高中化學(xué) 1.3 化學(xué)反應(yīng)熱的計算課件 新人教版選修4.ppt

第1章化學(xué)反應(yīng)與能量第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)熱的計算 在化學(xué)科研中 經(jīng)常要通過實驗測定物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時所放出或吸收的熱量 但是某些物質(zhì)的反應(yīng)熱 由于種種原因不能直接測得 只能通過化學(xué)計算的方式間接獲得 在生產(chǎn)中 對燃料的燃燒 反應(yīng)條件的控制以及廢熱的利用 也需要反應(yīng)熱計算 一 蓋斯定律 1840年 瑞士化學(xué)家蓋斯 g h hess 通過大量實驗事實證明 不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成 其反應(yīng)熱是相同的 換句話說 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān) 而與反應(yīng)的途徑無關(guān) 這就是蓋斯定律 看下面的圖理解蓋斯定律 某人從山下a到達(dá)山頂b 無論是翻山越嶺攀登而上 還是坐纜車直奔山頂 其所處的海拔都高了300m即山的高度與a b點的海拔有關(guān) 而與由a點到達(dá)b點的途徑無關(guān)這里的a相當(dāng)于反應(yīng)體系的始態(tài) b相當(dāng)于反應(yīng)體系的終態(tài) 山的高度相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱 用能量守恒定律論證蓋斯定律 先從始態(tài)s變化到到終態(tài)l 體系放出熱量 h10 經(jīng)過一個循環(huán) 體系仍處于s態(tài) 因為物質(zhì)沒有發(fā)生變化 所以就不能引發(fā)能量變化 即 h1 h2 0 蓋斯定律在科學(xué)研究中的重要意義 有些反應(yīng)進(jìn)行得很慢有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生有些反應(yīng)的產(chǎn)品不純 有副反應(yīng)發(fā)生 這些都給測量反應(yīng)熱造成了困難利用蓋斯定律可以間接地把它們的反應(yīng)熱計算出來 c s o2 g co g 因為c燃燒時不可能完全生成co 總有一部分co2生成 因此這個反應(yīng)的 h無法直接測得 請同學(xué)們自己根據(jù)蓋斯定律設(shè)計一個方案計算該反應(yīng)的 h 提示 1 c s o2 g co2 g h1 393 5kj mol 2 co g o2 g co2 g h3 283 0kj mol h1 h2 h3 h2 h1 h3 393 5kj mol 283 0kj mol 110 5kj molc s o2 g co g h 110 5kj mol 同素異形體相互轉(zhuǎn)化但反應(yīng)熱相當(dāng)小而且轉(zhuǎn)化速率慢 有時還很不完全 測定反應(yīng)熱很困難 現(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的觀點 不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成 這個總過程的熱效應(yīng)是相同的 已知 p4 s 白磷 5o2 g p4o10 s 2983 2kj mol p s 紅磷 5 4o2 g 1 4p4o10 s 738 5kj mol 試寫出白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式 1 熱化學(xué)方程式同乘以一個數(shù)時 反應(yīng)熱數(shù)值也必須同乘以該數(shù)值 2 熱化學(xué)方程式相加減時 同種物質(zhì)之間可相加減 反應(yīng)熱也隨之相加減 3 將一個熱化學(xué)方程式顛倒時 h的符號也要隨之改變 注意要點 二 反應(yīng)熱的計算 有關(guān)熱化學(xué)方程式的計算 例1 25 101kpa時 使1 0g鈉與足量的氯氣反應(yīng) 生成氯鈉晶體并放出17 87kj的熱量 求生成1mol氯化鈉的反應(yīng)熱 解 na g cl2 g nacl s 17 87kj 1g 23g mol 411kj mol答 生成1molnacl的反應(yīng)熱為 411kj mol 變式練習(xí)ch g 2o2 g co2 g 2h2o l h q1kj mol2h2 g o2 g 2h2o g h q2kj mol2h2 g o2 g 2h2o l h q3kj mol常溫下 取體積比4 1的甲烷和氫氣的混合氣體11 2l 標(biāo)況 經(jīng)完全燃燒恢復(fù)常溫 放出的熱為 0 4q1 0 05q3 有關(guān)燃燒熱的計算 例2 乙醇的燃燒熱 h 1366 8kj mol 在25 101kpa時 1kg乙醇充分燃燒后放出多少熱量 解 n c2h5oh 1000g 46g mol 21 74mol1kgc2h5oh燃燒后產(chǎn)生的熱量 1366 8kj mol 21 74mol 2 971 104kj答 1kgc2h5oh燃燒后放出2 971 104kj的熱量 已知25 101kpa下 石墨 金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為 據(jù)此判斷 下列說法正確的是 a 由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng) 等質(zhì)量時 石墨的能量比金剛石的低b 由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng) 等質(zhì)量時 石墨的能量比金剛石的高 c 由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng) 等質(zhì)量時 石墨的能量比金剛石的低d 由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng) 等質(zhì)量時 石墨的能量比金剛石的高 a c s 石墨 o2 g co2 g h1 393 5kj mol c s 金剛石 o2 g co2 g h2 395 0kj mol 在100g碳不完全燃燒所得氣體中 co占1 3體積 co2占2 3體積 且c s 1 2o2 g co g 110 35kj molco g 1 2o2 g co2 g 282 57kj mol與這些碳完全燃燒相比 損失的熱量是 392 92kjb 2489 44kjc 784 92kjd 3274 3kj c 應(yīng)用蓋斯定律的計算 例3 已知下列反應(yīng)的反應(yīng)熱為 ch3cooh l 2o2 g 2co2 g 2h2o l h1 870 3kj mol c s o2 g co2 g h2 393 5kj mol h2 g o2 g h2o l h3 285 8kj mol試計算下述反應(yīng)的反應(yīng)熱 2c s 2h2 g o2 g ch3cooh l 解 分析各方程式的關(guān)系 知將方程式按2 組合得上述反應(yīng)方程式即 h 2 h2 h3 h1 h 2 393 5kj mol 285 8kj mol 870 3kj mol 488 3kj mol答 反應(yīng)2c s 2h2 g o2 g ch3cooh l 反應(yīng)熱為 488 3kj mol 練習(xí)題 1 火箭發(fā)射時用肼n2h4 l 作燃料 no2作氧化劑 反應(yīng)生成n2和h2o l 查課本第7面上相關(guān)數(shù)據(jù)寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 n2 g 2o2 g 2no2 g h 68kj moln2h4 l o2 g n2 g 2h2o l h 622kj moln2h4 l no2 g 3 2n2 g 2h2o l h 622kj mol 68kj mol 2 656kj mol 2 將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要反應(yīng)為 c s h2o g co g h2 g 已知 c s o2 g co2 g h1 393 5kj molh2 g o2 g h2o g h2 242 0kj molco g o2 g co2 g h3 283 0kj mol 寫出制取水煤氣的熱化學(xué)方程式 c s h2o g co g h2 g h 110 5kj mol 比較反應(yīng)熱數(shù)據(jù)可知 1molh2和1molco完全燃燒放出的熱量之和比1molc s 完全燃燒放出的熱量 甲同學(xué)據(jù)此認(rèn)為 煤炭燃燒時加用量水可以使煤炭燃燒時放出更多的熱量 乙同學(xué)根據(jù)蓋斯定律通過計算 認(rèn)為 將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒放出的熱量與直接燃燒煤放出的熱量一樣多 你的觀點呢 乙同學(xué)是怎樣計算的 你能重現(xiàn)乙的計算過程嗎 多 乙同學(xué)的計算過程 c s h2o g o2 g co2 g h2o g h1c s h2o g o2 g co g h2 g o2 g h2co g h2 g o2 g co g h2o g 1 2o2 g h3co g h2o g 1 2o2 g co2 g h2o g h4則有 h1 h2 h3 h4 反應(yīng)熱計算的常見題型 1 化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的量的變化與反應(yīng)能量變化的定量計算 2 理論推算反應(yīng)熱 依據(jù) 物質(zhì)變化決定能量變化 1 蓋斯定律 2 通過已知熱化學(xué)方程式的相加 得出新的熱化學(xué)方程式 設(shè)計合理路徑路徑1總能量變化等于路徑2總能量變化 物質(zhì)的疊加 反應(yīng)熱的疊加 反應(yīng)熱的計算依據(jù) 1 熱化學(xué)方程式與數(shù)學(xué)上的代數(shù)方程式相似 可以移項同時改變正負(fù)號 各項的化學(xué)計量數(shù)包括 h的數(shù)值可以同時擴(kuò)大或縮小相同的倍數(shù) 2 根據(jù)蓋斯定律 可以將兩個或