选修四第一章第三节[1].ppt

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1、第三节第三节 化学反应热的计算化学反应热的计算第一章第一章 化学反应与能量化学反应与能量一盖斯定律：一盖斯定律：1.盖斯定律的内容盖斯定律的内容:不管化学反应是一步完不管化学反应是一步完成或分几步完成成或分几步完成,其反应热相同。换句话其反应热相同。换句话说说,化学反应的反应热只与反应体系的始化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关态和终态有关,而与反应的途径无关而与反应的途径无关。2.盖斯定盖斯定律直观化律直观化HH1+H2H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)H1=-241.8kJ/mol那么，那么，H2的燃烧热的燃烧热H究竟是多少？如何计算？究竟是多少？如何计算？已知：已知：H2

2、O(g)=H2O(l)H2=-44kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)H=H1+H2=-285.8kJ/molH2O(l)=H2(g)+1/2O2(g)H=？下列数据下列数据H H1 1表示燃烧热吗？表示燃烧热吗？H=+285.8kJ/mol正、逆反应的反应热数值相等，符号相反正、逆反应的反应热数值相等，符号相反 有些化学反应进行很慢或不易直接发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。通过盖斯定律获得它们的反应热数据。2 2盖斯定律的应用盖斯定律的应用方法：方法：1.写出目标方程

3、式确定写出目标方程式确定“过渡物质过渡物质”(要要消去的物质消去的物质)2.然后用消元法逐一消去然后用消元法逐一消去“过渡物质过渡物质”，导出，导出“四则运算式四则运算式”。CO(g)C(s)CO2(g)H1H3H2实例实例1C(s)+1/2O2(g)=CO(g)H1？CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)H2-283.0kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g)H3-393.5kJ/mol+)H1+H2=H3H1=H3H2=-393.5kJ/mol(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/mol【例例2】已知已知CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g);H1=283.0kJ/

4、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)的的H【解解】：2+4-=HH12H24H3283.22285.841370339.2kJ/mol你知道“神六”的火箭燃料是什么吗？例例2：某次发射火箭，用：某次发射火箭，用N2H4（肼）在（肼）在NO2中燃烧，中燃烧，生成生成N2、液态、液态H2O。已知：。已知：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)H1=+67.2kJ/molN2H4(g)+O2(g

5、)=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。学方程式。2 N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)H=-1135.2kJ/mol 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？查燃烧热表知：查燃烧热表知：C(石墨，石墨，s)+O2(g)=CO2(g)HH1 1=-=-393.5393.5kJ/molkJ/molC(金刚石，金刚石，s)+O2(g)=CO2(g)HH2 2=-=-395.0395.0kJ/molkJ/mol所以，所以，-得：得：C(石

6、墨，石墨，s)=C(金刚石，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。石墨不会自动变成金刚石，石墨与金刚石的能量相差不远。解解1：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例例3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=-

7、H=-571.6kJmolmol-1-1C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)H=-H=-2220kJmolmol-1-15mol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，则氢气和甲烷的体积比为氢气和甲烷的体积比为(A)1:3(B)3:1(C)1:4(D)1:1解解2：1molH2燃烧放热燃烧放热571.6kJ/2=285.8kJ答：氢气和丙烷的体积比为答：氢气和丙烷的体积比为3：11molC3H8燃烧放热燃烧放热2220kJ1mol混合气混合气燃烧放热燃烧放热3847kJ/5=769.4kJH2285.8C3H42220769.4

8、1450.6483.631例例3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=-H=-571.6kJmolmol-1-1C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)H=-H=-2220kJmolmol-1-15mol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，则氢气和甲烷的体积比为氢气和甲烷的体积比为(A)1:3(B)3:1(C)1:4(D)1:1解解3：(巧解）巧解）5mol混混合合气气中中,2molC3H8燃燃烧烧放放热热4440kJ,超超过过总总放放

9、热热量量3847kJH2的物质的量必大于的物质的量必大于3mol。n(H2):n(C3H8)必大于必大于3:2选选B例例3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=-H=-571.6kJmolmol-1-1C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)H=-H=-2220kJmolmol-1-15mol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，则氢气和甲烷的体积比为氢气和甲烷的体积比为(A)1:3(B)3:1(C)1:4(D)1:1C3H8物质的量必小

10、于物质的量必小于2mol，例例4：已知：已知：CH(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);H=-Q1KJ/mol2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）;H=-Q2KJ/mol2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）;H=-Q3KJ/mol常温下常温下,取体积比取体积比4:1的甲烷和氢气的的甲烷和氢气的混合气体混合气体11.2L(标况标况),经完全燃烧恢复常温经完全燃烧恢复常温,放出的热为放出的热为:0.4Q1+0.05Q3 盖盖斯斯定定律律:不不管管化化学学反反应应是是一一步步完完成成或或分分几几步步完完成成,其其反反应应热热是是相相同同.换换句句话话说说,化化学学反反应应的的反

11、反应应热热只只与与反反应应体体系系的的始始态态和和终终态态有有关关,而与反应的途径无关而与反应的途径无关.因因为为有有些些反反应应进进行行得得很很慢慢,有有些些反反应应不不容容易易直直接接发发生生,有有些些反反应应的的产产品品不不纯纯(有有副副反反应应发发生生),这这给给测测定定反反应应热热造造成成了了困困难难.此此时时如如果果应应用用盖盖斯斯定定律律,就就可可以以间间接接地地把把它它们们的的反反应应热计算出来热计算出来.【例例1】298K、101KPa时时，将将1.0 g钠钠与与足足量量的的氯氯气气反反应应，生生成成氯氯化化钠钠晶晶体体并并放放出出17.87 KJ的的热热量量，求求生成生成1

12、mol 氯化钠的反应热？氯化钠的反应热？二、有关反应热的计算【例例2】乙乙醇醇的的燃燃烧烧热热是是H=-1366.8kJ/mol，在在25，101kPa时时，1kg乙乙醇醇充充分分燃燃烧烧后后放放出出多少热量？多少热量？练习练习1250C(1.01)(105)Pa下，下，4gCO在氧气中燃在氧气中燃烧生成烧生成CO2，放出，放出9.6kJ热量，写出热量，写出CO燃烧的热化学燃烧的热化学方程式。方程式。2CO(g)+O2CO(g)+O2 2(g)=2CO(g)=2CO2 2(g(g )；H=-H=-134.4 134.4 kJmolmol-2CO+O2=2CO2228gQ9.6kJ4g解：解：设

13、设2molCO燃烧放出的热量为燃烧放出的热量为Q228g:4g=Q:9.6kJQ=134.4kJ放热放热【例例3】已知下列反已知下列反应应的反的反应热为应热为：(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试计试计算下列反算下列反应应的反的反应热应热：2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)1:在一定条件下在一定条件下,CO和和CH4燃燃烧烧的的热热化学方程式化学方程式分分别为别为

14、:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)H=H=566KJ/molKJ/molCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=H=890KJ/molKJ/mol由由1摩摩CO和和3摩摩CH4组组成的混和气在上述条件下完全燃成的混和气在上述条件下完全燃烧时烧时,释释放的放的热热量量为为()A2912KJKJ B2953KJKJ C3236KJKJ D3867KJKJB练习练习2.氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷的热化学方程氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷的热化学方程式分别为：式分别为：H2(g)1/2O2(g)H2O(l)；H285.8kJ/molCO(g)1/2O2(g)CO2(g)；H28

15、3.0kJ/molC8H18(l)25/2O2(g)8CO2(g)9H2O(l)；H5518kJ/molCH4(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)B3.已知已知25、101kPa下，石墨、金刚石下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：燃烧的热化学方程式分别为：据此判断，下列说法正确的是（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；等质量由石墨制备金刚石

16、是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低时，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时，石墨的能量比金刚石的低D.由石墨制备金刚石是放热反应；等质量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时，石墨的能量比金刚石的高AC(石墨，石墨，s)+O2(g)=CO2(g)H1=-393.5kJ/molC(金刚石，金刚石，s)+O2(g)=CO2(g)H2=-395.0kJ/mo

17、l G.H.GermainHenriHess(18021850)俄国俄国化学家。化学家。1802年年8月月7日生于瑞士日内瓦，日生于瑞士日内瓦，1850年年12月月12日卒于俄国圣彼得堡日卒于俄国圣彼得堡(现为列宁格勒现为列宁格勒)。3岁随父侨居俄国岁随父侨居俄国,并在俄国受教育。并在俄国受教育。1825年于多年于多尔帕特大学获医学专业证书，同时受到了化学和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。地质学的基础教育。18261827年，在斯德哥尔年，在斯德哥尔摩摩J.J.贝采利乌斯的实验室工作并从其学习化学。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

18、，后在伊尔库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。茨克做医生并研究矿物。1830年当选为圣彼得堡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院理论化学教授并在中央师范学院和矿业学院讲授化学。授化学。1838年成为俄国科学院院士。年成为俄国科学院院士。盖斯简介盖斯简介盖斯早期研究了巴库附近的矿物和天然气；发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。现象，作了大量的量热

19、工作。1836年发现，在任年发现，在任何一个化学反应过程中何一个化学反应过程中,不论该反应过程是一步不论该反应过程是一步完成还是分成几步完成完成还是分成几步完成,反应所放出的总热量相反应所放出的总热量相同，并于同，并于1840年以热的加和性守恒定律公诸于世，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间接求得反应热。因此，盖斯也是热化学的先驱者。著有者。著有纯粹化学基础纯粹化学基础(1834)，曾用

20、作俄国，曾用作俄国教科书达教科书达40年。年。盖斯简介盖斯简介盖斯定律是在热力学第一定律之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准确测定的热力学数据计算难以测定的反应热。的反应热。盖斯简介盖斯简介思考思考298K，101kPa时，合成氨反应的热时，合成氨反应

21、的热化学方程式化学方程式:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);H =-92.38kJ/mol在该温度下，取在该温度下，取1molN2(g)和和3molH2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在进放在一密闭容器中，在催化剂存在进行反应，测得反应放出的热量总是少于行反应，测得反应放出的热量总是少于92.38kJ，其原因是什么？，其原因是什么？该反应是该反应是可逆反应可逆反应，在密闭容器中进，在密闭容器中进行该反应将达到平衡状态，行该反应将达到平衡状态，1molN2(g)和和3molH2(g)不能完全反应不能完全反应生成生成2molNH3(g)，因而放出的热量总小于，因而放出的热量总小于92.38kJ