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    2020版 高中化学 选修 第1册 第1章 第2节 微专题1 利用盖斯定律推测并书写热化学方

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    高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 反应热的计算导学案

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    这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 反应热的计算导学案,共6页。
    [微点突破]


    1.运用盖斯定律的技巧——“三调一加”


    一调:根据目标热化学方程式,调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置,改写已知的热化学方程式。


    二调:根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。


    三调:调整中间物质的化学计量数。


    一加:将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。


    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。


    【典例】 已知下面在298 K时的热化学方程式:


    2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·ml-1


    CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)


    ΔH=-890.3 kJ·ml-1


    C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·ml-1


    根据上面的热化学方程式完成下列问题:


    (1)通过计算说明等质量的H2、C、CH4完全燃烧时放出热量最多的是________。


    (2)根据以上反应,则C(s)+2H2(g)===CH4(g)的焓变ΔH=____________。


    (3)已知H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·ml-1试写出甲烷燃烧生成二氧化碳和水蒸气的热化学方程式:__________________。


    [解析] (1)设H2、C、CH4的质量都为1 g,完全燃烧时放出热量分别是eq \f(571.6,4) kJ=142.9 kJ、eq \f(393.5,12) kJ=32.8 kJ、eq \f(890.3,16) kJ≈55.6 kJ,最大值应为142.9 kJ,所以相同质量的H2、C、CH4完全燃烧时,放出热量最多的是H2。


    (2)①2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·ml-1


    ②CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·ml-1


    ③C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·ml-1


    根据盖斯定律①+③-②得到反应C(s)+2H2(g)===CH4(g)的焓变ΔH=-571.6 kJ·ml-1+(-393.5 kJ·ml-1)-(-890.3 kJ·ml-1)=-74.8 kJ·ml-1。


    (3)甲烷燃烧生成二氧化碳和水蒸气化学方程式为CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g),


    ①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·ml-1


    ②H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·ml-1


    根据盖斯定律,①+②×2得:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·ml-1+(+44.0 kJ·ml-1)×2=-802.3 kJ·ml-1。


    [答案] (1)H2 (2)-74.8 kJ·ml-1 (3)CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802.3 kJ·ml-1。


    [专题对练]


    1.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


    2.汽车尾气中排放的NOx和CO污染环境,在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOx和CO的排放。


    已知:①2CO(g)+O2(g)2CO2(g)


    ΔH=-566.0 kJ·ml-1


    ②N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.5 kJ·ml-1


    ③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-116.5 kJ·ml-1


    回答下列问题:


    (1)CO的燃烧热为________。若1 ml N2(g)、1 ml O2(g)中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量,则1 ml NO(g) 中化学键断裂时需吸收的能量为______kJ。


    (2)CO将NO2还原为单质的热化学方程式为__________________________


    ______________________________________________________________。


    [解析] (1)根据燃烧热是指在25 ℃,101 kPa时,1 ml可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量,根据反应①可知CO的燃烧热为eq \f(566 kJ,2 ml)=283 kJ·ml-1;反应热等于反应物键能总和减去生成物键能总和,1 ml N2(g)、1 ml O2(g) 中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量,根据N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.5 kJ·ml-1可知,1 ml NO(g)中化学键断裂时需吸收的能量为:eq \f(946+498-180.5 kJ·ml-1,2)=631.75 kJ·ml-1。


    (2)根据盖斯定律,①×2-②-③可得:2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g) ΔH=(-566.0×2-180.5+116.5) kJ·ml-1=-1 196 kJ·ml-1。


    [答案] (1)283 kJ·ml-1 631.75 (2)2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g) ΔH=-1 196 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


    4.(1)C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题,科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。


    (1)CO2的重整用CO2和H2为原料可得到CH4燃料。


    已知: ①CH4 (g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH1=+247 kJ·ml-1


    ②CH4 (g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH2=+205 kJ·ml-1


    则CO2重整的热化学方程式为______________________。


    (2)已知部分物质燃烧的热化学方程式如下:


    2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-484 kJ·ml-1


    2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566 kJ·ml-1


    CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)


    ΔH=-802 kJ·ml-1


    “二次转化”时CH4和O2反应生成CO和H2的热化学方程式为____________________________________________________。


    (3)NH3是造成水体富营养化的重要因素之一,用次氯酸钠水解生成的次氯酸将水中的NH3转化为氮气除去,其相关反应的热化学方程式如下:


    反应Ⅰ:NH3(aq)+HClO(aq)===NH2Cl(aq)+H2O(l) ΔH1=a kJ·ml-1;


    反应Ⅱ:NH2Cl(aq)+HClO(aq)===NHCl2(aq) +H2O(l)


    ΔH2=b kJ·ml-1;


    反应Ⅲ:2NHCl2(aq)+H2O(l)===N2(g)+HClO(aq)+3HCl(aq) ΔH3=c kJ·ml-1。


    则2NH3(aq)+3HClO(aq)===N2(g)+3HCl(aq)+3H2O(l)


    ΔH=________kJ·ml-1。


    (4)已知:①2CO(g)+SO2(g)===S(l)+2CO2(g) ΔH1=-37.0 kJ·ml-1


    ②2H2(g)+SO2(g)S(l)+2H2O(g)


    ΔH2=+45.0 kJ·ml-1


    ③2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3=-566.0 kJ·ml-1


    ④2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH4=-484.0 kJ·ml-1


    写出液态硫(S)燃烧的热化学方程式_________________________________


    _______________________________________________________________。


    [解析] (1)由已知:①CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH1=+247 kJ·ml-1,②CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH2=+205 kJ·ml-1,根据盖斯定律,①-②×2得CO2重整的热化学方程式为CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g) ΔH=ΔH1-2ΔH2=-163 kJ·ml-1。


    (2)2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-484 kJ·ml-1 ①


    2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566 kJ·ml-1 ②


    CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802 kJ·ml-1 ③


    将2×③-2×①-②得,2CH4(g)+O2(g)===2CO(g)+4H2(g) ΔH=-70 kJ·ml-1。


    (3)反应Ⅰ×2+反应Ⅱ×2+反应Ⅲ,得出目标方程式的ΔH=(2a+2b+c) kJ·ml-1。


    (4)②2H2(g)+SO2(g)S(l)+2H2O(g) ΔH2=+45.0 kJ·ml-1


    ④2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH4=-484.0 kJ·m1-1


    根据盖斯定律,④-②得液态硫(S)燃烧的热化学方程式:S(l)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-529.0 kJ·ml-1。


    [答案] (1)CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g) ΔH1=-163 kJ·ml-1


    (2)2CH4(g)+O2(g)===2CO(g)+4H2(g) ΔH=-70 kJ·ml-1


    (3)2a+2b+c (4)S(l)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-529.0 kJ·ml-1

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