1.3化学反应热的计算

Page1一、盖斯定律二、反应热计算Page2一、盖斯定律盖斯盖斯，俄国化学家，早年从事分析化学的研究，发现蔗糖可氧化成糖二酸。1830年专门从事化学热效应测定方法的改进。Page31840年盖斯在总结大量实验事实（热化学实验数据）的基础上提出：“定压或定容条件下的任意化学反应，在不做其它功时，不论是一步完成的还是几步完成的，其热效应总是相同的（反应热的总值相等）。”Page4内容：不论化学反应是一步完成还是几步完成的，其反应热总是相同的。换句话说，化学反应的反应热只与反应体系的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与反应进行的途径无关。1.盖斯定律：Page5AB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点的高度有什么关系?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2、理解盖斯定律（1）途径角度Page6△H20△H10S（始态）L（终态）•先从始态S变化到到终态L，体系放出热量（△H10），然后从L到S，体系吸收热量(△H20)。•经过一个循环，体系仍处于S态，因为物质没有发生变化，所以就不能引发能量变化，即△H1+△H2=0（2）能量角度Page7ΔH=ΔH1+ΔH2BΔHACΔH1ΔH2盖斯定律是断定能量守恒的先驱，也是化学热力学的基础。3、图示Page84、重要意义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）利用盖斯定律可以间接地把它们的反应热计算出来Page9CO（g）+O2（g）＝CO2（g）12C（s）+O2（g）=CO2（g）例：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ΔH无法直接测得。ΔH1=-393．5kJ／molΔH3=-283．0kJ／molPage10∵ΔH1=ΔH2+ΔH3∴ΔH2=ΔH1－ΔH3=-393.5kJ/mol-（-283.0kJ/mol）=-110.5kJ／mol即：C（s）+O2（g）=CO（g）的ΔH=-110.5kJ／mol12Page11例1：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/mol2×②－①：二、反应热的计算Page12（1）确定待求的反应方程式（2）找出待求方程式中各物质出现在已知方程式中的位置(是同侧还是异侧）（3）根据未知方程式中各物质计量数和位置的需要对已知方程式进行处理，或调整计量数，或调整反应方向。①当反应式乘以或除以某数时，△H也应乘以或除以某数。③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。（4）实施叠加并确定反应热的变化。Page13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=④所以，ΔH＝ΔH1×2＋ΔH2×4－ΔH3＝－283.2kJ/mol×2－285.8kJ/mol×4＋1370kJ/mol＝－339.6kJ/mol练习Page14有关反应热的计算(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)根据比热公式进行计算：Q＝cmΔt。Page151．1g炭与适量水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，需吸收10.94kJ的热量，相应的热化学方程式为()A．C+H2O=CO+H2ΔH=+10.9kJ/molB．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH=+10.94kJ/molC．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH=+131.28kJ/molD．1/2C(s)+1/2H2O(g)=1/2CO(g)+1/2H2(g)ΔH=+65.64kJ/molCD课堂练习Page162．已知1mol白磷转化成1mol红磷，放出18.39kJ热量，又知：P4(白，s)+5O2=2P2O5(s)ΔH1,4P（红，s）+5O2=2P2O5（s）ΔH2则ΔH1和ΔH2的关系正确的是()A．ΔH1＞ΔH2B．ΔH1＜ΔH2C．ΔH1=ΔH2D．无法确定BPage173.已知25℃、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为C(石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=－393.51kJ·mol－1C(金刚石)+O2(g)=CO2(g)△H=－395.41kJ·mol－1据此判断，下列说法中正确的是()A、由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低B、由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高C、由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低D、由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高APage184.某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74kJ热量，同时生成3.6g液态水，则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为＿2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）ΔH＝-571.6kJ/molCO（g）+O2（g）＝CO2（g）ΔH＝-283.0kJ/mol12A.2:1B.1:2C.1:1D.2:3CPage19教材习题答案1.2.5molC在O2中完全燃烧生成CO2，放出多少热量？提示：C（s）＋O2（g）＝CO2（g）ΔH＝-393.51kJ/mol2.5molC完全燃烧：Q=2.5mol×（-393.51kJ/mol）=-938.8kJPage202.完全燃烧多少摩H2是生成液态水，才能得到1000kJ热量?提示：H2（g）的燃烧热ΔH＝－285.8kJ/mol欲使H2完全燃烧生成液态水，得到1000kJ热量，需要H2：1000kJ÷285.8kJ/mol=3.5molPage213.4.0g硫粉在O2中完全燃烧生成SO2，放出37kJ热量，计算S的燃烧热。提示：设S的燃烧热为ΔHS（s）＋O2（g）＝SO2（g）32g/mol4.0gΔH-37kJΔH＝32g/mol×（-37kJ）÷4.0g=－296kJ/molPage224.1.00gCH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出55.6kJ热量，计算CH4的燃烧热。提示：设CH4的燃烧热为ΔHCH4（g）＋2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g）16g/mol1gΔH-55.6kJΔH＝16g/mol×（-55.6kJ）÷1g=-889.6kJ/molPage235.2.00gC2H2完全燃烧生成液态水和CO2，放出99.6kJ热量，3.00molC2H2完全燃烧能放出多少热量？燃烧相同物质的量的CH4和C2H2，哪种气体燃烧放出的热量多？26g/mol2.00gΔH-99.6kJ提示：1)求3.00molC2H2完全燃烧能放出的热量QC2H2（g）＋O2（g）＝2CO2（g）+H2O（l）52Page24ΔH＝26g/mol×（-99.6kJ）÷2.00g=-1294.8kJ/molQ＝3.00mol×1294.8kJ/mol=3884.4kJ2）从题4已知CH4的燃烧热-889.6kJ/mol，相比之下，燃烧相同物质的量的C2H2放出的热量多。6.试计算25℃时CO与H2O作用转化为H2和CO2反应的反应热。提示:根据题意可知由题中反应（3）减反应（1）和（2）可得CO与H2O作用转化为H2和CO2反应，因此有：Page25ΔH=ΔH3－（ΔH1+ΔH2）=-394kJ/mol+（111kJ/mol+242kJ/mol）=-41kJ/mol即：CO与H2O作用转化为H2和CO2反应的反应热为=-41kJ/mol7.1kg人体脂肪可储存约32200kJ能量。一般人每行走1km大约要消耗170kJ能量，如果某人每天步行5km，1年中因此消耗的脂肪大约是多少？提示：已知1kg人体脂肪储存32200kJ能量，行走1km消耗170kJ，求每天行走5km，1年中因此消耗的脂肪量:170kJ/km×5km/d×365d÷32200kJ/kg=9.64kgPage268.一个体重为70kg的人脂肪储存的能量约为4.2×105kJ，如果快速奔跑1km要消耗420kJ能量，此人的脂肪可以维持奔跑的距离是多少？提示：此人脂肪储存的能量约为4.2×105kJ，快速奔跑1km要消耗420kJ能量，此人的脂肪可以维持奔跑的距离为：4.2×105kJ÷420kJ/km=1000kmPage279.某锅炉用1.0t煤可烧开水50t（进锅炉水温20℃），请计算该锅炉的热效率。（1t煤燃烧热2.9×107kJ）提示：1t煤燃烧热2.9×107kJ50t水由20℃升温至100℃，温差100℃-20℃=80℃此时需要吸热：50×103kg×80℃×4.184kJ/(kg.℃)=1.6736×107kJ锅炉的热效率=(1.6736×107kJ÷2.9×107kJ)×100%=57.7%Page2810.现废品收购站已收购如下数量的废塑料：耐纶5m3、聚氯乙烯50m3、丙烯酸类型塑料5m3、聚丙烯40m3，如将它们加工成燃料，可回收多少能量？提示:各种塑料可回收的能量分别是:耐纶:5m3×4.2×104kJ/m3=21×104kJ聚氯乙烯:50m3×1.6×104kJ/m3=80×104kJ丙烯酸类型塑料:5m3×1.8×104kJ/m3=9×104kJ聚丙烯:40m3×1.5×104kJ/m3=60×104kJ将它们加工成燃料，可回收能量为：21×104kJ+80×104kJ+×104kJ+60×104kJ=1.7×106kJPage29