盖斯定律反应热的计算(课堂PPT)

1,第三节化学反应热的计算,2,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,3,1、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,4,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。,5,1、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,6,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,7,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：,8,H20,H10,S（始态）,L（终态）,H1+H20,以能量守恒定律来论证盖斯定律：,9,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,H2,10,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=H3H2=-393.5kJ/mol(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/mol,11,下列数据表示H2的燃烧热吗？,H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)H1241.8kJ/mol,H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)+=HH1H2285.8kJ/mol,实例2,那么，H2的燃烧热H究竟是多少？如何计算？,12,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,13,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/molCa(s)+1/2O2(g)=CaO(s)H=-635.1kJ/molC(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,=,14,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/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,15,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：,16,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,17,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。,18,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/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：,19,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/molCO2(g)=C(石墨，s)+O2(g)H=+393.5kJ/mol,20,2.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，HH12H24H3283.22285.841370kJ/mol339.2kJ/mol,21,3.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,22,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：,23,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=cmT,24,(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“-”,25,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()AH3H12H2BH3H1H2CH3H12H2DH3H1H2,A,26,A,27,A,3/2即得目标方程式，故有：H=3/2H2H1=824.35kJmol1,28,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=2H2+2H3=2（393.5）+2（285.8）（870.3）=488.3kJ/mol,29,练习6、由金红石TiO2制取单质Ti，涉及到的步骤为：TiO2TiCl4Ti已知：CsO2gCO2g；H3935kJmol12COgO2g2CO2g；H566kJmol1TiO2s2Cl2gTiCl4sO2g；H+141kJmol1则TiO2s2Cl2g2CsTiCl4s2COg的H。,30,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-152kJmol-1,31,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=。,2H2H1,32,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(H1H2),33,练习9、将煤转化为清洁气体燃料。已知：H2（g）+1/2O2=H2O(g)H=241.8kJmol1C（s）+H=110.5kJmol1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=+131.3KJmol-1,34,练习10已知下列热化学方程式：(1)Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)H25kJmol1(2)3Fe2O3(s)CO(g)=2Fe3O4(s)