内容正文:
1.2 反应热的计算
讲课人:
讲课时间:
复习导入
探究新知
例题讲解
随堂练习
知识总结
作业布置
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:
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探究新知
例题讲解
随堂练习
知识总结
作业布置
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
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知识总结
作业布置
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
1836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。
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作业布置
盖斯定律及应用
一
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
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作业布置
盖斯定律及应用
一
(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
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例题讲解
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作业布置
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
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作业布置
盖斯定律及应用
一
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
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作业布置
C(s) + O2(g) = CO(g) △H3=?
CO(g)+ O2(g) = CO2(g) △H2=-283.0 kJ/mol
C(s) + O2(g) = CO2(g) △H1=-393.5 kJ/mol
+)
△H3 =△H1 - △H2
= -393.5 kJ/mol -(-283.0 kJ/mol= -110.5 kJ/mol
1
2
1
2
C(s) + O2(g) = CO(g) △H3= -110.5 kJ/mol
1
2
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作业布置
盖斯定律及应用
一
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
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作业布置
【例1】已知
①CO(g) + O2(g) = CO2(g) ; ΔH1= -283.0 kJ/mol
②H2(g) + O2(g) = H2O(l) ; ΔH2= -285.8 kJ/mol
③C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3H2O(l); ΔH3=-1370 kJ/mol
试计算: ④2CO(g)+ 4 H2(g) = H2O(l)+ C2H5OH (l) 的ΔH
【解】:①×2 + ②×4 - ③ = ④
ΔH=ΔH1×2 +ΔH2×4 -ΔH3
=-283.2×2 -285.8×4 +1370 =-339.2 kJ/mol
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作业布置
N2(g)+2O2(g)==2NO2(g) △H1=+67.2kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l) △H2=-534kJ/mol
请写出发射火箭反应的热化学方程式。
2N2H4(g)+ 2NO2(g)==3N2(g)+4H2O(l) △H3=-1135.2kJ/mol
得 ③=②×2 - ①
2N2H4(g)+ 2NO2(g)==3N2(g)+4H2O(l) △H3
2、某次发射火箭,用N2H4(肼)在NO2中燃烧,生成N2、液态H2O。已知:
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作业布置
3、已知25 ℃、101 kPa时:
4Fe(s)+3O2(g)==2Fe2O3(s) ΔH=-1 648 kJ·mol-1 ①
C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH=-393 kJ·mol-1 ②
2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)==2FeCO3(s) ΔH=-1 480 kJ·mol-1 ③
FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是 。
解析:①×1/2+②×2-③
= -1648 ×1/2+(-393 )×2-(-1480 )
=-130 kJ·mol-1
2FeCO3(s)+1/2O2(g)= Fe2O3(s) + 2CO2(g) ΔH=-130 kJ·mol-1
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作业布置
小 结
盖斯定律
1、定义:
不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同。
2、特点:
反应的热效应只与始终态有关,与反应途径无关。
正、逆反应的反应热数值相等,符号相反。
3、影响反应热的因素:
温度、压强,物质状态,反应物用量等。
4、应用:
间接计算难以直接测定的反应热。
关键:
目标方程式的“四则运算式”的导出。
方法:
写出目标方程式确定“过渡物质” (要消去的物质)然后用消元法逐一消去“过渡物质”,导出“四则运算式”。
途径:
①虚拟路径法; ②加合法。
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反应热的计算
二
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
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作业布置
例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
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反应热的计算
二
3.根据图像
∆H=(E2-E1)kJ/mol
=(a-b) kJ/mol
=-ckJ/mol
∆H=(E2-E1)kJ/mol
=(a-b) kJ/mol
=+ckJ/mol
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作业布置
【例2】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( )
B
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
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作业布置
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
根据实验数据计算
例3.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______。
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作业布置
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
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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,反应的热化学方程式为:
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
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作业布置
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,反应的热化学方程式为:
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。
(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
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作业布置
反应热的计算
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作业布置
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作业布置
反应热大小的比较
三
(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
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反应热大小的比较
三
(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
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作业布置
反应热大小的比较
三
(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
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作业布置
反应热大小的比较
三
(4)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
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反应热大小的比较
三
(5)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
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作业布置
1.下列各组热化学方程式中,化学反应的△H 前者大于后者的是 ( )
①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1
C(s)+O2(g)=CO(g) △H2
②S(s)+O2(g)=SO2(g) △H3
S(g)+O2(g)=SO2(g) △H4
③H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H5
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H6
④CaCO3(s)= CaO(s)+CO2(g) △H7
CaO(s)+H2O(l) =Ca(OH)2(s) △H8
A.① B.④ C.②③④ D.①②③
c
看“符号”
看“系数”
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作业布置
2.在同温同压下,下列各组热化学方程式中Q2>Q1的是
A.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H1= -Q1kJ/mol
H2(g)+Cl2(g)=HCl(g) △H2= -Q2kJ/mol
B.C(s)+O2(g)=CO (g) △H1= -Q1kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2= -Q2kJ/mol
C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H1= -Q1kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H2= -Q2kJ/mol
D.S(g)+O2(g)=SO2(g) △H1= -Q1kJ/mol S(s)+O2(g)=SO2(g) △H2= -Q2kJ/mol
B
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作业布置
[归纳总结] 比较反应热大小的三个注意要点
1.反应物和生成物的状态
物质的气、液、固三态的变化与反应热量的关系
2.ΔH的符号:
比较反应热的大小时,不要只比较ΔH数值的大小,还要考虑其符号。
3.参加反应的物质的量:
当反应物和生成物的状态相同时,参加反应的物质的量越多,放热反应的ΔH越小,吸热反应的ΔH越大。
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随堂练习
知识总结
作业布置
1.练习册
2.分层作业:复习整理本节知识、消化错题
eq \o(,\s\up20(催化剂))
则====。
根据盖斯定律
根据盖斯定律,可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减,得到一个新的热化学方程式
根据燃烧热
可燃物完全燃烧产生的热量=可燃物的物质的量×其燃烧热
根据化学键的变化
ΔH=反应物的化学键断裂所吸收的能量和-生成物的化学键形成所放出的能量和
根据反应物和生成物的总能量
ΔH=E(生成物)-E(反应物)
计算依据
计算方法
根据热化学方程式
热化学方程式与数学上的方程式相似,可以左右颠倒同时改变正、负号,各项的化学计量数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数
$