【课件】反应热的计算 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx

1.2反应热的计算反应热的计算 (盖斯定律盖斯定律)1.通过构建盖斯定律模型,能从能量守恒角度理解盖斯定律的内容,能正确运用盖斯定律解决具体问题。2.能进行焓变的简单计算,能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。3.认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间相互转化。学习目标学习目标为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的反应热，并采取相应措施。化学反应的反应热通常用实验进行测定，也可进行理论推算。反应热与化工生产有关系吗？目前我们学过哪些方法可以确定一个反应的反应热？用量热计直接测量H=E(生成物内能之和)E(反应物内能之和)H=E(反应物的键能总和)-E(生成物键能总和)或者：或者：H=E(H=E(吸吸)-E()-E(放放)根据燃烧热根据中和热 H=(E2-E1)kJ/mol=(a-b)kJ/mol=-ckJ/mol H=(E2-E1)kJ/mol=(a-b)kJ/mol=+ckJ/mol根据图像计算反应热例例：已知已知化学反应化学反应A2(g)B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，的能量变化如图所示，则该反应的反应热为则该反应的反应热为_.H(ab)kJmol1【思考与讨论】请判断以下反应的反应热是否可以通过实验直接测定，说出你的理由。C(s)+1/2O2(g)=CO(g)该反应的反应热是无法直接测定的。因为 C C燃烧时不可能全部生成COCO，总有一部分COCO2 2生成。u可以利用可以利用“盖斯定律盖斯定律”进行计算进行计算什么是“盖斯定律”？课本P16 H2SO4H2SO4H2OH2SO42H2OH2SO43H2OG.H.Hess,1802-1850化学家盖斯改进了拉瓦锡和拉普拉斯的冰量热计，从而较为准确地测量了许多化学反应的热效应。通过大量实验，盖斯发现：反应热研究简史一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。即：在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应进行的途径无关。知识点一知识点一盖斯定律盖斯定律1.内容一个化学反应，不论是一步完成,还是分几步完成,，其总的热效应是完全相同的。在一定条件下，化学反应的反应热（焓变H）只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。2.本质HH1H2H3H4H5从反应途径分析：从能量守恒分析：经过一个循环，体系仍处于S态，因为物质没有发生变化，所以就不能引发能量变化，即H1+H2=0先从始态S变化到终态L体系放出热量(H10)终态(L)推论：同一个热化学反应方程式，正向反应H1与逆向反应H2大小相等，符号相反，即：H1=H2从反应途径角度：AD：HH1H2H3从能量守恒角度：H1H2H3H4H5H60。(H4H5H6)；殊途同归(1)反应的热效应只与始态、终态有关，与途径无关。(2)反应热总值一定，如下图表示始态到终态的反应热。【例1】下列说法正确的是()A.化学反应的反应热与反应过程有密切的关系B.化学反应的反应热取决于反应体系的始态和终态C.盖斯定律只是一条简单的自然规律,其实际作用不大D.有的化学反应过程没有能量变化B【例2】下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是()A生成物总能量一定低于反应物总能量B放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变D同温同压下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同C3.已知化学反应的热效应只与反应物的初始状态和生成物的最终状态有关,下列各反应热关系中不正确的是()A.AFH=-H6B.ADH=H1+H2+H3C.H1+H2+H3+H4+H5+H6=0D.H1+H6=H2+H3+H4+H5D3.盖斯定律的应用根据盖斯定律，我们可以利用已知反应的反应热来间接计算某些未知反应的反应热。如：对于前面提到的反应：C(s)+O2(g)=CO(g)虽然该反应的反应热无法直接测定，但下列两个反应的反应热却可以直接测定：C(s)+O2(g)=CO2(g)H1=393.5kJ/molCO(g)+O2(g)=CO2(g)H2=283.0kJ/mol上述三个反应具有如下关系：根据盖斯定律，H3=_H1H2=-393.5kJ/mol-(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/mol三.运用盖斯定律计算反应热的常用方法1、虚拟路径法若反应物A变为生成物D，可以有两个途径：由A直接变成D,反应热为H；由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别为H1、H2、H3，如图所示：则有：H_H1H2H3定物质调系数同减异加目标方程式中没有的物质就是要消去的物质要消去的物质在在方程式的同侧，则相减，在方程式的异侧则相加；H同时（带正负号）相减或相加。通过乘或除，使要消去的物质系数相同，H同时改变相同倍数确定待求方程式(即目标方程式)2、消元法（加合法）C(s)+O2(g)CO2(g)HH1 1H3H1H2 H3CO(g)+O2(g)1 12 2H2H3H1H2例如；例如；C(s)+1/2OC(s)+1/2O2 2(g)=CO(g)H(g)=CO(g)H3 3？物质物质燃烧热燃烧热H(kJ/mol)C(s)393.5CO(g)283.0思路思路1 1：虚拟路径法：虚拟路径法路径路径I路径路径II=393.5kJ/mol(393.5kJ/mol(283.0kJ/mol)283.0kJ/mol)=110.5kJ/mol110.5kJ/mol思路思路2 2：消去法：消去法H3=H1H2=110.5kJ/mol-例：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。现在可根据盖斯提出的观点“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”。已知：P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)；H1=-2983.2kJ/mol试写出白磷转化为红磷的热化学方程式_。-4得：P4(白磷,s)4P(红磷,s)H=H1-4H2=-29.2kJ/mol典例导航典例导航1、Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：直接氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2(s)=CuCl(s)1/2Cl2(g)H183kJmol1CuCl(s)1/2O2(g)=CuO(s)1/2Cl2(g)H220kJmol1CuO(s)2HCl(g)=CuCl2(s)H2O(g)H3121kJmol1则则4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)的的H_kJmol1。2CuO(s)4HCl(g)=2CuCl2(s)2H2O(g)H1212kJmol12CuCl(s)O2(g)=2CuO(s)Cl2(g)H202kJmol12CuCl2(s)=2CuCl(s)Cl2(g)H832kJmol1思路点拨思路点拨第第一一步步：找找出出待待求求热热化化学学方方程程式式中中反反应应物物与与生生成成物物在在已知已知热化学方程式热化学方程式中中的位置。的位置。4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)第二步：调整第二步：调整已知热化学方程式已知热化学方程式方向、计量数和方向、计量数和H。第三步：加和第三步：加和已调整的热化学方程式中的已调整的热化学方程式中的H，确定待求，确定待求反应的反应的H。H(1212202832)kJmol1116kJmol1。2.已知下列热化学方程式：CH3COOH（l）+2O2(g)2CO2（g）+2H2O（l）H1870.3 kJ/mol C(s)+O2（g）CO2（g）H2393.5 kJ/mol H2(g)+1/2 O2（g）H2O（l）H3285.8 kJ/mol则反应 2C(s)+2H2（g）+O2（g）CH3COOH（l）的焓变H为（）A244.15kJmol1 B224.15kJmol1 C488.3kJmol1 D488.3kJmol1在方程式中只出现一次同加异减，化系数D3.已知已知CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g);H1=283.0kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);H2=285.8kJ/molC2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l);H3=-1370kJ/mol试计算试计算:2CO(g)4H2(g)=H2O(l)C2H5OH(l)的H【解】：【解】：2+2+4-4-=HHHH1 122HH2 244HH3 3 283.22283.22285.84285.8413701370339.2kJ/mol339.2kJ/mol4、在1200时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：2S（g）S2（g）H4 ，则H4的正确表达式为_。H在方程式中只出现一次同加异减，化系数5、D-1/3-1/3+1/2四、比较反应热大小的常用方法1、利用状态同一反应中，反应物或生成物状态不同时，要考虑物质三态间的能量关系。例如在放热反应中，反应物是固态热量变化少，气态热量变化大；生成物为固态放热最多，气态放热少A(g)B(g)=C(g)H10A(g)B(g)=C(l)H20如S(g)O2(g)=SO2(g)H1a kJmol1S(s)O2(g)=SO2(g)H2b kJmol12、根据常识对于同一种物质燃烧，燃料完全燃烧放出的热量多余不完全燃烧放出的热量。对于可逆反应来说，由于是不完全反应，实际放出的热量小于理论的热量。对于酸碱中和反应，生成等量的水的情况下，与强酸稀溶液和强碱稀溶液反应相比，要是弱酸或弱碱参与则能量偏小；浓溶液热量偏大；生成难溶物热量偏大。对于同一放热反应（吸热反应），化学计量数越大，放出的热量越多（越少）2H2(g)O2(g)2H2O(g)H1483.2kJ/mol H2(g)1/2O2(g)H2O(g)H2?热化学方程式与数学上的代数方程式相似，可以移项同时改变正 负号，各项的化学计量数包括H的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。反应热与各物质的物质的量成。正比例如：对于相同的反应，化学计量数增大n倍，反应热也相应增大n倍。241.6kJ/molH是有符号“”“”的，比较时要带着符号比较。(1)吸热反应的H为“”，所以吸热越多，H越大。(2)放热反应的H 为“”，所以放热越多，H越小3、用H的大小比较4、利用盖斯定律5、利用图示比较本节小结本节小结2、根据热化学方程式、盖斯定律和燃烧热的数据进行反应热的计算五.反应热的计算1、运用盖斯定律计算（1）请与出FeS2燃烧的热化学方程式。（2）计算理论上1kg黄铁矿（FeS的含量为90%）完全燃烧放出的热量。3、依据物质的燃烧热H：Q放n可燃物|H|。例2.乙醇的燃烧热：H1366.8kJ/mol，在25、101kPa,1kg乙醇充分燃烧放出多少热量？【例题3】焦炭与水蒸气反应、甲烷与水蒸气反应均是工业上制取氢气的重要方法。这两个反应的热化学方程式分别为：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)H1=+131.5kJ/molCH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)H2=+205.9kJ/mol试计算CH4(g)=C(s)+2H2(g)的H。【解】分析各化学方程式的关系可以得出，将反应的逆反应与反应相加，得到反应：CH4(g)=C(s)+2H2(g)即：CO(g)+H2(g)=C(s)+H2O(g)H3=-H1=-131.5kJ/mol+）CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)H2=+205.9kJ/molCH4(g)=C(s)+2H2(g)H=？根据盖斯定律：H=H3+H2=H2-H1=+205.9kJ/mol-131.5kJ/mol=+74.4kJ/mol答：CH4(g)=C(s)+2H2(g)的H=+74.4kJ/mol。H反应物总键能生成物总键能反应物总键能生成物总键能=E吸吸-E放放物质物质CO2(C=O)CH4(CH)P4(PP)SiO2(SiO)石墨石墨 金刚石金刚石S8(SS)Si键数键数 24641.5282常见物质中的化学键数目常见物质中的化学键数目4、利用键能来计算1、已知2O(g)=O2(g)H=-496kJmol-1，结合能量变化示意图。下列说法正确的是（）A拆开1molH2(g)中的化学键需要吸收932kJ能量B拆开1molH2O(g)中所有化学键需要吸收926kJ能量C1molH2O(l)转变为1molH2O(g)需要吸收88kJ能量D2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2molH2O(l)，共放热1940kJB2、H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)+I2(g)2HI(g)，1molH2完全反应放出akJ热量。下列说法不正确的是()已知：(a、b、c均大于零)A反应物的总能量高于生成物的总能量B断开1molH-H键和1molI-I键所需能量大于断开2molH-I键所需能量C断开2molH-I键所需能量约为（a+b+c）kJD向密闭容器中加入2molH2和2molI2，充分反应放出的热量小于2akJBH生成物的总能量生成物的总能量-反应物的总能量反应物的总能量H(ab)kJmol1ckJmol1H(ab)kJmol1ckJmol14、利用总能量图像来计算【典例1】NO2有较强的氧化性，能将SO2氧化成SO3，自身被还原为NO。已知下列两反应过程中能量变化如图1、图2所示，则NO2氧化SO2生成SO3(g)的热化学方程式为_。NO2(g)SO2(g)=SO3(g)NO(g)H41.8kJ/mol【变式1】电石气是一种常见燃料，C2H2(g)+5/2O2(g)2CO2(g)+H2O(l)H有关化学反应的能量变化如右图所示，已知断裂1mol化学键所需的能量（kJ）：O=O为500、C-H为410，则断裂1molCC键所需的能量（kJ）是（）A840B1590 C900D1250A