1.3 反应热的计算—反应热的计算及△H的大小比较（同步课件）-【大单元教学】高二化学同步备课系列（人教版2019选择性必修1）

第一单元 化学反应的热效应 第二节 反应热的计算 学习目标 1.掌握盖斯定律的内容，能用盖斯定律进行有关焓变的简单计算，了解盖斯定律对反应热计算的重要意义； 2.学会焓变的计算 知识回顾 红热的木炭 洒少许水 燃烧的更旺 C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1 －393.5 kJ·mol－1 C(s)＋H2O (g)===CO(g)＋H2(g) ΔH2 CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3 H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH4 消耗等量炭，喷洒过水和没有喷洒过水的炭放出的总热量会相同吗？ +131.3 kJ·mol－1 －283.0 kJ·mol－1 －241.8 kJ·mol－1 +131.3－283.0－241.8 巧合吗？ ∆H1=∆H2+∆H3+∆H4 思考交流 再举个例子看看？ H2(g) + O2(g)===H2O(l) ∆H1＝−285.8 kJ·mol -1 H2(g) + O2(g)===H2O(g) ∆H2＝−241.8 kJ·mol -1 H2O(g)===H2O(l) ∆H3＝−44 kJ·mol -1 H2O(g) ∆H2 H2(g)＋O2(g) H2O(l) ∆H1 ∆H3 ∆H1=∆H2+∆H3 任务一 盖斯定律 1．内容：——通过大量实验证明 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。 一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关。 ∆H = ∆H1+∆H2 = ∆H3+∆H4+∆H5 原因：ΔH=生成物总能量 – 反应物总能量 任务一 盖斯定律 ∆H = ∆H1+∆H2 = ∆H3+∆H4+∆H5 2．意义： 应用盖斯定律可间接计算反应很慢或不易直接发生的或者伴有副反应发生的反应的反应热。 ∆H2 =∆H−∆H1 ？ 任务一 盖斯定律 3．应用盖斯定律计算ΔH的方法 (1)“虚拟路径”法 则：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。 可设计两个途径 (2)加合法 则C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1= 。 C(s)＋H2O (g)===CO(g)＋H2(g) ΔH2 CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3 H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH4 依据目标方程式调整已知的，最终加合成目标方程式。 ΔH2＋ΔH3＋ΔH4 1.(1)能直接测出反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热ΔH吗？为什么？ (2)已知：Ⅰ.C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1 如何根据上述两个反应，分别利用“虚拟路径”法和加合法计算 C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热ΔH? 不能。在O2供应不足时，虽可生成CO，但同时部分CO可继续生成CO2。 思考交流 (2)已知：Ⅰ.C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1 如何根据上述两个反应，分别利用“虚拟路径”法和加合法计算 C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热ΔH? ①虚拟路径法 反应C(s)＋O2(g)===CO2(g)的途径可设计为： 则ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1 思考交流 (2)已知：Ⅰ.C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1 如何根据上述两个反应，分别利用“虚拟路径”法和加合法计算 C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热ΔH? ②加合法： 找唯一：C、CO分别在Ⅰ、Ⅱ中出现一次 同侧加：C是Ⅰ中反应物，为同侧，则“＋Ⅰ” 异侧减：CO是Ⅱ中反应物，为异侧，则“－Ⅱ” 调化学计量数：化学计量数相同，不用调整，则Ⅰ－Ⅱ即为运算式。 所以ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1 思考交流 1.已知： 则Zn(s)＋Ag2O(s)=ZnO(s)＋2Ag(s)的ΔH等于 。 -317.3 kJ/mol 解析：目标方程式=①－② 【练习】 2.已知热化学方程式： H2O(g)=H2(g)＋ O2(g)　ΔH＝＋241.8 kJ/mol H2(g)＋ O2(g)=H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol 当1 g液态水变为水蒸气时，其热量变化是( ) A.吸热88 kJ B.吸热2.44 kJ C.放热4.98 kJ D.放热44 kJ B 目标方程式= -（①+②） 【练习】 求：(1)请写出白磷(P4)转化为红磷(P)的热化学方程式： P4(白磷，s)=4P(红磷，s)　ΔH＝－29.2 kJ/mol (2)相同状况下，能量状态较低的是 ； 白磷的稳定性比红磷 (填“高”或“低”) 红磷 低 3.已知： P4(白磷，s)＋5O2(g)=P4O10(s)　 ΔH1＝－2983.2kJ/mol P(红磷，s)＋ O2(g)= P4O10(s) ΔH2＝－738.5kJ/mol 4 1 4 5 【练习】 利用盖斯定律计算ΔH时要注意 (1)确定待求反应的热化学方程式。 (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，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与化学方程式一一对应调整和运算。 特别提醒 任务二 常见反应焓变的计算方法总结 例1　蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体。甲烷气体燃烧的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　 ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，则320 g“可燃冰”(分子式为CH4·8H2O)释放的甲烷气体完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时放出的热量为__________。 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1 2 mol 成正比 1 780.6 kJ 1．根据热化学方程式计算 1 mol (放出的热量) 890.3 kJ 2 mol ? kJ 1．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， aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)　ΔH a　　　b　　　 c　　 d　　 |ΔH| n(A)　 n(B)　　n(C)　 n(D)　　Q 任务二 常见反应焓变的计算方法总结 任务二 常见反应焓变的计算方法总结 2．根据物质的燃烧热数值计算 Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH(燃烧热)|。 例2　家用液化气的主要成分之一是丁烷(C4H10)。常温常压下，丁烷的燃烧热 ΔH＝－2 900 kJ·mol－1，则1 g丁烷完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出的 热量为______。 1 mol C4H10 —— 58 g——放热2 900 kJ 50 kJ 任务二 常见反应焓变的计算方法总结 3．根据反应物、生成物的键能计算 ΔH＝E(反应物的键能总和)－E(生成物的键能总和)。 例3　我国是世界上第二大乙烯生产国，乙烯可由乙烷裂解得到：C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)，相关化学键的键能数据如下表所示，则上述反应的ΔH等于 化学键 C—H C—C C==C H—H 键能/(kJ·mol－1) 412 348 612 436 A.－124 kJ·mol－1 B.＋124 kJ·mol－1 C.－288 kJ·mol－1 D.＋288 kJ·mol－1 √ 348+6×412－(612＋4×412+436) 放热反应 吸热反应 4．根据图像计算 任务二 常见反应焓变的计算方法总结 例4　碳燃烧的过程如图所示： 则下列说法正确的是 A.1 mol C(s)与0.5 mol O2(g)的总能量小于1 mol CO(g)的能量 B.CO2(g)===C(g)＋O2(g)　ΔH＝﹢393.5 kJ·mol－1 C.2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.0 kJ·mol－1 D.等量的碳燃烧C(s)―→CO2(g)过程比C(s)―→CO(g)―→CO2(g)过程释放的能量多 放热反应 总能量反应物大于生成物的 √ 根据盖斯定律可知，反应的反应热只与始态和终态有关，与过程无关 4．根据图像计算 任务二 常见反应焓变的计算方法总结 5．根据盖斯定律计算 例5　[2020·山东，18(1)]探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下： 回答下列问题： ΔH3＝________ kJ·mol－1。 由盖斯定律，反应Ⅲ＝反应Ⅰ－反应Ⅱ， 即ΔH3＝ΔH1－ΔH2 ＝－49.5 kJ·mol－1－(－90.4 kJ·mol－1) ＋40.9 任务二 常见反应焓变的计算方法总结 = = = CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)　 ΔH1 CaO(s)＋H2O(l)=Ca(OH)2(s)　 ΔH2 ΔH1＞ ΔH2 （1）吸热反应与放热反应： 任务三 ΔH的大小比较 ②C(s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH3 C(s)＋1/2O2(g)=CO(g)　ΔH4 吸热反应ΔH>0，放热反应ΔH<0，故吸热反应的反应热一定大于放热反应的反应热。 （2）等物质的量的固体碳完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多 ΔH3＜ ΔH4 ③H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l)　ΔH5 2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)　ΔH6 ΔH5 ＞ ΔH6 （3）物质的系数不同的反应： 对于同一反应，系数越大，吸收的热量越多，ΔH越大；放出的热量越多，ΔH越小 任务三 ΔH的大小比较 ④S(s)＋O2(g)=SO2(g)　ΔH7 S(g)＋O2(g)=SO2(g)　ΔH8 ΔH7 ＞ ΔH8 ΔH9＜ ΔH10 （4）反应物或反应产物状态不同的反应： 对于同种物质，气态时焓最高，液态次之，固态最低。 任务三 ΔH的大小比较 ⑤H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l)　ΔH9 H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(g)　ΔH10 【练习】 1.已知1 mol白磷(s)转化成1 mol红磷(s)，放出18.39 kJ热量，又知： 4P(白，s)＋5O2(g)=2P2O5(s)　ΔH1 4P(红，s)＋5O2(g)=2P2O5(s)　ΔH2 则ΔH1和ΔH2的关系正确的是(　　) A．ΔH1＝ΔH2　　　 B．ΔH1＞ΔH2 C．ΔH1＜ΔH2 D．无法确定 C 【练习】 2.根据下列热化学方程式可判断ΔH1、ΔH2、ΔH3三者的大小关系是 (　) 2H2(g)＋O2(g) = 2H2O(l)　ΔH1 2H2(g)＋O2(g) = 2H2O(g) ΔH2 H2(g)＋ O2(g) = H2O(g)　 ΔH3 A．ΔH3>ΔH2>ΔH1 B．ΔH1>ΔH2>ΔH3 C．ΔH1＝ΔH2>ΔH3 D．ΔH2<ΔH1<ΔH3 A 盖斯 定律 内容 理解 应用 一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成，反应热都是一样的。 在给定条件下，一个化学反应的焓变只取决于反应体系的始态和终态，与反应途径无关 获得很难直接测得反应热的反应焓变 若一个化学反应的热化学方程式可由另外几个化学反应的热化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为另外几个化学反应焓变的代数和。 课堂小结 则＝＝＝＝。  Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2＝－90.4 kJ·mol－1 Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3 $$