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(共44張PPT)
反應(yīng)熱及其計(jì)算
反應(yīng)熱和焓變
體系和環(huán)境（以研究鹽酸與氫氧化鈉的反應(yīng)為例）
試管、空氣等
鹽酸、 NaOH溶液
和發(fā)生的反應(yīng)
體系（系統(tǒng)）
環(huán)境
物質(zhì)或
能量交換
一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，除了生成新物質(zhì)外，還有------
能量變化
熱能
電能
（通常）
光能
------
根據(jù)反應(yīng)體系在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中是釋放還是吸收熱量，將反應(yīng)分為吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)
一、體系與環(huán)境的熱量交換——反應(yīng)熱
在等溫條件下，化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量，稱(chēng)為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，簡(jiǎn)稱(chēng)反應(yīng)熱。
二、焓變
1.焓（H）：與內(nèi)能有關(guān)的物理量。
內(nèi)能是體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和，受溫度、壓強(qiáng)和物質(zhì)的聚集狀態(tài)等影響。
焓變（ΔH）：
單位：kJ·mol-1 或kJ/mol
2.焓變與反應(yīng)熱的關(guān)系
體系內(nèi)能（H）改變
產(chǎn)生反應(yīng)熱
等壓
等壓反應(yīng)熱
焓變?chǔ)
反應(yīng)物
生成物
則為放熱反應(yīng)
若ΔH＜0,
則為吸熱反應(yīng)
若ΔH>0,
3.常見(jiàn)的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
吸熱反應(yīng)
放熱反應(yīng)
①所有燃燒反應(yīng)
②酸堿中和反應(yīng)
③大多數(shù)化合反應(yīng)
④活潑金屬跟水或酸的反應(yīng)
⑤物質(zhì)的緩慢氧化
⑥鋁熱反應(yīng)
①大多數(shù)分解反應(yīng)
②銨鹽與堿的反應(yīng)，如Ba(OH)2·8H2O晶體或Ca(OH)2與NH4Cl晶體反應(yīng)
③C與H2O(g)反應(yīng)，C與CO2反應(yīng)
④NaHCO3與鹽酸的反應(yīng)
4.吸熱、放熱的原因分析
從宏觀物質(zhì)能量角度
體系能量降低
H ＜ 0
H ＞ 0
體系能量升高
放熱反應(yīng)
吸熱反應(yīng)
4.反應(yīng)吸熱、放熱的原因分析
從微觀鍵能角度
吸熱
放熱
>
<
5.熱化學(xué)方程式：
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　 ΔH＝－184.6 kJ·mol－1
物質(zhì)變化
能量變化
物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同，它們所具有的內(nèi)能、焓也不同。
在熱化學(xué)方程式中要標(biāo)注物質(zhì)的聚集狀態(tài)，固體-s，液體-l，氣體-g，溶液-aq。
書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式還要注意哪些問(wèn)題呢？
25℃
101kpa
100℃
101kpa
反應(yīng)時(shí)的溫度壓強(qiáng)不同，其ΔH也不同。故熱化學(xué)方程式需要標(biāo)注溫度、壓強(qiáng)，若25℃、101kpa可省略，其他反應(yīng)條件不需標(biāo)注。
書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式還要注意哪些問(wèn)題呢？
一個(gè)化學(xué)反應(yīng)正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，逆向則為吸熱反應(yīng)，焓變數(shù)值相同，符號(hào)相反。
書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式還要注意哪些問(wèn)題呢？
熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)為物質(zhì)的量。故化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是分?jǐn)?shù)，也可以是整數(shù)。當(dāng)化學(xué)計(jì)量數(shù)改變時(shí)，其ΔH也同等倍數(shù)的改變。
ΔH中的單位mol-1 代表每摩爾反應(yīng)，ΔH數(shù)值要與化學(xué)反應(yīng)一一對(duì)應(yīng)。
書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式還要注意哪些問(wèn)題呢？
C (石墨，s) = C (金剛石，s) ΔH = +1.9 kJ/mol
同素異形體間轉(zhuǎn)化的熱化學(xué)方程式，除注明物質(zhì)狀態(tài)外，還要注明物質(zhì)的名稱(chēng)。
書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式還要注意哪些問(wèn)題呢？
可逆反應(yīng)中的“ΔH”表示的是完全反應(yīng)時(shí)對(duì)應(yīng)的焓變數(shù)值。若按該反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)投料進(jìn)行反應(yīng)，由于可逆反應(yīng)不能進(jìn)行徹底，那么吸收或放出的熱量一定比該數(shù)值小。
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1
反應(yīng)熱的計(jì)算
由蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱
由相對(duì)能量計(jì)算反應(yīng)熱
由鍵能計(jì)算反應(yīng)熱
由活化能計(jì)算反應(yīng)熱
一、由蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱
蓋斯定律內(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)熱是相同的。
H
H1
H2
A
B
C
H = H1 + H2
一定條件下，化學(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)，與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)。（教材P14）
例1：已知：①C(s)+O2(g)= CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol
②CO(g)+ O2(g)= CO2(g) △H2=-283.0kJ/mol
求：C(s)+ O2(g)= CO (g) 的反應(yīng)熱△H3
CO(g)
C(s)
CO2(g)
H2
H1
H3

∴△H3 = △H1 － △H2 = -110.5 kJ/mol
一、由蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱
△H1 =△H2 + △H3
C(s)+O2(g)=CO2(g)
CO(g)+ O2(g)=CO2(g)
-
C(s)+ O2(g)=CO(g)
△H1=-393.5kJ/mol
△H2＝-283.0 kJ/mol
△H3＝ -110.5 kJ/mol
例2
① CO(g) + 1/2 O2(g) ====CO2(g) ΔH1= -283.0 kJ/mol
② H2(g) + 1/2 O2(g) ====H2O(l) ΔH2= -285.8 kJ/mol
③ C2H5OH(l) + 3 O2(g) ==== 2 CO2(g) + 3 H2O(l) ΔH3= -1370 kJ/mol
試計(jì)算 ④ 2CO(g)＋ 4 H2(g)==== H2O(l) ＋ C2H5OH(l) 的 ΔH
據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)④不論是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱都是相同的。
＝－283.2×2 －285.8×4 ＋1370 ＝－339.2 kJ/mol
下面就看看反應(yīng)④能不能由①②③三個(gè)反應(yīng)通過(guò)加、減、乘、除得到。
①×2 + ②×4 - ③ = ④
∴ ΔH＝ΔH1×2 ＋ΔH2×4 －ΔH3
注意： ΔH要帶正負(fù)號(hào)進(jìn)行計(jì)算
+① ×2
+② ×4
- ③
2 1 2
4 2 4
二、由相對(duì)能量計(jì)算反應(yīng)熱
例1：如圖表示一定條件下，在水溶液中1 mol Cl－、ClOx (x＝1,2,3,4)的能量相對(duì)大小，反應(yīng)B→A＋C的熱化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________________________(用離子符號(hào)表示)。

Cl－
ClO-
ClO3-
ΔH＝(63+0－60×3) kJ·mol－1＝-117 kJ·mol－1
ΔH＝－117 kJ·mol－1
例2：研究CO2氧化C2H6制C2H4對(duì)資源綜合利用有重要意義。相關(guān)的主要化學(xué)反應(yīng)有：
ⅠC2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)　ΔH1＝136 kJ·mol 1
ⅡC2H6(g)＋CO2(g) C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g)ΔH2＝177 kJ·mol 1
Ⅲ C2H6(g)＋2CO2(g) 4CO(g)＋3H2(g)　ΔH3
已知：298K時(shí)，相關(guān)物質(zhì)的相對(duì)能量(如圖1)。
根據(jù)相關(guān)物質(zhì)的相對(duì)能量計(jì)算ΔH3＝_______kJ·mol 1。
ΔH3＝4×（-110kJ·mol－1）+0-（-84 kJ·mol－1）-2（-393 kJ·mol－1）
＝+430 kJ·mol－1
+430
三 、由鍵能計(jì)算反應(yīng)熱
例1：白磷與氧氣可發(fā)生如下反應(yīng)：P4(g)＋5O2(g)=P4O10(g)。已知斷裂下列化學(xué)鍵需要吸收的能量分別為P—P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P=O c kJ·mol－1、O=O d kJ·mol－1，根據(jù)圖示的分子結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)估算該反應(yīng)的ΔH，其中正確的是
A.(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1
B.(4c＋12b－6a－5d) kJ·mol－1
C.(4c＋12b－4a－5d) kJ·mol－1
D.(4a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1
A
ΔH＝6E(P—P)+5E(O=O)－12E(P—O)－4E(P=O)＝(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1
6條P—P鍵
12條P—O和4條P=O
O2
1條O=O
常見(jiàn)物質(zhì)1 mol時(shí)所含化學(xué)鍵的數(shù)目：
物質(zhì) 金剛石 SiO2 P4 CO2 CH4
化學(xué)鍵 C—C Si—O P—P C==O C—H
化學(xué)鍵數(shù)目 2NA 4NA 6NA 2NA 4NA
例2：CH3—CH3(g)―→CH2==CH2(g)＋H2(g)　ΔH，有關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如下表：
化學(xué)鍵 C—H C==C C—C H—H
鍵能/ (kJ·mol－1) 414 615 347 435
則該反應(yīng)的反應(yīng)熱為 。
ΔH＝E(C—C)＋2E(C—H)－E(C==C)－E(H—H)＝(347＋2×414－615－435) kJ·mol－1＝＋125 kJ·mol－1。
＋125 kJ·mol－1
斷裂2條C—H和1條C—C
形成1條C==C
形成1條H—H
四 、由活化能計(jì)算反應(yīng)熱
1.E1代表無(wú)催化劑的條件下正反應(yīng)活化能，E2 代表無(wú)催化劑的條件下逆反應(yīng)活化能，由圖像可知：△H=E1-E2
2.虛線代表有催化劑的能量變化情況，由圖像可以看出，使用催化劑能同等程度降低正逆反應(yīng)活化能，但不影響反應(yīng)的焓變。
如圖表示的是NO2和CO反應(yīng)生成CO2和NO過(guò)程中能量變化示意圖，請(qǐng)寫(xiě)出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式： 。
NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1
根據(jù)圖像可知，ΔH＝(134－368) kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1。
例1
例2：研究發(fā)現(xiàn)在催化劑銠表面H2催化還原NO的詳細(xì)反應(yīng)機(jī)理如表[表中下標(biāo)“(S)”表示吸附態(tài)組分]所示，其中基元反應(yīng) NO + Rh(S) →NO(S) 的ΔH = kJ·mol 1。
基元反應(yīng) 活化能 Ea/ (kJ·mol-1)
H2 + Rh(S) + Rh(S)→H(S) + H(S) 12.6
NO + Rh(S)→NO(S) 0.0
NO(S) + Rh(S)→N(S) + O(S) 97.5
N(S) + N(S)→N2 + Rh(S) + Rh(S) 120.9
H(S) + O(S)→OH(S) + Rh(S) 83.7
OH(S) + H(S)→H2O(S) + Rh(S) 33.5
H2O(S)→H2O+ Rh(S) 45.0
H(S) + H(S)→H2 + Rh(S) + Rh(S) 77.8
NO(S)→NO + Rh(S) 108.9
OH(S) + Rh(S)→H(S) + O(S) 37.7
-108.9
△H=E1-E2=0-108.9kJ·mol 1=-108.9kJ·mol 1
高考真題、模擬題中的反應(yīng)熱計(jì)算
（2023年浙江1月）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氣態(tài)反應(yīng)物和生成物的相對(duì)能量與反應(yīng)歷程示意圖如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相對(duì)能量為0]，下列說(shuō)法不正確的是
A.E6-E3=E5-E2
B. 可計(jì)算Cl-Cl鍵能為2（E2-E3）kJ·mol－1
C. 相同條件下，O3的平衡轉(zhuǎn)化率：歷程Ⅱ>歷程Ⅰ
D. 歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最快的一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g) ΔH＝（E5-E4） kJ·mol－1
（2023年浙江1月）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氣態(tài)反應(yīng)物和生成物的相對(duì)能量與反應(yīng)歷程示意圖如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相對(duì)能量為0]，下列說(shuō)法不正確的是
A.E6-E3=E5-E2
O3(g)+O(g)=2O2(g)
無(wú)催化劑
有催化劑Cl
歷程1：ΔH1＝（E6-E3） kJ·mol－1
歷程2：ΔH2＝（E5-E2） kJ·mol－1
催化劑不改變焓變，故ΔH1＝ΔH2，所以A正確。
（2023年浙江1月）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氣態(tài)反應(yīng)物和生成物的相對(duì)能量與反應(yīng)歷程示意圖如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相對(duì)能量為0]，下列說(shuō)法不正確的是
B. 可計(jì)算Cl-Cl鍵能為2（E2-E3）kJ·mol－1
鍵能：氣態(tài)分子中1mol化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量。故Cl2(g)=2Cl(g)的焓變?chǔ)數(shù)值就是Cl-Cl鍵能。
由圖像可知，O3+O+Cl的相對(duì)能量為E2kJ·mol－1，
O3+O的相對(duì)能量為E3kJ·mol－1，因此，Cl的相對(duì)能量為（E2-E3）kJ·mol－1。
由題中已知條件可知，Cl2(g)的相對(duì)能量為0。故Cl2(g)=2Cl(g)的焓變?chǔ)=2（E2-E3）kJ·mol－1。所以B正確。
（2023年浙江1月）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氣態(tài)反應(yīng)物和生成物的相對(duì)能量與反應(yīng)歷程示意圖如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相對(duì)能量為0]，下列說(shuō)法不正確的是
C. 相同條件下，O3的平衡轉(zhuǎn)化率：歷程Ⅱ>歷程Ⅰ
O3(g)+O(g)=2O2(g)
無(wú)催化劑
有催化劑
催化劑不改變平衡，因此相同條件下，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率相同，歷程Ⅱ=歷程Ⅰ，C錯(cuò)誤，答案為C。
（2023年浙江1月）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氣態(tài)反應(yīng)物和生成物的相對(duì)能量與反應(yīng)歷程示意圖如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相對(duì)能量為0]，下列說(shuō)法不正確的是
D. 歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最快的一步反應(yīng)的熱
化學(xué)方程式為：
ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g) ΔH＝（E5-E4）kJ·mol－1
速率最快的反應(yīng)應(yīng)該是活化能最小的反應(yīng)。
比較兩個(gè)歷程中三步反應(yīng)的活化能相對(duì)大小，可知速率最快的反應(yīng)是歷程2中的第二步反應(yīng)，由圖像可知，該反應(yīng)的焓變?yōu)椋‥5-E4）kJ·mol－1
故D正確。
(2022·浙江6月)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，下列物質(zhì)氣態(tài)時(shí)的相對(duì)能量如下表：
物質(zhì)(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/ (kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
可根據(jù)HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)計(jì)算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol－1。下列說(shuō)法不正確的是(　　)
HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)
＝(-136) － 2 ×39=－214 kJ·mol－1
＝0－E(O—O)＝－214 kJ·mol－1
該反應(yīng)的焓變?chǔ)數(shù)值就是O—O鍵能。
即E(O—O)＝214 kJ·mol－1
(2022·浙江6月)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，下列物質(zhì)氣態(tài)時(shí)的相對(duì)能量如下表：
物質(zhì)(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/ (kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
可根據(jù)HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)計(jì)算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol－1。下列說(shuō)法不正確的是(　　)
A．H2的鍵能為436 kJ·mol－1
H(g)＋H(g)===H2(g)
＝ 0－218× 2=－436 kJ·mol－1
即E(H—H)＝436 kJ·mol－1
(2022·浙江6月)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，下列物質(zhì)氣態(tài)時(shí)的相對(duì)能量如下表：
物質(zhì)(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/ (kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
可根據(jù)HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)計(jì)算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol－1。下列說(shuō)法不正確的是(　　)
B．O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍
O(g)＋O(g)===O2(g)
＝ 0－249× 2=－498 kJ·mol－1
即E(O＝O)＝498kJ·mol－1
(2022·浙江6月)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，下列物質(zhì)氣態(tài)時(shí)的相對(duì)能量如下表：
物質(zhì)(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/ (kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
可根據(jù)HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)計(jì)算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol－1。下列說(shuō)法不正確的是(　　)
C．解離氧氧單鍵所需能量：HOOHO(g)＋O(g)===HOO(g)
＝ 10－39－249=－278 kJ·mol－1
HOO(g)中氧氧單鍵鍵能為278kJ·mol－1
C
(2022·浙江6月)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，下列物質(zhì)氣態(tài)時(shí)的相對(duì)能量如下表：
物質(zhì)(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/ (kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
可根據(jù)HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)計(jì)算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol－1。下列說(shuō)法不正確的是(　　)
D．H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)　ΔH＝－143 kJ·mol－1
＝(-136) － (-242)－ 249=－143 kJ·mol－1
（2023年新課標(biāo)卷）氨是最重要的化學(xué)品之一，我國(guó)目前氨的生產(chǎn)能力位居世界首位。根據(jù)圖1數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)1/2N2(g)＋3/2H2(g)===NH3(g)的ΔH＝ kJ·mol 1。
E1
E2
E3
E4
E5
E1代表斷裂1/2molN≡N吸收的能量
E2代表斷裂3/2molH-H吸收的能量
E3、E4、E5分別代表斷裂1molN-H吸收的能量
ΔH＝E1＋E2－E3－E4－E5
＝(473＋654－339－397－436) kJ·mol－1
＝－45kJ·mol－1。
－45
[2023·石家莊一模]基于鐵催化體系(添加了氧化鋁和氧化鉀)的反應(yīng)機(jī)理及能量變化如圖所示，據(jù)此計(jì)算反應(yīng)的ΔΗ=______________________________________________。
根據(jù)蓋斯定律，化學(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)，與反應(yīng)途徑無(wú)
關(guān)。
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)熱是相同的。
[2023·石家莊一模]基于鐵催化體系(添加了氧化鋁和氧化鉀)的反應(yīng)機(jī)理及能量變化如圖所示，據(jù)此計(jì)算反應(yīng)的ΔΗ=______________________________________________。
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b
c
d
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首先，根據(jù)圖像，計(jì)算各步反應(yīng)的反應(yīng)熱。
觀察圖像可知，圖像中的符號(hào)E代表的是各反應(yīng)的活化能。
[2023·石家莊一模]基于鐵催化體系(添加了氧化鋁和氧化鉀)的反應(yīng)機(jī)理及能量變化如圖所示，據(jù)此計(jì)算反應(yīng)的ΔΗ=______________________________________________。
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e
f
△Ha = 0－ E1
△Hb = E2－ E3
△Hc = △H1
△Hd = E4－ E5
△He = △H2
△Hf = E6－ 0
1/2N2(g)+3/2H2(g)=NH3(g)
△H= △Ha + △Hb + △Hc + △Hd + △He +△Hf
=－ E1+E2－ E3 + △H1+ E4－ E5+△H2+ E6
2(－ E1+E2－ E3 + △H1+ E4－ E5+△H2+ E6）
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