选修四_第一章_第三节化学反应热计算.ppt

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1、第三节 化学反应热的计算专题,第一章 化学反应与能量,思考：为什么在热化学反应方程式中通常可不表明反应条件？,强调：正逆反应的反应热效应数值相等，符号相反。“+”不能省去。,知识回顾,已知石墨的燃烧热：H=-393.5kJ/mol 1）写出石墨的完全燃烧的热化学方程式 2）二氧化碳转化为石墨和氧气的热化学方程式,应用：热化学方程式还可以表示理论可进行实际难进行的化学反应,思考 298K，101kPa时，合成氨反应的热化学方程式: N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);H = -92.38kJ/mol 在该温度下，取1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在

2、进行反应，测得反应放出的热量总是少于92.38kJ，其原因是什么？,该反应是可逆反应，在密闭容器中进行该反应将达到平衡状态， 1 mol N2(g)和3 mol H2(g)不能完全反应生成2 mol NH3(g)，因而放出的热量总小于92.38kJ,H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H1=-241.8kJ/mol 那么，H2的燃烧热H究竟是多少？如何计算？ 已知： H2O(g)=H2O(l) H2=-44kJ/mol H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H=H1+H2=-285.8kJ/mol H2O(l) = H2(g)+1/2O2(g) H = ？,下列数据H1表示燃烧热

3、吗？,判断,H = +285.8 kJ/mol,正、逆反应的反应热数值相等，符号相反,燃烧热表示为： 1、H2的燃烧热是285.8kJ/mol 。 2、 H2的燃烧热H=-285.8kJ/mol,如何测定如下反应: C(s)+1/2O2(g)=CO(g) 的反应热H1,能直接测定吗？如何测？ 若不能直接测，怎么办？,思考,计算,一盖斯定律：,1.盖斯定律的内容:不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热相同。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.盖斯定律直观化,HH1+H2,CO(g),C(s),CO2(g),实例1,C(s)+1/2O2(g) =

4、 CO(g) H1？,CO(g)+1/2O2(g) = CO2(g) H2-283.0 kJ/mol,C(s)+O2(g) = CO2(g) H3-393.5 kJ/mol,+),H1 + H2 = H3,H1 = H3 H2 = -393.5 kJ/mol (-283.0 kJ/mol) = -110.5 kJ/mol,如何测定如下反应: C(s)+1/2O2(g)=CO(g) 的反应热H1,能直接测定吗？如何测？ 若不能直接测，怎么办？,思考,计算,C(s)+1/2O2(g)=CO(g); H1 -110.5 kJ/mol,已知 C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H1=-110.5k

5、J/mol 2CO(g)+O2(g)= 2CO2(g) H2=-566.0kJ/mol 求 C(s)+O2(g)=CO2(g) H3=？,A:得出-393.5kJ/mol B:得出-676.5kJ/mol,求总反应的反应热，不能不假思索地将各步反应的反应热简单相加。 不论一步进行还是分步进行，始态和终态完全一致，盖斯定律才成立。 某些物质只是在分步反应中暂时出现，最后应该恰好消耗完。,自主归纳： 计算注意事项,自主归纳： 解题步骤,确定待求的反应方程式； 找出待求方程式中各物质出现在已知方程式的什么位置； 根据未知方程式中各物质计量数和位置的需要对已知方程式进行处理，或调整计量数，或调整反应方

6、向； 实施叠加并检验上述分析的正确与否。,有些化学反应进行很慢或不易直接发生，很难直接测得这些反应的反应热，可通过盖斯定律获得它们的反应热数据。,2盖斯定律的应用,关键：目标方程式的“四则运算式”的导出,方法： 1.写出目标方程式确定“过渡物质” (要消去的物质) 2. 然后用消元法逐一消去“过渡物质”，导出“四则运算式”。,盖斯简介,【例1】已知 CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) ; H1= 283.0 kJ/mol H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) ; H2= 285.8 kJ/mol C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) +

7、 3H2O(l); H3=-1370 kJ/mol试计算: 2CO(g) 4 H2(g) = H2O(l) C2H5OH (l) 的H,【解】：2 + 4 - = HH12 H24 H3283.22 285.84 1370 339.2 kJ/mol,例1：写出石墨变成金刚石的热化学方程式 (25,101kPa时) 说明： （1）可以在书中查找需要的数据 （2）并告诉大家你设计的理由。,用一用盖斯定律,石墨能直接变成金刚石吗？,先思考，之后小组讨论汇报,观察该热化学方程式，回答：金刚石能自动变成石墨吗？需要什么条件？ 若金刚石、石墨共1mol混合在氧气中燃烧,产热QKJ,则两者的物质的量之比为:

8、,查燃烧热表知： C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g) H1=-393.5kJ/mol C(金刚石，s)+O2(g)=CO2(g) H2=-395.0kJ/mol,所以， - 得： C(石墨，s)= C(金刚石，s) H=+1.5kJ/mol,石墨不会自动变成金刚石，石墨与金刚石的能量相差不远。, 例3 在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为： 2H2( g ) + O2 ( f ) = 2H2O ( l ) ;H =- 571.6 kJ mol- C3H8( g ) +5O2 ( g ) = 3CO2 ( g ) +4H2O (l ) ;H =- 2220 kJ mol- 5mol

9、氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则 氢气和甲烷的体积比为 (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1,解1 ：设H2、C3H8的物质的量分别为x，y,答：氢气和丙烷的体积比为 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.） 求混合物的组成,x = 3.75 mol,y = 1.25 mol, 例3 在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为： 2H2( g ) + O2 ( g ) = 2H2O ( l ) ;H =- 57

10、1.6 kJ mol- C3H8( g ) +5O2 ( g) = 3CO2 ( g ) +4H2O ( l ) ;H =- 2220 kJ mol- 5mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则 氢气和甲烷的体积比为 (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1,解2 ：1mol H2 燃烧放热 571.6kJ/2 = 285.8 kJ,答：氢气和丙烷的体积比为 3：1,1mol C3H8燃烧放热 2220 kJ,1mol 混合气 燃烧放热 3847kJ/5 = 769.4 kJ,H2 285.8,C3H4 2220,769.4,1450.6,483.6,3,

11、1, 例3 在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为： 2H2( g ) + O2 ( g ) = 2H2O ( 液 ) + 571.6 kJ mol- C3H8( g ) +5O2 ( g ) = 3CO2 ( g ) +4H2O ( l ) + 2220 kJ mol- 5mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则 氢气和甲烷的体积比为 (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1,解3 ：( 巧解）,5mol 混合气中，C3H8 物质的量必小于2mol，,H2 的物质的量必大于3mol。, 2mol C3H8 燃烧放热 4440 kJ, 超过总放热量 3

12、847 kJ,n (H2) : n (C3H8) 必大于 3 : 2,选 B,例4：已知： CH (g) + 2O2(g)= CO2 (g) + 2H2 O (l); H= -Q1 KJ/mol 2H2（g）+O2（g） = 2H2 O （g）; H= -Q2 KJ/mol 2H2（g）+O2（g） = 2H2 O （l）; H=- Q3 KJ/mol 常温下,取体积比4:1的甲烷和氢气的混合气体11.2L(标况),经完全燃烧恢复常温,放出的热为:,0.4Q1+0.05Q3,你知道 “神六”的火箭燃料是什么吗？,例2：某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知：

13、N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H1=+67.2kJ/mol N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) H2=-534kJ/mol 假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式。,2 N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(l) H=-1135.2kJ/mol,盖斯定律,1、请用自己的话描述一下盖斯定律。 2、盖斯定律有哪些用途？,总结归纳,盖斯定律:不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同.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. 因为有些反应进行得很慢,有些反应不容易直接发生,有些反应的产品不

14、纯(有副反应发生),这给测定反应热造成了困难.此时如果应用盖斯定律,就可以间接地把它们的反应热计算出来.,二反应热的计算： 利用反应热的概念、盖斯定律、热化学方程式进行有关反应热的计算:,题型一：有关热化学反应方程式的的含义及书写,题型二：燃烧热、中和热的判断、求算及测量,具体内容: 1. 已知一定量的物质参加反应放出的热量，写出其热化学反应方程式。 2、有关反应热的计算: （1）盖斯定律及其应用 （2） 根据一定量的物质参加反应放出的热量（或根据已知的热化学方程式），进行有关反应热的计算或比较大小。 (3)利用键能计算反应热,【例1】298K、101KPa时，将1.0 g钠与足量的氯气反应，

15、生成氯化钠晶体并放出17.87 KJ的热量，求生成1mol 氯化钠的反应热？,二、有关反应热的计算,课本P12 例1：,【解】钠与氯气起反应的化学方程式如下,Na(s) + 1/2Cl2(g) = NaCl (s),23g/mol H,1.0g 17.87kJ,H23g/mol(17.87kJ) 1.0g 411kJ/mol,答：略,注意热化学方程式正确书写，特别注意有关单位的正确书写。,【例2】乙醇的燃烧热是H=-1366.8kJ/mol，在25，101kPa时，1kg乙醇充分燃烧后放出多少热量？,课本P12 例2：,【解】,C2H6O(l) + 3O2(g)= 2CO2(g) 3H2O (

16、l),46g/mol 1366.8kJ/mol,1000g X,X(1366.8kJ/mol 1000g)/ 46g/mol 29710kJ,答：1kg乙醇燃烧后放出29710kJ热量,设1kg乙醇燃烧后放出的热量为X,【例3】已知下列反应的反应热为： (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 试计算下列反应的反应热： 2C(s)+2H2(g)+O2(g) =CH3COOH(l

17、),练习1在一定条件下,CO和CH4燃烧的热化学方程式 分别为: 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H=566KJ/mol CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=890KJ/mol 由1摩CO和3摩CH4组成的混和气在上述条件下完全燃烧时,释放的热量为( ) A2912KJ B2953KJ C3236KJ D3867KJ,B,已知： 欲得到相同的热量，需分别燃烧固体碳和氢气的质量比约为( ) A. 2:3.25 B. 12:3.25 C. 1:1 D. 393.5:241.8,B,变式练习1,氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷的热化学方程式分别为： H2(g)1/2O2

18、(g)H2O(l)；H285.8kJ/mol CO(g)1/2O2(g)CO2(g)；H283.0kJ/mol C8H18(l)25/2O2(g)8CO2(g)9H2O(l)； H5518kJ/mol CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l)； H890.3kJ/mol 相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时放出热量最少的是( ) A. H2(g) B. CO(g) C. C8H18(l) D. CH4(g),B,变式练习2,1已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=571.6kJ/mol CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H=283.0kJ/mol 某

19、H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74kJ热量，同时生成3.6g液态水，求原混合气体中H2和CO的物质的量之比,课堂练习：,列方程求解,若取金刚石和石墨的混合晶体共1mol在O2中完全燃烧，产生的热量为Q kJ，则金刚石和石墨的物质的量之比为： 。,2已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为： C(金刚石、s)+O2(g) = CO2(g) H1395.41kJ/mol C(石墨、s)+O2(g) = CO2(g) H2393.51kJ/mol,课堂练习：,课堂练习：,3已知胆矾溶于水时溶液温度降低， 胆矾分解的热化学方程式为： CuSO45H2O(s) = CuSO4(s)+

20、5H2O(l) H=+Q1kJ/mol 室温下，若将1mol无水硫酸铜溶解为溶液 时放热Q2kJ，则（ ） AQ1Q2 BQ1=Q2 CQ1Q2 D无法确定,A,盖斯定律的灵活应用,小结：,1）. 根据反应热书写热化学方程式,2、有关热化学方程式的计算,2）. 根据热化学方程式求反应热,3）. 求混合物的组成, 例1 250C (1.01)(105)Pa下，1g 硫粉在氧气中充分 燃烧放出 9.36kJ热量，写出硫燃烧的热化学方程式。,1）. 根据反应热书写热化学方程式,1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出 9. 36kJ 热量,( 32g ) ( 9.35 kJ /g ) = 299.62 kJ,

21、1 mol 硫粉在氧气中充分燃烧放出热量为：,S ( 固) + O2 (气) = SO2 ( 气 ) ； H =-299.62 kJ mol-,S + O2 = SO2,2、有关热化学方程式的计算,1、热化学方程式的书写, 练习1 250C (1.01)(105)Pa下，4g CO在氧气中燃 烧生成CO2，放出 9. 6kJ热量，写出CO燃烧的热化学 方程式。,2CO ( 气) + O2 (气) = 2CO2 ( 气 ) ；H =- 134.4 kJ mol-,2CO + O2 = 2CO2,228g,Q,9.6kJ,4 g,解： 设2mol CO 燃烧放出的热量为 Q,228g : 4g =

22、 Q : 9.6 kJ,Q =134.4 kJ,放热, 例2 在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程 式为：2H2( g ) + O2 ( g ) = 2H2O ( l ) ;H =- 572 kJ mol- CH4( g ) +2O2 (g ) = CO2 (g ) +2H2O ( l ) ;H =- 890 kJ mol- 由1mol 氢气和3mol甲烷组成的混合气体在上述条件 下完全燃烧时放出的热量为多少。,2. ）根据热化学方程式求反应热,解：Q = (572kJ 2) + (890 kJ3) =2956 kJ, 练习2 已知： 2H2O( l ) = 2H2 ( g ) + O2 (

23、 g ) ;H =+517.6 kJ mol- CH4( g ) +2O2 ( g ) = CO2 ( g ) +2H2O ( l ) ; H =- 890.3 kJ mol- 则：1g 氢气和1g甲烷分别燃烧后，放出热量之比约 为 (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,选 C,练习：,1、下列说法不正确的是 A、化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化 B、放热反应不需要加热就可以发生 C、吸热反应都需要加热的反应条件 D、化学反应放热还是吸热，取决于生成物具有的总能

24、量 和反应物总的能量的大小,2、造成温室效应的年原因是人类向大气排放了大量的 A、CO B、CO2 C、SO2 D、NO,3、根据能源的形成过程和时间长短，可以把能源分为可 再生的能源和不可再生的能源，下列属于可再生能源 的是 A、石油 B、煤 C、天然气 D、沼气,4. 已知25、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为： 据此判断，下列说法正确的是（ ） A. 由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 B. 由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高; C. 由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 D. 由石墨制备金刚

25、石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高,A,C(石墨，s)+O2(g)= CO2(g) H1=-393.5kJ/mol C(金刚石，s)+O2(g)= CO2(g) H2=-395.0kJ/mol,练,5. 在100 g 碳不完全燃烧所得气体中，CO占1/3体积，CO2占2/3体积，且 C(s) +1/2O2(g) = CO(g)； = 110.35 kJ/mol CO(g) + 1/2O2(g) = CO2(g)； = 282.57 kJ/mol 与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是( ) 392.92 kJ B. 2489.44 kJ C. 784.92 kJ D. 3274.3 k

26、J,C,练,练习6某人浸泡在盛有60L水的浴盆中,在1h内,人体所散发的热量使水温从30升到31.5 (假设人体温度保持恒定，且热量没有损失),该人一天可释放多少热量? 1g脂肪燃烧放出39.7kJ的热量,如果该人一天所需的热量以摄入脂肪来计算.则他一天至少需要摄入多少克脂肪已知水的比热容为4.2kJ/(kg) ?,G.H.GermainHenriHess(18021850)俄国化学家。1802年8月7日生于瑞士日内瓦，1850年12月12日卒于俄国圣彼得堡(现为列宁格勒)。3岁随父侨居俄国,并在俄国受教育。1825年于多尔帕特大学获医学专业证书，同时受到了化学和地质学的基础教育。182618

27、27年，在斯德哥尔摩J.J.贝采利乌斯的实验室工作并从其学习化学。回俄国后在乌拉尔作地质勘探工作，后在伊尔库茨克做医生并研究矿物。1830年当选为圣彼得堡科学院院士，专门研究化学，任圣彼得堡工艺学院理论化学教授并在中央师范学院和矿业学院讲授化学。1838年成为俄国科学院院士。,盖斯简介,盖斯早期研究了巴库附近的矿物和天然气；发现了蔗糖氧化生成糖二酸。他研究了炼铁中的热现象，作了大量的量热工作。1836年发现，在任何一个化学反应过程中,不论该反应过程是一步完成还是分成几步完成,反应所放出的总热量相同，并于1840年以热的加和性守恒定律公诸于世，后被称为盖斯定律。此定律为能量守恒定律的先驱。当一个反应不能直接发生时，应用此定律可间接求得反应热。因此，盖斯也是热化学的先驱者。著有纯粹化学基础(1834)，曾用作俄国教科书达40年。,盖斯简介,盖斯定律是在热力学第一定律之前发现的，实际上是热力学第一定律在化学反应的具体体现，是状态函数的性质。盖斯定律奠定了热化学计算的基础，使化学方程式像普通代数方程那样进行运算，从而可以根据已经准确测定的热力学数据计算难以测定的反应热。,盖斯简介,