第三节化学反应热的计算

第三节化学反应热的计算第一课时盖斯定律自学导引一、盖斯定律1．盖斯定律的内容：不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。或者说，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。2．盖斯定律的解释：能量的释放或吸收是以发生化学变化的物质为基础的，两者密不可分，但以物质为主。思考题1如何用能量守恒的原理理解盖斯定律？答案盖斯定律体现了能量守恒原理，因为化学反应的始态物质和终态物质各自具有的能量是恒定的，二者的能量差就是反应放出或吸收的热量。只要始态和终态定了，不论途经哪些中点状态，最终的能量差就是固定的。二、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，有些反应不容易直接发生，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。例如：(1)C(s)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1(2)CO(g)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol－1求C(s)＋O2(g)＝CO(g)的反应热。1212解析：根据上述两个反应的关系可知：ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－393.5kJ·mol－1－(－283.0kJ·mol－1)＝－110.5kJ·mol－1所以C(s)＋1∕2O2(g)＝CO(g)ΔH3＝－110.5kJ·mol－1三、盖斯定律的应用对于进行得很慢的反应，不容易直接发生的反应，产品不纯(即有副反应发生)的反应，测定反应热有困难，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。思考题2已知下列热化学方程式：Zn(s)＋O2(g)＝ZnO(s)ΔH1＝－351.1kJ·mol－1Hg(l)＋O2(g)＝HgO(s)ΔH2＝－90.7kJ·mol－1由此可知Zn(s)＋HgO(s)＝ZnO(s)＋Hg(l)ΔH3，其中ΔH3的值是()A．－441.8kJ·mol－1B．－254.6kJ·mol－1C．－438.9kJ·mol－1D．－260.4kJ·mol－1答案D1212名师解惑一、盖斯定律的特点1．反应热效应只与始态、终态有关，与反应的途径无关。就像登山至山顶，不管选哪一条路走，山的海拔总是不变的。2．反应热总值一定。如右图表示始态到终态的反应热，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。三、应用盖斯定律计算反应热时应注意的事项1．热化学方程式中物质的化学计量数同乘以某一个数时，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“＋”、“－”号必须随之改变。4．若热化学方程式需相减，最好能先把被减方程式进行颠倒，然后相加，更不易出错。典例导析知识点1：盖斯定律的意义例1实验中不能直接测出由石墨和氢气反应生成甲烷的反应热，但可通过测出CH4、石墨及H2燃烧反应的反应热，再求由石墨生成甲烷的反应热。已知：①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝－890.3kJ·mol－1②C(石墨)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH2＝－393.5kJ·mol－1③H2(g)＋O2(g)＝H2O(l)ΔH3＝－285.8kJ·mol－1求：④C(石墨)＋2H2(g)＝CH4(g)ΔH4＝______________12解析本题考查盖斯定律的理解和运用，可用“加合法”。因为反应式①、②、③、④之间有以下关系：②＋③×2－①＝④所以ΔH4＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH1=-393.5kJ·mol-1+2×(-285.8kJ·mol-1)-(-890.3kJ·mol-1)=-74.8kJ·mol－1答案－74.8kJ·mol－1跟踪练习1盖斯定律指出：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。物质A在一定条件下可发生一系列转化，由右图判断下列关系错误的是()A．A→F：ΔH＝－ΔH6B．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝1C．C→F：|ΔH|＝|ΔH1＋ΔH2＋ΔH6|D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－(ΔH4＋ΔH5＋ΔH6)答案B知识点2：盖斯定律的应用例2已知下列热化学方程式：(1)CH3COOH(l)＋2O2(g)＝2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝－870.3kJ·mol－1(2)C(s)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH2＝－393.5kJ·mol－1(3)H2(g)＋O2(g)＝H2O(l)ΔH3＝－285.8kJ·mol－1则反应：2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)＝CH3COOH(l)的反应热为()A．－488.3kJ·mol－1B．－244.15kJ·mol－1C．488.3kJ·mol－1D．244.15kJ·mol－112解析依据反应：2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)＝CH3COOH(l)可将(1)、(2)、(3)分别演变成如下情况：①2CO2(g)＋2H2O(l)＝CH3COOH(l)＋2O2(g)ΔHa＝＋870.3kJ·mol－1②2C(s)＋2O2(g)＝2CO2(g)ΔHb＝－2×393.5kJ·mol－1③2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)ΔHc＝－2×285.8kJ·mol－1由于总反应等于①、②、③相加，故其反应热也等于ΔHa+ΔHb+ΔHc＝+870.3kJ·mol－1+(－2×393.5kJ·mol－1)＋(－2×285.8kJ·mol－1)＝－488.3kJ·mol－1。答案A第2课时反应热的计算三维目标知识与技能掌握有关反应热、燃烧热、热化学方程式的计算(重、难点)过程与方法通过有关反应热的计算的学习过程，使学生掌握有关反应热计算的方法与技巧，进一步提高化学计算能力情感、态度与价值观通过反应热的计算的学习过程，进一步培养学生的节能意识和开发新能源的使命感、责任感；认识化学知识与人类生活、生产的密切关系思维激活在化学科学研究中，常常需要通过实验测定物质在发生化学反应时的反应热，但是某些反应的反应热，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地获得。在生产中对于燃料的燃烧，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。反应热的计算要依据什么来进行？自学导引一、怎样进行反应热的计算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；各项的系数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。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ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式。3．可燃物完全燃烧产生的热量＝n×ΔH。思考题已知C(s)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1，则2.5molC在O2中完全燃烧生成CO2时放出多少热量？答案983.75kJ二、进行反应热计算常用的几种方法1．列方程或方程组法。2．平均值法。3．极限分析法。4．十字交叉法。5．估算法(仅适于选择题)。名师解惑一、反应热的计算1．由化学反应的本质(旧键断裂－新键生成)及化学反应能量变化的原因(反应物的总能量与生成物的总能量不等)可得：(1)反应热＝断裂旧键所需的能量－生成新键释放的能量(2)反应热＝生成物的总能量－反应物的总能量2．根据盖斯定律计算：不管化学反应是一步完成或分几步完成，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和终态有关，而与具体反应的途径无关。所以，可将热化学方程式进行适当的“加”、“减”等变形，ΔH进行相应的变化后来计算反应热。典例导析知识点1：有关反应热的计算例1已知：①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝－Q1；②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)ΔH2＝－Q2；③2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)ΔH3＝－Q3。室温时取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2L(标准状况)，经完全燃烧后恢复至室温，放出的热量为()A．0.4mol×Q1＋0.05mol×Q3B．0.4mol×Q1＋0.05mol×Q2C．0.4mol×Q1＋0.1mol×Q3D．0.4mol×Q1＋0.1mol×Q2解析n(气体)＝＝0.5mol，n(CH4)＝0.5mol×＝0.4mol，n(H2)＝0.5mol×＝0.1mol。燃烧后恢复至室温，H2O为液态，所以放出的热量为：Q＝0.4mol×Q1＋0.1mol×＝0.4mol×Q1＋0.05mol×Q3。答案A1..112L224Lmol451532Q跟踪练习1化学键的键能是形成(或拆开)1mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知P4(白磷)、P4O6的分子结构如图所示。现提供以下化学键的键能（kJ·mol－1）：P—P198、P—O360、O＝O498，则反应P4(s)＋3O2(g)＝P4O6(g)的反应热ΔH为()A．1638kJ·mol－1B．－1638kJ·mol－1C．－126kJ·mol－1D．126kJ·mol－1答案B知识点2：有关反应热的综合考查例2已知下列两个热化学方程式：H2(g)＋O2(g)＝H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1C3H8(g)＋5O2(g)＝3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2220.0kJ·mol－1实验测得氢气和丙烷的混合气体共5mol，完全燃烧时放热3847kJ，则混合气体中氢气和丙烷的体积比约是____________A．1∶3B．3∶1C．1∶4D．5∶13答案：B