化学选择性必修1第一章 化学反应的热效应第二节 反应热的计算导学案

这是一份化学选择性必修1第一章 化学反应的热效应第二节 反应热的计算导学案，共7页。


1．高考主要以生产生活、科学技术和能源问题为背景，将热化学方程式的书写和盖斯定律的计算融合考查。盖斯定律应用于反应热计算的流程如图所示：
2．运用盖斯定律的三个注意事项
(1)热化学方程式乘以某一个数时，反应热的数值必须也乘上该数。
(2)热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也必须相加减。
(3)将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但数值不变。
(1)Deacn直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl2(s)===CuCl(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g)
ΔH1＝＋83 kJ·ml－1
CuCl(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CuO(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g)
ΔH2＝－20 kJ·ml－1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)
ΔH3＝－121 kJ·ml－1
则4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·ml－1。
(2)近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如图：
反应Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g) ΔH1＝＋551 kJ·ml－1
反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3＝－297 kJ·ml－1
反应Ⅱ的热化学方程式： __________________________________________
________________________________________________________________。
[审题流程] 模型认知定思路，破除迷障巧解题。
[解析] (1)利用盖斯定律解答本题。
CuCl2(s)===CuCl(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g) ΔH1＝＋83 kJ·ml－1①
CuCl(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CuO(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g) ΔH2＝－20 kJ·ml－1②
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g) ΔH3＝－121 kJ·ml－1③
则4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)可由①×2＋②×2＋③×2得到，所以其ΔH＝＋83 kJ·ml－1×2＋(－20 kJ·ml－1)×2＋(－121 kJ·ml－1)×2＝－116 kJ·ml－1。(2)由题图可知，反应Ⅱ的化学方程式为3SO2＋2H2O2H2SO4＋S↓。根据盖斯定律，反应Ⅱ＝－(反应Ⅰ＋反应Ⅲ)可得3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s) ΔH2＝－254 kJ·ml－1。
[答案] (1)－116 (2)3SO2(g)＋2H2O(g)===
2H2SO4(l)＋S(s) ΔH2＝－254 kJ·ml－1
1．盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间接的方法测定。现根据下列3个热化学方程式：
①Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)
ΔH＝－25 kJ·ml－1
②3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g)
ΔH＝－47 kJ·ml－1
③Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)
ΔH＝＋19 kJ·ml－1
写出FeO(s)与CO反应生成Fe(s)和CO2的热化学方程式：______________
_______________________________________________________________。
[解析] 依据盖斯定律①×3－③×2－②得到6CO(g)＋6FeO(s)===6Fe(s)＋6CO2(g) ΔH＝－66 kJ·ml－1；即热化学方程式为CO(g)＋FeO(s)===Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝－11 kJ·ml－1。
[答案] CO(g)＋FeO(s)===Fe(s)＋CO2(g)
ΔH＝－11 kJ·ml－1
2．以H2合成尿素CO(NH2)2的有关热化学方程式有：
①N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH1＝－92.4 kJ·ml－1
②NH3(g)＋eq \f(1,2)CO2(g)===eq \f(1,2)NH2CO2NH4(s) ΔH2＝－79.7 kJ·ml－1
③NH2CO2NH4(s)===CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH3＝＋72.5 kJ·ml－1
则N2(g)、H2(g)与CO2(g)反应生成CO(NH2)2(s)和H2O(l)的热化学方程式为____________________________________________________________________
____________________________________________________________。
[解析] 则根据盖斯定律可知①＋②×2＋③即得到N2(g)、H2(g)与CO2(g)反应生成CO(NH2)2(s)和H2O(l)的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝－179.3 kJ·ml－1。
[答案] N2(g)＋3H2(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝－179.3 kJ·ml－1
3．研究大气中含硫化合物(主要是SO2和H2S)的转化具有重要意义。
(1)工业上采用高温热分解H2S的方法制取H2，在膜反应器中分离H2，发生的反应为
2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) ΔH
已知：①H2S(g)H2(g)＋S(g) ΔH1；
②2S(g)S2(g) ΔH2。
则ΔH＝____________________(用含ΔH1、ΔH2的式子表示)。
(2)土壤中的微生物可将大气中H2S经两步反应氧化成SOeq \\al(2－,4)，两步反应的能量变化示意图如下：
1 ml H2S(g)全部氧化为SOeq \\al(2－,4)(aq)的热化学方程式为____________________
____________________________________________________________。
[解析] (1)已知：①H2S(g)H2(g)＋S(g) ΔH1
②2S(g)S2(g) ΔH2
反应：2H2S(g)2H2 (g)＋S2(g)可以根据①×2＋②得到。(2)由图可知，第一步热化学反应为H2S(g)＋0.5O2(g)===S(s)＋H2O(g) ΔH＝－221.19 kJ·ml－1；
第二步反应为S(s)＋1.5O2(g)＋H2O(g)===2H＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq) ΔH＝－585.20 kJ·ml－1；
依据盖斯定律，第一步与第二步方程式相加得：H2S(g)＋2O2(g)===SOeq \\al(2－,4)(aq)＋2H＋(aq) ΔH＝－806.39 kJ·ml－1。
[答案] (1)2ΔH1＋ΔH2
(2)H2S(g)＋2O2(g)===SOeq \\al(2－,4)(aq)＋2H＋(aq)
ΔH＝－806.39 kJ·ml－1
城市生活垃圾资源化清洁再生利用，是近年新兴起来的朝阳产业。针对我国现阶段城市生活垃圾多组分、高水分、低热值的特点，浙大热能所提出了内循环燃烧、气力输送式冷渣分选回送，湍流式烟气净化法为主要内容的“城市生活垃圾清洁焚烧”新方法，并成功应用于日处理800吨城市生活垃圾流化床焚烧炉的工程示范。该研究成果包括重金属、有机污染物、二英、氟、氯及化合物、小颗粒及温室气体等污染物的生成机理及控制技术，特别是对多种污染物的同时脱除进行了开创性的研究工作。实现了城市生活垃圾的高效洁净焚烧和能源化利用。
[问题1] 阅读素材分析城市生活垃圾焚烧应注意哪些问题？ (素养角度——科学态度与社会责任)
[提示] 生活垃圾焚烧时的热能利用；防止二次污染。
[问题2] 生活垃圾送到焚烧发电厂之后，卸至垃圾池内，发酵七天左右，可以实现脱水。然后才焚烧发电。分析这样操作的原因是什么？(素养角度——科学探究与创新意识)
[提示] 诸如果皮等生活垃圾富含水分，如果直接送到焚烧炉里，难以彻底燃烧。脱水之后的生活垃圾更容易燃烧，利用率自然更高，产生的固体废物也更少，生活垃圾的处理也更加彻底。
[问题3] 发酵的垃圾中含有沼气，沼气可以很好地助燃，炉内温度可达850 ℃以上。含铅汽油、煤、防腐处理过的木材等各种废弃物在燃烧温度低于400 ℃时容易产生二英。但是燃烧炉温度保持在850 ℃以上，可以有效分解二英，基本可以消除二英对环境的不良影响。沼气的主要成分是甲烷，已知1 g甲烷完全燃烧生成液态水时放出55.64 kJ的热量，写出甲烷燃烧的热化学方程式，并计算出甲烷的燃烧热ΔH是多少？(素养角度——宏观辨识与微观探析)
[提示] CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.24 kJ·ml－1；甲烷的燃烧热ΔH＝－890.24 kJ·ml－1。
本情境素材通过对热化学知识在城市生活垃圾资源化过程中的应用分析，提升学生科学态度与社会责任的化学核心素养。
1．能源危机是当前全球性的问题，“开源节流”是应对能源危机的重要举措。下列做法不利于能源“开源节流”的是( )
A．大力发展农村沼气，将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源
B．大力开采煤、石油和天然气，以满足人们日益增长的能源需求
C．开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源，减少煤、石油等化石燃料的使用
D．减少资源消耗，增加资源的重复使用，注重资源的循环再生
B [煤、石油和天然气是不可再生的能源，大力开采煤、石油和天然气，不利于能源“开源节流”。]
2．下列说法不正确的是( )
A．利用盖斯定律可计算某些难以直接测量的反应焓变
B．在指定状态下各物质的焓值都是确定且是唯一的
C．当同一个化学反应以不同的过程完成时，反应的焓变是不同的
D．如果一个化学方程式通过其他几个化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变可由相关化学方程式的焓变相加减而得到
C [由于在指定状态下各物质的焓值是确定且是唯一的，因此无论经过哪些步骤从反应物变成生成物，反应的焓变是一样的，即反应的焓变只与始态和终态有关，而与过程无关。由盖斯定律知如果一个化学方程式是由其他几个方程式相加减而得到，则该反应的焓变可由相关化学方程式的焓变相加减而得到。因此利用盖斯定律可计算某些难以直接测量的反应焓变。]
3．(2021·山东临沂高二月考)Li/Li2O体系的能量循环如图所示。下列说法正确的是( )
A．ΔH3＜0
B．ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6
C．ΔH6＞ΔH5
D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0
C [断裂化学键吸收能量，氧气断裂化学键变为氧原子过程中吸收热，ΔH3＞0，A错误；盖斯定律分析可知：反应一步完成与分步完成的热效应相同，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6,B、D错误，C正确。]
4．(2021·河北邢台高二月考)2 ml金属钠和1 ml氯气反应的能量关系如图所示，下列说法不正确的是( )
A．ΔH2＞0
B．ΔH4＋ΔH5＋ΔH8＝ΔH1
C．在相同条件下，2K(g)→2K＋(g)的ΔH3′＜ΔH3
D．ΔH6＋ΔH7＝ΔH8
B [Na从固态变为液态的过程中需要吸收热量，则ΔH2＞0,A正确；由盖斯定律可知，过程1为2、3、4、5、6、7的过程之和，则ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＋ΔH7＝ΔH1, B错误；由钾原子原子核外有4个电子层，其失去最外层一个电子所需的能量较小，则2K(g)→2K＋ (g)的ΔH3′＜ΔH3,C正确；由盖斯定律可知ΔH6＋ΔH7＝ΔH8，D正确。]
5．(2020·全国卷Ⅰ节选)硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)eq \(―――――→,\s\up8(钒催化剂))SO3(g) ΔH＝－98 kJ·ml－1。
回答下列问题：
钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为__________________________________。
[解析] 根据题图知，V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g) ΔH2＝－24 kJ·ml－1①，V2O4(s)＋2SO3(g)===2VOSO4(s) ΔH1＝－399 kJ·ml－1②。根据盖斯定律，由②－①×2得：2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝(－399＋48) kJ·ml－1＝－351 kJ·ml－1。
[答案] 2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝－351 kJ·ml－1
探 究 任 务
能利用盖斯定律进行焓变的计算、书写热化学方程式，培养学生应用所学知识分析问题、解决问题的能力，提升学生证据推理与模型认知的化学核心素养。