1.2反应热的计算 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第一章 化学反应的热效应 第二节 反应热的计算 1.2.1 盖斯定律及运用 0 1.知道盖斯定律的内容，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算 2.学会有关反应热计算的方法技巧，进一步提高化学计算的能力 学习目标 0 化学反应的热效应 测定 中和热的测定 表示 焓变（ΔH）、热化学方程式 0 1、利用热量计，我们可以测量中和反应热，说明中和反应反应热是可以直接测量的，那么是否所有的反应热都可以直接测量呢？ 思考 否。 有些反应的产品不纯（有副反应发生）， 如甲烷的不完全燃烧,大多数有机反应； 有些反应进行得很慢或太快，如煤炭，石油，钻石的形成或爆炸； 有些反应不容易直接发生，如石墨和氢气生成甲烷的反应。 0 4 2、能否利用一些已知的反应热来计算一些无法直接测定的反应热呢？ 思考 1840年俄国化学家盖斯为了解决这一问题依据能量守恒定律，通过大量的实验证明了化学反应的焓变与化学反应的过程没有关系，只与反应物和生成物的始末状态有关，这一定律称之为盖斯定律。 0 一.盖斯定律 1.内容 一个化学反应(在相同条件下)，不管是一步完成还是分几步完成的，其反应热是相同的。 2.特点 化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关 0 2.多角度理解盖斯定律 (1)从反应途径角度理解盖斯定律 某人从山下的A点到达山顶B点，他从A点出发，无论是翻山越岭，还是做缆车直奔山顶，当最终到达B点时，位移是相同的。即人的登山高度与上山的途径无关，只与起点和终点的相对高度有关。 0 (2)从能量守恒定律的角度理解盖斯定律 无论反应是一步完成还是多步完成，最初的反应物和最终的生成物都是一样的，只要物质没有区别，能量也不会有区别。 假如： 从S→L，ΔH1<0，体系放热 从L→S，ΔH2>0，体系吸热 据能量守恒，ΔH1＋ΔH2＝0。 0 (3)从反应热的角度理解盖斯定律 从反应途径角度，A→D： ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－(ΔH4＋ΔH5＋ΔH6) 从能量守恒角度： ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0 0 3.盖斯定律的意义 有的反应进行得很慢，有些反应不直接发生，有些反应产品不纯(有副反应发生)，这给用实验测定反应热造成了困难，若应用盖斯定律可间接地计算出它们的反应热 4.盖斯定律的应用 (1)“虚拟路径”法 若反应物A变为生成物D，可以有两个途径:①由A直接变成D，反应热为△H; ②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△H= △H1+△H2+△H3 0 1、已知： (1)C(s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1 (2)CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1 若C(s)＋1/2O2(g)=CO(g)的反应热为ΔH，求ΔH。 【练一练】 反应C(s)＋O2(g)=CO2(g)的途径可设计如下 则△H1= △H+△H2 △H= △H1-△H2 =－393.5 kJ/mol-(－283.0 kJ/mol )=－110.5 kJ/mol C(s)＋1/2O2(g)=CO(g) ΔH－110.5 kJ/mol 0 2、已知： ① H2 (g) + 1/2O2 (g) ＝ H2O (l) ΔH1= −285.8kJ/mol ② H2O (l) ＝ H2O (g) ΔH2= +44kJ/mol ③ H2 (g) + 1/2O2 (g) ＝ H2O (g) ΔH3= −241.8kJ/mol 设计成如下转化路径，请填空： H2 (g) + 1/2O2 (g) H2O (g) ΔH1 −ΔH2 ΔH3 H2O (l) ΔH1 = ΔH3 − ΔH2 0 (2)加合法 ①写出目标反应的热化学方程式，确定各物质在各反应中的位置 C(s)＋1/2O2(g)=CO(g) 已知： Ⅰ.C(s)＋O2(g)=CO2(g)　 ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1 若C(s)＋1/2O2(g)=CO(g)的反应热为ΔH，求ΔH。 ②将已知热化学方程式Ⅱ变形，得反应Ⅲ：CO2(g)=CO(g)＋1/2O2(g)　ΔH3＝＋283.0 kJ·mol－1 ③将热化学方程式相加，ΔH也相加：Ⅰ＋Ⅲ得，C(s)＋1/2O2(g)=CO(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH3，则ΔH＝－110.5 kJ/mol 0 (3)常用关系式 热化学方程式 焓变之间的关系 aA=B　ΔH1 A=1/aB　ΔH2 ΔH2＝1/aΔH1或 ΔH1＝aΔH2 aA=B　ΔH1 B=aA　ΔH2 ΔH1＝－ΔH2 ΔH＝ΔH1＋ΔH2 0 5.利用盖斯定律推测并书写热化学方程式 (1)方法步骤——“三调一加” ①一调：根据目标热化学方程式，调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置，改写已知的热化学方程式 ②二调：根据改写的热化学方程式调整相应ΔH 的符号 ③三调：调整中间物质的化学计量数 ④一加：将调整好的热化学方程式及其ΔH 相加 (2)注意事项 ①热化学方程式乘以某一个数时，反应热的数值必须也乘上该数 ②热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也必须相加减 ③将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但数值不变 ④每个热化学方程式只能调整一次 物质变化+能量变化 0 1、已知 ① CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) ΔH1= －283.0 kJ/mol ② H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) ΔH2= －285.8 kJ/mol ③ C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2CO2(g) + 3 H2O(l) ΔH3= －1370 kJ/mol 计算:④ 2CO(g)＋ 4 H2(g)= H2O(l)＋ C2H5OH(l) 的ΔH 得 ④=①×2 + ②×4 - ③ +) 2CO(g)＋ 4 H2(g)= H2O(l)＋ C2H5OH(l) ΔH ＝－339.2 kJ/mol 【练一练】 2CO(g)+O2(g) =2CO2(g) 2ΔH1= -566.0 kJ/mol 4 H2(g)+2O2(g) = 4H2O(l) 4ΔH2=-1143.2kJ/mol 2CO2(g)+3H2O(l)=C2H5OH(l)+3O2(g) －ΔH3 =+1370 kJ/mol 0 2.已知：①2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH＝－221.0 kJ·mol－1；②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1。则制备水煤气的反应C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)的ΔH 为(　　) A．＋262.6 kJ·mol－1 B．－131.3 kJ·mol－1 C．－352.3 kJ·mol－1 D．＋131.3 kJ·mol－1 3.已知下列各反应的焓变 ①Ca(s)＋C(s，石墨)＋3/2O2(g)＝CaCO3(s)　ΔH＝－1206.8 kJ·mol－1 ②Ca(s)＋1/2O2(g)＝CaO(s)　ΔH＝－635.1 kJ·mol－1 ③C(s，石墨)＋O2(g)＝CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1 试求④CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)的焓变。 【解析】　根据盖斯定律，由题意知：①×1/2－②×1/2得： ΔH＝(－221.0 kJ·mol－1)×1/2－(－483.6 kJ·mol－1)×1/2＝＋131.3 kJ·mol－1。 D 【练一练】 【解析】④＝②＋③－①，ΔH＝－635.1 kJ·mol－1－393.5 kJ·mol－1－（－1 206.8 kJ·mol－1）=＋178.2 kJ·mol－1 ΔH=＋178.2 kJ·mol－1 0 二.反应热的计算 1.根据盖斯定律计算反应热 (1)确定待求反应的热化学方程式(确定目标热化学方程式)。 (2)找出待求热化学方程式中只在已知化学方程式中出现一次的物质(多次的不考虑)，并依据该物质调整已知化学方程式的方向(同侧相加，异侧相减)和化学计量数。 (3)每个已知化学方程式只能调整一次。 (4)ΔH与化学方程式一对应调整和运算。 将两个或两个以上的热化学方程式包括其△H相加或相减，得到一个新的热化学方程式及其△H。 0 1、实验中不能直接测出由石墨和氢气生成甲烷反应的ΔH，但可测出CH4燃烧反应的ΔH，根据盖斯定律求ΔH4。(1)CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1 (2)C(石墨)＋O2(g)=CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1 (3)H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1 则：C(石墨)+2H2(g)＝CH4(g)；ΔH4＝__________2、已知下列热化学方程式：(1)Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－25kJ·mol－1(2)3Fe2O3(s)＋CO(g)=Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH＝－47kJ·mol－1 (3)Fe3O4(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋19 kJ·mol－1 写出FeO(s) 被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式___________________________________ FeO(s)＋CO(g)=Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝－11kJ·mol－1 -74.8kJ·mol-1 【练一练】 0 2、根据反应物和生成物的键能计算 ΔH ＝反应物总键能－生成物总键能 常见物质中的化学键数目 物质 CO2(C=O) CH4 (C－H) P4(P－P) SiO2 (Si－O) 石墨 金刚石 S8 (S－S) Si 键数 2 4 6 4 1.5 2 8 2 0 2、化学反应过程可视为旧化学键断裂和新化学键形成的过程，H—H键的键能为436 kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为243 kJ·mol－1，H—Cl键的键能为431 kJ·mol－1。已知H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1，则Q等于(　　)A．－183 B．183 C．－862 D．862 【练一练】 1、。解析：依据化学反应的反应热＝反应物的总键能－生成物的总键能可得，－Q＝436＋243－2×431，故Q＝183。 B 0 3、根据热化学方程式计算 热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。例如， 0 3、依据叙述，写出下列反应的热化学方程式。(1)在25 ℃、101 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为______________________________________(2)若适量的N2和O2完全反应，每生成23 g NO2需要吸收16.95 kJ热量。 其热化学方程式为__________________ 【练一练】 N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g) ΔH＝＋67.8 kJ·mol－1 CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－725.76 kJ·mol－1 0 4、根据物质的燃烧热数值计算 可燃物完全燃烧放出的热量＝n(可燃物) × |ΔH|(燃烧热的绝对值) 4、黄铁矿(主要成分为FeS2)的燃烧是工业上制硫酸时得到SO2 的途径之一，反应的化学方程式为：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 在25℃和101kPa时，1mol FeS2 (s)完全燃烧生成Fe2O3 (s)和SO2(g)时放出853kJ的热量。 （1）请与出FeS2燃烧的热化学方程式。 （2）计算理论上1kg黄铁矿（FeS2的含量为90%）完全燃烧放出的热量。 0 【解】 (1)根据题意，FeS2燃烧的热化学方程式为： FeS2+O2Fe2O3+2SO2(g) ∆H=-853 kJ/mol (2)FeS2的摩尔·质量为120g·mol-1。 1kg黄铁矿含FeS2的质量为：1000g×90%=900g 900gFeS的物质的量为：=7.5mol 理论上1kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为:7.5mol×853kJ/mol=6398kJ 答:(1)FeS2燃烧的热化学方程式: FeS2+O2Fe2O3+2SO2(g) ∆H=-853 kJ/mol (2)理论上1kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为6398kJ。 0 25 5.根据图像计算 ∆H=(E2-E1)kJ/mol =(a-b) kJ/mol =-ckJ/mol ∆H=(E2-E1)kJ/mol =(a-b) kJ/mol =+ckJ/mol 0 5、已知化学反应A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是(　　) A.每生成2分子AB吸收b kJ热量 B.该反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1 C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键， 放出a kJ能量 B 解析　观察题给图像可以得到，上述反应的反应物的总能量低于生成物的总能量，为吸热反应，其中反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1。化学反应过程中，化学键断裂为吸热过程，化学键形成为放热过程。 【练一练】 0 27 反应热的计算方法 根据△H=生成物的总能量-反应物的总能量。 根据键能计算 根据热化学方程式计算 根据燃烧热计算 根据盖斯定律计算 根据图像信息计算 0 28 三.反应热的大小比较 1.与“符号”相关的反应热比较 对于放热反应来说，ΔH＝－Q kJ·mol－1，虽然“-”仅表示放热的意思，但在比较大小时要将其看成真正意义上的“负号”，即：放热越多，ΔH反而越小；放热越少，ΔH反而越大 2.与“化学计量数”相关的反应热比较 如： H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l)　ΔH1＝－a kJ·mol－1，2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)　 ΔH2＝－b kJ·mol－1 a<b，但是ΔH1>ΔH2。放热反应，数值越大，ΔH越小 0 3、与“物质聚集状态”相关的反应热比较 (1)同一反应，生成物状态不同时 A(g)＋B(g)=C(g)　ΔH1<0，A(g)＋B(g)=C(l)　ΔH2<0， A(g)＋B(g)=C(s) ΔH3<0，因为C(g)=C(l)　ΔH4<0 C(l)=C(s)　ΔH5<0 则ΔH4＝ΔH2－ΔH1<0， 所以ΔH2<ΔH1 则ΔH5＝ΔH3－ΔH2<0 所以ΔH3<ΔH2 ΔH3<ΔH2<ΔH1 C(s) 同一反应，当反应物状态相同，生成物状态不同 ①若是放热反应，则物质越稳定，反应热越小(数字越大) ②若是吸热反应，则物质越不稳定，反应热越大(数字越大) 0 (2)同一反应，反应物状态不同时 S(g)＋O2(g)=SO2(g)　ΔH1<0S(s)＋O2(g)=SO2(g)　ΔH2<0 ΔH2＋ΔH3＝ΔH1 则ΔH3＝ΔH1－ΔH2 又ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2 同一反应，当生成物状态相同，反应物状态不同 ①若是放热反应，则物质越不稳定，反应热越小(数字越大) ②若是吸热反应，则物质越稳定，反应热越大(数字越大) 0 4、与“同素异形体”相关的反应热比较 C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH1C(金刚石，s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH2因为C(石墨，s)=C(金刚石，s)　ΔH>0ΔH=ΔH1-ΔH2所以ΔH=ΔH1-ΔH2 ΔH1>ΔH2 0 1、试比较下列各组ΔH的大小(1)同一反应，生成物状态不同时：A(g)＋B(g)=C(g)　ΔH1<0 A(g)＋B(g)=C(l)　ΔH2<0，则ΔH1____ΔH(2)同一反应，反应物状态不同时 S(g)＋O2(g)=SO2(g)　ΔH1<0 S(s)＋O2(g)=SO2(g)　ΔH2<0，则ΔH1____ΔH2(3)两个有联系的不同反应相比C(s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH1<0 C(s)＋1/2O2(g)=CO(g)　ΔH2<0，则ΔH1____ΔH22、根据以下三个热化学方程式：2H2S(g)＋3O2(g)=2SO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－Q1 kJ·mol－12H2S(g)＋O2(g)=2S(s)＋2H2O(l) ΔH＝－Q2 kJ·mol－12H2S(g)＋O2(g)=2S(s)＋2H2O(g) ΔH＝－Q3 kJ·mol－1判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是(　　)A．Q1>Q2>Q3 B．Q1>Q3>Q2 C．Q3>Q2>Q1 D．Q2>Q1>Q3 > < < A 0 1、(1)> (2)< (3)< 解析：(1)因为C(g)===C(l)　ΔH3<0 则ΔH3＝ΔH2－ΔH1，ΔH2<ΔH1。(2)S(g)ΔH3(――→)S(s)ΔH2(――→)SΔH1O2(g) ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2。(3)根据常识可知CO(g)＋2(1)O2(g)===CO2(g)　ΔH3<0，又因为ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，所以ΔH2>ΔH1。2、A。解析：假设已知三个方程式分别为①、②、③，则①、②相比可知①为H2S完全燃烧的热化学方程式，故放出热量比②多，即Q1>Q2；②、③相比H2O的状态不同，因为等量的水，H2O(l)比H2O(g)能量低，故放出热量Q2>Q3，则有Q1>Q2>Q3。 3．已知25℃、101 kPa条件下：①4Al(s)＋3O2(g)=2Al2O3(s) ΔH＝－2834.9 kJ·mol－1②4Al(s)＋2O3(g)=2Al2O3(s) ΔH＝－3119.1 kJ·mol－1由此得出的正确结论是(　　) A．等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为吸热反应 B．反应①可确定铝的燃烧热是708.7 kJ C．O3比O2稳定，由O2变O3为放热反应 D．反应②可确定铝的燃烧热是779.78 kJ·mol－1 【解析】利用盖斯定律，将反应①－②得3O2(g)＝2O3(g)　ΔH＝＋284.2 kJ·mol－1，可知等质量的O2比O3能量低，物质的能量越低越稳定。 A 0 4.已知1 mol红磷转化为1 mol白磷，吸收18.39 kJ热量。①4P(s，红)＋5O2(g)=2P2O5(s)　ΔH1 ②4P(s，白)＋5O2(g)=2P2O5(s)　ΔH2则ΔH1与ΔH2的关系正确的是(　　) A．ΔH1＝ΔH2 B．ΔH1>ΔH2C．ΔH1<ΔH2 D．无法确定 【解析】由反应①减去反应②可得，4P(s，红)=4P(s，白)　 ΔH＝ΔH1－ΔH2＝＋18.39 kJ·mol－1×4＝＋73.56 kJ·mol－1，故ΔH1>ΔH2。 B 0 $$