化學(xué)：《化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算》課件10（46張PPT）（新人教版選修4）

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歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算 第一章化學(xué)反應(yīng)與能量 思考 為什么在熱化學(xué)反應(yīng)方程式中通?？刹槐砻鞣磻?yīng)條件 強(qiáng)調(diào) 正逆反應(yīng)的反應(yīng)熱效應(yīng)數(shù)值相等 符號(hào)相反 不能省去 知識(shí)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(xué)方程式2 二氧化碳轉(zhuǎn)化為石墨和氧氣的熱化學(xué)方程式 應(yīng)用 熱化學(xué)方程式還可以表示理論可進(jìn)行實(shí)際難進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng) 思考 298K 101kPa時(shí) 合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)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(jìn)行反應(yīng) 測(cè)得反應(yīng)放出的熱量總是少于92 38kJ 其原因是什么 該反應(yīng)是可逆反應(yīng) 在密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng)將達(dá)到平衡狀態(tài) 1molN2 g 和3molH2 g 不能完全反應(yīng)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(jì)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(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等 符號(hào)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(cè)定如下反應(yīng) C s 1 2O2 g CO g 的反應(yīng)熱 H1 能直接測(cè)定嗎 如何測(cè) 若不能直接測(cè) 怎么辦 思考 計(jì)算 一 蓋斯定律 1 蓋斯定律的內(nèi)容 不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成 其反應(yīng)熱相同 換句話說 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān) 而與反應(yīng)的途徑無關(guān) 2 蓋斯定律直觀化 H H1 H2 CO g C s CO2 g 實(shí)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(cè)定如下反應(yīng) C s 1 2O2 g CO g 的反應(yīng)熱 H1 能直接測(cè)定嗎 如何測(cè) 若不能直接測(cè) 怎么辦 思考 計(jì)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(yīng)的反應(yīng)熱 不能不假思索地將各步反應(yīng)的反應(yīng)熱簡單相加 不論一步進(jìn)行還是分步進(jìn)行 始態(tài)和終態(tài)完全一致 蓋斯定律才成立 某些物質(zhì)只是在分步反應(yīng)中暫時(shí)出現(xiàn) 最后應(yīng)該恰好消耗完 自主歸納 計(jì)算注意事項(xiàng) 自主歸納 解題步驟 確定待求的反應(yīng)方程式 找出待求方程式中各物質(zhì)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(zhì)計(jì)量數(shù)和位置的需要對(duì)已知方程式進(jìn)行處理 或調(diào)整計(jì)量數(shù) 或調(diào)整反應(yīng)方向 實(shí)施疊加并檢驗(yàn)上述分析的正確與否 有些化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行很慢或不易直接發(fā)生 很難直接測(cè)得這些反應(yīng)的反應(yīng)熱 可通過蓋斯定律獲得它們的反應(yīng)熱數(shù)據(jù) 2 蓋斯定律的應(yīng)用 關(guān)鍵 目標(biāo)方程式的 四則運(yùn)算式 的導(dǎo)出 方法 1 寫出目標(biāo)方程式確定 過渡物質(zhì) 要消去的物質(zhì) 2 然后用消元法逐一消去 過渡物質(zhì) 導(dǎo)出 四則運(yùn)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(jì)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(xué)方程式 25 101kPa時(shí) 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(shè)計(jì)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(bào) 觀察該熱化學(xué)方程式 回答 金剛石能自動(dòng)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(chǎn)熱QKJ 則兩者的物質(zhì)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(huì)自動(dòng)變成金剛石 石墨與金剛石的能量相差不遠(yuǎn) 例3 在一定條件下 氫氣和丙烷燃燒的化學(xué)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(shí)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(shè)H2 C3H8的物質(zhì)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(xué)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(shí)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(xué)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(shí)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(zhì)的量必小于2mol H2的物質(zhì)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(biāo)況 經(jīng)完全燃燒恢復(fù)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(qǐng)寫出發(fā)射火箭反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 2N2H4 g 2NO2 g 3N2 g 4H2O l H 1135 2kJ mol 蓋斯定律 1 請(qǐng)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(jié)歸納 蓋斯定律 不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成 其反應(yīng)熱是相同 換句話說 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān) 而與反應(yīng)的途徑無關(guān) 因?yàn)橛行┓磻?yīng)進(jìn)行得很慢 有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生 有些反應(yīng)的產(chǎn)品不純 有副反應(yīng)發(fā)生 這給測(cè)定反應(yīng)熱造成了困難 此時(shí)如果應(yīng)用蓋斯定律 就可以間接地把它們的反應(yīng)熱計(jì)算出來 二 反應(yīng)熱的計(jì)算 利用反應(yīng)熱的概念 蓋斯定律 熱化學(xué)方程式進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算 題型一 有關(guān)熱化學(xué)反應(yīng)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(cè)量 具體內(nèi)容 1 已知一定量的物質(zhì)參加反應(yīng)放出的熱量 寫出其熱化學(xué)反應(yīng)方程式 2 有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算 1 蓋斯定律及其應(yīng)用 2 根據(jù)一定量的物質(zhì)參加反應(yīng)放出的熱量 或根據(jù)已知的熱化學(xué)方程式 進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算或比較大小 3 利用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱 例1 298K 101KPa時(shí) 將1 0g鈉與足量的氯氣反應(yīng) 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(yīng)熱 二 有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算 課本P12例1 解 鈉與氯氣起反應(yīng)的化學(xué)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(xué)方程式正確書寫 特別注意有關(guān)單位的正確書寫 例2 乙醇的燃燒熱是 H 1366 8kJ mol 在25 101kPa時(shí) 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(shè)1kg乙醇燃燒后放出的熱量為X 例3 已知下列反應(yīng)的反應(yīng)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(jì)算下列反應(yīng)的反應(yīng)熱 2C s 2H2 g O2 g CH3COOH l 練習(xí)1 在一定條件下 CO和CH4燃燒的熱化學(xué)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(shí) 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(zhì)量比約為 A 2 3 25B 12 3 25C 1 1D 393 5 241 8 B 變式練習(xí)1 氫氣 一氧化碳 辛烷 甲烷的熱化學(xué)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(zhì)量的氫氣 一氧化碳 辛烷 甲烷完全燃燒時(shí)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(xí)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(shí)放出113 74kJ熱量 同時(shí)生成3 6g液態(tài)水 求原混合氣體中H2和CO的物質(zhì)的量之比 課堂練習(xí) 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(chǎn)生的熱量為QkJ 則金剛石和石墨的物質(zhì)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(xué)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(xí) 課堂練習(xí) 3 已知膽礬溶于水時(shí)溶液溫度降低 膽礬分解的熱化學(xué)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(shí)放熱Q2kJ 則 A Q1 Q2B Q1 Q2C Q1 Q2D 無法確定 A 設(shè)計(jì)合理的反應(yīng)過程 注意反應(yīng)熱的正 負(fù)號(hào) 蓋斯定律的靈活應(yīng)用 小結(jié) 1 根據(jù)反應(yīng)熱書寫熱化學(xué)方程式 2 有關(guān)熱化學(xué)方程式的計(jì)算 2 根據(jù)熱化學(xué)方程式求反應(yīng)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(xué)方程式 1 根據(jù)反應(yīng)熱書寫熱化學(xué)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(guān)熱化學(xué)方程式的計(jì)算 1 熱化學(xué)方程式的書寫 練習(xí)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(xué)方程式 2CO 氣 O2 氣 2CO2 氣 H 134 4kJ mol 2CO O2 2CO2 2 28g Q 9 6kJ 4g 解 設(shè)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(xué)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(shí)放出的熱量為多少 2 根據(jù)熱化學(xué)方程式求反應(yīng)熱 解 Q 572kJ 2 890kJ 3 2956kJ 練習(xí)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(xí) 1 下列說法不正確的是A 化學(xué)反應(yīng)除了生成新物質(zhì)外 還伴隨著能量的變化B 放熱反應(yīng)不需要加熱就可以發(fā)生C 吸熱反應(yīng)都需要加熱的反應(yīng)條件D 化學(xué)反應(yīng)放熱還是吸熱 取決于生成物具有的總能量和反應(yīng)物總的能量的大小 2 造成溫室效應(yīng)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(shí)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(xué)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(yīng) 等質(zhì)量時(shí) 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(yīng) 等質(zhì)量時(shí) 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(yīng) 等質(zhì)量時(shí) 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(yīng) 等質(zhì)量時(shí) 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(xí)6 某人浸泡在盛有60L水的浴盆中 在1h內(nèi) 人體所散發(fā)的熱量使水溫從30 升到31 5 假設(shè)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(jì)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(xué)家 1802年8月7日生于瑞士日內(nèi)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(xué)獲醫(yī)學(xué)專業(yè)證書 同時(shí)受到了化學(xué)和地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)教育 1826 1827年 在斯德哥爾摩J J 貝采利烏斯的實(shí)驗(yàn)室工作并從其學(xué)習(xí)化學(xué) 回俄國后在烏拉爾作地質(zhì)勘探工作 后在伊爾庫茨克做醫(yī)生并研究礦物 1830年當(dāng)選為圣彼得堡科學(xué)院院士 專門研究化學(xué) 任圣彼得堡工藝學(xué)院理論化學(xué)教授并在中央師范學(xué)院和礦業(yè)學(xué)院講授化學(xué) 1838年成為俄國科學(xué)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(gè)化學(xué)反應(yīng)過程中 不論該反應(yīng)過程是一步完成還是分成幾步完成 反應(yīng)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(qū) 當(dāng)一個(gè)反應(yīng)不能直接發(fā)生時(shí) 應(yīng)用此定律可間接求得反應(yīng)熱 因此 蓋斯也是熱化學(xué)的先驅(qū)者 著有 純粹化學(xué)基礎(chǔ) 1834 曾用作俄國教科書達(dá)40年 蓋斯簡介 蓋斯定律是在熱力學(xué)第一定律之前發(fā)現(xiàn)的 實(shí)際上是熱力學(xué)第一定律在化學(xué)反應(yīng)的具體體現(xiàn) 是狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì) 蓋斯定律奠定了熱化學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ) 使化學(xué)方程式像普通代數(shù)方程那樣進(jìn)行運(yùn)算 從而可以根據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)確測(cè)定的熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算難以測(cè)定的反應(yīng)熱 蓋斯簡介 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全