資源簡介

(共17張PPT)
第三節 化學反應熱的計算
第一章 化學反應與能量
一．蓋斯定律：
1.蓋斯定律的內容:不管化學反應是一步完成或分幾步完成,其反應熱相同。
換句話說,化學反應的反應熱只與反應體系的始態和終態有關,而與反應的途徑無關。
2，方程式和焓變的關系
如何測定如下反應:
C(s)+1/2O2(g)=CO(g)
的反應熱△H1
①能直接測定嗎？如何測？
[思考]
②若不能直接測，怎么辦？
CO(g)
C(s)
CO2(g)
H1
H3
H2
C(s)+1/2O2(g) = CO(g) △H1＝？
CO(g)+1/2O2(g) = CO2(g) △H2＝-283.0 kJ/mol
C(s)+O2(g) = CO2(g) △H3＝-393.5 kJ/mol
+)
△H1 + △H2 = △H3
∴△H1 = △H3 － △H2
= -393.5 kJ/mol －(-283.0 kJ/mol)
= -110.5 kJ/mol
蓋斯定律奠定了熱化學計算的基礎，使化學方程式像普通代數方程那樣進行運算，從而可以根據已經準確測定的熱力學數據計算難以測定的反應熱
△H.
蓋斯定律
例：寫出金剛石變成石墨的熱化學方程式 (25℃,101kPa時)
燃燒熱：
①C(石墨，s)+O2(g)==CO2(g)
△H1= -393.5kJ/mol
②C(金剛石，s)+O2(g)==CO2(g)
△H2= -395.0kJ/mol
所以， ② - ①得：
C(金剛石，s) = C(石墨，s)
△H= -1.5kJ/mol
①C(石墨，s)+O2(g)==CO2(g)
△H1=-393.5kJ/mol
②C(金剛石，s)+O2(g)==CO2(g)
△H2=-395.0kJ/mol
觀察該熱化學方程式，回答：金剛石能自動變成石墨嗎？
不會，哪怕它們的能量相差不遠。
例：某次發射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃燒，生成N2、液態H2O。已知：
① N2(g)+2O2(g)==2NO2(g)
△H1= +67.2kJ/mol
② N2H4(g)+O2(g)==N2(g) + 2H2O(l)
△H2= - 534kJ/mol
假如都在相同狀態下，請寫出發射火箭反應的熱化學方程式。
2 N2H4(g)+ 2NO2(g)== 3N2(g)+4H2O(l) △H= -1135.2kJ/mol
②×2- ①得：
蓋斯定律計算反應熱解題流程
第一步——確定待求化學方程式
第二步——依次找出待求方程式中各物質在已知方程式中的位置
第三步——同側相加，異側相減
第四步——系數定乘數
第五步——由計算規則計算待求反應△H
第六步——檢查
技巧：先處理只在已知反應出現一次的物質
典例1
二氧化碳催化加氫制甲醇，有利于減少溫室氣體二氧化碳。回答下列問題：
(1)二氧化碳加氫制甲醇的總反應可表示為：
該反應一般認為通過如下步驟來實現：
①
②
總反應的_______ kJ/mol ；
典例2
　已知下列熱化學方程式：
Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)
ΔH＝－24.8 kJ·mol－1
Fe2O3(s)＋CO(g)===Fe3O4(s)＋CO2(g)
ΔH＝－15.73 kJ·mol－1
Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)
ΔH＝＋640.4 kJ·mol－1
則14 g CO氣體還原足量FeO固體得到Fe單質和CO2氣體時對應的ΔH約為(　　)
A．－218 kJ·mol－1 B．－109 kJ·mol－1
C．＋218 kJ·mol－1 D．＋109 kJ·mol－1
典例3
硫酸是一種重要的基本化工產品，接觸法制硫酸生產中的關鍵工序是SO2的催化氧
化：SO2(g)+O2(g) SO3(g) ΔH= 98 kJ·mol 1。回答下列問題：
（1）釩催化劑參與反應的能量變化如圖(a)所示，V2O5(s)與SO2(g)反應生成VOSO4(s)和V2O4(s)的熱化學方程式為：_________________。
(1)求總反應的反應熱，不能不假思索地將各步反應的反應熱簡單相加.
參照新的熱化學方程式(目標熱化學方程式)，結合原熱化學方程式(一般為2～3個)進行合理“變形”，如熱化學方程式顛倒、乘或除以某一個數，然后將它們相加、減，得到目標熱化學方程式，可得出目標熱化學方程式的ΔH與原熱化學方程式之間ΔH的換算關系。
(2)當熱化學方程式乘、除以某一個數時，ΔH也應相應地乘、除以某一個數；方程式進行加減運算時，ΔH也同樣要進行加減運算，且要帶“＋”“－”符號。
(3)將一個熱化學方程式顛倒書寫時，ΔH的符號也隨之改變，但數值不變。
(4)在涉及反應過程中，會遇到同一物質的三態(固、液、氣)的相互轉化，狀態由固―→液―→氣變化時，會吸熱；反之會放熱。
（6）不論一步進行還是分步進行，始態和終態完全一致，蓋斯定律才成立。
（7）某些物質只是在分步反應中暫時出現，最后應該恰好消耗完。
自主歸納： 計算注意事項
【練習】已知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
③C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3H2O(l);
ΔH3=-1370 kJ/mol 試計算:
④2CO(g)＋ 4 H2(g) = H2O(l)＋ C2H5OH (l)
的ΔH
【解】：①×2 + ②×4 - ③ = ④ ΔH＝ΔH1×2 ＋ΔH2×4 －ΔH3 ＝－283.2×2 －285.8×4 ＋1370 ＝－339.2 kJ/mol
應用蓋斯定律的計算
已知下列反應的反應熱為
⑴ CH3COOH (l) + 2O2(g) = 2CO2(g) + 2H2O(l)
△H1= -870.3 kJ/mol
⑵ C(s) + O2 (g) = CO2(g)
△H2= -393.5 kJ/mol
⑶ H2(g) + O2(g) =H2O(l)
△H3= -285.8 kJ/mol
試計算下述反應的反應熱：
2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) = CH3COOH (l)
【解】分析各方程式的關系，知
將方程式按⑵ × 2 + ⑶ × 2 - ⑴組合得上述反應方程式
即：△H = 2△H 2 + 2△H3 - △H1
△H =2[(-393.5kJ/mol) + (-285.8kJ/mol)]
-(-870.3kJ/mol)
= - 488.3kJ/mol
答：2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g)=CH3COOH (l)
反應熱為- 488.3kJ/mol

展開更多......

收起↑