第一单元 化学反应中的热效应10分钟试讲教案

反应焓变的计算教学设计

【教学目标】

1．知识与技能

（1）化学反应中物质变化和能量变化的实质学会从微观角度认识化学反应的反应热及焓变。

(2)了解焓的定义，了解化学过程中的焓变，掌握热化学方程式的书写。

（3）掌握盖斯定律及焓变的简单计算。

2．过程与方法

(1)学习通过过程分析的方法，运用抽象与概括、对比异同点进行思维加工，形成概念。

(2)提高分析、联想、类比、迁移以及概括的能力。

3．情感态度与价值观

(1)激起探索未知知识的兴趣，体验探究未知世界的乐趣。

(2)体验概念的形成过程，感受理论知识的科学美。

(3)增强认识科学世界的信心。

【教学过程】

一、

反

应

焓

变

的

计

算

1．概念

对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都是一样的。

2．解读

(1)反应热效应只与始态、终态有关，与过程无关。

(2)反应热总值一定。如图表示始态到终态的反应热，

则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。

3．利用盖斯定律计算焓变

若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这

几个化学反应焓变的代数和。

[思考探究] 盖斯：瑞士化学家，一生致力于化学热效应的测定工作，于1836年发现在任何一个化学反应过程中，不论该反应过程是一步完成还是分几步完成，反应所放出的总热量相同，并于1840年以热的加和性守恒定律(盖斯定律)公诸于世。

问题思考：

(1)为什么焓变与化学反应过程无关？

【提示】

化学反应遵循质量守恒和能量守恒。在指定的状态下各种物质的焓变数值都是确定且唯一的，因此，不论反应一步完成还是分步完成，最初的反应物和最终的反应产物都是一样的，因此焓变与反应途径无关。

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

1②CO(g)＋2O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－283.0 kJ·mol

1怎样利用盖斯定律求C(s)＋2O2(g)===CO(g)的ΔH?

【提示】

(1)“虚拟路径”法

根据盖斯定律知

－1

ΔH1＝ΔH＋ΔH2

ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－393.5 kJ·mol＋283.0 kJ·mol＝－110.5 kJ·mol

(2)“加和”法

1②变形为CO2(g)===CO(g)＋2O2(g) ΔH＝283.0 kJ·mol－1，和①相加得C(s)＋O2(g)11－1＋CO2(g)===CO2(g)＋CO(g)＋2O2(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol，即C(s)＋2O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol－1

利用盖斯定律计算焓变的方法

1．虚拟途径法

(1)方法

－1－1－1

先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求的反应热。

(2)举例

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：

ΔH则有：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3

2．加和法

(1)方法

将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式，反应热也作相应的变化。

(2)应用加和法计算反应热时应注意：

①热化学方程式如何相加(或相减)，则反应热就相应地相加(或相减)；

②反应热数值与各物质的系数成正比：系数乘以(或除以)某个数，则反应热就相应地乘以(或除以)这个数；

③可逆反应中，热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热；正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。

二、总结利用热化学反应式数学变换求反应焓变的方法：

（1）：根据所要求的热化学反应方程式的反应物和生成物调整已知的反应方程式，看是否需要逆反应方向进行，注意如果逆反应方向进行，焓变数值不变符号相反。

（2）：观察是否调整已知的热化学反应方程式的系数，以便把一些不需要的物质消除，注意系数加倍，焓变加倍。

2.利用化学键的键能求焓变

三、【板书设计】

（一）盖斯定律：

1、内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都是一样的。

2、理解要点：

（1）反应焓变（反应热效应）只与始态（反应物）、终态（生成物）有关，与反应过程无关。

（2）焓变（反应热）总值一定。

（二）焓变的计算方法

1.利用已知焓变求未知焓变——热化学方程式代数变换

2.利用化学键的键能求焓变

（1）键能：原子间形成（或断裂）1mol化学键时释放（或吸收）的能量。

（2）△H

= ∑ (反应物的键能）

—∑(反应产物的键能) 四、检测题

1. 下列各组热化学方程式的ΔH前者大于后者的是(

) ①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1

1C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2

2②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3

S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH4

1③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH5

22H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH6

④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH7

CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(aq) ΔH8

A．①

C．②③④

B．④

D．①②③

－12. 已知：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝a

kJ·mol

2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－220 kJ·mol

H—H、O===O和O—H键的键能分别为436、496和462 kJ·mol，则a为(

) A．－332 B．－118 C．＋350 D．＋130 3. 已知：P4(g)＋6Cl2(g)===4PCl3(g)，

ΔH＝a

kJ·mol，

P4(g)＋10Cl2(g)===4PCl5(g) ΔH＝b

kJ·mol，

P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的键能为c

kJ·mol，PCl3中P—Cl键的键能为1.2c

kJ·mol。

下列叙述正确的是(

) A．P—P键的键能大于P—Cl键的键能

B．可求Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(s)的反应热ΔH

C．Cl—Cl键的键能－1－1－1－1－1－1b－a＋5.6c4

kJ·mol

－15a－3b＋12c－1D．P—P键的键能为

kJ·mol

84. 已知：

1－①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)

ΔH1＝a kJ·mol1

2②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH2＝b kJ·mol1

－1－③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)

ΔH3＝c kJ·mol1

2④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH3＝d kJ·mol1

－下列关系式中正确的是(

) A．a＜c＜0

B．b＞d＞0 C．2a＝b＜0

D．2c＝d＞0 5. (1))NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)，在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8克NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是______________________；

(2)已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6 ℃和76 ℃，AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为____________________；

(3) CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下，已知该反应每消耗1 mol CuCl(s)，放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是________________。

6. 按要求回答下列问题

(1)已知在常温常压下：

①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 275.6 kJ·mol1

－②H2O(l)===H2O(g)

ΔH＝＋44.0 kJ·mol1

－写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式__________________________________________。

1(2)已知：CH3OH(g)＋O2(g)2ΔH1＝－192.9 kJ·mol1

－CO2(g)＋2H2(g) 1H2(g)＋O2(g)2H2O(g) －ΔH2＝－120.9 kJ·mol1

则甲醇与水蒸气催化重整反应的焓变ΔH3＝__________________。

(3)苯乙烯是重要的基础有机原料。工业中用乙苯(C6H5—CH2CH3)为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯(C6H5—CH===CH2)的反应方程式为

C6H5—CH2CH3(g)已知：3C2H2(g)C6H6(g)＋C2H4(g)C6H5—CH===CH2(g)＋H2(g)

ΔH1

C6H6(g)

ΔH2

C6H5—CH2CH3(g)

ΔH3

C6H5—CH===CH2(g)＋H2(g)的ΔH＝____________。

则反应3C2H2(g)＋C2H4(g)

(4)氨的合成是最重要的化工生产之一。

工业上合成氨用的H2有多种制取的方法：

①用焦炭跟水反应：C(s)＋H2O(g)=====CO(g)＋H2(g)；

②用天然气跟水蒸气反应：CH4(g)＋H2O(g)=====CO(g)＋3H2(g) 催化剂已知有关反应的能量变化如下图所示，则方法②中反应的ΔH＝____________。

高温高温

(5)甲醇是一种用途广泛的化工原料。

工业上常用下列两种反应制备甲醇：

①CO(g)＋2H2(g)－CH3OH(g) ΔH1＝－90.1 kJ·mol1

②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(l)

ΔH2

已知：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41.1 kJ·mol1

－H2O(l)===H2O(g)

ΔH4＝＋44.0 kJ·mol1

－则ΔH2＝__________。

参考答案

1. 【解析】ΔH有正、负之分，比较时要连同“＋”、“－”在内一起比较，类似数学中1的正、负数大小的比较。①中第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式可得：CO(g)＋2O2(g)===CO2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2，该反应为放热反应，即ΔH1－ΔH2<0，所以ΔH1<ΔH2；②等量的固态硫变为硫蒸气时吸收热量，故在与O2反应产生同样的SO2时，气态硫放出的热量多，即ΔH3>ΔH4；③发生同样的燃烧反应，物质的量越多，放出的热量越多，故ΔH5>ΔH6；④碳酸钙分解吸收热量，ΔH7>0，CaO与H2O反应放出热量，ΔH8<0，显然ΔH7>ΔH8。

【答案】C

2. 【解析】根据盖斯定律和焓变与键能的关系解答。根据题中给出的键能可得出热化学方程式：③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH3＝(2×436＋496－4×462)kJ·mol，即③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH3＝－480 kJ·mol，题中②2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH2＝－220 11－1kJ·mol，(②－③)×得①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH1＝(ΔH2－ΔH3)×，即a221＝(－220＋480)×＝130，选项D正确。

2【答案】D

－1－1

3. 【解析】A项，由于氯原子半径小于磷原子半径，所以P—P键的键能应小于P—Cl键的键能，错误；

B项，由于不知PCl5(g)===PCl5(s)对应的ΔH，所以无法根据盖斯定律求得该反应的ΔH，错误；

C项，P4(g)＋10Cl2(g)===4PCl5(g) ΔH＝b

kJ·mol①

P4(g)＋6Cl2(g)===4PCl3(g) ΔH＝a

kJ·mol②

①－②得

Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(g) ΔH＝－1－1b－a4

kJ·mol

－1b－a－1ECl－Cl＋3×1.2c

kJ·mol－1－5×c

kJ·mol－1＝

kJ·mol

4b－a＋5.6c－1ECl－Cl＝

kJ·mol，正确；

4D项，根据P4(g)＋10Cl2(g)===4PCl5(g) ΔH＝b

kJ·mol得

6EP－P＋10×－1b－a＋5.6c4

kJ·mol－4×5c

kJ·mol＝b

kJ·mol

－1－1－1EP－P＝5a＋12c－3b－1

kJ·mol，错误。

12【答案】C

4. 【解析】氢气燃烧是放热反应，ΔH小于0，放出的热量越多，ΔH越小。由于液态水的能量低于气态水的能量，所以氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量多，因此，2c＝d＜2a＝b＜0，答案选C。

【答案】C

5. 【解析】本题的命题意图很明确，就是考查热化学方程式的书写。题目难度不大，但需要认真仔细。解答本题最主要的是要按照良好的思维习惯去写每一个热化学方程式，最关键的是每个热化学方程式中焓变数值的计算。

(1)3.8克NaBH4(s)是0.1 mol，产生21.6 kJ的热量，所以反应的热化学方程式是NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g) ΔH＝－216.0 kJ•mol－1。(2)根据题目信息可知，室温时AX3为液态、X2为气体、AX5为固体，其热化学方程式为AX3(l)＋X2(g)===AX5(s) ΔH＝－123.8 kJ•mol－1。(3)由题意知，黑色固体是氧化铜，反应为4CuCl＋O2===2CuCl2＋2CuO，1 mol CuCl反应，放出44.4 kJ热量，则4 mol CuCl反应放出热量177.6 kJ，热化学方程式为4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ•mol－1。

【答案】(1)NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g) ΔH＝－216.0 kJ·mol

(2)AX3(l)＋X2(g)===AX5(s) ΔH＝－123.8 kJ·mol

(3)4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s)ΔH＝－177.6 kJ·mol

－1－1－1

36. 【答案】(1)CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) 2ΔH＝－725.8 kJ·mol1

－(2)－72.0 kJ·mol1

－(3)ΔH1＋ΔH2＋ΔH3

(4)(a＋3b－c) kJ·mol1

－(5)－93.0 kJ·mol1

－

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