蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算課件

1、蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,1,第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,2,第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算,學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1、從能量守恒角度理解并掌握蓋斯定律； 2、能正確運(yùn)用蓋斯定律解決具體問題； 3、學(xué)會(huì)化學(xué)反應(yīng)熱的有關(guān)計(jì)算。,第一章 化學(xué)反應(yīng)與能量,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,3,1、已知：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H=-184.6kJ/mol 則反應(yīng)HCl(g)=1/2H2(g)+1/2Cl2(g)的H為（ ）,A.+184.6 kJ/mol B.-92.3 kJ/mol C.-369.2 kJ/mol D.+92.3 kJ/mol,復(fù)習(xí):,D,2、甲硅烷（SiH4）是一種無色氣體

2、，遇到空氣能發(fā)生爆炸性自燃，生成SiO2和水。已知室溫下1g甲硅烷自燃放出44.6kJ熱量，其燃燒熱化學(xué)方程式為_,SiH4(g)+O2(g)=SiO2(s)+H2O(l) H=-1427.2kJ/mol,規(guī)律: “正逆”反應(yīng)的反應(yīng)熱效應(yīng)數(shù)值相等，符號(hào)相反,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,4,在化學(xué)科研中，經(jīng)常要測(cè)量化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱，但是某些物質(zhì)的反應(yīng)熱，由于種種原因不能直接測(cè)得，只能通過化學(xué)計(jì)算的方式間接獲得。如對(duì)于反應(yīng)： C(s)+1/2O2(g) = CO(g)，因?yàn)镃燃燒時(shí)不可能完全生成CO，總有一部分CO2生成，因此這個(gè)反應(yīng)的H 無法直接測(cè)得，那么該反應(yīng)的反應(yīng)熱是如何確定的呢？,問題 情景,此

3、外，在生產(chǎn)中，對(duì)燃料的燃燒，反應(yīng)條件的控制以及廢熱的利用，也需要進(jìn)行反應(yīng)熱的計(jì)算。,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,5,1、定義：不管化學(xué)反應(yīng)是分一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。 換句話說：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。,一、蓋斯定律,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,6,蓋斯是俄國(guó)化學(xué)家，早年從事分析化學(xué)研究，1830年專門從事化學(xué)熱效應(yīng)測(cè)定方法的改進(jìn)，曾改進(jìn)拉瓦錫和拉普拉斯的冰量熱計(jì)，從而較準(zhǔn)確地測(cè)定了化學(xué)反應(yīng)中的能量。1836年經(jīng)過多次試驗(yàn)，他總結(jié)出一條規(guī)律：在任何化學(xué)反應(yīng)過程中的熱量，不論該反應(yīng)是一步完成的還是分步進(jìn)行的，其總熱量變化是相同的，1840年以熱的加和

4、性守恒定律形式發(fā)表。這就是舉世聞名的蓋斯定律。蓋斯定律是斷定能量守恒的先驅(qū)，也是化學(xué)熱力學(xué)的基礎(chǔ)。當(dāng)一個(gè)不能直接發(fā)生的反應(yīng)要求計(jì)算反應(yīng)熱時(shí)，便可以用分步法測(cè)定反應(yīng)熱并加和起來而間接求得。故而我們常稱蓋斯是熱化學(xué)的奠基人。,蓋斯的生平事跡,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,7,A,B,請(qǐng)思考：由起點(diǎn)A到終點(diǎn)B有多少條途徑？ 從不同途徑由A點(diǎn)到B點(diǎn)的位移有什么關(guān)系?,登山的高度與上山的途徑無關(guān)，只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的相對(duì)高度有關(guān),為了理解蓋斯定律，可以以登山為例：,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,8,H2 0,H1 0,S（始態(tài)）,L（終態(tài)）,H1 +H2 0,以能量守恒定律來論證蓋斯定律：,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,9,如何理

5、解蓋斯定律？,H、H1、H2 之間有何關(guān)系？,H=H1+H2,B,H,A,C,H1,H2,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,10,CO(g),C(s),CO2(g),例1,C(s)+1/2O2(g) = CO(g) H1？,CO(g)+1/2O2(g) = CO2(g) H2-283.0 kJ/mol,C(s)+O2(g) = CO2(g) H3-393.5 kJ/mol,+),H1 + H2 = H3,H1 = H3 H2 = -393.5 kJ/mol (-283.0 kJ/mol) = -110.5 kJ/mol,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,11,下列數(shù)據(jù)表示H2的燃燒熱嗎？,H2(g)+1/2O2(g)

6、 = H2O (g) H1241.8kJ/mol, H2(g)+1/2O2(g) = H2O (l) += HH1 H2285.8kJ/mol,實(shí)例2,那么，H2的燃燒熱H究竟是多少？如何計(jì)算？,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,12,有些化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行很慢或不易直接發(fā)生，很難直接測(cè)得這些反應(yīng)的反應(yīng)熱，可通過蓋斯定律獲得它們的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)。,2、蓋斯定律的應(yīng)用,關(guān)鍵：目標(biāo)方程式的“四則運(yùn)算式”的導(dǎo)出。,方法（1）寫出目標(biāo)方程式確定“過渡物質(zhì)”（要消去的物質(zhì)） （2）然后用消元法逐一消去“過渡物質(zhì)”，導(dǎo)出“四則運(yùn)算式”。 消去的技巧：目標(biāo)方程式和已知方程式 同類物質(zhì)（同為反應(yīng)物或同為生成物）相加； 不同類物質(zhì)（

7、一個(gè)為反應(yīng)物與一個(gè)為生成物相減； 遵循數(shù)學(xué)基本原則,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,13,例1：已知下列各反應(yīng)的焓變 Ca(s)+C(s,石墨)+3/2O2(g)=CaCO3(s) H = -1206.8 kJ/mol Ca(s)+1/2O2(g)=CaO(s) H = -635.1 kJ/mol C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) H = -393.5 kJ/mol 試求CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的焓變,H=+178.2 kJ/mol,=,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,14,例2：寫出石墨變成金剛石的熱化學(xué)方程式 (25,101kPa時(shí)),石墨能直接變成金剛石嗎？,查燃燒熱表知： C(

8、石墨，s)+O2(g)=CO2(g) H1=-393.5kJ/mol C(金剛石，s)+O2(g)=CO2(g) H2=-395.0kJ/mol,所以， - 得： C(石墨，s)=C(金剛石，s) H=+1.5kJ/mol,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,15,例3：同素異形體相互轉(zhuǎn)化但反應(yīng)熱相當(dāng)小而且轉(zhuǎn)化速率慢，有時(shí)還很不完全，測(cè)定反應(yīng)熱很困難?，F(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的觀點(diǎn)“不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，這個(gè)總過程的熱效應(yīng)是相同的”。已知：,P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)H1=-2983.2 kJ/mol,P(s、紅磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s) H2= -738.

9、5 kJ/mol,試寫出白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式 。,P4(s、白磷)=4P(s、紅磷) H=-29.2kJ/mol,- 4：,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,16,小結(jié)： （1）熱化學(xué)方程式與數(shù)學(xué)上的方程式相似，可以移項(xiàng)同時(shí)改變正、負(fù)號(hào)；當(dāng)熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)改變，其反應(yīng)熱數(shù)值改變相同的倍數(shù) （2）根據(jù)蓋斯定律，可以將兩個(gè)或兩個(gè)以上的熱化學(xué)方程式包括其H相加或相減，得到一個(gè)新的熱化學(xué)方程式。 （3）可燃物產(chǎn)生的熱量=可燃物的物質(zhì)的量 燃燒熱,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,17,注意事項(xiàng)： （1）熱化學(xué)方程式乘上某一個(gè)數(shù)時(shí)，反應(yīng)熱數(shù)值也須乘上該數(shù)； （2）熱化學(xué)方程式相加減時(shí)，同種物質(zhì)之間可相加

10、減，反應(yīng)熱也隨之相加減； （3）將一個(gè)熱化學(xué)方程式顛倒時(shí)， H的“+” “-”號(hào)必須隨之改變。,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,18,你知道神六的火箭燃料是什么嗎？,例4：某次發(fā)射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃燒，生成N2、液態(tài)H2O。已知： N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H1=+67.2kJ/mol N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) H2=-534kJ/mol 假如都在相同狀態(tài)下，請(qǐng)寫出發(fā)射火箭反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。,2 N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(l) H=-1135.2kJ/mol,2 ：,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,19,思考：為什么

11、在熱化學(xué)反應(yīng)方程式中通常可不表明反應(yīng)條件？,正逆反應(yīng)的反應(yīng)熱效應(yīng)數(shù)值相等，符號(hào)相反。 “+”不能省去。,練習(xí),1.已知石墨的燃燒熱：H=-393.5kJ/mol (1)寫出石墨的完全燃燒的熱化學(xué)方程式 (2)二氧化碳轉(zhuǎn)化為石墨和氧氣的熱化學(xué)方程式,熱化學(xué)方程式還可以表示理論可進(jìn)行實(shí)際難進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g) H =-393.5kJ/mol CO2(g)=C(石墨，s)+O2(g) H =+393.5kJ/mol,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,20,2.已知 CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H1= 283.0 kJ/mol H2(g)+1/2O2(g)=H2

12、O(l) H2= 285.8 kJ/molC2H5OH(l)+ 3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) H3=-1370 kJ/mol試計(jì)算2CO(g)4H2(g)=H2O(l)C2H5OH(l)的H,【解】：根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)不論是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱效應(yīng)都是相同的。下面就看看反應(yīng)能不能由三個(gè)反應(yīng)通過加減乘除組合而成，也就是說，看看反應(yīng)能不能分成幾步完成。 2 + 4 - 所以，HH12 H24 H3 283.22 285.84 1370 kJ/mol 339.2 kJ/mol,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,21,3. 在100 g 碳不完全燃燒所得氣體中，CO占1/3體積，CO2

13、占2/3體積，且 C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H=110.35kJ/mol CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H=282.57kJ/mol 與這些碳完全燃燒相比，損失的熱量是（ ） 392.92 kJ B. 2489.44 kJ C. 784.92 kJ D. 3274.3 kJ,C,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,22,利用反應(yīng)熱的概念、蓋斯定律、熱化學(xué)方程式進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算:,題型一：有關(guān)熱化學(xué)反應(yīng)方程式的的含義及書寫,題型二：燃燒熱、中和熱的判斷、求算及測(cè)量,二反應(yīng)熱的計(jì)算：,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,23,具體內(nèi)容: 1. 已知一定量的物質(zhì)參加反應(yīng)放出的熱量，寫出其熱化學(xué)反

14、應(yīng)方程式。 2、有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算: （1）蓋斯定律及其應(yīng)用 （2） 根據(jù)一定量的物質(zhì)參加反應(yīng)放出或吸收的熱量（或根據(jù)已知的熱化學(xué)方程式），進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算或比較大小。 Q = n(-H) 比熱公式:H = c mT,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,24,(3)利用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱 H = E(吸) - E(放) H = 反應(yīng)物的鍵能總和 生成物的鍵能總和 H = E(生成物) - E(反應(yīng)物) H的計(jì)算數(shù)值：吸“+”放“-”,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,25,練習(xí)2、(2010廣東高考)在298 K、101 kPa時(shí)，已知： 2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H1 Cl2(g)H2(g)=2HCl(g)

15、H2 2Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H3 則H3與H1和H2間的關(guān)系正確的是() AH3H12H2 BH3H1H2 CH3H12H2 DH3H1H2,A,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,26,A,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,27,A,3/2即得目標(biāo)方程式，故有： H=3/2H2H1=824.35kJmol1,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,28,練習(xí)5、已知下列反應(yīng)的反應(yīng)熱為： (1)CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) H1=-870.3kJ/mol (2)C(s)+O2(g) =CO2(g) H2=-393.5kJ/mol (3) H2(g)+1/2O2(g)

16、=H2O(l) H3=-285.8kJ/mol 試計(jì)算下列反應(yīng)的反應(yīng)熱： 2C(s)+2H2(g)+O2(g) =CH3COOH(l),2+2得： H=2 H2+2 H3 =2（393.5）+ 2（285.8）（870.3）= 488.3kJ/mol,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,29,練習(xí)6、由金紅石TiO2制取單質(zhì)Ti，涉及到的步驟為： TiO2 TiCl4 Ti 已知： CsO2gCO2g； H3935 kJmol1 2COgO2g2CO2g； H566 kJmol1 TiO2s2Cl2gTiCl4sO2g； H+141 kJmol1 則TiO2s2Cl2g2CsTiCl4s2COg 的H 。,

17、蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,30,連接高考： 練習(xí)6、焙燒產(chǎn)生的SO2可用于制硫酸。已知25、101 kPa時(shí)： 2SO2(g) +O2(g) 2SO3(g) H1= 一197 kJ/mol； 2H2O (g)2H2O(1) H2一44 kJ/mol 2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l) H3一545 kJ/mol。 則SO3 (g)與H2O(l)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是,SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)H-152 kJmol-1,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,31,練習(xí)7、捕碳技術(shù)（主要指捕獲CO2）在降低溫室氣體排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已經(jīng)被用

18、作工業(yè)捕碳劑，它們與CO2 可發(fā)生如下可逆反應(yīng)： 反應(yīng)：2NH3(l)H2O(l)CO2(g) (NH4)2CO3(aq) H1 反應(yīng)：NH3(l)H2O(l)CO2(g) (NH4)2HCO3(aq)H2 反應(yīng)：(NH4)2CO3(aq)H2O(l)CO2(g) 2(NH4)2HCO3(aq)H3 請(qǐng)回答下列問題： H3與H1、H2之間的關(guān)系是：H3 = 。,2H2 H1,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,32,練習(xí)8、碘也可用作心臟起搏器電源鋰碘電池的材料。該電池反應(yīng)為： 2Li（s）+I2（s）=2LiI （s） H 已知：4Li（s）+O2（g）=2Li2O（s） H1 4 LiI（s）+O2（g）=2I2（s）+2Li2O（s）H2 則電池反應(yīng)的H=_；,1/2 (H1H2),蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,33,練習(xí)9、將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料。 已知：H2（g）+ 1/2O2=H2O(g) H=241.8kJmol1 C（s）+ H=110.5kJmol1 寫出焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式： 。,C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+131.3KJmol-1,蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算,34,練習(xí)10已知下列熱化學(xué)方程式： (1)Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)H25 kJmol1 (2)3Fe2O3(s)CO(g)=2Fe3O