盖斯定律.ppt

第三节化学反应热的计算第1课时盖斯定律三维目标,H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)H1=-241.8kJ/mol那么，H2的燃烧热H究竟是多少？如何计算？已知：H2O(g)=H2O(l)H2=-44kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)H=H1+H2=-285.8kJ/mol,下列数据H1表示燃烧热吗？,判断,+=,思考,如何测出下列反应的反应热：C(s)+1/2O2(g)=CO(g)H1=?,C(s)+1/2O2(g)=CO(g)H1=?CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)H2=-283.0kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g)H3=-393.5kJ/mol,不能很好的控制反应的程度，故不能直接通过实验测得H1,+=，则H1+H2=H3所以，H1=H3-H2=-393.5kJ/mol+283.0kJ/mol=-110.5kJ/mol,上两例应用了什么规律？,影响反应热的因素,1、与温度、压强有关2、与物质的状态有关3、与反应物的用量有关4、与反应条件（途径）无关盖斯定律,盖斯定律,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。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。,盖斯定律的解释：能量的释放或吸收是以发生化学变化的物质为基础的，两者密不可分，但以物质为主。,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,H20,H10,S（始态）,L（终态）,H1+H20,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,名师解惑一、盖斯定律的特点1反应热效应只与始态、终态有关，与反应的途径无关。就像登山至山顶，不管选哪一条路走，山的海拔总是不变的。2反应热总值一定。如右图表示始态到终态的反应热，则HH1H2H3H4H5。,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。,二、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：写出目标方程式确定“过渡物质”（要消去的物质）然后用消元法逐一消去“过渡物质”，导出“四则运算式”。,应用盖斯定律计算反应热时应注意的事项1热化学方程式中物质的化学计量数同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。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。4若热化学方程式需相减，最好能先把被减方程式进行颠倒，然后相加，更不易出错。,三、盖斯定律在科学研究中的重要意义因为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)，这给测定反应热造成了困难。此时如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。例如：(1)C(s)O2(g)CO2(g)H1393.5kJmol1(2)CO(g)O2(g)CO2(g)H2283.0kJmol1求C(s)O2(g)CO(g)的反应热。,典例导析知识点1：盖斯定律的意义例1实验中不能直接测出由石墨和氢气反应生成甲烷的反应热，但可通过测出CH4、石墨及H2燃烧反应的反应热，再求由石墨生成甲烷的反应热。已知：CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l)H1890.3kJmol1C(石墨)O2(g)CO2(g)H2393.5kJmol1H2(g)O2(g)H2O(l)H3285.8kJmol1求：C(石墨)2H2(g)CH4(g)H4_,解析本题考查盖斯定律的理解和运用，可用“加合法”。因为反应式、之间有以下关系：2所以H4H22H3H1=-393.5kJmol-1+2(-285.8kJmol-1)-(-890.3kJmol-1)=-74.8kJmol1答案74.8kJmol1,跟踪练习1盖斯定律指出：化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体反应进行的途径无关。物质A在一定条件下可发生一系列转化，由右图判断下列关系错误的是()AAF：HH6BH1H2H3H4H5H61CCF：|H|H1H2H6|DH1H2H3(H4H5H6)答案B,知识点2：盖斯定律的应用例2已知下列热化学方程式：(1)CH3COOH(l)2O2(g)2CO2(g)2H2O(l)H1870.3kJmol1(2)C(s)O2(g)CO2(g)H2393.5kJmol1(3)H2(g)O2(g)H2O(l)H3285.8kJmol1则反应：2C(s)2H2(g)O2(g)CH3COOH(l)的反应热为()A488.3kJmol1B244.15kJmol1C488.3kJmol1D244.15kJmol1,解析依据反应：2C(s)2H2(g)O2(g)CH3COOH(l)可将(1)、(2)、(3)分别演变成如下情况：2CO2(g)2H2O(l)CH3COOH(l)2O2(g)Ha870.3kJmol12C(s)2O2(g)2CO2(g)Hb2393.5kJmol12H2(g)O2(g)2H2O(l)Hc2285.8kJmol1由于总反应等于、相加，故其反应热也等于Ha+Hb+Hc+870.3kJmol1+(2393.5kJmol1)(2285.8kJmol1)488.3kJmol1。答案A,跟踪练习2下图构想的物质循环中太阳能最终转化为()A化学能B热能C生物能D电能答案B,1：已知下列各反应的焓变Ca(s)+C(s,石墨)+3/2O2(g)=CaCO3(s)H1=-1206.8kJ/molCa(s)+1/2O2(g)=CaO(s)H2=-635.1kJ/molC(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)H3=-393.5kJ/mol试求CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的焓变,H4=+178.2kJ/mol,=,2：按照盖斯定律，结合下述反应方程式回答问题,已知：NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)H1=-176kJ/molNH3(g)+H2O(l)=NH3(aq)H2=-35.1kJ/molHCl(g)+H2O(l)=HCl(aq)H3=-72.3kJ/molNH3(aq)+HCl(aq)=NH4Cl(aq)H4=-52.3kJ/molNH4Cl(s)+2H2O(l)=NH4Cl(aq)H5=？则第个方程式中的反应热H是_。根据盖斯定律和上述反应方程式得：=+-，即H5=+16.3kJ/mol,3：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/molC(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,4：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)=-29.2kJ/mol,4：,你知道神六的火箭燃料是什么吗？,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/molN2H4(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：,1.已知下列热化学方程式：Zn(s)O2(g)ZnO(s)H1351.1kJmol1Hg(l)O2(g)HgO(s)H290.7kJmol1由此可知Zn(s)HgO(s)ZnO(s)Hg(l)H3，其中H3的值是()A441.8kJmol1B254.6kJmol1C438.9kJmol1D260.4kJmol1答案D,2.已知25、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为C(石墨)+O2(g)=CO2(g)H=393.51kJmol1C(金刚石)+O2(g)=CO2(g)H=395.41kJmol1据此判断，下列说法中正确的是()A、由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低B、由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高C、由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低D、由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高,A,3.已知CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)H1=283.0kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)H2=285.8kJ/molC2H5OH(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，HH12H24H3283.22285.841370339.2kJ/mol,4.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,思维激活在化学科学研究中，常常需要通过实验测定物质在发生化学反应时的反应热，但是某些反应的反应热，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地获得。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，也需要进行反应热的计算。反应热的计算要依据什么来进行？自学导引一、怎样进行反应热的计算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；各项的系数包括H的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。,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可燃物完全燃烧产生的热量nH。思考题已知C(s)O2(g)CO2(g)H393.5kJmol1，则2.5molC在O2中完全燃烧生成CO2时放出多少热量？答案983.75kJ二、进行反应热计算常用的几种方法1列方程或方程组法。2平均值法。3极限分析法。4十字交叉法。5估算法(仅适于选择题)。,名师解惑一、反应热的计算1由化学反应的本质(旧键断裂新键生成)及化学反应能量变化的原因(反应物的总能量与生成物的总能量不等)可得：(1)反应热断裂旧键所需的能量生成新键释放的能量(2)反应热生成物的总能量反应物的总能量2根据盖斯定律计算：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。也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关，而与具体反应的途径无关。所以，可将热化学方程式进行适当的“加”、“减”等变形，H进行相应的变化后来计算反应热。3其他相关计算根据比热容公式HCmt进行计算；由生成反应的焓变计算:反应热生成物生成焓之和反应物生成焓之和。,特别提醒利用盖斯定律解题的关键是设计流程：从反应物开始，经历若干中间反应(并不是真实的反应历程)，最终生成生成物。分析过程中要注意同一物质的不同状态，因为物质的状态不同，吸收或放出的热量也不相同。二、进行反应热的计算时需注意的问题1反应热数值与各物质的化学计量系数成正比，因此热化学方程式中各物质的化学计量数改变时，其反应热数值需同时做相同倍数的改变。2热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热。3正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。,典例导析知识点1：有关反应热的计算例1已知：CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l)H1Q1；2H2(g)O2(g)2H2O(g)H2Q2；2H2(g)O2(g)2H2O(l)H3Q3。室温时取体积比为41的甲烷和氢气的混合气体11.2L(标准状况)，经完全燃烧后恢复至室温，放出的热量为()A0.4molQ10.05molQ3B0.4molQ10.05molQ2C0.4molQ10.1molQ3D0.4molQ10.1molQ2,解析n(气体)0.5mol，n(CH4)0.5mol0.4mol，n(H2)0.5mol0.1mol。燃烧后恢复至室温，H2O为液态，所以放出的热量为：Q0.4molQ10.1mol0.4molQ10.05molQ3。答案A,跟踪练习1化学键的键能是形成(或拆开)1mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知P4(白磷)、P4O6的分子结构如图所示。现提供以下化学键的键能（kJmol1）：PP198、PO360、OO498，则反应P4(s)3