人教版选修4 第1章第3节 化学反应热的计算 课件（33张）.ppt

在化学科学研究中 经常要通过实验测定物质在发生化学反应时所放出或吸收的热量 但是有些反应的反应热由于种种原因很难直接测得 只能通过化学计算的方式间接获得 例如 c s 1 2o2 g co g h3 第三节化学反应热的计算 它的一级火箭燃料采用的是液氧煤油 为了提供这么大的能量 我们需要加注多少吨燃料呢 长征五号 身高59 5米 起飞重量为643吨 起飞推力为833 8吨 近地轨道25吨 地球同步转移轨道14吨 燃煤工业锅炉正常工作一天可提供多少热能 烧开5kg常温的水 需要多少升煤气呢 在生产中对于燃料的燃烧 反应条件的控制以及 废热 的利用 也需要反应热计算 一 盖斯定律 1836年 瑞士化学家盖斯 g h hess 通过大量实验事实证明 即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 h h1 h2 不管化学反应是一步完成或分几步完成 其反应热是相同的 态 物质种类 物质的量 物质的状态及环境条件 对于盖斯定律的理解 生活实例 登山 某人从山下a到达山顶b 无论是翻山越岭攀登而上 还是坐缆车直奔山顶 其所处的海拔都高了300m 即山的高度与a b点的海拔有关 而与由a点到达b点的途径无关 用能量守恒定律论证盖斯定律 先从始态s变化到到终态l 体系放出热量 h10 经过一个循环 体系仍处于s态 因为物质没有发生变化 所以就不能引发能量变化 即 h1 h2 0 盖斯定律的用途 这些都给测量反应热造成了困难 利用盖斯定律可以间接地把它们的反应热计算出来 用来计算难于测量或不能测量的反应的反应热 盖斯定律在科学研究中的重要意义 有些反应进行得很慢 有些反应不容易直接发生 有些反应的产品不纯 有副反应发生 利用盖斯定律解决问题 图示法 c s co2 g h1 c s o2 g co2 g h1 c s 1 2o2 g co g h2 co g 1 2o2 g co2 g h3 根据盖斯定律 h1 h2 h3 h2 h1 h3 二 反应热的计算 利用热化学方程式 反应热 中和热 燃烧热等 的概念 盖斯定律进行有关反应热的计算 有关热化学方程式的计算 例1 已知 ch g 2o2 g co2 g 2h2o l h q1kj mol2h2 g o2 g 2h2o g h q2kj mol2h2 g o2 g 2h2o l h q3kj mol 常温下 取体积比为4 1的甲烷和氢气的混合气体11 2l 标况 经完全燃烧恢复常温 放出的热量为多少kj p13例1 钠与氯气起反应的化学方程式如下 na s cl2 g nacl s h kj mol 23g molx x 23g mol 17 87kj 1 0g 411kj mol 解 设生成1molnacl的反应热为x 23g mol x 1g 17 87kj 注意热化学方程式和有关单位正确书写 1g 17 87kj 例2 p13 解 设1kg乙醇燃烧后放出的热量为x c2h6o l 3o2 g 2co2 g 3h2o l h 1366 8kj mol 11366 8 27 14x x 1366 8 27 14 29710kj 答 1kg乙醇燃烧后放出29710kj热量 有关燃烧热的计算 可燃物完全燃烧产生的热量 可燃物的物质的量 其燃烧热 练习1 在101kpa时 1molch4完全燃烧生成co2和液态h2o 放出890 3kj的热量 ch4的燃烧热为多少 1000lch4 标准状况 燃烧后所产生的热量为多少 练习 在一定条件下 氢气和丙烷燃烧的热化学方程式为 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj molc3h8 g 5o2 g 3co2 g 4h2o l h 2220kj mol5mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放出3847kj的热量 则氢气和丙烷的体积比为 a 1 3b 3 1c 1 4d 1 1 b 285 8 x 5 x 2220 3847 方法1 c3h8 285 8 2220 h2 769 4 483 6 1450 6 方法2 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj molc3h8 g 5o2 g 3co2 g 4h2o l h 2220kj mol5mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放出3847kj的热量 化学键与反应热 h 焓变 的关系 有关反应热 h的计算 h e反应物的键能总和 e生成物的键能总和 例3 白磷与氧气可发生如下反应 p4 5o2 p4o10 已知断裂下列化学键1mol需要吸收的能量分别为 p pakj mol p obkj mol p ockj mol o odkj mol 根据上图的分子结构和有关数据估算该反应的 h 学会比较 学会总结 物质总能量与反应热 焓变 的关系 h e生成物能量总和 e反应物能量总和 有关盖斯定律的计算 应用盖斯定律的常用方法 虚拟路径法 若反应物a变为生成物d 可以有两个途径 由a直接变成d 反应热为 h 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 h h1 h2 h3 根据盖斯定律 例4 已知下列反应的反应热为 ch3cooh l 2o2 g 2co2 g 2h2o l h1 870 3kj mol c s o2 g co2 g h2 393 5kj mol h2 g 1 2o2 g h2o l h3 285 8kj mol试计算下述反应的反应热 h 2c s 2h2 g o2 g ch3cooh l h 加和法 2c s 2o2 g 2co2 g h2 787 0kj mol 2h2 g o2 g 2h2o l h3 571 6kj mol 2co2 g 2h2o l ch3cooh l 2o2 g h1 870 3kj mol 2c s 2h2 g o2 g ch3cooh l h 2 h2 2 h3 h1 加和法 确定待求反应的热化学方程式 目标热化学方程式 找出目标热化学方程式中各物质出现在已知热化学方程式中的位置 是同侧还是异侧 利用同侧相加 异侧相减进行处理 根据目标方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整已知热化学方程式中反应的化学计量数 并消去中间产物 实施叠加并确定反应热的变化 运用所给热化学方程式通过加减的方法得到所求的热化学方程式 目标热化学方程式 例5 某次发射火箭 用n2h4 肼 在no2中燃烧 生成n2 液态h2o 已知 n2 g 2o2 g 2no2 g h1 67 2kj mol n2h4 g o2 g n2 g 2h2o l h2 534kj mol 假如都在相同状态下 请写出发射火箭反应的热化学方程式 2 2n2h4 g 2no2 g 3n2 g 4h2o l h 1135 2kj mol 热化学方程式同乘以某一个数时 反应热的数值也必须乘以该数 热化学方程式相加减时 同种物质之间可相加减 反应热也随之相加减 带符号 将一个化学方程式颠倒时 h 号必须随之改变 但数值不变 计算过程中需代入数据 且数据必须带单位 应用盖斯定律进行简单计算 关键在于根据目标热化学方程式 对原热化学方程式进行恰当 变形 应用盖斯定律时的注意事项 反应热大小的比较 反应热 h的大小比较是高考考查反应热的常见题型 也是高中化学学习的难点 在进行 h的大小比较时 把反应热的 或 与反应热的数值看作一个整体进行比较 而比较两个反应放出或吸收热量的多少时 应去掉 进行比较 只比较数值 直接比较法 依据规律 经验和常识直接判断不同反应的 h的大小 吸热反应的 h肯定比放热反应的大 前者大于0 后者小于0 物质燃烧时 可燃物物质的量越大 燃烧放出的热量越多 但 h小 等量的可燃物完全燃烧所放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多 但 h小 同一反应 产物相同时 气态物质燃烧所放出的热量比固态物质燃烧所放出的热量多 但 h小 同一反应 反应物相同时 生成液态物质放出的热量比生成气态物质所放出的热量多 但 h小 中和反应生成等量的水时 强酸与强碱的稀溶液反应比弱酸与强碱 或强碱与弱酸 弱碱与弱酸 的稀溶液反应放出的热量多 但 h小 对于可逆反应 因反应不能进行完全 实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值 不同单质燃烧 能量高的放出的热量多 但 h小 如 金刚石比石墨能量高 两者燃烧金刚石放热多 对应 h越小 利用盖斯定律 设计不同反应途径 由能量守恒定律列式比较 利用盖斯定律比较法 反应 为 2h2o g 2h2o l h3 h2 h1 而 h3 0 所以 h2 h1 例如 同一反应 生成物状态不同时 2h2 g o2 g 2h2o g h1 2h2 g o2 g 2h2o l h2 同一反应 反应物状态不同时 s s o2 g so2 g h1 s g o2 g so2 g h2 反应 为 s s s g h3 h1 h2 而 h3 0 所以 h1 h2 h1 h2 h3 所以 h1 h2 两个有联系的不同反应相比 cs o2 g co2 g h1c s 1 2o2 g co g h2 co2 g h1 例6 常温下 已知 4al s 3o2 g 2al2o3 s h14fe s 3o2 g 2fe2o3 s h2下面关于 h1 h2的比较正确的是 a h1 h2b h1 h2c h1 h2d 无法计算 2al s fe2o3 s 2fe s 2al2o3 s h 0 图示比较法 画出化学变化过程中的能量变化图后 依据反应物的总能量与生成物的总能量的高低关系可以很方便地比较 h的大小 对于反应2a b 2c的能量变化如图所示 s s o2 g so2 g h1s g o2 g so2 g h2 s g o2 g s s o2 g so2 g h1 h2 已知下列热化学方程式 1 fe2o3 s 3co g 2fe s 3co2 g h 24 8kj