第一章第二节反应热的计算课件高二上学期人教版化学选择性必修

第一章第二节反应热的计算第二节反应热的计算1|盖斯定律知识点一个化学反应,不管是一步完成的还是分几步完成的,其反应热是相同的。换句话说,

在一定条件下,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。

3.盖斯定律的意义:应用盖斯定律可以间接计算出反应很慢的、不容易直接发生的或者伴

有副反应发生的反应的反应热。(1)根据热化学方程式计算根据热化学方程式计算焓变时常用的方法有关系式法、差量法、守恒法、方程组法

等,在列比例式时,一定要做到两个量的单位“上下一致,左右相当”。例如对于反应:aA(g)+bB(g)

cC(g)+dD(g)

ΔH=-qkJ·mol-1,有:

=

=

=

=

(Δn为物质的量变化量的数值,Q指反应过程中能量变化的数值,Q的单位为kJ)。(2)根据反应物和生成物的总能量计算ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量(3)根据反应物和生成物的键能计算ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能2|反应热的计算知识点(4)根据可燃物的燃烧热计算Q(放)=n(可燃物)×|ΔH|(燃烧热)。(5)根据盖斯定律计算反应热【详见定点1】H的大小比较方法【详见定点2】1.相同条件下,甲烷细菌使1molCH4(g)生成CO2气体和液态水放出的热量与1molCH4(g)完

全燃烧生成CO2气体和液态水放出的热量不同,这种说法对吗?知识辨析2.控制碳燃烧程度,先燃烧生成CO,再将CO燃烧生成CO2,能够放出更多热量,这种说法对

吗?3.对于放热反应,放出的热量越多,ΔH就越大,这种说法对吗?4.同温同压下,氢气和氯气分别在光照条件下和点燃的条件下发生反应,反应的ΔH不同,这

种说法对吗?一语破的1.不对。条件一定时,反应热取决于反应物、生成物的能量大小,与反应方式无关。2.不对。依据盖斯定律,一个化学反应,不管是一步完成的还是分几步完成的,其反应热是相

同的。3.不对。放热反应的ΔH为负值,放出热量越多,ΔH就越小。4.不对。在一定条件下,反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应条件无关。

1|利用盖斯定律计算反应热的方法定点1.虚拟途径法:先根据题意虚拟转化过程,然后根据盖斯定律列式求解,即可求得待求反应的

反应热。如:求C(s)+

O2(g)

CO(g)的ΔH,可根据如图所示转化过程,ΔH=ΔH1-ΔH2。

2.加和法:将所给热化学方程式进行简单运算得到所求的热化学方程式,反应热也作相应的

运算。流程如下:

向100mL0.2mol/LBa(OH)2溶液中加入100mL0.2mol/LH2SO4溶液充分反应后,放

出akJ的热量。如果向100mL0.2mol/LNaOH溶液中加入100mL0.2mol/LH2SO4溶液充

分反应后,放出bkJ的热量,则100mL0.2mol/LNa2SO4溶液与100mL0.2mol/LBaCl2溶液反

应的热化学方程式为

(

)2+(aq)+S

(aq)

BaSO4(s)

ΔH=-(a-b)kJ·mol-12+(aq)+S

(aq)

BaSO4(s)

ΔH=-50(a-b)kJ·mol-12+(aq)+S

(aq)

BaSO4(s)

ΔH=-50(a-2b)kJ·mol-12+(aq)+S

(aq)

BaSO4(s)

ΔH=-50(2a-b)kJ·mol-1

典例C思路点拨

根据题中信息写出2个热化学方程式→写出目标方程式→利用盖斯定律计算ΔH。解析

该Ba(OH)2溶液中含n[Ba(OH)2]=0.1L×0.2mol/L=0.02mol,NaOH溶液中含n(NaOH)=0.1L×0.2mol/L=0.02mol,可写出对应的热化学方程式:①Ba2+(aq)+2OH-(aq)+2H+(aq)+S

(aq)

BaSO4(s)+2H2O(l)

ΔH=-50akJ·mol-1②2OH-(aq)+2H+(aq)

2H2O(l)

ΔH=-100bkJ·mol-1而Na2SO4与BaCl2反应的离子方程式为Ba2+(aq)+S

(aq)

BaSO4(s),根据盖斯定律,①-②可得Ba2+(aq)+S

(aq)

BaSO4(s)

ΔH=-50(a-2b)kJ·mol-1。(1)同一放热反应(或吸热反应),其他条件相同时,参与反应的反应物的物质的量越大,放出

(或吸收)的热量越多,ΔH越小(或大)。(2)吸热反应的ΔH>0,放热反应的ΔH<0;所以吸热反应的ΔH比放热反应的ΔH大。(3)等量的同种物质在完全燃烧时放出的热量比不完全燃烧时放出的热量多。如1molC(s)

在O2中燃烧生成CO2(g)放出的热量比生成CO(g)放出的热量多。(4)因可逆反应不能进行完全,当按热化学方程式中物质的化学计量数投料时反应放出或吸

收的热量小于相应热化学方程式中焓变的绝对值。如:N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)

ΔH=-92.3kJ·mol-1,当向密闭容器中充入1molN2、3molH2时,反应达到平衡时放出的热量小于92.3kJ。2|反应热大小的比较定点特别提醒

①ΔH在进行计算和比较时均是带符号运算的。②在可逆反应中,热化学方程式中的ΔH都表示完全转化时的能量变化。③注意同素异形体参与的反应的反应热的比较。如C(石墨,s)+O2(g)

CO2(g)

ΔH1=-ckJ/mol,C(金刚石,s)+O2(g)

CO2(g)

ΔH2=-dkJ/mol;结合石墨比金刚石稳定,即等物质的量时的能量:石墨<金刚石,则c<d,ΔH1>ΔH2。(1)同一反应的生成物状态不同,如:A(g)+B(g)

C(g)

ΔH1<0,A(g)+B(g)

C(l)

ΔH2<0,按以下思路分析:

C(g)

C(l),得ΔH1+ΔH3=ΔH2,因为ΔH3<0,所以ΔH1>ΔH2。(2)同一反应的反应物状态不同,如:S(g)+O2(g)

SO2(g)

ΔH1<0,S(s)+O2(g)

SO2(g)

ΔH2<0,按以下思路分析:

ΔH2+ΔH3=ΔH1,因为ΔH3<0,所以ΔH1<ΔH2。(3)两个有联系的不同反应相比较,如:C(s)+O2(g)

CO2(g)

ΔH1<0;C(s)+

O2(g)

CO(g)

ΔH2<0,可按下列思路分析:

,得ΔH2+ΔH3=ΔH1,因为ΔH3<0,所以ΔH1<ΔH2,据此也可得热化学方程式:CO(g)+

O2(g)

CO2(g)

ΔH3=ΔH1-ΔH2。已知:C(s)+O2(g)

CO2(g)

ΔH1;CO2(g)+C(s)

2CO(g)

ΔH2;CO(g)+

O2(g)

CO2(g)

ΔH3;4Fe(s)+3O2(g)

2Fe2O3(s)

ΔH4;3CO(g)+Fe2O3(s)

3CO2(g)+2Fe(s)

ΔH5;下列关于上述反应焓变的判断正确的是

(

)H1>ΔH3

H2>ΔH4>0H1=ΔH2+2ΔH3H3=ΔH4+ΔH5

典例C思路点拨

解析

C(s)+O2(g)

CO2(g)和CO(g)+

O2(g)

CO2(g)均为放热反应,且两反应均生成等量CO2(g)时,C(s)完全燃烧放出的热量更多,放出热量越多,其ΔH越小,故ΔH1<ΔH3,A错误;

CO2(g)+C(s)

2CO(g)为吸热反应,ΔH2>0,4Fe(s)+3O2(g)

2Fe2O3(s)是放热反应,ΔH4<0,B错误;题干中5个热化学方程式分别记作①、②、③、④、⑤,根据盖斯定律得①=②+③×

2,故ΔH1=ΔH2+2ΔH3,C正确;由盖斯定律得③×2=

×④+

×⑤,故ΔH3=

ΔH4+

ΔH5,D错误。

某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环,其中涉及反应为CO2(g)+4H2(g)

2H2O(g)+CH4(g)

ΔH<0。该反应中涉及的H2和CH4都是重要的化工原料和燃料,其中CH4-

CO2发生催化重整还可以获得合成气(CO、H2)。(情境选自2022年海南卷16题)已知:电解液态水制备1molO2(g)时,电解反应的ΔH=+572kJ·mol-1。由此计算H2的燃

烧热ΔH。提示

根据题中信息可写出电解水时的热化学方程式:2H2O(l)

2H2(g)+O2(g)

ΔH=+572kJ·mol-1。据此可得H2(g)+

O2(g)

H2O(l)

ΔH=-286kJ·mol-1,即H2的燃烧热ΔH=-286kJ·mol-1。已知:CO2(g)+4H2(g)

2H2O(g)+CH4(g)的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|>Ea。补充|证据推理与模型认知——正确理解化学反应中的热效应素养情境探究问题1问题2完成该反应过程的能量变化示意图。提示

该反应为放热反应,生成物总能量小于反应物总能量,结合|ΔH|>Ea,可在图像中画出

反应过程中的能量变化示意图。CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气,还对温室气体的减排具有重要意义。已知:C(s)+2H2(g)

CH4(g)

ΔH=-75kJ·mol-1C(s)+O2(g)

CO2(g)

ΔH=-394kJ·mol-1C(s)+

O2(g)

CO(g)

ΔH=-111kJ·mol-1问题3请写出CH4-CO2催化重整反应的热化学方程式,结合该热化学方程式的书写简要阐述做题

的依据。提示

将题给3个热化学方程式依次记作①、②、③,根据盖斯定律,由③×2-①-②可得:CH(g)+CO2(g)

2CO(g)+2H2(g)

ΔH=+247kJ·mol-1。书写该热化学方程式的依据是盖斯定律,一个化学反应不管是一步完成还是分多步完成,反

应的热效应是相同的;化学反应的反应热只和反应体系的始态和终态有关,与反应途径无

关。根据盖斯定律不仅可以计算ΔH和书写热化学方程式,还可以比较ΔH的大小关系等。一定条件下,用甲烷可以消除氮氧化物(NOx)的污染。已知:①CH4(g)+4NO(g)

2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)

ΔH1②CH4(g)+4NO2(g)

4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)

ΔH2现有一份在相同条件下对H2的相对密度为17的NO与NO2的混合气体,用16g甲烷气体催化

还原该混合气体,恰好生成氮气、二氧化碳气体和水蒸气,共放出1042.8kJ热量。(1)该混合气体中NO和NO2的物质的量之比为

。(2)已知上述热化学方程式中ΔH1=-1160kJ/mol,则ΔH2=

。(3)结合反应①、②写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO(g)和H2O(l)的热化学方程式,若

求其ΔH,还需知道

的ΔH。(4)在一定条件下NO气体可以分解为NO2气体和N2气体,写出该反应的热化学方程式:

。典例呈现例题素养解读

本题是以用CH4消除NOx的污染为载体,考查盖斯定律的应用与反应热的计算等

知识。体现了证据推理与模型认知的化学学科核心素养。信息提取

根据在相同条件下对H2的相对密度为17,可求出混合气体中NO和NO2的物质的

量关系;利用盖斯定律可写出反应CH4(g)+2NO2(g)

N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的热化学方程式,据此可完成ΔH2的计算;同理,根据盖斯定律也可以写出NO分解反应的热化学方程

式。解题思路

(1)设混合气体中NO、NO2的物质的量分别为xmol和ymol,则

g/mol=2g/mol×17,解得x∶y=3∶1。(2)16gCH4的物质的量为1mol,根据盖斯定律,

(①+②)得CH4(g)+2