，已知：

2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)　ΔH1

Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH2

2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3

则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(　　)

A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2

B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2

C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2

D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2

答案　A

解析　第三个方程式可由第二个方程式乘以2与第一个方程式相加得到，由盖斯定律可知ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2。

2．已知P4(白磷，s)＋5O2(g)===P4O10(s)

ΔH1＝－2 983.2 kJ·mol－1①

P(红磷，s)＋O2(g)===P4O10(s)

ΔH2＝－738.5 kJ·mol－1②

试用两种方法求白磷转化为红磷的热化学方程式。

答案　(1)"虚拟路径"法

根据已知条件可以虚拟如下过程：

根据盖斯定律

ΔH＝ΔH1＋(－ΔH2)×4＝－2 983.2 kJ·mol－1＋738.5 kJ·mol－1×4＝－29.2 kJ·mol－1

热化学方程式为P4(白磷，s)===4P(红磷，s)

ΔH＝－29.2 kJ·mol－1

(2)"加合"法

P4(白磷，s)＋5O2(g)===P4O10(s)

ΔH1＝－2 983.2 kJ·mol－1

P4O10(s)===5O2(g)＋4P(红磷，s)

ΔH2′＝＋2 954 kJ·mol－1

上述两式相加得：

P4(白磷)===4P(红磷，s)　ΔH＝－29.2 kJ·mol－1。

二　反应热的计算与比较

1．已知：

(1)Zn(s)＋O2(g)===ZnO(s)

ΔH＝－348.3 kJ·mol－1

(2)2Ag(s)＋O2(g)===Ag2O(s)

ΔH＝－31.0 kJ·mol－1

则Zn(s)＋Ag2O(s)===ZnO(s)＋2Ag(s)的ΔH等于________________。

答案　－317.3 kJ·mol－1

解析　根据盖斯定律，将方程式(1)－(2)得目标方程式，所以ΔH＝－348.3 kJ·mol－1－(－31.0 kJ·mol－1)＝－317.3 kJ·mol－1。

2．试比较下列三组ΔH的大小

(1)同一反应，生成物状态不同时

A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1<0

A(g)＋B(g)=== C(l)　ΔH2<0

则ΔH1____ΔH2(填">"、"<"或"＝"，下同)。

答案　>

解析　因为C(g)===C(l)　ΔH3<0

则ΔH3＝ΔH2－ΔH1，ΔH2<ΔH1。

(2)同一反应，反应物状态不同时

S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1<0

S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2<0

则ΔH1____ΔH2。

答案　<

解析　S(g)\s\up7(ΔH3(ΔH3)S(s)\s\up7(ΔH2(ΔH2)SΔH1O2(g)

ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2。

(3)两个有联系的不同反应相比

C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0

C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2<0

则ΔH1____ΔH2。

答案　<

解析　根据常识可知CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3<0，又因为ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，所以ΔH2>ΔH1。

[归纳总结]

1．有关反应热计算的依据

(1)热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正负号；各项的化学计量数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。

(2)根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式。

(3)可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热。

(4)根据反应物和生成物的键能，ΔH＝反应物的键能和－生成物的键能和。

2．利用状态，迅速比较反应热的大小

若反应为放热反应

(1)当反应物状态相同，生成物状态不同时，生成固体放热最多，生成气体放热最少。

(2)当反应物状态不同，生成物状态相同时，固体反应放热最少，气体反应放热最多。

(3)在比较反应热(ΔH)的大小时，应带符号比较。对于放热反应，放出的热量越多，ΔH反而越小。

[活学活用]

3．氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷燃烧热的热化学方程式分别为

H2(g)＋O2(g)===H2O (l)

ΔH＝－285.8 kJ·mol－1

CO(g)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH＝－283.0 kJ·mol－1

C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)

ΔH＝－5 518 kJ·mol－1

CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－890.3 kJ·mol－1。

相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时，放出热量最少的是(　　)

A．H2 B．CO C．C8H18 D．CH4

答案　B

解析　题中各ΔH对应的可燃物的物质的量为1 mol，把它们的ΔH值换算成1 g可燃物燃烧的热量(即ΔH/M)即可比较。

4．在相同条件下，下列两个反应放出的热量分别用ΔH1和ΔH2表示：

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2

则(　　)

A．ΔH2>ΔH1 B．ΔH1>ΔH2

C．ΔH1＝ΔH2 D．无法确定

答案　B

解析　气态水液化时释放能量，放热越少，ΔH越大。

当堂检测

1．下列关于盖斯定律描述不正确的是(　　)

A．化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关

B．盖斯定律遵守能量守恒定律

C．利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热

D．利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热

答案　A

解析　化学反应的反应热与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关。

2．已知H2SO4(aq)与Ba(OH)2(aq)反应的ΔH＝－1 584.2 kJ·mol－1；HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－55.6 kJ·mol－1。则生成BaSO4(s)的反应热等于(　　)

A．－1 528.6 kJ·mol－1 B．－1 473 kJ·mol－1

C．＋1 473 kJ·mol－1 D．＋1 528.6 kJ·mol－1

答案　B

解析　H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)

ΔH1＝－55.6 kJ·mol－1①

Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)　ΔH2②

2H＋(aq)＋2OH－(aq)＋Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH3＝－1 584.2 kJ·mol－1③

根据盖斯定律知，ΔH3＝2ΔH1＋ΔH2，

ΔH2＝－1 473 kJ·mol－1。

3．已知H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－184.6 kJ·mol－1，则反应HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)的ΔH为(　　)

A．＋184.6 kJ·mol－1 B．－92.3 kJ·mol－1

C．－369.2 kJ·mol－1 D．＋92.3 kJ·mol－1

答案　D

解析　据两热化学方程式的关系可知ΔH＝－(－184.6 kJ·mol－1)×＝＋92.3 kJ·mol－1，D正确。

4．已知热化学方程式：

H2O(g)===H2(g)＋O2(g)

ΔH＝＋241.8 kJ·mol－1

H2(g)＋O2(g)===H2O(l)

ΔH＝－285.8 kJ·mol－1

当1 g液态水变为水蒸气时，其热量变化是(　　)

A．ΔH＝＋88 kJ·mol－1

B．ΔH＝＋2.44 kJ·mol－1

C．ΔH＝－4.98 kJ·mol－1

D．ΔH＝－44 kJ·mol－1

答案　B

解析　将两式相加得到H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1，所以当1 g液态水变成水蒸气需要吸收的热量为 kJ＝2.44 kJ。

5．在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：

H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g)　ΔH1

2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g)　ΔH2

H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g)　ΔH3

2S(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　A

解析　给题中方程式依次编号为①、②、③、④，①＋②－③×3得　　3S(g)===S2(g)，　　(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)　故2S(g)===S2(g)　　ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。

6．已知：Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3(s)＋10H2O(g)

ΔH1＝＋532.36 kJ·mol－1

Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3·H2O(s)＋9H2O(g)

ΔH2＝＋473.63 kJ·mol－1

写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式：_______________________________

________________________________________________________________________。

答案　Na2CO3·H2O(s)===Na2CO3(s)＋H2O(g)

ΔH＝＋58.73 kJ·mol－1

解析　通过观察两个热化学方程式，可将两式相减，从而得到Na2CO3·H2O(s)===Na2CO3(s)

＋H2O(g)。故ΔH＝ΔH1－ΔH2＝＋532.36 kJ·mol－1－473.63 kJ·mol－1＝＋58.73 kJ·mol－1。