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第二節(jié) 反應熱的計算
第一章　化學反應的熱效應
問題：目前我們學過哪些方法可以確定一個反應的反應熱？
①用量熱計直接測量
②宏觀：ΔH = E(生總)— E(反總)
③微觀：ΔH = E(反應物的鍵能總和)- E(生成物鍵能總和)
或者：ΔH = E(吸)- E(放)
如，中和反應的反應熱測定
【思考與討論】
請判斷以下反應的反應熱是否可以通過實驗直接測定，說出你的理由。
C(s) + 1/2O2(g) = CO (g)
該反應的反應熱是無法直接測定的。
因為 C燃燒時不可能全部生成CO，總有一部分CO2生成。
可以利用“蓋斯定律”進行計算
什么是“蓋斯定律”？
1836年，化學家蓋斯(G.H. Hess，1802-1850)從大量的實驗中總結(jié)出一條規(guī)律：一個化學反應，不管是一步完成的還是分幾步完成的，其反應熱是相同的。這就是蓋斯定律。
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(tài)(各反應物)和終態(tài)有關，而與的途徑無關。
A點相當于反應體系始態(tài)，B點相當于終態(tài)，人的勢能相當于反應熱
板書
蓋斯定律
內(nèi)容：一個化學反應，不管是一步完成的還是分幾步完成的，
其反應熱是相同的。
特點：
反應熱只與始態(tài)、終態(tài)有關，與途徑無關。
ΔH =ΔH1+ΔH2 = ΔH3+ΔH4 +ΔH5
L
ΔH
S
A
ΔH1
ΔH2
B
C
ΔH3
ΔH4
ΔH5
（始態(tài)）
（終態(tài)）
殊途同歸
(1)從反應途徑角度
經(jīng)過一個循環(huán)，體系仍處于S態(tài)，因為物質(zhì)沒有發(fā)生變化，所以就不能引發(fā)能量變化，即 H1+ H2=0
先從始態(tài)S變化到終態(tài)L 體系放出熱量( H1 <0)
始態(tài)(S)
然后從L到S，體系吸收熱量( H2>0)
終態(tài)(L)
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
(2)能量守恒角度
△H1 +△H2 ≡ 0
對于任意一個反應，無論該反應從什么途徑發(fā)生，從反應開始到反應結(jié)束，能量既不增加，也不減少，只是從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式
蓋斯定律在科學研究中的重要意義：
蓋斯定律的提出，為反應熱的研究提供了極大的方便，使一些不易測定或無法測定的化學反應的反應熱可以通過推算間接求得。
反應速率很慢
副反應較多
不容易直接發(fā)生的反應
蓋斯定律
的意義
板書
蓋斯定律
內(nèi)容：一個化學反應，不管是一步完成的還是分幾步完成的，
其反應熱是相同的。
特點：
反應熱只與始態(tài)、終態(tài)有關，與途徑無關。
意義：
可間接計算求得某些無法直接測得的反應熱。
NO.2
蓋斯定律的應用
C(s)+ O2(g)
CO2(g)
△H1
△H
△H1＝ △H ＋ △H2
CO(g) + 1/2 O2(g)
△H2
△H ＝△H1 － △H2
C(s)+1/2O2(g) = CO(g) △H＝？
物質(zhì) 燃燒熱
ΔH (kJ/mol)
C(s) 393.5
CO(g) 283.0
思路1：虛擬路徑法
路徑I
路徑II
= 393.5 kJ/mol ( 283.0 kJ/mol)
= 110.5 kJ/mol
③C(s) +1/2 O2(g) ＝ CO(g) △H3＝？
②CO(g)+ 1/2O2(g) ＝ CO2(g) △H2＝－283.0 kJ/mol
①C(s) + O2(g) ＝ CO2(g) △H1＝－393.5 kJ/mol
--- 加合法
思路2：代數(shù)運算法
ΔH3=ΔH 1+(－ΔH2) = -393.5kJ/mol+283.0kJ/mol =-110.5kJ/mol
③ =①+ (- ②)
① C(s)+ O2(g)==CO2(g)
-②CO2(g) == CO(g)+1/2O2(g)
+)
③ C(s)+1/2O2(g)=CO(g)
ΔH1= 393.5 kJ/mol
－ΔH2= +283.0 kJ/mol
板書
蓋斯定律
內(nèi)容：一個化學反應，不管是一步完成的還是分幾步完成的，
其反應熱是相同的。
特點：
反應熱只與始態(tài)、終態(tài)有關，與途徑無關。
意義：
可間接計算求得某些無法直接測得的反應熱。
應用
虛擬路徑法
代數(shù)運算法
H2(g)+1/2O2(g) = H2O(g) △H1=－241.8kJ/mol
？
H2O(g) = H2O(l) △H2=－44.60kJ/mol
求H2的燃燒熱△H ？
已知：
ΔH = ΔH1 + ΔH2
= （-241.8kJ/mol）+ （-44.0kJ/mol）
= -285.8kJ/mol
H2(g)+1/2O2(g) = H2O(l) △H =
小結(jié)：利用蓋斯定律計算反應熱的一般步驟
(1)確定待求反應的熱化學方程式，給已知方程式編號；
(2)找出待求熱化學方程式中各物質(zhì)出現(xiàn)在已知方程式中的位置(是同側(cè)還是異側(cè))；----
(3)利用同側(cè)相加、異側(cè)相減進行處理；
(4)根據(jù)待求方程式中各物質(zhì)計量數(shù)和位置的需要，對已知方程式進行處理，或調(diào)整計量數(shù)，或調(diào)整反應方向，消去中間產(chǎn)物；
(5)實施疊加并檢驗上述分析的正確與否。
唯一入手
關 鍵：唯一入手、同加異減、“四則運算式”
1、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) + 3 H2O(l)ΔH3=-1370 kJ/mol
　　
試計算④2CO(g)＋ 4 H2(g)=H2O(l)＋ C2H5OH(l) 的ΔH=

④ = ①×2 + ②×4 - ③
　ΔH＝ΔH1×2 ＋ΔH2×4 －ΔH3
＝－283.2×2 －285.8×4 ＋1370
＝－339.2 kJ/mol
注意： ΔH要帶正負號進行計算
2、某次發(fā)射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃燒，生成N2、液態(tài)H2O。
已知：
N2(g)+2O2(g)==2NO2(g) ΔH1=+67.2kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l) ΔH2=-534kJ/mol
請寫出發(fā)射火箭反應的熱化學方程式。
③=②×2 - ①
2N2H4(g)+ 2NO2(g) = 3N2(g)+4H2O(l) △H3=
-1135.2kJ/mol
趁熱打鐵
1、下列關于蓋斯定律描述不正確的是（ ）
A、化學反應的反應熱不僅與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，
也與反應的途徑有關
B、蓋斯定律遵守能量守恒定律
C、利用蓋斯定律可間接計算通過實驗難測定的反應的反應熱
D、利用蓋斯定律可以計算有副反應發(fā)生的反應的反應熱
A
2、已知膽礬溶于水時溶液溫度降低，膽礬分解的熱化學方程式為
CuSO4 5H2O(s) = CuSO4(s)+5H2O(l) △H=+Q1kJ/mol
室溫下，若將1mol無水硫酸銅溶解為溶液 時放熱Q2kJ，則（ ）
A、Q1>Q2 B、Q1=Q2 C、Q1A
3、 已知下列熱化學方程式：
① CH3COOH(l)+ 2O2(g) ═2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1＝﹣870.3 kJ/mol
② C (s) + O2（g）═CO2（g） ΔH2＝﹣393.5 kJ/mol
③ H2(g) + O2（g）═H2O（l） ΔH3＝﹣285.8 kJ/mol
則反應 2C(s) +2H2（g）+O2（g）＝CH3COOH（l）的焓變ΔH為（　　）
A．244.15kJ mol﹣1 B．﹣224.15kJ mol﹣1
C．488.3kJ mol﹣1 D．﹣488.3kJ mol﹣1
D
NO.3
反應熱的計算
反應熱的計算
依據(jù)鍵能計算
依據(jù)反應物生成物總能量計算
依據(jù)燃燒熱計算
Q放=n(可燃物)×|ΔH|
依據(jù)蓋斯定律計算
依據(jù)熱化學方程式計算
【例題1】黃鐵礦(主要成分為FeS2)的燃燒是工業(yè)上制硫酸時得到SO2的
途徑之一,反應的化學方程式為:
在25℃和101kPa時,1molFeS2(s)完全燃燒生成Fe2O3(s)和SO2(g)時放出853kJ的熱量。這些熱量(工業(yè)中叫做“廢熱”)在生產(chǎn)過程中得到了充分利用,大大降低了生產(chǎn)成本,對于節(jié)約資源、能源循環(huán)利用具有重要意義。
(1)請寫出FeS2燃燒的熱化學方程式。
(2)計算理論上1kg黃鐵礦(FeS2的含量為90%)完全燃燒放出的熱量。
4FeS 2 +11O2 2Fe2O 3 +8SO 2
[解]
(1) FeS2燃燒的熱化學方程式為：
FeS2 (s) + O2 (g) ＝ Fe2O3 (s) +2SO2 (g)
11
4
1
2
ΔH= 853 kJ/mol
（2）
m(FeS2)=1000g×90%＝900g
n(FeS2)=
m(FeS2)
M(FeS2)
900g
120g mol-1
=
M(FeS2)= 120g mol-1
=
7.5mol
Q放=
7.5mol× 853 kJ/mol=6398kJ
答：（1） FeS2燃燒的熱化學方程式為：
FeS2 (s) + O2 (g) ＝ Fe2O3 (s) +2SO2 (g)
11
4
1
2
ΔH= 853 kJ/mol
（2）理論上1kg黃鐵礦完全燃燒放出的熱量為6398kJ。
[例題2]葡萄糖是人體所需能量的重要來源之一，設它在人體組織中完全氧化時的熱化學方程式為：
C6H12O6 (s) +6O2 (g)=6CO 2 (g) +6 H2O(l) ΔH= -2800kJ ·mol -1
計算100g葡萄糖在人體組織中完全氧化時產(chǎn)生的熱量。
[解]
n(C6H12O6)=
m(C6H12O6)
M(C6H12O6)
100g
180g mol-1
=
M(C6H12O6)= 180g mol-1
=
0.556mol
Q放=
0.556mol× 2800 kJ/mol=1557kJ
答： 100g葡萄糖在人體組織中完全氧化時產(chǎn)生的熱量為1557kJ。
[例題3]焦炭與水蒸氣反應、甲烷與水蒸氣反應均是工業(yè)上制取氫氣的重要方法，這兩個反應的熱化學方程式分別為：
①C (s) +H2O (g)=CO (g) +H2(g) ΔH1=+131.5kJ ·mol -1
②CH4 (g) +H2O (g)=CO (g) +3H2(g) ΔH2=+205.9kJ ·mol -1
試計算的 ③CH4 (g) ＝ C (s) + 2H2(g) 的ΔH。
[解]
ΔH=(－ΔH1 )+ΔH2 = -131.5kJ/mol+205.9kJ/mol =+74.4kJ/mol
③ = -①+ ②
答： CH4 (g) ＝ C (s) + 2H2(g) 的ΔH =+74.4kJ/mol 。
趁熱打鐵
練習1、黑火藥是中國古代的四大發(fā)明之一，其爆炸的熱化學方程式為S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)=K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)　ΔH＝x kJ·mol－1
已知：碳的燃燒熱ΔH1＝a kJ·mol－1
S(s)＋2K(s)=K2S(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1
2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)=2KNO3(s)　ΔH3＝c kJ·mol－1
則x為(　　)
A、3a＋b－c　　　B、c－3a－b　　　
C、a＋b－c　　　 D、c－a－b
A
練習2、已知下列反應的反應熱
CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H1= -870.3 kJ/mol
C(s) + O2 (g) = CO2(g) △H2= -393.5 kJ/mol
H2(g) + 1/2O2(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) △H
△H = 2△H2 +2△H 3- △H1= -488.3kJ/mol
練習3、0.3mol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)B2O3和液態(tài)水，放出649.5kJ熱量，其熱化學方程式為____________________________________________________。
又已知H2O(l) = H2O(g) △H=+44kJ/mol，則11.2L（標況）乙硼烷完全燃燒生成氣態(tài)水時放出熱量是多少千焦？ 。
B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l) △H =-2165kJ/mol
1016.5kJ
例4、CH4 、CO2催化重整不僅可以得到合成氣(CO和H2)，還
對溫室氣體的減排具有重要意義。
CH4 、CO2催化重整反應為CH4(g)＋CO2(g)══2CO(g)＋2H2(g)。
已知：C(s)＋2H2(g)══CH4(g)　ΔH＝－75 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)══CO2(g)　ΔH＝－394 kJ·mol－1
C(s)＋1/2O2(g)══CO(g)　ΔH＝－111 kJ·mol－1
該催化重整反應的ΔH＝_________kJ·mol－1。
+247　
①C(s)＋H2O(g) = CO(g) ＋ H2 (g) ΔH1=+131.5kJ/mol
②CH4(g)＋ H2O(g)= CO (g)＋3H2(g) ΔH2=+205.9 kJ/mol
試計算 CH4 (g) = C(s)＋2H2(g) 的ΔH。
CH4 (g) = C(s)＋2H2(g) ΔH=-ΔH1+ ΔH2 =+74.4kJ/mol
例5、焦炭與水蒸氣反應、甲烷與水蒸氣反應均是工業(yè)上制取
氫氣的重要方法。這兩個反應的熱化學方程式分別為：

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