2019-2020学年高中化学 第一章 化学反应与能量 3 化学反应热的计算课件 新人教版选修4

第一章化学反应与能量第三节化学反应热的计算第一章化学反应与能量1．从能量守恒的角度理解盖斯定律。2.了解盖斯定律在科学研究中的意义。3.掌握化学反应热的有关计算。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。换句话说，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2．从能量守恒角度理解从S→L，ΔH10，体系；从L→S，ΔH20，体系；根据能量守恒：ΔH1＋ΔH2＝。放热吸热03．应用(1)科学意义因为有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯(有副反应发生)，无法或较难通过实验测定这些反应的反应热，而应用盖斯定律可间接地计算出反应热。(2)计算方法根据如下两个反应，选用两种方法，计算出C(s)＋12O2(g)===CO(g)的反应热ΔH。Ⅰ.C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1Ⅱ.CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol－1①虚拟路径法反应C(s)＋O2(g)===CO2(g)的途径可设计如下：则ΔH＝＝kJ·mol－1。ΔH1－ΔH2－110.5a．写出目标反应的热化学方程式，确定各物质在已知反应中的位置：。b．将已知热化学方程式变形，得反应Ⅲ：CO2(g)===CO(g)＋12O2(g)ΔH3＝＋283.0kJ·mol－1；c．将相应热化学方程式相加，ΔH也相加：Ⅰ＋Ⅲ得，则ΔH＝kJ·mol－1。C(s)＋12O2(g)===CO(g)C(s)＋12O2(g)===CO(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH3－110.51．正误判断：正确的打“√”，错误的打“×”，并阐释错因或列举反例。语句描述正误阐释错因或列举反例(1)一个反应一步完成或分几步完成，两者相比，经过的步骤越多，放出的热量越多(2)化学反应过程既遵循质量守恒定律，也遵循能量守恒定律(3)由C(金刚石，s)===C(石墨，s)ΔH＝－1.9kJ/mol可知，金刚石比石墨更稳定答案：(1)×根据盖斯定律可知，放出的热量相同(2)√(3)×该反应放热，石墨的能量低，更稳定2．一定量固态碳在炉膛内完全燃烧，放出热量为Q1kJ；向炽热的炉膛内通入水蒸气会产生水煤气，水煤气完全燃烧生成水蒸气和二氧化碳放出热量为Q2kJ。若炉膛内燃烧等质量固态碳，则Q1________(填“＞”“＜”或“＝”)Q2。解析：根据盖斯定律，两种情况下的始态与终态相同，故放出的热量是相同的。答案：＝训练一盖斯定律及其应用1．已知：①2Zn(s)＋O2(g)===2ZnO(s)ΔH1＝－701.0kJ/mol；②2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s)ΔH2＝－181.6kJ/mol。则反应Zn(s)＋HgO(s)===ZnO(s)＋Hg(l)的ΔH为()A．＋519.4kJ/molB．＋259.7kJ/molC．－259.7kJ/molD．－519.4kJ/mol解析：选C。根据盖斯定律，由①×12－②×12可得Zn(s)＋HgO(s)===ZnO(s)＋Hg(l)，则ΔH＝12ΔH1－12ΔH2＝12×(－701.0kJ/mol)－12×(－181.6kJ/mol)＝－259.7kJ/mol。2．在298K、101kPa时，已知：①2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)ΔH1；②Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)ΔH2；③2Cl2(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：选A。根据盖斯定律，由①＋②×2可得③，则ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2。3．已知CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为283.0kJ/mol和726.5kJ/mol。请写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：___________________________________________________________________________________________。训练二根据盖斯定律书写热化学方程式解析：依据燃烧热的概念写出两个热化学方程式①CH3OH(l)＋32O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝－726.5kJ/mol；②CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ/mol。根据盖斯定律，由①－②可得CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)，则ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－726.5kJ/mol－(－283.0)kJ/mol＝－443.5kJ/mol。答案：CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)ΔH＝－443.5kJ/mol4．已知25℃、101kPa时：①4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)ΔH＝－1648kJ·mol－1；②C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393kJ·mol－1；③2Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)===2FeCO3(s)ΔH＝－1480kJ·mol－1。FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3和CO2的热化学方程式是_____________________________________________________。解析：根据盖斯定律，由①＋②×4－③×2可得4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)ΔH＝－260kJ·mol－1。答案：4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)ΔH＝－260kJ·mol－1利用已知热化学方程式的焓变求未知反应焓变的方法(1)确定待求反应的热化学方程式。(2)找出待求热化学方程式中各物质出现在已知热化学方程式中的位置(是同侧还是异侧)。(3)利用同侧相加、异侧相减进行处理。(4)根据待求热化学方程式中各物质的化学计量数，通过乘除来调整已知反应的化学计量数，并消去中间产物。(5)将调整后的化学方程式进行叠加并确定反应热的变化。反应热的计算1．根据热化学方程式计算：反应热的数值与反应中各物质的物质的量成正比。[示例1]已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ/mol；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ/mol。现有由炭粉和氢气组成的悬浮气0.2mol，在氧气中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(g)，共放出63.53kJ热量，则悬浮气中C与H2的物质的量之比为()A．1∶1B．1∶2C．2∶3D．3∶2解析：选A。设悬浮气中炭粉的物质的量为xmol，氢气的物质的量为ymol，则x＋y＝0.2393.5x＋241.8y＝63.53，解方程组得x＝0.1，y＝0.1，即两者的物质的量之比为1∶1。2．根据反应物和生成物的键能计算：ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能。[示例2](2018·高考天津卷)CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)＋CO2(g)催化剂2CO(g)＋2H2(g)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：化学键C—HC===OH—HC===←O(CO)键能/(kJ·mol－1)4137454361075则该反应的ΔH＝________。解析：根据ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能，该反应的ΔH＝(413×4＋745×2)kJ·mol－1－(1075×2＋436×2)kJ·mol－1＝＋120kJ·mol－1。答案：＋120kJ·mol－13．根据物质的燃烧热数值计算：Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH(燃烧热)|。[示例3]已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2215kJ·mol－1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水，则放出的热量约为()A．55kJB．220kJC．550kJD．1108kJ解析：选A。丙烷分子式是C3H8，燃烧热为ΔH＝－2215kJ·mol－1，则1mol丙烷完全燃烧会产生4mol水，放热2215kJ。1.8g水的物质的量为0.1mol，则消耗丙烷的物质的量为0.025mol，所以反应放出的热量为0.025mol×2215kJ·mol－1＝55.375kJ，则放出的热量约为55kJ。4．根据盖斯定律计算：将已知热化学方程式进行适当的“加”“减”等变形后进行计算。[示例4](2018·高考全国卷Ⅱ)CH4­CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g)ΔH＝－75kJ·mol－1；C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－394kJ·mol－1；C(s)＋12O2(g)===CO(g)ΔH＝－111kJ·mol－1。该催化重整反应的ΔH＝________kJ·mol－1。解析：给已知热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由③×2－①－②得CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)，则ΔH＝(－111×2＋75＋394)kJ·mol－1＝＋247kJ·mol－1。答案：＋2471．油酸甘油酯(相对分子质量为884)在体内代谢时可发生如下反应：C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)。已知燃烧1kg该化合物释放出热量3.8×104kJ。油酸甘油酯的燃烧热ΔH为()A．3.8×104kJ·mol－1B．－3.8×104kJ·mol－1C．3.4×104kJ·mol－1D．－3.4×104kJ·mol－1解析：选D。燃烧热指的是1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。燃烧1kg油酸甘油酯释放出热量3.8×104kJ，则1mol油酸甘油酯完全燃烧释放出的热量为8841000×3.8×104kJ≈3.4×104kJ，即油酸甘油酯的燃烧热ΔH＝－3.4×104kJ·mol－1。2．已知H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)ΔH＝－72kJ/mol，其他相关数据如下表：H2(g)Br2(g)HBr(g)1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ436a369则表中a为()A．404B．260C．230D．200解析：选C。反应的ΔH＝[(436＋a)－2×369]kJ/mol＝－72kJ/mol，解得a＝230。3．(2019·济南高二质检)已知下列热化学方程式：2Al2O3(s)===4Al(s)＋3O2(g)ΔH1＝＋3351kJ·mol－1；2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH2＝－221kJ·mol－1；2Al(s)＋N2(g)===2AlN(s)ΔH3＝－318kJ·mol－1。则反应3C(s)＋Al2O3(s)＋N2(g)===2AlN(s)＋3CO(g)的ΔH等于()A．＋342kJ·mol－1B．－342kJ·mol－1C．－1026kJ·mol－1D．＋1026kJ·mol－1解析：选D。令①2Al2O3(s)===4Al(s)＋3O2(g)ΔH1＝＋3351kJ·mol－1，②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH2＝－221kJ·mol－1，③2Al(s)＋N2(g)===2AlN(s)ΔH3＝－318kJ·mol－1，根据盖斯定律，由(①＋3×②＋2×③)/2得3C(s)＋Al2O3(s)＋N2(g)===2AlN(s)＋3CO(g)，则ΔH＝(＋3351kJ·mol－1－221kJ·mol－1×3－318kJ·mol－1×2)/2＝＋1026kJ·mol－1。学习小结1.盖斯定律是指化学反应的反应热只与反应体系的始态与终态有关，而与反应途径无关。2.反应热的数值与反应中各物质的化学计量数成正比。3.正、逆反应的反应热数值相同，符号相反。4.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。