内容正文:
第二节 反应热的计算
第1课时 盖斯定律
第一章 化学反应的热效应
1.了解盖斯定律的内容,理解其含义。
2.了解盖斯定律的意义,能应用盖斯定律计算反应热。
1
反应热的测定装置
C(s) + O2(g) = CO(g)
1
2
C燃烧时不可能全部生成CO,总有一部分CO2生成(难以控制反应的程度)
∆H = ?
但是有些反应热是无法直接测定的。例如:
【思考】这个反应的反应热是冶金工业中非常有用的数据,能否利用一些已知反应的反应热来计算它的反应热呢?
在科学研究和工业生产中,常常需要了解反应热。许多反应热可以通过实验直接测定,
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一、盖斯定律
1、盖斯定律及理解
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。
ΔH= = 。
ΔH1+ΔH2
ΔH3+ΔH4+ΔH5
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A点相当于反应体系的始态,B点相当于反应体系的终态,山的高度相当于化学反应的反应热。山的高度与上山的途径无关。
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和终态有关,而与反应的途径无关。
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ΔH2 > 0
ΔH1 < 0
S(始态)
L(终态)
先从始态S变化到到终态L,体系放出热量(ΔH1<0),然后从L到S,体系吸收热量(ΔH2>0)。
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ΔH1+ΔH2=0
用能量守恒定律论证盖斯定律
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盖斯定律的提出要早于能量守恒定律的确认,是热化学领域发现的第一个定律,盖斯定律是化学热力学发展的基础。引导学生阅读教材P15。
利用盖斯定律间接计算反应热
伴随副反应的反应
不容易直接发生的反应
速率很慢的反应
2、盖斯定律的意义
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ΔH2
ΔH=?
CO2(g)
C(s) + O2(g)
ΔH1
路径I
CO(g) + O2(g)
路径II
【例1】C (s) + O2 (g) CO (g) ΔH =?
根据盖斯定律,有:ΔH1 = ΔH2+ΔH
ΔH = ΔH1-ΔH2
ΔH= −393.5 kJ/mol − (−283.0 kJ/mol)
= −110.5 kJ/mol
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C(s)+ O2(g) = CO2(g) ∆H1=-393.5kJ/mol
CO2(g) = CO(g)+ O2(g) -∆H2 = +283.0kJ/mol
2
1
+
∆H= ∆H1-∆H2
= -110.5kJ/mol
若某个反应的化学方程式可由另外几个反应的化学方程式相加减而得到,则该反应的反应热也可以由这几个反应的反应热相加减而得到。
3、应用盖斯定律的计算方法
C(s) + O2(g) = CO(g)
1
2
【例2】C (s) + O2 (g) CO (g) ΔH =?
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【例3】计算煤的气化反应的反应热
① C(s)+ O2 (g)= CO2(g) ∆H1 = -393.5kJ/mol
② 2CO(g)+ O2 (g)= 2CO2(g) ∆H2 = -566.0kJ/mol
③2H2(g)+ O2(g)= 2H2O(g) ∆H3 = -483.6kJ/mol
已知:
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
C(s)+ O2 (g)= CO2(g) ∆H1 = -393.5kJ/mol
CO2(g) = CO(g)+ O2 (g) ∆H4 = - 1/2 ∆H2
1
2
H2O(g) = H2(g)+ O2(g) ∆H5 = - 1/2 ∆H3
+
∆H = ∆H1+ ∆H5+ ∆H4
∆H = ∆H1- ∆H3 - ∆H2 = +131.3kJ/mol
1
2
1
2
1
2
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
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【例4】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
③ C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2CO2(g) + 3 H2O(l) ΔH3= -1370 kJ/mol
计算: 2CO(g)+ 4 H2(g)= H2O(l)+ C2H5OH(l) 的ΔH4
目标反应 ④=①×2 + ②×4 - ③
ΔH4 = ΔH1×2 + ΔH2 ×4- ΔH3
= -283.0 kJ/mol×2 + (-285.8 kJ/mol×4)-(-1370 kJ/mol)
= -339.2 kJ/mol
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利用盖斯定律计算ΔH的步骤
依据目标方程式中各物质的位置和化学计量数,调整已知方程式,最终加合成目标方程式,ΔH同时作出相应的调整和运算。
(1)定:确定目标反应的化学方程式。
(2)找:找出目标化学方程式中只在已知化学方程式中出现一次的物质。
(3)调:依据该物质调整已知方程式的方向与目标方程式一致,调整已知方程式的物质计量数扩大(或缩小)与目标方程式物质的系数相同。
(4)加:将调整后的方程式进行相加得到目标反应的反应热ΔH。
小结:(1)确定目标方程式,
(2)找出现一次的物质,
(3)“倒乘加”代数运算。
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1、已知:①Cu(s)+2H+(aq) Cu2+(aq)+H2(g) ΔH1
②2H2O2(l) 2H2O(l)+O2(g) ΔH2
③2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH3
则反应Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq) Cu2+(aq)+2H2O(l)的ΔH是( )
A.ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3 B.ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3
C.ΔH=ΔH1+2ΔH2+2ΔH3 D.ΔH=2ΔH1+ΔH2+ΔH3
A
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2、写出肼(N2H4,液态)与NO2反应的热化学方程式
①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ∆H1 = +66.4kJ/mol
②N2H4(l)+ O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ∆H2 = -534kJ/mol
2N2H4(l)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(g) ∆H = ?
∆H = 2(-534kJ/mol)-66.4kJ/mol=-1134.4kJ/mol
2N2H4(l)+ 2O2(g)=2N2(g)+4H2O(g) ∆H3 = 2∆H2 =2( -534kJ/mol)
∆H = ∆H3 + ∆H4 = 2∆H2-∆H1
+
2NO2(g) = N2(g)+2O2(g) ∆H4 = -∆H1 = -66.4kJ/mol
根据盖斯定律,同侧相加,异侧相减得到目标方程式。
2N2H4(l)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(g)
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3、随着聚酯工业的快速发展,工业上对氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为当前科学研究的热点。Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:
CuCl2(s) ===CuCl(s)+Cl2(g) ΔH1=+83 kJ·mol-1 ①
CuCl(s)+O2(g) ===CuO(s)+Cl2(g) ΔH2=-20 kJ·mol-1 ②
CuO(s)+2HCl(g) ===CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121 kJ·mol-1 ③
则氯化氢与氧气反应生成氯气和水蒸气的热化学方程式为___________________________________________________。
4HCl(g)+O2(g) ===2Cl2(g)+2H2O(g)
ΔH=-116 kJ·mol-1
ΔH= ΔH3×2+ ΔH2×2 + ΔH1×2
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