人教版 (2019)第二节 化学平衡学案

这是一份人教版 (2019)第二节 化学平衡学案，共11页。
1．理解盖斯定律的内容，了解其在科学研究中的意义。
2．能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。
3．掌握有关反应热计算的方法和技巧，进一步提高计算能力。
图说考点
必备基础——自学·尝试
[新知预习]
1．盖斯定律
(1)内容
不论化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热是________的(填“相同”或“不同”)。
(2)特点
①化学反应的反应热只与反应体系的始态、终态有关，与反应进行的________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＝________＝________。
(3)应用
对于进行得很慢的反应、不容易直接发生的反应、有些反应的生成物不纯(有副反应发生)的反应，测定这些反应的反应热有困难，如果应用________，就可以________地把它们的反应热计算出来。
2．反应热的计算
(1)反应热计算的常用依据
①根据盖斯定律计算。
②根据热化学方程式计算。
③根据键能计算。
④根据燃烧热或中和反应的反应热的概念进行计算。
(2)应用实例
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·ml－1，
②CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－283.0 kJ·ml－1，
求C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热ΔH。
根据盖斯定律，知：
ΔH1＝________________(由ΔH、ΔH2表示)，
则：ΔH＝___________________________________________。
[即学即练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)盖斯定律是质量守恒定律和能量守恒定律的共同体现。( )
(2)一个反应可一步完成或分几步完成，二者相比，经过的步骤越多，放出的热量越多。( )
(3)应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应的焓变。( )
(4)同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同。( )
(5)不同的热化学方程式之间，因反应的物质不同，故热化学方程式不能相加减。( )
(6)由C(金刚石，s)===C(石墨，s) ΔH＝－1.9 kJ·ml－1，可知：金刚石比石墨更稳定。( )
2．下列叙述不正确的是( )
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．盖斯定律遵循能量守恒定律
C．利用盖斯定律可间接计算难以通过实验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
3．盖斯定律指出：化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与反应进行的具体途径无关。物质A在一定条件下可发生一系列转化，由如图判断下列关系错误的是( )
A．A→F，ΔH＝－ΔH6
B．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝1
C．C→F，|ΔH|＝|ΔH1＋ΔH2＋ΔH6|
D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－ΔH4－ΔH5－ΔH6
4．已知EH—H＝436 kJ·ml－1，ECl—Cl＝243 kJ·ml－1，EH—Cl＝431 kJ·ml－1，则热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－Q kJ·ml－1中Q等于( )
A．－183 B．183
C．－862 D．862
5．已知热化学方程式：
2KNO3(s)===2KNO2(s)＋O2(g) ΔH＝＋58 kJ·ml－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－94 kJ·ml－1
为提供分解1 ml KNO3所需的能量，理论上需完全燃烧碳的物质的量为( )
A． ml B． ml
C． ml D． ml
6．(1)已知H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·ml－1，而H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44.0 kJ·ml－1，请问若1 ml H2和反应生成液态H2O，放出的热量是多少？
(2)已知碳的燃烧热为393.5 kJ·ml－1，那么24 g碳完全燃烧，放出的热量是多少？
核心素养——探究·分享
提升点一 反应热大小的比较
例1 下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是( )
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2
②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3
S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH4
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH5
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH6
④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH7
CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH8
A．仅① B．仅④
C．仅②③④ D．仅①②③
状元随笔 比较反应热大小的注意点
1．反应物和生成物的状态
2．ΔH的符号，不要只比较数值，还要考虑符号
3．参加反应的物质的量，量越多，对应的吸热或放热就越多
[提升1] 下列各选项中两个反应的反应热，其中ΔH1>ΔH2的是( )
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1；
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2
B.4P(g)＋5O2(g)===2P2O5(g) ΔH1；
4P(s)＋5O2(g)===2P2O5(g) ΔH2
C.2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g) ΔH1；
2SO3(g)⇌O2(g)＋2SO2(g) ΔH2
D.已知反应：C(金刚石，s)===C(石墨，s) ΔH0，放热反应的ΔHE(l)>E(s)]，可知反应热大小亦不相同。
如S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＝－a kJ·ml－1；
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＝－b kJ·ml－1
5．注意同素异形体
如C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－c kJ·ml－1；
C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－d kJ·ml－1
提升点二 盖斯定律的应用
例2 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)＋O2(g)SO3(g) ΔH＝。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
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
状元随笔 将所给的热化学方程式通过适当加、减或各系数相应倍数变化后再相加、减的方法得到所求的热化学方程式，焓变也作相应的变化。
[提升2] 根据下列叙述，回答有关问题：
(1)如图所示是由SO2生成SO3的反应过程中能量变化示意图，该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
图中曲线b表示的是某条件下由SO2生成SO3反应过程中的能量变化，其所代表的热化学方程式与曲线a所代表的热化学方程式是否相同：________(填“是”或“否”)。
(2)已知下列热化学反应方程式：
①Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)
ΔH1＝－25 kJ·ml－1
②3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH2＝－5 kJ·ml－1
③Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)
ΔH3＝＋19 kJ·ml－1
试写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)断开1 ml H—H键、1 ml N—H键、1 ml N≡N键需要的能量分别是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则1 ml N2完全反应生成NH3的反应热为__________，1 ml H2完全反应生成NH3所放出的热量为________(结果保留一位小数)。
状元随笔 该试题中涉及到三种常用的反应热的计算类型
1．反应物和生成物的能量变化图
2．盖斯定律计算
3．利用化学键键能计算
关键能力
1.应用盖斯定律计算反应热的两种方法：
(1)虚拟途径法
由A生成D可以有两个途径：①由A直接生成D，反应热为ΔH；②由A生成B，由B生成C，再由C生成D，每一步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则各反应热之间的关系如图所示。
(2)加和法
状元随笔 盖斯定律的核心是：化学反应的反应热只取决于反应的始态和终态，与具体反应途径无关。
2．应用盖斯定律计算ΔH的一般步骤
素养形成——自测·自评
1.下列关于反应热的说法正确的是( )
A．当ΔH为“－”时，表示该反应为吸热反应
B．已知C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热为－110.5 kJ·ml－1，说明碳的燃烧热为110.5 kJ·ml－1
C．反应热的大小与反应物和生成物所具有的能量无关
D．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
2．键能是气态基态原子形成1 ml化学键释放的最低能量。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于计算化学反应的反应热。下表是一些化学键的键能：
根据键能数据计算每消耗1 ml CH4时，反应CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)的热效应为( )
A.放热1 940 kJ B．吸热1 940 kJ
C.放热485 kJ D．吸热485 kJ
3．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( )
A.2A(l)＋B(l)===2C(g) ΔH1
B.2A(g)＋B(g)===2C(g) ΔH2
C.2A(g)＋B(g)===2C(l) ΔH3
D.2A(l)＋B(l)===2C(l) ΔH4
4．已知：2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·ml－1，实验室测得4 ml SO2发生上述化学反应时放出314.3 kJ热量，参加反应的SO2的物质的量为( )
A.1.6 ml B．2.0 ml
C.3.2 ml D．3.6 ml
5．用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知：
Cu(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2(g)ΔH＝＋64.39 kJ·ml－1
2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g) ΔH＝－196.46 kJ·ml－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.84 kJ·ml－1
在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2＋(aq)和H2O(l)的反应热ΔH等于( )
A.－417.91 kJ·ml－1
B.－319.68 kJ·ml－1
C.＋546.69 kJ·ml－1
D.－448.46 kJ·ml－1
6．已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1；
②C(s)＋1/2O2(g)===CO(g) ΔH2；
③C(s)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH3；
④4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH4；
⑤3CO(g)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH5。
下列叙述正确的是( )
A.|ΔH4|是Fe的燃烧热
B.ΔH1>ΔH2
C.ΔH3＝2ΔH2－ΔH1
D.3ΔH1－3ΔH2－ΔH4＋ΔH5＝0
7．(1)下列三个反应在某密闭容器中进行：
反应①：Fe(s)＋CO2(g)===FeO(s)＋CO(g)ΔH1＝a kJ·ml－1
反应②：2CO(g)＋O2(g)===2CO2 (g)ΔH2＝b kJ·ml－1
反应③：2Fe(s)＋O2(g)===2FeO(s) ΔH3＝________ kJ·ml－1(用含a、b的代数式表示)。
(2)焦炭与CO、CO2、H2均是重要的化工原料，由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH1＝－49.58 kJ·ml－1
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.19 kJ·ml－1
反应Ⅲ：CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH3
则反应Ⅲ的ΔH3＝________ kJ·ml－1。
(3)一种煤炭脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定下来，但产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，相关的热化学方程式如下：
①CaSO4(s)＋CO(g)⇌CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)ΔH1＝＋210.5 kJ·ml－1
②CaSO4(s)＋CO(g)⇌CaS(s)＋CO2(g)ΔH2＝－47.3 kJ·ml－1
反应：CaO(s)＋3CO(g)＋SO2(g)⇌CaS(s)＋3CO2(g)的ΔH＝________ kJ·ml－1。
(4)已知：Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)ΔH1＝＋1 344.1 kJ·ml－1
2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g)ΔH2＝＋1 169.2 kJ·ml－1
由于Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3和CO的热化学方程式为________________________________________________________________________。
练后感悟
反应热的计算方法
第二节 反应热的计算
必备基础
新知预习
1．(1)相同 (2)①途径 ②ΔH1＋ΔH2 ΔH3＋ΔH4＋ΔH5 (3)盖斯定律 间接
2．ΔH＋ΔH2 ΔH1－ΔH2＝－393.5 kJ·ml－1－(－283.0 kJ·ml－1)＝
即学即练
1．答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×
2．解析：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，A项错误；反应物和生成物的能量一定，变化过程中的能量变化遵循能量守恒，而盖斯定律是能量守恒定律的具体体现，B项正确；利用盖斯定律可以用已经精确测定的反应的反应热来计算难以测量或不能测量的反应的反应热，C项正确；利用盖斯定律可以用已经精确测定的反应的反应热来计算有副反应发生的反应的反应热，D项正确。
答案：A
3．解析：F→A，ΔH＝ΔH6，则A→F，ΔH＝－ΔH6，A项正确；6个步骤相加即回到原点，则ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0，B项错误；F→C，ΔH＝ΔH6＋ΔH1＋ΔH2，则C→F，|ΔH|＝|ΔH1＋ΔH2＋ΔH6|，C项正确；D→A与A→D的过程恰好相反，即ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－ΔH4－ΔH5－ΔH6，D项正确。
答案：B
4．解析：依据化学反应的反应热＝反应物的总键能－生成物的总键能可得，ΔH＝－Q kJ·ml－1＝(436＋243－2×431) kJ·ml－1＝－183 kJ·ml－1，故Q＝183。
答案：B
5．答案：B
6．答案：(1)Q＝(241.8 kJ·ml－1＋44 kJ·ml－1)×1 ml＝285.8 kJ
(2)＝2 ml
Q＝2 ml×393.5 kJ·ml－1＝787.0 kJ
核心素养
例1 解析：碳与氧气反应放热，即ΔH10，CaO与H2O反应放出热量，ΔH8ΔH8。
答案：C
提升1 解析：气态水转化为液态水放出热量，故|ΔH2|>|ΔH1|，且这两个反应均为放热反应，ΔH为负值，所以ΔH1>ΔH2，A项正确；气态P比固态P的能量高，气态P燃烧放出的热量更多，故|ΔH2|ΔH1，B项错误；第一个反应为放热反应，第二个反应为吸热反应，故ΔH2>ΔH1，C项错误；金刚石的能量高，燃烧放出的热量多，故|ΔH2|