第三节化学反应热的计算 (2)

1、思考：为什么在热化学反应方程式中通常可思考：为什么在热化学反应方程式中通常可不标明反应条件？不标明反应条件？正逆反应的反应热效应数值相等，符号相反。正逆反应的反应热效应数值相等，符号相反。“+”不能省去。不能省去。学与思学与思（1）已知石墨的燃烧热：）已知石墨的燃烧热：H= -393.5kJ/mol1.写出石墨的完全燃烧的热化学方程式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：理论上可进行，实际难进行的热化学方程式还可以表示：理论上可进行，实际难进行的化学反应化学反应 （2 2）298K298K，101

2、kPa101kPa时，合成氨反应的热化学方时，合成氨反应的热化学方程式程式 N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)=2NH(g)=2NH3 3(g); (g); H = -92.38kJ/mol= -92.38kJ/mol。 在该温度下，取在该温度下，取1 mol N1 mol N2 2(g)(g)和和3 mol H3 mol H2 2(g)(g)放在一放在一密闭容器中，在催化剂存在进行反应，测得反应密闭容器中，在催化剂存在进行反应，测得反应放出的热量总是少于放出的热量总是少于92.38kJ92.38kJ，其原因是什么？，其原因是什么？ 该反应是可逆反应，在密闭容器中进行该该反应是可

3、逆反应，在密闭容器中进行该反应将达到平衡状态，反应将达到平衡状态， 1 mol N1 mol N2 2(g)(g)和和3 mol H3 mol H2 2(g)(g)不能完全反应生成不能完全反应生成2 mol NH2 mol NH3 3(g)(g)，因而放出的，因而放出的热量总小于热量总小于92.38kJ92.38kJ学与思学与思如何测定如何测定C(s)+1/2O2(g)=CO(g)的的反应热反应热H 能直接测定吗？如何测？能直接测定吗？如何测？若不能直接测，若不能直接测， 怎么办？怎么办？ G.H.Germain Henri Hess (1802G.H.Germain Henri Hess (

4、18021850)1850)俄国化学家。俄国化学家。俄文名为俄文名为 。18021802年年8 8月月7 7日生于瑞士日内日生于瑞士日内瓦，瓦，18501850年年1212月月1212日卒于俄国圣彼得堡日卒于俄国圣彼得堡( (现为列宁格勒现为列宁格勒) )。3 3岁随父侨居俄国岁随父侨居俄国, ,并在俄并在俄国受教育。国受教育。18251825年于多尔帕特大学获医学专业证书，同时受到了化学和地质学的基年于多尔帕特大学获医学专业证书，同时受到了化学和地质学的基础教育。础教育。1826182618271827年，在斯德哥尔摩年，在斯德哥尔摩J.J.J.J.贝采利乌斯的实验室工作并从其学习化贝采利乌

5、斯的实验室工作并从其学习化学。回俄国后在乌拉尔作地质勘探工作，后在伊尔库茨克做医生并研究矿物。学。回俄国后在乌拉尔作地质勘探工作，后在伊尔库茨克做医生并研究矿物。18301830年当选为圣彼得堡科学院院士，专门研究化学，任圣彼得堡工艺学院理论化学教授年当选为圣彼得堡科学院院士，专门研究化学，任圣彼得堡工艺学院理论化学教授并在中央师范学院和矿业学院讲授化学。并在中央师范学院和矿业学院讲授化学。18381838年成为俄国科学院院士。年成为俄国科学院院士。 盖斯早期研究了巴库附近的矿物和天然气；发现了蔗糖氧化生成糖二酸。他研盖斯早期研究了巴库附近的矿物和天然气；发现了蔗糖氧化生成糖二酸。他研究了炼铁

6、中的热现象，作了大量的量热工作。究了炼铁中的热现象，作了大量的量热工作。18361836年发现，在任何一个化学反应过年发现，在任何一个化学反应过程中程中, ,不论该反应过程是一步完成还是分成几步完成不论该反应过程是一步完成还是分成几步完成, ,反应所放出的总热量相同，并反应所放出的总热量相同，并于于18401840年以热的加和性守恒定律公诸于世，后被称为盖斯定律。年以热的加和性守恒定律公诸于世，后被称为盖斯定律。此定律为能量守此定律为能量守恒定律的先驱。当一个反应不能恒定律的先驱。当一个反应不能直接直接发生时，应用此定律可间接求得反应热。发生时，应用此定律可间接求得反应热。因此，盖斯也是热化学

7、的先驱者。著有因此，盖斯也是热化学的先驱者。著有纯粹化学基础纯粹化学基础(1834)(1834)，曾用作俄国教科，曾用作俄国教科书达书达4040年。年。 盖斯定律是盖斯定律是在热力学第一定律之前发现的，在热力学第一定律之前发现的，实际上是热力学实际上是热力学第一定律在化学反应的第一定律在化学反应的具体体现，具体体现，是状态函数的性质。盖斯定律奠定了热化学计算的基础，使化学方程式像普是状态函数的性质。盖斯定律奠定了热化学计算的基础，使化学方程式像普通代数方程那样进行运算，从而可以通代数方程那样进行运算，从而可以根据已经准确测定的热力学数据计算难以测定的反根据已经准确测定的热力学数据计算难以测定的

8、反应热。应热。盖斯简介盖斯简介第三节第三节 化学反应热的计算化学反应热的计算一、盖斯定律一、盖斯定律二、反应热的计算二、反应热的计算1.1.盖斯定律的内容盖斯定律的内容: :不管化学反应是一步完成或分几步完成不管化学反应是一步完成或分几步完成, ,其其反应热是相同反应热是相同. .换句话说换句话说, ,化学反应的反应热只与反应体系的始化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关态和终态有关, ,而与反应的途径无关。而与反应的途径无关。H H 1+H 22. 盖斯定律直观化H2H3= +实例实例1H1CO2(g) CO(g)C(s)H2H3H1H3= +H1H3= +C(s)+1/2O2(g)

9、= CO(g) H1？CO(g)+1/2O2(g) = CO2(g) H2 - 283.0 kJ/molC(s)+O2(g) = CO2(g) H3- 393.5 kJ/mol+)H1 + H2 = H3 H1 = H3 H2 = -393.5 kJ/mol - (-283.0 kJ/mol) = -110.5 kJ/mol下列数据表示下列数据表示H2的燃烧热吗？的燃烧热吗？Why？ H2(g)+1/2O2(g)=H2O (g) H1241.8kJ/mol H2O(g)=H2O (l) H244 kJ/mol已知已知 H2(g)+1/2O2(g)=H2O (l) H H1 H2285.8kJ/

10、mol实例实例2 有些化学反应进行很慢或不易直接发生，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。斯定律获得它们的反应热数据。2盖斯定律的应用关键：关键：目标方程式的目标方程式的“四则运算式四则运算式”的导出。的导出。方法：写出目标方程式确定方法：写出目标方程式确定“过渡物质过渡物质”（要消去的物质）（要消去的物质）然后用消元法逐一消去然后用消元法逐一消去“过渡物质过渡物质”，导出，导出“四则运算式四则运算式”。【例题【例题1】已知】已知 CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) H1=

11、 283.0 kJ/mol H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) H2= 285.8 kJ/molC2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3 H2O(l) H3=-1370 kJ/mol试计算试计算2CO(g) 4 H2(g) = H2O(l) C2H5OH(l) 的的H 【解】：根据盖斯定律，反应根据盖斯定律，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。下面就看看反应相同的。下面就看看反应能不能由能不能由三个反应通过加减乘除组合而成，也就是三个反应通过加减乘除组合而成，也就是说，看看反应说，

12、看看反应能不能分成能不能分成几步完成。几步完成。2 + 4 - = 所以，所以，HH12 H24 H3 283.22 285.84 1370 339.2 kJ/mol例例2：写出：写出石墨变成金刚石石墨变成金刚石的热化学方程式的热化学方程式 (25,101kPa时时)说明说明： （1 1）可以在书中查找需要的数据可以在书中查找需要的数据 （2 2）并告诉大家你设计的理由。）并告诉大家你设计的理由。查燃烧热表知：查燃烧热表知：C(石墨，石墨，s)+O2(g) = CO2(g) H 1 =-393.5393.5kJ/molkJ/molC(金刚石，金刚石，s)+O2(g) = CO2(g) H 2

13、=-395.0395.0kJ/molkJ/mol所以，所以， - 得：得： C(石墨，石墨，s)= C(金刚石，金刚石，s) H =+1.5kJ/mol 观察该热化学方程式，回答：金刚石能自动变成石墨吗？需要什么条件？若金刚石、石墨共1mol混合在氧气中燃烧,产热Q kJ,则两者的物质的量之比为:你知道火箭燃料是什么吗？例例3 3：某次发射火箭，用某次发射火箭，用N N2 2H H4 4（肼）在（肼）在NONO2 2中燃烧，生成中燃烧，生成N N2 2、液态、液态H H2 2O O。已知：。已知： N N2 2(g)+2O(g)+2O2 2(g)= 2NO(g)= 2NO2 2(g) (g)

14、H H1 1 = +67.2kJ/mol = +67.2kJ/mol N N2 2H H4 4(g)+O(g)+O2 2(g)= N(g)= N2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l) O(l) H H2 2 = -534kJ/mol = -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。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 N2H4(g)+ 2NO2(g) = 3N2(g)+4H2O(l) H H = - 1135.2kJ/mol 例例4：已知：已知：CH （g） + O2（g）=CO2 （g） + H2 O （l）H H = -Q1 kJ/

15、mol2H2（g）+O2（g） =H2 O （g） H = -Q2 kJ/mol2H2（g）+O2（g） =H2 O （l） H =- Q3 kJ/mol,常温下常温下,取体积比取体积比4:1的甲烷和氢气的混合气体的甲烷和氢气的混合气体11.2L(标况标况),经完全燃经完全燃烧恢复常温烧恢复常温,放出的热为放出的热为:0.4Q1+0.05Q31. 已知已知25、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：别为： 据此判断，下列说法正确的是（据此判断，下列说法正确的是（ ） A. 由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比由石墨制备金刚石是吸

16、热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低金刚石的低 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金刚石的高12251.393)()(molkJHgCOgOsC；石墨，12241.395)()(molkJHgCOgOsC；金刚石，A 2. 在在100 g 100 g 碳不完

17、全燃烧所得气体中，碳不完全燃烧所得气体中，COCO占占1/31/3体积，体积，COCO2 2占占2/32/3体积，且体积，且C(s) +1/2O2(g) = CO(g)； H = - 110.35 kJ/molCO(g) + 1/2O2(g) = CO2(g)； H = - 282.57 kJ/mol与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是（与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是（ ）。A.392.92 kJ B. 2489.44 kJ C. 784.92 kJ D. 3274.3 kJC目录目录二反应热的计算：二反应热的计算： 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

18、热化学反应方程式的的含义及书题型一：有关热化学反应方程式的的含义及书写写 1. 已知一定量的物质参加反应放出的热量，写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。出其热化学反应方程式。 2、有关反应热的计算、有关反应热的计算 （1）盖斯定律及其应用）盖斯定律及其应用 （2） 根据一定量的物质参加反应放出的热量根据一定量的物质参加反应放出的热量（或根据已知的热化学方程式），进行有关反（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。应热的计算或比较大小。 (3)利用键能计算反应热利用键能计算反应热 题型二：燃烧热、中和热的判断、题型二：燃烧热、中和热的判断、求算及测量

19、 教材 例1：【解】钠与氯气起反应的化学方程式如下Na(s) + 1/2Cl2(g)= NaCl (s)23g/mol H 1.0g 17.87kJH 23g/mol(17.87kJ) 1.0g 411 kJ/mol答：由钠与氯气反应生成氯化钠的反应热为-411 kJ/mol注意热化学方程式正确书写，注意热化学方程式正确书写，特别注意有关单位的正确书写特别注意有关单位的正确书写。 例2：【解】C2H6O(l) + 3O2(g)= 2CO2(g) 3H2O (l) 46g/mol 1366.8kJ/mol 1000g XX(1366.8kJ/mol 1000g)/ 46g/mol 29710kJ

20、答：1kg乙醇燃烧后放出29710 kJ热量设设1kg乙醇燃烧后放出的热量为乙醇燃烧后放出的热量为X X 已知：欲得到相同的热量，需分别燃烧固体碳和氢气的质量比约为 A. 2:3.25 B. 12:3.25 C. 1:1 D. 393.5:241.8molkJH/5 .393)()(21)(222lOHgOgHmolkJH/8 .241B变式练习 )()()(22gCOgOsC变式练习氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷的热化学方程式分别为：氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷的热化学方程式分别为：H2 (g)1/2O2 (g)H2O(l)；H 285.8kJ/molCO(g)1/2O2 (g)CO2 (g)； H 283.0kJ/molC8H18 (l)25/2O2 (g)8CO2 (g)9H2O(l)； H 5518kJ/molCH4(g)2O2(g)CO2 (g)2H2O(l)； H 89.3kJ/mol 相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时放出热量最少的是燃烧时放出热量最少的是 A H2 (g) B CO(g) C C8H18(l) D CH4 (g)1已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=571.6 kJ/mol CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H=283.0 kJ/mol 某H2和CO的混合气体完