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第二节 反应热的计算
化学反应的热效应
第二课时
第一章
还记得反应热吗?
课前小忆
1、反应热的定义?
2、如何计算反应热呢?
在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量
△H=生成物的总能量-反应物的总能量。
还有哪些计算反应热的方法呢?
反应热与各物质的物质的量成 。
2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) H1=-483.2kJ/mol
H2(g)+1/2O2(g) = H2O(g) H2=
热化学方程式与数学上的代数方程式相似,可以移项同时改变正负号,各项的化学计量数包括△H的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。
正比
对于相同的反应,化学计量数增大n倍,反应热也相应增大n倍。
-241.6kJ/mol
计算依据一 热化学方程式
例如:
【例题1】已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1;
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2;
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH3。
常温下取体积比4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(标准状况),经完全燃烧后恢复至室温,则放出的热量为 。
计算依据一 热化学方程式
解析:先算出甲烷和氢气各自的物质的量,再根据热化学方程式分别求算它们各自完全燃烧放出的热量,就可求出总热量。
n(气体)=0.5 mol,
n(CH4)=0.5 mol×4/5=0.4 mol,
n(H2)=0.5 mol×1/5=0.1 mol。
燃烧后恢复至室温,H2O为液态,所以放出热量:
Q=0.4 mol×(-ΔH1)+0.1 mol×(-1/2ΔH3)
=-(0.4 mol×ΔH1+0.05 mol×ΔH3)。
计算依据一 热化学方程式
【例题2】黄铁矿(主要成分为FeS2)的燃烧是工业上制硫酸时得到SO2
的途径之一,反应的化学方程式为:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 在25℃和101kPa时,1mol FeS2 (s)完全燃烧生成Fe2O3 (s)和SO2(g)时放出853kJ的热量。这些热量(工业中叫做“废热”)在生产过程中得到了充分利用,大大降低了生产成本,对于节约资源、能源循环利用具有重要意义。
(1)请与出FeS2燃烧的热化学方程式。
(2)计算理论上1kg黄铁矿(FeS 的含量为90%)完全燃烧放出的热量。
计算依据一 热化学方程式
【解】(1)根据题意,FeS2燃烧的热化学方程式为:
FeS2+O2Fe2O3+2SO2(g) H=-853 kJ/mol
(2)FeS2的摩尔质量为120g·mol-1。
1kg黄铁矿含FeS2的质量为:1000g×90%=900g
900gFeS的物质的量为: =7.5mol
理论上1kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为:7.5mol×853kJ/mol=6398kJ
答:(1)FeS2燃烧的热化学方程式:FeS2+O2Fe2O3+2SO2(g) H=-853 kJ/mol
(2)理论上1kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为6398kJ。
计算依据一 热化学方程式
利用热化学方程式计算反应热应注意的问题:
(1)运用热化学方程式进行反应热的计算,可以从反应式中各物质的物质的量、质量、标准状况下气体体积、反应热等对应关系,列式进行简单计算。
(2)注意热化学方程式中化学计量数只表示物质的物质的量,必须与ΔH相对应,如果化学计量数加倍,则ΔH也要加倍。尤其是利用盖斯定律计算反应热时,热化学方程式可以直接相加减,化学计量数必须与ΔH相对应。
(3)热化学方程式中的反应热是指按所给形式反应完全时的反应热。
(4)正、逆反应的反应热数值相等,符号相反。
(5)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,所求之和为其代数和。
(6)将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”、“-”号必须随之改变。
【归纳小结】
计算依据二 燃烧热
可燃物完全燃烧放出的热量=n(可燃物) × |ΔH|(燃烧热的绝对值)
【例题3】乙醇的燃烧热为△H=-1366.8kJ·mol,则25℃,101kPa时1kg乙醇完全燃烧放出的热量为_________ kJ
解:由题意可得出关系式为:C2H6O--------1366.8
1
1366.8
x
计算依据二 燃烧热
【例题4】在 101 kPa时,1mol CH4 完全燃烧生成CO2和液态H2O,放出 890 kJ的热量,写出CH4燃烧热的热化学方程式; 2240 L CH4(标准状况)燃烧后所产生的热量为多少?
CH4(g)+2O2(g) == CO2(g)+2H2O(l) △H=-890 kJ/mol,
2240 L CH4(标况)完全燃烧产生的热量=10×│△H│=8.9×104kJ。
计算依据二 燃烧热
根据盖斯定律,可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其 H相加或相减,得到一个新的热化学方程式。
目的:始态和终态完全一致,消除中间产物。
计算依据三 盖斯定律
计算依据三 盖斯定律
运用盖斯定律解题的常用方法:
1.虚拟路径法:若反应物A变为生成物D,可以有两个途径:
①由A直接变成D,反应热为ΔH;②由A经过B变成C,再由C
变 成D,每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,如图所示:
则有:ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
计算依据三 盖斯定律
2.加合法:即运用所给化学方程式就可通过加减的方法得到新化学方程式。
如:求P4(白磷) 4P(红磷)的热化学方程式。
已知:P4(白磷,s)+5O2(g) P4O10(s) ΔH1 ①
P(红磷,s)+O2(g) P4O10(s) ΔH2 ②
即可用①-②×4得出白磷转化为红磷的热化学方程式。
计算依据三 盖斯定律
3.解题注意事项
(1)热化学方程式同乘以某一个数时,反应热数值也必须乘上该数。
(2)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,所求之和为其代数和。
(3)将一个热化学方程式颠倒时,ΔH 的“+”“-”号必须随之改变。
【例题5】已知:
①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH1=-566 kJ·mol-1;
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH2=+180 kJ·mol-1;
则2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)的ΔH 是____________________。
解析: 利用盖斯定律可知①-②即可得:
2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g),
故该反应的ΔH=-566 kJ·mol-1-180 kJ·mol-1=-746 kJ·mol-1。
-746 kJ·mol-1
计算依据三 盖斯定律
【例题6】焦炭与水蒸气反应、甲烷与水蒸气反应均是工业上制取氢气的重要方法。这两个反应的热化学方程式分别为:
①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H1=+131.5kJ/mol
②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H2=+205.9kJ/mol
试计算CH4(g)=C(s)+2H2(g)的△H。
【解】分析各化学方程式的关系可以得出,将反应①的逆反应与反应②相加,得到反应:CH4(g)=C(s)+2H2(g)
计算依据三 盖斯定律
即:CO(g)+H2(g) =C(s)+H2O(g) H3=- H1=-131.5kJ/mol
+) CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H2=+205.9kJ/mol
CH4(g)=C(s)+2H2(g) H=?
根据盖斯定律:
H= H3+ H2
= H2- H1
=+205.9kJ/mol-131.5kJ/mol
=+74.4kJ/mol
答: CH4(g)=C(s)+2H2(g) 的 H=+74.4kJ/mol。
计算依据三 盖斯定律
计算依据四 根据键能计算反应热
△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和
计算依据四 根据键能计算反应热
【例题7】白磷与氧气可发生如下反应:P4+5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—P a kJ·mol-1、P—O b kJ·mol-1、P===O c kJ·mol-1、O===O d kJ·mol-1,根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH,其中正确的是( )
A.(6a+5d-4c-12b) kJ·mol-1
B.(4c+12b-6a-5d) kJ·mol-1
C.(4c+12b-4a-5d) kJ·mol-1
D.(4a+5d-4c-12b) kJ·mol-1
计算依据四 根据键能计算反应热
解析:由键能求反应热的公式为ΔH=反应物的化学键断裂吸收能量总和-生成物的化学键形成所放出的能量总和,则ΔH=6×a kJ·mol-1+5×d kJ·mol-1-(12×b kJ·mol-1+4×c kJ·mol-1)=(6a+5d-4c-12b)kJ·mol-1,A项正确。
答案:A
H=(E2-E1)kJ/mol
=(a-b) kJ/mol
=+ckJ/mol
计算依据五 图像
H=(E2-E1)kJ/mol
=(a-b) kJ/mol
=-ckJ/mol
【例题8】已知化学反应A2(g)+B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示,判断下列叙述中正确的是( )
A.每生成2分子AB吸收b kJ热量
B.该反应热ΔH=+(a-b) kJ·mol-1
C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
D.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键,放出a kJ能量
B
解析: 观察题给图像可以得到,上述反应的反应物的总能量低于生成物的总能量,为吸热反应,其中反应热ΔH=+(a-b) kJ·mol-1。化学反应过程中,化学键断裂为吸热过程,化学键形成为放热过程。
计算依据五 图像
课堂小结:反应热的计算
反应热的计算方法
根据△H=生成物的总能量-反应物的总能量。
根据键能计算
根据热化学方程式计算
根据燃烧热计算
根据盖斯定律计算
根据图像信息计算
1.已知:①2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1;②N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1,则2CO(g)+2NO(g)===N2(g)+2CO2(g)的ΔH是( )
A.-386 kJ·mol-1 B.+386 kJ·mol-1
C.-746 kJ·mol-1 D.+746 kJ·mol-1
【解析】利用盖斯定律可知①-②即可得:2CO(g)+2NO(g)===N2(g)+2CO2(g),故该反应的ΔH=-566 kJ·mol-1-180 kJ·mol-1=-746 kJ·mol-1。
C
【课堂练习】
2.已知: 2Zn(s)+O2(g)=2ZnO(s) ΔH=-701.0 kJ·mol-1
2Hg(l)+O2(g)=2HgO(s) ΔH=-181.6 kJ·mol-1
则反应Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)的ΔH 为( )
A.+519.4 kJ·mol-1 B.+259.7 kJ·mol-1
C.-259.7 kJ·mol-1 D.-519.4 kJ·mol-1
C
【课堂练习】
解析: 由题给热化学方程式可得:①Zn(s)+O2(g) ZnO(s)
ΔH=(-350.5 kJ·mol-1)-(-90.8 kJ·mol-1)=-259.7 kJ·mol-1。
ΔH=-350.5 kJ·mol-1; ②Hg(l)+O2(g) HgO(s) ΔH=-90.8 kJ·mol-1。
根据盖斯定律,由①-②可得: Zn(s)+HgO(s) ZnO(s)+Hg(l)
3.已知:
①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1;
②2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH2;
③2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH3。
常温下取体积比4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(标准状况)
经完全燃烧后恢复至室温,则放出的热量为( )
A.-(0.4 mol×ΔH1+0.05 mol×ΔH3)
B.-(0.4 mol×ΔH1+0.05 mol×ΔH2)
C.-(0.4 mol×ΔH1+0.1 mol×ΔH3)
D.-(0.4 mol×ΔH1+0.1 mol×ΔH2)
A
【课堂练习】
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