第三节化学反应热的计算

第三节化学反应热的计算第三节化学反应热的计算自学导引自学导引一、盖斯定律一、盖斯定律1盖盖斯斯定定律律的的内内容容：不不管管化化学学反反应应是是一一步步完完成成或或分分几几步步完完成成，其其反反应应热热是是相相同同的的。或或者者说说，化化学学反反应应的的反反应应热热只只与与反应体系的反应体系的始态始态和和终态终态有关，而与反应的有关，而与反应的途径途径无关。无关。2盖盖斯斯定定律律的的解解释释：能能量量的的释释放放或或吸吸收收是是以以发发生生化化学学变变化的物质为基础的，两者密不可分，但以物质为主。化的物质为基础的，两者密不可分，但以物质为主。思考题思考题1如何用能量守恒的原理理解盖斯定律？如何用能量守恒的原理理解盖斯定律？答答案案盖盖斯斯定定律律体体现现了了能能量量守守恒恒原原理理，因因为为化化学学反反应应的的始始态态物物质质和和终终态态物物质质各各自自具具有有的的能能量量是是恒恒定定的的，二二者者的的能能量量差差就就是是反反应应放放出出或或吸吸收收的的热热量量。只只要要始始态态和和终终态态定定了了，不不论论途经哪些中点状态，最终的能量差就是固定的。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二、盖斯定律在科学研究中的重要意义因因为为有有些些反反应应进进行行得得很很慢慢，有有些些反反应应不不容容易易直直接接发发生生，有有些些反反应应的的产产品品不不纯纯(有有副副反反应应发发生生)，这这给给测测定定反反应应热热造造成成了了困困难难。此此时时如如果果应应用用盖盖斯斯定定律律，就就可可以以间间接接地地把把它它们们的的反反应热计算出来。应热计算出来。例如：例如：(1)C(s)O2(g)CO2(g)H1393.5 kJmol1(2)CO(g)O2(g)CO2(g)H2283.0 kJmol1求求C(s)O2(g)CO(g)的反应热。的反应热。解析：解析：根据上述两个反应的关系可知：根据上述两个反应的关系可知：H1H2H3，H3H1H2393.5 kJmol1(283.0 kJmol1)110.5 kJmol1所以所以C(s)12O2(g)CO(g)H3110.5 kJmol1三、盖斯定律的应用三、盖斯定律的应用对对于于进进行行得得很很慢慢的的反反应应，不不容容易易直直接接发发生生的的反反应应，产产品品不不纯纯(即即有有副副反反应应发发生生)的的反反应应，测测定定反反应应热热有有困困难难，如如果果应应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。思考题思考题2已知下列热化学方程式：已知下列热化学方程式：Zn(s)O2(g)ZnO(s)H1351.1 kJmol1Hg(l)O2(g)HgO(s)H290.7 kJmol1由由此此可可知知Zn(s)HgO(s)ZnO(s)Hg(l)H3，其其中中H3的值是的值是()A441.8 kJmol1 B254.6 kJmol1C438.9 kJmol1D260.4 kJmol1答案答案D名师解惑名师解惑一、盖斯定律的特点一、盖斯定律的特点1反反应应热热效效应应只只与与始始态态、终终态态有有关关，与与反反应应的的途途径径无无关关。就像登山至山顶，不管选哪一条路走，山的海拔总是不变的。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反反应应热热总总值值一一定定。如如右右图图表表示示始始态态到到终终态态的的反反应应热热，则则HH1H2H3H4H5。三、应用盖斯定律计算反应热时应注意的事项三、应用盖斯定律计算反应热时应注意的事项1热热化化学学方方程程式式中中物物质质的的化化学学计计量量数数同同乘乘以以某某一一个个数数时时，反应热数值也必须乘上该数。反应热数值也必须乘上该数。2热热化化学学方方程程式式相相加加减减时时，同同种种物物质质之之间间可可相相加加减减，反反应热也随之相加减。应热也随之相加减。3将将一一个个热热化化学学方方程程式式颠颠倒倒时时，H的的“”、“”号号必必须随之改变。须随之改变。4若若热热化化学学方方程程式式需需相相减减，最最好好能能先先把把被被减减方方程程式式进进行行颠倒，然后相加，更不易出错。颠倒，然后相加，更不易出错。典例导析典例导析知识点知识点1：盖斯定律的意义：盖斯定律的意义例例1 1实实验验中中不不能能直直接接测测出出由由石石墨墨和和氢氢气气反反应应生生成成甲甲烷烷的的反反应应热热，但但可可通通过过测测出出CH4、石石墨墨及及H2燃燃烧烧反反应应的的反反应应热热，再求由石墨生成甲烷的反应热。已知：再求由石墨生成甲烷的反应热。已知：CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l)H1890.3 kJmol1C(石墨石墨)O2(g)CO2(g)H2393.5 kJmol1H2(g)O2(g)H2O(l)H3285.8 kJmol1求：求：C(石墨石墨)2H2(g)CH4(g)H4_解解析析本本题题考考查查盖盖斯斯定定律律的的理理解解和和运运用用，可可用用“加加合合法法”。因为反应式因为反应式、之间有以下关系：之间有以下关系：2所以所以H4H22H3H1=-393.5 kJmol-1+2(-285.8 kJmol-1)-(-890.3 kJmol-1)=-74.8 kJmol1答案答案74.8 kJmol1跟跟踪踪练练习习1盖盖斯斯定定律律指指出出：化化学学反反应应的的反反应应热热只只与与反反应应的的始始态态(各各反反应应物物)和和终终态态(各各生生成成物物)有有关关，而而与与具具体体反反应应进进行行的的途途径径无无关关。物物质质A在在一一定定条条件件下下可可发发生生一一系系列列转转化化，由由右右图判断下列关系错误的是图判断下列关系错误的是()AAF：HH6BH1H2H3H4H5H61CCF：|H|H1H2H6|DH1H2H3(H4H5H6)答案答案B知识点知识点2：盖斯定律的应用：盖斯定律的应用例例2 2已知下列热化学方程式：已知下列热化学方程式：(1)CH3COOH(l)2O2(g)2CO2(g)2H2O(l)H1870.3 kJmol1(2)C(s)O2(g)CO2(g)H2393.5 kJmol1(3)H2(g)O2(g)H2O(l)H3285.8 kJmol1则则反反应应：2C(s)2H2(g)O2(g)CH3COOH(l)的的反反应应热热为为()A488.3 kJmol1B244.15 kJmol1C488.3 kJmol1D244.15 kJmol1解析解析依据反应：依据反应：2C(s)2H2(g)O2(g)CH3COOH(l)可将可将(1)、(2)、(3)分别演变成如下情况：分别演变成如下情况：2CO2(g)2H2O(l)CH3COOH(l)2O2(g)Ha870.3 kJmol12C(s)2O2(g)2CO2(g)Hb2393.5 kJmol12H2(g)O2(g)2H2O(l)Hc2285.8 kJmol1由由于于总总反反应应等等于于、相相加加，故故其其反反应应热热也也等等于于Ha+Hb+Hc+870.3 kJmol1+(2393.5 kJmol1)(2285.8 kJmol1)488.3 kJmol1。答案答案A第第2课时反应热的计算课时反应热的计算三维目标三维目标知知识与技能与技能掌握有关反掌握有关反应热、燃、燃烧热、热化学方程式的化学方程式的计算算(重、重、难点点)过程与方法程与方法通通过有关反有关反应热的的计算的学算的学习过程，使学生程，使学生掌握有关反掌握有关反应热计算的方法与技巧，算的方法与技巧，进一步一步提高化学提高化学计算能力算能力情感、情感、态度度与价与价值观通通过反反应热的的计算的学算的学习过程，程，进一步培养一步培养学生的学生的节能意能意识和开和开发新能源的使命感、新能源的使命感、责任感；任感；认识化学知化学知识与人与人类生活、生生活、生产的密的密切关系切关系思维激活思维激活在在化化学学科科学学研研究究中中，常常常常需需要要通通过过实实验验测测定定物物质质在在发发生生化化学学反反应应时时的的反反应应热热，但但是是某某些些反反应应的的反反应应热热，由由于于种种种种原原因因不不能能直直接接测测得得，只只能能通通过过化化学学计计算算的的方方式式间间接接地地获获得得。在在生生产产中中对对于于燃燃料料的的燃燃烧烧，反反应应条条件件的的控控制制以以及及“废废热热”的的利利用用，也需要进行反应热的计算。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？反应热的计算要依据什么来进行？自学导引自学导引一、怎样进行反应热的计算一、怎样进行反应热的计算1热热化化学学方方程程式式与与数数学学上上的的方方程程式式相相似似，可可以以移移项项同同时时改改变变正正、负负号号；各各项项的的系系数数包包括括H的的数数值值可可以以同同时时扩扩大大或或缩缩小小相同相同的倍数。的倍数。2根根据据盖盖斯斯定定律律，可可以以将将两两个个或或两两个个以以上上的的热热化化学学方方程程式包括其式包括其H相加相加或或相减相减，得到一个新的热化学方程式。，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可燃物完全燃烧产生的热量nH。思考题思考题已知已知C(s)O2(g)CO2(g)H393.5 kJmol1，则则2.5 mol C在在O2中中完完全全燃燃烧烧生生成成CO2时放出多少热量？时放出多少热量？答案答案983.75 kJ二、进行反应热计算常用的几种方法二、进行反应热计算常用的几种方法1列方程或方程组法。列方程或方程组法。2平均值法。平均值法。3极限分析法。极限分析法。4十字交叉法。十字交叉法。5估算法估算法(仅适于选择题仅适于选择题)。名师解惑名师解惑一、反应热的计算一、反应热的计算1由由化化学学反反应应的的本本质质(旧旧键键断断裂裂新新键键生生成成)及及化化学学反反应应能能量量变变化化的的原原因因(反反应应物物的的总总能能量量与与生生成成物物的的总总能能量量不不等等)可可得：得：(1)反应热断裂旧键所需的能量生成新键释放的能量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反应热生成物的总能量反应物的总能量2根根据据盖盖斯斯定定律律计计算算：不不管管化化学学反反应应是是一一步步完完成成或或分分几几步步完完成成，其其反反应应热热是是相相同同的的。也也就就是是说说，化化学学反反应应的的反反应应热热只只与与反反应应的的始始态态和和终终态态有有关关，而而与与具具体体反反应应的的途途径径无无关关。所所以以，可可将将热热化化学学方方程程式式进进行行适适当当的的“加加”、“减减”等等变变形形，H进进行相应的变化后来计算反应热。行相应的变化后来计算反应热。典例导析典例导析知识点知识点1：有关反应热的计算：有关反应热的计算例例1 1已知：已知：CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l)H1Q1；2H2(g)O2(g)2H2O(g)H2Q2；2H2(g)O2(g)2H2O(l)H3Q3。室室温温时时取取体体积积比比为为4 1的的甲甲烷烷和和氢氢气气的的混混合合气气体体11.2 L(标标准状况准状况)，经完全燃烧后恢复至室温，放出的热量为，经完全燃烧后恢复至室温，放出的热量为()A0.4 molQ1 0.05 molQ3B0.4 molQ1 0.05 molQ2C0.4 molQ1 0.1 molQ3D0.4 molQ1 0.1 molQ2解析解析n(气体气体)0.5 mol，n(CH4)0.5 mol 0.4 mol，n(H2)0.5 mol 0.1 mol。燃烧后恢复至室温，燃烧后恢复至室温，H2O为液态，为液态，所以放出的热量为：所以放出的热量为：Q0.4 molQ10.1 mol 0.4 molQ1 0.05 molQ3。答案答案A跟跟踪踪练练习习1化化学学键键的的键键能能是是形形成成(或或拆拆开开)1 mol化化学学键键时时释释放放(或或吸吸收收)的的能能量量。已已知知P4(白白磷磷)、P4O6的的分分子子结结构构如如图图所所示示。现现提提供供以以下下化化学学键键的的键键能能（kJmol1）：PP 198、PO 360、OO 498，则则反反应应P4(s)3O2(g)P4O6(g)的的反反应应热热H为为()A1638 kJmol1B1638 kJmol1C126 kJmol1D126 kJmol1答案答案B知识点知识点2：有关反应热的综合考查：有关反应热的综合考查例例2 2已知下列两个热化学方程式：已知下列两个热化学方程式：H2(g)O2(g)H2O(l)H285.8 kJmol1C3H8(g)5O2(g)3CO2(g)4H2O(l)H2220.0 kJmol1实实验验测测得得氢氢气气和和丙丙烷烷的的混混合合气气体体共共5 mol，完完全全燃燃烧烧时时放放热热3847 kJ，则则混混合合气气体体中中氢氢气气和和丙丙烷烷的的体体积积比比约约是是_ A1 3 B3 1 C1 4 D5 13 答案：答案：B