高中化学化学反应热的计算课件新人教版选修

成才之路·化学路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·选修4化学反应与能量第一章第三节化学反应热的计算第一章新情境•激趣入题1新知识•导学探究2新思维•名师讲堂3新考题•随堂自测4新提升•达标作业5新视点•专家博客6新情境•激趣入题在化学科研中，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。对于反应：C(s)＋12O2(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ΔH无法直接测得，那么该反应的反应热是如何确定的呢？1840年，盖斯(G.H.Hess，瑞士化学家)从大量的实验事实中总结出一条规律：化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体反应进行的途径无关。如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的，这就是盖斯定律。新知识•导学探究●新知导学1．盖斯定律的内容不管化学反应是一步或________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______和______有关，而与反应的______无关。2．盖斯定律的解释能量的释放或吸收是以________的物质为基础的，二者密不可分，但以_____为主。分几步相同始态终态途径发生变化物质3．盖斯定律的应用对于进行得______的反应，不容易___________的反应，__________(即有___________)的反应，______这些反应的反应热有困难，如果应用__________，就可以________地把它们的反应热计算出来。4．反应热计算的主要依据：______________、_________和________的数据。5．计算反应热的常用解题方法有：__________、______、__________等。很慢直接发生产品不纯副反应发生测定盖斯定律间接热化学方程式盖斯定律燃烧热列方程法估算法十字交叉法●自主探究1．登山的高度与上山的途径是否有关？化学反应的反应热是否与反应的途径有关？温馨提示：人们在登山时，往往有多条路径可以选择，但不论选择哪条路径，从山脚爬到山顶，总的上升高度并不改变。即登山的高度与上山的途径无关。化学反应的反应热与反应的途径无关。因为在指定的状态下各种物质的焓值都是确定且唯一的，因此无论经过哪些步骤从反应物变成反应产物，它们的差值是不会改变的，即反应焓变是一样的。2．盖斯定律在生产和科学研究中有何重要意义？温馨提示：有的化学反应的反应热能够直接测定，有的化学反应由于反应很慢或者产物不纯等原因无法直接测定其反应热，盖斯定律的应用很好地解决了这一难题。新思维•名师讲堂盖斯定律●教材点拨1．盖斯定律的内容不管化学反应是一步完成，还是分几步完成，其总的反应热是相同的。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。盖斯定律记忆口诀：盖斯定律盖斯提，大小只在始终定；途径再多不顶用，计算方法有多种，基本方法盖斯定，加减乘除处理好。2．对盖斯定律的理解(1)从途径角度化学反应热效应只与反应的始态和终态有关，与过程无关。就像登山到山顶(如下图)，不管选哪一条路走，从A点到B点，山的海拔总是不变。(2)从反应热总值角度若一个反应可以分几步进行，则各步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的，即反应热总值一定。如图表示始态到终态的反应热。则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。(3)从能量守恒角度我们先从S变化到L，这时体系放出热量(ΔH10)，然后从L变回到S，这时体系吸收热量(ΔH20)。整个过程中ΔH1＋ΔH2＝0，能量既不会增加，也不会减少，只会从一种形式转化为另一种形式。3．盖斯定律在科学研究中的重要意义因为有些反应进行得很慢，有些反应不容易发生，有些反应的产品不纯(有副反应发生)，这给测定反应热造成了困难。此时如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。4．运用盖斯定律解题的常用方法。通常有两种方法：其一，虚拟路径法：如C(s)＋O2(g)===CO2(g)，可设置如下：ΔH1＝ΔH2＋ΔH3其二，加合法：即运用所给方程式就可通过加减的方法得到新化学方程式。如：求P4(白磷)―→P(红磷)的热化学方程式。已知：P4(白磷，s)＋5O2(g)===P4O10(s)ΔH1①P(红磷，s)＋54O2(g)===14P4O10(s)ΔH2②即可用①－②×4得出白磷转化为红磷的热化学方程式。●典例透析(2014·经典习题选萃)实验中不能直接测出由石墨和氢气反应生成甲烷的ΔH，但可测出下面几个反应的热效应：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝－890.3kJ·mol－1①C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1②H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)ΔH3＝－285.8kJ·mol－1③根据盖斯定律求反应C(石墨)＋2H2(g)===CH4(g)④的ΔH4。【解析】方法一：因为反应式①②③和④之间有以下关系：②＋③×2－①＝④。所以ΔH4＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH1＝－393.5＋2×(－285.8)－(－890.3)＝－74.8(kJ·mol－1)方法二：也可以设计一个途径，使反应物经过一些中间步骤最后回到产物：可见，ΔH4＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH1＝－74.8kJ·mol－1【答案】ΔH4＝－74.8kJ·mol－1【点评】应用盖斯定律进行简单计算，关键在于设计反应过程，同时要注意：(1)当热化学方程式乘以或除以某数时，ΔH也相应乘以或除以某数。(2)当热化学方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”“－”符号，即把ΔH看做一个整体进行运算。(3)通过盖斯定律计算比较反应热的大小时，同样要把ΔH看做一个整体。(4)在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，物质的状态由“固→液→气”变化时，会吸热；反之会放热。(5)当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。●变式训练1．(2014·郑州市质检一)在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应H2S(g)＋32O2(g)===SO2(g)＋H2O(g)ΔH1H2S(g)＋12O2(g)===S(g)＋H2O(g)ΔH22H2S(g)＋SO2(g)===32S2(g)＋2H2O(g)ΔH32S(g)===S2(g)ΔH4则ΔH4的正确表达式为()A．ΔH4＝32(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)B．ΔH4＝32(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)C．ΔH4＝23(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)D．ΔH4＝23(ΔH1＋ΔH3－3ΔH2)解析：本题考查了盖斯定律的应用，意在考查考生对盖斯定律的理解和应用能力。题中4个热化学方程式依次编号为①、②、③、④，根据盖斯定律可知，④＝23(①＋③－3×②)，即2S(g)===S2(g)ΔH4＝23(ΔH1＋ΔH3－3ΔH2)，本题选D。答案：D反应热的计算●教材点拨1．反应热的计算方法和类型(1)根据热化学方程式计算：反应热与反应物各物质的物质的量成正比。(2)根据反应物和生成物的能量计算：ΔH＝生成物的能量和－反应物的能量和。(3)根据反应物和生成物的键能计算：ΔH＝反应物的键能和－生成物的键能和。(4)根据盖斯定律计算：将热化学方程式进行适当的“加”“减”等变形后，由过程的热效应进行计算、比较。(5)根据物质燃烧放热数值计算：Q(放)＝n(可燃物)×ΔH。(6)根据公式进行计算：Q＝cmΔt。2．反应热的计算常用的解题方法(1)列方程法：思路是先写出热化学方程式，再根据热化学方程式所体现的物质与反应热间的关系直接求算反应热。(2)估算法：根据热化学方程式所表示反应的热效应与混合物燃烧放出热量，大致估算各成分的比例。此法主要应用于解答选择题，根据题给信息找出大致范围，便可以此为依据找出答案，此法解题快速、简便。(3)十字交叉法：混合物燃烧放热求比例问题，既可以采用常规的列方程组法，也可以采用十字交叉法。(4)将热化学方程式看做数学中的代数方程，扩大或缩小一定倍数后，直接加减或移项变形，得到需要的热化学反应，再以此为依据计算求解或比较反应热大小等。3．反应热的计算应注意的问题(1)运用热化学方程式进行反应热的计算，可以从反应式中各物质的物质的量、质量、标准状况下气体体积、反应热等对应关系，列式进行简单计算。(2)注意热化学方程式中化学计量数只表示物质的物质的量，必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。尤其是利用盖斯定律计算反应热时，热化学方程式可以直接相加减，化学计量数必须与ΔH相对应。(3)热化学方程式中的反应热是指按所给形式反应完全时的反应热。(4)正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。●典例透析(2014·经典习题选萃)在298K、1.01×105Pa下，将22gCO2通入750mL1mol·L－1NaOH溶液中充分反应，测得反应放热xkJ。已知在该条件下，将1molCO2通入1L2mol·L－1NaOH溶液中充分反应放出ykJ的热量。则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式书写正确的是()A．CO2(g)＋NaOH(aq)=====NaHCO3(aq)ΔH＝－(2y－x)kJ·mol－1B．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq)ΔH＝－(2x－y)kJ·mol－1C．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq)ΔH＝－(4x－y)kJ·mol－1D．2CO2(g)＋2NaOH(l)===2NaHCO3(l)ΔH＝－(8x－2y)kJ·mol－1【解析】本题主要考查有关反应热的计算及热化学方程式的书写。难度中等。由题意可知：0.5molCO2通入到含0.75molNaOH的溶液中充分反应，放出xkJ的热量。根据碳原子守恒和钠原子守恒可计算出，【答案】C该反应生成0.25molNa2CO3和0.25molNaHCO3，则①12CO2(g)＋34NaOH(aq)===14Na2CO3(aq)＋14NaHCO3(aq)＋14H2O(l)ΔH＝－xkJ·mol－1。1molCO2通入1L2mol·L－1NaOH溶液中充分反应放出ykJ的热量，可得②CO2(g)＋2NaOH(aq)===Na2CO3(aq)＋H2O(l)ΔH＝－ykJ·mol－1。①×4－②，得CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq)ΔH＝－(4x－y)kJ·mol－1，故C项正确。D项中NaOH、NaHCO3存在于溶液中，不是液体，故D项错误。(1)实验测得，5g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：________________________________________________。化学键H—HN—HN≡N键能(kJ/mol)436391945(2)已知断裂或形成1molA—B化学键所吸收或放出的能量叫键能。已知反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝akJ/mol。试根据表中所列键能数据估算a的数值：________。(3)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知：①C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/mol②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH2＝－571.6kJ/mol③2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH3＝－2599kJ/mol根据盖斯定律，计算298K时由C(石墨，s)和H2(g)生成1molC2H2(g)反应的焓变：___________________。【解析】(1)5gCH3OH(l)充分燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出113.5kJ的热量，则1molCH3OH