高二化学反应热的计算选修.ppt

第三节 化学反应热的计算 G.H. Hess (18021850)瑞士（俄国）化学家 。 1802年8月7日生于瑞士日内瓦，1850年12月12日卒于俄国圣 彼得堡(现为列宁格勒)。3岁随父侨居俄国,并在俄国受教育。 1825年于多尔帕特大学获医学专业证书，同时受到了化学和地质 学的基础教育。18261827年，在斯德哥尔摩J.J.贝采利乌斯的 实验室工作并从其学习化学。回俄国后在乌拉尔作地质勘探工作 ，后在伊尔库茨克做医生并研究矿物。1830年当选为圣彼得堡科 学院院士，专门研究化学，任圣彼得堡工艺学院理论化学教授并 在中央师范学院和矿业学院讲授化学。1838年成为俄国科学院院 士。 1836年盖斯发现，在任何一个化学反应过程中,不论该 反应过程是一步完成还是分成几步完成，反应所放出的总热量相 同，并于1840年以热的加和性守恒定律公诸于世，后被称为盖斯 定律。此定律为能量守恒定律的先驱。当一个反应不能直接发生 时，应用此定律可间接求得反应热。因此，盖斯也是热化学的先 驱者。著有纯粹化学基础(1834)，曾用作俄国教科书达40年 。 盖斯简介 一盖斯定律：一盖斯定律： 盖斯定律的内容：盖斯定律的内容： 化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态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。有关，而与反应的途径无关。 盖斯定律直观化：盖斯定律直观化： 山的高度与上山的高度与上 山的途径无关山的途径无关 海拔海拔400m400m C C HH 1 1 HH 2 2 A A B B HH HH HH 1 1 HH 2 2 应用能量守恒定律对盖斯定律进行论证应用能量守恒定律对盖斯定律进行论证 S S L L HH 1 1 0 0 HH 2 2 0 0 HH 1 1 HH 2 2 0 0 正逆反应的反应热数值相等，符号相反。正逆反应的反应热数值相等，符号相反。“+”+” 不能省略。不能省略。 已知石墨的燃烧热：H=-393.5kJ/mol 写出石墨的完全燃烧的热化学方程式 二氧化碳转化为石墨和氧气的热化学方程式 学与思 C C（石墨）（石墨）+ O+ O 2 2 （g g） COCO 2 2 （g g） H=H=393.5kJ/mol393.5kJ/mol COCO 2 2 （g g） C C（石墨）（石墨）+ O+ O 2 2 （g g） H=H=393.5kJ/mol393.5kJ/mol 能直接测定吗？如何测？能直接测定吗？如何测？ 若不能直接测，怎么办？若不能直接测，怎么办？ 如何测定如何测定C(s)+1/2OC(s)+1/2O 2 2 (g)=(g)=CO(gCO(g) )的反应热的反应热HH？ 不能直接测定该反应的反应热。因为不能直接测定该反应的反应热。因为C C燃烧时不燃烧时不 可能完全生成可能完全生成COCO，总有一部分，总有一部分COCO 2 2 生成，因此这个生成，因此这个 反应的反应的HH无法直接测得，但可以测得无法直接测得，但可以测得C C与与OO 2 2 反应生成反应生成 COCO 2 2 以及以及COCO与与OO 2 2 反应生成反应生成COCO 2 2 的反应热。然后根据盖的反应热。然后根据盖 斯定律，计算求出该反应的反应热。斯定律，计算求出该反应的反应热。 盖斯定律的应用盖斯定律的应用 有些化学反应进行很慢，或不易直接发生，或有些化学反应进行很慢，或不易直接发生，或 产品不纯，很难直接测得这些反应的反应热，可通产品不纯，很难直接测得这些反应的反应热，可通 过盖斯定律获得它们的反应热数据。过盖斯定律获得它们的反应热数据。 C(s)+ O2(g) CO2(g) HH 1 1 实例 H3 H1 H2 H3 CO(g) + O2(g) 1 1 2 2 H2 H3 H1 H2 C(s) + O2(g) CO(g) H3？ CO(g)+ O2(g) CO2(g) H2283.0 kJ/mol C(s) + O2(g) CO2(g) H1393.5 kJ/mol +) H3 H1 H2 393.5 kJ/mol (283.0 kJ/mol) 110.5 kJ/mol 1 1 2 2 1 1 2 2 C(s) + O2(g) CO(g) H3 110.5 kJ/mol 1 1 2 2 下列数据表示H2的燃烧热吗？为什么？ H2(g) + O2(g) H2O (g) H1241.8kJ/mol H2O(g) H2O (l) H244 kJ/mol 讨论： 1 1 2 2 H2(g) + O2(g) H2O (l) 1 1 2 2 H285.8kJ/mol +) 【例题1】已知 CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) H1= 283.0 kJ/mol H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) H2= 285.8 kJ/mol C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2CO2(g) + 3 H2O(l) H3= 1370 kJ/mol 试计算2CO(g) 4 H2(g)= H2O(l) C2H5OH(l) 的H 解：解：2 + 4 - = 2 CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) H1= 566.0 kJ/mol 4 H2(g) + 2O2(g) = 4 H2O(l) H2= 1143.2kJ/mol 2CO2(g) + 3 H2O(l) = C2H5OH(l) + 3O2(g) H3 = + 1370 kJ/mol+) 2CO(g) 4 H2(g)= H2O(l) C2H5OH(l) H 339.2 kJ/mol 解题方法：解题方法： 盖斯定律的应用盖斯定律的应用 首先要找出用已知反应组合成新的反应的步首先要找出用已知反应组合成新的反应的步 骤，然后在计算新反应热效应时，要遵守组合反应式骤，然后在计算新反应热效应时，要遵守组合反应式 时的加减乘除。时的加减乘除。 有些化学反应进行很慢，或不易直接发生，或有些化学反应进行很慢，或不易直接发生，或 产品不纯，很难直接测得这些反应的反应热，可通产品不纯，很难直接测得这些反应的反应热，可通 过盖斯定律获得它们的反应热数据。过盖斯定律获得它们的反应热数据。 练习：练习： 已知已知： C C s s OO 2 2 g g COCO 2 2 g g HH 393393 5 kJ5 kJ molmol 1 1 2CO 2CO g g OO 2 2 g g 2CO2CO 2 2 g g HH 566 kJ566 kJ molmol 1 1 TiO TiO 2 2 s s 2Cl2Cl 2 2 g g TiClTiCl 4 4 s s OO 2 2 g g HH+141kJ+141kJ molmol 1 1 则则TiOTiO 2 2 s s 2Cl2Cl 2 2 g g 2C2C s s TiClTiCl 4 4 s s 2CO2CO g g 的的 HH 。 80 80 kJmolkJmol -1 -1 复习：复习： 盖斯定律的内容：盖斯定律的内容： 化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态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。有关，而与反应的途径无关。 盖斯定律的直观表示：盖斯定律的直观表示： A A B B C C D D HH 1 1 HH 2 2 HH 3 3 HH HH HH 1 1 HH 2 2 HH 3 3 1 1、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(25,101kPa,101kPa时时) ) 说明说明： （1 1）可以在书中查找需要的数据。可以在书中查找需要的数据。 （2 2）并告诉大家你设计的理由。）并告诉大家你设计的理由。 2 2、某次发射火箭，用、某次发射火箭，用N N 2 2 HH 4 4 （肼）在（肼）在NONO 2 2 中燃烧，生成中燃烧，生成N N 2 2 、液态、液态HH 2 2 OO。已知：。已知： N N 2 2 (g)+2O(g)+2O 2 2 (g) = 2NO(g) = 2NO 2 2 (g) (g) HH 1 1 = + 67.2kJ/mol = + 67.2kJ/mol N N 2 2 HH 4 4 (g)+O(g)+O 2 2 (g) = N(g) = N 2 2 (g)+2H(g)+2H 2 2 O(l) O(l) HH 2 2 = -534.4kJ/mol = -534.4kJ/mol 请写出请写出N N 2 2 HH 4 4 （肼）在（肼）在NONO 2 2 中燃烧的热化学方程式。中燃烧的热化学方程式。 学以致用学以致用 1 1、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(25,101kPa,101kPa时时) ) 说明说明： （1 1）可以在书中查找需要的数据。可以在书中查找需要的数据。 （2 2）并告诉大家你设计的理由。）并告诉大家你设计的理由。 查燃烧热表知：查燃烧热表知： C(sC(s ，石墨，石墨)+O)+O 2 2 (g) = CO(g) = CO 2 2 (g) (g) HH 1 1 = -393.5kJ/mol= -393.5kJ/mol C(sC(s ，金刚石，金刚石)+O)+O 2 2 (g) = CO(g) = CO 2 2 (g) (g) HH 2 2 = -395.0kJ/mol= -395.0kJ/mol 所以， - 得： C(s ，石墨)= C(s ，金刚石) H=+1.5kJ/mol 2 2、某次发射火箭，用、某次发射火箭，用N N 2 2 HH 4 4 （肼）在（肼）在NONO 2 2 中燃烧，生成中燃烧，生成N N 2 2 、液态、液态HH 2 2 OO。已知：。已知： N N 2 2 (g)+2O(g)+2O 2 2 (g) = 2NO(g) = 2NO 2 2 (g) (g) HH 1 1 = +67.2kJ/mol = +67.2kJ/mol N N 2 2 HH 4 4 (g)+O(g)+O 2 2 (g) = N(g) = N 2 2 (g)+2H(g)+2H 2 2 O(l) O(l) HH 2 2 = -534.4kJ/mol = -534.4kJ/mol 请写出请写出N N 2 2 HH 4 4 （肼）在（肼）在NONO 2 2 中燃烧的热化学方程式。中燃烧的热化学方程式。 N N2 2 HH 4 4 (g)+O(g)+O 2 2 (g) = N(g) = N 2 2 (g)+2H(g)+2H 2 2 O(l) O(l) HH 2 2 = -534kJ/mol= -534kJ/mol 1 1 2 2 NONO 2 2 (g) = N(g) = N 2 2 (g)+O(g)+O 2 2 (g) (g) HH 1 1 = -33.6kJ/mol= -33.6kJ/mol+) N N 2 2H H4 4 (g)+ NO(g)+ NO 2 2 (g) = N(g) = N 2 2 (g)+2H(g)+2H 2 2 O(l) O(l) H= -568.0kJ/molH= -568.0kJ/mol 3 3 2 2 3 3、已知下列反应的反应热为：、已知下列反应的反应热为： (1) CH(1) CH 3 3 COOHCOOH( (l l) )+ 2O+ 2O 2 2 ( (g g) )2CO2CO 2 2 (g)+ (g)+ 2H2H 2 2 O(l) O(l) HH870.3KJ/mol870.3KJ/mol (2) C(s)+O(2) C(s)+O 2 2 (g)(g)COCO 2 2 (g) (g) HH393.5KJ/mol 393.5KJ/mol (3) H(3) H 2 2 (g)+1/2O(g)+1/2O 2 2 (g)(g)HH 2 2 O(l) O(l) HH285.8KJ/mol 285.8KJ/mol 试计算下列反应的反应热：试计算下列反应的反应热： 2C(s)2C(s)2H2H 2 2 (g)(g)OO 2 2 (g)(g)CHCH 3 3 COOH(l)COOH(l) 二反应热的计算二反应热的计算 例例1 1：4 g4 g硫粉完全燃烧时放出硫粉完全燃烧时放出37 kJ37 kJ热量，该反应的热热量，该反应的热 化学方程式是：化学方程式是： _。 S(s) + O2(g) SO2(g) H296kJ/mol 分析：分析： n(s) = 4g 32g/mol = mol 1 1 8 8 H= 37 kJ8 37 kJ8 1 mol = 296kJ/mol 根据一定量的物质参加反应放出的热量（或根据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比已知的热化学方程式），进行有关反应热的计算或比 较大小。较大小。 练习练习1 1：0.5 mol C(0.5 mol C(石墨石墨) )与适量与适量HH 2 2 O(g)O(g)反应生成反应生成CO(gCO(g) ) 和和HH 2 2 (g)(g)，吸收，吸收65.65KJ65.65KJ热量，该反应的热化学方程式热量，该反应的热化学方程式 是是_。 C(C(石墨石墨) + H) + H 2 2 OO (g) (g) CO(gCO(g) + ) + HH 2 2 (g)(g) HH+131.3kJ/mol+131.3kJ/mol 练习练习2 2：2525、101KPa101KPa时，将时，将1.0g1.0g钠与足量氯气反应钠与足量氯气反应 生成氯化钠晶体并放出生成氯化钠晶体并放出17.87KJ17.87KJ的热量，求生成的热量，求生成1mol 1mol NaClNaCl 的反应热。的反应热。 设生成设生成1mol 1mol NaClNaCl 的反应热为的反应热为x x x x23g(23g(17.87kJ/mol) 1.0g 17.87kJ/mol) 1.0g 411kJ/mol411kJ/mol 【解解】 Na(sNa(s) + Cl) + Cl 2 2 (g) = (g) = NaClNaCl (s) (s) H H 1 1 2 2 答：生成答：生成1mol 1mol NaClNaCl 的反应热为的反应热为411kJ/mol411kJ/mol 23g x23g x 1.0g 1.0g 17.87kJ/mol17.87kJ/mol 例例2 2：乙醇的燃烧热为乙醇的燃烧热为1366.8kJ/mol1366.8kJ/mol，在，在 2525、 101KPa101KPa时，时， 1kg1kg乙醇充分燃烧后放出多少热量？乙醇充分燃烧后放出多少热量？ 【解解】 n(C2H5OH) = 1366.8kJ/mol 21.74 mol 1366.8kJ/mol 21.74 mol 29714kJ29714kJ 1000g1000g 46g/mol46g/mol = 21.74 mol = 21.74 mol 1kg1kg乙醇燃烧后放出的热量为乙醇燃烧后放出的热量为 1kg1kg乙醇的物质的量为乙醇的物质的量为 练习练习3 3、 在在 101 101 kPakPa时，时，1mol CH1mol CH 4 4 完全燃烧生成完全燃烧生成COCO 2 2 和液态和液态HH 2 2 OO， 放出放出 890 kJ890 kJ的热量，的热量，CHCH 4 4 的燃烧热为多少？的燃烧热为多少？ 1000 L CH1000 L CH 4 4 （标准状（标准状 况）燃烧后所产生的热量为多少？况）燃烧后所产生的热量为多少？ 【解解】根据题意，在根据题意，在 101 101 kPakPa时，时， 1mol CH1mol CH 4 4 完全燃烧完全燃烧 生成生成COCO 2 2 和液态和液态HH 2 2 OO，放出，放出 890 kJ890 kJ的热量，可知的热量，可知 CHCH 4 4 的燃烧热为的燃烧热为 890 kJ890 kJmolmol。 1000 L CH1000 L CH 4 4 （标准状况）的物质的量为：（标准状况）的物质的量为： 44.6 molCH44.6 molCH 4 4 完全燃烧放出的热量为：完全燃烧放出的热量为： 44.6 mol890 kJ44.6 mol890 kJmolmol3.97103.9710 4 4 kJkJ 答：答：CHCH 4 4 的燃烧热为的燃烧热为890 kJ890 kJmolmol，1000 L CH1000 L CH 4 4 （标准（标准 状况）完全燃烧产生的热量为状况）完全燃烧产生的热量为 3.97103.9710 4 4 kJkJ。 44.6mol44.6mol 1000 L 1000 L 22.4 mol/L22.4 mol/L 练习4：已知： 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=571.6kJ/mol CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H=283.0kJ/mol 某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74kJ热 量，同时生成3.6g液态水，求原混合气体中H2和CO的 物质的量之比。 解：解： n (Hn (H 2 2 ) = n (H) = n (H 2 2 O) = = 0.2molO) = = 0.2mol 3.6g 18g/mol18g/mol 0.2mol H2 燃烧后放出的热量为：燃烧后放出的热量为： 0.2mol 0.2mol 57.16kJ57.16kJ 571.6kJ/mol571.6kJ/mol 2 2 COCO燃烧后放出的热量：燃烧后放出的热量： 113.74kJ 113.74kJ 57.16kJ= 56.58kJ57.16kJ= 56.58kJ n (CO) = = 0.2moln (CO) = = 0.2mol 56.58kJ 56.58kJ 283.0kJ/mol n (Hn (H 2 2 ) ) n (CO) =1 n (CO) =1 1 1 练习5、氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷的热化学方程式 分别为： H2(g)1/2O2(g)H2O(l)；H285.8kJ/mol CO(g)1/2O2(g)CO2(g)；H283.0kJ/mol C8H18(l)25/2O2(g)8CO2(g)9H2O(l)； H5518kJ/mol CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l)； H890.3kJ/mol