高二化学课件 1.1 《化学反应热的计算》 （鲁科版选修4）.ppt

化学反应热的计算化学反应热的计算 练习一练习一、298K298K，101kPa101kPa时，合成氨反应的热化学方程式时，合成氨反应的热化学方程式N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)=2NH(g)=2NH3 3(g)(g)H H=-92.38kJ/mol=-92.38kJ/mol 在该温度下，在该温度下，取取1 mol N1 mol N2 2(g)(g)和和3 mol H3 mol H2 2(g)(g)放在一密闭容器中，在催化剂放在一密闭容器中，在催化剂存在进行反应，测得反应放出的热量总是少于存在进行反应，测得反应放出的热量总是少于92.38kJ92.38kJ，其原因是什么？其原因是什么？该反应是可逆反应，在密闭容器中进行该该反应是可逆反应，在密闭容器中进行该反应将达到平衡状态，反应将达到平衡状态，1 mol N1 mol N2 2(g)(g)和和3 mol 3 mol H H2 2(g)(g)不能完全反应生成不能完全反应生成2 mol NH2 mol NH3 3(g)(g)，因而放，因而放出的热量总小于出的热量总小于92.38kJ92.38kJ练习二、练习二、在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：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=-571.6kJ/molC3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)H=-2220kJ/mol5mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则，则氢气和氢气和丙丙烷的体积比为烷的体积比为(A)1:3(B)3:1(C)1:4(D)1:1解解：设：设H2、C3H8的物质的量分别为的物质的量分别为x，y答：氢气和丙烷的体积比为答：氢气和丙烷的体积比为3：1x+y=5(571.6/2)(x)+2220y=3847V(H2):V(C3H8)=n(H2):n(C3H8)=3.75:1.25=3:1x=3.75moly=1.25mol下列数据下列数据HH1 1表示燃烧热吗？表示燃烧热吗？WhyWhy？H H2 2(g)+1/2O(g)+1/2O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g)HO(g)H1 1=-241.8kJ/mol=-241.8kJ/mol 如果已知：如果已知：H H2 2O(g)=HO(g)=H2 2O(l)HO(l)H2 2=-44kJ/mol=-44kJ/mol 那么，那么，H H2 2的燃烧热的燃烧热HH究竟是多少？如何计算？究竟是多少？如何计算？H H2 2(g)+1/2O(g)+1/2O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)H=HO(l)H=H1 1+H+H2 2=-285.8kJ/mol=-285.8kJ/mol C(s)+1/2OC(s)+1/2O2 2(g)=CO(g)(g)=CO(g)H H1 1=?=?CO(g)+1/2OCO(g)+1/2O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H H2 2=-283.0kJ/mol=-283.0kJ/mol C(s)+OC(s)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H H3 3=-393.5kJ/mol=-393.5kJ/mol+=，则则H1+H2=H3所以所以H1=H3-H2=-393.5kJ/mol+283.0kJ/mol=-110.5kJ/mol应用了什么规律？应用了什么规律？如何测出这个反应的反应热如何测出这个反应的反应热：（1 1）C(s)+1/2OC(s)+1/2O2 2(g)=CO(g)(g)=CO(g)H H1 1=?=?1.1.盖斯定律的内容盖斯定律的内容 不管化学反应是分一步不管化学反应是分一步完成或分几步完成，其反应完成或分几步完成，其反应热是相同的。热是相同的。化学反应的反应热只与化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。而与反应的途径无关。如何理解盖斯定律？H H、H H1 1、H H2 2之间有何关系？之间有何关系？H=H=H H1 1+H H2 2BHACH1H2请把下面生活实例与盖斯定律进行类比请把下面生活实例与盖斯定律进行类比1.1.登山登山坐缆车坐缆车或步行或步行S（始态）（始态）L（终态）（终态）H10H20H1H20 02.2.从能量守恒角度论证盖斯定律从能量守恒角度论证盖斯定律为什么为什么 H1+H20 0？思考与交流思考与交流H2(g)+O2(g)H2O(g)H1-241.8kJ/mol 1 12 2H2=+285.8kJ/molH2O(l)H2(g)+O2(g)1 12 2C(s,石墨石墨)+O2(g)=CO2(g)H1=-393.5kJ/molCO2(g)=C(s,金刚石金刚石)+O2(g)H2=+395.0kJ/mol3.3.盖斯定律的应用盖斯定律的应用盖斯定律可用来计算难以盖斯定律可用来计算难以直接测定的化学反应的反应直接测定的化学反应的反应热，如反应慢、副反应多、热，如反应慢、副反应多、反应不易直接发生等。反应不易直接发生等。例例1 1：写出石墨变成金刚石的热化学方程式：写出石墨变成金刚石的热化学方程式 (25,101kPa(25,101kPa时时)查燃烧热表知：查燃烧热表知：C(C(石墨，石墨，s)+Os)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)H(g)H1 1=-393.5=-393.5kJ/molkJ/molC(C(金刚石，金刚石，s)+Os)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)H(g)H2 2=-395.0kJ/mol=-395.0kJ/mol所以，所以，-得：得：C(C(石墨，石墨，s)=C(s)=C(金刚石，金刚石，s)H=+1.5kJ/mols)H=+1.5kJ/mol例例2 2：同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速：同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的完成，这个总过程的热效应是相同的”。已知：。已知：P P4 4(s(s、白磷、白磷)+5O)+5O2 2(g)=P(g)=P4 4O O1010(s)H(s)H1 1=-2983.2 kJ/mol=-2983.2 kJ/molP(sP(s、红磷、红磷)+5/4O)+5/4O2 2(g)=1/4P(g)=1/4P4 4O O1010(s)H(s)H2 2=-738.5 kJ/mol=-738.5 kJ/mol试写出白磷转化为红磷的热化学方程式试写出白磷转化为红磷的热化学方程式 。P4(s、白磷白磷)=4P(s、红磷红磷)=-29.2kJ/mol4：例例3 3：已知下列各反应的焓变：已知下列各反应的焓变Ca(s)+C(s,Ca(s)+C(s,石墨石墨)+3/2O)+3/2O2 2(g)=CaCO(g)=CaCO3 3(s)(s)H H1 1=-1206.8 kJ/mol=-1206.8 kJ/molCa(s)+1/2OCa(s)+1/2O2 2(g)=CaO(s)(g)=CaO(s)H H2 2=-635.1 kJ/mol=-635.1 kJ/molC(s,C(s,石墨石墨)+O)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H H3 3=-393.5 kJ/mol=-393.5 kJ/mol试求试求CaCOCaCO3 3(s)=CaO(s)+CO(s)=CaO(s)+CO2 2(g)(g)的焓变的焓变H H4 4=+178.2kJ/mol=+178.2kJ/mol=例例4 4：按照盖斯定律，结合下述反应方程式回答问：按照盖斯定律，结合下述反应方程式回答问题题,已知：已知：NHNH3 3(g)+HCl(g)=NH(g)+HCl(g)=NH4 4Cl(s)HCl(s)H1 1=-176kJ/mol=-176kJ/molNHNH3 3(g)+H(g)+H2 2O(l)=NHO(l)=NH3 3(aq)H(aq)H2 2=-35.1kJ/mol=-35.1kJ/molHCl(g)+HHCl(g)+H2 2O(l)=HCl(aq)HO(l)=HCl(aq)H3 3=-72.3kJ/mol=-72.3kJ/molNHNH3 3(aq)+HCl(aq)=NH(aq)+HCl(aq)=NH4 4Cl(aq)HCl(aq)H4 4=-52.3kJ/mol=-52.3kJ/molNHNH4 4Cl(s)+2HCl(s)+2H2 2O(l)=NHO(l)=NH4 4Cl(aq)HCl(aq)H5 5=？则第则第个方程式中的反应热个方程式中的反应热H H是是_。根据盖斯定律和上述反应方程式得：根据盖斯定律和上述反应方程式得：=+-=+-，即即H5=+16.3kJ/mol例例5 5：某次发射火箭，用：某次发射火箭，用N N2 2H H4 4（肼）在（肼）在NONO2 2中燃烧，生中燃烧，生成成N N2 2、液态、液态H H2 2O O。已知：。已知：N N2 2(g)+2O(g)+2O2 2(g)=2NO(g)=2NO2 2(g)H(g)H1 1=+67.2kJ/mol =+67.2kJ/mol N N2 2H H4 4(g)+O(g)+O2 2(g)=N(g)=N2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)HO(l)H2 2=-534kJ/mol=-534kJ/mol 假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学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。方程式。2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)H=-1135.2kJ/mol 1 1、盖斯定律的内容。、盖斯定律的内容。2 2、盖斯定律的应用、盖斯定律的应用用来计算难于测量或不能测量的反用来计算难于测量或不能测量的反应的反应热应的反应热若一个化学方程式可由另外几个化学方程若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变即为这几式相加减而得到，则该反应的焓变即为这几个化学反应焓变的个化学反应焓变的代数和。代数和。思考：思考：为什么在热化学反应方程式中通常可为什么在热化学反应方程式中通常可不表明反应条件？不表明反应条件？正逆反应的反应热效应数值相等，符号相反。正逆反应的反应热效应数值相等，符号相反。练习练习1.1.已知石墨的燃烧热：已知石墨的燃烧热：H=-393.5kJ/molH=-393.5kJ/mol(1)(1)写出石墨完全燃烧的热化学方程式写出石墨完全燃烧的热化学方程式(2)(2)二氧化碳转化为石墨和氧气的热化学方程式二氧化碳转化为石墨和氧气的热化学方程式热化学方程式还可以表示热化学方程式还可以表示理论可进行实际难进行理论可进行实际难进行的化学反应的化学反应C(C(石墨，石墨，s)+Os)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)H=-393.5kJ/mol(g)H=-393.5kJ/molCOCO2 2(g)=C(g)=C(石墨，石墨，s)+Os)+O2 2(g)H=+393.5kJ/mol(g)H=+393.5kJ/mol2.已知已知25、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为为C(石墨石墨,s)+O2(g)=CO2(g)H=393.51kJmol1C(金刚石金刚石,s)+O2(g)=CO2(g)H=395.41kJmol1据此判断，下列说法中正确的是据此判断，下列说法中正确的是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、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、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、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刚石的低D、由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金、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高刚石的高A3、在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学、在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程式为：方程式为：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=572kJ/molCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=890kJ/mol由由1mol氢气和氢气和2mol甲烷组成的混合气体在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上述条件下完全燃烧时放出的热量为多少？2066kJ4.4.已知已知 CO(g)+1/2OCO(g)+1/2O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)H(g)H1 1=283.0 kJ/mol283.0 kJ/mol H H2 2(g)+1/2O(g)+1/2O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)HO(l)H2 2=285.8 kJ/mol285.8 kJ/molCC2 2H H5 5OH(l)+3OOH(l)+3O2 2(g)=2CO(g)=2CO2 2(g)+3H(g)+3H2 2O(l)HO(l)H3 3=-1370 kJ/mol=-1370 kJ/mol试计算试计算2CO(g)2CO(g)4H4H2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)O(l)C C2 2H H5 5OH(l)OH(l)的的HH【解】：根据盖斯定律，反应根据盖斯定律，反应不论是一步完成还是分几步完成，不论是一步完成还是分几步完成，其反应热效应都是相同的。下面就看看反应其反应热效应都是相同的。下面就看看反应能不能由能不能由三三个反应通过加减乘除组合而成，也就是说，看看反应个反应通过加减乘除组合而成，也就是说，看看反应能不能分能不能分成成几步完成。几步完成。2+2+4-=4-=所以，所以，HHH1H12 2 H2H24 4 H3H3 283.0283.02 2 285.8285.84 4 1370 1370 339.2 kJ/mol339.2 kJ/mol5.在在100 g 100 g 碳不完全燃烧所得气体中，碳不完全燃烧所得气体中，COCO占占1/31/3体体积，积，COCO2 2占占2/32/3体积，且体积，且C(s)+1/2O2(g)=CO(g)=110.35kJ/molCO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)=282.57kJ/mol与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是（与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是（）A.392.92kJB.2489.44kJC.784.92kJD.3274.3kJHHC6.已知已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=890kJmol1，现有，现有CH4和和CO的混合气体共的混合气体共0.75mol，完全燃烧后，生成，完全燃烧后，生成CO2气体和气体和18g液液态态H2O，并放出，并放出515kJ热量，写出热量，写出CO燃烧的热燃烧的热化学方程式。化学方程式。2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)H=560kJmol1或或CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)H=280kJmol11802年年8月月8日生于瑞士日日生于瑞士日内瓦市一位画家家庭内瓦市一位画家家庭 1825年毕业于多尔帕特大年毕业于多尔帕特大学医学系，并取得医学博学医学系，并取得医学博士学位。士学位。1826年弃医专攻年弃医专攻化学化学1828年由于在化学上的卓年由于在化学上的卓越贡献被选为圣彼得堡科越贡献被选为圣彼得堡科学院院士学院院士1830年专门从事化学热效年专门从事化学热效应测定方法的改进，曾改应测定方法的改进，曾改进拉瓦锡和拉普拉斯的进拉瓦锡和拉普拉斯的冰冰量热计量热计，从而较准确地测，从而较准确地测定了化学反应中的热量。定了化学反应中的热量。Gormain Henri Hess 1836年经过许多次实验，他总结出一条年经过许多次实验，他总结出一条规律：规律：在任何化学反应过程中的热量，在任何化学反应过程中的热量，不论该反应是一步完成的还是分步进行不论该反应是一步完成的还是分步进行的，其总热量变化是相同的的，其总热量变化是相同的，1860年以年以热的加和性守恒定律热的加和性守恒定律形式发表。这就是形式发表。这就是举世闻名的举世闻名的盖斯定律盖斯定律。盖斯定律是断定能量守恒的先驱，也是盖斯定律是断定能量守恒的先驱，也是化学热力学的基础。化学热力学的基础。当一个不能直接发当一个不能直接发生的反应要求反应热时，便可以用分步生的反应要求反应热时，便可以用分步法测定反应热并加和起来而间接求得法测定反应热并加和起来而间接求得。故而我们常称盖斯是故而我们常称盖斯是热化学的奠基人。热化学的奠基人。同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全