2019-2020年高二化學《化學反應的熱效應》教案6.doc

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2019-2020年高二化學《化學反應的熱效應》教案6 課型：講評課 教學模式：三段六步 教學手段：講義、多媒體輔助教學 教學目標： 通過典型習題的講解幫助學生掌握知識，培養(yǎng)能力，掌握解題的方法。 內容分析：本節(jié)的主要考點是反應熱、熱化學方程式、蓋斯定律及其應用。 重點：熱化學方程式、焓變的計算、蓋斯定律的應用。 難點：應用蓋斯定律計算焓變 教學過程： 【教師活動】例１　一定條件下，化學反應2H2＋O2===2H2O的能量變化如圖所示，則反應的熱化學方程式可表示為(　　) A．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)；ΔH＝(a＋b) kJ/mol B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)；ΔH＝2(b－a) kJ/mol C．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)；ΔH＝(b＋c－a) kJ/mol D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)；ΔH＝2(a－b－c) kJ/mol 解析：本題從鍵能的角度或反應過程的能量變化， 均可理解。 1 mol H2和 mol O2的鍵能和為a kJ,1 mol H2O的鍵能為b kJ，因此H2和O2反應生成1 mol H2O(g)的ΔH＝(a－b)kJ/mol，A、B均錯誤；1 mol H2O(g)液化放出熱量c kJ，因此H2和O2反應生成1 mol H2O(l)的ΔH＝(a－b－c)kJ/mol，生成2 mol H2O(l)的ΔH＝2(a－b－c)kJ/mol，D正確。 從反應過程的能量變化分析，H2和O2反應生成1 mol H2O(g)放出熱量為(b－a)kJ，因此ΔH＝(a－b)kJ/mol，生成1 mol H2O(l)放出的熱量為(b＋c－a)kJ，因此ΔH＝(a－b－c)kJ/mol，亦可得到正確答案。 答案：D 【學生活動】跟蹤訓練１　氨在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛。在壓強為30 MPa時，合成氨平衡混合氣體中NH3的體積分數(shù)如下： 溫度/℃ 200 300 400 500 600 氨含量/% 89.9 71.0 47.0 26.4 13.8 請回答： (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，結合化學平衡移動原理，說明合成氨反應是放熱反應的原因是____________________________________________________。 (2)根據(jù)下圖，合成氨的熱化學方程式是___________________________。 (3)取1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密閉容器中，在催化劑存在時進行反應，測得反應放出的熱量________92.2 kJ(填“大于”、“等于”或“小于”)，原因是______________________________；若加入催化劑，ΔH________(填“變大”、“變小”或“不變”)。 (4)已知：分別破壞1 mol N≡N鍵、1 mol H－H鍵需要吸收的能量為：946 kJ、436 kJ，則破壞1 mol N－H鍵需要吸收的能量為________kJ。 (5)N2H4可視為：NH3分子中的H被－NH2取代的產(chǎn)物。發(fā)射衛(wèi)星用N2H4(g)為燃料，NO2為氧化劑生成N2和H2O(g)。 已知：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)； ΔH1＝＋67.7 kJmol－1 N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)； ΔH2＝－534 kJmol－1。 則：1 mol N2H4與NO2完全反應的熱化學方程式為________________。 分析：(3)熱化學方程式表示1 mol氮氣與3 mol氫氣完全反應生成2 mol NH3時放出92.2 kJ的熱量，由此可知ΔH與化學平衡移動無關；(4)設破壞1 mol N－H鍵需吸收的能量為x kJ,92.2＝6x－946－3436；(5)首先依信息[反應物N2H4(g)、NO2(g)，生成物N2(g)和H2O(g)]寫出方程式并配平，N2H4(g)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g)，依據(jù)蓋斯定律此反應的ΔH＝ΔH2－ΔH1。 答案：(1)溫度升高，氨在混合氣體中的體積分數(shù)減小，平衡逆向移動，溫度升高平衡向著吸熱反應方向移動，故正反應是放熱反應 (2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)； ΔH＝－92.2 kJmol－1 (3)小于　由于該反應是可逆反應，反應物無法全部轉化為生成物　不變　(4)391　(5)N2H4(g)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝－567.85 kJmol－1 【設計意圖】從鍵能的角度和反應過程的能量變化兩個方面理解化學反應過程的能量變化 【教師活動】例２．0.3 mol硼烷(B2H6)在氧氣中完全燃燒生成B2O3固體和液態(tài)水，放出649.5 kJ熱量。下列判斷正確的是(　　) A．該反應是非氧化還原反應 B．在理論上可以利用該反應的原理做成燃料電池 C．該反應的熱化學方程式為：B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l)； ΔH＝＋2 165 kJ/mol D．每生成18 g水，該反應轉移2 mol電子 解析：由題意知該反應的化學方程式為B2H6＋3O2===B2O3＋3H2O，元素化合價在反應前后發(fā)生改變，是氧化還原反應，A錯；自發(fā)的、放熱的氧化還原反應在理論上都可以做成原電池，B對；因為反應是放熱反應，ΔH<0，C錯；根據(jù)方程式，每生成54 g水轉移12 mol電子，則每生成18 g水轉移4 mol電子，D錯。 答案：B 【學生活動】跟蹤訓練２　已知金剛石和石墨分別在氧氣中完全燃燒的熱化學方程式為：C(金剛石，s)＋O2(g)===CO2(g)；ΔH＝－395.41 kJ/mol，C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)；ΔH＝－393.51 kJ/mol，則金剛石轉化為石墨時的熱化學方程式為：_____________。由此看來更穩(wěn)定的碳的同素異形體為：___________。 若取金剛石和石墨混合晶體共1 mol在O2中完全燃燒，產(chǎn)生熱量為Q kJ，則金剛石和石墨的物質的量之比為________(用含Q的代數(shù)式表示)。 分析：將兩個熱化學方程式相減并整理得： C(金剛石，s)===C(石墨，s)；ΔH＝－1.90 kJ/mol 可見由金剛石轉化為石墨放出熱量，說明石墨的能量更低，較金剛石穩(wěn)定。 設混合晶體中含金剛石x mol、石墨y mol， 解得x＝　y＝ 所以＝ 答案：C(金剛石，s)===C(石墨，s)；ΔH＝－1.90 kJ/mol 石墨　 【設計意圖】熱化學方程式的書寫和正誤判定是高考中考察的重要內容，而計算是學生的薄弱點。 【達標練習】 1．(xx年高考江蘇卷)化學與人類生活、社會可持續(xù)發(fā)展密切相關。下列措施有利于節(jié)能減排、保護環(huán)境的是(　　) ①加快化石燃料的開采與使用；②研發(fā)易降解的生物農(nóng)藥；③應用高效潔凈的能源轉化技術；④田間焚燒秸稈；⑤推廣使用節(jié)能環(huán)保材料。 A．①③⑤　　　　　B．②③⑤ C．①②④ D．②④⑤ 2．多年來世界發(fā)達國家的科研和生產(chǎn)實踐已證明氫能是擺脫對石油依賴的最經(jīng)濟有效的能源，有關專家甚至認為氫能將是主宰未來世界的主要能源。目前有人研究出將淀粉或纖維素、水在酶作用下轉變?yōu)槎趸己蜌錃獾姆椒▉碇迫錃?。下列說法錯誤的是(　　) A．上述制氫氣的反應式可表示為：(C6H10O5)n＋7nH2O6nCO2↑＋12nH2↑ B．從整個能量循環(huán)來看，利用該方法得到的氫能來源于光能 C．酶作為催化劑需要合適的溫度 D．氫元素有3種核素，形成的H2分子有3種 3．白磷在高壓下隔絕空氣加熱后急速冷卻，可得深灰色固體——黑磷，其轉化過程中能量變化如圖所示。下列敘述中正確的是(　　) A．黑磷比白磷穩(wěn)定 B．黑磷與白磷互為同分異構體 C．白磷轉化為黑磷是氧化還原反應 D．白磷轉化為黑磷是吸熱反應 ４．下列敘述中，正確的是(　　) A．甲烷的標準燃燒熱為890.3 kJmol－1，則甲烷燃燒的熱化學方程式可表示為：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝－890.3 kJmol－1 B．500 ℃、30 MPa下，將0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密閉的容器中充分反應生成NH3(g)，放熱19.3 kJ，其熱化學方程式為：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)；ΔH＝－38.6 kJmol－1 C．相同條件下，2 mol氫原子所具有的能量小于1 mol氫分子所具有的能量 D．常溫下，反應C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自發(fā)進行，則該反應的ΔH>0 ５．已知：(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(g)；ΔH1＝a kJ/mol (2)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)；ΔH2＝b kJ/mol (3)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)；ΔH3＝c kJ/mol (4)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)；ΔH4＝d kJ/mol 下列關系式中正確的是(　　) A．a(chǎn)d>0 C．2a＝b<0 D．2c＝d>0 ６．(xx年深圳調研)氯原子對O3分解有催化作用： O3＋Cl===ClO＋O2；ΔH1 ClO＋O===Cl＋O2；ΔH2 大氣臭氧層的分解反應是：O3＋O===2O2；ΔH，該反應的能量變化示意圖如圖： 下列敘述中，正確的是(　　) A．反應O3＋O===2O2的ΔH＝E1－E3 B．O3＋O===2O2是吸熱反應 C．ΔH＝ΔH1＋ΔH2 D．大氣層中的臭氧無法再生 ７.下列說法或表示方法中正確的是(　　) A．等質量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒，后者放出的熱量多 B．需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應 C．在101 kPa時，2 g H2完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8 kJ熱量，氫氣燃燒的熱化學方程式為：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)；ΔH＝＋285.8 kJ/mol D．稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)；ΔH＝－57.3 kJ/mol，濃H2SO4與含1 mol NaOH的溶液混合，放出的熱量大于57.3 kJ/mol ８．灰錫(以粉末狀存在)和白錫是錫的兩種同素異形體。已知： ①Sn(s、白)＋2HCl(aq)===SnCl2(aq)＋H2(g)；ΔH1 ②Sn(s、灰)＋2HCl(aq)===SnCl2(aq)＋H2(g)；ΔH2 ③Sn(s、灰)Sn(s、白)；ΔH3＝2.1 kJ/mol，下列說法正確的是(　　) A．ΔH1>ΔH2 B．錫在常溫下以灰錫狀態(tài)存在 C．灰錫轉化為白錫的反應是放熱反應 D．錫制器皿長期處于低于13.2 ℃的環(huán)境中，會自行毀壞 ９．丙烷燃燒可以通過以下兩種途徑： 途徑Ⅰ：C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)；ΔH＝－a kJmol－1 途徑Ⅱ：C3H8(g)===C3H6(g)＋H2(g)；ΔH＝b kJmol－1 2C3H6(g)＋9O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)；ΔH＝－c kJmol－1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)； ΔH＝－d kJmol－1 (a、b、c、d均為正值) 請回答下列問題： (1)判斷等量的丙烷通過兩種途徑放出的熱量，途徑Ⅰ放出的熱量________(填“大于”、“等于”或“小于”)途徑Ⅱ放出的熱量。 (2)由于C3H8(g)===C3H6(g)＋H2(g)的反應中，反應物具有的總能量________(填“大于”、“等于”或“小于”)生成物具有的總能量，那么在化學反應時，反應物就需要________(填“放出”或“吸收”)能量才能轉化為生成物，因此其反應條件是________。 (3)b與a、c、d的數(shù)學關系式是___________________________________。 １０．(1)1 g碳與適量水蒸氣反應生成CO和H2，需吸收10.94 kJ熱量，此反應的熱化學方程式為______________________________________________。 (2)已知①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)； ΔH1＝－Q1 kJmol－1， ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)； ΔH2＝－Q2 kJmol－1， ③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)； ΔH3＝－Q3 kJmol－1。 常溫下，取體積比4∶1的甲烷和氫氣的混合氣體11.2 L(標準狀況下)，經(jīng)完全燃燒后恢復至室溫，則放出的熱量為________。 (3)以H2為燃料可制成氫氧燃料電池。已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)；ΔH＝－572 kJmol－1，某氫氧燃料電池釋放228.8 kJ電能時，生成1 mol液態(tài)水，該電池的能量轉化率為________。 【答案及解析】 １解析：研發(fā)易降解的生物農(nóng)藥、應用高效潔凈的能源轉化技術、推廣使用節(jié)能環(huán)保材料均有利于節(jié)能減排、保護環(huán)境。 答案：B ２解析：根據(jù)題意，由原子守恒可寫出題中制氫氣的反應式，A正確；根據(jù)能量的轉化可知B正確；酶是具有生物活性的蛋白質，作為催化劑需要一定的溫度，C正確；氫有三種核素，可形成六種分子，D錯誤。 答案：D ３解析：物質本身具有的能量越低越穩(wěn)定，因白磷轉化為黑磷是放熱反應，故白磷不如黑磷穩(wěn)定；兩者互為同素異形體，之間的轉化不是氧化還原反應。 答案：A ４解析：燃燒熱的定義為25 ℃、101 kPa時，1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時放出的熱量。液態(tài)水為穩(wěn)定氧化物形式，故A錯；B項，根據(jù)熱化學方程式的含義，與N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)對應的熱量是1 mol氮氣完全反應時放出的熱量，但此反應為可逆反應，雖然投入0.5 mol的氮氣，但最終參加反應的氮氣一定小于0.5 mol，所以ΔH小于－38.6 kJ/mol，B錯；C項，氫原子轉化為氫分子，形成化學鍵放出能量，說明2 mol氫原子的能量大于1 mol氫分子的能量，C錯；D項的反應是典型的吸熱反應，在常溫下不能自發(fā)進行，D正確。 答案：D ５解析：H2的燃燒是放熱反應，B、D錯?？紤]到水的狀態(tài)及ΔH<0，故a>c，A錯。ΔH與方程式中各物質的化學計量數(shù)成正比，故2a＝b<0。 答案：C ６解析：從圖像中分析，O3和O的能量要高于2O2的能量，故O和O3反應生成O2的反應為放熱反應，B項錯誤；從蓋斯定律知，將兩個反應疊加即得總反應，則ΔH也是由兩個反應的焓變相加而得的，C項正確?？偡磻哪芰孔兓瘧獮镋2與E3的差值，A項錯。 答案：C ７解析：選項A，固態(tài)硫變成氣態(tài)時要吸熱，所以，等質量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒，后者放出的熱量少，A選項錯誤；可燃物燃燒都是放熱反應，但是大多數(shù)可燃物燃燒都需要點燃，再如鋁熱反應是放熱反應，但要引燃，B選項錯誤；放熱反應，ΔH<0，正確的熱化學方程式為2H2(g)＋O2(g) ===2H2O(l)；ΔH＝－571.6 kJ/mol，C選項錯誤；濃硫酸溶于水(反應之前)放出大量熱量，比較放出的熱量，只比較數(shù)值，若比較反應熱，要比較“負號＋數(shù)值”。 答案：D ８解析：根據(jù)蓋斯定律，②－①，可得ΔH2－ΔH1＝ΔH3>0，因此ΔH2>ΔH1，A錯誤；根據(jù)反應③，當溫度大于13.2 ℃，錫以白錫狀態(tài)存在，B錯誤；灰錫轉化為白錫的反應是吸熱反應，C錯誤；錫制器皿長期處于低于13.2 ℃的環(huán)境中，會變?yōu)榛义a，呈粉末狀，導致毀壞，D正確。 答案：D ９解析：(1)由蓋斯定律可知，化學反應的反應熱與反應的途徑無關，故途徑Ⅰ、Ⅱ放出的熱量相等。 (2)因C3H8(g)===C3H6(g)＋H2(g)；ΔH＝b kJmol－1(b>0)是吸熱反應，則反應物具有的總能量小于生成物具有的總能量，因此在化學反應時，就需要對反應物加熱。 (3)若途徑Ⅰ、Ⅱ中從上至下四式依次為①、②、③、④式，則2②＋③＋④＝2①，即2b＋(－c)＋(－d)＝2(－a)，整理得2b＝c＋d－2a。 答案：(1)等于　(2)小于　吸收　加熱　(3)2b＝c＋d－2a １０解析：(1)1 g C為 mol，所以1 mol C反應吸收的熱量為 10．94 kJ12＝131.28 kJ，熱化學方程式為C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)；ΔH＝＋131.28 kJmol－1。 (2)標準狀況下11.2 L氣體為0.5 mol，其中CH4為0.4 mol，H2為0.1 mol，注意最后恢復到室溫，H2O為液體，則根據(jù)熱化學方程式①③可知最后放出的熱量為(0.4Q1＋0.05Q3)kJ。 (3)生成1 mol液態(tài)水時放出的熱量為＝286 kJ，該電池的能量轉化率為100%＝80%。 答案：(1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)； ΔH＝＋131.28 kJmol－1 (2)(0.4Q1＋0.05Q3)kJ (3)80% 【板書設計】 11. 熱化學方程式 四看： （１）聚集狀態(tài)　 （２）ΔH的“＋”、“—”是否正確 （３）反應熱的單位是否為kJmol－1 （４）反應熱數(shù)值與化學計量數(shù)是否相對應。 二、蓋斯定律、焓變的計算 【教學反思】