一. 教学内容:
盖斯定律 化学反应及其能量变化复习
二. 教学目标
1. 了解反应的途径、反应体系。
2. 从能量守恒定律角度理解盖斯定律。
3. 复习回顾反应热及其相关知识。
三. 教学重点、难点
难点:反应热的有关计算
四. 知识分析
(一)盖斯定律: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。应用盖斯定律可以间接地计算出反应热。
说明:
1. 化学反应不管是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。如果一个反应可以分几步完成,则各步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的。
(二)化学反应及其能量变化复习:
说明:
1. 反应热:在化学反应过程中所释放或吸收的能量都可以用热量(或换成相应的热量)来表示,叫反应热,又称“焓变”,符号用△H表示,单位一般采用kJ/mol
当△H为“+”或△H>0时,为吸热反应。
2. 中和热和燃烧热:
燃烧热:在25℃、101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。一般情况下,完全燃烧时,一般情况C生成CO2;H生成水;S生成SO2。中和热、燃烧热的单位一般用kJ/mol表示。
3. 热化学方程式:能表示参加反应的物质的量和反应热的关系的化学方程式。书写热化学方程式时要注意以下几点:状态、物质的量、反应热的单位及符号、条件等。
4. 反应热和中和热的测定:
中和热的测定时同样要注意保温、隔热,要用强酸与强碱的稀溶液在室温下进行,测量温度时一定要读出最高点时的温度,计算时要将测量的热量换算成生成1mol水时所放出的能量。
5. 反应热的计算:
燃烧热的计算:一定量的可燃物燃烧放出的总热量=燃烧热×可燃物的物质的量。
【典型例题
例1. 按照盖斯定律,结合下列反应方程式,回答问题。已知:
(2)NH3(g)+H2O(l)=NH3?H2O(aq) △H=-35.1kJ?mol-1
(4)NH3(aq)+ HCl(aq)= NH4Cl(aq) △H=-52.3kJ?mol-1
则第(5)个方程式中的反应热是
解析:根据盖斯定律: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。因此,本题中,起始物为固体氯化铵和水,最终物质为氯化铵溶液,中间的氨气、氯化氢气体、盐酸溶液、氨水溶液等都是中间产物,在分析时要想法去除中间产物,保留起始物和最终物质。则反应:⑸=⑵+⑶+⑷-⑴,即:△H=-52.3kJ?mol-1-72.3kJ?mol-1-35.1kJ?mol-1-(-176kJ?mol-1)=16.3kJ?mol-1
答案:△H=+16.3 kJ?mol-1
例2. 已知火箭发射时可用肼(N2H4)作燃料,二氧化氮作氧化剂,这两者反应生成氮气和水蒸汽。且: ①N2(g)+2O2(g)=2NO2g) △H1=+67.7kJ?mol-1
②N2H4(g)+O2(g)= N2(g)+2H2O(g) △H2=-534kJ?mol-1
(1)1mol气态肼和NO2完全反应时放出的热量
N2H4(g)+ NO(2g)=3/2 N2(g)+2 H2O(g) △H3;根据盖斯定律,一个反应仅与其始态和终态有关,而与其过程无关,则存在:②-①÷2=③,即:△H2-△H1÷2=△H3=-567.85 kJ?mol-1
答案:1mol气态肼和NO2完全反应时放出的热量为567.85 kJ
N2H4(g)+ NO2g)=3/2 N2(g)+2 H2O(g) △H3=-567.85 kJ?mol-1
例3. 写出下列热化学方程式:
(2)0.5molCH4(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O (l)时,放出445kJ的热量
NaOH(aq) +HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l);△H=-57.4kJ/mol
例4. 某人浸泡在盛有60.0升水的浴盆中,在1小时内,人体所散发出的热量使水温从30℃上升到31.5℃(假设人体体温保持恒定,且热量没有损失),该人一天可以释放多少热量?1克脂肪燃烧放出39.7J的热量,如果该人在一天所需要的热量以摄入脂肪来计算,则他一天至少需要摄入多少克脂肪?已知水的比热容为4.2kJ•(kg•℃)-1
解析: 本题是有关反应热的综合计算题,人体一天散发的热量可用Q=cm△t计算,则某人一天散发的热量为:4.2kJ•(kg•℃)-1•60kg•1.5℃•24=9072 kJ;
则有:1:39.7kJ=x:9072kJ,可得:x=228.5g
答案:该人一天可以释放9072kJ的热量;他一天至少需要摄入228.5g脂肪。
【模拟试题】
一、选择题
1. 下列叙述正确的是
B. 放热反应不需要从外界吸收任何能量就能发生
D. 化学反应除了生成新的物质外,还伴随着能量的变化
2. “可燃冰”又称“天然气水合物”,它是在海底的高压、低温的条件下形成的,外观像冰。1体积“可燃冰”可贮载100~200体积的天然气。下面关于“可燃冰”的叙述不正确的是
B. “可燃冰”是一种比较洁净的能源
D. “可燃冰”的主要成分是甲烷
3. 近年来,我国许多城市禁止汽车使用含铅汽油,其主要原因是
B. 降低汽油成本
D. 铅资源短缺
4. 同温同压下,已知下列各反应为放热反应,下列各热化学方程式中热量数值最小的是
B. 2A(g)+ B(g )=2C (g) △H2
D. 2A(l)+ B(l )=2C(l) △H4
5. 下列热化学方程式中△H代表燃烧热的是
B. S(s)+ 3/2O2(g )=SO3(s) △H2
D. 2CO(g)+ O2(g )=2CO2(g) △H4
6. 已知在1×105 Pa,298 K条件下,2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ的热量,下列热化学方程式正确的是
B. 2H2(g)+ O2(g )=2H2O(l) △H=-484 kJ/mol
D. 2H2(g)+ O2(g )=2H2O(g) △H=+484 kJ/mol
7. 已知299 K时,合成氨反应 N2 (g)+ 3H2(g ) 2NH3(g)△H=-92.0 kJ/mol,将此温度下的1 mol N2 和3 mol H2 放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应,测得反应放出的热量为(忽略能量损失)
A、392.92kJ B、2489.44kJ
N2H4(g)+O2(g)= N2(g)+ 2H2O(g) △H=-534kJ?mol-1
A、100.3kJ B、567.85kJ
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-Q2kJ?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常温,放出的热量(单位:kJ)为 ( )
C、0.4Q1+0.1Q3 D、0.4Q1+0.2Q3
11. 充分燃烧一定量丁烷气体放出的热量为Q,完全吸收它生成的CO2生成正盐,需要5mol?L-1 的KOH溶液100mL ,则丁烷的燃烧热为 ( )
C、4Q D、2Q
12. 已知下列热化学方程式:Zn(S)+1/2 O2(g)=ZnO(S)△H1; Hg(l)+1/2 O2(g)=HgO(S)△H2;则Zn(S)+ HgO(S)=Hg(l)+ ZnO(S),△H值为 ( )
C、△H1-△H2 D、-△H1-△H2
13. 已知H2(g)+ Cl2(g)=2HCl(g) △H=-184.6kJ?mol-1,则HCl(g)=1/2H2(g)+1/2Cl2(g)的△H为 ( )
C、-369.2kJ?mol-1 D、+92.3kJ?mol-1
14. 已知:A(g)+B(g)=C(g)△H1;D(g)+B(g)=E(g)△H2;若A、D混合气体1mol完全与B反应,放出热△H3,则A、D的物质的量之比是( )
B、(△H3-△H2 ):(△H1-△H3)
D、(△H1-△H2 ):(△H3-△H2)
15. 已知①2C(S)+ O2(g)=2CO(g)△H=-221.0 kJ?mol-1 ,②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)
△H=-483.6kJ?mol-1则制备水煤气的反应C(S)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) 的△H为( )
C、-352.kJ?mol-1 D、+131.3kJ?mol-1
16. 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,已知在常温常压下,1molC(石墨)完全燃烧生成CO2气体,放热393.5kJ,1molCO完全燃烧生成CO2气体放热283.0kJ,一步到位说法正确的是
B. C(石墨,S)不完全燃烧,生成CO2和CO混合气体时放热283.0kJ
C. C(石墨)和CO2(g)反应生成CO(g)的反应是吸热反应
①< height:20.25pt" > △H=-381kJ/mol
△H=+381 kJ/mol
A. 两个反应都是置换反应 B. 反应②是放热反应
A. 标况下,燃烧1mol S放出的热量为297.23 kJ
C. S(g)+ O2(g )=SO2(g) 放出的热量小于297.23 kJ
(1)图中a,b分别代表什么意义?
。
已知20℃时,22.7g硝化甘油分解放出的热量为154kJ,则每生成1mol气体伴随放出的热量为 kJ.
21. 质量为8.00g的某气体,含有3.01×1023个分子,其分子是由碳和氢两种元素构成,实验测得1mol该气体完全燃烧生成液态水和二氧化碳,能放出890kJ热量。推出该气体的化学式,并写出其完全燃烧的热化学方程式。
22. (1)据了解,我国兴建的三峡工程提供的水力发电功率相当于3000万kW的火力发电站。因此,三峡建设将有助于控制( )
(2)已知1 g碳粉在氧气中完全燃烧放出的热量是32.8 kJ(与1g 原煤相当),试写出相关的热化学方程式: 。
CH4(g)+ 2O2(g )=2H2O(l)+ CO2(g) △H=-890 kJ/mol
一定量的CH4和CO的混合气体完全燃烧时,放出的热量为262.9 kJ,生成的CO2用过量的饱和石灰水完全吸收,可得到50 g白色沉淀。求混合气体中CH4 和CO的体积比。
【试题答案】
1. C 2. C 3. C 4. A 5. C
6. A 7. C 8. C 9. B 10. A
11. A 12. C 13. D 14. B 15. D
16. CD17. BC 18. AC
19. (1)活化能,反应热;(2)放热,<0;
20. 硫磺的燃烧热为:放出298.37 kJ/mol
S(s)+ O2(g )=SO2(g) △H=-298.37 kJ/mol
CH4(g)+ 2O2(g)=2H2O(l)+CO2(g) △H=-890 kJ/mol
22. (1)AD (2)C(s)+O2(g)=CO2 (g) △H=-393.6 kJ/mol
(3)解:设每天要消耗原煤为x吨
3×107 kW×24 h×3.6×103 kJ/(kW?h)=x÷12×393.6×50%
CaCO3 ~ CO2
100 1
50g x x=0.5 mol
解出a=0.2 mol b=0.3 mol
a/b=2/3