人教高中化学选修四 1.3盖斯定律、反应热的计算 课件（35张ppt）

(共35张PPT)
第三节
化学反应热的计算
学习目标：
1、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；
3、学会化学反应热的有关计算。
1、已知：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)
△H=-184.6kJ/mol
则反应HCl(g)=1/2H2(g)+1/2Cl2(g)的△H为（
）
A.+184.6
kJ/mol
B.-92.3
kJ/mol
C.-369.2
kJ/mol
D.+92.3
kJ/mol
复习:
D
2、甲硅烷（SiH4）是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和水。已知室温下1g甲硅烷自燃放出44.6kJ热量，其燃烧热化学方程式为_____________________________________________
SiH4(g)+O2(g)=SiO2(s)+H2O(l)
△H=-1427.2kJ/mol
规律:
“正逆”反应的反应热效应数值相等，符号相反
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△H
无法直接测得，那么该反应的反应热是如何确定的呢？
问题
情景
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。
1、定义：不管化学反应是分一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。
换句话说：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。
一、盖斯定律
盖斯是俄国化学家，早年从事分析化学研究，1830年专门从事化学热效应测定方法的改进，曾改进拉瓦锡和拉普拉斯的冰量热计，从而较准确地测定了化学反应中的能量。1836年经过多次试验，他总结出一条规律：在任何化学反应过程中的热量，不论该反应是一步完成的还是分步进行的，其总热量变化是相同的，1840年以热的加和性守恒定律形式发表。这就是举世闻名的盖斯定律。盖斯定律是断定能量守恒的先驱，也是化学热力学的基础。当一个不能直接发生的反应要求计算反应热时，便可以用分步法测定反应热并加和起来而间接求得。故而我们常称盖斯是热化学的奠基人。
A
B
请思考：由起点A到终点B有多少条途径？
从不同途径由A点到B点的位移有什么关系?
登山的高度与上山的途径无关，只与起点和终点的相对高度有关
为了理解盖斯定律，可以以登山为例：
△H2
>
0
△H1
<
0
S（始态）
L（终态）
△H1
+△H2
≡
0
以能量守恒定律来论证盖斯定律：
如何理解盖斯定律？
ΔH、ΔH1、ΔH2
之间有何关系？
ΔH=ΔH1+ΔH2
B
ΔH
A
C
ΔH1
ΔH2
CO(g)
C(s)
CO2(g)
H1
H3
H2
例1
C(s)+1/2O2(g)
=
CO(g)
△H1＝？
CO(g)+1/2O2(g)
=
CO2(g)
△H2＝-283.0
kJ/mol
C(s)+O2(g)
=
CO2(g)
△H3＝-393.5
kJ/mol
+)
△H1
+
△H2
=
△H3
∴△H1
=
△H3
－
△H2
=
-393.5
kJ/mol
－(-283.0
kJ/mol)
=
-110.5
kJ/mol
下列数据表示H2的燃烧热吗？
H2(g)+1/2O2(g)
=
H2O
(g)
△H1＝－241.8kJ/mol
②
H2O(g)
=
H2O
(l)
△H2＝－44
kJ/mol
已知
③
H2(g)+1/2O2(g)
=
H2O
(l)
①+②=③
△H＝△H1＋
△H2＝－285.8kJ/mol
实例2
①
那么，H2的燃烧热△H究竟是多少？如何计算？
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，可通过盖斯定律获得它们的反应热数据。
2、盖斯定律的应用
关键：目标方程式的“四则运算式”的导出。
方法（1）写出目标方程式确定“过渡物质”（要消去的物质）
（2）然后用消元法逐一消去“过渡物质”，导出“四则运算式”。
消去的技巧：目标方程式和已知方程式
同类物质（同为反应物或同为生成物）相加；
不同类物质（一个为反应物与一个为生成物相减；
遵循数学基本原则
例1：已知下列各反应的焓变
①Ca(s)+C(s,石墨)+3/2O2(g)=CaCO3(s)
△H
=
-1206.8
kJ/mol
②Ca(s)+1/2O2(g)=CaO(s)
△H
=
-635.1
kJ/mol
③C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)
△H
=
-393.5
kJ/mol
试求④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的焓变
△H=+178.2
kJ/mol
④=②＋③－①
例2：写出石墨变成金刚石的热化学方程式
(25℃,101kPa时)
查燃烧热表知：
①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)
△H1=-393.5kJ/mol
②C(金刚石，s)+O2(g)=CO2(g)
△H2=-395.0kJ/mol
所以，
①-
②得：
C(石墨，s)=C(金刚石，s)
△H=+1.5kJ/mol
例3：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。现在可根据盖斯提出的观点“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”。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：
小结：
（1）热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正、负号；当热化学方程式中各物质的化学计量数改变，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）可燃物产生的热量=可燃物的物质的量
×
燃烧热
注意事项：
（1）热化学方程式乘上某一个数时，反应热数值也须乘上该数；
（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，
△H的“+”
“-”号必须随之改变。
你知道神六的火箭燃料是什么吗？
例4：某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知：
①N2(g)+2O2(g)==2NO2(g)
△H1=+67.2kJ/mol
②N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)
△H2=-534kJ/mol
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。
2
N2H4(g)+
2NO2(g)=
3N2(g)+4H2O(l)
△H=-1135.2kJ/mol
2
×
②－①：
思考：为什么在热化学反应方程式中通常可不表明反应条件？
正逆反应的反应热效应数值相等，符号相反。
“+”不能省去。
练习
1.已知石墨的燃烧热：△H=-393.5kJ/mol
(1)写出石墨的完全燃烧的热化学方程式
(2)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理论可进行实际难进行的化学反应
①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)
△H
=-393.5kJ/mol
②CO2(g)=C(石墨，s)+O2(g)
△H
=+393.5kJ/mol
2.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?
【解】：根据盖斯定律，反应④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④能不能由①②③三个反应通过加减乘除组合而成，也就是说，看看反应④能不能分成①②③几步完成。
①×2
+
②×4
-
③
　　　所以，ΔH＝ΔH1×2
＋ΔH2×4
－ΔH3
?????
＝－283.2×2
－285.8×4
＋1370
kJ/mol
＝－339.2
kJ/mol
3.
在100
g
碳不完全燃烧所得气体中，CO占1/3体积，CO2占2/3体积，且
C(s)+1/2O2(g)=CO(g)
△H=－110.35kJ/mol
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)
△H=－282.57kJ/mol
与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是（
）
392.92
kJ
B.
2489.44
kJ
C.
784.92
kJ
D.
3274.3
kJ
C
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:
题型一：有关热化学反应方程式的的含义及书写
题型二：燃烧热、中和热的判断、求算及测量
二．反应热的计算：
具体内容:
1.
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。
2、有关反应热的计算:
（1）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。
Q
=
n×(-ΔH)
比热公式:△H
=
c
m△T
(3)利用键能计算反应热
①
△H
=
∑E(吸)
-
∑E(放)
②
△H
=
反应物的键能总和
–
生成物的键能总和
③
△H
=
∑E(生成物)
-
∑E(反应物)
△H的计算数值：吸“+”放“-”
练习1、在298
K、101
kPa时，已知：
2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)　ΔH1
Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH2
2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(　　)
A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2　　　
B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2
D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
A
A
A
②×3/2－②即得目标方程式，故有：
△H=3/2△H2－△H1=824.35kJ·mol－1
练习4、已知下列反应的反应热为：
(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
试计算下列反应的反应热：
2C(s)+2H2(g)+O2(g)
==CH3COOH(l)
②×2+③×2－①得：
△H===2
△H2+2
△H3－①
==2×（－393.5）+
2×（－285.8）－（－870.3）==
－488.3kJ/mol
练习4、由金红石?TiO2?制取单质Ti，涉及到的步骤为：：
TiO2
TiCl4
Ti
已知：①
C?s?＋O2?g?＝CO2?g?；
?H＝?393?5
kJ·mol?1
②
2CO?g?＋O2?g?＝2CO2?g?；
?H＝?566
kJ·mol?1
③
TiO2?s?＋2Cl2?g?＝TiCl4?s?＋O2?g?；
?H＝+141
kJ·mol?1
则TiO2?s?＋2Cl2?g?＋2C?s?＝TiCl4?s?＋2CO?g?
的?H＝
。
练习5、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)　ΔH＝-152
kJ·mol-1
练习6、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Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)
(NH4)2CO3(aq)
△H1
反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)
(NH4)2HCO3(aq)
△H2
反应Ⅲ：(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
练习7、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）
△H1
4
LiI（s）+O2（g）=2I2（s）+2Li2O（s）△H2
则电池反应的△H=___________________________；
1/2
(ΔH1－ΔH2)
练习8、将煤转化为清洁气体燃料。
已知：H2（g）+
1/2O2=H2O(g)
△H=－241.8kJ·mol－1
C（s）+
△H=－110.5kJ·mol－1
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=+131.3KJ·mol-1
[练习9]　已知下列热化学方程式：
(1)Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH＝－25
kJ·mol－1
(2)3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g)　ΔH＝－47
kJ·mol－1
(3)Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)　ΔH＝＋19
kJ·mol－1
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)
ΔH＝－11
kJ·mol－1
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。