第三节 化学反应热的计算

自主探究精要解读实验探究活页规范训练1．同一化学反应的反应热受哪些因素的影响？提示同一化学反应的反应热与参加反应的物质的物质的量、物质的聚集状态、反应条件有关。2．你是怎样理解化学反应中的能量变化的？提示化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化，而能量的变化通常表现为热量的变化。许多化学反应有放热现象，如可燃物的燃烧、铝与盐酸的反应等；也有的化学反应有吸热现象，如CaCO3、KMnO4等的分解。第三节化学反应热的计算自主探究精要解读实验探究活页规范训练1．知道盖斯定律的内容，了解其在科学研究中的意义。2．能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。3．通过有关反应热计算的学习过程，掌握有关反应热计算的方法和技巧，以进一步提高计算能力。自主探究精要解读实验探究活页规范训练笃学一盖斯定律1.内容不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是的。或者说，化学反应的反应热只与反应体系的有关，而与反应的无关。相同始态和终态途径自主探究精要解读实验探究活页规范训练2．理解途径角度自主探究精要解读实验探究活页规范训练自主探究精要解读实验探究活页规范训练笃学二反应焓变的计算计算依据反应热计算的主要依据是、等相关数据。热化学方程式盖斯定律自主探究精要解读实验探究活页规范训练提示ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。【慎思1】若一个化学反应由始态转化为终态可通过不同的途径(如图)，，则ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4、ΔH5之间有何关系？自主探究精要解读实验探究活页规范训练【慎思2】相同质量的H2分别与O2完全反应时生成液态水和气态水，哪一个放出的热量多？提示设H2O(g)===H2O(l)放出的热量为ΔQ，比较两者放出热量多少时可根据盖斯定律设计成如图过程：因为Q1＝Q2＋ΔQ，所以Q1＞Q2。因此，生成液态水放出的热量多。自主探究精要解读实验探究活页规范训练解析本题考查盖斯定律的应用。根据盖斯定律将题给①、②式作如下处理：①－②×4得到新的热化学方程式：P4(白磷，s)===4P(红磷，s)ΔH＝－29.2kJ·mol－1答案P4(白磷，s)===4P(红磷，s)ΔH＝－29.2kJ·mol－1【慎思3】已知：①P4(白磷，s)＋5O2(g)===P4O10(s)ΔH＝－2983.2kJ·mol－1②P(红磷，s)＋54O2(g)===14P4O10(s)ΔH＝－738.5kJ·mol－1则白磷转化为红磷的热化学方程式为________________________________________________________________________。自主探究精要解读实验探究活页规范训练1．虚拟路径法：如C(s)＋O2(g)===CO2(g)，可设置如下：ΔH1＝ΔH2＋ΔH3自主探究精要解读实验探究活页规范训练2．加合法：即运用所给方程式通过加减的方法得到新化学方程式。(1)热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。(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，ΔH的“＋”或“－”号必须随之改变。(4)解题步骤一般是：首先确定待求的方程式，然后观察待求方程式中的各物质在已知方程式中的位置，最后根据未知方程式中各物质的化学计量数和位置的需要对已知方程式进行处理(包括调整化学计量数或调整反应方向，然后把各方程式叠加并检验)。自主探究精要解读实验探究活页规范训练【例1】在298K、100kPa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－ΔH2解析第三个方程式可由第二个方程式乘以2与第一个方程式相加得到，由盖斯定律可知ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2。答案A自主探究精要解读实验探究活页规范训练应用盖斯定律进行热化学方程式相加(或减)时，做到：(1)左侧(即反应物)加(或减)左侧；(2)右侧(即生成物)加(或减)右侧；(3)在此过程中已知化学方程式要扩大或缩小相应的倍数以消去中间产物；(4)据化学方程式的变化确定反应热的变化。自主探究精要解读实验探究活页规范训练【体验1】已知金刚石和石墨分别在氧气中完全燃烧的热化学方程式为C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－395.41kJ·mol－1；C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－393.51kJ·mol－1，则金刚石转化为石墨时的热化学方程式为____________________。由此看来更稳定的碳的同素异形体为________。解析由盖斯定律知，要得到金刚石和石墨的转化关系，可将两个热化学方程式相减：C(金刚石，s)===C(石墨，s)ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－395.41kJ·mol－1＋393.51kJ·mol－1＝－1.90kJ·mol－1，即C(金刚石，s)===C(石墨，s)ΔH＝－1.90kJ·mol－1。可见金刚石转化为石墨放出热量，说明石墨的能量更低，比金刚石稳定。自主探究精要解读实验探究活页规范训练答案C(金刚石，s)===C(石墨，s)ΔH＝－1.90kJ·mol－1石墨自主探究精要解读实验探究活页规范训练1．依据热化学方程式反应热与各物质的物质的量成正比。例：aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)ΔHabcd|ΔH|n(A)n(B)n(C)n(D)Q则nAa＝nBb＝nCc＝nDd＝Q|ΔH|。自主探究精要解读实验探究活页规范训练2．依据反应物断键吸收热量Q(吸)与生成物成键放出热量Q(放)ΔH＝Q(吸)－Q(放)3．依据反应物的总能量E(反应物)和生成物的总能量E(生成物)ΔH＝E(生成物)－E(反应物)4．依据物质的燃烧热ΔHQ(放)＝n(可燃物)×|ΔH|5．依据盖斯定律热化学方程式如何相加(或减)，则反应热作相应变化。自主探究精要解读实验探究活页规范训练【例2】已知C(石墨)、H2和CO的燃烧热分别为393.5kJ·mol－1、285.8kJ·mol－1和282.8kJ·mol－1。现有H2和CO组成的混合气体56.0L(标准状况)，经充分燃烧后，放出总热量为710.0kJ，并生成液态水。下列热化学方程式或描述中不正确的是()。A．2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－282.8kJ·mol－1B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1C．C(石墨，s)＋12O2(g)===CO(g)ΔH＝－110.7kJ·mol－1D．燃烧前混合气体中，H2的体积分数为40%自主探究精要解读实验探究活页规范训练答案A解析据题意可写出下列热化学方程式：①C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1②H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1③CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH＝－282.8kJ·mol－1A项ΔH的数值错误；B项正确；将①－③得出：C(石墨，s)＋12O2(g)===CO(g)，其反应热ΔH＝(－393.5kJ·mol－1)－(－282.8kJ·mol－1)＝－110.7kJ·mol－1，C正确；设混合气体中H2的物质的量为x，则CO的物质的量为56.0L22.4L·mol－1－x＝2.5mol－x，据H2和CO的燃烧热得出285.8kJ·mol－1·x＋282.8kJ·mol－1×(2.5mol－x)＝710.0kJ，解得x＝1mol，所以H2的体积分数为1mol2.5mol×100%＝40%，D正确。自主探究精要解读实验探究活页规范训练本题易错选C项，原因是误把C项当成C的燃烧热的热化学方程式：从而简单地认为反应热ΔH＝－393.5kJ·mol－1，认为C项错误，实际上C项需应用盖斯定律将石墨及CO的燃烧热的热化学方程式相减而得。自主探究精要解读实验探究活页规范训练【体验2】100g炭粉燃烧所得气体中，CO占13，CO2占23，且C(s)＋12O2(g)===CO(g)ΔH＝－110.35kJ·mol－1，CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH＝－282.57kJ·mol－1，与这些碳完全燃烧相比较，损失的热量是()。A．392.92kJB．2489.44kJC．784.92kJD．3274.3kJ自主探究精要解读实验探究活页规范训练答案C解析100g炭粉不完全燃烧时产生CO为10012×13mol，因为炭完全燃烧可分两步，先生成CO同时放热，CO再生成CO2再放热，总热量即为完全燃烧时放出的热。因此与100g炭完全燃烧相比，损失的热量即为10012×13molCO燃烧放出的热，设为x。CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH＝－282.57kJ·mol－11mol282.57kJ10012×13molxx＝10012×13×282.57kJ＝784.92kJ。自主探究精要解读实验探究活页规范训练实验探究三盖斯定律在解决实际问题中的应用【案例】将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)＋H2O(g)=====高温CO(g)＋H2(g)；C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1H2(g)＋12O2(g)===H2O(g)ΔH＝－242.0kJ·mol－1CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol－1自主探究精要解读实验探究活页规范训练请回答：(1)根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应的热化学方程式：________________________________________________。(2)比较反应热数据可知，1molCO(g)和1molH2(g)完全燃烧放出的热量之和比1molC(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”；乙同学根据盖斯定律做出下列循环图：自主探究精要解读实验探究活页规范训练并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。请分析：甲、乙两同学观点正确的是________(填“甲”或“乙”)；判断的理由是_______________________________。(3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点，请列举其中的两个优点：__________________________________________________________________________。(4)水煤气不仅是优良的气体燃料，也是重要的有机化工原料。CO和H2在一定条件下可以合成：①甲醇②甲醛③甲酸④乙酸。试分析当CO和H2按1∶1的体积比混合反应，合成上述________(填序号)物质时，理论上可以满足“绿色化学”的要求，完全利用原料中的原子，实现零排放。自主探究精要解读实验探究活页规范训练解析根据盖斯定律将方程式合并即可得C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.5kJ·mol－1，由此可知煤转化成水煤气是吸热反应，而甲正是忽略了这个问题，才误认为“煤转化成水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”。CO和H2按1∶1反应合成物质时，可达到零排放，符合“绿色化学”的要求，则合成的物质的最简式应满足CH2O，则②、④符合。答案(1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.5kJ·mol－1(2)乙甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量(或ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，且ΔH2＞0)(3)①减少污染②燃烧充分③方便运输(任选两个作答)(4)②④自主探究精要解读实验探究活页规范训练单击此处进入活页规范训练