高中化学 1.1.2 反应热的测量与计算 能源的充分利用课件 苏教版选修4.ppt

第2课时反应热的测量与计算能源的充分利用 目标定位 1 初步学习测定化学反应的反应热的实验方法 能正确分析误差产生的原因 并能采取适当措施减小误差 2 知道盖斯定律的内容 能运用盖斯定律计算化学反应的反应热 3 了解标准燃烧热 热值的概念 4 了解常见的节能措施及节能的意义 5 了解化学在解决能源危机中的重要作用及常用的节能方法 基础清单 一 反应热的测量与计算1 反应热的测量 1 原理 反应热 h cm t c 反应溶液的比热容 指单位质量的某种物质温度升高 时所吸收的热量 t 反应体系的温度变化 1 2 仪器 简易量热计 测定反应前后溶液的温度 使反应充分进行 体系的温度均匀 保温作用 反应容器 2 反应热的计算 盖斯定律 1 内容 一个化学反应 无论是一步完成 还是分几步完成 其总的热效应是 的 2 本质 化学反应的焓变只与反应的 和 有关 而与反应的途径无关 如图所示 完全相同 起始状态 最终状态 h1 h2 h3 h4 h5 3 应用 运用盖斯定律可以方便地计算出不易测定的反应的热效应 若一个反应的化学方程式可由另外几个反应的化学方程式相加减得到 则该反应的焓变亦可以由这几个反应的焓变 而得到 相 加减 二 能源的充分利用1 能源 1 我国主要能源及使用形式 我国目前使用的主要能源是 使用的能量的主要形式是 和 2 新能源 主要包括太阳能 氢能 核能 风能 生物质能 地热能 潮汐能等 化石 燃料 电能 热能 2 衡量燃料燃烧放出热量大小的物理量 1 标准燃烧热 在101kpa下 物质完全燃烧的反应热 2 热值 物质完全燃烧所放出的热量 1mol 1g 思考辨析 1 判断正误 1 化石燃料主要包括石油 煤和天然气 它们蕴藏量无限 可以再生 分析 化石燃料蕴藏量有限 不可再生 2 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 3 在101kpa时 1molh2完全燃烧生成1mol水蒸气时所放出热量称为氢气的标准燃烧热 分析 完全燃烧时h2应转化为h2o l 而不是h2o g 2 问题思考 1 ch4的标准燃烧热 h 890 3kj mol 1 所表示的含义是什么 分析 表示25 101kpa时 1molch4完全燃烧生成co2 g 和h2o l 所放出的热量为890 3kj 2 如何理解标准燃烧热中的 完全燃烧 分析 完全燃烧生成稳定的氧化物是指在常温常压下能稳定存在的氧化物 如c转化成co2 g s转化成so2 g h2转化成h2o l 注意 氢的燃烧产物不能是气态 知识链接 生物质能太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式 即以生物质为载体的能量 它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用 可转化为常规的固态 液态和气态燃料 取之不尽 用之不竭 是一种可再生能源 同时也是唯一一种可再生的碳源 生物质能的原始能量来源于太阳 地热能大部分是来自地球深处的可再生性热能 它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变 还有一小部分能量来自太阳 大约占总的地热能的5 表面地热能大部分来自太阳 地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后 把热量从地下深处带至近表层 地热能不但是无污染的清洁能源 而且如果热量提取速度不超过补充的速度 那么热能是可再生的 一 标准燃烧热和中和热1 标准燃烧热的含义 2 标准燃烧热与中和热的比较 知识备选 能源的分类 思 悟 1 已知氢气的标准燃烧热为 h 285 8kj mol 1 应该怎样计算10g氢气完全燃烧生成稳定氧化物放出的能量呢 提示 根据可燃物的燃烧热计算可燃物完全燃烧放出的热量公式 放出的热量q n 可燃物 h 可燃物 10g氢气的物质的量为5mol 则放出的热量为q 5mol 285 8kj mol 1 1429kj 2 已知h oh h2o h 57 3kj mol 1 0 5molh2so4和0 5molba oh 2完全反应放出的热量也是57 3kj吗 提示 不是 中和热的实质是h oh 结合生成h2o 若反应过程中有其他物质生成 如生成沉淀或难电离的其他物质等 这部分反应热不应计在中和热内 h2so4和ba oh 2反应生成了baso4沉淀 二 盖斯定律的应用1 加合法 1 方法 运用所给热化学方程式通过加减 或乘除 的方法得到所求热化学方程式 同时反应热也做相应的变化 2 举例 已知 2h2 g o2 g 2h2o g h1 483 6kj mol 1 h2o g h2o l h2 44 0kj mol 1写出h2 g o2 g h2o l 的热化学方程式根据盖斯定律 将 便得出h2 g o2 g h2o l h h1 h2 483 6kj mol 1 44 0kj mol 1 285 8kj mol 1所求热化学方程式为h2 g o2 g h2o l h 285 8kj mol 1 2 虚拟路径法 1 原理 先根据题意虚拟转化过程 然后根据盖斯定律列式求解 即可求得待求的反应热 可表示如下若反应物a变为生成物d 可以有两个途径 则有 h h1 h2 h3 2 实例 已知下列两个热化学方程式 p4 s 白磷 5o2 g p4o10 s h1 2983 2kj mol 1p s 红磷 o2 g p4o10 s h2 738 5kj mol 1 若要写出白磷转化为红磷的热化学方程式可虚拟如下过程 根据盖斯定律 h h1 h2 4 2983 2kj mol 1 738 5kj mol 1 4 29 2kj mol 1 则白磷转化为红磷的热化学方程式为p4 s 白磷 4p s 红磷 h 29 2kj mol 1 思 悟 1 已知 c s o2 g co g h1 co g o2 g co2 g h2 283 0kj mol 1 c s o2 g co2 g h3 393 5kj mol 1如何求 h1 提示 几个化学方程式的关系 则 h1 h2 h3 即 h1 h3 h2 393 5kj mol 1 283 0kj mol 1 110 5kj mol 1 2 已知 2h2 g o2 g 2h2o l h1 571 6kj mol 1 2h2 g o2 g 2h2o g h2 483 6kj mol 1 求h2o l h2o g h3 提示 若写出h2o l h2o g h3 可虚拟如下过程 根据盖斯定律 h3 h2 h1 2 483 6kj mol 1 571 6kj mol 1 2 44kj mol 1 类型一标准燃烧热和中和热 典例 下列关于热化学反应的描述中正确的是 a 500 30mpa下 将0 5moln2和1 5molh2置于密闭的容器中充分反应生成nh3 g 放热19 3kj 其热化学方程式为n2 g 3h2 g 2nh3 g h 38 6kj mol 1b hcl和naoh反应的中和热 h 57 3kj mol 1 则h2so4和ca oh 2反应的中和热 h 2 57 3 kj mol 1 c co g 的标准燃烧热 h 283 0kj mol 1 则反应2co2 g 2co g o2 g 的 h 2 283 0kj mol 1d 1mol乙醇燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是乙醇的标准燃烧热 解题指南 解答本题时要注意以下两点 1 完全燃烧时c co2 h h2o l 2 中和热不包括溶解热 沉淀热等 解析 选c a项 热化学方程式所对应的反应热是指反应物完全转化为生成物时的热量变化 题干中反应放出19 3kj的热量时 n2和h2并不能完全转化为nh3 故1moln2和3molh2若完全反应 放出的热量应大于38 6kj 故a错 b项 因本反应中生成了caso4沉淀 形成沉淀时也会放出热量 故 h 2 57 3 kj mol 1 b错 c项 由co g 的标准燃烧热 h 283 0kj mol 1可知 2co g o2 g 2co2 g h 2 283 0kj mol 1 热化学方程式相反 h符号相反 故2co2 g 2co g o2 g 的 h 2 283 0kj mol 1 c正确 d项 标准燃烧热所指的是生成稳定的化合物 水应为液态 d错误 误区警示 正确理解可逆反应中的 h和中和热 1 正确理解可逆反应中的 h 可逆反应的热化学方程式中的 h表示的是反应已完成的热量变化 与反应是否可逆无关 h应该是反应物完全反应后放出的热量 也指生成相应物质的量的生成物 需要相应反应物的物质的量的对应热量 2 正确认识中和热 在稀溶液中 酸跟碱发生中和反应生成1mol水时的反应热叫做中和热 其中必须是酸和碱的稀溶液 因为浓酸溶液和浓碱溶液在相互稀释时会放热 其放出的热量大于57 3kj mol 1 弱酸或弱碱在中和反应中由于电离吸收热量 其放出的热量小于57 3kj mol 1 中和热也不应包括沉淀热 水解热等 变式训练 2013 杭州高二检测 已知反应 101kpa时 c s o2 g co g h1 110 5kj mol 1 稀溶液中 h aq oh aq h2o l h2 57 3kj mol 1下列结论正确的是 a 若碳的标准燃烧热用 h3来表示 则 h3 h1c 浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应的中和热为 h 57 3kj mol 1d 稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水 放出57 3kj热量 解析 选a a项 1molc s 完全燃烧生成co2时放出的热量大于不完全燃烧生成co时放出的热量 所以若碳的标准燃烧热用 h3来表示 则 h3 h1 正确 b项错误 c项 浓硫酸溶于水时放出大量的热 所以与稀氢氧化钠溶液反应生成1molh2o放出的热量应大于57 3kj 错误 d项 醋酸是弱电解质 电离时吸热 所以稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水 放出热量小于57 3kj 错误 类型二盖斯定律的应用 典例 1 2013 浙江高考节选 捕碳技术 主要指捕获co2 在降低温室气体排放中具有重要的作用 目前nh3和 nh4 2co3已经被用作工业捕碳剂 它们与co2可发生如下可逆反应 反应 2nh3 l h2o l co2 g nh4 2co3 aq h1 反应 nh3 l h2o l co2 g nh4hco3 aq h2反应 nh4 2co3 aq h2o l co2 g 2nh4hco3 aq h3则 h3与 h1 h2之间的关系是 h3 2 2013 天津高考节选 为减少so2的排放 常将煤转化为清洁气体燃料 已知 h2 g o2 g h2o g h 241 8kj mol 1c s o2 g co g h 110 5kj mol 1写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式 3 2013 广东高考节选 大气中的部分碘源于o3对海水中i 的氧化 将o3持续通入nai溶液中进行模拟研究 o3将i 氧化成i2的过程由3步反应组成 i aq o3 g io aq o2 g h1 io aq h aq hoi aq h2 hoi aq i aq h aq i2 aq h2o l h3总反应的化学方程式为 其反应热 h 4 2013 四川高考节选 焙烧明矾的化学方程式为4kal so4 2 12h2o 3s 2k2so4 2al2o3 9so2 48h2o 焙烧产生的so2可用于制硫酸 已知25 101kpa时 2so2 g o2 g 2so3 g h1 197kj mol 1 h2o g h2o l h2 44kj mol 1 2so2 g o2 g 2h2o g 2h2so4 l h3 545kj mol 1 则so3 g 与h2o l 反应的热化学方程式是 解题指南 解得本题的关键是分清已知热化学方程式与目标热化学方程式的区别 然后将已知热化学方程式进行合理运算得到目标方程式 解析 1 根据题中三个反应 反应 反应 2 反应 因此 h3 2 h2 h1 2 第二个式子减去第一个式子可得焦炭与水蒸气反应的热化学方程式 c s h2o g co g h2 g h 131 3kj mol 1 3 将已知3个化学方程式连加可得o3 g 2i aq 2h aq i2 aq o2 g h2o l 由盖斯定律得 h h1 h2 h3 4 将三个反应依次编号为 得so3 g h2o l h2so4 l h 130kj mol 1 答案 1 2 h2 h1 2 c s h2o g co g h2 g h 131 3kj mol 1 3 o3 g 2i aq 2h aq o2 g i2 aq h2o l h1 h2 h3 4 so3 g h2o l h2so4 l h 130kj mol 1 名师点评 讲解本题时应注意以下两点 1 运用乘法运算改变已知热化学方程式中各物质的化学计量数时 焓变的数值也要作相应的运算 2 最后将变化后所得的已知热化学方程式进行叠加得到目标热化学方程式时 焓变也要带着符号进行叠加运算 方法规律 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反应物 但在总反应中是生成物 则在变化时将分步反应中的生成物变为反应物 反应物变为生成物 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 即得该反应的化学方程式和反应热 变式训练 2013 海南高考 已知下列反应的热化学方程式 6c s 5h2 g 3n2 g 9o2 g 2c3h5 ono2 3 l h12h2 g o2 g 2h2o g h2c s o2 g co2 g h3则反应4c3h5 ono2 3 l 12co2 g 10h2o g o2 g 6n2 g 的 h为 a 12 h3 5 h2 2 h1b 2 h1 5 h2 12 h3c 12 h3 5 h2 2 h1d h1 5 h2 12 h3 解析 选a 利用方程式相加求新的方程式时应注意两点 1 如果分步反应与总反应中的物质在同一侧时应相加 将分步反应中的物质转移至另一侧时应该相减 2 可将分步反应乘以适当的化学计量数来求总反应方程式 整理方程式如下 将第1个方程式乘以2 并颠倒书写 将第2个方程式乘以5 将第3个方程式