三节化学反应热的计算().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一、盖斯定律一、盖斯定律1840年，瑞士化学家盖斯（年，瑞士化学家盖斯（GHHess）通过大量实验事实证明，不管）通过大量实验事实证明，不管化学反应是一步完成或分几步完成，化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。其反应热是相同的。换句话说，化学反应的反应热只与反换句话说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。这就是盖斯定律。的途径无关。这就是盖斯定律。看图理解盖斯定律如何理解盖斯定律？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

2、 1+H H2 2BHACH1H2用能量守恒定律论证盖斯定律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很慢有些反应进行得很慢有些反应不容易直接发生有些反应不容易直接发生有些反应的产品不纯（有副反应发生）有些反应的产品不纯（有副反应发生）这些都给测量反应热造成了困难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利用盖斯定律可以间接地把它们的反应热计算出来计算出来例例:C（s）+O2（g）=CO（g）因为）因为C燃烧时燃烧时不可能完全生成不可能完全生成CO，总有一部分，总有一部分CO2生成，因此生成，因此这个反应的这个反应的H无法直接测得，请同学们

3、自己根据无法直接测得，请同学们自己根据盖斯定律设计一个方案计算该反应的盖斯定律设计一个方案计算该反应的H。提示提示（1)C(s)+)C(s)+O O2 2(g)(g)=CO=CO2 2(g)(g)H1=-393.5 kJ/mol (2)CO(g)+(2)CO(g)+O O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H3=-283.0 kJ/molH1=H2+H3 H2=H1-H3 =-393.5 kJ/mol-(-283.0 kJ/mol)=-110.5 kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g)H=-110.5 kJ/mol 例例:下列数据表示下列数据表示H2的燃烧热吗？的燃烧热吗？

4、H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)H1241.8kJ/molH2O(g)=H2O(l)H244kJ/mol已知已知H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)HH1H2285.8kJ/mol例：写出例：写出石墨变成金刚石石墨变成金刚石的热化学方程式的热化学方程式 (25,101kPa,101kPa时时)说明说明：（1 1）可以在书中查找需要的数据可以在书中查找需要的数据 （2 2）并告诉大家你设计的理由。）并告诉大家你设计的理由。先思考，之后讨论先思考，之后讨论查燃烧热表知：查燃烧热表知：C(石墨，石墨，s)+O2(g)=CO2(g)HH1 1=-=-393.5393.5kJ/molkJ

5、/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(石墨，石墨，s)=C(金刚石，金刚石，s)H=+1.5kJ/mol 观察该热化学方程式，回答：金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？刚石能自动变成石墨吗？需要什么条件？你知道神六的火箭燃料是什么吗？你知道神六的火箭燃料是什么吗？例：某次发射火箭，用例：某次发射火箭，用N N2 2H H4 4（肼）在（肼）在NONO2 2中燃烧，生成中燃烧，生成N N2 2、液态、液态H H2 2O O。已知：。已知：N N2 2(g)+2

6、O(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。2 N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)H=-1135.2kJ/mol 二、反应热的计算二、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】2

7、5、101kPa时，使时，使1.0 g钠与足量钠与足量的氯气反应，生成氯钠晶体并放出的氯气反应，生成氯钠晶体并放出17.87 kJ的热量，求生成的热量，求生成1 mol氯化钠的反应热。氯化钠的反应热。【解】【解】Na(g)+Cl2(g)=NaCl(s)17.87 kJ/1g 23 g/mol=411 kJ/mol答：生成答：生成1 mol NaCl时放出热量时放出热量411 kJ。有关燃烧热的计算有关燃烧热的计算【例【例2】乙醇的燃烧热】乙醇的燃烧热H=-1366.8 kJ/mol，在在25、101kPa时，时，1 kg 乙醇充分燃烧后放乙醇充分燃烧后放出多少热量？出多少热量？【解】【解】n(

8、C2H5OH)=1000 g/46g/mol =21.74mol 1 kg C2H5OH燃烧后产生的热量：燃烧后产生的热量：1366.8 kJ/mol 21.74mol=2.971 10 4kJ答：答：1 kg C2H5OH燃烧后放出燃烧后放出2.971 10 4kJ的的热量。热量。应用盖斯定律的计算应用盖斯定律的计算【例【例3】已知下列反应的反应热为】已知下列反应的反应热为 CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)H1=-870.3 kJ/mol C(s)+O2(g)=CO2(g)H2=-393.5 kJ/mol H2(g)+O2(g)=H2O(l)H3=-285.

9、8 kJ/mol试计算下述反应的反应热：试计算下述反应的反应热：2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)【解】分析各方程式的关系，知【解】分析各方程式的关系，知 将方程式按将方程式按2+-组合得上述反应方程式组合得上述反应方程式即：即：H=2H 2+H3-H1H=2(-393.5kJ/mol)+(-285.8kJ/mol)-(-870.3kJ/mol)=-488.3kJ/mol答：反应答：反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)反应热为反应热为-488.3kJ/mol 练习练习:将煤转化为水煤气的主要反应为将煤转化为水煤气的主要反应为:C(s)+H2O(

10、g)=CO(g)+H2(g).已知已知:C(s)+O2(g)=CO2(g)H1=-393.5kJ/molH2(g)+O2(g)=H2O(g)H2=-242.0kJ/molCO(g)+O2(g)=CO2(g)H2=-283.0kJ/mol写出制取水煤气的热化学方程式写出制取水煤气的热化学方程式.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)H=+131.5kJ/mol比较反应热数据可知比较反应热数据可知,1mol H2和和1mol CO完全燃烧放出的热量之和比完全燃烧放出的热量之和比1mol C(s)完全燃烧放出的热量（完全燃烧放出的热量（）。）。甲同学据此认为甲同学据此认为“煤炭燃烧时加煤炭燃

11、烧时加适适量水可以量水可以使煤炭燃烧时放出更多的热量使煤炭燃烧时放出更多的热量”。乙同学根据盖斯定律通过计算，认为乙同学根据盖斯定律通过计算，认为“将煤将煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与直接燃转化为水煤气再燃烧放出的热量与直接燃烧煤放出的热量一样多烧煤放出的热量一样多”。你的观点呢？你的观点呢？乙同学是怎样计算的？你能重现乙的计算乙同学是怎样计算的？你能重现乙的计算过程吗？过程吗？乙同学的计算过程：乙同学的计算过程：C(s)+H2O(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(g)H1C(s)+H2O(g)+O2(g)CO(g)+H2(g)+O2(g)H2CO(g)+H2(g)+O2(g)CO(g)

12、+H2O(g)+1/2O2(g)H3CO(g)+H2O(g)+1/2O2(g)CO2(g)+H2O(g)H4则有：则有：H1=H2+H3+H4在在100g碳不完全燃烧所得气体中，碳不完全燃烧所得气体中，CO占占1/3体积，体积，CO2占占2/3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()392.92kJB.2489.44kJC.784.92kJD.3274.3kJHHC练练已知已知CO(g)+1/2O2(g)=CO2

13、(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)的的H【解】：根据盖斯定律，反应【解】：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。

14、几步完成。2+4-=所以，所以，HH12H24H3283.22285.841370339.2kJ/molA同温同压下，已知下列各反应为放热反应，下列同温同压下，已知下列各反应为放热反应，下列各热化学方程式中热量数值最小的是（各热化学方程式中热量数值最小的是（）A.2A(l)+B(l)=2C(g)H1 B.2A(g)+B(g)=2C(g)H2 C.2A(g)+B(g)=2C(l)H3 D.2A(l)+B(l)=2C(l)H4B2.在相同条件下，下列三个化学反应放出的热量分别以在相同条件下，下列三个化学反应放出的热量分别以H1、H2、H3表示，则表示，则H1、H2和和H3的关系的关系是是（）。）。

15、(1)2H2(g)+O2(g)2H2O(g)；H1 (2)2H2(g)+O2(g)2H2O(1)；H2(3)H2(g)+O2(g)=H2O(g);H3AH1 H2 H3 BH1 H2，H22H3 D无法比较无法比较按照盖斯定律，结合下述反应方程式，回答问题，已知：按照盖斯定律，结合下述反应方程式，回答问题，已知：(1)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)H1=-176 kJ/mol(2)NH3(g)+H2O(l)=NH3 H2O(aq)H2=-35.1 kJ/mol(3)HCl(g)+H2O(l)=HCl(aq)H3=-72.3 kJ/mol(4)NH3(aq)+HCl(aq)=NH4

16、Cl(aq)H4=-52.3 kJ/mol(5)NH4Cl(s)+2H2O(l)=NH4Cl(aq)H5=？则第（则第（5）个方程式中的反应热）个方程式中的反应热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：(4)+(3)+(2)-(1)=(5)，即，即H5=+16.3 kJ/molG.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

17、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，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

18、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

19、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。著有纯粹化学基础者。著有纯粹化学基础(1834)，曾用作俄国，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