【文章內容簡介】 三 、 有關燃燒熱的計算 燃燒熱是以 1 mol物質完全燃燒所放出的熱量來定義的 。因此計算燃燒反應所釋放的熱量時 ， 應先計算出可燃物的物質的量 ， 然后根據該可燃物的燃燒熱 ΔHc計算燃燒反應所釋放的熱量 。 其計算公式為 Q放 ＝ n(可燃物 )ΔHc。 典例導析 知識點 1: 燃燒熱的考查 例 1 由氫氣和氧氣反應生成 1 mol水蒸氣 ， 放熱 kJ。寫出該反應的熱化學方程式： ____________________。 若 1 g水蒸氣轉化成液態(tài)水放熱 kJ， 則反應 H2(g)＋ O2(g)＝ H2O(l)的 ΔH＝ ______kJmol－ 1。 解析 本題主要考查熱化學方程式的書寫及燃燒熱的求 算 。 書寫熱化學方程式時注意：化學計量數改變時 ， ΔH也同等倍數地改變 ， 故生成水蒸氣時的熱化學方程式可寫為： H2(g)＋ O2(g)＝ H2O(g) ΔH＝ － kJmol－ 1或2H2(g)＋ O2(g)＝ 2H2O(g) ΔH＝ － kJmol－ 1等多種形 式 。 18 g水蒸氣變成 18 g液態(tài)水時放熱 44 kJmol－ 1， 所以 1 1212mol H2燃燒生成 1 mol H2O(l)時 ， ΔH＝－ kJmol－ 1＋(－ 44 kJmol－ 1)＝－ kJmol－ 1。 答案 H2(g)＋ O2(g)＝ H2O(g) ΔH＝－ kJmol－ 1 ΔH＝－ kJmol－ 1]；－ 跟蹤練習 1 已知： C2H2(g)＋ H2(g)＝ C2H4(g) ΔH＝－ kJmol－ 1； 2C2H2(g)＋ 5O2(g)＝ 4CO2(g)＋ 2H2O(l) ΔH＝－ kJmol－ 1。 則 C2H2的燃燒熱 ΔH為 ( ) A． － kJmol－ 1 B． － kJmol－ 1 C． － kJmol－ 1 D． － kJmol－ 1 答案 C 12 知識點 2：化石能源的考查 例 2 已知天然氣的主要成分 CH4是一種會產生溫室效應的氣體 ， 等物質的量的 CH4和 CO2產生的溫室效應前者大 。下面是有關天然氣的幾種敘述： ① 天然氣與煤 、 柴油相比是較清潔的能源 ② 等質量的 CH4和 CO2產生的溫室效應也是前者大 ③ 燃燒天然氣也是酸雨的成因之一 , 其中正確的是 ( ) A． ①②③ B． 只有 ① C． ① 和 ② D． 只有 ③ 解析 CH4燃燒的產物是 CO2和 H2O， 與煤 、 柴油相比屬較清潔的能源；依題意 ， 以 1 mol作比較 ， 1 mol CH4(16 g)比 1 mol CO2(44 g)產生的溫室效應大 ， 故等質量的 CH4比CO2產生的溫室效應大；天然氣燃燒生成的 CO2不是酸雨的成因 ， 因為 H2CO3酸性很弱 。 答案 C 跟蹤練習 2 下列說法中正確的是 ( ) A． 化石燃料在任何條件下都能充分燃燒 B． 化石燃料在燃燒過程中會產生污染環(huán)境的有害氣體如 CO、 SO2等 C． 直接燃燒煤和將煤深加工后再燃燒的熱效率相同 D． 固體煤變?yōu)闅怏w燃料后 ， 燃燒效率將降低 答案 B 知識點 3：新能源開發(fā)的考查 例 3 近 20年來 ， 對以氫氣作為未來動力燃料的氫能源的研究取得了迅速發(fā)展 。 氫氣燃燒時耗氧量小 ， 發(fā)熱量大 。已知碳和氫氣燃燒的熱化學方程式為： C(s)＋ O2(g)＝ CO2(g) ΔH＝－ kJmol－ 1 H2(g)＋ O2(g)＝ H2O(l) ΔH＝－ kJmol－ 1 12 試通過計算說明等質量的氫氣和碳燃燒時產生熱量的比是 ________。 解析 由熱化學方程式可知 ， 相同質量的氫氣和碳完全燃燒時放出的熱量之比： ( kJmol－ 1 )∶ ( kJmol－ 1 ) ＝ ∶ 1。 答案 ∶ 1 跟蹤練習 3 乙醇汽油的推廣使用 ， 帶動了糧食深加工相關產業(yè)的發(fā)展 ， 具有較好的經濟效益和社會效益 ， 促進了農業(yè)生產與消費的良性循環(huán) 。 (1)下列說法中正確的是 ________。 11g2 g m ol 11g12 g m ol ① 推廣乙醇汽油可以減輕環(huán)境污染 ， 可降低尾氣中一氧化碳的含量 。 ② 乙醇汽油作為一種新型清潔燃料 ， 是目前世界上可再生能源的發(fā)展重點之一 。 ③ 乙醇屬于可再生資源 ， 使用乙醇汽油可以緩解目前石油緊缺的矛盾 。 ④ 太陽能 、 風能 、 水能 、 生物能 、 地熱能 、 潮汐能等都屬于可再生能源 。 A． ①②④ B． ①②③ C． ③④ D． ①②③④ (2)通過分析反應過程中化學鍵的斷開和形成 ， 應用有關數據 ， 可以估算化學反應的反應熱 。 已知有關數據見下表： 工業(yè)制乙醇目前主要方法是乙烯水化法 (CH2＝ CH2＋ H2O CH3CH2OH )， 估算制取 1 mol 乙醇的反應熱 ΔH＝ ________kJmol－ 1。 (3)在相同溫度和壓強下 ， 將 46 g乙醇分別在純氧中和空氣中完全燃燒 ， 在純氧中燃燒熱為 ΔH1， 在空氣中燃燒熱為ΔH2， 則 ΔH1________ΔH2(填 “ ”、 “ ”、 “ ＝ ” 或 “ 無法判斷 ” )。 答案 (1)D (2)－ (3)＝ ―――― →催化劑加熱、加壓 化學鍵 C＝ C C—C C—H C—O O—H 斷開鍵要吸收的能量 (單位： kJmol－ 1) 602 411 第三節(jié) 化學反應熱的計算 第 1課時 蓋 斯 定 律 三維目標 知識與技能 1．理解蓋斯定律的本質，了解其在科學研究中的意義 2．掌握有關蓋斯定律的應用 (重、難點 ) 過程與方法 通過運用蓋斯定律求有關物質的反應熱，進一步理解反應熱的概念 情感、態(tài)度與價值觀 通過實例感受蓋斯定律的應用，并以此說明蓋斯定律在科學研究中的重要貢獻 自學導引 一 、 蓋斯定律 1． 蓋斯定律的內容：不管化學反應是一步或分幾步完成 ， 其反應熱是 相同 的 。 或者說 ， 化學反應的反應熱只與反應體系的 始態(tài) 和 終態(tài) 有關 ， 而與反應的 途徑 無關 。 2． 蓋斯定律的解釋：能量的釋放或吸收是以發(fā)生化學變化的物質為基礎的 ， 兩者密不可分 ， 但以物質為主 。 思考題 1 如何用能量守恒的原理理解蓋斯定律 ？ 答案 蓋斯定律體現了能量守恒原理 ， 因為化學反應的始態(tài)物質和終態(tài)物質各自具有的能量是恒定的 ， 二者的能量差就是反應放出或吸收的熱量 。 只要始態(tài)和終態(tài)定了 ， 不論途經哪些中點狀態(tài) ， 最終的能量差就是固定的 。 二 、 蓋斯定律的應用 對于進行得很慢的反應 ， 不容易直接發(fā)生的反應 ， 產品不純 (即有副反應發(fā)生 )的反應 ， 測定反應熱有困難 ， 如果應用蓋斯定律 ， 就可以間接地把它們的反應熱計算出來 。 思考題 2 已知下列熱化學方程式： Zn(s)＋ O2(g)＝ ZnO(s) ΔH1＝－ kJmol－ 1 Hg(l)＋ O2(g)＝ HgO(s) ΔH2＝－ kJmol－ 1 由此可知 Zn(s)＋ HgO(s)＝ ZnO(s)＋ Hg(l) ΔH3， 其中 ΔH3的值是 ( ) A． － kJmol－ 1 B． － kJmol－ 1 C． － kJmol－ 1 D． － kJmol－ 1 答案 D 1212 名師解惑 一 、 蓋斯定律的特點 1． 反應熱效應只與始態(tài) 、 終態(tài)有關 ， 與反應的途徑無關 。 就像登山至山頂 ， 不管選哪一條路走 ， 山的海拔總是不變的 。 2． 反應熱總值一定 。 如右圖表示始態(tài)到終態(tài)的反應熱 ，則 ΔH＝ ΔH1＋ ΔH2＝ ΔH3＋ ΔH4＋ ΔH5。 二 、 蓋斯定律在科學研究中的重要意義 因為有些反應進行得很慢 ， 有些反應不容易直接發(fā)生 ，有些反應的產品不純 (有副反應發(fā)生 )， 這給測定反應熱造成了困難 。 此時如果應用蓋斯定律 ， 就可以間接地把它們的反應熱計算出來 。 例如： (1)C(s)＋ O2(g)＝ CO2(g) ΔH1＝－ kJmol－ 1 (2)CO(g)＋ O2(g)＝ CO2(g) ΔH2＝－ kJmol－ 1 求 C(s)＋ O2(g)＝ CO(g)的反應熱 。 1212 解析： 根據上述兩個反應的關系可知： ΔH1＝ ΔH2＋ ΔH3， ΔH3＝ ΔH1－ ΔH2 ＝－ kJmol－ 1－ (－ kJmol－ 1) ＝－ kJmol－ 1 所以 C(s)＋ O2(g)＝ CO(g) ΔH3＝－ kJmol－ 1 三 、 應用蓋斯定律計算反應熱時應注意的事項 1． 熱化學方程式中物質的化學計量數同乘以某一個數時 ， 反應熱數值也必須乘上該數 。 2． 熱化學方程式相加減時 ， 同種物質之間可相加減 ，反應熱也隨之相加減 。 3． 將一個熱化學方程式顛倒時 ， ΔH的 “ ＋ ” 、 “ － ”號必須隨之改變 。 4． 若熱化學方程式需相減 ， 最好能先把被減方程式進行顛倒 ， 然后相加 ， 更不易出錯 。 典例導析 知識點 1：蓋斯定律的意義 例 1 實驗中不能直接測出由石墨和氫氣反應生成甲烷的反應熱 ， 但可通過測出 CH 石墨及 H2燃燒反應的反應熱 ，再求由石墨生成甲烷的反應熱 。 已知： ① CH4(g)＋ 2O2(g)＝ CO2(g)＋ 2H2O(l) ΔH1＝－ kJmol－ 1 ② C(石墨 )＋ O2(g)＝ CO2(g) ΔH2＝－ kJmol－ 1 ③ H2(g)＋ O2(g)＝ H2O(l) ΔH3＝－ kJmol－ 1 求： ④ C(石墨 )＋ 2H2(g)＝ CH4(g) ΔH4＝ ______________ 12 解析 本題考查蓋斯定律的理解和運用 ， 可用 “ 加合法 ” 。 因為反應式 ① 、 ② 、 ③ 、 ④ 之間有以下關系： ② ＋ ③ 2－ ① ＝ ④ 所以 ΔH4＝ ΔH2＋ 2ΔH3－ ΔH1 = kJmol1+2 ( kJmol1)( kJmol1) = kJmol－ 1 答案 － kJmol－ 1 跟蹤練習 1 蓋斯定律指出：化學反應的反應熱只與反應的始態(tài) (各反應物 )和終態(tài) (各生成物 )有關 ， 而與具體反應進行的途徑無關 。 物質 A在一定條件下可發(fā)生一系列轉化 ， 由右圖判斷下列關系錯誤的是 ( ) A． A→F： ΔH＝－ ΔH6 B． ΔH1＋ ΔH2＋ ΔH3＋ ΔH4＋ ΔH5＋ ΔH6＝ 1 C． C→F： |ΔH|＝ |ΔH1＋ ΔH2＋ ΔH6| D． ΔH1＋ ΔH2＋ ΔH3＝－ (ΔH4＋ ΔH5＋ ΔH6) 答案 B 知識點 2：蓋斯定律的應用 例 2 已知下列熱化學方程式： (1)CH3COOH(l)＋ 2O2(g)＝ 2CO2(g)＋ 2H2O(l) ΔH1＝－ kJmol－ 1 (2)C(s)＋ O2(g)＝ CO2(g) ΔH2＝－ kJmol－ 1 (3)H2(g)＋ O2(g)＝ H2O(l) ΔH3＝－ kJmol－ 1 則反應： 2C(s)＋ 2H2(g)＋ O2(g)＝ CH3COOH(l)的反應熱為 ( ) A． － kJmol－ 1 B． － kJmol－ 1 C． kJmol－ 1 D． kJmol－ 1 12 解析 依據反應： 2C(s)＋ 2H2(g)＋ O2(g)＝ CH3COOH(l) 可將 (1)、 (2)、 (3)分別演變成如下情況： ① 2CO2(g)＋ 2H2O(l)＝ CH3COOH(l)＋ 2O2(g) ΔHa＝＋ kJmol－ 1 ② 2C(s)＋ 2O2(g)＝ 2CO2(g) ΔHb＝－ 2 kJmol－ 1 ③ 2H2(g)＋ O2(g)＝ 2H2O(l) ΔH