盖斯定律反应热的计算.ppt

1第三节第三节 化学反应热的计算化学反应热的计算学习目标：学习目标：1、从能量守恒角度理解并掌握盖斯定律；、从能量守恒角度理解并掌握盖斯定律；2、能正确运用盖斯定律解决具体问题；、能正确运用盖斯定律解决具体问题；3、学会化学反应热的有关计算。、学会化学反应热的有关计算。21 1、已知：、已知：H H2 2(g)+Cl(g)+Cl2 2(g)=2HCl(g)H=-184.6kJ/mol(g)=2HCl(g)H=-184.6kJ/mol 则反应则反应HCl(g)=1/2HHCl(g)=1/2H2 2(g)+1/2Cl(g)+1/2Cl2 2(g)(g)的的H H为（为（）A.+184.6 kJ/mol B.-92.3 kJ/molA.+184.6 kJ/mol B.-92.3 kJ/molC.-369.2 kJ/mol D.+92.3 kJ/molC.-369.2 kJ/mol D.+92.3 kJ/mol 复习复习:D D2 2、甲硅烷（、甲硅烷（SiHSiH4 4）是一种无色气体，遇到空气能发生爆）是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成炸性自燃，生成SiOSiO2 2和水。已知室温下和水。已知室温下1g1g甲硅烷自燃甲硅烷自燃放出放出44.6kJ44.6kJ热量，其燃烧热化学方程式为热量，其燃烧热化学方程式为_ _ SiHSiH4 4(g)+O(g)+O2 2(g)=SiO(g)=SiO2 2(s)+H(s)+H2 2O(l)H=-1427.2kJ/molO(l)H=-1427.2kJ/mol规律规律:“正逆正逆”反应的反应热效应数值相等，符号相反反应的反应热效应数值相等，符号相反3 在化学科研中，经常要测量化学反应的反应热，但在化学科研中，经常要测量化学反应的反应热，但是某些物质的反应热，由于种种原因不能直接测得，只是某些物质的反应热，由于种种原因不能直接测得，只能通过化学计算的方式间接获得。如对于反应：能通过化学计算的方式间接获得。如对于反应：C(s)+1/2O2(g)=CO(g)，因为因为C C燃烧时不可能完全生成燃烧时不可能完全生成CO，总有一部分，总有一部分CO2生成，因此这个反应的生成，因此这个反应的H 无法无法直接测得，那么该反应的反应热是如何确定的呢直接测得，那么该反应的反应热是如何确定的呢？问题问题情景情景 此外，在生产中，对燃料的燃烧，反应条件的控制此外，在生产中，对燃料的燃烧，反应条件的控制以及废热的利用，也需要进行反应热的计算。以及废热的利用，也需要进行反应热的计算。4 1、定义定义：不管化学反应是：不管化学反应是分一步分一步完成或完成或分几分几步步完成，其完成，其反应热是相同反应热是相同的。的。换句话说：化学反应的反应热只与换句话说：化学反应的反应热只与反应体系反应体系的始态和终态的始态和终态有关有关,而与而与反应的途径反应的途径无关。无关。一、盖斯定律一、盖斯定律5 盖盖斯斯是是俄俄国国化化学学家家，早早年年从从事事分分析析化化学学研研究究，1830年年专专门门从从事事化化学学热热效效应应测测定定方方法法的的改改进进，曾曾改改进进拉拉瓦瓦锡锡和和拉拉普普拉拉斯斯的的冰冰量量热热计计，从从而而较较准准确确地地测测定定了了化化学学反反应应中中的的能能量量。1836年年经经过过多多次次试试验验，他他总总结结出出一一条条规规律律：在在任任何何化化学学反反应应过过程程中中的的热热量量，不不论论该该反反应应是是一一步步完完成成的的还还是是分分步步进进行行的的，其其总总热热量量变变化化是是相相同同的的，1840年年以以热热的的加加和和性性守守恒恒定定律律形形式式发发表表。这这就就是是举举世世闻闻名名的的盖盖斯斯定定律律。盖盖斯斯定定律律是是断断定定能能量量守守恒恒的的先先驱驱，也也是是化化学学热热力力学学的的基基础础。当当一一个个不不能能直直接接发发生生的的反反应应要要求求计计算算反反应应热热时时，便便可可以以用用分分步步法法测测定定反反应应热热并并加加和和起起来来而而间间接接求求得得。故而我们常称盖斯是热化学的奠基人故而我们常称盖斯是热化学的奠基人。6A AB B请思考：由起点请思考：由起点A A到终点到终点B B有多少条途径？有多少条途径？从不同途径由从不同途径由A A点到点到B B点的位移有什么关系点的位移有什么关系?登山的高度与上登山的高度与上山的途径无关，山的途径无关，只与起点和终点只与起点和终点的相对高度有关的相对高度有关为了理解盖斯定律，可以以为了理解盖斯定律，可以以登山为例：登山为例：7HH2 2 0 0HH1 1 0 0S S（始态）（始态）L L（终态）（终态）HH1 1+H+H2 2 0 0以能量守恒定律来论证盖斯定律：以能量守恒定律来论证盖斯定律：8如何理解盖斯定律？H H、H H1 1、H H2 2之间有何关系？之间有何关系？H=H=H H1 1+H H2 2BHACH1H29CO(g)C(s)CO2(g)H1H3H2例例1C(s)+1/2O2(g)=CO(g)H1？CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)H2-283.0kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g)H3-393.5kJ/mol+)H1+H2=H3H1=H3H2=-393.5kJ/mol(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/mol10下列数据表示下列数据表示H2的燃烧热吗？的燃烧热吗？H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)H1241.8kJ/mol H2O(g)=H2O(l)H244kJ/mol已知已知H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)+=HH1H2285.8kJ/mol实例实例2那么，那么，H2的燃烧热的燃烧热H究竟是多少？如何计算？究竟是多少？如何计算？11 有些化学反应进行很慢或不易直接发生，很有些化学反应进行很慢或不易直接发生，很难直接测得这些反应的反应热，可通过盖斯定律难直接测得这些反应的反应热，可通过盖斯定律获得它们的反应热数据。获得它们的反应热数据。2 2、盖斯定律的应用、盖斯定律的应用关键：关键：目标方程式的目标方程式的“四则运算式四则运算式”的导出。的导出。方法方法（1 1）写出目标方程式确定写出目标方程式确定“过渡物质过渡物质”（要消去（要消去的物质）的物质）（2 2）然后用消元法）然后用消元法逐一逐一消去消去“过渡物质过渡物质”，导出，导出“四四则运算式则运算式”。消去的技巧：消去的技巧：目标方程式和已知方程式目标方程式和已知方程式同类物质同类物质（同为反应物或同为生成物）（同为反应物或同为生成物）相加相加；不同类物质不同类物质（一个为反应物与一个为生成物（一个为反应物与一个为生成物相减相减；遵循数学基本原则遵循数学基本原则12例例1 1：已知下列各反应的焓变：已知下列各反应的焓变Ca(s)+C(s,Ca(s)+C(s,石墨石墨)+3/2O)+3/2O2 2(g)=CaCO(g)=CaCO3 3(s)(s)H=-1206.8 kJ/mol H=-1206.8 kJ/molCa(s)+1/2OCa(s)+1/2O2 2(g)=CaO(s)(g)=CaO(s)H=-635.1 kJ/mol H=-635.1 kJ/molC(s,C(s,石墨石墨)+O)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H=-393.5 kJ/mol H=-393.5 kJ/mol试求试求CaCOCaCO3 3(s)=CaO(s)+CO(s)=CaO(s)+CO2 2(g)(g)的焓变的焓变H=+178.2 kJ/molH=+178.2 kJ/mol=13例例2 2：写出石墨变成金刚石的热化学方程式：写出石墨变成金刚石的热化学方程式 (25,101kPa(25,101kPa时时)查燃烧热表知：查燃烧热表知：C(C(石墨，石墨，s)+Os)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)H(g)H1 1=-393.5=-393.5kJ/molkJ/molC(C(金刚石，金刚石，s)+Os)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)H(g)H2 2=-395.0kJ/mol=-395.0kJ/mol所以，所以，-得：得：C(C(石墨，石墨，s)=C(s)=C(金刚石，金刚石，s)H=+1.5kJ/mols)H=+1.5kJ/mol14例例3 3：同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速：同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的完成，这个总过程的热效应是相同的”。已知：。已知：PP4 4(s(s、白磷、白磷)+5O)+5O2 2(g)=P(g)=P4 4O O1010(s)H(s)H1 1=-2983.2 kJ/mol=-2983.2 kJ/molP(sP(s、红磷、红磷)+5/4O)+5/4O2 2(g)=1/4P(g)=1/4P4 4O O1010(s)H(s)H2 2=-738.5 kJ/mol=-738.5 kJ/mol试写出白磷转化为红磷的热化学方程式试写出白磷转化为红磷的热化学方程式 。P P4 4(s(s、白磷白磷)=4P(s)=4P(s、红磷红磷)H=-29.2kJ/mol)H=-29.2kJ/mol-4：15小结小结：（1）热化学方程式与数学上的方程式相似，可以热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项移项同时改变正、负号同时改变正、负号；当；当热化学方程式中各物质的热化学方程式中各物质的化学化学计量数改变，其反应热数值改变相同的倍数计量数改变，其反应热数值改变相同的倍数（2）根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式方程式包括其包括其H相加或相减，得到一个新的热化学方相加或相减，得到一个新的热化学方程式。程式。（3）可燃物产生的热量可燃物产生的热量=可燃物的物质的量可燃物的物质的量 燃烧热燃烧热 16注意事项：注意事项：（1）热化学方程式乘上某一个数时，反应热热化学方程式乘上某一个数时，反应热数值也须乘上该数；数值也须乘上该数；（2）热化学方程式相加减时，同种物质之间）热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减；可相加减，反应热也随之相加减；（3）将一个热化学方程式颠倒时，）将一个热化学方程式颠倒时，H的的“+”“-”号必须随之改变号必须随之改变。17你知道神六的火箭燃料是什么吗？例例4 4：某次发射火箭，用：某次发射火箭，用N N2 2H H4 4（肼）在（肼）在NONO2 2中燃烧，生中燃烧，生成成N N2 2、液态、液态H H2 2O O。已知：。已知：N N2 2(g)+2O(g)+2O2 2(g)=2NO(g)=2NO2 2(g)H(g)H1 1=+67.2kJ/mol =+67.2kJ/mol N N2 2H H4 4(g)+O(g)+O2 2(g)=N(g)=N2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)HO(l)H2 2=-534kJ/mol=-534kJ/mol 假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式。方程式。2 N N2 2H H4 4(g)+2NO(g)+2NO2 2(g)=(g)=3N N2 2(g)+4H(g)+4H2 2O(l)O(l)H=-1135.2kJ/molH=-1135.2kJ/mol 2 ：18思考：思考：为什么在热化学反应方程式中通常可为什么在热化学反应方程式中通常可不表明反应条件？不表明反应条件？正逆反应的反应热效应数值相等，符号相反。正逆反应的反应热效应数值相等，符号相反。“+”不能省去。不能省去。练习练习1.1.已知石墨的燃烧热：已知石墨的燃烧热：H=-393.5kJ/molH=-393.5kJ/mol(1)(1)写出石墨的完全燃烧的热化学方程式写出石墨的完全燃烧的热化学方程式(2)(2)二氧化碳转化为石墨和氧气的热化学方程式二氧化碳转化为石墨和氧气的热化学方程式热化学方程式还可以表示热化学方程式还可以表示理论可进行实际难进行理论可进行实际难进行的化学反应的化学反应C(C(石墨，石墨，s)+Os)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)H=-393.5kJ/mol(g)H=-393.5kJ/molCOCO2 2(g)=C(g)=C(石墨，石墨，s)+Os)+O2 2(g)H=+393.5kJ/mol(g)H=+393.5kJ/mol192.2.已知已知 CO(g)+1/2OCO(g)+1/2O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)H(g)H1 1=283.0 kJ/mol283.0 kJ/mol H H2 2(g)+1/2O(g)+1/2O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)HO(l)H2 2=285.8 kJ/mol285.8 kJ/molCC2 2H H5 5OH(l)+3OOH(l)+3O2 2(g)=2CO(g)=2CO2 2(g)+3H(g)+3H2 2O(l)HO(l)H3 3=-1370=-1370 kJ/molkJ/mol试计算试计算2CO(g)2CO(g)4H4H2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)O(l)C C2 2H H5 5OH(l)OH(l)的的HH【解】：根据盖斯定律，反应根据盖斯定律，反应不论是一步完成还是分不论是一步完成还是分几步完成，其反应热效应都是相同的。下面就看看反应几步完成，其反应热效应都是相同的。下面就看看反应能不能由能不能由三个反应通过加减乘除组合而成，也三个反应通过加减乘除组合而成，也就是说，看看反应就是说，看看反应能不能分成能不能分成几步完成。几步完成。2+2+4-4-所以，所以，HH12H24H3283.22285.841370kJ/mol339.2kJ/mol20 3.3.在在100 g 100 g 碳不完全燃烧所得气体中，碳不完全燃烧所得气体中，COCO占占1/31/3体积，体积，COCO2 2占占2/32/3体积，且体积，且C(s)+1/2OC(s)+1/2O2 2(g)=CO(g)H=(g)=CO(g)H=110.35kJ/mol110.35kJ/molCO(g)+1/2OCO(g)+1/2O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)H=(g)H=282.57kJ/mol282.57kJ/mol与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是（与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是（）A.A.392.92 kJ B.2489.44 kJ392.92 kJ B.2489.44 kJ C.784.92 kJ D.3274.3 kJ C.784.92 kJ D.3274.3 kJC C21 利用反应热的概念、盖斯定律、热化利用反应热的概念、盖斯定律、热化学方程式进行有关反应热的计算学方程式进行有关反应热的计算:题型一：有关热化学反应方程式的题型一：有关热化学反应方程式的的含义及书写的含义及书写题型二：燃烧热、中和热的判断、题型二：燃烧热、中和热的判断、求算及测量求算及测量二反应热的计算：二反应热的计算：22具体内容具体内容:1.已知一定量的物质参加反应放出的热量，写出已知一定量的物质参加反应放出的热量，写出其热化学反应方程式。其热化学反应方程式。2、有关反应热的计算、有关反应热的计算:（1）盖斯定律及其应用）盖斯定律及其应用（2）根据一定量的物质参加反应放出或吸收的根据一定量的物质参加反应放出或吸收的热量（或根据已知的热化学方程式），进行有热量（或根据已知的热化学方程式），进行有关反应热的计算或比较大小。关反应热的计算或比较大小。Q=n(-H)比热公式比热公式:H=c m T23(3)利用键能计算反应热利用键能计算反应热 H=E(吸吸)-E(放放)H=反应物的键能总和反应物的键能总和 生成物的键能生成物的键能总和总和 H=E(生成物生成物)-E(反应物反应物)H的计算数值：的计算数值：吸吸“+”放放“-”24练习2、(2010广东高考)在298K、101kPa时，已知：2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H1Cl2(g)H2(g)=2HCl(g)H22Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H3则H3与H1和H2间的关系正确的是()AH3H12H2BH3H1H2CH3H12H2DH3H1H2A25A26A3/2即得目标方程式，故有：即得目标方程式，故有：H=3/2 H2H1=824.35kJmol1 27练习练习5、已知下列反已知下列反应应的反的反应热为应热为：(1)CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)H1=-870.3kJ/mol(2)C(s)+O2(g)=CO2(g)H2=-393.5kJ/mol(3)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)H3=-285.8kJ/mol试计试计算下列反算下列反应应的反的反应热应热：2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)2+2得：得：H=2 H2+2 H3=2（393.5）+2（285.8）（）（870.3）=488.3kJ/mol28练习6、由金红石TiO2制取单质Ti，涉及到的步骤为：TiO2 TiCl4 Ti 已知：CsO2gCO2g；H3935 kJmol1 2COgO2g2CO2g；H566 kJmol1 TiO2s2Cl2gTiCl4sO2g；H+141 kJmol1则TiO2s2Cl2g2CsTiCl4s2COg的H 。29连接高考：练习6、焙烧产生的SO2可用于制硫酸。已知25、101 kPa时：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H1=一197 kJ/mol；2H2O(g)2H2O(1)H2一44 kJ/mol 2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)H3一545 kJ/mol。则SO3(g)与H2O(l)反应的热化学方程式是 SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)H-152 kJmol-130练习7、捕碳技术（主要指捕获CO2）在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2 可发生如下可逆反应：反应：2NH3(l)H2O(l)CO2(g)(NH4)2CO3(aq)H1反应：NH3(l)H2O(l)CO2(g)(NH4)2HCO3(aq)H2反应：(NH4)2CO3(aq)H2O(l)CO2(g)2(NH4)2HCO3(aq)H3请回答下列问题：H3与H1、H2之间的关系是：H3=。2 H2 H1 31练习8、碘也可用作心脏起搏器电源锂碘电池的材料。该电池反应为：2Li（s）+I2（s）=2LiI（s）H已知：4Li（s）+O2（g）=2Li2O（s）H14 LiI（s）+O2（g）=2I2（s）+2Li2O（s）H2则电池反应的H=_；1/2(H1H2)32练习9、将煤转化为清洁气体燃料。已知：H2（g）+1/2O2=H2O(g)H=241.8kJmol1C（s）+H=110.5kJmol1写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：。C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)H=+131.3KJmol-133练习10已知下列热化学方程式：(1)Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)H25 kJmol1(2)3Fe2O3(s)CO(g)=2Fe3O4(s)CO2(g)H47 kJmol1(3)Fe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO2(g)H19 kJmol1试写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式_。FeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g)H11 kJmol134课堂小结：1“盖斯定律”是指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。即2化学反应的反应热的数值与各物质的化学计量数成正比。3正逆反应的反应热数值相同，符号相反。3536