人教版选修4化学反应原理_第一章第三节化学反应热的计算课件

知识回顾 已知石墨的燃烧热： H=-393.5kJ/mol （ 1）写出石墨的完全燃烧的热化学方程式 （ 2）二氧化碳转化为石墨和氧气的热化学方程式 C(s,石墨 ) + O2(g) = CO2(g) H= -393.5kJ/mol CO2(g) = C(s,石墨 ) + O2(g) H= +393.5kJ/mol 强调： 正逆反应的反应热数值相等，符号相反。“ +”不能省。 思考： 为什么在热化学反应方程式中通常可省去反应条件？ 同一反应，即使反应条件不同，但反应热相同。 思考 298K， 101kPa时，合成氨反应的热化学方程式 : N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) H = -92.38kJ/mol 在该温度下，取 1 mol N2(g)和 3 mol H2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在进行反应，测得反应放出的热量总是少于 92.38kJ，其原因是什么？ 该反应是 可逆反应 ，在密闭容器中进行该反应将达到平衡状态， 1 mol N2(g)和 3 mol H2(g)不能完全反应 生成 2 mol NH3(g)，因而放出的热量总小于 92.38kJ 盖 斯 定 律 一、盖斯定律 1、内容 不管化学反应是分一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。换句话说，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。 2、理解 4、应用 一些反应的反应热难以测量，可以用盖斯定律间接地进行计算出来。 例： 计算反应 C(s) + 1/2O2(g) = CO(g)的反应热。 已知： C(s)+O2(g) = CO2(g) H1 -393.5 kJ/mol CO(g)+1/2O2(g) = CO2(g) H2 -283.0 kJ/mol （ 1） 虚拟路径法 若反应物 A变为生成物 D，可以有两个途径 a由 A直接变成 D，反应热为 H； b由 A经过 B变成 C，再由 C变成 D，每步的反应热分别为 H1、 H2、 H3。 如图所示： 则有： H H1+H2+H3 （ 2）加合法 运用所给方程式通过加减的方法得到所求热化学方程式。 运用盖斯定律解题的一般方法 H1=H2+H3 H3=H1-H2 =-393.5kJ/mol -(-283.0kJ/mol) =-110.5kJ/mol CO(g)+1/2O2(g) C(s)+O2(g) CO2(g) H1 H3 H2 C(s) + 1/2O2(g) = CO(g) H3 -110.5kJ/mol 练习 已知： H2O(g) = H2O(l) H2=-44kJ/mol H2(g)+1/2O2(g) = H2O(g) H1=-241.8kJ/mol 那么， H2的燃烧热 H是多少？ H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H= H1+ H2=-285.8kJ/mol 练习 写出石墨变成金刚石的热化学方程式 (25 ,101kPa时 ) 查燃烧热表知： C(s，石墨 )+O2(g)= CO2(g) H1=-393.5kJ/mol C(s，金刚石 )+O2(g)= CO2(g) H2=-395.0kJ/mol C(s， 石墨 )= C(s， 金刚石 ) H=+1.5kJ/mol 思考：金刚石能自动变成石墨吗？ C(石墨， s)+O2(g) CO2(g) C(金刚石， s)+O2(g) C(s， 石墨 )+O2(g)= C(s， 金刚石 )+O2(g) H=+1.5kJ/mol 反 应 热 的 计 算 反应热的计算 二、反应热的计算 1、有关热化学方程式的计算 【例 1】 25 、 101kPa时，使 1.0 g钠与足量的氯气反应，生成氯钠晶体并放出 17.87 kJ的热量，求生成 1 mol氯化钠的反应热。 【解】 Na(g) + Cl2(g) = NaCl(s) 17.87 kJ / 1g 23 g / mol = 411 kJ / mol 答：生成 1 mol NaCl时放出热量 411 kJ。 2、有关燃烧热的计算 【例 2】乙醇的燃烧热 H=-1366.8 kJ/ mol，在 25 、101kPa时， 1 kg 乙醇充分燃烧后放出多少热量？ 【解】 n(C2H5OH) = 1000 g / 46gmol-1 =21.74mol 1 kg C2H5OH燃烧后产生的热量： 1366.8 kJ/ mol 21.74mol=2.971 104kJ 答： 1 kg C2H5OH燃烧后放出 2.971 104kJ的热量。 3、应用盖斯定律的计算 【例 3】已知下列反应的反应热 CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) H1= -870.3 kJ/mol C(s) + O2 (g) = CO2(g) H2= -393.5 kJ/mol H2(g) + O2(g) =H2O(l) H3= -285.8 kJ/mol 试计算下述反应的反应热： 2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) = CH3COOH (l) 【解】分析各 热化学 方程式的关系，知 道将（ 1）式反写（相当于逆反应， H变号），（ 2）（ 3）式各乘以 2，并将三者相加，即可求出上述反应的反应热。 2C(s) + 2O2 (g) = 2CO2(g) H2= -787.0 kJ/mol 2H2(g) + O2(g) =2H2O(l) H3= -571.6 kJ/mol +) 2CO2(g)+2H2O(l) =CH3COOH(l)+2O2(g) - H1= 870.3 kJ/mol - 2C(s) +2H2(l)+O2(g)=CH3COOH(l) H= -488.3 kJ/mol 答：反应 2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) = CH3COOH (l) 的 反应热为 - 488.3kJ/mol 练习 1、 火箭发射 时可 用肼 （ N2H4）作燃料，以二氧化氮作氧化剂 ， 反应 生成 氮气和水蒸气。 已知： N2(g)+2O2(g) = 2NO2(g) H1=+67.2kJ/mol N2H4(g)+O2(g) = N2(g)+2H2O(g) H2=-534kJ/mol 则 N2H4与 NO2写出发射火箭反应的热化学方程式。 2 N2H4(g)+ 2NO2(g) = 3N2(g)+4H2O(g) H=-1135.7kJ/mol 2、 将煤转化为水煤气的主要反应为 : C (s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) .已知 : C (s) + O2(g) = CO2(g) H1=-393.5kJ/mol H2(g) + O2(g) = H2O(g) H2=-242.0kJ/mol CO(g) + O2(g) = CO2(g) H3=-283.0kJ/mol 写出制取水煤气的热化学方程式 。 C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) H=+131.5kJ/mol 比较反应热数据可知 ,1mol H2和 1mol CO完全燃烧放出的热量之和比 1mol C(s)完全燃烧放出的热量（ ）。 甲同学据此认为“煤炭燃烧时加用量水可以使煤炭燃烧时放出更多的热量”。 乙同学根据盖斯定律通过计算，认为“将煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与直接燃烧煤放出的热量一样多”。 你的观点呢？ 乙同学是怎样计算的？你能重现乙的计算过程吗？ 乙同学的计算过程 C(s) + H2O(g) + O2(g) CO 2(g) + H2O(g) H1 C(s)+H2O(g)+O2(g) CO(g)+ H 2(g)+O2(g) H2 CO(g)+H2(g)+O2(g) CO(g)+H 2O(g)+1/2O2(g) H3 CO(g)+H2O(g)+1/2O2(g) CO 2(g)+H2O(g) H4 则有： H1 = H2+ H3+ H4 练习 3、已知 25 、 101kPa下，石墨、金刚石的燃烧的热化学方程式分别为： C(石墨 )+O2(g)=CO2(g) H1=-393.5kJ/mol C(金刚石 )+O2(g)=CO2(g) H2=-395.0kJ/mol 据此判断，下列说法中正确的是（ ）。 A、由石墨制金刚石是吸热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的低 B、由石墨制金刚石是吸热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的高 C、由石墨制金刚石是放热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的低 D、由石墨制金刚石是放热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的高 A 练习 4、依据 H2和 CO的燃烧热数据，某 H2和 CO的混合气体完全燃烧放出 113.74kJ/mol热量，同时生成 3.6g液态水，则原混合气体中 H2