内容正文:
第二节 反应热的计算
【课程标准要求】
1.认识化学能可以与热能等其他形式能量之间的相互转化,能量的转化遵循能量守恒定律。
2.了解盖斯定律及其简单应用。
3.能进行反应焓变的简单计算。
一、盖斯定律
1.内容
1836年,化学家盖斯(G.H.Hess)从大量实验事实中总结出一条规律: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。这就是盖斯定律。
2.特点
(1)化学反应的反应热,只与反应体系的始态、终态有关,与反应进行的途径无关。
(2)反应热总值一定,如图表示始态到终态的反应热。
则ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5。
3.应用
(1)应用方法
根据盖斯定律,我们可以利用已知反应的反应热来计算未知反应的反应热。若某个反应的化学方程式可由另外几个反应的化学方程式相加减而得到,则该反应的反应热也可以由这几个反应的反应热相加减而得到。
(2)应用示例
已知:①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ/mol;
②CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH3=-283.0 kJ/mol。
分析上述热化学方程式的关系可以得出,将反应①减去反应②,得到反应:C(s)+O2(g)===CO(g)。根据盖斯定律可得:ΔH1=ΔH2+ΔH3,则有ΔH2=ΔH1-ΔH3=(-393.5__kJ/mol)-(-283.0__kJ/mol)=-110.5__kJ/mol。
【微自测】
1.已知:①2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221.0 kJ/mol;②C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol;③2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ/mol
则制备水煤气的反应C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)的ΔH为( )
A.+131.3 kJ/mol B.-131.3 kJ/mol
C.+373.1 kJ/mol D.-373.1 kJ/mol
答案 A
解析 根据盖斯定律,由①×-③×可得C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g),则有ΔH=(-221.0 kJ/mol)×-(-483.6 kJ/mol)×=+131.3 kJ/mol。
二、反应热的计算
1.利用热化学方程式计算
25 ℃、101 kPa,使1.0 g Na与足量Cl2反应,生成NaCl晶体并放出17.87 kJ热量,则生成1 mol NaCl的反应热为-411.01__kJ/mol。
2.利用燃烧热计算
乙醇的燃烧热为ΔH=-1 366.7 kJ/mol,则25 ℃、101 kPa时1 kg乙醇完全燃烧放出的热量为2.971×104__kJ。
3.利用盖斯定律计算
已知:温度过高时,WO2(s)转变为WO2(g):
①WO2(s)+2H2(g)W(s)+2H2O(g) ΔH1
②WO2(g)+2H2(g)W(s)+2H2O(g) ΔH2
则WO2(s)WO2(g)的ΔH=ΔH1-ΔH2。
【微自测】
2.已知葡萄糖在人体组织中完全氧化时的热化学方程式为:C6H12O6(s)+6O2(g)===6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-2 800 kJ/mol,计算18 g葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热量是多少?
答案 280 kJ
解析 18 g葡萄糖的物质的量为=0.1 mol
因此产生的热量为0.1 mol×2 800 kJ/mol=280 kJ。
一、盖斯定律的理解与应用
【活动探究】
炭在火炉中燃烧很旺时,再往炉膛内红热的炭上喷洒少量水的瞬间、炉子内火会更旺。
炭作为燃料可通过下列两种途径
途径Ⅰ:
途径Ⅱ:
(1)途经Ⅰ中反应物和生成物分别是什么?写出反应的热化学方程式
提示:途径Ⅰ的反应物是C(s)和O2(g),生成物是CO2(g);C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol
(2)途径Ⅱ中最初的反应物和最终的生成物是什么?分别写出步骤①、②、③的热化学方程式
提示:将三个步骤中的化学方程式相加可得C(s)+O2(g)===CO2(g),故最初的反应物是C(s)和O2(s),最终的生成物是CO2(g)
①C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH1=+131.5 kJ/mol
②CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ/mol
③H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH3=-242 kJ/mol
(3)将途径Ⅱ中三个热化学方程式相加(即①+②+③)得到的热化学方程式是什么?判断途径Ⅰ和途径Ⅱ中相同质量的碳完全燃烧放出的热量有何关系?
提示:将途径Ⅱ中的三个热化学方程式相加得到的热化学方程式为C(s)+O2(g)==