1.1.2 反应热的计算 课件（共46张PPT） 2023-2024学年高二上学期化学苏教版（2019）选择性必修1

(共46张PPT)
反应热的计算
盖斯定律
01
反应热的计算
02
一、盖斯定律
C（s）+ O2（g）=CO（g）
思考：是不是所有反应的反应热都可以直接测得？
不是
因为C燃烧时不可能完全生成CO，总有一部分CO2生成，因此这个反应的ΔH无法直接测得
1、定义：一个化学反应，不管是分一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。
盖斯定律
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。
如何理解盖斯定律？
思考：ΔH、ΔH1、ΔH2之间有何关系？
ΔH=ΔH1+ΔH2
B
ΔH
A
C
ΔH1
ΔH2
2、盖斯定律在科学研究中的重要意义
有些反应进行得很慢
有些反应不容易直接发生
有些反应的产品不纯（有副反应发生）
这些都给测量反应热造成了困难
利用盖斯定律可以间接地把它们的反应热计算出来
3．操作步骤
（1）找目标（一 一对应）；
（2）调系数（使目标物质系数相同）；
（3）同加异减
1、已知下列各反应的焓变
①Ca(s)+C(s,石墨)+3/2O2(g)=CaCO3(s)△H1 = -1206.8 kJ/mol
②Ca(s)+1/2O2(g)=CaO(s) △H2= -635.1 kJ/mol
③C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) △H3 = -393.5 kJ/mol
试求④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的焓变△H4
△H4=+178.2kJ/mol
④=②＋③－①
练习
2、已知：
①P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s) △H1=-2983.2 kJ/mol
②P(s、红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s) △H2= -738.5 kJ/mol
试写出白磷转化为红磷的热化学方程式：
______________________________________。
P4(s、白磷)= 4P(s、红磷) △H=-29.2kJ/mol
①－4×②：
3、已知25℃、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为
C(石墨)+O2(g)=CO2(g) △H=－393.51kJ·mol－1
C(金刚石)+O2(g)=CO2(g) △ H=－395.41kJ·mol－1
据此判断，下列说法中正确的是( )
A、由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低
B、由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高
C、由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低
D、由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高
A
4、已知
① CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH1= －283.0 kJ/mol
② H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH2= －285.8 kJ/mol
③C2H5OH(l)+ 3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH3=－1370 kJ/mol
试计算④2CO(g)＋4H2(g)=H2O(l)＋C2H5OH(l)的ΔH
①×2 + ②×4 - ③ = ④
所以，ΔH＝ΔH1×2 ＋ΔH2×4 －ΔH3
＝－283.2×2 －285.8×4 ＋1370 ＝－339.2 kJ/mol
5、在298K、100kPa时，已知：
Cl2（g）+H2（g）═2HCl（g）△H1、
2H2O（g）═2H2（g）+O2（g）△H2、
2Cl2（g）+2H2O（g）═4HCl（g）+O2（g）△H3
则△H3与△H2和△H1之间的关系正确的是（　　）
A．△H3=2△H1-△H2 B．△H3=△H1+△H2
C．△H3=2△H1+△H2 D．△H3=△H2-△H1
C
6、S（单斜）和S（正交）是硫的两种同素异形体．
已知：①S（单斜，s）+O2（g）═SO2（g）△H1=-297.16kJ mol-1
②S（正交，s）+O2（g）═SO2（g）△H2=-296.83kJ mol-1
③S（单斜，s）═S（正交，s）△H3
下列说法正确的是（　　）
A．△H3=-0.33 kJ mol-1 B．单斜硫的能量比正交硫的能量低
C．S（单斜，s）═S（正交，s）△H3＞0，正交硫比单斜硫稳定
D．S（单斜，s）═S（正交，s）△H3＜0，单斜硫比正交硫稳定
A
7、通过以下反应均可获取H2，下列有关说法正确的是（　　）
①太阳光催化分解水制氢：
2H2O（l）═2H2（g）+O2（g）△H1=+571.6kJ mol-1
②焦炭与水反应制氢：
C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H2=+131.3kJ mol-1
③甲烷与水反应制氢：
CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）△H3=+206.1kJ mol-1
A．反应①中电能转化为化学能 B．反应②为放热反应
C．反应③使用催化剂，△H3减小
D．反应CH4（g）═C（s）+2 H2（g）的△H=+74.8kJ mol-1
D
8、室温下，将1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为△H1，将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为△H2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为：
CuSO4·5H2O(s)== CuSO4(s)+5H2O(l)， 热效应为△H3。则下列判断正确的是（ ）
A、△H2＞△H3 B、△H1＜△H3
C、△H1+△H3 =△H2 D、△H1+△H2 ＞△H3
B
A
9、黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为：
S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s) = K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) △H＝x kJ·mol－1
已知： 碳的燃烧热 △H1＝a kJ·mol-1
S(s)＋2K(s) = K2S(s)　 △H2＝b kJ·mol-1
2K(s)＋N2(g)＋3O2(g) = 2KNO3(s) △H3＝c kJ·mol-1
则x为( )
A．3a＋b－c B．c－3a－b
C．a＋b－c D．c－a－b
10、【交大附中期末题】LiH可作飞船的燃料，已知下列反应：
2Li(s)＋H2(g) = 2LiH(s)　 △H1＝-182 kJ·mol-1
2H2(g)＋O2(g) = 2H2O(l)　△H2＝-572 kJ·mol-1
4Li(s)＋O2(g) = 2Li2O(s)　△H3＝-1196 kJ·mol-1
试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式_________________________________________________．
2LiH(s) + O2(g) = Li2O(s) + H2O(l) △H＝-702kJ·mol-1
2HCl(g) + 1/2O2(g) = Cl2 (g) + H2O(g) △H＝△H1+△H2
11、用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染，传统上该转化通过如下图所示的催化剂循环实现，
其中，反应①为： 2HCl(g) + CuO(s) H2O(g)+CuCl2(g) △H1
反应②生成1 mol Cl2 (g)的反应热为△H2，
则总反应的热化学方程式为(反应热用△H1和△H2表示)
______________________________________________________________．
（g））
12、【2017全国Ⅰ卷】下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理．
H2S(g) = S(s) + H2(g) △H＝+20kJ·mol-1
通过计算，可知系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）制氢的热化学方程式分别为
（Ⅰ）____________________________________________________　
（Ⅱ）___________________________________________________　
制得等量H2所需能量较少的是___________．
H2O(l) = 1/2O2(g) + H2(g) △H＝+286kJ·mol-1
系统（Ⅱ）
二、反应热的计算
△H = 反应物的键能总和 - 生成物的键能总和
1、计算依据一 ： 根据键能计算反应热
一、反应热的计算依据
已知：CH3CH3→CH2＝CH2＋H2；
有关化学键的键能如下。
化学键 C－H C＝C C－C H－H
键能(kJ/mol) 414.4 615.3 347.4 435.3
试计算该反应的反应热。
ΔH =＋125.6 kJ/mol
练习
2、计算依据二： 热化学方程式
2H2(g)＋O2(g) ＝ 2H2O(g) H1＝－483.2kJ/mol
H2(g)＋1/2O2(g) ＝ H2O(g) H2＝
反应热与各物质的物质的量成 。
正比
例如：
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
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。
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
(0.4 mol×ΔH1＋0.05 mol×ΔH3)
练习
3、计算依据三 ： 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)
练习
1、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+1 102==2Fe2O3+8SO2
在25°C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。
△
4、计算依据四 ： 盖斯定律
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
数学本质——加和法
目的：始态和终态完全一致，消除中间产物。
1、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。
①+② CH4(g)=C(s)+2H2(g)
练习
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。
2、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
计算依据五 图像
H=(E2-E1)kJ/mol
=(a-b) kJ/mol
=-ckJ/mol
H=(E2-E1)kJ/mol
=(a-b) kJ/mol
=+ckJ/mol
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
练习
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
二、反应热的计算
1、有关热化学方程式的计算
1、25℃、101kPa时，使1.0 g钠与足量的氯气反应，生成氯钠晶体并放出17.87 kJ的热量，求生成1 mol氯化钠的反应热。
【解】Na(s) + Cl2(g) == NaCl(s)
17.87 kJ / 1g × 23 g / mol = 411 kJ / mol
答：生成1 mol NaCl的反应热为-411 kJ / mol
2、
CH４ (g) + 2O2(g)= CO2 (g) + 2H2 O (l) △ H= -Q1 KJ/mol
2H2（g）+O2（g） = 2H2 O （g） △ H= -Q2 KJ/mol
2H2（g）+O2（g） = 2H2 O （l） △ H=- Q3 KJ/mol
取体积比4:1的甲烷和氢气的混合气体11.2L(标况),经完全燃烧恢复常温,放出的热为:
(0.4Q1+0.05Q3) kJ
2、有关燃烧热的计算
1、乙醇的燃烧热△H=-1366.8 kJ/ mol，在25℃、101kPa时，1 kg 乙醇充分燃烧后放出多少热量？
【解】n(C2H5OH)= 1000 g / 46g/mol
=21.74mol
1 kg C2H5OH燃烧后产生的热量：
1366.8 kJ/ mol× 21.74mol=2.971 ×104kJ
答：1 kg C2H5OH燃烧后放出2.971 ×104kJ的热量。
3、应用盖斯定律的计算
1、已知下列反应的反应热为
⑴ CH3COOH (l) + 2O2(g) == 2CO2(g) + 2H2O(l)
△H1= -870.3 kJ/mol
⑵ C(s) + O2 (g) == CO2(g)
△H2= -393.5 kJ/mol
⑶ H2(g) + O2(g) == H2O(l)
△H3= -285.8 kJ/mol
试计算下述反应的反应热：
2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) == CH3COOH (l)
△H= - 488.3kJ/mol
【解】分析各方程式的关系，知
将方程式按2[⑵ + ⑶] - ⑴组合得上述反应方程式
即：△H = 2[△H 2 + △H3] - △H1
△H =2[(-393.5kJ/mol) + (-285.8kJ/mol)]
-(-870.3kJ/mol)
= - 488.3kJ/mol
答：反应2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) == CH3COOH (l)
反应热为- 488.3kJ/mol
2、火箭发射时用肼N2H4(l)作燃料，NO2作氧化剂，反应生成N2和H2O(l)，写出该反应的热化学方程式。
N2 (g) + 2O2 (g) = 2NO2 (g) △H = +68 kJ/mol
N2H4(l) + O2 (g) = N2(g) +2 H2O(l) △H = - 622kJ/mol
N2H4(l) + NO2 (g) = 3/2 N2(g) +2 H2O(l)
△H =-622kJ/mol –( 68kJ/mol )/2
=-656kJ/mol
3、将煤转化为水煤气的主要反应为:
C (s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) .已知:
C (s) + O2(g) = CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol
H2(g) + O2(g) = H2O(g) △H2=-242.0kJ/mol
CO(g) + O2(g) = CO2(g) △H3=-283.0kJ/mol
⑴写出制取水煤气的热化学方程式.
C (s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) △H=+131.5kJ/mol
反应热计算的常见题型：
1、化学反应中物质的量的变化与反应能量变化的定量计算。
2、理论推算反应热：
依据：物质变化决定能量变化
（1）盖斯定律
（2）通过已知热化学方程式的相加，得出新的热化学方程式：
设计合理路径
路径1总能量变化等于路径2总能量变化
物质的叠加，反应热的叠加
反应热的计算依据
1）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；
2）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；
3）可燃物完全燃烧产生的热量=可燃物的物质的量×燃烧热；
4）根据反应物中化学键断裂所吸收的能量与形成生成物中的化学键所放出的能量， △H =反应物中的化学键断裂所吸收的能量和-生成物中的化学键形成所放出的能量和；
5）根据反应物和生成物的总能量计算
△H =E生成物-E反应物
谢谢