课件1113反应焓变的计算

第3课时反应焓变的计算学习目标1．了解焓变的比较方法及焓变的简单计算。2．理解盖斯定律的含义，能运用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。3．掌握焓变的几种计算方法。4.认识摩尔燃烧焓的概念，学会利用燃烧热进行相关的计算。5.知道能源是人类生存和社会发展的重要基础，知道使用化石燃料的利弊和新能源的开发。一、盖斯定律1．内容：不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同。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。2．应用：利用已知反应焓变求未知反应焓变，对于那些进行很慢和难以直接测量的反应，可通过盖斯定律计算出该反应的焓变。ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH33．示例：反应物A变为生成物D，可以有两个途径：①由A直接变成D，反应热为ΔH；②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。则ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系为？结论：若一个化学方程式可由几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和。思考：为什么焓变与反应过程无关？根据焓变表达式：ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)，可知反应物不管分几步转变为反应产物，在确定条件下，反应物与反应产物所具有的总焓是确定的，其差值也就是确定的，与反应过程无关。二、盖斯定律的应用1.应用盖斯定律，进行焓变的计算其计算步骤一般是(1)确定待求的反应方程式；(2)找出待求方程式中各物质出现在已知方程式的什么位置;(3)根据待求方程式中各物质的系数和位置的需要对已知方程式进行处理，或调整系数，或调整反应方向；(4)叠加处理后的已知方程式并检验上述分析的正确与否。特别提醒：运用盖斯定律求反应焓变，必要时可先根据题意虚拟转化过程，然后再根据盖斯定律列式求解，同时注意，化学反应正向书写与反向书写时的焓变数值相等，符号相反。典例分析1已知：N2(g)+2O2(g)2NO2(g)ΔH1=68kJ·mol-1N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)ΔH2=－622kJ·mol-1火箭发射时用肼N2H4(l)作燃料，NO2作氧化剂，反应生成N2(g)和H2O(l)，写出该反应的热化学方程式。N2H4(l)+NO2(g)3/2N2(g)+2H2O(l)

ΔH=－656kJ·mol-1①N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)

ΔH2=－622kJ·mol-1②2NO2(g)N2(g)+2O2(g)

ΔH1

=－68kJ·mol-1答案：ΔH=－622kJ·mol-1+(－68kJ·mol-1)/2

=－656kJ·mol-1解析：要消去的物质为O2，将方程式整理为：思考：计算反应焓变是否还有其他的方法？（1）根据热化学方程式计算其计算方法与根据一般方程式计算相似，可以把ΔH看成方程式内的一项进行处理，反应的焓变与参加反应的各物质的物质的量成正比。（2）根据化学键断裂和形成过程中的能量变化来计算焓变等于破坏旧化学键吸收的能量与形成新化学键所放出的能量之差。ΔH＝E(反应物的化学键断裂吸收的总能量)－E(反应产物的化学键形成放出的总能量)（3）根据焓变定义计算ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)这种计算方法常以图示方法给出，如图：则反应2A(g)＋B(g)2C(g)的焓变ΔH＝H2－H1。2.应用盖斯定律，比较反应热的大小对热化学方程式进行相加减运算，即得ΔH相加减的计算式，依据相加减得到的化学反应的特点判断相加减的ΔH计算式与零的关系，即判断ΔH的正负。典例分析2已知:（l）H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)ΔH1＝akJ·mol-1（2）H2(g)+1/2O2(g)H2O(l)

ΔH2＝b

kJ·mol-1试判断a、b的大小关系。答案：a<bH2O(g)H2(g)+1/2O2(g)ΔH1H2O(l)ΔH2ΔH3解析：其他比较反应焓变大小的方法:（1）依据反应物的本质进行比较等物质的量的不同物质与同一种物质反应时，性质不同其反应热不同。例如：等物质的量的不同金属或非金属与同一种物质反应，金属或非金属越活泼，反应就越容，放出的热量就越多，ΔH就越小。（2）依据反应进行的程度进行比较对于多步进行的放热反应，反应越完全，则放热越多。对于可逆反应，若正反应是放热反应，反应程度越大，放出的热量越多，ΔH越小；若正反应是吸热反应，反应程度越大，吸收热量越多，ΔH越大。例如：1mol碳完全燃烧生成CO2比不完全燃烧生成CO时放出的热量多。（3）依据反应规律和影响ΔH大小的因素比较①吸热反应与放热反应：吸热反应ΔH>0，放热反应ΔH<0，故吸热反应的反应热一定大于放热反应的反应热。②反应物或生成物状态不同的反应：因为反应物和生成物的聚集状态不同，反应热亦不同。③化学计量数不同的反应：对于同一反应，各物质的化学计量数越大，吸收或放出的热量就越多。三、能源思考与交流：应根据什么标准来选择燃料?物质的燃烧热燃料的储量燃料的开采、运输燃料储存的条件、价格燃料对生态环境的影响例：丙烷燃烧热值高石油中储量丰富开采容易燃烧时污染小储存、运输不方便1.能源的含义：就是能提供能量的自然资源，包括化石燃料（煤、石油、天然气）、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。能源的开发和利用可以用来衡量一个国家或地区的经济发展和科学技术水平。煤、石油、天然气是当今世界上重要的化石燃料。但它们的蕴藏有限，且不可再生。解决的办法：开源节流。即开发新能源，节约现有能源，提高能源的利用率。节约能源的重要措施：科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高能源的利用率。2.能源分类：按转换过程分按利用历史分按性质分可再生能源不可再生能源风能、水能、煤炭、石油、天然气等常规能源新能源可再生能源不可再生能源太阳能、海洋能、地热能、波浪能、潮汐能等。核能二级能源电能、氢能、煤气、水煤气、蒸汽、焦炭、汽油、煤油、柴油、液化石油气、沼气能等一级能源【想一想】1.工业上常用把煤块粉碎、液体燃料喷成雾状，而使燃料充分燃烧，这种方法是否适合家用？2.从能量守恒的角度看，把煤加工成煤气，是否能增加煤的发热量？不能不适合3.新能源的开发：太阳能优点：能量巨大，清洁无污染，无需开采运输。缺点：能量密度低收集难。受季节、气候、纬度等影响。太阳能集热器太阳能电池汽车太阳能电池计算器风能风能能量巨大。但风能具有不稳定性，受地区、季节、气候影响甚大。地热能蕴量丰富，相当于煤储量的1.7亿倍。用于发电、、育种、采暖等方面。生物能核能潮汐能等

氢能优点：燃烧热值高，资源丰富，无毒，无污染。缺点：储存、运输困难，以水为原料制氢的技术难关。什么是摩尔燃烧焓？是不是物质燃烧放出的热量就叫摩尔燃烧焓呢？1.摩尔燃烧焓的定义：在一定反应压强条件下，1mol纯物质完全氧化为同指定产物时的焓变，并指定物质中含有的氮元素氧化为N2(g)、氢元素氧化为H2O(l)、碳元素氧化为CO2(g)。例：CH4(g)+2O2(g)

==CO2(g)

+2H2O(l)ΔH=-890.31kJ·mol-1

890.31kJ·mol-1就是甲烷的摩尔燃烧焓。四、摩尔燃烧焓①研究条件：一定反应压强。②反应程度：完全燃烧，产物是同指定产物。③燃烧物的物质的量：1mol④研究内容：放出的热量。（ΔH<0，单位kJ·mol-1）⑤在未有特别说明的情况下，外界压强一般指25℃，101kPa。所谓完全燃烧也是完全氧化，它是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物：C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)⑴摩尔燃烧焓通常可由实验测得。⑵在理解物质摩尔燃烧焓的定义时，要注意以下几点：典例分析3分析以下几个热化学方程式，哪个是表示固态碳和气态氢气燃烧时的摩尔燃烧焓的？为什么？A.C(s)＋O2(g)===CO(g)；ΔH=-110.5kJ·mol-1B.C(s)＋O2(g)===CO2(g)；ΔH=-393.5kJ·mol-1C.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)；ΔH=-571.6kJ·mol-1D.H2(g)＋O2(g)===H2O(g)；ΔH=-241.8kJ·mol-1【解析】A项C(s)燃烧未生成稳定氧化物CO2(g)，故其反应热不能叫摩尔燃烧焓；B项符合摩尔燃烧焓的定义；C项H2虽然转变成了稳定的氧化物H2O(l)，但由于其反应热表示的是2molH2完全燃烧时的热量变化，故不能叫摩尔燃烧焓；D项参加燃烧的H2虽然是1mol，但其生成H2O(g)，而不是H2O(l)，故它的反应热也不为H2的摩尔燃烧焓。你能根据题某著名企业息写出表示H2摩尔燃烧焓的热化学方程式吗？H2(g)＋O2(g)==H2O(l)；ΔH=-285.8kJ·mol-1由于计算摩尔燃烧焓时，可燃物质是以1mol作为标准来计算的，所以热化学方程式的化学计量系数常出现分数。2．研究物质摩尔燃烧焓的意义：了解化学反应完成时产生热量的多少，以便更好地控制反应条件，充分利用能源。3．摩尔燃烧焓的有关计算：

一定量可燃物完全燃烧时放出的热量Q放=n(可燃物)×|ΔH|典例分析4在101kPa时，1molCH4

完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出890.3kJ的热量，CH4的摩尔燃烧焓为多少？1000LCH4（标准状况）燃烧后所产生的热量为多少？【解析】根据题意，在101kPa时，1molCH4完全燃烧的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH=-890.3kJ·mol-1即CH4的摩尔燃烧焓为890.3kJ·mol-1。1000LCH4（标准状况）的物质的量为n(CH4)=44.6mol1molCH4

完全燃烧放出890.3kJ的热量，44.6molCH4完全燃烧放出的热量为44.6mol×890.3kJ·mol-1=3.97×104kJ【答案】

CH4的摩尔燃烧焓为890.3kJ·mol-1，1000LCH4（标准状况）完全燃烧产生的热量为3.97×104kJ。【思考】摩尔燃烧焓ΔH与焓变ΔH有何关系？①焓变范围广，包括中和热、摩尔燃烧焓、溶解热等，摩尔燃烧焓只是焓变的一种形式；②焓变有吸热与放热之分，而燃烧只能放热，其ΔH

<

0。中和热：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应，生成1mol水

时的反应热叫做中和热。H＋(aq)+OH－(aq)==H2O(l)

ΔH＝－57.3kJ·mol-1

摩尔燃烧焓和中和热的区别与联系相同点摩尔燃烧焓中和热能量变化放热反应ΔHΔH<0,单位kJ·mol-1不同点反应物的量1mol可燃物不限生成物的量不限量1molH2O反应热的含义1mol纯物质完全燃烧生成同指定产物时放出的热量;不同的物质燃烧热不同稀酸稀碱中和生成1molH2O时放出的热量,不同的反应物的中和热大致相同同步练习1．下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者小于后者的是(

)①C(s)＋1/2O2(g)CO(g)

ΔH1C(s)＋O2(g)CO2(g)

ΔH2②S(g)＋O2(g)SO2(g)

ΔH3S(s)＋O2(g)SO2(g)

ΔH4③CaO(s)＋H2O(l)Ca(OH)2(s)

ΔH5CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)

ΔH6A．仅②B．仅①②

C．仅①③ D．仅②③D2.已知热化学方程式：2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)ΔH1＝－571.6kJ·mol－1，则关于2H2O(l)2H2(g)＋O2(g)ΔH2＝?的说法中正确的是(

)A.化学计量数表示分子数B.ΔH2大于零C.ΔH2＝－571.6kJ·mol－1

D.该反应可表示18g水分解的热效应B3．由金红石(TiO2)制取单质Ti涉及的步骤为TiO2→TiCl4Ti已知：①C(s)＋O2(g)CO2(g)

ΔH1＝－393.5kJ·mol－1②2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)

ΔH2＝－566kJ·mol－1③TiO2(s)＋2Cl2(g)TiCl4(s)＋O2(g)

ΔH3＝141kJ·mol－1则TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)TiCl4(s