化学反应热的计算.ppt

自主学自主学习一、盖斯定律一、盖斯定律1内容内容不管化学反不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反是一步完成或分几步完成，其反应热是是_的。或者的。或者说，化学反，化学反应的反的反应热只与反只与反应体系的体系的_有关，而与反有关，而与反应的的_无关。无关。相同相同始始态和和终态途径途径2理解理解能量的能量的释放或吸收是以放或吸收是以发生生变化的物化的物质为基基础的，没有的，没有_的的变化，就不能引化，就不能引发_的的变化。化。3盖斯定律的重要意盖斯定律的重要意义有些反有些反应进行得很慢，有些反行得很慢，有些反应不容易直接不容易直接发生，有些反生，有些反应的的产品不品不纯(有副反有副反应发生生)，这给测定反定反应热造成了困造成了困难。如果。如果应用用_，可以，可以间接地把它接地把它们的的_计算出来。算出来。物物质能量能量盖斯盖斯定律定律反反应热思考感悟思考感悟1若一个化学反若一个化学反应由始由始态转化化为终态可通可通过不同的途径不同的途径(如下如下图所示所示)：则H与与H1、H2、H3、H4、H5之之间有何有何关系？关系？【提示】【提示】HH1H2H3H4H5二、反二、反应热的的计算算1计算依据算依据(1)_。(2)_。(3)_的数据。的数据。2计算方法算方法热化学方程式化学方程式盖斯定律盖斯定律燃燃烧热HH2110.5 kJ/mol根据盖斯定律，知：根据盖斯定律，知：H1_。则：H_。思考感悟思考感悟2如何利用已知反如何利用已知反应热求未知反求未知反应热？【提示】【提示】(1)确定待求的反确定待求的反应方程式；方程式；(2)找找出待求方程式中各物出待求方程式中各物质出出现在已知方程式的什在已知方程式的什么位置；么位置；(3)根据未知方程式中各物根据未知方程式中各物质计量数和量数和位置的需要位置的需要对已知方程式已知方程式进行行处理，或理，或调整整计量数，或量数，或调整反整反应方向；方向；(4)实行叠加并行叠加并检验分分析的正确与否。析的正确与否。自主体自主体验2人人体体内内葡葡萄萄糖糖的的消消耗耗可可用用下下列列热化化学学方方程程式表示：式表示：C6H12O6(s)6O2(g)=6CO2(g)6H2O(l)H2800.6 kJ/mol如果某人每天消耗如果某人每天消耗12540 kJ的的热量，量，则每天至每天至少要少要摄入葡萄糖的入葡萄糖的质量量为()A806 g B1000 gC1250 g D1500 g3氢气气和和氧氧气气生生成成液液态水水的的反反应，可可以以通通过两种途径来完成，如两种途径来完成，如图所示：所示：解解析析：根根据据盖盖斯斯定定律律：HH1H2，所所以以H1HH2285.8 kJ/mol(44.0 kJ/mol)241.8 kJ/mol。答案：答案：H1241.8 kJ/mol课堂互堂互动讲练盖斯定律盖斯定律1对盖斯定律的理解盖斯定律的理解化学反化学反应的反的反应热只与反只与反应的始的始态(各反各反应物物)和和终态(各生成物各生成物)有关，而与反有关，而与反应的途径无关。即的途径无关。即如果一个反如果一个反应可以分步可以分步进行，行，则各分步反各分步反应的的反反应热之和与之和与该反反应一步完成一步完成时的反的反应热是相是相同的。同的。若若反反应物物A变为生生成成物物D，可可以以有有两两个个途途径径：由由A直直接接变成成D，反反应热为H；由由A经过B变成成C，再再由由C变成成D，每每步步的的反反应热分分别为H1、H2、H3。如下。如下图所示：所示：则有：有：HH1H2H32运用盖斯定律解运用盖斯定律解题的常用方法的常用方法通常有两种方法：通常有两种方法：(1)虚虚拟路径法：如路径法：如C(s)O2(g)=CO2(g)，可可设置如下：置如下：H1H2H3应用用盖盖斯斯定定律律进行行简单计算算，关关键在在于于设计反反应过程，同程，同时要注意：要注意：当当热化化学学方方程程式式乘乘以以或或除除以以某某数数时，H也也相相应乘以或除以某数。乘以或除以某数。当当热化学方程式化学方程式进行加减运算行加减运算时，H也同也同样要要进行加减运算，且要行加减运算，且要带“”“”“”符符号，即把号，即把H看作一个整体看作一个整体进行运算。行运算。通通过盖斯定律盖斯定律计算比算比较反反应热的大小的大小时，同同样要把要把H看作一个整体。看作一个整体。在在设计的反的反应过程中常会遇到同一物程中常会遇到同一物质固、固、液、气三液、气三态的相互的相互转化，物化，物质的状的状态由固由固液液气气变化化时，会吸，会吸热；反之会放；反之会放热。当当设计的反的反应逆向逆向进行行时，其反，其反应热与正与正反反应的反的反应热数数值相等，符号相反。相等，符号相反。例例例例1 1AQ1Q2BQ1Q2CQ10。HQ1，HQ2。由由盖盖斯斯定定律律H总HHQ1(Q2)0，则Q1Q2。【答案】【答案】A【规律方法】律方法】(1)该类题目属于信息目属于信息给予予题。在解答在解答该题时除了明确盖斯定律的除了明确盖斯定律的应用用规律之律之外，外，还应提提炼题中所中所给信息，如信息，如“胆胆矾溶于水溶于水温度降低温度降低”说明明该过程是吸程是吸热过程，故程，故H0;“无水硫酸无水硫酸铜溶解溶解为溶液溶液时放放热Q2 kJ”说明固明固体溶解体溶解为放放热过程。程。(2)熟熟悉悉物物质的的气气、液液、固固三三态与与反反应热的的关关系。系。变式式训练1实验中中不不能能直直接接测出出由由石石墨墨和和氢气气反反应生生成成甲甲烷的的H，但但可可测出出下下面面几几个个反反应的的热效效应：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1890.3 kJmol1C(石墨石墨)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1H2(g)1/2O2(g)=H2O(l)H3285.8 kJmol1根据盖斯定律求得反根据盖斯定律求得反应C(石墨石墨)2H2(g)=CH4(g)的的H4_。解析：解析：法一：因法一：因为反反应式式和和之之间有以有以下关系：下关系：2所以所以H4H22H3H1393.52(285.8)(890.3)74.8(kJmol1)法法二二：也也可可以以设计一一个个途途径径，使使反反应物物经过一一些中些中间步步骤最后回到最后回到产物：物：可可见，H4H22H3H174.8 kJmol1。答案：答案：H474.8 kJmol1反反应热的的计算算1反反应热的的计算方法和算方法和类型型(1)根根据据热化化学学方方程程式式计算算：反反应热与与反反应物物各物各物质的物的物质的量成正比。的量成正比。(2)根根据据反反应物物和和生生成成物物的的能能量量和和计算算：H生成物的能量和反生成物的能量和反应物的能量和。物的能量和。(3)根据反根据反应物和生成物的物和生成物的键能和能和计算：算：H反反应物的物的键能和生成物的能和生成物的键能和。能和。(4)根根据据盖盖斯斯定定律律计算算：将将热化化学学方方程程式式进行行适适当当的的“加加”“”“减减”等等变形形后后，由由过程程的的热效效应进行行计算、比算、比较。(5)根根据据物物质燃燃烧放放热数数值计算算：Q(放放)n(可可燃物燃物)H。(6)根据比根据比热公式公式进行行计算：算：Qcmt。2反反应热的的计算算应注意的注意的问题(1)运用运用热化学方程式化学方程式进行反行反应热的的计算，可以算，可以从反从反应式中各物式中各物质的物的物质的量、的量、质量、量、标准状准状况下气体体况下气体体积、反、反应热等等对应关系，列式关系，列式进行行简单计算。算。(2)注意注意热化学方程式中化学化学方程式中化学计量数只表示物量数只表示物质的物的物质的量，必的量，必须与与H相相对应，如果化学，如果化学计量量数数加加倍倍，则H也也要要加加倍倍。尤尤其其是是利利用用盖盖斯斯定定律律计算算反反应热时，热化化学学方方程程式式可可以以直直接接相相加减，化学加减，化学计量数必量数必须与与H相相对应。(3)热化化学学方方程程式式中中的的反反应热是是指指按按所所给形形式式反反应完全完全时的反的反应热。(4)正、逆反正、逆反应的反的反应热数数值相等，符号相反。相等，符号相反。化学化学键的的键能是原子能是原子间形成形成1 mol化学化学键(或其逆或其逆过程程)时释放放(或吸收或吸收)的能量。以下的能量。以下是部分共价是部分共价键键能数据：能数据：HS：364 kJ/mol，SS：266 kJ/mol，S=O：522 kJ/mol，HO：464 kJ/mol。例例例例2 2(2)标准准状状况况下下，将将a L H2S与与b L SO2混混合合进行行上上述述反反应，当当a2b时，反反应放放热_kJ，当当a2b时，硫硫化化氢过量量，依依据据SO2计算算；当当a0的反的反应有有_。(3)等等质量量的的煤煤分分别通通过以以上上两两条条不不同同的的途途径径产生的可利用的生的可利用的总能量关系正确的是能量关系正确的是_。Aa比比b多多Ba比比b少少Ca与与b在理在理论上相同上相同 D两者无法比两者无法比较(4)根据能量守恒定律，根据能量守恒定律，E1、E2、E3、E4之之间的关系的关系为_。解析：解析：(1)与途径与途径a相比，途径相比，途径b的的优点主要有：点主要有：煤的利用率高；煤的利用率高；变成气体燃料后，运成气体燃料后，运输方便；方便；使燃料充分燃使燃料充分燃烧。(2)上述四个反上述四个反应中中为放放热反反应，H0。(3)根据盖斯定律，等根据盖斯定律，等质量的煤分量的煤分别通通过以上两以上两条不同的途径条不同的途径产生的可利用的生的可利用的总能量相同。能量相同。(4)根据盖斯定律可知：根据盖斯定律可知：E1E2E3E4。答案：答案：(1)煤的利用率高；煤的利用率高；变成气体燃料后，成气体燃料后，运运输方便；使燃料充分燃方便；使燃料充分燃烧(2)(3)C(4)E1E2E3E4反反应热大小的比大小的比较比比较反反应热的大小，一般从以下几个方面考的大小，一般从以下几个方面考虑：1比比较“反反应热”或或H的大小的大小时，必，必须带“”“”“”符号；比符号；比较“燃燃烧热”“”“中和中和热”时，只需比只需比较数数值大小即可。大小即可。2参加反参加反应的物的物质的量不同，的量不同，则反反应热的数的数值也会也会发生相生相应的的变化，如化，如1 mol H2完全燃完全燃烧生成生成液液态水水时放出放出285.8 kJ的的热量，量，2 mol H2完全燃完全燃烧生成液生成液态水水时则放出放出571.6 kJ的的热量。量。4同一反同一反应中物中物质的聚集状的聚集状态不同，反不同，反应热数数值大小也不同。例如，大小也不同。例如，S(g)O2(g)=SO2(g)H1Q1；S(s)O2(g)=SO2(g)H2Q2，可以理解成固，可以理解成固态硫硫变成气成气态硫后再硫后再发生生变化，化，而由固而由固态到气到气态是需要吸收能量的，所以是需要吸收能量的，所以Q1Q2、H1H2，故当同一反，故当同一反应中只由于聚集状中只由于聚集状态不不同比同比较反反应热的大小的大小时，反，反应物物为固固态时放出的放出的热量少，当生成物量少，当生成物为固固态时放出的放出的热量多。量多。5中和中和热为稀溶液中稀溶液中强酸和酸和强碱生成碱生成1 mol H2O时的反的反应热。但当酸。但当酸为浓硫酸硫酸时，由于，由于浓硫酸溶解放硫酸溶解放热，此，此时生成生成1 mol H2O放出放出热量量大于大于57.3 kJ。下下列列各各组热化化学学方方程程式式中中，化化学学反反应的的H前者大于后者的是前者大于后者的是()C(s)O2(g)=CO2(g)H1 C(s)1/2O2(g)=CO(g)H2S(s)O2(g)=SO2(g)H3 S(g)O2(g)=SO2(g)H4例例例例3 3A BC D【思路点【思路点拨】解答本解答本题要注意以下两点：要注意以下两点：(1)依据盖斯定律，依据盖斯定律，设计合理的途径。合理的途径。(2)注意注意H的正的正负号号问题，作出正确判断。，作出正确判断。【解析】【解析】因此，因此，H前者大于后者的有前者大于后者的有。【答案】【答案】C2H2(g)O2(g)=2H2O(g)HQ1 kJ/mol2H2(g)O2(g)=2H2O(l)HQ2 kJ/molA BC D解析：解析：选D。分步。分步进行的放行的放热反反应，反，反应进行行程度越深，放出的程度越深，放出的热量越多，即炭燃量越多，即炭燃烧生成生成CO2时放放热多，多，Q1Q2；中两式相减得中两式相减得4Al(s)2Fe2O3(s)=2Al2O3(s)4Fe(s)H(Q1Q2)kJ/molQ2；水蒸气；水蒸气变成液成液态水要放出水要放出热量，故量，故H2燃燃烧生成液生成液态水水时放放热多，多，Q1Q2。探究整合探究整合应用用新能源的新能源的宠儿儿可燃冰可燃冰有有专家家预测，可燃冰至少能，可燃冰至少能为人人类提供提供1000年的能源，将来它有望替代煤、石油和天然年的能源，将来它有望替代煤、石油和天然气，成气，成为“21世世纪的新能源的新能源”。可燃冰是可燃冰是1983年被年被发现的，的，这种可用火柴点种可用火柴点燃，能像蜡燃，能像蜡烛一一样燃燃烧的天然气水合物是在的天然气水合物是在海底低温、高海底低温、高压下形成的外形与冰相似的下形成的外形与冰相似的结晶晶体体。由由于于含含有有大大量量的的甲甲烷可可燃燃性性气气体体，可可燃燃冰冰极极易易燃燃烧，而而且且燃燃烧造造成成的的污染染较少少。世世界界上上可可燃燃冰冰的的总储量量非非常常大大，据据估估算算，其其有有机机碳碳含含量量大大约相相当当于于全全世世界界已已知知煤煤炭炭、石石油油和和天天然然气气总量量的的2倍倍。这些些可可燃燃冰冰资源源可可满足足人人类未未来来1000年年的的需需要要。世世界界上上已已发现的的可可燃燃冰冰分分布布区区多多达达116处，其其矿层之之厚厚、规模模之之大大，是是常常规的天然气田无法比的天然气田无法比拟的。的。天然可燃冰呈固天然可燃冰呈固态，不会像石油开采那，不会像石油开采那样自自喷流出。流出。为了了获取取这种清种清洁能源，世界上能源，世界上许多国多国家都在研究天然可燃冰的开采方法。科学家家都在研究天然可燃冰的开采方法。科学家们认为，一旦开采技，一旦开采技术获得突破性得突破性进展，那么可展，那么可燃冰立刻就会成燃冰立刻就会成为主要能源。相反，如果开采主要能源。相反，如果开采不当，后果将是灾不当，后果将是灾难性的。在性的。在导致全球气候致全球气候变暖方面，甲暖方面，甲烷所起的作用比二氧化碳要大所起的作用比二氧化碳要大1020倍；而可燃冰倍；而可燃冰矿藏哪怕受到最小的破坏，都藏哪怕受到最小的破坏，都足以足以导致甲致甲烷气体的大量泄漏，从而引起气体的大量泄漏，从而引起强烈烈的温室效的温室效应。另外，。另外，陆缘海海边的可燃冰开采起的可燃冰开采起来十分困来十分困难，一旦，一旦发生井生井喷事故，就会造成海事故，就会造成海啸、海底滑坡、海水毒化等灾害。所以，可燃、海底滑坡、海水毒化等灾害。所以，可燃冰的开冰的开发利用就像一柄利用就像一柄“双刃双刃剑”，需要慎重，需要慎重对待。待。可燃冰中可燃冰中蕴藏着大量的甲藏着大量的甲烷，有望成，有望成为未来新能源。已知未来新能源。已知1 mol CH4气体完全燃气体完全燃烧生生成成CO2气体和液气体和液态H2O时放出的放出的热量量为890.3 kJ，当它不完全燃，当它不完全燃烧生成生成CO气体和液气体和液态H2O时，放出的放出的热量量为519 kJ。如果。如果1 mol CH4在在n g O2中燃中燃烧生成生成CO、CO2气体和液气体和液态H2O，放出，放出731.25 kJ热量。量。例例例例(1)写出表示甲写出表示甲烷燃燃烧热的的热化学方程式。化学方程式。(2)写出甲写出甲烷气体不完全燃气体不完全燃烧的的热化学方程式。化学方程式。(3)计算算n的的值。【解析】【解析】(1)1 mol CH4完全燃完全燃烧生成生成CO2气气体和液体和液态水放出的水放出的热量就是量就是CH4的燃的燃烧热，所，所以表示甲以表示甲烷燃燃烧热的的热化学方程式化学方程式为：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJ/mol。【答案】【答案】见解析解析