内容正文:
第一章第二节 反应热的计算
盖斯定律
学情分析:学生对于热化学方程式的书写有一定的熟练度,在此基础上继续学习盖斯定律,掌握对热化学方程式的计算。
学习目标:
1. 理解盖斯定律的涵义
2.能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算
学习重难点:盖斯定律的应用
导学流程:
一、了解感知
在化学研究和生产应用中,往往要通过实验测定一些物质反应的反应热,但并不是所有反应都能准确的测定出反应热。因为有些反应进行得很慢,有些反应不易直接发生,有些反应的产品不纯,这只能通过化学计算的方式间接获得。
例如能否直接测出这个反应的反应热:C(s)+O2(g)==CO(g) ΔH =?
因很难控制使其只生成CO而无CO2,因此不能直接测出ΔH 。必须学习新的知识来解决.
【复习】
1. 燃烧热和中和热的概念。
2.
H2(g)+O2(g)==H2O(g) △H1= -241.8kJ/mol 那么,H2的燃烧热△H应该是多少? (已知: H2O(g)==H2O(l) △H2= -44kJ/mol)
盖斯定律概念:不管化学反应是 一步完成或是分几步完成 ,其反应热是相同的。
换句话说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,这就是盖斯定律。
对盖斯定律的图示理解
如:由A到B可以设计如下两个途径:,
途径一:A→B(△H) 途径二:A→C→B(△Hl+△H2)
则焓变△H 、△H1 、△H2的关系可以表示为
即两个热化学方程式相加减时,△H也可同时相加减。
思考:盖斯定律是哪些自然规律的必然结果?
盖斯定律是质量守恒定律和能量守恒定律的共同体现,反应是一步完成还是分步完成,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。
盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可通过间接的方法测定。
例题1:试利用298K时下列反应焓变的实验数据,
(1)C(s)+ O2 (g)=CO2(g) △H1= -393.5 KJ·mol-1
(2) CO(g)+ O2 (g)=CO2(g) △H2= -283.0 KJ·mol-1
写出:(3)C(s)+ O2 (g)=CO(g)的热化学方程式
例题2:科学家盖斯曾提出:“不管化学过程是一步完成或分几步完成,这个总过程的热效应是相同的。” 利用盖斯定律可测某些特殊反应的热效应。
(1)P4 (s,白磷) +5O2(g)=P4O10(s) △H1= - 2983.2 KJ·mol-1
(2)P (s,红磷) + O2(g)= P4O10(s) △H2= -738.5KJ·mol-1
则白磷转化为红磷的热化学方程式_____________________________。相同的状况下,能量较低的是_________;白磷的稳定性比红磷___________(填“高”或“低”)。
二、练习
1.已知25℃、101 kPa下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为
C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.51 kJ·mol-1
C(s,金刚石)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-395.41 kJ·mol-1
据此判断,下列说法中正确的是 ( )
A.由石墨制备金刚石是吸热反应,石墨的能量比金刚石的低
B.由石墨制备金刚石是吸热反应,石墨的能量比金刚石的高
C.由石墨制备金刚石是放热反应,石墨的能量比金刚石的低
D.由石墨制备金刚石是放热反应,石墨的能量比金刚石的高
2.已知 ① 2C(s)+ O2(g) ===2CO(g)△H= -221.0 KJ·mol-1 ,
② 2H2(g) +O2(g) ==2H2O(g)△H= -483.6KJ·mol-1
则制备水煤气的反应C(s)+H2O(g) ==CO(g) +H2(g)的△H为 ( )
A.+262.6KJ·mol-1 B.+131.3KJ·mol-1 C.-352.KJ·mol-1 D.-131.3KJ·mol-1
3.已知:①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH2=-566 kJ·mol-1
③TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(s)+O2(g) ΔH3=+141 kJ·mol-1
则写出:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(s)+2CO(g) ΔH=
三、深入学习
有关反应热的各种比较,计算:
类型一、反应焓变大小的比较
方法:先看ΔH的正负,再判断数值大小。
问题1:下列各组热化学方程式中,化学反应中的ΔH大小关系
①C(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH1 C(g)+1/2O2(g)=CO (g) ΔH2 ΔH1 ΔH2 ;
②S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH1 S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH2 ΔH1 ΔH2 ;
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2 ΔH1 ΔH2;
④H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2 ΔH1 ΔH2;
⑤CaCO3 (s)=CaO(s)+CO2(g)ΔH1 CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)ΔH2 ΔH1 ΔH2;
类型二、反应实际用量及热效应与△H互换
问题2:在25℃、101KPa时,50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液中和放
热QKJ热量。则其中和热为 kJ/mol;△H= kJ/mol。
问题3:已知甲烷的燃烧热 △H =-890kJ/mol 则1g甲烷在25℃、101KPa下充分燃烧后能放出 KJ的热量。
类型三、已知△H估算或解释某反应的热效应
问题4:已知N2(g)+3H2(g)==2NH3(g) △H1=-92kJ/mol 现将2 molN2与8 molH2混合在合适的条件下充分反应放热总是小于184KJ;而将0.5molH2SO4(浓)与2molNaOH稀溶液混合放热总比中和热值高;试分析上述存在的主要原因。
类型四、关于盖斯定律应用于焓变的有关计算
问题5:已知(1)C(s,石墨) + O2(g)==CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol
(2)CO (g) +O2(g) ==CO2(g) △H2=-283.0kJ/mol
试利用已知热化学方程式,写出:C(s, 石墨)+O2(g)==CO (g)的热化学方程式 ;C(s, 石墨)+CO2(g)==2CO (g) 的热化学方程式 。
问题6:现根据下列3个热化学反应方程式:
①Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H1= -25 kJ/mol
②3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) △H2= -47 kJ/mol
③Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) △H3= +19 kJ/mol
请写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式:
四、迁移应用
1.已知: N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+67.7 kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=–534 kJ/mol
请写出肼N2H4与NO2完全反应的热化学方程式
2.2011年4月,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功将第八颗北斗导航卫星送入太空轨道。“长征三号甲”燃料是液氢和液氧。已知下列热化学方程式:
①H2(g)+2 (1)O2(g)===H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ/mol
②H2(g)===H2(l) ΔH2=-0.92 kJ/mol
③O2(g)===O2(l) ΔH3=-6.84 kJ/mol
④H2O(l)===H2O(g) ΔH4=+44.0 kJ/mol
则反应H2(l)+O2(l)===H2O(g)的反应热ΔH为( )
A. +237.46 kJ/mol B.-474.92 kJ/mol
C.-118.73 kJ/mol D. -237.46 kJ/mol
3.已知
(1)H2( g )+O2 ( g ) = H2O ( g ) ΔH1 = a kJ/mol
(2)2H2( g )+O2 ( g ) =2H2O ( g ) ΔH2 = b kJ/mol
(3)H2( g )+O2 ( g ) = H2O ( l ) ΔH3 = c kJ/mol
(4)2H2( g )+O2 ( g ) =2H2O ( l ) ΔH4 = d kJ/mol
则a、b、c、d的关系正确的是( )
A. a<c<0 B. b>d>0 C. 2a=b< 0 D. 2c=d>0
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