高中化学选修四第三节化学反应热的计算

高中化学选修四第三节化高中化学选修四第三节化学反应热的计算学反应热的计算 H H2 2(g)+1/2O(g)+1/2O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g)O(g)H H1 1=-241.8kJ/mol=-241.8kJ/mol H H2 2O(g)=HO(g)=H2 2O(l)O(l)H H2 2=-44kJ/mol=-44kJ/mol 求求 H H2 2(g)+1/2O(g)+1/2O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)O(l)H H3 3=？用图示求解过程。用图示求解过程。+=H H3 3=H H1 1+H H2 2=-285.8kJ/mol=-285.8kJ/mol判断下列数据判断下列数据H H1 1 表示燃烧热吗？表示燃烧热吗？思考：如何测出该反应的反应热思考：如何测出该反应的反应热：C(s)+1/2OC(s)+1/2O2 2(g)=CO(g)(g)=CO(g)H H1 1=?=?如果已知：如果已知：CO(g)+1/2OCO(g)+1/2O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H H2 2=-283.0kJ/mol=-283.0kJ/molC(s)+OC(s)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H H3 3=-393.5kJ/mol=-393.5kJ/mol你能求出你能求出H1吗？吗？不能很好的控制反应的程度，故不能很好的控制反应的程度，故不能直接通过实验测得不能直接通过实验测得H H1 1+=，则则 H H1 1+H H2 2=H H3 3所以，所以，H H1 1=H H3 3-H H2 2=-393.5kJ/mol+283.0kJ/mol =-393.5kJ/mol+283.0kJ/mol =-110.5kJ/mol =-110.5kJ/mol由上两例你能得出什么结论？由上两例你能得出什么结论？影响反应热的因素影响反应热的因素1 1、与温度、压强有关、与温度、压强有关 2 2、与物质的状态有关、与物质的状态有关3 3、与反应物的用量有关、与反应物的用量有关4 4、与反应条件（途径）无关、与反应条件（途径）无关 盖斯定律盖斯定律化学反应的反应热只与反应体系的始态和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。终态有关，而与反应的途径无关。盖斯定律的应用：盖斯定律的应用：方程式按一定系数比加和时方程式按一定系数比加和时 其反应热也按该系数比加和。其反应热也按该系数比加和。1、盖斯定律、盖斯定律一、盖斯定律一、盖斯定律A AB B登山的高度与上登山的高度与上山的途径无关，山的途径无关，只与起点和终点只与起点和终点的相对高度有关的相对高度有关理解盖斯定律H H2 2 0 0H H1 1 0 0S S（始态）（始态）L L（终态）（终态）先从始态先从始态S变化到到终态变化到到终态L，体系放出热（，体系放出热（H10)。经过一个循环，体系仍处于经过一个循环，体系仍处于S态，因为物质没有态，因为物质没有发生变化，所以就不能引发能量变化，即发生变化，所以就不能引发能量变化，即H1+H20能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的H H=H H1 1+H H2 2BHACH1H2 盖斯定律体现物质守恒和能量守恒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、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进行得很慢有些反应不容易直接发生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）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利用盖斯定律可以间接地把它们的反应热计算出来计算出来3、盖斯定律的应用方法：方法：写出目标方程式确定写出目标方程式确定“过渡物质过渡物质”（要消去的物质）（要消去的物质）然后用消元法然后用消元法逐一逐一消去消去“过渡物质过渡物质”。注意事项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。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。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。正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。例例1 1：同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速：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据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步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完成，这个总过程的热效应是相同的”。已知：。已知：PP4 4(白磷、白磷、s)+5Os)+5O2 2(g)=P(g)=P4 4O O1010(s)(s)H H1 1=-2983.2 kJ/mol=-2983.2 kJ/molP(P(红磷、红磷、s)+5/4Os)+5/4O2 2(g)=1/4P(g)=1/4P4 4O O1010(s)(s)H H2 2=-738.5 kJ/mol=-738.5 kJ/mol试写出白磷转化为红磷的热化学方程式试写出白磷转化为红磷的热化学方程式 。P P4 4(白磷、白磷、s)=4 P(s)=4 P(红磷、红磷、s)s)H=-29.2kJ/mol=-29.2kJ/mol-4：例例2 2：写出石墨变成金刚石的热化学方程式：写出石墨变成金刚石的热化学方程式 (25,101kPa(25,101kPa时时)查燃烧热表知：查燃烧热表知：C(C(石墨，石墨，s)+Os)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H H1 1=-393.5kJ/mol=-393.5kJ/molC(C(金刚石，金刚石，s)+Os)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H H2 2=-395.0kJ/mol=-395.0kJ/mol所以，所以，-得：得：C(C(石墨，石墨，s)=C(s)=C(金刚石，金刚石，s)s)H H=+1.5kJ/mol=+1.5kJ/mol练习练习1 1：已知下列各反应的焓变：已知下列各反应的焓变Ca(s)+C(s,Ca(s)+C(s,石墨石墨)+3/2O)+3/2O2 2(g)=CaCO(g)=CaCO3 3(s)(s)H H=-1206.8 kJ/mol=-1206.8 kJ/molCa(s)+1/2OCa(s)+1/2O2 2(g)=CaO(s)(g)=CaO(s)H H=-635.1 kJ/mol=-635.1 kJ/molC(s,C(s,石墨石墨)+O)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H H=-393.5 kJ/mol=-393.5 kJ/mol试求试求CaCOCaCO3 3(s)=CaO(s)+CO(s)=CaO(s)+CO2 2(g)(g)的焓变的焓变H H=+178.2 kJ/mol=+178.2 kJ/mol=练习练习2:已知已知CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g);H1=283.0kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);H2=285.8kJ/molC2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l);H3=-1370kJ/mol试计算试计算:2CO(g)4H2(g)=H2O(l)C2H5OH(l)的的H【解解】：2+4-=HH12H24H3283.22285.841370339.2kJ/mol你知道神六的火箭燃料是什么吗？练习练习3 3：某次发射火箭，用：某次发射火箭，用N N2 2H H4 4（肼）在（肼）在NONO2 2中燃烧，中燃烧，生成生成N N2 2、液态、液态H H2 2O O。已知：。已知：N N2 2(g)+2O(g)+2O2 2(g)=2NO(g)=2NO2 2(g)H(g)H1 1=+67.2kJ/mol =+67.2kJ/mol N N2 2H H4 4(g)+O(g)+O2 2(g)=N(g)=N2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)HO(l)H2 2=-534kJ/mol=-534kJ/mol 假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学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。方程式。2 N N2 2H H4 4(g)+2NO(g)+2NO2 2(g)=(g)=3N N2 2(g)+4H(g)+4H2 2O(l)O(l)H=-1135.2kJ/molH=-1135.2kJ/mol 2 ：题型一：有关热化学反应方程式的的含义及书写题型一：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。化学反应方程式。2、有关反应热的计算、有关反应热的计算（1）盖斯定律及其应用）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。比较大小。Q=n H(3)利用键能计算反应热利用键能计算反应热题型二：燃烧热、中和热的判断、求算及测量题型二：燃烧热、中和热的判断、求算及测量二、反应的计算二、反应的计算例例1250C，101KPa下，下，1g硫粉在氧气中充分硫粉在氧气中充分燃烧放出燃烧放出9.36kJ热量，写出硫燃烧的热化学方程式。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根据反应热书写热化学方程式S(s)+O2(g)=SO2(g)；H H=-299.62kJmolmol-练习练习250C，101KPa下，下，4gCO在氧气中燃在氧气中燃烧生成烧生成CO2，放出，放出9.6kJ热量，写出热量，写出CO燃烧热的热化学燃烧热的热化学方程式。方程式。CO(g)+OCO(g)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)；H=-H=-67.2 67.2 kJmolmol-例例2在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程式为：式为：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);H=-H=-572kJmolmol-CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);H=-H=-890kJmolmol-由由1mol氢气和氢气和3mol甲烷组成的混合气体在上述条件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。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）根据热化学方程式求反应热解：解：Q=(572kJ2)+(890kJ3)=2956kJ练习：已知：练习：已知：CH(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常温下常温下,取体积比取体积比4:1的甲烷和氢气的的甲烷和氢气的混合气体混合气体11.2L(标况标况),经完全燃烧恢复常温经完全燃烧恢复常温,放出的热为放出的热为:0.4Q1+0.05Q3例例3在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：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=-H=-571.6kJmolmol-C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l);H=-H=-2220kJmolmol-5mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则，则氢气和甲烷的体积比为氢气和甲烷的体积比为(A)1:3(B)3:1(C)1:4(D)1:1解解：设：设H2、C3H8的物质的量分别为的物质的量分别为x，y答：氢气和丙烷的体积比为答：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.）求混合物的组成求混合物的组成x=3.75moly=1.25mol1.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：CuSO45H2O(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（）AQ1Q2 B BQ1=Q2C Q1Q2 D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：例题：已知1mol白磷转化成4mol红磷，放出29.2 kJ热量，又知：又知：P P4 4(白，白，s)+5Os)+5O2 2 =2P=2P2 2O O5 5(s)(s)H H1 1,4P4P（红，（红，s s）+5O+5O2 2 =2P=2P2 2O O5 5 （s s）H H2 2 则则H H1 1和和H H2 2的关系正确的是的关系正确的是()()A AH H1 1H H2 2 B BH H1 1H H2 2 C CH H1 1=H H2 2 D D无法确定无法确定B4.4.已知已知2525、101kPa101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为为C(C(石墨石墨)+O)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H H=393.51kJ393.51kJmolmol1 1C(C(金刚石金刚石)+O)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H H=395.41kJ395.41kJmolmol1 1据此判断，下列说法中正确的是据此判断，下列说法中正确的是()()A 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、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刚石的低B 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、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刚石的高C 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、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刚石的低D 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、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刚石的高A A能量图解法能量图解法3.热化学方程式加减法例例2 2：按照盖斯定律，结合下述反应方程式回答问题：按照盖斯定律，结合下述反应方程式回答问题,已知：已知：NHNH3 3(g)+HCl(g)=NH(g)+HCl(g)=NH4 4Cl(s)Cl(s)H H1 1=-176kJ/mol=-176kJ/molNHNH3 3(g)+H(g)+H2 2O(l)=NHO(l)=NH3 3 H H2 2O(aq)O(aq)H H2 2=-35.1kJ/mol=-35.1kJ/molHCl(g)+HHCl(g)+H2 2O(l)=HCl(aq)O(l)=HCl(aq)H H3 3=-72.3kJ/mol=-72.3kJ/molNHNH3 3 H H2 2O(aq)+HCl(aq)=NHO(aq)+HCl(aq)=NH4 4Cl(aq)Cl(aq)H H4 4=-52.3kJ/mol=-52.3kJ/molNHNH4 4Cl(s)+2HCl(s)+2H2 2O(l)=NHO(l)=NH4 4Cl(aq)Cl(aq)H H5 5=？则第则第个方程式中的反应热个方程式中的反应热H H是是_。根据盖斯定律和上述反应方程式得：根据盖斯定律和上述反应方程式得：=+-=+-，即即H H5 5=+16.3kJ/mol=+16.3kJ/mol例例3在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：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=-H=-571.6kJmolmol-C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l);H=-H=-2220kJmolmol-5mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则，则氢气和甲烷的体积比为氢气和甲烷的体积比为(A)1:3(B)3:1(C)1:4(D)1:1解解1：设：设H2、C3H8的物质的量分别为的物质的量分别为x，y答：氢气和丙烷的体积比为答：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=3:14.4.十字交叉法求混合气体的组成十字交叉法求混合气体的组成x=3.75moly=1.25mol例例3在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：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=-H=-571.6kJmolmol-C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l);H=-H=-2220kJmolmol-5mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则，则氢气和甲烷的体积比为氢气和甲烷的体积比为(A)1:3(B)3:1(C)1:4(D)1:1解解2：1molH2燃烧放热燃烧放热571.6kJ/2=285.8kJ答：氢气和丙烷的体积比为答：氢气和丙烷的体积比为3：11molC3H8燃烧放热燃烧放热2220kJ1mol混合气混合气燃烧放热燃烧放热3847kJ/5=769.4kJH2285.8C3H42220769.41450.6483.631