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(共20張PPT)
第1節 化學反應的熱效應 課時3
第1章 物質的性質與轉化
1.能根據蓋斯定律求算反應焓變，認識熱力學狀態函數的變化與變化途徑無關；
2.能從綜合能量變化、物質變化角度解決燃料選擇、利用等實際問題；
3.了解摩爾燃燒焓的概念。
聯想·質疑
聯想·質疑
在生產中，對燃料的燃燒、反應條件的控制以及廢熱的利用，都需要知道物質在發生化學反應時所放出或吸收的熱量。
C(s)+(g)=CO (g)
例如，對于化學反應：
這個反應的反應熱是冶金工業中非常有用的數據，應該如何獲得呢？
C燃燒時不可能全部生成CO，總有一部分CO2生成，因此該反應的反應熱無法直接測定。
怎么計算該反應的反應熱呢？
N2(g) ＋ 2O2 (g)
2 NO2(g)
ΔH1
ΔH2
ΔH3
2NO (g) ＋ O2 (g)
ΔH3＝ ΔH1 ＋ ΔH2
①N2 (g) ＋ O2 (g) === 2NO (g) ΔH1 ＝＋180.5 kJ/mol
②2NO (g) ＋ O2 (g) === 2NO2 (g) ΔH2 ＝－112.8 kJ/mol
③N2 (g) ＋ 2O2 (g) === 2NO2 (g) ΔH3 ＝＋ 67.7 kJ/mol
思考與交流
方法一
方法二
請判斷哪種方法生成2molNO2(g)的反應熱最少？
一、反應焓變的計算
1.蓋斯定律
(1)定義：一個化學反應無論是一步完成還是分幾步完成，反應熱是相同的。
蓋斯定律表明，在一定條件下，化學反應的反應熱只與反應體系的始態和終態有關，而與反應進行的途徑無關。
A
B
C
ΔH
ΔH1
ΔH2
ΔH = ΔH1 + ΔH2
登山時上升的高度與登山路徑無關
始態
終態
體系吸收熱量
H2>0
體系放出熱量
H1 <0
經過一個循環，物質沒有發生變化，就不能引發能量變化，即 H1+ H2=0
推論：同一個熱化學反應方程式，正向反應 H1與逆向反應 H2大小相等，符號相反，即： H1= – H2
①反應進行得很慢
②反應不容易直接發生
③反應的產品不純
間接計算
ΔH
如C(s)+(g)=CO (g)
的反應熱無法直接測定，但下列兩個反應的反應熱卻可以直接測定：
C(s)+O2(g)=CO2(g) H1= -393.5 kJ/mol
CO(g)+ O2 (g)=CO2(g) H2= -283.0 kJ/mol
(2)在科學研究中的重要意義：
熱化學之父
蓋斯定律
根據蓋斯定律，則有：
= -393.5kJ/mol-（-283.0kJ/mol）
= -110.5kJ/mol
H1= H2+ H3
H3= H1- H2
H1
H3
H2
C(s)+O2(g)
CO2(g)
CO(g)+ O2 (g)
C(s)+ O2(g)=CO (g) H3 = -110.5kJ/mol
【實際問題解決】
燃料的合理選擇和綜合利用是提高能源利用率的重要途徑之一。
交流 · 研討
交流 · 研討
人們通常會從哪些角度、依據什么標準來合理選擇燃料？
燃燒釋放熱量的多少
燃料的儲能
燃料的開采、運輸
燃料儲存的
條件、價格
燃料對生態
環境的影響
合理選
擇燃料
交流 · 研討
交流 · 研討
請同學們結合下表中的數據，評價煤、天然氣、氫氣、一氧化碳作為燃料的優缺點。
（注：煤的燃燒焓可用石墨的燃燒焓數據粗略估算）
物質 化學式 ΔH/(kJ/mol)
石墨 C(s) －393.5
氫氣 H2(g) －285.8
一氧化碳 CO(g) －283.0
甲烷 CH4(g) －890.3
表1 幾種物質的摩爾燃燒焓（298 K，101 kPa）
某物質的摩爾燃燒焓指在一定反應溫度和壓強條件下，1 mol純物質完全氧化為同溫下的指定產物時的焓變。
①N → N2(g) ② C→CO2(g)
③ S →SO2(g) ④H→H2O(l)
目前，煤在我國仍然是第一能源。但是，將煤直接用作燃料，不僅利用率低，而且會產生大量固體垃圾和多種有害氣體。為了解決這一問題，工業上通過煤的干餾、氣化和液化等方法來實現煤的綜合利用。煤的氣化是將煤轉化為可燃性氣體的過程，主要反應為：
C(s) ＋ H2O(g)===CO(g)＋ H2(g)
高溫
(1)你認為煤的氣化對于提高能源利用效率有哪些價值？
a.煤氣化后增大接觸面積，燃燒更充分，節約資源，減少成本；
b.減少燃料中N和S的含量，減少其氧化物對環境的污染；
c.更有利于運輸，氣體可通過管道運輸，減少損耗，降低成本。
(2)已知298 K、101 kPa時, 1 mol H2O(l) 變為H2O(g)需要吸收44.0 kJ的熱量。則上述煤的氣化反應的焓變是多少 ？
待求反應：
C(s) ＋ H2O(g)===CO(g)＋ H2(g)
高溫
ΔH＝？
已知反應：
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol-1
④H2O(l)===H2O(g) ΔH4＝＋44.0 kJ·mol-1
②CO(g)＋ O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－283.0 kJ·mol-1
③H2(g)＋ O2(g)===H2O(l) ΔH3＝－285.8 kJ·mol-1
①找出待求熱化學方程式中反應物與反應產物在已知熱化學方程式中的位置。
×(－1)
×(－1)
×(－1)
②調整已知熱化學方程式方向、計量數和ΔH。
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol-1
②CO2(g)===CO(g)＋ O2(g) ΔH2`＝＋283.0 kJ·mol-1
③H2O(l)===H2(g)＋ O2(g) ΔH3`＝＋285.8 kJ·mol-1
④H2O(g)===H2O(l) ΔH4`＝－44.0 kJ·mol-1
③加和已調整的熱化學方程式中的ΔH，確定待求反應的ΔH。
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol-1
②CO2(g)===CO(g)＋ O2(g) ΔH2`＝＋283.0 kJ·mol-1
③H2O(l)===H2(g)＋ O2(g) ΔH3`＝＋285.8 kJ·mol-1
④H2O(g)===H2O(l) ΔH4`＝－44.0 kJ·mol-1
ΔH＝ΔH1 ＋ΔH2`＋ ΔH3` ＋ΔH4`
ΔH＝＋131.3 kJ/mol
①熱化學方程式中物質的化學計量數同乘以某一數時，反應熱數值也必須乘以該數；
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， H的數值不變，但“+”、“-”號必須隨之改變；
④若熱化學方程式相減，最好能先把被減方程式進行顛倒，然后相加，更不易出錯。
應用蓋斯定律計算反應熱應注意：
【總結】若一個化學方程式可由另外幾個化學方程式相加減而得到，則該化學反應的焓變即為這幾個化學反應焓變的代數和。
【練一練】
1.判斷正誤
(1)對一個化學反應，在一定條件下，如果反應的途徑不同，其焓變一定不同(　　)
(2)使用催化劑能夠降低化學反應的反應熱(　　)
(3)化學反應的焓變與方程式的書寫方式無關(　　)
(4)同溫同壓下，反應H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH不同(　　)
(5)在 中,存在關系式:ΔH1=ΔH2+ΔH3。(　　)
2.按照蓋斯定律，結合下述反應方程式回答問題,已知：
①NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) △H1=-176kJ/mol
②NH3(g)+H2O(l)=NH3(aq) △H2=-35.1kJ/mol
③HCl(g) +H2O(l)=HCl(aq) △H3=-72.3kJ/mol
④NH3(aq)+ HCl(aq)=NH4Cl(aq) △H4=-52.3kJ/mol
⑤NH4Cl(s)+2H2O(l)= NH4Cl(aq) △H5=？
則第⑤個方程式中的反應熱△H是 。
根據蓋斯定律和上述反應方程式得：⑤=④+③+②-①，
即△H5 = +16.3kJ/mol
+16.3kJ/mol
3.化學反應N2(g)＋3H2(g)=2NH3(l)的能量變化如圖所示，該反應的ΔH為(　 )
A．＋2(a－b－c) kJ·mol－1 B．＋2(b－a) kJ·mol－1
C．＋(b＋c－a) kJ·mol－1 D．＋(a＋b) kJ·mol－1
A
4.蓋斯定律指出:化學反應的反應熱只與反應的始態(各反應物)和終態(各生成物)有關,而與具體反應進行的途徑無關。物質A在一定條件下可發生一系列轉化,由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|
B
反應焓變的計算
蓋斯定律
能源
摩爾燃燒焓
定義
意義
計算

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