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

第二节 反应热的计算 第一章　化学反应的热效应 问题：目前我们学过哪些方法可以确定一个反应的反应热？ ①用量热计直接测量 ②宏观：ΔH = E(生总)— E(反总) ③微观：ΔH = E(反应物的键能总和)- E(生成物键能总和) 或者：ΔH = E(吸)- E(放) 如，中和反应的反应热测定 许多化学反应的反应热可用量热计测定，有的可以通过化学键键能计算，但有少数反应不好确定，则可利用“盖斯定律”计算 2 【思考与讨论】 请判断以下反应的反应热是否可以通过实验直接测定，说出你的理由。 C(s) + 1/2O2(g) = CO (g) 该反应的反应热是无法直接测定的。 因为 C燃烧时不可能全部生成CO，总有一部分CO2生成。 可以利用“盖斯定律”进行计算 什么是“盖斯定律”？ 许多化学反应的反应热可用量热计测定，有的可以通过化学键键能计算，但有少数反应不好确定，则可利用“盖斯定律”计算 3 1836年，化学家盖斯(G.H. Hess，1802-1850)从大量的实验中总结出一条规律：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。 盖斯定律表明，在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的始态(各反应物)和终态有关，而与的途径无关。 A点相当于反应体系始态，B点相当于终态，人的势能相当于反应热 板书 盖斯定律 内容：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。 特点： 反应热只与始态、终态有关，与途径无关。 ΔH =ΔH1+ΔH2 = ΔH3+ΔH4 +ΔH5 L ΔH S A ΔH1 ΔH2 B C ΔH3 ΔH4 ΔH5 （始态） （终态） 殊途同归 (1)从反应途径角度 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 经过一个循环，体系仍处于S态，因为物质没有发生变化，所以就不能引发能量变化，即∆H1+∆H2=0 先从始态S变化到终态L 体系放出热量(∆H1 <0) 始态(S) 然后从L到S，体系吸收热量(∆H2>0) 终态(L) 推论：同一个热化学反应方程式，正向反应∆H1与逆向反应∆H2大小相等，符号相反，即： ∆H1= –∆H2 (2)能量守恒角度 △H1 +△H2 ≡ 0 对于任意一个反应，无论该反应从什么途径发生，从反应开始到反应结束，能量既不增加，也不减少，只是从一种形式转化成另一种形式 盖斯定律在科学研究中的重要意义： 盖斯定律的提出，为反应热的研究提供了极大的方便，使一些不易测定或无法测定的化学反应的反应热可以通过推算间接求得。 反应速率很慢 副反应较多 不容易直接发生的反应 盖斯定律 的意义 板书 盖斯定律 内容：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。 特点： 反应热只与始态、终态有关，与途径无关。 意义： 可间接计算求得某些无法直接测得的反应热。 NO.2 盖斯定律的应用 C(s)+ O2(g) CO2(g) △H1 △H △H1＝ △H ＋ △H2 CO(g) + 1/2 O2(g) △H2 △H ＝△H1 － △H2 C(s)+1/2O2(g) = CO(g) △H＝？ 物质 燃烧热 ΔH (kJ/mol) C(s) −393.5 CO(g) −283.0 思路1：虚拟路径法 路径I 路径II = −393.5 kJ/mol − (−283.0 kJ/mol) = −110.5 kJ/mol ③C(s) +1/2 O2(g) ＝ CO(g) △H3＝？ ②CO(g)+ 1/2O2(g) ＝ CO2(g) △H2＝－283.0 kJ/mol ①C(s) + O2(g) ＝ CO2(g) △H1＝－393.5 kJ/mol --- 加合法 思路2：代数运算法 ΔH3=ΔH 1+(－ΔH2) = -393.5kJ/mol+283.0kJ/mol =-110.5kJ/mol ③ =①+ (- ②) ① C(s)+ O2(g)==CO2(g) -②CO2(g) == CO(g)+1/2O2(g) +) ③ C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH1= −393.5 kJ/mol －ΔH2= +283.0 kJ/mol 板书 盖斯定律 内容：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。 特点： 反应热只与始态、终态有关，与途径无关。 意义： 可间接计算求得某些无法直接测得的反应热。 应用 虚拟路径法 代数运算法 H2(g)+1/2O2(g) = H2O(g) △H1=－241.8kJ/mol ？ H2O(g) = H2O(l) △H2=－44.60kJ/mol 求H2的燃烧热△H ？ 已知： ΔH = ΔH1 + ΔH2 = （-241.8kJ/mol）+ （-44.0kJ/mol） = -285.8kJ/mol H2(g)+1/2O2(g) = H2O(l) △H = ? 小结：利用盖斯定律计算反应热的一般步骤 (1)确定待求反应的热化学方程式，给已知方程式编号； (2)找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式中的位置(是同侧还是异侧)；---- (3)利用同侧相加、异侧相减进行处理； (4)根据待求方程式中各物质计量数和位置的需要，对已知方程式进行处理，或调整计量数，或调整反应方向，消去中间产物； (5)实施叠加并检验上述分析的正确与否。 唯一入手 关 键：唯一入手、同加异减、“四则运算式” 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 ③C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3 H2O(l)ΔH3=-1370 kJ/mol 　　 试计算④2CO(g)＋ 4 H2(g)=H2O(l)＋ C2H5OH(l) 的ΔH=?       ④ = ①×2 + ②×4 - ③ 　ΔH＝ΔH1×2 ＋ΔH2×4 －ΔH3       ＝－283.2×2 －285.8×4 ＋1370 ＝－339.2 kJ/mol 注意： ΔH要带正负号进行计算 2、某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。 已知： N2(g)+2O2(g)==2NO2(g) ΔH1=+67.2kJ/mol N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l) ΔH2=-534kJ/mol 请写出发射火箭反应的热化学方程式。 ③=②×2 - ① 2N2H4(g)+ 2NO2(g) = 3N2(g)+4H2O(l) △H3= -1135.2kJ/mol 趁热打铁 1、下列关于盖斯定律描述不正确的是（ ） A、化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关， 也与反应的途径有关 B、盖斯定律遵守能量守恒定律 C、利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热 D、利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热 A 2、已知胆矾溶于水时溶液温度降低，胆矾分解的热化学方程式为 CuSO4•5H2O(s) = CuSO4(s)+5H2O(l) △H=+Q1kJ/mol 室温下，若将1mol无水硫酸铜溶解为溶液 时放热Q2kJ，则（ ） A、Q1>Q2 B、Q1=Q2 C、Q1<Q2 D、无法确定 A 3、 已知下列热化学方程式： ① CH3COOH(l)+ 2O2(g) ═2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1＝﹣870.3 kJ/mol ② C (s) + O2（g）═CO2（g） ΔH2＝﹣393.5 kJ/mol ③ H2(g) + O2（g）═H2O（l） ΔH3＝﹣285.8 kJ/mol 则反应 2C(s) +2H2（g）+O2（g）＝CH3COOH（l）的焓变ΔH为（　　） A．244.15kJ•mol﹣1 B．﹣224.15kJ•mol﹣1 C．488.3kJ•mol﹣1 D．﹣488.3kJ•mol﹣1 D NO.3 反应热的计算 反应热的计算 依据键能计算 依据反应物生成物总能量计算 依据燃烧热计算 Q放=n(可燃物)×|ΔH| 依据盖斯定律计算 依据热化学方程式计算 【例题1】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: 在25℃和101kPa时,1molFeS2(s)完全燃烧生成Fe2O3(s)和SO2(g)时放出853kJ的热量。这些热量(工业中叫做“废热”)在生产过程中得到了充分利用,大大降低了生产成本,对于节约资源、能源循环利用具有重要意义。 (1)请写出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。 4FeS 2 +11O2 2Fe2O 3 +8SO 2 [解] (1) FeS2燃烧的热化学方程式为： FeS2 (s) + O2 (g) ＝ Fe2O3 (s) +2SO2 (g) 11 4 1 2 ΔH= −853 kJ/mol （2） m(FeS2)=1000g×90%＝900g n(FeS2)= m(FeS2) M(FeS2) 900g 120g•mol-1 = M(FeS2)= 120g•mol-1 = 7.5mol Q放= 7.5mol× 853 kJ/mol=6398kJ 答：（1） FeS2燃烧的热化学方程式为： FeS2 (s) + O2 (g) ＝ Fe2O3 (s) +2SO2 (g) 11 4 1 2 ΔH= −853 kJ/mol （2）理论上1kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为6398kJ。 [例题2]葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一，设它在人体组织中完全氧化时的热化学方程式为： C6H12O6 (s) +6O2 (g)=6CO 2 (g) +6 H2O(l) ΔH= -2800kJ ·mol -1 计算100g葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热量。 [解] n(C6H12O6)= m(C6H12O6) M(C6H12O6) 100g 180g•mol-1 = M(C6H12O6)= 180g•mol-1 = 0.556mol Q放= 0.556mol× 2800 kJ/mol=1557kJ 答： 100g葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热量为1557kJ。 [例题3]焦炭与水蒸气反应、甲烷与水蒸气反应均是工业上制取氢气的重要方法，这两个反应的热化学方程式分别为： ①C (s) +H2O (g)=CO (g) +H2(g) ΔH1=+131.5kJ ·mol -1 ②CH4 (g) +H2O (g)=CO (g) +3H2(g) ΔH2=+205.9kJ ·mol -1 试计算的 ③CH4 (g) ＝ C (s) + 2H2(g) 的ΔH。 [解] ΔH=(－ΔH1 )+ΔH2 = -131.5kJ/mol+205.9kJ/mol =+74.4kJ/mol ③ = -①+ ② 答： CH4 (g) ＝ C (s) + 2H2(g) 的ΔH =+74.4kJ/mol 。 趁热打铁 练习1、黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)=K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)　ΔH＝x kJ·mol－1 已知：碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·mol－1 S(s)＋2K(s)=K2S(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1 2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)=2KNO3(s)　ΔH3＝c kJ·mol－1 则x为(　　) A、3a＋b－c　　　B、c－3a－b　　　 C、a＋b－c　　　 D、c－a－b A 练习2、已知下列反应的反应热 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) + 1/2O2(g) =H2O(l) △H3= -285.8 kJ/mol 试计算下述反应的反应热： 2C(s)+2H2(g)+ O2(g) = CH3COOH(l) △H △H = 2△H2 +2△H 3- △H1= -488.3kJ/mol 练习3、0.3mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中完全燃烧，生成固态B2O3和液态水，放出649.5kJ热量，其热化学方程式为____________________________________________________。 又已知H2O(l) = H2O(g) △H=+44kJ/mol，则11.2L（标况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出热量是多少千焦？ 。 B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l) △H =-2165kJ/mol 1016.5kJ 例4、CH4­、CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还 对温室气体的减排具有重要意义。 CH4­、CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)══2CO(g)＋2H2(g)。 已知：C(s)＋2H2(g)══CH4(g)　ΔH＝－75 kJ·mol－1 C(s)＋O2(g)══CO2(g)　ΔH＝－394 kJ·mol－1 C(s)＋1/2O2(g)══CO(g)　ΔH＝－111 kJ·mol－1 该催化重整反应的ΔH＝_________kJ·mol－1。 +247　 ①C(s)＋H2O(g) = CO(g) ＋ H2 (g) ΔH1=+131.5kJ/mol ②CH4(g)＋ H2O(g)= CO (g)＋3H2(g) ΔH2=+205.9 kJ/mol 试计算 CH4 (g) = C(s)＋2H2(g) 的ΔH。 CH4 (g) = C(s)＋2H2(g) ΔH=-ΔH1+ ΔH2 =+74.4kJ/mol 例5、焦炭与水蒸气反应、甲烷与水蒸气反应均是工业上制取 氢气的重要方法。这两个反应的热化学方程式分别为： $$