【情境引入】火箭推進(jìn)劑
火箭是把航天器送入太空的重要運(yùn)載工具之一,依靠推進(jìn)劑的燃燒獲得推力。肼(N2H4)是一種良好的火箭推進(jìn)劑,其與適當(dāng)?shù)难趸瘎?如過(guò)氧化氫、氧氣、NO2等)配合,可組成可貯存液體推進(jìn)劑。該推進(jìn)劑燃燒時(shí)間較長(zhǎng),放出的能量大, 產(chǎn)生的推力強(qiáng),而且比較容易控制。
【思考與討論】該反應(yīng)用于火箭推進(jìn),除釋放大量熱和快速產(chǎn)生大量氣體外,還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn),你能簡(jiǎn)單描述一下嗎?
產(chǎn)物為N2和H2O,無(wú)污染。
【學(xué)習(xí)任務(wù)】 反應(yīng)熱的計(jì)算
【活動(dòng)一】液態(tài)肼與液態(tài)過(guò)氧化氫混合反應(yīng)時(shí),即產(chǎn)生大量氮?dú)夂退魵?并放出大量熱。若每生成14gN2,放出642 kJ的熱量,你能寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式嗎?若消耗0.5ml液態(tài)肼,放出的熱量是多少?
N2H4(g)+O2(g)
【活動(dòng)二】在液態(tài)肼與氧氣混合反應(yīng)時(shí),也可放出大量熱。已知:
你能寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式嗎?
N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-544 kJ/ml
【活動(dòng)三】在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要了解反應(yīng)熱。許多反應(yīng)熱可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定，但是有些反應(yīng)熱是無(wú)法直接測(cè)定的。請(qǐng)判斷以下反應(yīng)是否可以直接測(cè)定，說(shuō)出你的理由。
C(s) + 1/2O2(g) = CO (g)
該反應(yīng)的反應(yīng)熱是無(wú)法直接測(cè)定的。因?yàn)?C燃燒時(shí)不可能全部生成CO，總有一部分CO2生成。上述反應(yīng)熱是冶金工業(yè)中非常有用的數(shù)據(jù)，如何獲得呢?
某些物質(zhì)的燃燒熱（25℃、101kPa）
【 思考與討論】請(qǐng)你利用上表格中的數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)C(s) + 1/2O2(g) = CO (g) 的△H，并談?wù)勀愕囊罁?jù)。
化學(xué)家蓋斯從大量的實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出一條規(guī)律：不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成,其反應(yīng)熱是相同的?；瘜W(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。
ΔH3 = ΔH1 + ΔH2
（3）C(s) + 1/2O2(g) = CO (g)，△H3 =？
實(shí)驗(yàn)測(cè)得 ：（1）C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1= - 393.5kJ/ml
（2）CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH2= - 283.0kJ/ml
CO(g)+1/2O2(g)
解決問(wèn)題 ：（1）C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1= - 393.5kJ/ml
ΔH1 = ΔH2+ ΔH3
ΔH3 = ΔH1－ ΔH2 =- 393.5kJ/ml －(-283.0kJ/ml） =- 110.5kJ/ml
【結(jié)論】若某個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式可由另外幾個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式相加減而得到，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱也可以由這幾個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱相加減而得到。
“同側(cè)相加，異側(cè)相減”
【活動(dòng)四】火箭發(fā)射時(shí)可以用肼（N2H4，液態(tài)）作燃料，NO2作氧化劑。已知：① N2(g) + 2O2(g) = 2NO2(g) △H1= +66.4 kJ/ml ② N2H4(l) + O2(g) = N2(g) + 2H2O(g) △H2= -534 kJ/ml 試計(jì)算 2N2H4(l) + 2NO2(g) = 3N2(g) + 4H2O(g) 的△H。
△H= - 1134.4kJ/ml
只出現(xiàn)在②式，系數(shù)為2，且與②式同側(cè)
只出現(xiàn)在①式，系數(shù)相同，與①式為異側(cè)
① 定目標(biāo)方程式，給已知方程式編號(hào)。②結(jié)合目標(biāo)方程式中關(guān)鍵物質(zhì)(只出現(xiàn)一處)找位置(同側(cè)還是異側(cè))③利用同側(cè)相加、異側(cè)相減進(jìn)行處理，并調(diào)整計(jì)量數(shù)④疊加計(jì)算(注意帶正負(fù)號(hào)運(yùn)算)
小結(jié):利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱的一般步驟
總結(jié)：反應(yīng)熱的計(jì)算依據(jù)及方法
1. （1）0.3 ml的氣態(tài)高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧氣中完全燃燒，生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出649.5 kJ熱量，其熱化學(xué)方程式為　 　　　　　　　　　　　　　　　　。（2）常溫下14克CO在足量氧氣中充分燃燒，放出141.3 KJ熱量，寫(xiě)出該熱化學(xué)方程式。
B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)　　 △H= -2165 kJ/ml
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=-282.6 kJ/ml
3、已知在微生物的作用下，NH4+經(jīng)過(guò)兩步反應(yīng)被氧化成 NO3-，兩步反應(yīng)的焓變?nèi)缦聢D所示
根據(jù)圖示信息，計(jì)算1ml NH4+(aq)全部被氧化成 NO3-(aq)的△H。
4、甲醇是一種新型的汽車動(dòng)力燃料,工業(yè)上可通過(guò)CO和H2化合來(lái)制備甲醇?xì)怏w(結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3OH)。部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表:
已知CO中的化學(xué)鍵為C←O,則工業(yè)制備甲醇的熱化學(xué)方程式為
　　　　　　　　 　 。
【高考鏈接】(2020課標(biāo)Ⅱ,28改編)乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應(yīng): C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)　ΔH1,相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表所示:
ΔH1=　　　　kJ·ml-1。
(2019北京理綜,27節(jié)選)已知反應(yīng)器中還存在如下反應(yīng):ⅰ.CH4(g)+H2O(g)= CO2(g)+H2(g)　ΔH2ⅱ.CO(g)+H2O(g)= CO(g)+3H2( g) ΔH1ⅲ.CH4(g)= C(s)+2H2(g)　ΔH3 ……ⅲ為積炭反應(yīng),利用ΔH1和ΔH2計(jì)算ΔH3時(shí),還需要利用______________________________　　　　　　　　　　反應(yīng)的ΔH。
(2017課標(biāo)Ⅰ,28節(jié)選)下圖是通過(guò)熱化學(xué)循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應(yīng)系統(tǒng)原理。
通過(guò)計(jì)算,可知系統(tǒng)(Ⅰ)和系統(tǒng)(Ⅱ)制氫的熱化學(xué)方程式分別為　　　　　　　　　　　　　　　　 　 、　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,制得等量H2所需能量較少的是　　　　　。

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第二節(jié) 反應(yīng)熱的計(jì)算

版本： 人教版 (2019)

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