盖斯定律、反应热的计算

第三节化学反应热的计算学习目标：1、从能量守恒角度理解并掌握盖斯定律；2、能正确运用盖斯定律解决具体问题；3、学会化学反应热的有关计算。1、已知：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=-184.6kJ/mol则反应HCl(g)=1/2H2(g)+1/2Cl2(g)的△H为（）A.+184.6kJ/molB.-92.3kJ/molC.-369.2kJ/molD.+92.3kJ/mol复习:D2、甲硅烷（SiH4）是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和水。已知室温下1g甲硅烷自燃放出44.6kJ热量，其燃烧热化学方程式为_____________________________________________SiH4(g)+O2(g)=SiO2(s)+H2O(l)△H=-1427.2kJ/mol规律:“正逆”反应的反应热效应数值相等，符号相反在化学科研中，经常要测量化学反应的反应热，但是某些物质的反应热，由于种种原因不能直接测得，只能通过化学计算的方式间接获得。如对于反应：C(s)+1/2O2(g)=CO(g)，因为C燃烧时不可能完全生成CO，总有一部分CO2生成，因此这个反应的△H无法直接测得，那么该反应的反应热是如何确定的呢？问题情景此外，在生产中，对燃料的燃烧，反应条件的控制以及废热的利用，也需要进行反应热的计算。1、定义：不管化学反应是分一步完成或分几步完成，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。一、盖斯定律盖斯是俄国化学家，早年从事分析化学研究，1830年专门从事化学热效应测定方法的改进，曾改进拉瓦锡和拉普拉斯的冰量热计，从而较准确地测定了化学反应中的能量。1836年经过多次试验，他总结出一条规律：在任何化学反应过程中的热量，不论该反应是一步完成的还是分步进行的，其总热量变化是相同的，1840年以热的加和性守恒定律形式发表。这就是举世闻名的盖斯定律。盖斯定律是断定能量守恒的先驱，也是化学热力学的基础。当一个不能直接发生的反应要求计算反应热时，便可以用分步法测定反应热并加和起来而间接求得。故而我们常称盖斯是热化学的奠基人。AB请思考：由起点A到终点B有多少条途径？从不同途径由A点到B点的位移有什么关系?登山的高度与上山的途径无关，只与起点和终点的相对高度有关为了理解盖斯定律，可以以登山为例：△H20△H10S（始态）L（终态）△H1+△H2≡0以能量守恒定律来论证盖斯定律：如何理解盖斯定律？ΔH、ΔH1、ΔH2之间有何关系？ΔH=ΔH1+ΔH2BΔHACΔH1ΔH2CO(g)C(s)CO2(g)H1H3H2例1C(s)+1/2O2(g)=CO(g)△H1＝？CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H2＝-283.0kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g)△H3＝-393.5kJ/mol+)△H1+△H2=△H3∴△H1=△H3－△H2=-393.5kJ/mol－(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/mol下列数据表示H2的燃烧热吗？H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)△H1＝－241.8kJ/mol②H2O(g)=H2O(l)△H2＝－44kJ/mol已知③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)①+②=③△H＝△H1＋△H2＝－285.8kJ/mol实例2①那么，H2的燃烧热△H究竟是多少？如何计算？有些化学反应进行很慢或不易直接发生，很难直接测得这些反应的反应热，可通过盖斯定律获得它们的反应热数据。2、盖斯定律的应用关键：目标方程式的“四则运算式”的导出。方法（1）写出目标方程式确定“过渡物质”（要消去的物质）（2）然后用消元法逐一消去“过渡物质”，导出“四则运算式”。消去的技巧：目标方程式和已知方程式同类物质（同为反应物或同为生成物）相加；不同类物质（一个为反应物与一个为生成物相减；遵循数学基本原则例1：已知下列各反应的焓变①Ca(s)+C(s,石墨)+3/2O2(g)=CaCO3(s)△H=-1206.8kJ/mol②Ca(s)+1/2O2(g)=CaO(s)△H=-635.1kJ/mol③C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol试求④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的焓变△H=+178.2kJ/mol④=②＋③－①例2：写出石墨变成金刚石的热化学方程式(25℃,101kPa时)查燃烧热表知：①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol②C(金刚石，s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-395.0kJ/mol所以，①-②得：C(石墨，s)=C(金刚石，s)△H=+1.5kJ/mol例3：同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”。已知：①P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)△H1=-2983.2kJ/mol②P(s、红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)△H2=-738.5kJ/mol试写出白磷转化为红磷的热化学方程式。P4(s、白磷)=4P(s、红磷)△H=-29.2kJ/mol①-4×②：小结：（1）热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正、负号；当热化学方程式中各物质的化学计量数改变，其反应热数值改变相同的倍数（2）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△H相加或相减，得到一个新的热化学方程式。（3）可燃物产生的热量=可燃物的物质的量×燃烧热注意事项：（1）热化学方程式乘上某一个数时，反应热数值也须乘上该数；（2）热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减；（3）将一个热化学方程式颠倒时，△H的“+”“-”号必须随之改变。你知道神六的火箭燃料是什么吗？例4：某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知：①N2(g)+2O2(g)==2NO2(g)△H1=+67.2kJ/mol②N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)△H2=-534kJ/mol假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式。2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)△H=-1135.2kJ/mol2×②－①：思考：为什么在热化学反应方程式中通常可不表明反应条件？正逆反应的反应热效应数值相等，符号相反。“+”不能省去。练习1.已知石墨的燃烧热：△H=-393.5kJ/mol(1)写出石墨的完全燃烧的热化学方程式(2)二氧化碳转化为石墨和氧气的热化学方程式热化学方程式还可以表示理论可进行实际难进行的化学反应①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol②CO2(g)=C(石墨，s)+O2(g)△H=+393.5kJ/mol2.已知①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH1=－283.0kJ/mol②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH2=－285.8kJ/mol③C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔH3=-1370kJ/mol试计算④2CO(g)＋4H2(g)=H2O(l)＋C2H5OH(l)的ΔH【解】：根据盖斯定律，反应④不论是一步完成还是分几步完成，其反应热效应都是相同的。下面就看看反应④能不能由①②③三个反应通过加减乘除组合而成，也就是说，看看反应④能不能分成①②③几步完成。①×2+②×4-③所以，ΔH＝ΔH1×2＋ΔH2×4－ΔH3＝－283.2×2－285.8×4＋1370kJ/mol＝－339.2kJ/mol3.在100g碳不完全燃烧所得气体中，CO占1/3体积，CO2占2/3体积，且C(s)+1/2O2(g)=CO(g)△H=－110.35kJ/molCO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=－282.57kJ/mol与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是（）A.392.92kJB.2489.44kJC.784.92kJD.3274.3kJC利用反应热的概念、盖斯定律、热化学方程式进行有关反应热的计算:题型一：有关热化学反应方程式的的含义及书写题型二：燃烧热、中和热的判断、求算及测量二．反应热的计算：具体内容:1.已知一定量的物质参加反应放出的热量，写出其热化学反应方程式。2、有关反应热的计算:（1）盖斯定律及其应用（2）根据一定量的物质参加反应放出或吸收的热量（或根据已知的热化学方程式），进行有关反应热的计算或比较大小。Q=n×(-ΔH)比热公式:△H=cm△T(3)利用键能计算反应热①△H=∑E(吸)-∑E(放)②△H=反应物的键能总和–生成物的键能总和③△H=∑E(生成物)-∑E(反应物)△H的计算数值：吸“+”放“-”练习2、(2010·广东高考)在298K、101kPa时，已知：2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)ΔH1Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)ΔH22Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)ΔH3则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是()A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2A练习3．已知(1)Zn(s)＋12O2(g)===ZnO(s)ΔH＝－348.3kJ·mol－1(2)2Ag(s)＋12O2(g)===Ag2O(s)ΔH＝－31.0kJ·mol－1则Zn(s)＋Ag2O(s)===ZnO(s)＋2Ag(s)的ΔH等于()A．－317.3kJ·mol－1B．－379.3kJ·mol－1C．－332.8kJ·mol－1D．317.3kJ·mol－1A练习4．(2009·海南单科)已知：Fe2O3(s)＋32C(s)===32CO2(g)＋2Fe(s)ΔH＝234.1kJ·mol－1C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1则2Fe(s)＋32O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH是()A．－824.4kJ·mol－1B．－627.6kJ·mol－1C．－744.7kJ·mol－1D．－169.4kJ·mol－1A②×3/2－②即得目标方程式，故有：△H=3/2△H2－△H1=824.35kJ·mol－1练习5、已知下列反应的反应热为：(1)CH3COOH(l)+2O2(g)==2CO2(g)+2H2O(l)△H1=-870.3kJ/mol(2)C(s)+O2(g)==CO2(g)△H2=-393.5kJ/mol(3)H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)△H3=-285.8kJ/mol试计算下列反应的反应热：2C(s)+2H2(g)+O2(g)==CH3COOH(l)②×2+③×2－①得：△H===2△H2+2△H3－①==2×（－393.5）+2×（－285.8）－（－870.3）==－488.3kJ/mol练习6、由金红石TiO2制取单质Ti，涉及到的步骤为：：TiO2TiCl4Ti已知：①Cs＋O2g＝CO2g；H＝3935kJ·mol1②2COg＋O2g＝2CO2g；H＝566kJ·mol1③TiO2s＋2Cl2g＝TiCl4s＋O2g；H＝+141kJ·mol1则TiO2s＋2Cl2g＋2Cs＝TiCl4s＋2COg的H＝。ArC/800/0镁连接高考：练习6、焙烧产生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101kPa时：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H1=一197kJ/mol；2H2O(g)＝2H2O(1)△H2＝一44kJ/mol2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)＝2H2SO4(l)△H3＝一545kJ/mol。则SO3(g)与H2O(l)反应的热化学方程式是SO3(g)+H2O(l)===H2SO