高中化学 1.1.2 反应焓变的计算配套课件 鲁科版选修4.ppt

第2课时反应焓变的计算 1 理解盖斯定律的内容 2 能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算 3 通过盖斯定律的应用 体会其在科学研究中的意义 一 盖斯定律 1 怎样理解盖斯定律 2 盖斯定律有什么意义 1 概念对于一个化学反应 无论是一步完成 还是分几步完成 其反应 都是一样的 焓变 2 解读 1 反应热效应只与 有关 与过程无关 2 反应热总值一定 如图表示始态到终态的反应热 则 h 始态 终态 h1 h2 h3 h4 h5 二 盖斯定律的应用 1 焓变与化学反应过程是否有关系 2 如何应用盖斯定律计算焓变 1 转化关系 h1 a h2 h1 h2 h h1 h2 2 计算方法 若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到 则该化学反应的焓变即为这几个反应焓变的 代数和 1 化学反应的焓变与反应途径密切相关 分析 化学反应的焓变只与反应的始态 终态有关 与过程无关 2 化学反应的热效应与参与反应的各物质的聚集状态有关 分析 物质的聚集状态不同 就会具有不同的能量 会直接影响反应热的数值 3 等量的氢气完全燃烧生成液态水比生成气态水时放出的热量多 分析 物质的聚集状态不同 能量不同 气态 液态 固态 4 如果一个化学方程式通过其他几个化学方程式相加减而得到 则该反应的焓变为相关化学反应的焓变的代数和 分析 由盖斯定律的内容可知 一步反应可以看做几步反应的加和 其焓变也是如此 一 盖斯定律的运用1 热化学方程式的书写与盖斯定律的应用 1 运用盖斯定律求化学反应的反应热时 常需要将多个反应进行变式加减 变式时常涉及热化学方程式物质化学计量数的扩大或缩小 2 热化学方程式中物质的聚集状态不同 反应的焓变数值也会不同 2 虚拟途径运用盖斯定律计算反应热某些化学反应可能实际历程比较复杂 甚至不能直接进行 可以设计一个分步的甚至是虚拟的途径 尽管设计的途径跟实际的途径可能不同 但它们的热效应是相同的 如图所示 a b的反应可以设计成a c b的过程 根据盖斯定律 则有 h h1 h2 特别提醒 1 当反应方程式进行加减计算时 h也同样要进行加减运算 且变化的倍数与方程式变化的倍数相同 2 当设计的反应逆向进行时 其反应热与正反应的反应热数值相等 符号相反 典例1 2011 海南高考 已知 2zn s o2 g 2zno s h 701 0kj mol 12hg l o2 g 2hgo s h 181 6kj mol 1则反应zn s hgo s zno s hg l 的 h为 a 519 4kj mol 1b 259 7kj mol 1c 259 7kj mol 1d 519 4kj mol 1 思路点拨 解答本题时要注意以下两点 1 已知方程式不能简单加减 要注意与所求方程式的化学计量数差别 2 方程式加减时注意 h也要进行相应的加减 解析 选c 给两个反应标号 2zn s o2 g 2zno s h 701 0kj mol 1 2hg l o2 g 2hgo s h 181 6kj mol 1 则所求反应可表示为 1 2 则其 h 701 0kj mol 1 181 6kj mol 1 1 2 259 7kj mol 1 方法技巧 运用盖斯定律计算反应热的解题流程 1 变 根据发生的总反应 将各反应途径进行相应的改变 即 若在各分步反应中是产物 但在总反应中是产物 则在变化时将分步反应中的产物变为反应物 反应物变为产物 焓变变为其相反数 反之亦然 将各分步反应中各物质的化学计量数变为与总反应式中对应物质的化学计量数 焓变的数值作相应的改变 2 加 最后将变化所得的各分步反应叠加 将等号两边相同的物质抵消 焓变的数值相加 即得该反应的热化学方程式和反应热 变式训练 2012 广东高考节选 碘也可用作心脏起搏器电源 锂碘电池的材料 该电池反应为2li s i2 s 2lii s h已知 4li s o2 g 2li2o s h1 4lii s o2 g 2i2 s 2li2o s h2 则该电池反应的 h 解析 根据盖斯定律可知要想得到2li s i2 s 2lii s 只需要将 反应乘以1 2减去 反应乘以1 2即可 答案 h1 h2 2 二 反应焓变的计算方法1 根据热化学方程式计算 反应热与反应物各物质的物质的量成正比 2 根据反应物和产物的总能量计算 h 产物的总能量 反应物的总能量 3 根据反应物和产物的总键能 拆开1mol化学键所吸收的能量 计算 h 反应物的总键能 产物的总键能 4 根据物质燃烧放热的数值计算 5 根据盖斯定律计算 将热化学方程式进行适当的 乘 除 加 减 等变形后 由过程的热效应进行计算 比较 特别提醒 1 求总反应的焓变 不能简单地将各个方程式的焓变进行加和 2 对于一定条件下的可逆反应的 h 其数值是定值 平衡移动能改变吸收或放出的热量 但不会使 h发生改变 典例2 2011 北京高考 25 101kpa下 h1 414kj mol 1 2na s o2 g na2o2 s h2 511kj mol 1下列说法正确的是 a 和 产物的阴阳离子个数比不相等b 和 生成等物质的量的产物 转移电子数不同c 常温下na与足量o2反应生成na2o 随温度升高生成na2o的速率逐渐加快d 25 101kpa下 na2o2 s 2na s 2na2o s h 317kj mol 1 思路点拨 解答本题时要注意以下两点 1 掌握钠的主要化学性质是解答这道题目的基础 如钠与氧气的反应在不同条件下的产物 2 运用盖斯定律进行反应方程式的加减计算 才能顺利得出d项的方程式 解析 选d na2o中 na 与o2 个数比为2 1 na2o2中 na 与o22 个数比也为2 1 a错 和 反应中 若生成等物质的量的产物 转移电子数目相同 b错 当温度升高时 na与o2反应会生成na2o2 c错 2 即可得到要求的方程式 d正确 延伸探究 请书写na2o转化成na2o2的热化学方程式 提示 由题干中的两个热化学方程式 用 可得反应的热化学方程式为 h 97kj mol 1 变式备选 已知热化学方程式2so2 g o2 g 2so3 g h qkj mol 1 q 0 则下列说法正确的是 a 2molso2 g 和1molo2 g 所具有的内能小于2molso3 g 所具有的内能b 将2molso2 g 1molo2 g 置于一密闭容器中充分反应后放出qkj的热量c 升高温度 平衡向正反应方向移动 上述热化学方程式中的q值减小d 如将一定量so2 g 和o2 g 置于某密闭容器中充分反应后放热qkj 则此过程中有2molso2 g 被氧化 解析 选d h qkj mol 1 q 0 可知反应放热 则反应物的能量和大于产物的能量和 a错 因为是可逆反应 不会进行彻底 所以2molso2 g 1molo2 g 置于一密闭容器中充分反应后放出的能量应小于qkj b错 升高温度 反应向吸热方向 即该反应的逆向移动 而且 反应的焓变不随平衡的移动改变 c错 1 下列说法不正确的是 a 化学反应过程中 一定有化学键的断裂和形成b 盖斯定律实质上是能量守恒定律的体现c 反应前后原子种类和数目不变遵循的是质量守恒定律d 需要加热才能进行的反应 一定是吸热反应 解析 选d 反应是放热还是吸热与反应物具有的总能量和生成物具有的总能量相对大小有关 与是否需要加热没有直接的关系 2 s 单斜 和s 正交 是硫的两种同素异形体 已知 s 单斜 s o2 g so2 g h1 297 16kj mol 1 s 正交 s o2 g so2 g h2 296 83kj mol 1 s 单斜 s s 正交 s h3 下列说法正确的是 a h3 0 33kj mol 1b 单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应c s 单斜 s s 正交 s h3 0 正交硫比单斜硫稳定d s 单斜 s s 正交 s h3 0 单斜硫比正交硫稳定 解析 选c 则 h3 h1 h2 297 16kj mol 1 296 83kj mol 1 0 33kj mol 1 a错 由a项分析可知单斜硫转化为正交硫的反应是放热反应 b错 正交硫的能量低 正交硫更稳定 c对 d错 3 2012 济南高二检测 在298k 100kpa时 已知 2h2o g o2 g 2h2 g h1cl2 g h2 g 2hcl g h22cl2 g 2h2o g 4hcl g o2 g h3 h3与 h1和 h2间的关系正确的是 a h3 h1 2 h2b h3 h1 h2c h3 h1 2 h2d h3 h1 h2 解析 选a 本题考查盖斯定律 意在考查考生对盖斯定律的运用能力及对反应热的计算能力 设提供的三个热化学方程式分别为 根据盖斯定律 由 2可以得到 故 h1 2 h2 h3 a项正确 4 在同温同压下 下列各组热化学方程式中 h1 h2的是 a 2h2 g o2 g 2h2o l h12h2 g o2 g 2h2o g h2b s g o2 g so2 g h1s s o2 g so2 g h2c c s 1 2o2 g co g h1c s o2 g co2 g h2d h2 g cl2 g 2hcl g h11 2h2 g 1 2cl2 g hcl g h2 解析 选c 物质的聚集状态不同 能量不同 反应焓变也不同 当反应物相同时 生成液态产物放热更多 a错 当产物相同时 反应物为气态时放出的能量更多 b错 燃烧生成更稳定产物时放出能量更多 h更小 c对 物质的量越多 放出能量越多 h越小 d错 5 2012 东莞高二检测 在一定条件下 s8 s 和o2 g 发生反应依次转化为so2 g 和so3 g 反应过程和能量关系可用下图简单表示 图中的 h表示生成1mol产物的数据 1 写出表示s8燃烧生成so2的热化学方程式 2 写出so3分解生成so2和o2的热化学方程式 3 若已知硫氧键的键能为dkj mol 1 氧氧键的键能为ekj mol 1 则s8分子中硫硫键的键能为 已知s8分子中含有8个硫硫键 解析 1 由于s8完全燃烧生成8molso2 则该反应的热效应 h 8akj mol 1 2 由于生成1molso3放出bkj的热量 则分解1molso3应吸收bkj热量 3 根据s8燃烧的热化学方程式s8 s 8o2 g 8so2 g h 8akj mol 1 设硫硫键的键能为ex 则 8ex 8ekj mol 1 8 2dkj mol 1 8akj mol 1则ex 2d e a kj mol 1 答案 1 s8 s 8o2 g 8so2 g h 8akj mol 1 2 2so3 g 2so2 g o2 g h 2bkj mol 1 3 2d e a kj mol 1 含氮废水处理中的能量变化探究某氮肥厂排放的废水中的氮元素多以nh4 和nh3 h2o的形式存在 该废水的处理流程如下 思考探究 1 过程 加naoh溶液 调节ph至9后 升温至30 通空气将氨赶出并回收 请用离子方程式表示加naoh的作用并用平衡移动原理解释通空气的目的是什么 提示 加入naoh后主要反应是nh4 oh nh3 h2o 当通入空气后由于溶液中存在平衡nh3 h2onh3 h2o 故可将其中的nh3排出 促进平衡正向移动 从而尽可能多地将氨赶出 2 过程 在微生物作用的条件下 nh4 经过两步反应被氧化成no3 两步反应的能量变化示意图如下 根据图示关系你能判断出第一步反应是放热反应还是吸热反应 为什么 提示 放热反应 因反应物能量比产物能量高 根据上述两图示关系 写出1molnh4 aq 全部转化为no3 aq 的热化学方程式 提示 由第一步反应图式可知 a nh4 aq 1 5o2 g no2 aq 2h aq h2o l h 273kj mol 1由第二步反应图示可知 b no2 aq 0 5o2 g no3 aq h 93kj mol 1所以 a b可得 n