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1、第三节 化学反应热的计算,新知预习,自主预测,1.盖斯定律 (1)内容:不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是 相同的。换句话说,化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。 (2)意义:对于进行得很慢的反应、不容易直接发生的反应、产品不纯(即有副反应发生)的反应,测定其反应热比较困难,如果应用 盖斯定律,就可以间接地把它们的反应热计算出来。 (3)举例:下图表示始态到终态的反应热。 则H=H1+H2=H3+H4+H5,新知预习,自主预测,2.根据热化学方程式、盖斯定律和燃烧热的数据,可以计算一些反应的反应热。,新知预习,自主预测,1.判断正误(正确的打“”,错误
2、的打“”)。 (1)一个反应一步完成或分几步完成,两者相比,经过的步骤越多,放出的热量就越多 ( ) (2)化学反应的反应热与化学反应的始态有关,与终态无关 ( ) (3)利用盖斯定律,可计算某些反应的反应热 ( ) (4)任何化学反应的反应热都可以直接测定 ( ) (5)不同的热化学方程式之间,因反应的物质不同,故热化学方程式不能相加减 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5),新知预习,自主预测,A.-317.3 kJmol-1 B.-379.3 kJmol-1 C.-332.8 kJmol-1 D.+317.3 kJmol-1 解析 H=H1-H2=-348.3 kJmol-
3、1-(-31.0 kJmol-1) =-317.3 kJmol-1。 答案 A,探究一,探究二,盖斯定律的应用 问题探究 1.物质相互转化过程中,对于同一反应,经历的过程越多,损失的能量越大,正确吗? 答案 不正确。根据盖斯定律可知,反应过程无论经历多少步,其焓变不变。 2.利用盖斯定律计算反应热时需要注意哪些事项? 答案 (1)求总反应的反应热,不能将各步反应的反应热简单地相加; (2)不论反应是一步进行还是分步进行,只有始态和终态完全一致,盖斯定律才成立; (3)某些物质在反应分步进行时作为中间产物出现,最后应该恰好“消耗”完。,探究一,探究二,答案 要计算C(s)+ O2(g)=CO(g
4、)的反应热,分析已知的两个热化学方程式,可得到如下图所示的关系: 根据盖斯定律,H=H1-H2 还可以利用化学键断裂与形成时的能量变化、热化学方程式、燃烧热、中和热等计算反应热。,探究一,探究二,知识归纳 盖斯定律应用的常用方法 (1)虚拟路径法: 若反应物A变为生成物D,可以有两个途径: a.由A直接变成D,反应热为H; b.由A经过B变成C,再由C变成D,每步反应的反应热分别为H1、H2、H3, 如图所示: ,则有:H=H1+H2+H3。,探究一,探究二,(2)加和法: 利用加和法计算反应焓变一般要经过4步: a.确定待求反应的热化学方程式。 b.找出待求热化学方程式中各物质出现在已知热化
5、学方程式中的位置(是同侧还是异侧)。 c.根据待求热化学方程式中各物质的化学计量数来调整已知热化学方程式中的化学计量数。 d.对调整后的已知热化学方程式进行加和(利用同侧相加,异侧相减原则),计算待求反应的焓变。,探究一,探究二,典例剖析 【典例1】 煤可通过下列两种途径成为燃料: 途径 C(s)+O2(g)=CO2(g) H10 再燃烧水煤气: 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H30 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H40 请填写下列空白: (1)判断两种途径放出的热量:途径放出的热量 (填“大于”“等于”或“小于”)途径放出的热量。 (2)H1、H2、H3、H4的数学关
6、系是 。 (3)由于制取水煤气的反应里,反应物具有的总能量 (填“大于”“等于”或“小于”)生成物具有的总能量,所以该反应发生时,反应物须 能量才能转化为生成物,因此其反应条件为 。,探究一,探究二,答案 (1)等于 (2)H1=H2+ (H3+H4) (3)小于 吸收 高温,探究一,探究二,应用盖斯定律计算反应热时应注意的问题 (1)首先要明确所求反应的始态和终态,各物质的化学计量数;判断反应的吸、放热情况。 (2)不同途径对应的最终结果应一样。 (3)当热化学方程式乘以或除以某一个数时,H也应乘以或除以同一个数;方程式进行加减运算时,H也同样要进行加减运算,注意各步反应H的正负。 (4)将
7、一个热化学方程式逆向书写时,H的符号也随之改变,但绝对值不变。 (5)在设计反应过程中,可能会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化,状态由固液气变化时,会吸热;反之会放热。,探究一,探究二,变式训练1已知:2Zn(s)+O2(g)=2ZnO(s) H=-701.0 kJmol-1 2Hg(l)+O2(g)=2HgO(s) H=-181.6 kJmol-1 则反应Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)的H为( ) A.+519.4 kJmol-1 B.+259.7 kJmol-1 C.-259.7 kJmol-1 D.-519.4 kJmol-1,答案 C,探究一,探究二,反应
8、热的计算 问题探究 1.相同质量的H2分别与O2完全反应时生成液态水和气态水,哪一个过程放出的能量多?为什么? 答案 生成液态水时放出的能量大。起始时反应物能量相同,但气态水到液态水还会放出能量,所以生成液态水放出的能量多。,答案 根据盖斯定律分析,放出的热量Q=(241.8 kJmol-1+44 kJmol-1)1 mol=285.8 kJ。,探究一,探究二,知识归纳 1.反应热计算的依据 (1)根据热化学方程式计算:反应热与反应物各物质的物质的量成正比。 (2)根据反应物和生成物的能量计算: H=生成物的能量总和-反应物的能量总和。 (3)根据反应物和生成物的键能计算: H=反应物的键能总
9、和-生成物的键能总和 (4)根据盖斯定律计算:将热化学方程式进行适当的“加”“减”等变形后,由过程的热效应进行计算、比较。 (5)根据物质的燃烧热数值计算: Q(放)=n(可燃物)|H|。,探究一,探究二,2.反应热计算的常用解题方法 (1)列方程法:先写出热化学方程式,再根据热化学方程式所体现的物质与反应热间的关系直接求算反应热。 (2)估算法:根据热化学方程式所表示反应的热效应与混合物燃烧放出的热量,大致估算各成分的比例。此法主要应用于解答选择题,根据题给信息找出大致范围,此法解题快速、简便。,探究一,探究二,典例剖析 【典例2】 工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制
10、备CO,已知CH4、H2和CO的燃烧热H分别为-890.3 kJmol-1、-285.8 kJmol-1和-283.0 kJmol-1,则生成1 m3(标准状况)CO所需热量为 。,探究一,探究二,答案 5 520 kJ,探究一,探究二,变式训练2甲烷的燃烧热H=-890.3 kJ mol-1,1 kg CH4在25 、101 kPa时充分燃烧生成液态水放出的热量约为( ) A.-5.56104 kJ mol-1 B.5.56104 kJ mol-1 C.5.56104 kJ D.-5.56104 kJ 解析 16 g CH4燃烧放出890.3 kJ热量,1 kg CH4燃烧放出的热量为 1
11、000 g=55 643.75 kJ5.56104 kJ。 答案 C,1,2,3,4,5,1.在298 K、101 kPa时,已知: 2H2O(g)=O2(g)+2H2(g) H1 Cl2(g)+H2(g)=2HCl(g) H2 2Cl2(g)+2H2O(g)=4HCl(g)+O2(g) H3 则H3与H1和H2间的关系正确的是( ) A.H3=H1+2H2 B.H3=H1+H2 C.H3=H1-2H2 D.H3=H1-H2 解析 因为反应式之间存在关系:+2=, 故H1+2H2=H3。 答案 A,1,2,3,4,5,2.已知25 、101 kPa条件下: 4Al(s)+3O2(g)=2Al2
12、O3(s) H=-2 834.9 kJmol-1 4Al(s)+2O3(g)=2Al2O3(s) H=-3 119.1 kJ mol-1 由此得出的正确结论是( ) A.等质量的O2比O3能量低,由O2变O3为吸热反应 B.等质量的O2比O3能量低,由O2变O3为放热反应 C.O3比O2稳定,由O2变O3为吸热反应 D.O2比O3稳定,由O2变O3为放热反应 解析 由-得:2O3(g)=3O2(g) H=-284.2 kJ mol-1,等质量的O2比O3能量低。 答案 A,1,2,3,4,5,答案 D,1,2,3,4,5,4.已知Na2CO310H2O(s)=Na2CO3(s)+10H2O(g
13、) H1=+532.36 kJmol-1 Na2CO310H2O(s)=Na2CO3H2O(s)+9H2O(g) H2=+473.63 kJmol-1 写出Na2CO3H2O脱水反应的热化学方程式: 。 解析 根据盖斯定律,由-可得Na2CO3H2O脱水反应的热化学方程式,该反应的焓变H=H1-H2=58.73 kJmol-1。 答案 Na2CO3H2O(s)=Na2CO3(s)+H2O(g) H=+58.73 kJmol-1,1,2,3,4,5,5.水煤气(主要成分是CO、H2)是重要的燃料和化工原料,可用水蒸气通过炽热的碳层制得。已知:,(1)将2.4 g碳转化为水煤气,再完全燃烧,整个过
14、程的H=_ kJmol-1。 (2)由CO、H2在一定条件下获得汽油的替代品甲醇,甲醇的燃烧热H=-726.5 kJmol-1,试写出由CO、H2生成甲醇的热化学方程式: 。,1,2,3,4,5,解析 (1)由盖斯定律可知C(s)+O2(g)=CO2(g) H=-393.5 kJmol-1,所以0.2 mol C完全燃烧,H=-78.7 kJmol-1。 (2)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) H1 CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=-726.5 kJmol-1 由盖斯定律可得H1=-283.0+(-285.8)2-(-726.5) kJmol-1 =-128.1 kJmol-1 答案 (1)-78.7 (2)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) H=-128.1 kJmol-1,