化學：《化學反應熱的計算》課件10（46張PPT）（新人教版選修4）

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歡迎進入化學課堂 第三節(jié)化學反應熱的計算 第一章化學反應與能量 思考 為什么在熱化學反應方程式中通?？刹槐砻鞣磻獥l件 強調 正逆反應的反應熱效應數(shù)值相等 符號相反 不能省去 知識回顧 已知石墨的燃燒熱 H 393 5kJ mol1 寫出石墨的完全燃燒的熱化學方程式2 二氧化碳轉化為石墨和氧氣的熱化學方程式 應用 熱化學方程式還可以表示理論可進行實際難進行的化學反應 思考 298K 101kPa時 合成氨反應的熱化學方程式 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 92 38kJ mol在該溫度下 取1molN2 g 和3molH2 g 放在一密閉容器中 在催化劑存在進行反應 測得反應放出的熱量總是少于92 38kJ 其原因是什么 該反應是可逆反應 在密閉容器中進行該反應將達到平衡狀態(tài) 1molN2 g 和3molH2 g 不能完全反應生成2molNH3 g 因而放出的熱量總小于92 38kJ H2 g 1 2O2 g H2O g H1 241 8kJ mol那么 H2的燃燒熱 H究竟是多少 如何計算 已知 H2O g H2O l H2 44kJ molH2 g 1 2O2 g H2O l H H1 H2 285 8kJ molH2O l H2 g 1 2O2 g H 下列數(shù)據(jù) H1表示燃燒熱嗎 判斷 H 285 8kJ mol 正 逆反應的反應熱數(shù)值相等 符號相反 燃燒熱表示為 1 H2的燃燒熱是241 8kJ mol 2 H2的燃燒熱 H 285 8kJ mol 如何測定如下反應 C s 1 2O2 g CO g 的反應熱 H1 能直接測定嗎 如何測 若不能直接測 怎么辦 思考 計算 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(tài)和終態(tài)有關 而與反應的途徑無關 2 蓋斯定律直觀化 H H1 H2 CO g C s CO2 g 實例1 C s 1 2O2 g CO g H1 CO g 1 2O2 g CO2 g H2 283 0kJ mol C s O2 g CO2 g H3 393 5kJ mol H1 H2 H3 H1 H3 H2 393 5kJ mol 283 0kJ mol 110 5kJ mol 如何測定如下反應 C s 1 2O2 g CO g 的反應熱 H1 能直接測定嗎 如何測 若不能直接測 怎么辦 思考 計算 C s 1 2O2 g CO g H1 110 5kJ mol 已知C s 1 2O2 g CO g H1 110 5kJ mol2CO g O2 g 2CO2 g H2 566 0kJ mol求C s O2 g CO2 g H3 A 得出 393 5kJ molB 得出 676 5kJ mol 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 不論一步進行還是分步進行 始態(tài)和終態(tài)完全一致 蓋斯定律才成立 某些物質只是在分步反應中暫時出現(xiàn) 最后應該恰好消耗完 自主歸納 計算注意事項 自主歸納 解題步驟 確定待求的反應方程式 找出待求方程式中各物質出現(xiàn)在已知方程式的什么位置 根據(jù)未知方程式中各物質計量數(shù)和位置的需要對已知方程式進行處理 或調整計量數(shù) 或調整反應方向 實施疊加并檢驗上述分析的正確與否 有些化學反應進行很慢或不易直接發(fā)生 很難直接測得這些反應的反應熱 可通過蓋斯定律獲得它們的反應熱數(shù)據(jù) 2 蓋斯定律的應用 關鍵 目標方程式的 四則運算式 的導出 方法 1 寫出目標方程式確定 過渡物質 要消去的物質 2 然后用消元法逐一消去 過渡物質 導出 四則運算式 蓋斯簡介 例1 已知 CO g 1 2O2 g CO2 g H1 283 0kJ mol H2 g 1 2O2 g H2O l H2 285 8kJ mol C2H5OH l 3O2 g 2CO2 g 3H2O l H3 1370kJ mol試計算 2CO g 4H2 g H2O l C2H5OH l 的 H 解 2 4 H H1 2 H2 4 H3 283 2 2 285 8 4 1370 339 2kJ mol 例1 寫出石墨變成金剛石的熱化學方程式 25 101kPa時 說明 1 可以在書中查找需要的數(shù)據(jù) 2 并告訴大家你設計的理由 用一用蓋斯定律 石墨能直接變成金剛石嗎 先思考 之后小組討論匯報 觀察該熱化學方程式 回答 金剛石能自動變成石墨嗎 需要什么條件 若金剛石 石墨共1mol混合在氧氣中燃燒 產熱QKJ 則兩者的物質的量之比為 查燃燒熱表知 C 石墨 s O2 g CO2 g H1 393 5kJ mol C 金剛石 s O2 g CO2 g H2 395 0kJ mol 所以 得 C 石墨 s C 金剛石 s H 1 5kJ mol 石墨不會自動變成金剛石 石墨與金剛石的能量相差不遠 例3 在一定條件下 氫氣和丙烷燃燒的化學方程式為 2H2 g O2 f 2H2O l H 571 6kJ mol C3H8 g 5O2 g 3CO2 g 4H2O l H 2220kJ mol 5mol氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時放熱3847kJ 則氫氣和甲烷的體積比為 A 1 3 B 3 1 C 1 4 D 1 1 解1 設H2 C3H8的物質的量分別為x y 答 氫氣和丙烷的體積比為3 1 x y 5 571 6 2 x 2220y 3847 V H2 V C3H8 n H2 n C3H8 3 75 1 25 3 1 3 求混合物的組成 x 3 75mol y 1 25mol 例3 在一定條件下 氫氣和丙烷燃燒的化學方程式為 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol C3H8 g 5O2 g 3CO2 g 4H2O l H 2220kJ mol 5mol氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時放熱3847kJ 則氫氣和甲烷的體積比為 A 1 3 B 3 1 C 1 4 D 1 1 解2 1molH2燃燒放熱571 6kJ 2 285 8kJ 答 氫氣和丙烷的體積比為3 1 1molC3H8燃燒放熱2220kJ 1mol混合氣燃燒放熱3847kJ 5 769 4kJ H2285 8 C3H42220 769 4 1450 6 483 6 3 1 例3 在一定條件下 氫氣和丙烷燃燒的化學方程式為 2H2 g O2 g 2H2O 液 571 6kJ mol C3H8 g 5O2 g 3CO2 g 4H2O l 2220kJ mol 5mol氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時放熱3847kJ 則氫氣和甲烷的體積比為 A 1 3 B 3 1 C 1 4 D 1 1 解3 巧解 5mol混合氣中 C3H8物質的量必小于2mol H2的物質的量必大于3mol 2molC3H8燃燒放熱4440kJ 超過總放熱量3847kJ n H2 n C3H8 必大于3 2 選B 例4 已知 CH g 2O2 g CO2 g 2H2O l H Q1KJ mol2H2 g O2 g 2H2O g H Q2KJ mol2H2 g O2 g 2H2O l H Q3KJ mol常溫下 取體積比4 1的甲烷和氫氣的混合氣體11 2L 標況 經完全燃燒恢復常溫 放出的熱為 0 4Q1 0 05Q3 你知道 神六 的火箭燃料是什么嗎 例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 H1 67 2kJ molN2H4 g O2 g N2 g 2H2O l H2 534kJ mol假如都在相同狀態(tài)下 請寫出發(fā)射火箭反應的熱化學方程式 2N2H4 g 2NO2 g 3N2 g 4H2O l H 1135 2kJ mol 蓋斯定律 1 請用自己的話描述一下蓋斯定律 2 蓋斯定律有哪些用途 總結歸納 蓋斯定律 不管化學反應是一步完成或分幾步完成 其反應熱是相同 換句話說 化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關 而與反應的途徑無關 因為有些反應進行得很慢 有些反應不容易直接發(fā)生 有些反應的產品不純 有副反應發(fā)生 這給測定反應熱造成了困難 此時如果應用蓋斯定律 就可以間接地把它們的反應熱計算出來 二 反應熱的計算 利用反應熱的概念 蓋斯定律 熱化學方程式進行有關反應熱的計算 題型一 有關熱化學反應方程式的的含義及書寫 題型二 燃燒熱 中和熱的判斷 求算及測量 具體內容 1 已知一定量的物質參加反應放出的熱量 寫出其熱化學反應方程式 2 有關反應熱的計算 1 蓋斯定律及其應用 2 根據(jù)一定量的物質參加反應放出的熱量 或根據(jù)已知的熱化學方程式 進行有關反應熱的計算或比較大小 3 利用鍵能計算反應熱 例1 298K 101KPa時 將1 0g鈉與足量的氯氣反應 生成氯化鈉晶體并放出17 87KJ的熱量 求生成1mol氯化鈉的反應熱 二 有關反應熱的計算 課本P12例1 解 鈉與氯氣起反應的化學方程式如下 Na s 1 2Cl2 g NaCl s 23g mol H 1 0g 17 87kJ H 23g mol 17 87kJ 1 0g 411kJ mol 答 略 注意熱化學方程式正確書寫 特別注意有關單位的正確書寫 例2 乙醇的燃燒熱是 H 1366 8kJ mol 在25 101kPa時 1kg乙醇充分燃燒后放出多少熱量 課本P12例2 解 C2H6O l 3O2 g 2CO2 g 3H2O l 46g mol 1366 8kJ mol 1000gX X 1366 8kJ mol 1000g 46g mol 29710kJ 答 1kg乙醇燃燒后放出29710kJ熱量 設1kg乙醇燃燒后放出的熱量為X 例3 已知下列反應的反應熱為 1 CH3COOH l 2O2 g 2CO2 g 2H2O l H1 870 3kJ mol 2 C s O2 g CO2 g H2 393 5kJ mol 3 H2 g O2 g H2O l H3 285 8kJ mol試計算下列反應的反應熱 2C s 2H2 g O2 g CH3COOH l 練習1 在一定條件下 CO和CH4燃燒的熱化學方程式分別為 2CO g O2 g 2CO2 g H 566KJ molCH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890KJ mol由1摩CO和3摩CH4組成的混和氣在上述條件下完全燃燒時 釋放的熱量為 A 2912KJB 2953KJC 3236KJD 3867KJ B 已知 欲得到相同的熱量 需分別燃燒固體碳和氫氣的質量比約為 A 2 3 25B 12 3 25C 1 1D 393 5 241 8 B 變式練習1 氫氣 一氧化碳 辛烷 甲烷的熱化學方程式分別為 H2 g 1 2O2 g H2O l H 285 8kJ molCO g 1 2O2 g CO2 g H 283 0kJ molC8H18 l 25 2O2 g 8CO2 g 9H2O l H 5518kJ molCH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890 3kJ mol相同質量的氫氣 一氧化碳 辛烷 甲烷完全燃燒時放出熱量最少的是 A H2 g B CO g C C8H18 l D CH4 g B 變式練習2 1 已知 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ molCO g 1 2O2 g CO2 g H 283 0kJ mol某H2和CO的混合氣體完全燃燒時放出113 74kJ熱量 同時生成3 6g液態(tài)水 求原混合氣體中H2和CO的物質的量之比 課堂練習 列方程求解 若取金剛石和石墨的混合晶體共1mol在O2中完全燃燒 產生的熱量為QkJ 則金剛石和石墨的物質的量之比為 2 已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化學方程式為 C 金剛石 s O2 g CO2 g H1 395 41kJ mol C 石墨 s O2 g CO2 g H2 393 51kJ mol 課堂練習 課堂練習 3 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 Q2B Q1 Q2C Q1 Q2D 無法確定 A 設計合理的反應過程 注意反應熱的正 負號 蓋斯定律的靈活應用 小結 1 根據(jù)反應熱書寫熱化學方程式 2 有關熱化學方程式的計算 2 根據(jù)熱化學方程式求反應熱 3 求混合物的組成 例1 250C 1 01 105 Pa下 1g硫粉在氧氣中充分燃燒放出9 36kJ熱量 寫出硫燃燒的熱化學方程式 1 根據(jù)反應熱書寫熱化學方程式 1g硫粉在氧氣中充分燃燒放出9 36kJ熱量 32g 9 35kJ g 299 62kJ 1mol硫粉在氧氣中充分燃燒放出熱量為 S 固 O2 氣 SO2 氣 H 299 62kJ mol S O2 SO2 2 有關熱化學方程式的計算 1 熱化學方程式的書寫 練習1 250C 1 01 105 Pa下 4gCO在氧氣中燃燒生成CO2 放出9 6kJ熱量 寫出CO燃燒的熱化學方程式 2CO 氣 O2 氣 2CO2 氣 H 134 4kJ mol 2CO O2 2CO2 2 28g Q 9 6kJ 4g 解 設2molCO燃燒放出的熱量為Q 2 28g 4g Q 9 6kJ Q 134 4kJ 放熱 例2 在一定條件下 氫氣和甲烷燃燒的化學方程式為 2H2 g O2 g 2H2O l H 572kJ mol CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890kJ mol 由1mol氫氣和3mol甲烷組成的混合氣體在上述條件下完全燃燒時放出的熱量為多少 2 根據(jù)熱化學方程式求反應熱 解 Q 572kJ 2 890kJ 3 2956kJ 練習2 已知 2H2O l 2H2 g O2 g H 517 6kJ mol CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890 3kJ mol 則 1g氫氣和1g甲烷分別燃燒后 放出熱量之比約為 A 1 34 B 1 1 7 C 2 3 1 D 4 6 1 517 6 4 分析 890 3 16 517 6 890 3 4 選C 練習 1 下列說法不正確的是A 化學反應除了生成新物質外 還伴隨著能量的變化B 放熱反應不需要加熱就可以發(fā)生C 吸熱反應都需要加熱的反應條件D 化學反應放熱還是吸熱 取決于生成物具有的總能量和反應物總的能量的大小 2 造成溫室效應的年原因是人類向大氣排放了大量的A COB CO2C SO2D NO 3 根據(jù)能源的形成過程和時間長短 可以把能源分為可再生的能源和不可再生的能源 下列屬于可再生能源的是A 石油B 煤C 天然氣D 沼氣 4 已知25 101kPa下 石墨 金剛石燃燒的熱化學方程式分別為 據(jù)此判斷 下列說法正確的是 A 由石墨制備金剛石是吸熱反應 等質量時 石墨的能量比金剛石的低B 由石墨制備金剛石是吸熱反應 等質量時 石墨的能量比金剛石的高 C 由石墨制備金剛石是放熱反應 等質量時 石墨的能量比金剛石的低D 由石墨制備金剛石是放熱反應 等質量時 石墨的能量比金剛石的高 A C 石墨 s O2 g CO2 g H1 393 5kJ mol C 金剛石 s O2 g CO2 g H2 395 0kJ mol 練 5 在100g碳不完全燃燒所得氣體中 CO占1 3體積 CO2占2 3體積 且C s 1 2O2 g CO g 110 35kJ molCO g 1 2O2 g CO2 g 282 57kJ mol與這些碳完全燃燒相比 損失的熱量是 392 92kJB 2489 44kJC 784 92kJD 3274 3kJ C 練 練習6 某人浸泡在盛有60L水的浴盆中 在1h內 人體所散發(fā)的熱量使水溫從30 升到31 5 假設人體溫度保持恒定 且熱量沒有損失 該人一天可釋放多少熱量 1g脂肪燃燒放出39 7kJ的熱量 如果該人一天所需的熱量以攝入脂肪來計算 則他一天至少需要攝入多少克脂肪 已知水的比熱容為4 2kJ kg G H GermainHenriHess 1802 1850 俄國化學家 1802年8月7日生于瑞士日內瓦 1850年12月12日卒于俄國圣彼得堡 現(xiàn)為列寧格勒 3歲隨父僑居俄國 并在俄國受教育 1825年于多爾帕特大學獲醫(yī)學專業(yè)證書 同時受到了化學和地質學的基礎教育 1826 1827年 在斯德哥爾摩J J 貝采利烏斯的實驗室工作并從其學習化學 回俄國后在烏拉爾作地質勘探工作 后在伊爾庫茨克做醫(yī)生并研究礦物 1830年當選為圣彼得堡科學院院士 專門研究化學 任圣彼得堡工藝學院理論化學教授并在中央師范學院和礦業(yè)學院講授化學 1838年成為俄國科學院院士 蓋斯簡介 蓋斯早期研究了巴庫附近的礦物和天然氣 發(fā)現(xiàn)了蔗糖氧化生成糖二酸 他研究了煉鐵中的熱現(xiàn)象 作了大量的量熱工作 1836年發(fā)現(xiàn) 在任何一個化學反應過程中 不論該反應過程是一步完成還是分成幾步完成 反應所放出的總熱量相同 并于1840年以熱的加和性守恒定律公諸于世 后被稱為蓋斯定律 此定律為能量守恒定律的先驅 當一個反應不能直接發(fā)生時 應用此定律可間接求得反應熱 因此 蓋斯也是熱化學的先驅者 著有 純粹化學基礎 1834 曾用作俄國教科書達40年 蓋斯簡介 蓋斯定律是在熱力學第一定律之前發(fā)現(xiàn)的 實際上是熱力學第一定律在化學反應的具體體現(xiàn) 是狀態(tài)函數(shù)的性質 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(shù)方程那樣進行運算 從而可以根據(jù)已經準確測定的熱力學數(shù)據(jù)計算難以測定的反應熱 蓋斯簡介 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全