盖斯定律反应热的计算ppt课件.ppt

第三节化学反应热的计算 1 第三节化学反应热的计算 学习目标 1 从能量守恒角度理解并掌握盖斯定律 2 能正确运用盖斯定律解决具体问题 3 学会化学反应热的有关计算 第一章化学反应与能量 2 1 已知 H2 g Cl2 g 2HCl g H 184 6kJ mol则反应HCl g 1 2H2 g 1 2Cl2 g 的 H为 A 184 6kJ molB 92 3kJ molC 369 2kJ molD 92 3kJ mol 复习 D 2 甲硅烷 SiH4 是一种无色气体 遇到空气能发生爆炸性自燃 生成SiO2和水 已知室温下1g甲硅烷自燃放出44 6kJ热量 其燃烧热化学方程式为 SiH4 g O2 g SiO2 s H2O l H 1427 2kJ mol 规律 正逆 反应的反应热效应数值相等 符号相反 3 在化学科研中 经常要测量化学反应的反应热 但是某些物质的反应热 由于种种原因不能直接测得 只能通过化学计算的方式间接获得 如对于反应 C s 1 2O2 g CO g 因为C燃烧时不可能完全生成CO 总有一部分CO2生成 因此这个反应的 H无法直接测得 那么该反应的反应热是如何确定的呢 问题情景 此外 在生产中 对燃料的燃烧 反应条件的控制以及废热的利用 也需要进行反应热的计算 4 1 定义 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 一 盖斯定律 5 盖斯是俄国化学家 早年从事分析化学研究 1830年专门从事化学热效应测定方法的改进 曾改进拉瓦锡和拉普拉斯的冰量热计 从而较准确地测定了化学反应中的能量 1836年经过多次试验 他总结出一条规律 在任何化学反应过程中的热量 不论该反应是一步完成的还是分步进行的 其总热量变化是相同的 1840年以热的加和性守恒定律形式发表 这就是举世闻名的盖斯定律 盖斯定律是断定能量守恒的先驱 也是化学热力学的基础 当一个不能直接发生的反应要求计算反应热时 便可以用分步法测定反应热并加和起来而间接求得 故而我们常称盖斯是热化学的奠基人 盖斯的生平事迹 6 A B 请思考 由起点A到终点B有多少条途径 从不同途径由A点到B点的位移有什么关系 登山的高度与上山的途径无关 只与起点和终点的相对高度有关 为了理解盖斯定律 可以以登山为例 7 H2 0 H1 0 S 始态 L 终态 H1 H2 0 以能量守恒定律来论证盖斯定律 8 如何理解盖斯定律 H H1 H2之间有何关系 H H1 H2 B H A C H1 H2 9 CO g C s CO2 g 例1 C s 1 2O2 g CO g H1 CO g 1 2O2 g CO2 g H2 283 0kJ mol C s O2 g CO2 g H3 393 5kJ mol H1 H2 H3 H1 H3 H2 393 5kJ mol 283 0kJ mol 110 5kJ mol 10 下列数据表示H2的燃烧热吗 H2 g 1 2O2 g H2O g H1 241 8kJ mol H2 g 1 2O2 g H2O l H H1 H2 285 8kJ mol 实例2 那么 H2的燃烧热 H究竟是多少 如何计算 11 有些化学反应进行很慢或不易直接发生 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 2 盖斯定律的应用 关键 目标方程式的 四则运算式 的导出 方法 1 写出目标方程式确定 过渡物质 要消去的物质 2 然后用消元法逐一消去 过渡物质 导出 四则运算式 消去的技巧 目标方程式和已知方程式同类物质 同为反应物或同为生成物 相加 不同类物质 一个为反应物与一个为生成物相减 遵循数学基本原则 12 例1 已知下列各反应的焓变 Ca s C s 石墨 3 2O2 g CaCO3 s H 1206 8kJ mol Ca s 1 2O2 g CaO s H 635 1kJ mol C s 石墨 O2 g CO2 g H 393 5kJ mol试求 CaCO3 s CaO s CO2 g 的焓变 H 178 2kJ mol 13 例2 写出石墨变成金刚石的热化学方程式 25 101kPa时 石墨能直接变成金刚石吗 查燃烧热表知 C 石墨 s O2 g CO2 g H1 393 5kJ mol C 金刚石 s O2 g CO2 g H2 395 0kJ mol 所以 得 C 石墨 s C 金刚石 s H 1 5kJ mol 14 例3 同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢 有时还很不完全 测定反应热很困难 现在可根据盖斯提出的观点 不管化学反应是一步完成或分几步完成 这个总过程的热效应是相同的 已知 P4 s 白磷 5O2 g P4O10 s H1 2983 2kJ mol P s 红磷 5 4O2 g 1 4P4O10 s H2 738 5kJ mol 试写出白磷转化为红磷的热化学方程式 P4 s 白磷 4P s 红磷 H 29 2kJ mol 4 15 小结 1 热化学方程式与数学上的方程式相似 可以移项同时改变正 负号 当热化学方程式中各物质的化学计量数改变 其反应热数值改变相同的倍数 2 根据盖斯定律 可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其 H相加或相减 得到一个新的热化学方程式 3 可燃物产生的热量 可燃物的物质的量 燃烧热 16 注意事项 1 热化学方程式乘上某一个数时 反应热数值也须乘上该数 2 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 3 将一个热化学方程式颠倒时 H的 号必须随之改变 17 你知道神六的火箭燃料是什么吗 例4 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 2N2H4 g 2NO2 g 3N2 g 4H2O l H 1135 2kJ mol 2 18 思考 为什么在热化学反应方程式中通常可不表明反应条件 正逆反应的反应热效应数值相等 符号相反 不能省去 练习 1 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 热化学方程式还可以表示理论可进行实际难进行的化学反应 C 石墨 s O2 g CO2 g H 393 5kJ mol CO2 g C 石墨 s O2 g H 393 5kJ mol 19 2 已知 CO g 1 2O2 g CO2 g H1 283 0kJ mol H2 g 1 2O2 g H2O l H2 285 8kJ mol C2H5OH l 3O2 g 2CO2 g 3H2O l H3 1370kJ mol试计算 2CO g 4H2 g H2O l C2H5OH l 的 H 解 根据盖斯定律 反应 不论是一步完成还是分几步完成 其反应热效应都是相同的 下面就看看反应 能不能由 三个反应通过加减乘除组合而成 也就是说 看看反应 能不能分成 几步完成 2 4 所以 H H1 2 H2 4 H3 283 2 2 285 8 4 1370kJ mol 339 2kJ mol 20 3 在100g碳不完全燃烧所得气体中 CO占1 3体积 CO2占2 3体积 且C s 1 2O2 g CO g H 110 35kJ molCO g 1 2O2 g CO2 g H 282 57kJ mol与这些碳完全燃烧相比 损失的热量是 392 92kJB 2489 44kJC 784 92kJD 3274 3kJ C 21 利用反应热的概念 盖斯定律 热化学方程式进行有关反应热的计算 题型一 有关热化学反应方程式的的含义及书写 题型二 燃烧热 中和热的判断 求算及测量 二 反应热的计算 22 具体内容 1 已知一定量的物质参加反应放出的热量 写出其热化学反应方程式 2 有关反应热的计算 1 盖斯定律及其应用 2 根据一定量的物质参加反应放出或吸收的热量 或根据已知的热化学方程式 进行有关反应热的计算或比较大小 Q n H 比热公式 H cm T 23 3 利用键能计算反应热 H E 吸 E 放 H 反应物的键能总和 生成物的键能总和 H E 生成物 E 反应物 H的计算数值 吸 放 24 练习2 2010 广东高考 在298K 101kPa时 已知 2H2O g O2 g 2H2 g H1Cl2 g H2 g 2HCl g H22Cl2 g 2H2O g 4HCl g O2 g H3则 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 A 25 A 26 A 3 2 即得目标方程式 故有 H 3 2 H2 H1 824 35kJ mol 1 27 练习5 已知下列反应的反应热为 1 CH3COOH l 2O2 g 2CO2 g 2H2O l H1 870 3kJ mol 2 C s O2 g CO2 g H2 393 5kJ mol 3 H2 g 1 2O2 g H2O l H3 285 8kJ mol试计算下列反应的反应热 2C s 2H2 g O2 g CH3COOH l 2 2 得 H 2 H2 2 H3 2 393 5 2 285 8 870 3 488 3kJ mol 28 练习6 由金红石 TiO2 制取单质Ti 涉及到的步骤为 TiO2TiCl4Ti已知 C s O2 g CO2 g H 393 5kJ mol 1 2CO g O2 g 2CO2 g H 566kJ mol 1 TiO2 s 2Cl2 g TiCl4 s O2 g H 141kJ mol 1则TiO2 s 2Cl2 g 2C s TiCl4 s 2CO g 的 H 29 连接高考 练习6 焙烧产生的SO2可用于制硫酸 已知25 101kPa时 2SO2 g O2 g 2SO3 g H1 一197kJ mol 2H2O g 2H2O 1 H2 一44kJ mol2SO2 g O2 g 2H2O g 2H2SO4 l H3 一545kJ mol 则SO3 g 与H2O l 反应的热化学方程式是 SO3 g H2O l H2SO4 l H 152kJ mol 1 30 练习7 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 NH4 2HCO3 aq H2反应 NH4 2CO3 aq H2O l CO2 g 2 NH4 2HCO3 aq H3请回答下列问题 H3与 H1 H2之间的关系是 H3 2 H2 H1 31 练习8 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 H14LiI s O2 g 2I2 s 2Li2O s H2则电池反应的 H 1 2 H1 H2 32 练习9 将煤转化为清洁气体燃料 已知 H2 g 1 2O2 H2O g H 241 8kJ mol 1C s H 110 5kJ mol 1写出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 33 练习10 已知下列热化学方程式 1 Fe2O3 s 3CO g 2Fe s 3CO2 g H 25kJ mol 1 2 3Fe2O3 s CO g 2Fe3O4 s CO2 g H 47kJ mol 1 3 Fe3O4 s CO g 3FeO s CO2