1.2 反应热的计算 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第二节 反应热的计算(1)　 第一章　化学反应的热效应 量热计：可用于测定中和热、燃烧热 是否所有的反应热都可以直接测量呢？ Q1: 常温下石墨变成金刚石需要几万年。 燃烧时不可能全部生成CO，总有一部分CO2生成. 反应进行的很快 反应进行的很慢 C(s) + O2(g)=CO(g) H 有副反应发生 3 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？ Q2: G.H.Hess, 1802-1850 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。 一、盖斯定律及应用 ΔH 终态 始态 (一)途径角度理解盖斯定律 2.体系能量角度理解 势能变化 只与起点A与终点B的海拔差有关 A→D： ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 ΔH＝ 盖斯定律： 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。 殊途同归 ＝－(ΔH4＋ΔH5＋ΔH6) A→B→C→D A→F→E→D （二）应用 1、虚拟路径法 据题意虚拟转化过程，据盖斯定律计算待求反应热 B ΔH A E ΔH1 ΔH2 ΔH=ΔH1+ ΔH2 例：计算碳燃烧生成CO的反应热 ①C(s)+O2(g) = CO2(g) ΔH1= －393.5kJ/mol ②CO(g) + O2(g) = CO2(g) ΔH2= －283.0kJ/mol ③C(s) + O2(g) = CO(g) △H3 △H1= △H3+△H2 CO(g)+ O2(g) ΔH3 C(s)+O2(g) ΔH2 CO2(g) ΔH1 则ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1 2、加合法 运用所给化学方程式通过加减的方法得到新方程式 【2023·高考全国乙卷】已知下列热化学方程式： FeSO4·7H2O(s)=FeSO4(s)＋7H2O(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1 FeSO4·4H2O(s)=FeSO4(s)＋4H2O(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1 FeSO4·H2O(s)=FeSO4(s)＋H2O(g)　 ΔH3＝c kJ·mol－1 则FeSO4·7H2O(s)＋FeSO4·H2O(s)=2(FeSO4·4H2O)(s)的ΔH＝______________kJ·mol－1。 例1： (a+c-2b) 2、加合法 运用所给化学方程式通过加减的方法得到新方程式 引入—同侧加异侧减 消除—同侧减异侧加 待求热化学方程式 调整系数消中产物 确定反应热的变化 1、( 2024·江苏卷·T17)氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。 已知： CH4(g)＋H2O(g)＝CO(g)＋3H2(g) △H＝+206.2kJ·mol－1 CH4(g)＋CO2(g)＝2CO(g)＋2H2(g) △H＝-247.4 kJ·mol－1 2H2S(g)＝2H2(g)＋S2(g) △H＝+169.8 kJ·mol－1 (1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为 。 CH4(g) + 2H2O(g) = CO2(g) + 4H2(g) △H＝+659.8 kJ·mol－1 ①×2-② 变式练习： 2、【2020·全国卷Ⅰ】钒催化剂参与反应的能量变化如下图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为： 。 V2O4(s)＋SO3(g)=V2O5(s)＋SO2(g) ΔH2=-24 kJ·mol-1 ① V2O4(s)＋2SO3(g)=2VOSO4(s)　 ΔH1=-399 kJ·mol-1 ② 根据盖斯定律，由②-①×2得: 2V2O5(s)＋2SO2(g) = 2VOSO4(s)＋V2O4(s)　 2V2O5(s)＋2SO2(g)=2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝－351 kJ·mol-1 二、反应热的计算 1、根据盖斯定律计算 ΔH(略) △H=∑E(反应物)-∑E(生成物) 2、根据反应物和生成物的键能计算 物质 CO2 CH4 白磷(P4) N2 O2 Cl2 NH3 S8 共价键 单个粒子 含有共价 键数目 常考物质中的化学键及数目如下表: 例2.(1)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应： 已知： 化学键 C—H C—C C==C H—H 键能/kJ·mol－1 412 348 612 436 计算上述反应的ΔH＝________ kJ·mol－1。 +124 3．根据反应物和生成物的(相对)能量计算ΔH △H=∑H(生成物)-∑H(反应物) 例3.航天员呼吸产生的CO2利用Bosch反应：CO2(g)＋2H2(g)⇌C(s)＋2H2O(g)　ΔH，再电解水可实现O2的循环利用。热力学中规定由最稳定单质生成1 mol某物质的焓变称为该物质的标准生成焓(符号：ΔfHm(θ))，最稳定单质的标准生成焓规定为0。已知上述反应中：ΔfHm(θ)(CO2)＝－394 kJ·mol－1；ΔfHm(θ)(H2)＝0 kJ·mol－1；ΔfHm(θ)(C)＝0 kJ·mol－1；ΔfHm(θ)(H2O)＝－242 kJ·mol－1，则ΔH＝________ kJ·mol－1。 -90 根据实验数据计算 例4.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______。 50 kJ 如，中和热的测定 如，燃烧热的计算 4、根据实验数据计算 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 5、利用热化学方程式计算 ΔH 例5(教材17页):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，反应的黄雪方程式为： 4FeS2 + 11O2 === 2Fe2O3 + 8SO2 在25和101kPa时，1mol FeS2(s)完全燃烧生成Fe2O3(s)和SO2(g)时放出853kJ热量。这些热量(工业中叫“废热”)在生产中得到了充分的利用，大大降低了生成成本，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 FeS2(s) + O2(g) == Fe2O3(s) + 2SO2(g) ΔH=－853kJ/mol 11 4 1 2 高温 例5(教材17页):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，反应的黄雪方程式为： 4FeS2 + 11O2 === 2Fe2O3 + 8SO2 在25和101kPa时，1mol FeS2(s)完全燃烧生成Fe2O3(s)和SO2(g)时放出853kJ热量。这些热量(工业中叫“废热”)在生产中得到了充分的利用，大大降低了生成成本，对于节约资源、能源循环利用具有重要意义。 高温 (2)计算理论上1 kg黄铁矿(FeS2的含量为90%)完全燃烧放出的热量 6398 kJ 放热反应 吸热反应 6、根据图像计算 例题 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 C 变式：目前Haber-Bosch法是工业合成氨的主要方式，其生产条件需要高温高压。为了有效降低能耗，过渡金属催化还原氮气合成氨被认为是具有巨大前景的替代方法。催化过程一般有吸附—解离—反应—脱附等过程，图示为N2和H2在固体催化剂表面合成氨反应路径的势能面图(部分数据略)，其中“*”表示被催化剂吸附。 氨气的脱附是________(填“吸热”或“放热”)过程，合成氨的热化学方程式为_____________________________________________________。 吸热 3H2(g)＋N2(g) ⇌ 2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1 三.反应热大小的比较 (1)根据反应物的量的大小关系比较反应焓变大小 ①H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g)　ΔH1 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2 (2)根据反应进行的程度大小比较反应焓变的大小 ③C(s)＋ O2(g)===CO(g)　ΔH3 ④C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH4 2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1 2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l)　ΔH2 (3)根据反应物或生成物的状态比较反应焓变的大小 ⑤S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH5 ⑥S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH6 (4)根据特殊反应的焓变情况比较反应焓变的大小 Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH1 Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g)　ΔH2 (5)注意可逆反应的ΔH 将2 mol SO2、1 mol O2充入一密闭容器中充分反应后，放热98.3 kJ； 2SO2(g)＋O2(g) ⇌ 2SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1，则Q 98.3。 大于 (6)看发生中和反应的酸碱比较ΔH (7)利用盖斯定律比较反应热的大小 例：室温下，将1mol 的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为△H1，将1mol 的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为△H2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为：CuSO4·5H2O(s) =CuSO4(s)+ 5H2O(l)， 热效应为△H3。则下列判断正确的是 A．△H2＞△H3 B．△H1＜△H3 C．△H1+△H3 =△H2 D．△H1+△H2＞△H3 B 谢谢大家 eq \o(,\s\up20(催化剂)) 则＝＝＝＝。 ⑦2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH7 ⑧2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH8 $