河北省石家庄市高中化学 第一章 化学反应与能量 1.3 化学反应热的计算课件 新人教选修4.ppt
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1、 在化学科学研究中,在化学科学研究中,经常要通过实验测定物质经常要通过实验测定物质在发生化学反应时所放出或吸收的热量。在发生化学反应时所放出或吸收的热量。但是有些反应的反应热由于种种原因很难直但是有些反应的反应热由于种种原因很难直接测得,接测得,只能通过化学计算的方式间接获得。只能通过化学计算的方式间接获得。例如:例如:C(s)+1/2OC(s)+1/2O2 2(g)(g)CO(g)CO(g)H H3 3?2021/8/8 星期日1 它的一级火箭燃料采用的是液氧煤油,为了它的一级火箭燃料采用的是液氧煤油,为了提供这么大的能量,我们需要加注多少吨燃料呢提供这么大的能量,我们需要加注多少吨燃料呢?
2、“长征五号长征五号”身高身高59.559.5米,米,起飞重量为起飞重量为643643吨,起吨,起飞飞推力推力为为833.8833.8吨。近地轨道吨。近地轨道2525吨,地球同步转移吨,地球同步转移轨道轨道1414吨。吨。2021/8/8 星期日2燃煤工业锅炉正常工作燃煤工业锅炉正常工作一天可提供多少热能?一天可提供多少热能?烧开烧开5kg5kg常温的水,常温的水,需要多少升煤气呢?需要多少升煤气呢?在生产中对于燃料的燃烧、反应条件的控制在生产中对于燃料的燃烧、反应条件的控制以及以及“废热废热”的利用,也需要反应热计算的利用,也需要反应热计算 。2021/8/8 星期日3一、一、盖斯定律盖斯定律
3、 18361836年,瑞士化学家年,瑞士化学家盖斯盖斯(G GH HHessHess)通通过大量实验事实证明:过大量实验事实证明:即化学反应的反应热只与反应体系的即化学反应的反应热只与反应体系的始态始态和和终态终态有关,而与反应的有关,而与反应的途径途径无关。无关。H H H H1 1+H H2 2 不管化学反应是不管化学反应是一步完成一步完成或或分几步分几步完成完成,其反应热是,其反应热是相同的相同的。态:态:物质种类物质种类、物质的量物质的量、物质的状态及环境条件。物质的状态及环境条件。2021/8/8 星期日4对于盖斯定律的理解对于盖斯定律的理解生活实例:登山生活实例:登山 某人从山下某
4、人从山下A A到达山顶到达山顶B B,无论是翻山越岭攀,无论是翻山越岭攀登而上,还是坐缆车直奔山顶,其所处的海拔都登而上,还是坐缆车直奔山顶,其所处的海拔都高了高了300m300m(即山的高度与(即山的高度与A A、B B点的海拔有关,而点的海拔有关,而与由与由A A点到达点到达B B点的途径无关)点的途径无关)。2021/8/8 星期日5用能量守恒定律论证盖斯定律用能量守恒定律论证盖斯定律 先从始态先从始态S S变化到到终态变化到到终态L L,体系放出热量,体系放出热量(H H1 10)0)。经过一个循环,体系仍处于。经过一个循环,体系仍处于S S态,因态,因为物质没有发生变化,所以就不能引
5、发能量变化,为物质没有发生变化,所以就不能引发能量变化,即即H H1 1+H+H2 2 0 02021/8/8 星期日6盖斯定律的用途盖斯定律的用途 这些都给测量反应热造成了困难,利用这些都给测量反应热造成了困难,利用盖斯定律可以间接地把它们的反应热计算出盖斯定律可以间接地把它们的反应热计算出来。来。用来计算用来计算难于测量难于测量或或不能测量不能测量的反的反应的应的反应热反应热。盖斯定律在科学研究中的重要意义:盖斯定律在科学研究中的重要意义:有些反应进行得有些反应进行得很慢很慢;有些反应;有些反应不容易不容易直接发生直接发生;有些反应的;有些反应的产品不纯产品不纯(有副反应(有副反应发生)发
6、生)2021/8/8 星期日7利利用用盖盖斯斯定定律律解解决决问问题题图示法图示法C C(s)(s)COCO2 2(g)(g)H1C C(s)(s)COCO(g)(g)H2H3C(s)+OC(s)+O2 2(g)(g)CO CO2 2(g)H(g)H1 1 C(s)+1/2OC(s)+1/2O2 2(g)(g)CO(g)H CO(g)H2 2?CO(g)+1/2OCO(g)+1/2O2 2(g)(g)CO CO2 2(g)H(g)H3 3 根据根据盖斯定律:盖斯定律:H H1 1H H2 2+H H3 3H H2 2H H1 1H H3 32021/8/8 星期日8二、二、反应热的计算反应热的
7、计算 利用热化学方程式、反应热利用热化学方程式、反应热(中和热、燃烧(中和热、燃烧热等)热等)的概念、盖斯定律进行有关反应热的计算。的概念、盖斯定律进行有关反应热的计算。有关热化学方程式的计算有关热化学方程式的计算【例例1 1】已知:已知:CHCH(g)+2O(g)+2O2 2(g)(g)COCO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)O(l)H H -Q-Q1 1 KJ/molKJ/mol2H2H2 2(g g)+O+O2 2(g)(g)2H2H2 2O O(g g)HH -Q-Q2 2 KJ/molKJ/mol2H2H2 2(g g)+O+O2 2(g)(g)2H2H2 2O O(l
8、l)HH -Q-Q3 3 KJ/mol KJ/mol 常温下常温下,取体积比为取体积比为4:14:1的甲烷和氢气的混合的甲烷和氢气的混合气体气体11.2L11.2L(标况标况),经完全燃烧恢复常温经完全燃烧恢复常温,放出的热放出的热量为多少量为多少KJ?KJ?2021/8/8 星期日9P P1313 例例1 1钠与氯气起反应的化学方程式如下:钠与氯气起反应的化学方程式如下:Na(s)+ClNa(s)+Cl2 2(g)(g)NaCl(s)NaCl(s)H(kJ/mol)H(kJ/mol)23g/mol x23g/mol xx x 23g/mol(-17.87kJ)1.0g 23g/mol(-17
9、.87kJ)1.0g -411kJ/mol-411kJ/mol解:设生成解:设生成1molNaCl1molNaCl的反应热为的反应热为x x23g/mol:x 23g/mol:x 1g:-17.87kJ 1g:-17.87kJ1 12 2注意热化学方程式和注意热化学方程式和有关单位正确书写有关单位正确书写1g -17.87kJ1g -17.87kJ2021/8/8 星期日10【例例2 2】P P1313 解:解:设设1kg1kg乙醇燃烧后放出的热量为乙醇燃烧后放出的热量为X XC C2 2H H6 6O(l)+3OO(l)+3O2 2(g)(g)2CO2CO2 2(g)+3H(g)+3H2 2
10、O(l)O(l)H H-1366.8kJ/mol-1366.8kJ/mol 1 1366.81 1366.827.1427.14 X XX X 1366.8 27.14 1366.8 27.14 29710kJ29710kJ答:答:1kg1kg乙醇燃烧后放出乙醇燃烧后放出29710kJ29710kJ热量热量有关有关燃烧燃烧热热的计算的计算可燃物完全燃可燃物完全燃烧产烧产生的生的热热量量 可燃物的物可燃物的物质质的量的量其燃其燃烧热烧热2021/8/8 星期日11练习练习1.1.在在101 kPa101 kPa时,时,1 mol CH1 mol CH4 4 完全燃烧生成完全燃烧生成COCO2 2
11、和液态和液态H H2 2O O,放出,放出890.3 kJ890.3 kJ的热量,的热量,CHCH4 4的燃烧的燃烧热为多少?热为多少?1000 L CH1000 L CH4 4(标准状况)燃烧后所产(标准状况)燃烧后所产生的热量为多少?生的热量为多少?2021/8/8 星期日12练习练习 在一定条件下,氢气和丙烷燃烧的热化学在一定条件下,氢气和丙烷燃烧的热化学方程式为:方程式为:2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)2H 2H2 2O(l)O(l)H H-571.6 kJ/mol-571.6 kJ/molC C3 3H H8 8(g)+5O(g)+5O2 2(g)(g)3CO
12、3CO2 2(g)+4H(g)+4H2 2O(l)O(l)H H-2220 kJ/mol-2220 kJ/mol 5mol 5mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放出氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放出 3847 kJ3847 kJ的热量,则氢气和丙烷的体积比为的热量,则氢气和丙烷的体积比为 ()A.1:3 B.3:1 C.1:4 D.1:1A.1:3 B.3:1 C.1:4 D.1:1 B B285.8285.8X X(5-(5-X X)2220=38472220=3847方法方法1 12021/8/8 星期日13C C3 3H H8 8285.8285.822202220H H2 2769.47
13、69.4483.6483.61450.61450.6方法方法2 22H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)2H 2H2 2O(l)O(l)H H-571.6 kJ/mol-571.6 kJ/molC C3 3H H8 8(g)+5O(g)+5O2 2(g)(g)3CO 3CO2 2(g)+4H(g)+4H2 2O(l)O(l)H H-2220 kJ/mol-2220 kJ/mol 5mol 5mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放出氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放出 3847 kJ3847 kJ的热量的热量.2021/8/8 星期日14化学键与反应热化学键与反应热HH(焓变焓变)的关系
14、的关系 有关有关反应热反应热H H的计算的计算H H E E反应物的键能总和反应物的键能总和E E生成物的键能总和生成物的键能总和【例例3 3】白磷与氧气可发生如下反应:白磷与氧气可发生如下反应:P P4 4+5O+5O2 2 P P4 4O O1010。已知断裂下列化学键。已知断裂下列化学键1mol1mol需要需要吸收的能量分别为:吸收的能量分别为:P PP P a a kJ/mol kJ/mol、PO PO b b kJ/molkJ/mol、P P O O c kJ/mol c kJ/mol、O OO O d d kJ/mol kJ/mol。根据。根据上图的分子结构和有关数据估算该反应的上
15、图的分子结构和有关数据估算该反应的H.2021/8/8 星期日15名称名称化学式化学式键的物质的量键的物质的量金刚石金刚石C(s)C(s)2mol2molC CC C石墨石墨C(s)C(s)1.5mol1.5molC CC C晶体硅晶体硅SiSi2mol2molN NH H二氧化硅二氧化硅SiSiO O2 24mol4molSiSiO O白磷白磷P P4 46mol6molC CH H氨氨NHNH3 33mol3molSiSiSiSi甲烷甲烷CHCH4 44 4molPPmolPP学会比较,学会总结学会比较,学会总结2021/8/8 星期日16物质总能量与反应热物质总能量与反应热(焓变焓变)的
16、关系的关系 H H E E生成物能量总和生成物能量总和E E反应物能量总和反应物能量总和2021/8/8 星期日17有关有关盖斯定律的计算盖斯定律的计算应用盖斯定律的常用方法:应用盖斯定律的常用方法:虚拟路径法虚拟路径法 若反应物若反应物A A变为生成物变为生成物D D,可以有两个途径:,可以有两个途径:由由A A直接变成直接变成D D,反应热为,反应热为HH;由由A A经过经过B B变成变成C C,再由,再由C C变成变成D D,每步的反应热分,每步的反应热分别为别为HH1 1、HH2 2、HH3 3,如图所示:,如图所示:H H HH1 1+H+H2 2+H+H3 3根据根据盖斯定律:盖斯
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