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(共36張PPT)
第30講 反應(yīng)熱的測(cè)定及計(jì)算
【課標(biāo)指引】
1.了解中和反應(yīng)反應(yīng)熱測(cè)定的原理及操作。
2.掌握蓋斯定律的內(nèi)容及意義,并能進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算。
考點(diǎn)一　中和反應(yīng)反應(yīng)熱及測(cè)定
考點(diǎn)二　蓋斯定律及應(yīng)用
目錄索引
素養(yǎng)發(fā)展進(jìn)階
考點(diǎn)一　中和反應(yīng)反應(yīng)熱及測(cè)定
必備知識(shí) 梳理
1.中和反應(yīng)反應(yīng)熱
在25 ℃和101 kPa下,在稀溶液中,強(qiáng)酸的稀溶液和強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成________________時(shí),放出________的熱量。
1 mol H2O(l)
57.3 kJ
2.中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定　
(1)測(cè)定原理:通過簡(jiǎn)易量熱計(jì)測(cè)定體系在反應(yīng)前后的________變化,再利用有關(guān)物質(zhì)的比熱容來計(jì)算反應(yīng)熱。
(2)實(shí)驗(yàn)裝置
具有保溫性,減少熱量的散失
(3)實(shí)驗(yàn)步驟
測(cè)量并記錄反應(yīng)前體系的________溫度為t1 ℃,測(cè)量并記錄反應(yīng)后體系的________溫度為t2 ℃,重復(fù)上述步驟兩次。
溫度
平均
最高
【應(yīng)用示例】在中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中,使用弱酸或弱堿會(huì)使測(cè)得的中和反應(yīng)反應(yīng)熱絕對(duì)值________(填“偏高”“不變”或“偏低”),其原因是___________________________________________________________。
偏低
弱酸或弱堿在水溶液中部分電離,在反應(yīng)過程中,分子會(huì)繼續(xù)電離,而電離是吸熱的過程
關(guān)鍵能力 提升
例某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組用簡(jiǎn)易量熱計(jì)(裝置如圖)測(cè)量中和反應(yīng)的反應(yīng)熱,實(shí)驗(yàn)采用50 mL 0.5 mol·L-1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液反應(yīng)。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)

簡(jiǎn)易量熱計(jì)示意圖
A.采用稍過量的NaOH溶液是為了保證鹽酸完全被中和
B.儀器a的作用是攪拌,減小測(cè)量誤差
C.NaOH溶液應(yīng)迅速一次性倒入裝有鹽酸的內(nèi)筒中
D.反應(yīng)前測(cè)完鹽酸溫度的溫度計(jì)應(yīng)立即插入NaOH溶液中測(cè)量溫度
D
解析 若分多次倒入則熱量損失大,C正確;反應(yīng)前測(cè)完鹽酸溫度的溫度計(jì)應(yīng)洗凈、擦干后再插入NaOH溶液中測(cè)量溫度,D錯(cuò)誤。
[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 中和反應(yīng)是放熱反應(yīng),下列關(guān)于中和反應(yīng)反應(yīng)熱測(cè)定的說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.等溫條件下,試管中進(jìn)行的中和反應(yīng),反應(yīng)體系向空氣中釋放的熱量就是反應(yīng)的熱效應(yīng)
B.測(cè)定中和反應(yīng)反應(yīng)熱時(shí),需要快速將兩種溶液混合
C.測(cè)定中和反應(yīng)反應(yīng)熱時(shí),最重要的是要保證實(shí)驗(yàn)裝置的隔熱效果
D.不同的酸堿反應(yīng)生成1 mol液態(tài)水釋放的熱量可能不相同
A
解析 等溫條件下,試管中進(jìn)行的中和反應(yīng),反應(yīng)體系向環(huán)境中釋放的熱量就是反應(yīng)的熱效應(yīng),環(huán)境是指與體系相互影響的其他部分,如盛有溶液的試管和溶液之外的空氣等,A錯(cuò)誤;快速混合,防止熱量散失,B正確;若用的是弱酸或弱堿,其電離需吸收一部分熱量,D正確。
考點(diǎn)二　蓋斯定律及應(yīng)用
必備知識(shí) 梳理
1.蓋斯定律的內(nèi)容
一個(gè)化學(xué)反應(yīng),不管是一步完成的還是分幾步完成的,其反應(yīng)熱是________的,這就是蓋斯定律。
2.蓋斯定律的理解
蓋斯定律表明,在一定條件下,化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的________和________有關(guān),而與反應(yīng)進(jìn)行的________無關(guān)。

則有:ΔH=________=________________。
相同
始態(tài)
終態(tài)
途徑
ΔH1+ΔH2
ΔH3+ΔH4+ΔH5
3.蓋斯定律的應(yīng)用
根據(jù)蓋斯定律,可以利用已知反應(yīng)的反應(yīng)熱來計(jì)算未知反應(yīng)的反應(yīng)熱。
aΔH2
-ΔH2
ΔH1+ΔH2
【應(yīng)用示例】碳酰肼類化合物[Mn(L)3](ClO4)2是種優(yōu)良的含能材料,可作為火箭推進(jìn)劑的組分,其相關(guān)反應(yīng)的能量變化如圖所示,已知ΔH2=-299 kJ·mol-1,則ΔH1為_____________。
-1 703 kJ·mol-1
解析 由蓋斯定律可知,
ΔH1=2ΔH2+ΔH3-ΔH4=2×(-299 kJ·mol-1)+(-1 018 kJ·mol-1)-(+87 kJ·mol-1)
=-1 703 kJ·mol-1。
關(guān)鍵能力 提升
考向1 蓋斯定律的理解及應(yīng)用
例1(1)(2023·全國(guó)甲卷,28節(jié)選)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:
①3O2(g)═2O3(g)　ΔH1=+285 kJ·mol-1
②2CH4(g)+O2(g)═2CH3OH(l)　ΔH2=-329 kJ·mol-1
反應(yīng)③CH4(g)+O3(g)═CH3OH(l)+O2(g)的ΔH3=________ kJ·mol-1。
-307
(2)(2023·全國(guó)乙卷,28節(jié)選)已知下列熱化學(xué)方程式:
FeSO4·7H2O(s)═FeSO4(s)+7H2O(g)　ΔH1=a kJ·mol-1
FeSO4·4H2O(s)═FeSO4(s)+4H2O(g)　ΔH2=b kJ·mol-1
FeSO4·H2O(s)═FeSO4(s)+H2O(g)　ΔH3=c kJ·mol-1
則FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·H2O(s)═2(FeSO4·4H2O)(s)的ΔH=________ kJ·mol-1。
a+c-2b
解析 將題給熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為①②③,根據(jù)蓋斯定律,
由①+③-②×2可得目標(biāo)反應(yīng),故該反應(yīng)的焓變?chǔ)=(a+c-2b) kJ·mol-1。
一定條件下,反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的焓變分別為ΔH1、ΔH2,則該條件下水氣變換反應(yīng)的焓變?chǔ)=________(用含ΔH1、ΔH2的代數(shù)式表示)。
ΔH2-ΔH1
解析 根據(jù)蓋斯定律,將反應(yīng)Ⅱ減去反應(yīng)Ⅰ可得水氣變換反應(yīng):CO+H2O CO2+H2,故該反應(yīng)的ΔH=ΔH2-ΔH1。
歸納總結(jié)
利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱的兩種方法
(1)虛擬路徑法:根據(jù)題意虛擬物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程,然后根據(jù)蓋斯定律列式求解,即可求出目標(biāo)反應(yīng)的反應(yīng)熱。
(2)方程加和法:分析題給熱化學(xué)方程式,并進(jìn)行適當(dāng)加減得到目標(biāo)熱化學(xué)方程式,反應(yīng)熱也一并作相應(yīng)的加減運(yùn)算,思維流程如下:
[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1] (1)(2022·湖北卷,19節(jié)選)
-911.9
+89.3
解析 (1)根據(jù)蓋斯定律,①+②+2×③可得反應(yīng)CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)═ Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g),
則ΔH4=ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(-65.17 kJ·mol-1)+(-16.73 kJ·mol-1)+2×(-415.0 kJ·mol-1)=-911.9 kJ·mol-1。
(2)根據(jù)蓋斯定律,將反應(yīng)①+反應(yīng)②得到目標(biāo)反應(yīng),則ΔH3=ΔH1+ΔH2=[+100.3+(-11.0)] kJ·mol-1=+89.3 kJ·mol-1。
考向2 反應(yīng)熱的大小比較
例2(2022·浙江1月選考卷)相關(guān)有機(jī)物分別與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)生成1 mol環(huán)己烷( )的能量變化如圖所示:
下列推理不正確的是(　　)
A.2ΔH1≈ΔH2,說明碳碳雙鍵加氫放出的熱量與分子內(nèi)碳碳雙鍵數(shù)目成正比
B.ΔH2<ΔH3,說明單雙鍵交替的兩個(gè)碳碳雙鍵之間存在相互作用,有利于物質(zhì)穩(wěn)定
C.3ΔH1<ΔH4,說明苯分子中不存在三個(gè)完全獨(dú)立的碳碳雙鍵
D.ΔH3-ΔH1<0,ΔH4-ΔH3>0,說明苯分子具有特殊穩(wěn)定性
A
解析 2ΔH1≈ΔH2<ΔH3,因此不能說碳碳雙鍵加氫放出的熱量與分子內(nèi)碳碳雙鍵數(shù)目成正比,A錯(cuò)誤;ΔH2<ΔH3,說明單雙鍵交替的物質(zhì)能量低,更穩(wěn)定,從而說明單雙鍵交替的兩個(gè)碳碳雙鍵之間存在相互作用,有利于物質(zhì)穩(wěn)定, B正確;3ΔH1<ΔH4,說明苯分子中不存在三個(gè)完全獨(dú)立的碳碳雙鍵,C正確; ΔH3-ΔH1<0,ΔH4-ΔH3>0,說明苯分子具有特殊穩(wěn)定性,D正確。
[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2] (2024·廣東廣州模擬)下列各組熱化學(xué)方程式中,ΔH的比較正確的是(　　)
A.ΔH1<ΔH2 B.ΔH3<ΔH4
C.ΔH5<ΔH6 D.ΔH7>ΔH8
A
思維建模
反應(yīng)熱大小比較的依據(jù)
素養(yǎng)發(fā)展進(jìn)階
進(jìn)階1 練易錯(cuò)·避陷阱
1.分別向1 L 0.5 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中加入①濃硫酸、②稀硫酸、③稀硝酸,恰好完全反應(yīng)時(shí)的熱效應(yīng)分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3,下列關(guān)系正確的是
(　　)
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH2<ΔH3
C.ΔH1>ΔH2=ΔH3 D.ΔH1=ΔH2<ΔH3
B
解析 混合時(shí)濃硫酸在被稀釋的過程中放熱;濃、稀硫酸在與Ba(OH)2反應(yīng)時(shí)還會(huì)形成BaSO4沉淀,Ba2+、 之間形成化學(xué)鍵的過程中也會(huì)放出熱量。因放熱反應(yīng)的ΔH取負(fù)值,故ΔH1<ΔH2<ΔH3。
2.已知:H2O(g)═H2O(l)　ΔH1
C6H12O6(g)═C6H12O6(s)　ΔH2
C6H12O6(s)+6O2(g)═6H2O(g)+6CO2(g)　ΔH3
C6H12O6(g)+6O2(g)═6H2O(l)+6CO2(g)　ΔH4
下列說法正確的是(　　)
A.ΔH1<0,ΔH2<0,ΔH3<ΔH4 B.6ΔH1+ΔH2+ΔH3-ΔH4=0
C.-6ΔH1+ΔH2+ΔH3-ΔH4=0 D.-6ΔH1+ΔH2-ΔH3+ΔH4=0
B
解析 由氣態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成液態(tài)物質(zhì)或固態(tài)物質(zhì)均放出熱量,ΔH1<0,ΔH2<0,氣態(tài)C6H12O6燃燒生成液態(tài)水比固態(tài)C6H12O6燃燒生成氣態(tài)水放出熱量多,所以ΔH3>ΔH4,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)蓋斯定律得ΔH4=6ΔH1+ΔH2+ΔH3,B項(xiàng)正確,C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。
進(jìn)階2 練熱點(diǎn)·提素能
3.(2023·廣東江門檢測(cè))已知:
①3C(s)+Al2O3(s)+N2(g)═2AlN(s)+3CO(g)　ΔH1=+1 026 kJ·mol-1
②2C(s)+O2(g)═2CO(g)　ΔH2=-221 kJ·mol-1
③2Al(s)+N2(g)═2AlN(s)　ΔH3=-318 kJ·mol-1
則反應(yīng)2Al2O3(s)═4Al(s)+3O2(g)的ΔH等于(　　)
A.+753 kJ·mol-1 B.-753 kJ·mol-1
C.+3 351 kJ·mol-1 D.-3 351 kJ·mol-1
C
解析 由蓋斯定律可知,將2×①-3×②-2×③得2Al2O3(s)═4Al(s)+3O2(g),則該反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH=+1 026 kJ·mol-1×2-(-221 kJ·mol-1)×3-(-318 kJ·mol-1) ×2=+3 351 kJ·mol-1,綜上所述,答案為C。
4.(1)以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應(yīng)如下:
則ΔH3=________ kJ·mol-1。
+40.9
解析 根據(jù)反應(yīng)Ⅰ-Ⅱ=Ⅲ,
則ΔH3=ΔH1-ΔH2=-49.5 kJ·mol-1-(-90.4 kJ·mol-1)=+40.9 kJ·mol-1。
(2)二氧化碳催化加氫制甲醇,有利于減少溫室氣體二氧化碳。
二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g),該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實(shí)現(xiàn):
①CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+41 kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)　ΔH2=-90 kJ·mol-1
總反應(yīng)的ΔH=________ kJ·mol-1。
-49
解析 二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g),該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實(shí)現(xiàn):①CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+41 kJ·mol-1,
②CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)　ΔH2=-90 kJ·mol-1。
根據(jù)蓋斯定律可知,①+②可得二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)為CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)　
ΔH=(+41 kJ·mol-1)+(-90 kJ·mol-1)=-49 kJ·mol-1。
進(jìn)階3 研真題·明考向
5.(1)(2023·湖南卷,16節(jié)選)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:
+118
解析 根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)④可由①-②-③得到,
故ΔH4=ΔH1-ΔH2-ΔH3=(-4 386.9+4 263.1+241.8) kJ·mol-1=+118 kJ·mol-1。
(2)(2022·全國(guó)乙卷,28節(jié)選)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:
①2H2S(g)+3O2(g)═2SO2(g)+2H2O(g)　ΔH1=-1 036 kJ·mol-1
②4H2S(g)+2SO2(g)═3S2(g)+4H2O(g)　ΔH2=+94 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)　ΔH3=-484 kJ·mol-1
計(jì)算H2S熱分解反應(yīng)④2H2S(g)═S2(g)+2H2(g)的ΔH4=　　　 kJ·mol-1。
+170

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