第一单元 化学反应的热效应 第2课时（导学案） 化学苏教版2019选择性必修1

第一单元 化学反应的热效应 第2课时 反应热的测量与计算 一、知识目标 1. 学生能够理解中和热的概念，学会测量中和反应反应热的方法。​ 2. 熟练掌握盖斯定律的内容，能运用盖斯定律进行有关反应热的计算。​ 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：通过中和热测定实验，培养学生的实验操作能力、数据处理能力和误差分析能力。 2.证据推理与模型认知：利用盖斯定律解决实际问题，培养学生分析问题、解决问题的能力和逻辑思维能力。 3.科学态度与社会责任：培养学生严谨、科学的实验态度，体会化学实验的重要性。 一、学习重点 1. 中和热的测定原理和方法。 2. 盖斯定律及其应用。 二、学习难点 盖斯定律的理解及应用。 一、反应热的测量 1. 测量仪器： ①温度计；②搅拌器或环形玻璃搅拌棒；③保温层。 2. 实验步骤： 请按照下列操作步骤用简易量热计测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热。 (1)用量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1 盐酸，倒入简易量热计中，测量并记录盐酸的温度(T1)。 (2)另取一量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1氢氧化钠溶液，测量并记录氢氧化钠溶液的温度(T2)。 (3)将量筒中的氢氧化钠溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中 ，立即盖上盖板 ，用环形玻璃搅拌棒轻轻搅拌，观察温度计的温度变化 ，准确读出反应体系的最高温度(T3)并记录。 (4)假设溶液的比热与水的比热相等，溶液的密度与水的密度相等，忽略量热计的比热，根据溶液温度升高的数值，计算该反应的反应热并写出热化学方程式。 (5)如果用同样的方法测定氢氧化钾溶液与盐酸反应、氢氧化钠溶液与硝酸反应的反应热，请预测其反应热是否相同并说明理由 反应热相同，均为一元强酸与一元强碱的反应 。 3. 中和热：在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量叫做中和热。单位为kJ/mol。 二、反应热的计算 1. 盖斯定律的定义：1840年，俄国化学家盖斯（G. H. Hess，1802-1850）在分析了许多化学反应的热效应的基础上 ，总结出一条规律：“一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相等的 ”， 这个规律被称为盖斯定律（Hess's Law）。 2. 盖斯定律的意义：恒压条件下，化学反应的反应热仅与反应的起始状态和最终状态有关，而与反应的途径无关。 一、反应热的测量 活动一：复习旧识 写出下列反应的热化学方程式（反应条件均为25℃、101kPa)。 (1)N2(g)与H2(g)反应生成17gNH3(g)，释放46.2kJ的热。 N2 (g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ΔH = -92.2kJ·mol-1 . (2)1mol C2H5OH(I)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(1)，释放1366.8kJ的热。 C2H5OH (l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 3H2O(l) ΔH = -1366.8kJ·mol-1 . (3)标准状况下，44.8LC2H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(1)，释放2599.2kJ的热。 2C2H2 (g) + 5O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l) ΔH = -2599.2kJ·mol-1 活动二：中和热的测定 问题探究：简易量热计各部分的名称及作用分别是什么？ ①温度计：测定反应前后反应体系的温度。 ②搅拌器或环形玻璃搅拌棒：使反应物混合均匀，充分接触。 ③保温层：减少热量的散失。 问题探究：为了减少实验误差，本实验采取了哪些措施？ (1)使用隔热层（碎泡沫塑料或纸条）及杯盖：保温、隔热，减少热量损失。 (2)准确读取反应前后体系的温度：反应后混合液的温度应为最高温度。 (3)重复实验2~3次，减小实验误差。 问题思考：能否使用金属制的搅拌棒？为什么？ 金属制品一般具有优良的导热性，会造成反应体系的热量损失，从而导致测量结果误差大。 活动三：中和热 问题思考：由于化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时释放的能量不同，因此不同的化学反应具有不同的反应热。如何准确测量化学反应的反应热呢？（以中和热为例） 中和热：在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量叫做中和热。单位为kJ/mol。 问题思考：我们如何准确测定反应的中和热呢？ （1）不选浓溶液，避免酸、碱溶液混合时互相稀释而放热。 （2）不选弱酸或弱碱，因为一般情况下弱酸或弱碱电离时吸热。 活动四：典例精讲 典例1：强酸和强碱稀溶液的反应中和热可表示为：H+(aq) + OH-(aq) = H2O(l) ΔH =﹣57.3 kJ/mol。以下5个化学方程式中，反应热为 -57.3 kJ/mol的是 ⑤ . ① H2SO4(aq) + Ba(OH)2(aq) = BaSO4(s) + 2H2O(l) ② H2SO4(aq) + 2NaOH(aq) = Na2SO4(aq) + 2H2O(l) ③ NH3·H2O(aq) + HNO3(aq) = NH4NO3(aq) + H2O(l) ④ NH3·H2O(aq) + CH3COOH(aq) = CH3COONH4(aq) + H2O(l) ⑤ KOH(aq) + HNO3(aq) = KNO3(aq) + H2O(l) 二、反应热的计算 活动一：盖斯定律的定义及意义 交流与讨论：火箭推进剂燃烧释放的反应热对火箭设计至关重要，但这类反应剧烈、产物复杂，且可能涉及高温、高压或有毒物质，难以通过实验直接测量。那么，对于无法直接测量的反应热，我们该如何获取呢? 问题思考：什么是盖斯定律？ 一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相等的 。 活动二：盖斯定律的应用 问题思考： 你能写出如图所示ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4、ΔH5之间的关系吗？ ΔH = ΔH1 + ΔH2  = ΔH3 + ΔH4 + ΔH5 思考与讨论：炭火洒水之疑：向一盆燃烧旺盛的炭火中洒少量的水，火焰更旺且为蓝色，但撒入较多的水，炭火熄灭就会熄灭，其中涉及的热化学反应方程式有： ①C(s)＋O2(g) == CO2(g) ΔH1 ②C(s) + H2O(g) == CO(g) + H2(g) ΔH2 ③CO(g)＋O2(g) == CO2(g) ΔH3 ④H2(g)＋ O2(g) == H2O (g) ΔH4 你能用② ③ ④反应的反应热表示反应①吗？ 1. 列出反应② ③ ④的热化学反应方程式 2. 观察可知：将② ③ ④三个反应直接进行加合即得① 3. 左右相加后，消去两边相同的物质 活动三：典例精讲 典例2：已知在298 K 时，C(s)、CO(g) 燃烧的热化学方程式如下： C(s) + O2(g)=CO2(g) ΔH1= -393.5 kJ·mol-1 ① CO(g) + O2(g)=CO2(g) ΔH2= -283.0 kJ·mol-1 ② 请运用盖斯定律计算反应C(s) + O2(g)= CO(g)的焓变∆H3。 分析：方法一 C(s)与O2(g) 生成CO2(g)的反应可以一步完成（即ΔH1）； 也可以看成两步完成：先生成 CO(g)（即ΔH3），CO(g) 再与O2(g)反应生成CO2(g)（即ΔH2）。 根据盖斯定律可以得到ΔH1 ＝ΔH2＋Δ H3（图1-7），则反应C(s) ＋ O2(g)=CO(g)的焓变ΔH3 ＝∆ H1－ΔH2。 分析：方法二 根据盖斯定律，直接将热化学方程式①、②左右两边分别相减，也可以求得C(s)与 O2(g) 反应生成 CO(g) 的焓变： C(s)＋O2(g) =CO2(g) ΔH1 －） CO(g)＋ 1/2 O2(g)=CO2(g) ΔH2 C(s) ＋ 1/2 O2(g) =CO(g) ΔH3 ＝ΔH1 －ΔH2 ΔH3 = ΔH1 - ΔH2 = -393.5 kJ·mol-1 - (-283.0 kJ·mol-1) = -110.5 kJ·mol-1 答： 反 应 C( s ) + O 2(g ) = CO ( g ) 的焓变 Δ H3为-110.5 kJ·mol-1。 1.反应热的测量 中和热：在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量叫做中和热。单位为kJ/mol。 测量仪器：①温度计：测定反应前后反应体系的温度。 ②搅拌器或环形玻璃搅拌棒：使反应物混合均匀，充分接触。 ③保温层：减少热量的散失。 减少误差的措施：使用隔热层（碎泡沫塑料或纸条）及杯盖、准确读取反应前后体系的温度：反应后混合液的温度应为最高温度、重复实验2~3次，减小实验误差。 2.反应热的计算 盖斯定律的定义： 一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相等的 。 盖斯定律的意义：恒压条件下，化学反应的反应热仅与反应的起始状态和最终状态有关，而与反应的途径无关。 盖斯定律的应用：找寻已知反应与未知反应之间的关系，设计合适的反应路径，求出未知反应的焓变。即一个反应的化学方程式可由另外几个化学方程式相加减得到，则该化学反应的焓变也可以由几个化学反应焓变的相加减而得到。 1. 强酸和强碱稀溶液的中和反应反应热可表示为：H+(aq)＋OH-(aq) = H2O(l)　ΔH= -57.3 kJ·mol-1。 已知：①HCl(aq) + NH3·H2O(aq) = NH4Cl(aq) + H2O(l)　ΔH＝-a kJ·mol-1 ②HCl(aq) + NaOH(s) = NaCl(aq) + H2O(l) ΔH＝-b kJ·mol-1 ③HNO3(aq)＋KOH(aq)===KNO3(aq)＋H2O(l) ΔH＝-c kJ·mol-1 则a、b、c三者的大小关系为(　B　) A．a＞b＞c        B．b＞c＞a   C． a＝b＝c D．无法比较 2. 已知25 ℃、101 kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为： C(石墨，s) + O2(g)=CO2(g) ΔH＝-393.51 kJ·mol-1 C(金刚石，s) + O2(g)=CO2(g) ΔH＝-395.41 kJ·mol-1 (1)请写出石墨转化为金刚石的热化学方程式 C(石墨,s) = C(金刚石,s) ΔH= +1.9 kJ·mol-1 。 (2)已知物质的能量越低越稳定，请根据热化学方程式比较金刚石与石墨的稳定性。 3. 发射火箭时使用的燃料可以是液氢和液氧，已知下列热化学方程式： ①H2(g) + O2(g) = H2O(l)　ΔH1= -285.8 kJ·mol-1 ②H2(g) = H2(l)　ΔH2 = - 0.92 kJ·mol-1 ③O2(g) = O2(l)　ΔH3 = -6.84 kJ·mol-1 ④H2O(l) = H2O(g)　ΔH4 = + 44.0 kJ·mol-1 则反应H2(l) + O2(l) = H2O(g)的反应热ΔH为(　D　) A．+237.46 kJ·mol-1 B．-474.92 kJ·mol-1 C．-118.73 kJ·mol-1 D．-237.46 kJ·mol-1 4．化学反应的反应热通常可以通过实验进行测定，也可通过理论进行推算。 (1)实验测得5g甲醇(CH3OH)液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为__CH3OH(l)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－726.4 kJ·mol－1_. (2)在298 K、100 kPa时，已知： 2H2O(g) = 2H2(g)＋O2(g) 　 ΔH1 H2(g)＋Cl2(g) = 2HCl(g) 　ΔH2 2Cl2(g)＋2H2O(g) = 4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3 则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是 ΔH3＝ΔH1 + 2ΔH2 . 考点1 反应热的测量 1. 向1 L 0.5 mol•L－1的NaOH溶液中分别加入下列物质：①稀醋酸、②浓硫酸、③稀硝酸，恰好完全反应的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，三者的关系正确的是(　　) A．ΔH1>ΔH2>ΔH3 B．ΔH1<ΔH3<ΔH2 C．ΔH1＝ΔH3>ΔH2 D．ΔH1>ΔH3>ΔH2 【答案】B 考点2 反应热的计算 2．（2021·江苏·高考真题）CH4与CO2重整的主要反应的热化学方程式为 反应I：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=246.5kJ·mol-1 反应II：H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2kJ·mol-1 反应III：2CO(g)=CO2(g)+C(s) ΔH=-172.5kJ·mol-1 在CH4与CO2重整体系中通入适量H2O(g)，可减少C(s)的生成，反应3CH4(g) + CO2(g) + 2H2O(g) = 4CO(g) + 8H2(g)的ΔH= 。 【答案】657.1kJ·mol-1 【详解】反应I：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)    ΔH=246.5kJ·mol-1 反应II：H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)    ΔH=41.2kJ·mol-1 依据盖斯定律可知I×3－II×2即得到反应3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)=4CO(g)+8H2(g)的ΔH=657.1kJ·mol-1。 3．（24-25高二上·江苏南通·阶段练习）油气开采、石油化工等行业的废气中均含有硫化氢，可将其氧化处理并回收S，其原理为 已知： 则反应 。 【答案】 【详解】已知：① ② 由盖斯定律，①-3×②则反应 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一单元 化学反应的热效应 第2课时 反应热的测量与计算 一、知识目标 1. 学生能够理解中和热的概念，学会测量中和反应反应热的方法。​ 2. 熟练掌握盖斯定律的内容，能运用盖斯定律进行有关反应热的计算。​ 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：通过中和热测定实验，培养学生的实验操作能力、数据处理能力和误差分析能力。 2.证据推理与模型认知：利用盖斯定律解决实际问题，培养学生分析问题、解决问题的能力和逻辑思维能力。 3.科学态度与社会责任：培养学生严谨、科学的实验态度，体会化学实验的重要性。 一、学习重点 1. 中和热的测定原理和方法。 2. 盖斯定律及其应用。 二、学习难点 盖斯定律的理解及应用。 一、反应热的测量 1. 测量仪器： ① ；② ；③ 。 2. 实验步骤： 请按照下列操作步骤用简易量热计测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热。 (1)用量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1 盐酸，倒入简易量热计中，测量并记录 (T1)。 (2)另取一量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1氢氧化钠溶液，测量并记录 (T2)。 (3)将量筒中的氢氧化钠溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中 ，立即盖上盖板 ，用环形玻璃搅拌棒轻轻搅拌，观察温度计的温度变化 ，准确读出 (T3)并记录。 (4)假设溶液的比热与水的比热相等，溶液的密度与水的密度相等，忽略量热计的比热，根据溶液温度升高的数值，计算该反应的反应热并写出热化学方程式。 (5)如果用同样的方法测定氢氧化钾溶液与盐酸反应、氢氧化钠溶液与硝酸反应的反应热，请预测其反应热是否相同并说明理由 。 3. 中和热：在 中， 与 发生中和反应生成 时所放出的热量叫做中和热。单位为 。 二、反应热的计算 1. 盖斯定律的定义：1840年，俄国化学家盖斯（G. H. Hess，1802-1850）在分析了许多化学反应的热效应的基础上 ，总结出一条规律：“ . ”， 这个规律被称为盖斯定律（Hess's Law）。 2. 盖斯定律的意义：恒压条件下，化学反应的反应热仅与反应的 和 有关，而与该反应的 无关。 一、反应热的测量 活动一：复习旧识 写出下列反应的热化学方程式（反应条件均为25℃、101kPa)。 (1)N2(g)与H2(g)反应生成17gNH3(g)，释放46.2kJ的热。 (2)1mol C2H5OH(I)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(1)，释放1366.8kJ的热。 (3)标准状况下，44.8LC2H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(1)，释放2599.2kJ的热。 活动二：中和热的测定 问题探究：简易量热计各部分的名称及作用分别是什么？ 问题探究：为了减少实验误差，本实验采取了哪些措施？ 问题思考：能否使用金属制的搅拌棒？为什么？ 活动三：中和热 问题思考：由于化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时释放的能量不同，因此不同的化学反应具有不同的反应热。如何准确测量化学反应的反应热呢？（以中和热为例） 问题思考：我们如何准确测定反应的中和热呢？ 活动四：典例精讲 典例1：强酸和强碱稀溶液的反应中和热可表示为：H+(aq) + OH-(aq) = H2O(l) ΔH =﹣57.3 kJ/mol。以下5个化学方程式中，反应热为 -57.3 kJ/mol的是 . ① H2SO4(aq) + Ba(OH)2(aq) = BaSO4(s) + 2H2O(l) ② H2SO4(aq) + 2NaOH(aq) = Na2SO4(aq) + 2H2O(l) ③ NH3·H2O(aq) + HNO3(aq) = NH4NO3(aq) + H2O(l) ④ NH3·H2O(aq) + CH3COOH(aq) = CH3COONH4(aq) + H2O(l) ⑤ KOH(aq) + HNO3(aq) = KNO3(aq) + H2O(l) 二、反应热的计算 活动一：盖斯定律的定义及意义 交流与讨论：火箭推进剂燃烧释放的反应热对火箭设计至关重要，但这类反应剧烈、产物复杂，且可能涉及高温、高压或有毒物质，难以通过实验直接测量。那么，对于无法直接测量的反应热，我们该如何获取呢? 问题思考：什么是盖斯定律？ 活动二：盖斯定律的应用 问题思考： 你能写出如图所示ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4、ΔH5之间的关系吗？ 思考与讨论：炭火洒水之疑：向一盆燃烧旺盛的炭火中洒少量的水，火焰更旺且为蓝色，但撒入较多的水，炭火熄灭就会熄灭，其中涉及的热化学反应方程式有： ①C(s)＋O2(g) == CO2(g) ΔH1 ②C(s) + H2O(g) == CO(g) + H2(g) ΔH2 ③CO(g)＋O2(g) == CO2(g) ΔH3 ④H2(g)＋ O2(g) == H2O (g) ΔH4 你能用② ③ ④反应的反应热表示反应①吗？ 活动三：典例精讲 典例2：已知在298 K 时，C(s)、CO(g) 燃烧的热化学方程式如下： C(s) + O2(g)=CO2(g) ΔH1= -393.5 kJ·mol-1 ① CO(g) + O2(g)=CO2(g) ΔH2= -283.0 kJ·mol-1 ② 请运用盖斯定律计算反应C(s) + O2(g)= CO(g)的焓变∆H3。 1.反应热的测量 中和热：在 中， 与 发生中和反应生成 时所放出的热量叫做中和热。单位为 。 测量仪器：①温度计： 。 ②搅拌器或环形玻璃搅拌棒： 。 ③保温层： 。 减少误差的措施： ：反应后混合液的温度应为 温度、重复实验 次，减小实验误差。 2.反应热的计算 盖斯定律的定义： 。 盖斯定律的意义：恒压条件下，化学反应的反应热仅与反应的 和 有关，而与反应的 无关。 盖斯定律的应用：找寻已知反应与未知反应之间的关系，设计合适的反应路径，求出未知反应的焓变。即一个反应的化学方程式可由另外几个化学方程式相加减得到，则该化学反应的焓变也可以由几个化学反应焓变的相加减而得到。 1. 强酸和强碱稀溶液的中和反应反应热可表示为：H+(aq)＋OH-(aq) = H2O(l)　ΔH= -57.3 kJ·mol-1。 已知：①HCl(aq) + NH3·H2O(aq) = NH4Cl(aq) + H2O(l)　ΔH＝-a kJ·mol-1 ②HCl(aq) + NaOH(s) = NaCl(aq) + H2O(l) ΔH＝-b kJ·mol-1 ③HNO3(aq)＋KOH(aq)===KNO3(aq)＋H2O(l) ΔH＝-c kJ·mol-1 则a、b、c三者的大小关系为(　 　) A．a＞b＞c        B．b＞c＞a   C． a＝b＝c D．无法比较 2. 已知25 ℃、101 kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为： C(石墨，s) + O2(g)=CO2(g) ΔH＝-393.51 kJ·mol-1 C(金刚石，s) + O2(g)=CO2(g) ΔH＝-395.41 kJ·mol-1 (1)请写出石墨转化为金刚石的热化学方程式 。 (2)已知物质的能量越低越稳定，请根据热化学方程式比较金刚石与石墨的稳定性。 3. 发射火箭时使用的燃料可以是液氢和液氧，已知下列热化学方程式： ①H2(g) + O2(g) = H2O(l)　ΔH1= -285.8 kJ·mol-1 ②H2(g) = H2(l)　ΔH2 = - 0.92 kJ·mol-1 ③O2(g) = O2(l)　ΔH3 = -6.84 kJ·mol-1 ④H2O(l) = H2O(g)　ΔH4 = + 44.0 kJ·mol-1 则反应H2(l) + O2(l) = H2O(g)的反应热ΔH为(　 　) A．+237.46 kJ·mol-1 B．-474.92 kJ·mol-1 C．-118.73 kJ·mol-1 D．-237.46 kJ·mol-1 4．化学反应的反应热通常可以通过实验进行测定，也可通过理论进行推算。 (1)实验测得5g甲醇(CH3OH)液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为__ _. (2)在298 K、100 kPa时，已知： 2H2O(g) = 2H2(g)＋O2(g) 　 ΔH1 H2(g)＋Cl2(g) = 2HCl(g) 　ΔH2 2Cl2(g)＋2H2O(g) = 4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3 则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是 . 考点1 反应热的测量 1. 向1 L 0.5 mol•L－1的NaOH溶液中分别加入下列物质：①稀醋酸、②浓硫酸、③稀硝酸，恰好完全反应的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，三者的关系正确的是(　　) A．ΔH1>ΔH2>ΔH3 B．ΔH1<ΔH3<ΔH2 C．ΔH1＝ΔH3>ΔH2 D．ΔH1>ΔH3>ΔH2 考点2 反应热的计算 2．（2021·江苏·高考真题）CH4与CO2重整的主要反应的热化学方程式为 反应I：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=246.5kJ·mol-1 反应II：H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2kJ·mol-1 反应III：2CO(g)=CO2(g)+C(s) ΔH=-172.5kJ·mol-1 在CH4与CO2重整体系中通入适量H2O(g)，可减少C(s)的生成，反应3CH4(g) + CO2(g) + 2H2O(g) = 4CO(g) + 8H2(g)的ΔH= 。 3．（24-25高二上·江苏南通·阶段练习）油气开采、石油化工等行业的废气中均含有硫化氢，可将其氧化处理并回收S，其原理为 已知： 则反应 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$