人教版选修4 化学：1.3 化学反应热的计算“盖斯定律”型反应热快速解题的思维认知模型.docx

1、 “盖斯定律”型反应热快速解题的思维认知模型“盖斯定律”型反应热快速解题的思维认知模型 摘要：摘要：高考化学试题中“盖斯定律”型反应热的求解最为常见，本文对此题型的 题型特征、解题策略等进行归纳总结，以相应的高考真题进行分析，搭建“思维 认知模型”，从题型特征、解题依据、解题思路、解题关键、解题步骤、典例示 范等角度帮助师生形成模型认知素养，能快速、准确解决“盖斯定律”型反应热 的求解。 关键词：关键词：反应热 计算 盖斯定律 焓变 一、问题的提出一、问题的提出 反应热的计算是高考的重点及热点, 属于必考知识点，笔者对 2016-2018 年的高 考化学试题中反应热的计算进行了统计与梳理，其中

2、“盖斯定律”型反应热的求 解最为常见。 2018 年高考真题中有关反应热的计算除天津卷外其他为“盖斯定律”型，本文 对此题型的题型特征、解题策略等进行归纳总结，以相应的高考真题进行分析， 提供解题思路和解题示范，形成模型认知素养，帮助师生快速、准确解决“盖斯 定律”型反应热的求解。 表格 1 反应热的计算考察频率统计 年份年份 2016 年年 2017 年年 2018 年年 试卷试卷 全国卷-T27(2) 全国卷-T28(2) 全国卷-T28(2) 全国卷-T26(3) 全国卷-T27(1) 全国卷-T27(1) 全国卷-T27(4) 全国卷-T28(3) 全国卷-T28(2) 北京卷-T27

3、(1) 北京卷-T27(1) 天津卷-T7(4) 天津卷-T7(3) 天津卷-T10(2) 江苏卷-T19(1) 江苏卷-T8 江苏卷-T20(1) 海南卷-T6 海南卷-T11 海南卷-T14(1) 海南卷-T16(1) 浙江卷-T28(1) 浙江卷-T28(4) 四川卷-T11(5) 说明：海南卷-T4 即，海南省高考化学第 4 题，浙江卷-T28(1)，即浙江省高考化 学第 28 题第 1 小问，以此类推。 二二、“盖斯定律”型反应热的思维认知模型“盖斯定律”型反应热的思维认知模型 1、题型特征: 2018 年高考真题中有关反应热的计算除天津卷外其他为“盖斯定律”型，即由 多个已知热化学

4、方程式, 求目标热化学方程式的反应热H或写出目标热化学方 程式的热化学方程式。 此类题型比较成熟，特征、分值及出现在试卷中的位置较为固定。 2、解题思路： 首先观察最终方程式的反应物和生成物， 利用已知方程式的加法或减法消去最终 方程式没有出现的中间产物，得到总反应方程式。然后，将两个方程式加减乘除 得到新的反应方程式，焓变也随之变化。最后，根据消元的路径代入数据求出目 标反应方程式焓变。 3、计算依据： 盖斯定律 ：即不管化学反应分一步完成或几步完成, 反应热相同.化学反应的反 应热只与反应体系的始态和终态有关, 与反应途径无关1. (1) 反应热(焓变)的运算规则运算规则: 热化学方程式同

5、乘以某一个数时, 反应热的数值也必须乘以该数; 热化学方程式 相加减时, 同种物质之间可相加减, 反应热也随之相加; 将一个化学方程式调 整方向时, 反应热与正反应的反应热数值相等, 符号相反. 表格 2 “盖斯定律”型反应热(焓变)的运算规则 热化学方程式热化学方程式 方程式系数关系方程式系数关系 焓变之间的关系焓变之间的关系 反应反应：aA(g)=B(g) H1 反应反应：B(g)= aA(g) H2 I=- H1=H2 反应反应：aA(g)=B(g) H1 反应反应：A(g)=1/aB(g) H2 I=a* H1=a*H2 / H = H1+H2 或 H=H3+H4+H5 (2) 解题关

6、键： 学生最大的难点是如何由多个已知方程式快速推导出目标方程式, 即确定多个已知方程式和目标方程式的关系。 (3) 解题步骤： H 3 H5 H2 H1 H 4 H 始态 A B 终态 C 观察反应物、生成物在已知式中的位置, 根据目标方程式中各物质计量数和位置 的需要, 对已知方程式进行处理, 或调整计量数或调整反应方向. 突破学生最大的难点，具体而言可以分以下步骤： 1)若目标热化学反应方程式中只与一个已知热化学方程式共有的某物质为参考 物， 以此参照物在目标热化学反应方程式中的位置及计量数确定分热化学方程式 的计量数、H 的改变量及加减若目标热化学反应方程式中某物质，在多个已 知的热化学

7、方程式中出现，则在计算确定 H 时暂时不考虑23。 2)将参照物在已知分反应中的计量数调整为与目标热化学反应方程式中相同； 3)在目标热化学反应方程式中以及已知分热化学方程式的同一边(同为反应物或 生成物); 直接相加；反之，相减； 4)经过上述三个步骤处理后仍然出现与目标方程式无关的物质， 再通过调整相关 已知方程式的方式，消除目标方程式中无关的物质。 5)将焓变代入， 求出特定目标方程式的反应热或按题目要求书写目标热化学方程 式。 同时笔者根据教学经验总结将解题步骤总结为朗朗上口的顺口溜： 察唯一、调系数、定侧向、同侧加察唯一、调系数、定侧向、同侧加、异侧减异侧减、消无关消无关、作运算、作

8、运算 三三、典例剖析、典例剖析: 例 1.18 年-全国卷 1-28 题第 2 小问-节选 已知： 反应 ：2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g) H1=4.4 kJmol1 反应： 2NO2 (g) N2O4(g) H 2=55.3 kJ mol1 则反应 N2O5(g)=2NO2(g)+ 1 2 O2(g)的 H =_ kJ mol1。 解析： 目标热化学方程式为: N2O5(g)=2NO2(g)+ 1 2 O2(g) 察唯一: N2O5(g)、 O2(g)唯一出现在第一个方程式，NO2(g) 唯一出现在第二 个方程式； 调系数: 调整第一个已知方程式系数与目标方程式中的系数一致,

9、调整第二个 已知方程式系数与目标方程式中的系数一致, 即：第一个已知方程式系数乘以 1/2, 第二个已知方程式系数乘以 1, I1/2, 1 定侧向: 同侧相加、异侧相减; 方程式中N2O5(g) 与目标方程式同侧 方程式中NO2(g)的位置与目标方程式 异侧；即：1/2I 作运算： 1/2I对两个已知方程式进行合并同类项的运算， 恰好为目标方程式。 确定多个已知方程式和目标方程式的关系为： 1/2I=目标方程式 将 H1 、H2代入，可得： H=4.4*0.5-(-55.3)= + 53.1 kJ mol1 例 2.2017 年全国卷 1 第 28 题第 2 问下图是通过热化学循环在较低温度

10、下由水 或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理. 热化学硫碘循环水分解制氢系统（I） H2SO4 (aq)SO2 (g)H2O (l) 1 2 O2 (g) H1 327 kJmol 1 SO2 (g)I2 (s)2H2O (l)2HI (aq)H2SO4 (aq) H2 151 kJmol 1 2HI (aq)H2 (g)I2 (s) H3 110 kJmol 1 H2S (g)H2SO4 (aq)S (s)SO2 (s)2H2O (l) H4 61 kJmol 1 热化学硫碘循环硫化氢分解联产氢气、硫黄系统（II） 通过计算,可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为_ _、_; 解析:

11、(1)思路分析: 由题意可知:系统(I)是由水分解制备氢气,目标热化学方程式形式为: H2O(l)H2 (g) 1 2 O2 (g), H(I)_ _ _ _ _ _ _ kJ mol 1; 系统(II)是由硫化氢分解制备氢气,目标热化学方程式形式为: H2S(g)H2 (g)S (s), H()_ _ _ _ _ _ kJ mol 1; 然后运用盖斯定律, 由已知方程式快速推导出目标方程式的关系式, 求解出H (I)、H()代入上述两个方程式中即可. (2)解题步骤: 察唯一: H2 (g)、O2 (g)唯一出现在式、式中 调系数: 调整已知方程式式、式中 H2 (g) 、O2 (g)的系数

12、与目标方程式中 的系数一致,即x1、x1 定侧向: 同侧相加、异侧相减; 已知方程式式、式中的 H2 (g) 、O2 (g)的位置均与目标方程式一致, 此时 由x1+x1 可得 2HI (aq)+ H2SO4 (aq)= H2SO4 (aq)+ SO2 (g)H2O (l) 1 2 O2 (g) 消无关: 进一步调整方程式,消除与目标方程式无关的物质,与目标方程式保持一 致,可得: x1+x1+=, 即H3+H2+H1=H5 即H5=H3+H2+H1=327-151+110=+286 kJ mol 1 即 H2O(l)H2 (g) 1 2 O2 (g), H(I)+286kJ mol 1; 同

13、理也可得: +=,即H4+H3+H2=H5, 即 151+110+61=20 kJ mol 1 H2S(g)H2 (g)S (s), H()20 kJ mol 1; 答案: H2O (l)H2 (g) O2 (g), H +286 kJ mol 1; H2S (g)H2 (g)S (s), H +20 kJ mol 1; 举一反三举一反三： 1、 17 年-全国卷-T27-节选丁烯是一种重要的化工原料， 可由丁烷催化脱氢制 备。回答下列问题： 正丁烷(C4H10)脱氢制 1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下： 已知： C4H10(g)C4H8(g)H2(g) H1 C4H10(g) 1 2O2

14、(g)C4H8(g)H2O(g) H2-119 kJ mol 1 H2(g) 1 2O2(g)H2O(g) H3-242 kJ mol 1 反应的 H1为_ kJ mol 1。 答案：123； 2、17 年-全国卷-T28 节选 已知：As(s) 3 2H2(g)2O2(g)H3AsO4(s) H1 H2(g) 1 2O2(g)H2O(l) H2 2As(s) 5 2O2(g)As2O5(s) H3 则反应 As2O5(s)3H2O(l)2H3AsO4(s)的 H_。 答案： 2H13H2H3 3、17 年-海南卷-T14-节选 已知: 2NaOH(s)+CO2(g)= Na2CO3(s)+H

15、2O(g) H1=127.4kJmol 1 NaOH(s)+CO2(g)=NaHCO3(s) H2=131.5kJmol 1 则反应 2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)的H= _kJmol 1, 该反应的 平衡常数表达式 K=_。 答案：+135.6，c(H2O)c(CO2) 4、16 年-全国卷-T26-节选联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的 化工原料，可用作火箭燃料。已知： 2O2(g)N2(g)N2O4(l) H1 N2(g)2H2(g)N2H4(l) H2 O2(g)2H2(g)2H2O(g) H3 2N2H4(l)N2O4(l)3N2

16、(g)4H2O(g) H41048.9 kJ mol 1 上述反应热效应之间的关系式为 H4 _ 答案：2H32H2H1； 5、16 年-全国卷-T27-节选已知下列反应： SO2(g)2OH (aq)SO 2 3(aq)H2O(l) H1 ClO (aq)SO 2 3(aq)SO 2 4(aq)Cl(aq) H2 CaSO4(s)Ca2+(aq)SO 2 4(aq) H3 则反应 SO2(g)Ca2+(aq)ClO (aq)2OH (aq)CaSO4(s)H2O(l)Cl (aq) 的 H _ 。 答案：H1H2H3 6、16 年-四川卷-T11-节选工业上常用磷精矿Ca5(PO4)3F和硫

17、酸反应制备磷酸。 已知 25，101 kPa 时； CaO(s)H2SO4(l)CaSO4(s)H2O(l) H271 kJ mol 1 5CaO(s)3H3PO4(l)HF(g)Ca5(PO4)3F(s)5H2O(l) H937kJ mol 1 则 Ca5(PO4)3F 和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是： _ 答案： Ca5(PO4)3F(s)5H2SO4(l)HF(g)5CaSO4(s)3H3PO4(l) H418kJ mol 1 四、总结与启示四、总结与启示 教学实践表明，运用此类题的思维模型可以跳过方程式的繁杂计算，遇到复 杂多变的反应不会“自乱阵脚”，直接通过观察已知方程式和目标方

18、程式各反应 物及生成物之间的状态和系数，将陈述性知识程序化、程序性知识自动化，帮助 学生搭建认知模型，使学生的思维更加程序化、自动化，有效避免重复和遗漏问 题，能为考生争取宝贵的考试时间，快速得出目标方程式H的值，将化学素养 转化为考生的卷面成绩。 参考文献：参考文献： 1 袁冬梅袁冬梅.简析盖斯定律在化学反应热计算中的应用简析盖斯定律在化学反应热计算中的应用J.中学化中学化 学学,2016(10):28-29. 2 王星元王星元.根据盖斯定根据盖斯定律解答一类题目的方法技巧律解答一类题目的方法技巧J.高中数理高中数理 化化,2017,(21):49-50. 3 明正球明正球.巧用巧用“唯一法唯一法”速算反应热速算反应热J.化学教育化学教育,2018(5):54-57.