反應(yīng)熱的測量與計算（4課時）

§1.1化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)專題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化

§1.1.2反應(yīng)熱的測量與計算2023/12/12選修4化學(xué)反應(yīng)原理例：25℃時，1克甲烷氣體完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)水，放出55.64kJ熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。練習(xí)2：N2(g)與H2(g)反應(yīng)生成1molNH3(g)，放出46.1kJ熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式練習(xí)3：發(fā)射衛(wèi)星時可用肼（N2H4）作燃料，已知在298K時1克肼氣體燃燒生成N2和水蒸氣，放出16.7KJ的能量。能量的數(shù)據(jù)如何得到？2023/12/121.在最初，一些基本的、容易控制的反應(yīng)的焓變是通過實驗測定的；

2.后來，一些難以控制的反應(yīng)的焓變是在此基礎(chǔ)上，通過間接計算獲得的。2023/12/12

反應(yīng)熱的計算【交流與討論】

如何測定C(s)+1/2O2(g)==CO(g)的反應(yīng)熱△H？2023/12/12①能直接測定嗎？如何測？②若不能直接測，怎么辦？不能直接測定一個化學(xué)反應(yīng)，不論是一步完成，還是分幾步完成，其總的熱效應(yīng)是完全相同的。

即：化學(xué)反應(yīng)的焓變（ΔH）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)。2023/12/12一、蓋斯定律1、定義：P7△H＝△H1+△H2蓋斯定律直觀化2023/12/12已知C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ/molCO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/mol求C(s)+1/2O2(g)=CO(g)ΔH3=？2023/12/12CO(g)C(s)CO2(g)H3H1H2H2H1H3=

+

蓋斯定律應(yīng)用若一個化學(xué)反應(yīng)方程式可由另外幾個反應(yīng)的化學(xué)方程式相加減而得到，則該反應(yīng)的

焓變亦可以由這幾個反應(yīng)的焓變相加減而得到。注意：1、系數(shù)的變化與反應(yīng)熱數(shù)值的變化要對應(yīng)2、反應(yīng)方向發(fā)生改變反應(yīng)熱的符號也要改變2023/12/12例1：P8問解已知：請計算下列反應(yīng)的焓變。（1）氫氣與氯氣反應(yīng)生成1mol氯化氫氣體(2)氯化氫氣體分解生成1mol氫氣和1mol氯氣2023/12/12H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)=-184.6kJ.mol-1HΔH=-92.3kJ.mol-1ΔH=+184.6kJ.mol-12023/12/12選修4化學(xué)反應(yīng)原理①P4(白磷、s)+5O2(g)=P4O10(s)△H1=-2983.2kJ/mol例2：已知

②P(紅磷、s)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)△H2=-738.5kJ/mol試寫出白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式

。

①-4×②：P4(白磷、s)=4P(紅磷、s)△H=-29.2kJ/mol自主歸納：解題步驟①確定待求的反應(yīng)方程式；②找出待求方程式中各物質(zhì)出現(xiàn)在已知方程式的什么位置；③根據(jù)未知方程式中各物質(zhì)計量數(shù)和位置的需要對已知方程式進(jìn)行處理，或調(diào)整計量數(shù)，或調(diào)整反應(yīng)方向；④實施疊加并檢驗上述分析的正確與否。2023/12/12你知道神六的火箭燃料是什么嗎？料是什么嗎？例3：某次發(fā)射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃燒，生成N2、液態(tài)H2O。已知：

N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H1=+67.2kJ/molN2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H2=-534kJ/mol

假如都在相同狀態(tài)下，請寫出發(fā)射火箭反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l);△H=-1135.2kJ/mol2023/12/12選修4化學(xué)反應(yīng)原理①2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ/mol②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol求制備水煤氣的熱化學(xué)方程式？例4：已知

C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=131.3KJ/mol例5：已知下列各反應(yīng)的焓變①Ca(s)+C(s,石墨)+3/2O2(g)=CaCO3(s)△H=-1206.8kJ/mol②Ca(s)+1/2O2(g)=CaO(s)△H=-635.1kJ/mol③C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol試求④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的焓變△H=+178.2kJ/mol④=②＋③－①①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH1=－283.0kJ.mol-1②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH2=－285.8kJ.mol-1

③C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔH3=－1370kJ.mol-1

計算④2CO(g)＋4H2(g)=H2O(l)＋C2H5OH(l)的ΔH

【解】：①×2+②×4-③=④

所以，ΔH＝ΔH1×2＋ΔH2×4－ΔH3

＝－283.2×2－285.8×4＋1370＝－339.2kJ.mol-1

2023/12/12練習(xí)1：已知2、已知在一定條件下，下列敘述正確的是（）A、2molN2與6molH2充分反應(yīng)放出的熱量為184.4kJB、與充分反應(yīng)生成2molNH3時，放出的熱量小92.2kJC、當(dāng)反應(yīng)消耗2molN2時，放出的熱量為184.4kJD、在相同條件下，若有反應(yīng)則2023/12/12選修4化學(xué)反應(yīng)原理C2023/12/12選修4化學(xué)反應(yīng)原理3．已知：Fe2O3(s)＋3/2C(s)=3/2CO2(g)+2Fe(s)

ΔH＝234.14kJ·mol－1C(s)＋O2(g)=CO2(g)

ΔH＝－393.5kJ·mol－1則2Fe(s)＋3/2O2(g)=Fe2O3(s)的ΔH是(

)A．－824.4kJ·mol－1B．－627.6kJ·mol－1C．－744.7kJ·mol－1D．－169.4kJ·mol－1A2023/12/12選修4化學(xué)反應(yīng)原理[2013高考?全國Ⅱ卷?12]在1200℃時，天然氣脫硫工藝中會發(fā)生下列反應(yīng)

H2S(g)+3/2O2(g)＝SO2(g)+H2O(g)△H1

2H2S(g)+SO2(g)＝3/2S2(g)+2H2O(g)△H2

H2S(g)+1/2O2(g)＝S(g)+H2O(g)△H3

2S(g)＝S2(g)△H4則△H4的正確表達(dá)式為()A．△H4＝2/3(△H1+△H2－3△H3)

B．△H4＝2/3(3△H3－△H1－△H2)C．△H4＝3/2(△H1+△H2－3△H3)

D．△H4＝3/2(△H1－△H2－3△H3)

A2014·全國卷Ⅰ)28、已知：甲醇脫水反應(yīng)①2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g)

△H1＝－23.9KJ·mol－1

甲醇制烯烴反應(yīng)②2CH3OH(g)＝C2H4(g)＋2H2O(g)

△H2＝－29.1KJ·mol－1

乙醇異構(gòu)化反應(yīng)③CH3CH2OH(g)＝CH3OCH3(g)△H3＝+50.7KJ·mol－1

則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4(g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)的△H＝

.

-45.5KJ/mol（2017高考）下圖是通過熱化學(xué)循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應(yīng)系統(tǒng)原理。

通過計算，可知系統(tǒng)（I）和系統(tǒng)（II）制氫的熱化學(xué)方程式分別為

、

，制得等量H2所需能量較少是

。7.(1)聯(lián)氨是航天飛船常用的高能燃料?？捎冒焙痛温人徕c按一定物質(zhì)的量之比混合反應(yīng)生成聯(lián)氨（N2H4）、氯化鈉和水，該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是________。也可以采用尿素[CO(NH2)2]為原料制取聯(lián)氨，方法是在高錳酸鉀催化劑存在下，尿素和次氯酸鈉、氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成聯(lián)氨、另外兩種鹽和水，寫出其反應(yīng)的化學(xué)方程式

。(2)火箭推進(jìn)器中分別裝有聯(lián)氨和過氧化氫，當(dāng)它們混合時即產(chǎn)生氣體，并放出大量的熱。已知：16g液態(tài)聯(lián)氨與足量過氧化氫反應(yīng)生成氮氣和水蒸氣，放出320.8kJ的熱量。H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44kJ·mol－1。2H2O2(l)=2H2O(l)＋O2(g)ΔH＝－196.4kJ·mol－1。則聯(lián)氨燃燒生成N2和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為。

8．已知下列熱化學(xué)方程式：Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)ΔH＝－24.8kJ/molFe2O3(s)＋1/3CO(g)=2/3Fe3O4(s)＋1/3CO2(g)

?H＝－15.73kJ/molFe3O4(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO2(g)ΔH＝＋640.4kJ/mol則14gCO氣體還原足量FeO固體得到Fe固體和CO2氣體時對應(yīng)的ΔH約為()A．－218kJ/molB．－109kJ/molC．＋218kJ/molD．＋109kJ/mol2023/12/12選修4化學(xué)反應(yīng)原理9、一定條件下用甲烷可以消除氮氧化物(NOx)的污染。已知：①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－574kJ·mol－1②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－1160kJ·mol－1下列正確的選項是(

)A．CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－867kJ·mol－1B．CH4催化還原NOx為N2的過程中，若x＝1.6，則轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為3.2molC．若0.2molCH4還原NO2至N2，在上述條件下放出的熱量為

173.4kJD．若用標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48LCH4還原NO2至N2，整個過程中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為3.2mol二、反應(yīng)熱的測量

幾個相關(guān)概念間的關(guān)系

2023/12/12反應(yīng)熱中和熱燃燒熱…….2023/12/12選修4化學(xué)反應(yīng)原理1、測量（1）目的：測定強(qiáng)酸與強(qiáng)堿稀溶液中和反應(yīng)的反應(yīng)熱eg:HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)?H=？0.025mol0.025mol0.025mol(2)原理：Q

Q=cm?t

中和反應(yīng)放出的熱量（J）Q:C:m:?t:反應(yīng)混合液的比熱容（C液≈C水=4.18J.g-1.℃-1）反應(yīng)混合液的質(zhì)量（m酸

+m堿）反應(yīng)前后的溫度差（t后-t前）則：?H=-Q×10-3KJn(H2O)mol

2023/12/12選修4化學(xué)反應(yīng)原理(3)儀器：量筒、簡易量熱計溫度計：環(huán)形玻璃攪拌器：外筒、內(nèi)筒/碎紙條：測定反應(yīng)T前，T后使其充分反應(yīng)，溫度均勻保溫、防止散熱

思考：實驗中能否用環(huán)形銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒？為什么？不能。因為銅絲易導(dǎo)熱，使熱量損失較大2023/12/12選修4化學(xué)反應(yīng)原理（4）步驟：P6

用一個量筒量取50mL0.50mol/L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，記錄。然后把溫度計上的酸用水沖洗干凈。

用另一個量筒量取50mL0.50mol/LNaOH溶液，并用溫度計測量NaOH溶液的溫度，記錄。

將量筒中的氫氧化鈉溶液迅速倒入盛有鹽酸的簡易量熱計中(注意不要灑到外面），立即蓋上蓋板。用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，并準(zhǔn)確讀取混合溶液的最高溫度，記為終止溫度，記入表中。④.重復(fù)實驗三次，取測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù)。2023/12/12⑤.數(shù)據(jù)處理

取三次測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù).

如果某一次實驗的數(shù)據(jù)與另外兩次實驗的數(shù)據(jù)差異明顯，怎么辦？次數(shù)123起始溫度t1/oc終止溫度溫度差t2/oct/oc鹽酸氫氧化鈉平均值24.525.022.022.425.025.424.7522.225.226.525.428.21.753.23.0Δ2023/12/12（5）反應(yīng)熱的計算：△H＝-＝-

n（H2O）＝0.50mol·L－1×0.050L＝0.025molc＝4.18J/(g·℃)△t＝(t后－t前)=3.1℃△H＝－

4.18×10-3kJ/(g·℃)×100g×△t0.50mol·L－1×0.050L0.0250.418△t△H＝－

kJ.mol-1m＝m酸＋m堿＝100g2023/12/12Qn（H2O）cm?tn（H2O）（6）實驗成功的關(guān)鍵防止熱量的散失.

為了達(dá)到此目的，實驗過程中采取了哪些措施？

雙層燒杯、碎泡沫塑料、蓋板.2023/12/12（7）.實驗注意事項

為了保證0.50mol·L－1的鹽酸完全被NaOH中和，可以采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使堿稍稍過量，因為過量的堿并不參加中和反應(yīng).

實驗中所用的鹽酸和氫氧化鈉溶液配好后要充分冷卻至室溫，才能使用.

要使用同一支溫度計.分別先后測量酸、堿及混合液的溫度時，測定一種溶液后必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干.溫度計的水銀球部分要完全浸入溶液中，且要穩(wěn)定一段時間再記下讀數(shù).2023/12/12④操作時動作要快，盡量減少熱量的散失.H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=—57.3kJ.moL-1表示強(qiáng)酸與強(qiáng)堿在稀溶液中發(fā)生中和反應(yīng)的熱化學(xué)方程式NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=—57.3kJ.moL-1KOH(aq)+HNO3(aq)=KNO3(aq)+H2O(l)△H=—57.3kJ.moL-1NaOH(aq)+1/2H2SO4(aq)=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l)△H=—57.3kJ.moL-12NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l)△H=—114.6kJ.moL-1【觀察與思考】：2023/12/122023/12/12選修4化學(xué)反應(yīng)原理2、中和熱

在稀溶液中，強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol液態(tài)H2O時的反應(yīng)熱叫做中和熱。即：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=—57.3kJ.moL-1注：強(qiáng)酸強(qiáng)堿稀aq,

濃酸濃堿→溶于水會放熱（大于57.3KJ）弱酸弱堿→電離會吸熱（小于57，3KJ）而對于（定量：1mol液態(tài)水）2023/12/12選修4化學(xué)反應(yīng)原理1、KOH(aq)+HNO3(aq)=KNO3(aq)+H2O(l)△H=—57.3kJ.moL-12、2NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l)△H=—114.6kJ.moL-1例：反應(yīng)熱為：中和熱為：-57.3kJ.moL-157.3kJ.moL-1反應(yīng)熱為：中和熱為：-114.6kJ.moL-157.3kJ.moL-12023/12/12選修4化學(xué)反應(yīng)原理1、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿在稀溶液中的中和熱可表示為

H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=-57.3kkJ·mol-1，又知在溶液中反應(yīng)有：CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l)△H=-Q1kJ·mol-1

1/2H2SO4(濃)+NaOH(aq)=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l)△H=-Q2kJ·mol-1HNO3(aq)+KOH(aq)=KNO3（aq）+H2O(l)△H=-Q3kJ·mol-1

則Q1、Q2、Q3的關(guān)系正確的是()A．Q1=Q2=Q3B．Q2>Q1>Q3

C．Q2>Q3>Q1D．Q2=Q3>Q1C2023/12/122．1.00L1．00mol·L－1H2SO4溶液與2．00L1．00mol·L－1NaOH溶液完全反應(yīng)，放出114．6kJ的熱量，由此可推知H2SO4與NaOH發(fā)生中和反應(yīng)的中和熱為___________，表示該中和熱的熱化學(xué)方程式為___________。2023/12/12選修4化學(xué)反應(yīng)原理3、50mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。通過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計算中和熱?；卮鹣铝袉栴}：（1）從實驗裝置看，圖中尚缺少的一種玻璃用品是_______________。

（2）燒杯間填滿碎紙條的作用是。

（3）實驗中改用60mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實驗相比較，所放出的熱量不相等__________（填“相等”或“不相等”），中和熱_________（填“相等”或“不相等”），理由是__________________________________。（4）用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進(jìn)行上述實驗，測得中和熱的數(shù)值與57.3kJ/mol相比較會__________。（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。（5）完整地做一次這樣的實驗，需測定___次溫度。（6）大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值

(填“偏大”、“偏小”或“無影響”溫度計硬紙板碎紙條中和熱是指在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O所放出的能量，與酸堿用量無關(guān)環(huán)形玻璃攪拌棒保溫，減少實驗過程中熱量損失不相等相等偏小3偏小三、能源的充分利用1、能源（1）定義：P9化石燃料：煤、石油、天然氣不足：蘊(yùn)藏量有限，不可再生新能源：核能、太陽能、生物質(zhì)能、氫能、風(fēng)能、地?zé)崮艿葍?yōu)點：①資源豐富②可再生③無污染或少污染

氫能：①燃燒放熱量高②來源豐富

③產(chǎn)物為H2O無污染按轉(zhuǎn)換狀況分類一次能源電力、熱力、氫能、焦碳、煤氣、蒸汽、汽油、煤油、沼氣……..二次能源直接取自自然界，沒有加工轉(zhuǎn)換的各種能量和資源。由一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換后得到的能源。2023/12/12天然氣、太陽能、水力、風(fēng)力、生物質(zhì)能2023/12/12選修4化學(xué)反應(yīng)原理（2）解決能源危機(jī)的方法：①使燃料充分燃燒，提高能源使用率②尋找新能源a、通入充足且適量的空氣；b、增大燃料與空氣的接觸面：固體燃料粉碎、液體燃料噴霧（1）

標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱P9定義：101kPa，25℃，lmol可燃物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的物質(zhì)時放出的熱量，叫做該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱衡量燃料燃燒放出熱量大小的物理量2、標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱與熱值注：定量：定性：1mol可燃物如：C→CO2(g)；H→H2O(l)；S→SO2(g)；

Cl→HCl(g)；N→N2(g)完全燃燒→穩(wěn)定物質(zhì)單位：kJ?mol－1△H<0例已知：CH4

的燃燒熱△H=-890.3kJ?mol－1

請寫出CH4的燃燒熱的熱化學(xué)方程式表示：？CH4燃燒的熱化學(xué)方程式：1CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3kJ?mol－1

例1、250C、101KPa,2molH2在O2中完全燃燒生成2mol水，放出571.6KJ的熱量，則H2的燃燒熱為

,寫出H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式

.

285.8kJ?mol－1

H2（g）+1/2O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ?mol－1

2

、1.5g二甲基肼（CH3-NH-NH-CH3)完全燃燒放熱50KJ，則其燃燒熱為（）A、1000kJ?mol－1B、1500kJ?mol－1

C、2000kJ?mol－1D、3000kJ?mol－1

C2023/12/12選修4化學(xué)反應(yīng)原理3．根據(jù)熱化學(xué)方程式（在101kPa時）：S（s）＋O2（g）===SO2（g）ΔH=－297．23kJ/mol，分析下列說法中不正確的是()A．S的燃燒熱為297．23kJ/molB．S（g）＋O2（g）===SO2（g）放出的熱量大于297．23kJC．S（g）＋O2（g）===SO2（g）放出的熱量小于297．23kJD．形成1molSO2的化學(xué)鍵所釋放的總能量大于斷裂1molS（s）和1molO2（g）的化學(xué)鍵所吸收的總能量2023/12/124、下列說法中正確的是（）A.25℃、101kPa時，1mol碳完全燃燒生成CO2和水時所放出的熱量為碳的燃燒熱B.已知2CO(g)+O2