1.2 反應(yīng)熱的計算 課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第二節(jié)：反應(yīng)熱的計算第一章

化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)

學(xué)習(xí)

目標(biāo)PART01PART02從能量守恒角度理解蓋斯定律。能運用蓋斯定律解決具體問題。利用蓋斯定律和熱化學(xué)方程式等進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算。PART03蓋斯定律及其應(yīng)用

學(xué)習(xí)

目標(biāo)寫出由碳單質(zhì)出發(fā)合成CO2寫出反應(yīng)途徑C(s)+O2(g)CO2(g)

△H1△H2△H3思考：△H1，

△H2，△H3之間有沒有數(shù)量關(guān)系？不能很好的控制反應(yīng)的程度，故不能直接通過實驗測得△H2如何測出下列反應(yīng)的反應(yīng)熱C(s)+1/2O2(g)==CO(g)ΔH2=?①CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)ΔH3=-283.0kJ/mol②C(s)+O2(g)==CO2(g)ΔH1=-393.5kJ/mol瑞士化學(xué)家蓋斯蓋斯是瑞士化學(xué)家，早年從事分析化學(xué)研究，1830年專門從事化學(xué)熱效應(yīng)測定方法的改進(jìn)，曾改進(jìn)拉瓦錫和拉普拉斯的冰量熱計，從而較準(zhǔn)確地測定了化學(xué)反應(yīng)中的能量。1836年經(jīng)過多次試驗，他總結(jié)出一條規(guī)律：在任何化學(xué)反應(yīng)過程中的熱量，不論該反應(yīng)是一步完成的還是分步進(jìn)行的，其總熱量變化是相同的，1840年以熱的加和性守恒定律形式發(fā)表。這就是舉世聞名的蓋斯定律。蓋斯定律是斷定能量守恒的先驅(qū)，也是化學(xué)熱力學(xué)的基礎(chǔ)。所以我們常稱蓋斯是熱化學(xué)的奠基人。

蓋斯定律1、定義:一個化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。2．特點(1)反應(yīng)的熱效應(yīng)只與始態(tài)、終態(tài)有關(guān)，與_____無關(guān)。(2)反應(yīng)熱總值一定，如下圖表示始態(tài)到終態(tài)的反應(yīng)熱。途徑

則ΔH＝__________＝________________。ΔH1＋ΔH2ΔH3＋ΔH4＋ΔH5從反應(yīng)途徑角度：A→D：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3

＝－(ΔH4＋ΔH5＋ΔH6)；從能量守恒角度：A→D：ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0。一個反應(yīng)若從始態(tài)到終態(tài)是吸熱反應(yīng)則其逆反應(yīng)必然是放熱反應(yīng)兩個過程中的焓變數(shù)值相同符號相反3．意義應(yīng)用蓋斯定律，可以間接計算以下情況(不能直接測定)的反應(yīng)熱：(1)有些反應(yīng)進(jìn)行得很慢。(2)有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生。(3)有些反應(yīng)往往有副反應(yīng)發(fā)生。C(s)+O2(g)CO2(g)△H1△H2△H1＝△H2

＋△H3

CO(g)+O2(g)12△H3△H2

＝△H1

－△H3

4、應(yīng)用蓋斯定律計算反應(yīng)熱C(s)+1/2O2(g)=CO(g)△H2＝？物質(zhì)燃燒熱ΔH(kJ/mol)C(s)?393.5CO(g)?283.0思路1：虛擬路徑法路徑I路徑II=?393.5kJ/mol?(?283.0kJ/mol)=

?110.5kJ/mol思路2：代數(shù)運算法已知：①C(s)+O2(g)＝CO2(g)△H1＝－393.5kJ/mol-)△H3

＝△H1

－△H2

＝－393.5kJ/mol－(－283.0kJ/mol＝－110.5kJ/mol目標(biāo)反應(yīng)

C(s)+O2(g)＝CO(g)△H3＝？12②CO(g)+O2(g)＝CO2(g)△H2＝－283.0kJ/mol12C(s)+O2(g)＝CO(g)△H3＝－110.5kJ/mol12即運用所給熱化學(xué)方程式通過加減的方法得到所求熱化學(xué)方程式。關(guān)鍵：目標(biāo)方程式的“四則運算式”的導(dǎo)出（消元法）加合法根據(jù)蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式的方法：(1)確定待求反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；(2)找出待求熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)出現(xiàn)在已知方程式中的位置(是同側(cè)還是異側(cè))；(3)利用同側(cè)相加、異側(cè)相減進(jìn)行處理；(4)根據(jù)未知方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)通過乘除來調(diào)整已知反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)，并消去中間產(chǎn)物；(5)實施疊加并確定反應(yīng)熱的變化。關(guān)鍵：由已知方程式推導(dǎo)目標(biāo)方程式利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱的一般步驟倒乘消加選取目標(biāo)方程式一側(cè)物質(zhì)為參考物，若目標(biāo)方程式中參考位置與已知方程式?jīng)]在等號同側(cè)，則將方程式調(diào)轉(zhuǎn)過來，反之不轉(zhuǎn)。將已知熱化學(xué)方程式中參考物的方程式與目標(biāo)熱化學(xué)方程式保持一致調(diào)節(jié)剩余的已知方程式消去目標(biāo)方程式?jīng)]出現(xiàn)的中間物質(zhì)疊加方程式，連符號帶入焓變值進(jìn)行計算已知：①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol②C(金剛石，s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-395.0kJ/mol

解:①-②得：C(石墨，s)=C(金剛石，s);△H=+1.5kJ/mol練習(xí)1：寫出石墨變成金剛石的熱化學(xué)方程式

(25℃,101kPa時)N2(g)+2O2(g)==2NO2(g)△H1=+66.4kJ/molN2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(g)△H2=-534kJ/mol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)△H3=-1134.4kJ/mol

解：得③=②×2-①

2N2H4(g)+2NO2(g)==3N2(g)+4H2O(g)△H3練習(xí)2：某次發(fā)射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃燒，生成N2、氣態(tài)H2O。

已知：練習(xí)3：焦炭與水蒸氣反應(yīng)、甲烷與水蒸氣反應(yīng)均是工業(yè)上制取氫氣的重要方法。這兩個反應(yīng)的熱化學(xué)方程式分別為：①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H1=+131.5kJ/mol②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H2=+205.9kJ/mol試計算CH4(g)=C(s)+2H2(g)的△H解：③CH4(g)=C(s)+2H2(g)③=②-①△H=△H2-△H1=(+205.9-(+131.5))kJ/mol=+74.4kJ/mol練習(xí)4：在載人航天器中，可以利用CO2與H2的反應(yīng)，將航天員呼出的CO2,轉(zhuǎn)化為H2O等，然后通過電解H2O得到O2，從而實現(xiàn)O2的再生。已知：①CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)△H1

=-252.9kJ/mol②2H2O(l)

=2H2(g)+O2(g)△H2=+571.6kJ/mol請寫出甲烷與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式。③=-

(①+②×2)△H=-890.3kJ/mol。解：③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)小結(jié)一、蓋斯定律1、定義：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。2、特點：反應(yīng)的熱效應(yīng)只與始終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無關(guān)。正、逆反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號相反。3、影響反應(yīng)熱的因素：溫度、壓強(qiáng)，物質(zhì)狀態(tài)，反應(yīng)物用量等。4、應(yīng)用：間接計算難以直接測定的反應(yīng)熱。關(guān)鍵：目標(biāo)方程式的“四則運算式”的導(dǎo)出。方法：寫出目標(biāo)方程式確定“過渡物質(zhì)”（要消去的物質(zhì)）然后用消元法逐一消去“過渡物質(zhì)”，導(dǎo)出“四則運算式”。途徑：①虛擬路徑法；②加合法。

1、已知①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH1=－283.0kJ/mol②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH2=－285.8kJ/mol

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

計算:2CO(g)＋4H2(g)=H2O(l)＋C2H5OH(l)的ΔH解：得④=①×2+②×4-③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)2ΔH1=－566.0kJ/mol4H2(g)+2O2(g)=4H2O(l)4ΔH2=－1143.2kJ/mol

2CO2(g)+3H2O(l)=C2H5OH(l)+3O2(g)

－ΔH3=+1370kJ/mol+)2CO(g)＋4H2(g)=H2O(l)＋C2H5OH(l)ΔH

＝－339.2kJ/molA【解】：①×2+③-②=④ΔH＝ΔH1×2＋ΔH3

－ΔH2

＝－393.5×2+141-(-566)＝－80kJ/mol2、已知下列反應(yīng)的反應(yīng)熱CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)△H1=-870.3kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-393.5kJ/molH2(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：④=②×2+③×2-①

2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)2△H2=-787.0kJ/mol

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)2△H3=-571.6kJ/mol

+)2CO2(g)+2H2O(l)=CH3COOH(l)+2O2(g)-△H1=870.3kJ/mol

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2C(s)+2H2(l)+O2(g)=CH3COOH(l)△H=-488.3kJ/mol4、已知25℃、101kPa時：4Fe(s)＋3O2(g)==2Fe2O3(s)ΔH＝－1648kJ·mol－1①

C(s)＋O2(g)==CO2(g)

ΔH＝－393kJ·mol－1②2Fe(s)＋2C(s