高中化學 1.3《化學反應熱的計算》課件2 新人教版選修4.ppt

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第一章化學反應與能量,第三節(jié)化學反應熱的計算,在化學科研中，經(jīng)常要通過實驗測定物質在發(fā)生化學反應時所放出或吸收的熱量。但是某些物質的反應熱，由于種種原因不能直接測得，只能通過化學計算的方式間接獲得。在生產(chǎn)中，對燃料的燃燒、反應條件的控制以及廢熱的利用，也需要反應熱計算。,一、蓋斯定律,1840年，瑞士化學家蓋斯（G．H．Hess）通過大量實驗事實證明，不管化學反應是一步完成或分幾步完成，其反應熱是相同的。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。這就是蓋斯定律。,看下面的圖理解蓋斯定律,某人從山下A到達山頂B，無論是翻山越嶺攀登而上，還是坐纜車直奔山頂，其所處的海拔都高了300m即山的高度與A、B點的海拔有關，而與由A點到達B點的途徑無關這里的A相當于反應體系的始態(tài)，B相當于反應體系的終態(tài).山的高度相當于化學反應的反應熱,,用能量守恒定律論證蓋斯定律,先從始態(tài)S變化到到終態(tài)L，體系放出熱量（△H10)。經(jīng)過一個循環(huán)，體系仍處于S態(tài)，因為物質沒有發(fā)生變化，所以就不能引發(fā)能量變化，即△H1+△H2≡0,,蓋斯定律在科學研究中的重要意義,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(chǎn)品不純（有副反應發(fā)生）這些都給測量反應熱造成了困難利用蓋斯定律可以間接地把它們的反應熱計算出來,C（s）+O2（g）=CO（g）因為C燃燒時不可能完全生成CO，總有一部分CO2生成，因此這個反應的ΔH無法直接測得，請同學們自己根據(jù)蓋斯定律設計一個方案計算該反應的ΔH。提示（1)C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol(2)CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H3=-283.0kJ/mol,△H1=△H2+△H3△H2=△H1-△H3=-393.5kJ/mol-(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/molC(s)+O2(g)=CO(g)△H=-110.5kJ/mol,同素異形體相互轉化但反應熱相當小而且轉化速率慢，有時還很不完全，測定反應熱很困難。現(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的觀點“不管化學反應是一步完成或分幾步完成，這個總過程的熱效應是相同的”。已知：,P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)；=-2983.2kJ/mol,P(s、紅磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)；=-738.5kJ/mol,試寫出白磷轉化為紅磷的熱化學方程式_________________________________。,1、熱化學方程式同乘以一個數(shù)時，反應熱數(shù)值也必須同乘以該數(shù)值；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的符號也要隨之改變,注意要點,二、反應熱的計算,有關熱化學方程式的計算【例1】25℃、101kPa時，使1.0g鈉與足量的氯氣反應，生成氯鈉晶體并放出17.87kJ的熱量，求生成1mol氯化鈉的反應熱。,【解】Na(g)+Cl2(g)==NaCl(s)17.87kJ/1g23g/mol=411kJ/mol答：生成1molNaCl的反應熱為-411kJ/mol,變式練習CH４(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(jīng)完全燃燒恢復常溫,放出的熱為:,0.4Q1+0.05Q3,有關燃燒熱的計算【例2】乙醇的燃燒熱△H=-1366.8kJ/mol，在25℃、101kPa時，1kg乙醇充分燃燒后放出多少熱量？,【解】n(C2H5OH)=1000g/46g/mol=21.74mol1kgC2H5OH燃燒后產(chǎn)生的熱量：1366.8kJ/mol21.74mol=2.971104kJ答：1kgC2H5OH燃燒后放出2.971104kJ的熱量。,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,①C(s，石墨)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol②C(s，金剛石)+O2(g)=CO2(g)△H2=-395.0kJ/mol,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,應用蓋斯定律的計算【例3】已知下列反應的反應熱為⑴CH3COOH(l)+2O2(g)==2CO2(g)+2H2O(l)△H1=-870.3kJ/mol⑵C(s)+O2(g)==CO2(g)△H2=-393.5kJ/mol⑶H2(g)+O2(g)==H2O(l)△H3=-285.8kJ/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2[⑵+⑶]-⑴組合得上述反應方程式即：△H=2[△H2+△H3]-△H1△H=2[(-393.5kJ/mol)+(-285.8kJ/mol)]-(-870.3kJ/mol)=-488.3kJ/mol答：反應2C(s)+2H2(g)+O2(g)==CH3COOH(l)反應熱為-488.3kJ/mol,練習題,1、火箭發(fā)射時用肼N2H4(l)作燃料，NO2作氧化劑，反應生成N2和H2O(l)，查課本第7面上相關數(shù)據(jù)寫出該反應的熱化學方程式。,N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+68kJ/molN2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=-622kJ/molN2H4(l)+NO2(g)=3/2N2(g)+2H2O(l)△H=-622kJ/mol–(68kJ/mol)/2=-656kJ/mol,2、將煤轉化為水煤氣的主要反應為:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g).已知:C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ/molH2(g)+O2(g)=H2O(g)△H2=-242.0kJ/molCO(g)+O2(g)=CO2(g)△H3=-283.0kJ/mol⑴寫出制取水煤氣的熱化學方程式.,C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+110.5kJ/mol,⑵比較反應熱數(shù)據(jù)可知,1molH2和1molCO完全燃燒放出的熱量之和比1molC(s)完全燃燒放出的熱量（）。甲同學據(jù)此認為“煤炭燃燒時加用量水可以使煤炭燃燒時放出更多的熱量”。乙同學根據(jù)蓋斯定律通過計算，認為“將煤轉化為水煤氣再燃燒放出的熱量與直接燃燒煤放出的熱量一樣多”。你的觀點呢？乙同學是怎樣計算的？你能重現(xiàn)乙的計算過程嗎？,多,乙同學的計算過程：C(s)+H2O(g)+O2(g)→CO2(g)+H2O(g)△H1C(s)+H2O(g)+O2(g)→CO(g)+H2(g)+O2(g)△H2CO(g)+H2(g)+O2(g)→CO(g)+H2O(g)+1/2O2(g)△H3CO(g)+H2O(g)+1/2O2(g)→CO2(g)+H2O(g)△H4則有：△H1=△H2+△H3+△H4,反應熱計算的常見題型：1、化學反應中物質的量的變化與反應能量變化的定量計算。2、理論推算反應熱：依據(jù)：物質變化決定能量變化（1）蓋斯定律（2）通過已知熱化學方程式的相加，得出新的熱化學方程式：,設計合理路徑路徑1總能量變化等于路徑2總能量變化,物質的疊加，反應熱的疊加,反應熱的計算依據(jù),1）熱化學方程式與數(shù)學上的代數(shù)方程式相似，可以移項同時改變正負號，各項的化學計量數(shù)包括△H的數(shù)值可以同時擴大或縮小相同的倍數(shù)；2）根據(jù)蓋斯定律，可以將兩個或兩個以上的熱化學方程式包括其△H相加或相減，得到一個新的熱化學方程式；3）可燃物完全燃燒產(chǎn)生的熱量=可燃物的物質的量燃燒熱；,4）根據(jù)反應物中化學鍵斷裂所吸收的能量與形成生成物中的化學鍵所放出的能量，△H=反應物中的化學鍵斷裂所吸收的能量和-生成物中的化學鍵形成所放出的能量和；5）根據(jù)反應物和生成物的總能量計算△H=E生成物-E反應物,