高中化学选修四-化学反应热的计算

化学反应热的计算①H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g)△H1=-241.8kJ/mol②H2O(g)==H2O(l)△H2=-44kJ/mol求③H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)△H3=？用图示求解过程。①+②=③△H3=△H1+△H2=-285.8kJ/mol判断下列数据△H1表示燃烧热吗？思考：如何测出该反应的反应热：①C(s)+1/2O2(g)==CO(g)ΔH1=?如果已知：②CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/mol③C(s)+O2(g)==CO2(g)ΔH3=-393.5kJ/mol你能求出ΔH1吗？不能很好的控制反应的程度，故不能直接通过实验测得△H1①+②=③，则ΔH1+ΔH2=ΔH3所以，ΔH1=ΔH3-ΔH2=-393.5kJ/mol+283.0kJ/mol=-110.5kJ/mol由上两例你能得出什么结论？影响反应热的因素1、与温度、压强有关2、与物质的状态有关3、与反应物的用量有关4、与反应条件（途径）无关——盖斯定律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。盖斯定律的应用：方程式按一定系数比加和时其反应热也按该系数比加和。1、盖斯定律一、盖斯定律AB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理解盖斯定律△H20△H10S（始态）L（终态）•先从始态S变化到到终态L，体系放出热（△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能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的ΔH=ΔH1+ΔH2BΔHACΔH1ΔH2盖斯定律体现物质守恒和能量守恒2、盖斯定律在科学研究中的重要意义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）这些都给测量反应热造成了困难利用盖斯定律可以间接地把它们的反应热计算出来3、盖斯定律的应用方法：写出目标方程式确定“过渡物质”（要消去的物质）然后用消元法逐一消去“过渡物质”。注意事项①热化学方程式同乘以或除以某一个数时，反应热数值也必须乘以或除以该数。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热化学方程式中的反应热指反应按所给形式完全进行时的反应热。④正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。例1：同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”。已知：①P4(白磷、s)+5O2(g)=P4O10(s)△H1=-2983.2kJ/mol②P(红磷、s)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)△H2=-738.5kJ/mol试写出白磷转化为红磷的热化学方程式。P4(白磷、s)=4P(红磷、s)△H=-29.2kJ/mol①-4×②：例2：写出石墨变成金刚石的热化学方程式(25℃,101kPa时)查燃烧热表知：①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol②C(金刚石，s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-395.0kJ/mol所以，①-②得：C(石墨，s)=C(金刚石，s)△H=+1.5kJ/mol练习1：已知下列各反应的焓变①Ca(s)+C(s,石墨)+3/2O2(g)=CaCO3(s)△H=-1206.8kJ/mol②Ca(s)+1/2O2(g)=CaO(s)△H=-635.1kJ/mol③C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol试求④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的焓变△H=+178.2kJ/mol④=②＋③－①练习2: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】：①×2+②×4-③=④ΔH＝ΔH1×2＋ΔH2×4－ΔH3＝－283.2×2－285.8×4＋1370＝－339.2kJ/mol你知道神六的火箭燃料是什么吗？练习3：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：题型一：有关热化学反应方程式的的含义及书写1.已知一定量的物质参加反应放出的热量，写出其热化学反应方程式。2、有关反应热的计算（1）盖斯定律及其应用（2）根据一定量的物质参加反应放出的热量（或根据已知的热化学方程式），进行有关反应热的计算或比较大小。Q=n×△H(3)利用键能计算反应热题型二：燃烧热、中和热的判断、求算及测量二、反应的计算[例1]250C，101KPa下，1g硫粉在氧气中充分燃烧放出9.36kJ热量，写出硫燃烧的热化学方程式。1）.根据反应热书写热化学方程式S(s)+O2(g)=SO2(g)；△H=-299.62kJ•mol-练习250C，101KPa下，4gCO在氧气中燃烧生成CO2，放出9.6kJ热量，写出CO燃烧热的热化学方程式。CO(g)+½O2(g)=CO2(g)；△H=-67.2kJ•mol-[例2]在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程式为：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-572kJ•mol-CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);△H=-890kJ•mol-由1mol氢气和3mol甲烷组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时放出的热量为多少。2.）根据热化学方程式求反应热解：Q=(572kJ÷2)+(890kJ×3)=2956kJ练习：已知：CH４(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);△H=-Q1KJ/mol2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）;△H=-Q2KJ/mol2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）;△H=-Q3KJ/mol常温下,取体积比4:1的甲烷和氢气的混合气体11.2L(标况),经完全燃烧恢复常温,放出的热为:0.4Q1+0.05Q3[例3]在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：2H2(g)+O2(f)=2H2O(l);△H=-571.6kJ•mol-C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l);△H=-2220kJ•mol-5mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则氢气和甲烷的体积比为(A)1:3(B)3:1(C)1:4(D)1:1解：设H2、C3H8的物质的量分别为x，y答：氢气和丙烷的体积比为3：1x+y=5(571.6/2)(x)+2220y=3847V(H2):V(C3H8)=n(H2):n(C3H8)=3.75:1.25=3:13.）求混合物的组成x=3.75moly=1.25mol1.虚拟路径法例题：已知胆矾溶于水时溶液温度降低，胆矾分解的热化学方程式为：CuSO4•5H2O(s)==CuSO4(s)+5H2O(l)△H=+Q1kJ/mol室温下，若将1mol无水硫酸铜溶解为溶液时放热Q2kJ，则（）A．Q1Q2B．Q1=Q2C．Q1Q2D．无法确定A设计合理的反应过程，注意反应热的正、负号！反应热相关计算方法2.能量图解法例题：已知1mol白磷转化成4mol红磷，放出29.2kJ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B4.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A能量图解法3.热化学方程式加减法例2：按照盖斯定律，结合下述反应方程式回答问题,已知：①NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)△H1=-176kJ/mol②NH3(g)+H2O(l)=NH3·H2O(aq)△H2=-35.1kJ/mol③HCl(g)+H2O(l)=HCl(aq)△H3=-72.3kJ/mol④NH3·H2O(aq)+HCl(aq)=NH4Cl(aq)△H4=-52.3kJ/mol⑤NH4Cl(s)+2H2O(l)=NH4Cl(aq)△H5=？则第⑤个方程式中的反应热△H是________。根据盖斯定律和上述反应方程式得：⑤=④+③+②-①，即△H5=+16.3kJ/mol[例3]在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：2H2(g)+O2(f)=2H2O(l);△H=-571.6kJ•mol-C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l);△H=-2220kJ•mol-5mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则氢气和甲烷的体积比为(A)1:3(B)3:1(C)1:4(D)1:1解1：设H2、C3H8的物质的量分别为x，y答：氢气和丙烷的体积比为3：1x+y=5(571.6/2)(x)+2220y=3847V(H2):V(C3H8)=n(H2):n(C3H8)=3.75:1.25=3:14.十字交叉法求混合气体的组成x=3.75moly=1.25mol[例3]在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-571.6kJ•mol-C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l);△H=-2220kJ•mol-5mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则氢气和甲烷的体积比为(A)1:3(B)3:1(C)1:4(D)1:1解2：1molH2燃烧放热571.6kJ/2=285.8kJ答：氢气和丙烷的体积比为3：11molC3H8燃烧放热2220kJ1mol混合气燃烧放热3847kJ/5=769.4kJH2285.8C3H42220769.41450.6483.631