1.1.3 化学反应的热效应 第3课时 名师课件

化学反应的热效应（3）

高二年级化学焓变（

ΔH

）——定量描述等压反应的热效应

ΔH为“－”或ΔH<0，为放热反应

ΔH为“＋”或ΔH>0，为吸热反应热化学方程式：表示出一个化学反应中的物质变化和反应的焓变。

H2(g)＋O2(g)H2O(l)ΔH＝－285.8kJ/mol12CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ/molN2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.2kJ/mol可以利用量热计来测量一个化学反应释放或吸收的热量【核心问题1】通过理论方法能够计算出化学反应释放或吸收的热量吗？观察·发现规律N2(g)＋2O2(g)

2

NO2(g)ΔH1ΔH2ΔH32NO(g)＋O2(g)ΔH3＝ΔH1＋ΔH2N2(g)＋O2(g)2NO(g)ΔH1＝

＋180.5kJ/mol

2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH2＝－112.8kJ/molN2(g)＋2O2(g)2NO2(g)ΔH3＝

＋67.7kJ/mol①②③总结规律：ΔH1＝ΔH2＋ΔH3不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热都是相同的。换句话说，化学反应的焓变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(Hesslaw)为了理解盖斯定律，可以类比登山过程。盖斯定律的本质：反应的焓变只与反应的始态和终态有关，而与反应的途径无关。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。重力做功也只取决于始终态。盖斯定律在科学研究中具有重要意义（1）有些反应进行得很慢；（2）有些反应不容易直接发生；（3）有些反应的产品不纯（有副反应发生）；这些都给测量反应焓变造成了困难，利用盖斯定律

可以间接地把它们的反应焓变计算出来。盖斯定律为从理论上计算化学反应焓变提供了思路，因此人们称盖斯为“热化学之父”。【核心问题2】如何应用盖斯定律求化学反应的焓变？

C单质与O2反应能生成CO气体，但该反应发生时总是伴随产生CO2气体。那么，如何得知C单质与O2生成CO这一步反应的焓变呢？C(s，石墨)＋O2(g)CO(g)ΔH＝？12CCOΔH＝？

CO2O2分解C(s，石墨)+O2(

g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/molCO(g)+

O2(g)

CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ/mol12可以测得下列两个反应焓变：“一看”：看待求反应中各物质在已知反应中的位置C(s，石墨)+O2(g)CO(g)ΔH＝？

12①C(s，石墨)+O2(

g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/mol②CO(g)+

O2(g)

CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ/mol12①C(s，石墨)+O2(

g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/mol②CO(g)+

O2(g)

CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ/molC(s，石墨)+O2(g)CO(g)ΔH＝？

12“一看”：寻找中间物质12①C(s，石墨)+O2(

g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/mol②CO(g)+

O2(g)

CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ/molC(s，石墨)+O2(g)CO(g)ΔH＝？

12③CO2(g)CO(g)+O2(g)ΔH3＝＋283.0kJ/mol“二变”：改变已知反应中反应物和反应产物的位置1212“三加”：将方程式①和③进行叠加①C(s，石墨)+O2(

g)

CO2(g)

ΔH1＝－393.5kJ/molC(s，石墨)+O2(g)CO(g)③CO2(g)CO(g)+O2(g)ΔH3＝＋283.0kJ/mol＋）1212①C(s，石墨)+O2(

g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/molC(s，石墨)+O2(g)CO(g)ΔH＝ΔH1＋

ΔH3

③CO2(g)CO(g)+O2(g)ΔH3＝＋283.0kJ/mol＋）＝－110.5kJ/mol“三加”：方程式①和③中反应焓变也要进行叠加1212【思维程序】确定待求反应“一看”待求反应和已知反应，找出中间物质“二变”对已知热化学方程式进行变形，消掉中间物质“三加”将新得到的热化学方程式进行叠加（反应焓变也进行叠加）写出待求的热化学方程式【实际问题解决】【交流·研讨】

人们通常会从哪些角度、依据什么标准来合理选择燃料？

燃料的合理选择和综合利用是提高能源利用率的重要途径之一。【交流·研讨】请同学们结合下表中的数据，评价煤、天然气、氢气、一氧化碳作为燃料的优缺点。（注：煤的摩尔燃烧焓可用石墨的摩尔燃烧焓数值粗略进行估算）物质化学式ΔH/(kJ/mol)石墨C(s)－393.5氢气H2(g)－285.8一氧化碳CO(g)－283.0甲烷CH4(g)－890.3表1几种物质的摩尔燃烧焓（298K，101kPa）摩尔燃烧焓：某物质的摩尔燃烧焓指在一定反应温度和压强条件下，1mol纯物质完全氧化为同温下的指定产物时的焓变。限定燃料的物质的量生成物不能继续燃烧①N

→N2(g)②C→CO2(g)③

S→SO2(g)④H→H2O(l)CH4(g)＋2O2(g)

CO2(g)＋2H2O(l)ΔH

＝－890.3kJ/molCH4的摩尔燃烧焓CH3OH(l)＋O2(g)CO2(g)＋2H2O(l)ΔH

＝－725.8

kJ/molCH3OH的摩尔燃烧焓32【交流·研讨】请同学们结合下表中的数据，评价煤、天然气、氢气、一氧化碳作为燃料的优缺点。（注：煤的摩尔燃烧焓可用石墨的摩尔燃烧焓数值粗略进行估算）物质化学式ΔH/(kJ/mol)石墨C(s)－393.5氢气H2(g)－285.8一氧化碳CO(g)－283.0甲烷CH4(g)－890.3表1几种物质的摩尔燃烧焓（298K，101kPa）【交流·研讨】请同学们结合下表中的数据，评价煤、天然气、氢气、一氧化碳作为燃料的优缺点。A同学：1mol甲烷燃烧放出的热量最多；B同学：1mol煤燃烧放出的热量也比较多，且我国煤资源的存储量较丰富；C同学：但煤燃烧产物会释放SO2、NOx等气体，形成酸雨，污染环境；而

甲烷、CO和H2的燃烧产物无污染。【方法提升】评价能源优缺点物质变化产物是否对环境有污染能量变化定量认识：摩尔燃烧焓其他角度能源结构、燃料来源、开发和运输成本等综合考虑煤炭的综合利用

目前，煤在我国仍然是第一能源。但是，将煤直接用作燃料，不仅利用率低，而且会产生大量固体垃圾和多种有害气体。为了解决这一问题，工业上通过煤的干馏、气化和液化等方法来实现煤的综合利用。煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应为：C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)高温(1)你认为煤的气化对于提高能源利用效率有哪些价值？煤气化后增大接触面积，燃烧更充分，提高燃料利用率【交流·研讨】C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)高温(2)已知298K、101kPa时，1molH2O(l)变为H2O(g)需要吸收44.0kJ的热量。则上述煤的气化反应的焓变是多少

？待求反应：①C(s)＋O2(g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol-1已知反应：②CO(g)＋O2(g)

CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol-112③H2(g)＋O2(g)

H2O(l)ΔH3＝－285.8kJ·mol-112④H2O(l)

H2O(g)

ΔH4＝＋44.0kJ·mol-1C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)ΔH＝？

高温“一看”：对比待求反应和已知反应，找出中间产物：①C(s)＋O2(g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol-1②CO(g)＋O2(g)

CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol-112③H2(g)＋O2(g)

H2O(l)ΔH3＝－285.8kJ·mol-112④H2O(l)

H2O(g)

ΔH4＝＋44.0kJ·mol-1C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)高温ΔH＝？

“二变”：将热化学方程式变形处理①C(s)＋O2(g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol-1②CO2(g)CO(g)＋O2(g)

ΔH2’＝＋283.0kJ·mol-112③H2O(l)H2(g)＋O2(g)

ΔH3’＝＋285.8kJ·mol-112④H2O(g)

H2O(l)

ΔH4’＝－44.0kJ·mol-1C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)高温ΔH＝？

“三加”：叠加新的热化学方程式，消掉中间物质：①C(s)＋O2(g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol-1②CO2(g)CO(g)＋O2(g)

ΔH2’＝＋283.0kJ·mol-112③H2O(l)H2(g)＋O2(g)

ΔH3’＝＋285.8kJ·mol-112④H2O(g)

H2O(l)

ΔH4’＝－44.0kJ·mol-1C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)高温

＋）“三加”：反应焓变也进行相应叠加C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)