资源简介

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1.2.2 反应热的计算
核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：
宏观层面：通过分析化学反应中物质的量与热量变化的关系，建立 “宏观物质变化→定量热效应” 的关联，能从热化学方程式中提取物质的量与 ΔH 的比例关系。
微观层面：结合化学键键能数据，理解反应热的微观本质是键能总和的变化，形成 “微观键能计算→宏观热效应验证” 的思维路径。
2.变化观念与平衡思想：
定量变化观念：认识反应热与物质的量成正比，理解热化学方程式中化学计量数的 “物质的量含义” 与 ΔH 的对应关系，强化 “量变质变” 的化学思维。
守恒与建模思想：运用盖斯定律和热化学方程式的线性组合解决复杂反应热计算问题，建立 “路径拆分→能量守恒→数学建模” 的解题模型。
3.科学态度与社会责任：
严谨计算习惯：通过反应热的定量计算，培养学生规范书写单位、准确进行比例运算的科学态度，避免因粗心导致的计算误差。
学习重难点
学习重点
1.热化学方程式的定量应用：能根据热化学方程式计算特定物质的量下的反应热，掌握 “物质的量与 ΔH 成比例” 的基本计算方法。
2.盖斯定律的综合计算：结合多个已知热化学方程式，通过加减运算推导目标反应的 ΔH。
3.键能与反应热的相互换算：运用 “ΔH = 反应物总键能 - 生成物总键能” 公式进行计算，理解键能数据在反应热预测中的作用
学习难点
1.反应热计算中的符号处理：正确判断吸热反应（ΔH>0）和放热反应（ΔH<0）在计算中的正负号应用，避免因符号混淆导致结果错误。
2.混合物质反应热的分析：处理混合物燃烧或分步反应的热效应计算，需拆分问题并综合运用守恒思想。
课前导入
根据账单显示的用气量，家庭每月使用50~60 m3 天然气（标准状况），理论上可放出多少热量？如何根据热化学方程式计算？
甲烷燃烧的热化学方程式：
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=-890.3 kJ/mol
反应热的计算
PART 01
1.根据盖斯定律计算反应热
将两个或两个以上的热化学方程式包括其△H相加或相减，得到一个新的热化学方程式及其△H。
(1)确定待求反应的热化学方程式(确定目标热化学方程式)。
(2)找出待求热化学方程式中只在已知化学方程式中出现一次的物质(多次的不考虑)，并依据该物质调整已知化学方程式的方向(同侧相加，异侧相减)和化学计量数。
(3)每个已知化学方程式只能调整一次。
(4)ΔH与化学方程式一对应调整和运算。
(1)虚拟路径法:
若由A生成D可以有两个途径：
①由A直接生成D,反应热为△H;
②由A生成B,再由B生成C,最后由C生成D,每一步的反应热分别为△H 、△H 、△H ,则各反应热之间的关系如图所示。
A
B
C
D
△H1
△H2
△H3
△H=ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
1.根据盖斯定律计算反应热
(2)加和法：
利用加和法计算反应焓变一般要经过4步:
1.根据盖斯定律计算反应热
① 确定待求反应的热化学方程式
② 找出待求热化学方程式中各物质出现在已知热化学方程式中的位置(是同侧还是异侧)。
③ 根据待求热化学方程式中各物质的化学计量数来调整已知热化学方程式中的化学计量数。
④ 对调整后的已知热化学方程式进行加和(利用同侧相加,异侧相减原则),计算待求反应的焓变。
1.根据盖斯定律计算反应热
例1：CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。
已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH1
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2
C(s)＋ O2(g)===CO(g)　ΔH3
该催化重整反应的ΔH＝ 。
2ΔH3-ΔH1-ΔH2
1.根据盖斯定律计算反应热
例2：煤可通过下列两种途径成为燃料:
途径Ⅰ　C(s)+O2(g)=CO2(g)　ΔH1<0
途径Ⅱ
先制水煤气:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)　ΔH2>0 ①
再燃烧水煤气:
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)　ΔH3<0 ②
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)　ΔH4<0 ③
(1)判断两种途径放出的热量:途径Ⅰ放出的热量 (填“大于”“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的热量。
(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系是　　 　。
等于
ΔH1=ΔH2+1/2(ΔH3+ΔH4)
2.根据反应物和生成物的键能计算
ΔH＝E(反应物的键能总和)－E(生成物的键能总和)
常见物质中的化学键数目
物质 CO2(C=O) CH4(C－H) P4(P－P) SiO2(Si－O)
键数 2 4 6 4
物质 石墨 金刚石 S8(S－S) Si
键数 1.5 2 8 2
2.根据反应物和生成物的键能计算
例3：根据键能数据计算CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)的反应热ΔH＝___________________。
化学键 C—H C—F H—F F—F
键能/(kJ·mol－1) 414 489 565 155
－1940 kJ·mol－1
解析：ΔH＝E(反应物键能总和)－E(生成物键能总和)＝(4×414＋4×155－4×489－4×565) kJ·mol－1＝－1940 kJ·mol－1。
2.根据反应物和生成物的键能计算
例4：已知:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ/mol。若断裂1mol H-H、1mol N-H需要吸收的能量分别为436 kJ、391 kJ，则断裂1molN≡N需要吸收的能量为（ ）。
A.431 kJ B.945.6 kJ C.649 kJ D.869kJ
-92.4kJ/mol=(EN≡N+ 3×436 - 6×391)kJ/mol
EN≡N=+945.6kJ/mol
B
解析：ΔH＝E(反应物键能总和)－E(生成物键能总和)
3.根据热化学方程式计算
热化学方程式可以左右颠倒，同时改变△H的正负号，各物质的化学计量数及△H数值的绝对值可以同时扩大或缩小相同的倍数。
热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。
例如，
aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)　ΔH
a　　　b　　　 c　　　d　 　|ΔH|
n(A)　　n(B)　 n(C)　 n(D)　　Q
3.根据热化学方程式计算
例5：焦炭与水蒸气反应、甲烷与水蒸气反应均是工业上制取氢气的重要方法。这两个反应的热化学方程式分别为:
①C(s) + H2O(g)==CO(g) + H2(g) △H1=+131.5 kJ/mol
②CH4(g) + H2O(g)==CO(g) + 3H2(g) △H2=+205.9 kJ/mol
试计算CH4(g)==C(s) + 2H2(g)的△H。
解析：分析各化学方程式的关系可以得出，将反应①的逆反应与反应②相加，得到反应:
CO(g) + H2(g)=C(s) + H2O(g) △H3=-△H1=-131.5 kJ/mol
+) CH4(g) + H2O(g)==CO(g) + 3H2(g) △H2=+205.9 kJ/mol
CH4(g)==C(s) + 2H2(g) △H=+74.4 kJ/mol
4.根据物质的燃烧热数值计算
可燃物完全燃烧放出的热量＝n(可燃物) × |ΔH|(燃烧热的绝对值)
例6：黄铁矿(主要成分为FeS2)的燃烧是工业上制硫酸时得到SO2的途径之一，反应的化学方程式为: 4FeS2+ 11O2 2Fe2O3 + 8SO2
在25 ℃和101 kPa时，1 mol FeS2(s)完全燃烧生成Fe2O3(s)和SO2(g)时放出853 kJ的热量。这些热量(工业中叫做“废热”)在生产过程中得到了充分利用，大大降低了生产成本，对于节约资源、能源循环利用具有重要意义。
4.根据物质的燃烧热数值计算
可燃物完全燃烧放出的热量＝n(可燃物) × |ΔH|(燃烧热的绝对值)
（1）请写出FeS2燃烧的热化学方程式。
解析 ：
根据题意，FeS2燃烧的热化学方程式为:
FeS2(s)+ O2(g)=== Fe2O3(s)+2SO2(g) △H= -853 kJ/mol
答:根据题意，FeS2燃烧的热化学方程式为:
FeS2(s)+ O2(g)=== Fe2O3(s)+2SO2(g) △H= -853 kJ/mol
4.根据物质的燃烧热数值计算
可燃物完全燃烧放出的热量＝n(可燃物) × |ΔH|(燃烧热的绝对值)
（2）计算理论上1 kg黄铁矿( FeS2的含量为90%)完全燃烧放出的热量。
解析：
FeS2的摩尔质量为120 g/mol。
1 kg黄铁矿含FeS2的质量为: 1000 g 90% = 900 g
900 g FeS2的物质的量为：900g 120 g/mol = 7.5 mol
理论上1kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为:
7.5 mol 853 kJ/mol = 6398 kJ
5.根据图像计算
△H= (E -E ) kJ·mol = (a-b) kJ·mol
= -c kJ·mol
△H= (E -E ) kJ·mol = (a-b) kJ·mol
= +c kJ·mol
5.根据图像计算
例7：已知化学反应A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是(　　)
A.每生成2分子AB吸收b kJ热量
B.该反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1
C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
D.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键，
放出a kJ能量
B
反应热的大小比较
PART 02
1.反应热的大小比较
（1）与“符号”相关的反应热比较
对于放热反应来说，ΔH＝－Q kJ·mol－1，虽然“-”仅表示放热的意思，但在比较大小时要将其看成真正意义上的“负号”，
即：放热越多，ΔH反而越小；放热越少，ΔH反而越大
（2）与“化学计量数”相关的反应热比较
如：H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l)　ΔH1＝－a kJ·mol－1，2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)　 ΔH2＝－b kJ·mol－1
aΔH2。放热反应，数值越大，ΔH越小
2.与“物质聚集状态”相关的反应热比较
(1)同一反应，生成物状态不同时
A(g)＋B(g)=C(g)　ΔH1<0，A(g)＋B(g)=C(l)　ΔH2<0，A(g)＋B(g)=C(s) ΔH3<0，因为C(g)=C(l)　ΔH4<0， C(l)=C(s)　ΔH5<0，则ΔH4＝ΔH2－ΔH1<0，所以ΔH2<ΔH1，
则ΔH5＝ΔH3－ΔH2<0，所以ΔH3<ΔH2
ΔH3<ΔH2<ΔH1
C(s)
同一反应，当反应物状态相同，生成物状态不同
①若是放热反应，则物质越稳定，反应热越小(数字越大)
②若是吸热反应，则物质越不稳定，反应热越大(数字越大)
2.与“物质聚集状态”相关的反应热比较
(2)同一反应，反应物状态不同时
S(g)＋O2(g)=SO2(g)　ΔH1<0
S(s)＋O2(g)=SO2(g)　ΔH2<0
ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2
同一反应，当生成物状态相同，反应物状态不同
①若是放热反应，则物质越不稳定，反应热越小(数字越大)
②若是吸热反应，则物质越稳定，反应热越大(数字越大)
3.与“同素异形体”相关的反应热比较
C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH1
C(金刚石，s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH2
因为C(石墨，s)=C(金刚石，s)　ΔH>0
所以ΔH=ΔH1-ΔH2
即：ΔH1>ΔH2
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