專題12反應(yīng)熱的計(jì)算高二化學(xué)系列

第一章化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)

第二節(jié)反應(yīng)熱的計(jì)算

【學(xué)習(xí)任務(wù)一】認(rèn)識(shí)蓋斯定律

【思考】在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要了解反應(yīng)熱。許多反應(yīng)熱可以通過實(shí)驗(yàn)直接測定，但是有些反應(yīng)熱是無法直接測定的。請(qǐng)判斷以下反應(yīng)是否可以直接測定，說出你的理由。

C(s)+1/2O2(g)=CO(g)

該反應(yīng)的反應(yīng)熱是無法直接測定的。因?yàn)镃燃燒時(shí)不可能全部生成CO，總有一部分CO2生成。

【思考】上述反應(yīng)熱是冶金工業(yè)中非常有用的數(shù)據(jù)，應(yīng)該如何獲得呢?

一、蓋斯定律利用一些已知反應(yīng)的反應(yīng)熱是可以計(jì)算其他反應(yīng)的反應(yīng)熱的。1836年，化學(xué)家蓋斯(G.H.Hess,1802--1850)從大量實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出一條規(guī)律:一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，不管是一步完成的還是分幾步完成的，其反應(yīng)熱是相同的。這就是蓋斯定律。蓋斯定律表明，在一定條件下，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)進(jìn)行的途徑無關(guān)。這與登山時(shí)人的勢(shì)能變化相似。如圖1-7所示?！纠恳阎?/p>

求C(s)+1/2O2(g)=CO(g)△H3=

？C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1＝-393.5kJ/molCO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H2＝-283.0kJ/molC(s)+1/2O2(g)==CO(g)CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)C(s)+O2(g)=CO2(g)+【分析】三個(gè)反應(yīng)之間的關(guān)系：

路徑①路徑②△H2+△H3=△H1

【分析】三個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱的關(guān)系△H3=△H1-△H2=-393.5KJ/mol-（-283.0KJ/mol

）

=-110.5KJ/mol

即：C(s)+1/2O2(g)=CO(g)△H3=-110.5KJ/mol

【計(jì)算】【結(jié)論】若某個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式可由另外幾個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式相加減而得到，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱也可以由這幾個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱相加減而得到?！拘〗Y(jié)】蓋斯定律的意義應(yīng)用蓋斯定律，可以間接計(jì)算以下情況(不能直接測定)的反應(yīng)熱：(1)有些反應(yīng)進(jìn)行得很慢。(2)有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生。(3)有些反應(yīng)往往有副反應(yīng)發(fā)生。【學(xué)習(xí)任務(wù)二】掌握反應(yīng)熱的計(jì)算

【例題1】黃鐵礦(主要成分為FeS2)的燃燒是工業(yè)上制硫酸時(shí)得到SO2的途徑之一，反應(yīng)的化學(xué)方程式為:在250C和101kPa時(shí)，1molFeS2(s)完全燃燒生成Fe2O3(s)和SO2(g)時(shí)放出853kJ的熱量。這些熱量(工業(yè)中叫做“廢熱”)在生產(chǎn)過程中得到了充分利用，大大降低了生產(chǎn)成本，對(duì)于節(jié)約資源、能源循環(huán)利用具有重要意義。(1)請(qǐng)寫出FeS2燃燒的熱化學(xué)方程式。(2)計(jì)算理論上1kg黃鐵礦(FeS2的含量為90%)完全燃燒放出的熱量。【視覺1】根據(jù)質(zhì)量或物質(zhì)的量計(jì)算反應(yīng)熱

(2)FeS2的摩爾質(zhì)量為120g/mol。【例題2】葡萄糖是人體所需能量的重要來源之一，設(shè)它在人體組織中完全氧化時(shí)的熱化學(xué)方程式為:計(jì)算100g葡萄糖在人體組織中完全氧化時(shí)產(chǎn)生的熱量。根據(jù)熱化學(xué)方程式可知，1molC6H12O6在人體組織中完全氧化時(shí)產(chǎn)生的熱量為2800kJ。C6H12O6的摩爾質(zhì)量為180g/mol。100gC6H12O6的物質(zhì)的量為:100g/180g/mol=0.556mol0.556molC6H12O6完全氧化時(shí)產(chǎn)生的熱量為:0.556mol*2800KJ/mol=1557KJ【例題3】焦炭與水蒸氣反應(yīng)、甲烷與水蒸氣反應(yīng)均是工業(yè)上制取氫氣的重要方法。這兩個(gè)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式分別為:【視覺2】根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱

【解】分析各化學(xué)方程式的關(guān)系可以得出，總反應(yīng)為反應(yīng)①的逆反應(yīng)與反應(yīng)②相加，即:1.在298K、100kPa時(shí)，已知：2△H1△H2△H3則△H1與△H2和△H3間的關(guān)系正確的是:A、△H3=△H1+2△H2B、△H3=△H1+△H2

C、△H3=△H1—2△H2D、△H3=△H1—△H2

A【學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)】

2.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，測定反應(yīng)熱很困難。現(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：①P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)△H1

=-2983.2kJ/mol②P(s、紅磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)△H2=-738.5kJ/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/mol3.已知：H2O(g)==H2O(l)△H2=-44kJ/molH2(g)+1/2O2(g)==H2O(g)△H1=-241.8kJ/mol（1）H2的燃燒熱△H是多少？（2）表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式？H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)△H=-285.8kJ/mol△H=△H1+△H2=-285.8kJ/mol4.利用N2H4（肼）在NO2中燃燒，生成N2、氣態(tài)H2O，是火箭發(fā)射常用的反應(yīng)之一。已知：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H1=+8.7kJ/molN2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△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。

2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1076.6kJ/mol②×2－①5.已知下列各反應(yīng)的焓變Ca(s)+C(s,石墨)+3/2O2(g)=CaCO3(s)△H=-1206.8kJ/molCa(s)+1/2O2(g)=CaO(s)