2019-2020年高二化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)》教案6.doc

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2019-2020年高二化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)》教案6 課型：講評課 教學(xué)模式：三段六步 教學(xué)手段：講義、多媒體輔助教學(xué) 教學(xué)目標(biāo)： 通過典型習(xí)題的講解幫助學(xué)生掌握知識，培養(yǎng)能力，掌握解題的方法。 內(nèi)容分析：本節(jié)的主要考點是反應(yīng)熱、熱化學(xué)方程式、蓋斯定律及其應(yīng)用。 重點：熱化學(xué)方程式、焓變的計算、蓋斯定律的應(yīng)用。 難點：應(yīng)用蓋斯定律計算焓變 教學(xué)過程： 【教師活動】例１　一定條件下，化學(xué)反應(yīng)2H2＋O2===2H2O的能量變化如圖所示，則反應(yīng)的熱化學(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)過程的能量變化分析，H2和O2反應(yīng)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(xué)生活動】跟蹤訓(xùn)練１　氨在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)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?jǐn)?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(jié)合化學(xué)平衡移動原理，說明合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)的原因是____________________________________________________。 (2)根據(jù)下圖，合成氨的熱化學(xué)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(yīng)，測得反應(yīng)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(yīng)的熱化學(xué)方程式為________________。 分析：(3)熱化學(xué)方程式表示1 mol氮氣與3 mol氫氣完全反應(yīng)生成2 mol NH3時放出92.2 kJ的熱量，由此可知ΔH與化學(xué)平衡移動無關(guān)；(4)設(shè)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(yīng)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(yīng)的ΔH＝ΔH2－ΔH1。 答案：(1)溫度升高，氨在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)減小，平衡逆向移動，溫度升高平衡向著吸熱反應(yīng)方向移動，故正反應(yīng)是放熱反應(yīng) (2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)； ΔH＝－92.2 kJmol－1 (3)小于　由于該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物無法全部轉(zhuǎn)化為生成物　不變　(4)391　(5)N2H4(g)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝－567.85 kJmol－1 【設(shè)計意圖】從鍵能的角度和反應(yīng)過程的能量變化兩個方面理解化學(xué)反應(yīng)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(yīng)是非氧化還原反應(yīng) B．在理論上可以利用該反應(yīng)的原理做成燃料電池 C．該反應(yīng)的熱化學(xué)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(yīng)轉(zhuǎn)移2 mol電子 解析：由題意知該反應(yīng)的化學(xué)方程式為B2H6＋3O2===B2O3＋3H2O，元素化合價在反應(yīng)前后發(fā)生改變，是氧化還原反應(yīng)，A錯；自發(fā)的、放熱的氧化還原反應(yīng)在理論上都可以做成原電池，B對；因為反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0，C錯；根據(jù)方程式，每生成54 g水轉(zhuǎn)移12 mol電子，則每生成18 g水轉(zhuǎn)移4 mol電子，D錯。 答案：B 【學(xué)生活動】跟蹤訓(xùn)練２　已知金剛石和石墨分別在氧氣中完全燃燒的熱化學(xué)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(zhuǎn)化為石墨時的熱化學(xué)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(zhì)的量之比為________(用含Q的代數(shù)式表示)。 分析：將兩個熱化學(xué)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(zhuǎn)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(shè)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(shè)計意圖】熱化學(xué)方程式的書寫和正誤判定是高考中考察的重要內(nèi)容，而計算是學(xué)生的薄弱點。 【達標(biāo)練習(xí)】 1．(xx年高考江蘇卷)化學(xué)與人類生活、社會可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)。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(yīng)用高效潔凈的能源轉(zhuǎn)化技術(shù)；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(guān)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(zhuǎn)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(yīng)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(zhuǎn)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(gòu)體 C．白磷轉(zhuǎn)化為黑磷是氧化還原反應(yīng) D．白磷轉(zhuǎn)化為黑磷是吸熱反應(yīng) ４．下列敘述中，正確的是(　　) A．甲烷的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為890.3 kJmol－1，則甲烷燃燒的熱化學(xué)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(yīng)生成NH3(g)，放熱19.3 kJ，其熱化學(xué)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(yīng)C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自發(fā)進行，則該反應(yīng)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(guān)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(diào)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(yīng)是：O3＋O===2O2；ΔH，該反應(yīng)的能量變化示意圖如圖： 下列敘述中，正確的是(　　) A．反應(yīng)O3＋O===2O2的ΔH＝E1－E3 B．O3＋O===2O2是吸熱反應(yīng) 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(zhì)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(yīng)一定是吸熱反應(yīng) 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(xué)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(zhuǎn)化為白錫的反應(yīng)是放熱反應(yīng) 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(yīng)中，反應(yīng)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(xué)反應(yīng)時，反應(yīng)物就需要________(填“放出”或“吸收”)能量才能轉(zhuǎn)化為生成物，因此其反應(yīng)條件是________。 (3)b與a、c、d的數(shù)學(xué)關(guān)系式是___________________________________。 １０．(1)1 g碳與適量水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2，需吸收10.94 kJ熱量，此反應(yīng)的熱化學(xué)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(biāo)準(zhǔn)狀況下)，經(jīng)完全燃燒后恢復(fù)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(zhuǎn)化率為________。 【答案及解析】 １解析：研發(fā)易降解的生物農(nóng)藥、應(yīng)用高效潔凈的能源轉(zhuǎn)化技術(shù)、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(yīng)式，A正確；根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化可知B正確；酶是具有生物活性的蛋白質(zhì)，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(zhì)本身具有的能量越低越穩(wěn)定，因白磷轉(zhuǎn)化為黑磷是放熱反應(yīng)，故白磷不如黑磷穩(wěn)定；兩者互為同素異形體，之間的轉(zhuǎn)化不是氧化還原反應(yīng)。 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(xué)方程式的含義，與N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)對應(yīng)的熱量是1 mol氮氣完全反應(yīng)時放出的熱量，但此反應(yīng)為可逆反應(yīng)，雖然投入0.5 mol的氮氣，但最終參加反應(yīng)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(zhuǎn)化為氫分子，形成化學(xué)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(yīng)是典型的吸熱反應(yīng)，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(yīng)，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(zhì)的化學(xué)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(yīng)生成O2的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，B項錯誤；從蓋斯定律知，將兩個反應(yīng)疊加即得總反應(yīng)，則ΔH也是由兩個反應(yīng)的焓變相加而得的，C項正確?？偡磻?yīng)的能量變化應(yīng)為E2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(zhì)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(yīng)，但是大多數(shù)可燃物燃燒都需要點燃，再如鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)，但要引燃，B選項錯誤；放熱反應(yīng)，ΔH<0，正確的熱化學(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng)③，當(dāng)溫度大于13.2 ℃，錫以白錫狀態(tài)存在，B錯誤；灰錫轉(zhuǎn)化為白錫的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，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(dǎo)致毀壞，D正確。 答案：D ９解析：(1)由蓋斯定律可知，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與反應(yīng)的途徑無關(guān)，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(yīng)，則反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量，因此在化學(xué)反應(yīng)時，就需要對反應(yīng)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(yīng)吸收的熱量為 10．94 kJ12＝131.28 kJ，熱化學(xué)方程式為C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)；ΔH＝＋131.28 kJmol－1。 (2)標(biāo)準(zhǔn)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(fù)到室溫，H2O為液體，則根據(jù)熱化學(xué)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(zhuǎn)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(shè)計】 11. 熱化學(xué)方程式 四看： （１）聚集狀態(tài)　 （２）ΔH的“＋”、“—”是否正確 （３）反應(yīng)熱的單位是否為kJmol－1 （４）反應(yīng)熱數(shù)值與化學(xué)計量數(shù)是否相對應(yīng)。 二、蓋斯定律、焓變的計算 【教學(xué)反思】