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文檔簡(jiǎn)介

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

第1課時(shí)蓋斯定律反應(yīng)熱的計(jì)算

許多反應(yīng)熱可以通過(guò)量熱計(jì)測(cè)得因?yàn)镃燃燒時(shí)不可能全部生成CO,總有一部分CO2生成,不能直接測(cè)定反應(yīng)熱如何測(cè)定C(s)+1/2O2(g)=CO(g)的反應(yīng)熱△H?嗨,同學(xué)們好,我叫蓋斯,我經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究,總結(jié)出一條規(guī)律,看看能不能幫大家解決問(wèn)題吧(G.H.Hess,1802-1850)熱化學(xué)之父蓋斯定律一個(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。即: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(wú)關(guān)。蓋斯定律定義:始態(tài)終態(tài)反應(yīng)熱h=300m蓋斯定律的理解蓋斯定律與登山時(shí)人的勢(shì)能變化相似從反應(yīng)途徑角度:A→D:ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3

=-(ΔH4+ΔH5+ΔH6)CO2(g)C(s)+O2(g)

ΔH2ΔH3=?ΔH1ΔH1

=ΔH2+ΔH3ΔH3

=ΔH1?

ΔH2=?393.5kJ/mol?(?283.0kJ/mol)=?110.5kJ/mol思路1:虛擬路徑法物質(zhì)燃燒熱ΔH(kJ/mol)C(s)?393.5CO(g)?283.0

ΔH=?已知

思路2:代數(shù)運(yùn)算法

ΔH=ΔH1一ΔH2

=?393.5kJ/mol+283.0kJ/mol

=?110.5kJ/mol

①一②得例1:寫(xiě)出石墨變成金剛石的熱化學(xué)方程式(25℃,101kPa時(shí))已知:燃燒熱:石墨:-393.5kJ/mol

金剛石:-395.0kJ/mol石墨能直接變成金剛石嗎?①C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol②C(金剛石,s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-395.0kJ/molC(石墨,s)=C(金剛石,s)△H=△H1-△H2=+1.5kJ/mol

2.NO加速臭氧層被破壞,其反應(yīng)過(guò)程如圖所示。反應(yīng)

O3(g)+O(g)===2O2(g)

ΔH=-143kJ·mol-1反應(yīng)1:O3(g)+NO(g)===NO2(g)+O2(g)

ΔH1=-200.2kJ·mol-1反應(yīng)2:熱化學(xué)方程式為_(kāi)__________________________________________________________。NO2(g)+O(g)===NO(g)+O2(g)

ΔH2=+57.2kJ·mol-1反應(yīng)2為NO2和O生成NO和O2,根據(jù)蓋斯定律可知ΔH2=ΔH-ΔH1?!叭健贝_定熱化學(xué)方程式或ΔH思維模型將調(diào)整好的熱化學(xué)方程式和△H分別進(jìn)行求△H加和。確定目標(biāo)反應(yīng)的焓變△H。找出根據(jù)待求解的熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)物和生成物找出可用的已知熱化學(xué)方程式。②根據(jù)待求解的熱化學(xué)方程式將調(diào)整好的熱化學(xué)方程式進(jìn)行縮小或擴(kuò)大相應(yīng)的倍數(shù),同時(shí)調(diào)整△H的值。①根據(jù)待求解的熱化學(xué)方程式調(diào)整可用熱化學(xué)方程式的方向,同時(shí)調(diào)整△H的符號(hào)。調(diào)整加和例3.根據(jù)下列熱化學(xué)方程式:①C(s)+O2(g)=CO2(g)

ΔH1=-393.5kJ·mol-1③CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l)

ΔH3=-870.3kJ·mol-1計(jì)算出2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)的反應(yīng)熱(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)。[思路點(diǎn)撥]

第一步:找出待求熱化學(xué)方程式中反應(yīng)物與生成物在已知熱化學(xué)方程式中的位置。第二步:調(diào)整已知熱化學(xué)方程式方向、計(jì)量數(shù)和ΔH。第三步:加和已調(diào)整的熱化學(xué)方程式中的ΔH,確定待求反應(yīng)的ΔH。2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)ΔH=2ΔH1+2ΔH2-ΔH3=2×(-393.5kJ·mol-1)+2×(-285.8kJ·mol-1)-(-870.3kJ·mol-1)=-488.3kJ·mol-1。5.CH4與CO2重整的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為反應(yīng)Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)

ΔH=+246.5kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ:H2(g)+CO2(g)===CO(g)+H2O(g)

ΔH=+41.2kJ·mol-1反應(yīng)Ⅲ:2CO(g)===CO2(g)+C(s)

ΔH=-172.5kJ·mol-1在CH4與CO2重整體系中通入適量H2O(g),可減少C(s)的生成,反應(yīng)3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)===4CO(g)+8H2(g)的ΔH=________________。+657.1kJ·mol-1Ⅰ×3-Ⅱ×2即得到反應(yīng):3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)===4CO(g)+8H2(g)的ΔH=[(+246.5×3)-(+41.2×2)]kJ·mol-1=+657.1kJ·mol-1。類(lèi)型二利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱4.用水吸收NOx的相關(guān)熱化學(xué)方程式如下:2NO2(g)+H2O(l)===HNO3(aq)+HNO2(aq)

ΔH=-116.1kJ·mol-13HNO2(aq)===HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)

ΔH=+75.9kJ·mol-1反應(yīng)3NO2(g)+H2O(l)===2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=________kJ·mol-1。-136.2二、反應(yīng)熱的計(jì)算1.根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算熱化學(xué)方程式中反應(yīng)熱數(shù)值與各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比。例如,aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g)

ΔH

a

b

c

d

|ΔH|n(A)

n(B)

n(C)

n(D)

Q2.根據(jù)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)值計(jì)算Q(放)=n(可燃物)×|ΔH(燃燒熱)|。應(yīng)用體驗(yàn)1.已知:FeS2(s)+

+2SO2(g)

ΔH=-853kJ·mol-1。計(jì)算1kg黃鐵礦(FeS2的含量為90%)完全燃燒放出的熱量(寫(xiě)出計(jì)算步驟)。應(yīng)用體驗(yàn)3.已知:2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)

ΔH=-196.6kJ·mol-1,實(shí)驗(yàn)室測(cè)得4molSO2發(fā)生上述化學(xué)反應(yīng)時(shí)放出314.3kJ熱量,請(qǐng)計(jì)算該反應(yīng)中SO2的轉(zhuǎn)化率。返回25℃,101KPa時(shí),1g甲烷完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物,放出55.8kJ熱量,請(qǐng)寫(xiě)出甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式(結(jié)果取整數(shù))。2.根據(jù)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)值計(jì)算Q(放)=n(可燃物)×|ΔH(燃燒熱)|。3.根據(jù)反應(yīng)物、生成物的鍵能計(jì)算ΔH=E(反應(yīng)物的鍵能總和)-E(生成物的鍵能總和)。1.已知反應(yīng):CH4(g)+CO2(g)

2CO(g)+2H2(g)中相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下:化學(xué)鍵C—HC==OH—HC≡O(shè)(CO)鍵能/(kJ·mol-1)4137454361075該反應(yīng)的ΔH=_____kJ·mol-1。+120ΔH=(413kJ·mol-1×4+745kJ·mol-1×2)-(2×1075kJ·mol-1+2×436kJ·mol-1)=+120kJ·mol-1。P82.[2020·全國(guó)卷Ⅱ,28(1)①]乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應(yīng):C2H6(g)===C2H4(g)+H2(g)

ΔH1,相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表所示:物質(zhì)C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃燒熱ΔH/(kJ·mol-1)-1560-1411-286ΔH1=______kJ·mol-1。+137先寫(xiě)出三種氣體的燃燒熱的熱化學(xué)方程式,然后根據(jù)蓋斯定律,ΔH1=-1560kJ·mol-1-(-1411kJ·mol-1)-(-286kJ·mol-1)=+137kJ·mol-1。3.根據(jù)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)值計(jì)算P84.根據(jù)圖像計(jì)算碳燃燒的過(guò)程如圖所示:則下列說(shuō)法正確的是A.1molC(s)與0.5molO2(g)的總能量小于1mol

CO(g)的能量B.CO2(g)===C(g)+O2(g)

ΔH=+393.5kJ·mol-1C.2C(s)+O2(g)===2CO(g)

ΔH=-221.0kJ·mol-1D.等量的碳燃燒C(s)―→CO2(g)過(guò)程比C(s)―→CO(g)―→CO2(g)過(guò)程釋

放的能量多√類(lèi)型三反應(yīng)進(jìn)程圖型5.在微生物作用的條件下,

兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如圖。(1)第一步反應(yīng)是______(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng),判斷依據(jù)是_________________________________________。

的熱化學(xué)方程式是_____________________________________________________________。放熱ΔH<0(或反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量)返回P95.根據(jù)蓋斯定律計(jì)算將兩個(gè)或兩個(gè)以上的熱化學(xué)方程式包括其ΔH相加或相減,得到一個(gè)新的熱化學(xué)方程式及其ΔH。則反應(yīng)④2C(s)+H2(g)===C2H2(g)的ΔH為A.+228.2kJ·mol-1 B.-228.2kJ·mol-1C.+1301.0kJ·mol-1 D.+621.7kJ·mol-1√P84.冬季取暖許多家庭用上了清潔能源天然氣,實(shí)際生產(chǎn)中天然氣需要脫硫,在1200℃時(shí),工藝中會(huì)發(fā)生下列反應(yīng):④2S(g)===S2(g)

ΔH4。則ΔH4的正確表達(dá)式為_(kāi)_______________________。P9三、ΔH的大小比較1.同一物質(zhì)不同聚集狀態(tài)H2O(s)===H2O(l)

ΔH1H2O(s)===H2O(g)

ΔH2由物質(zhì)的能量E大小比較知熱量:Q1<Q2,且均為吸熱反應(yīng),ΔH為正值,ΔH1=+Q1kJ·mol-1,ΔH2=+Q2kJ·mol-1,得ΔH1<ΔH2。2.同一反應(yīng),物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同S(g)+O2(g)===SO2(g)

ΔH1S(s)+O2(g)===SO2(g)

ΔH2由物質(zhì)的能量(E)的大小知熱量:Q1>Q2,此反應(yīng)為放熱反應(yīng),則ΔH1=-Q1kJ·mol-1,ΔH2=-Q2kJ·mol-1得ΔH1<ΔH2。1.已知:C(s,金剛石)===C(s,石墨)

ΔH=-1.9kJ·mol-1C(s,金剛石)+O2(g)===CO2(g)

ΔH1C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g)

ΔH2根據(jù)已述反應(yīng)所得出的結(jié)論正確的是A.ΔH1=ΔH2

B.ΔH1>ΔH2C.ΔH1<ΔH2

D.金剛石比石墨穩(wěn)定應(yīng)用體驗(yàn)解析已知:C(s,金剛石)===C(s,石墨)

ΔH=-1.9kJ·mol-1,則相同量的金剛石和石墨相比較,金剛石的能量高,燃燒放出的熱量多,則ΔH1<ΔH2<0,能量越低越穩(wěn)定,則石墨穩(wěn)定,故C正確?!?.下列兩組熱化學(xué)方程式中,有關(guān)ΔH的比較正確的是①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)

ΔH1CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)

ΔH2NaOH(aq)+CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)+H2O(l)

ΔH4A.ΔH1>ΔH2;ΔH3>ΔH4 B.ΔH1>ΔH2;ΔH3<ΔH4C.ΔH1=ΔH2;ΔH3<ΔH4 D.ΔH1<ΔH2;ΔH3>ΔH4√解析①中兩個(gè)反應(yīng)都是放熱反應(yīng),后者生成液態(tài)水,所以放出的熱量大于前者,而放熱反應(yīng)ΔH小于0,放熱越多,焓變?cè)叫?,故ΔH1>ΔH2。②中兩個(gè)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是酸堿中和,都是放熱反應(yīng),兩個(gè)反應(yīng)生成水的物質(zhì)的量都是1mol,但是CH3COOH是弱電解質(zhì),電離過(guò)程吸收一部分熱量,所以后者放出的熱量少,所以ΔH3<ΔH4。3.下列各組熱化學(xué)方程式中,ΔH1<ΔH2的是④CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)

ΔH1

CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(s)

ΔH2A.①

B.②③④

C.④

D.①②③√解析相同量的碳不完全燃燒放熱少,焓變比較大小時(shí)考慮符號(hào),所以ΔH1<ΔH2,故①符合;固態(tài)硫變?yōu)闅鈶B(tài)硫需要吸收熱量,所以ΔH1>

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