反應(yīng)焓變的計算

反應(yīng)焓變的計算第一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日篤學(xué)二反應(yīng)焓變的計算1.計算依據(jù)反應(yīng)熱計算的主要依據(jù)是熱化學(xué)方程式、蓋斯定律等相關(guān)數(shù)據(jù)。2．應(yīng)用技巧化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)只與始態(tài)、終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)過程無關(guān)，反應(yīng)熱總值一定。如下圖表示始態(tài)到終態(tài)的反應(yīng)熱。則ΔH＝

=

。

ΔH1＋ΔH2ΔH3＋ΔH4＋ΔH5第二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日【慎思1】

化學(xué)反應(yīng)的焓變，就如我們爬山，不論選擇哪條路線，高度總是相同的(如圖)，請從理論上說明為什么化學(xué)反應(yīng)的焓變與化學(xué)反應(yīng)過程無關(guān)？提示化學(xué)反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒和能量守恒。在指定的狀態(tài)下，各種物質(zhì)的焓值都是確定且唯一的，因此反應(yīng)不論是一步完成，還是分步完成，最初的反應(yīng)物和最終的產(chǎn)物都是一樣的。反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的焓的差值都是一樣的。第三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日【慎思2】

根據(jù)熱化學(xué)方程式進(jìn)行計算時應(yīng)注意哪些問題？提示1.反應(yīng)焓變的數(shù)值與各物質(zhì)的系數(shù)成正比。因此熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的系數(shù)改變時，其反應(yīng)焓變的數(shù)值需同時做相同倍數(shù)的改變。2．正、逆反應(yīng)的反應(yīng)熱焓變的數(shù)值相等，符號相反。3．熱化學(xué)方程式與數(shù)學(xué)上的方程式相似，可以移項同時改變正負(fù)號，各項的系數(shù)包括ΔH的數(shù)值可以同時擴大或縮小相同的倍數(shù)。4．多個熱化學(xué)方程式可以相加或相減，ΔH也進(jìn)行相應(yīng)的相加或相減，得到一個新的熱化學(xué)方程式。5．熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)焓變是指反應(yīng)按照所給形式進(jìn)行完全時的反應(yīng)焓變。

第四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日蓋斯定律的應(yīng)用價值在于可以根據(jù)已準(zhǔn)確測定的反應(yīng)焓變來求實驗難測或根本無法測定的反應(yīng)焓變，可以利用已知的反應(yīng)焓變計算未知的反應(yīng)焓變。1．同素異形體反應(yīng)焓變的求算及穩(wěn)定性的比較。2．根據(jù)一定量的物質(zhì)參加反應(yīng)放出的熱量(或根據(jù)已知的熱化學(xué)方程式)，進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)焓變的計算或大小比較。第五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日【例1】1840年，瑞士化學(xué)家蓋斯提出了化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)僅與反應(yīng)物的最初狀態(tài)及生成物的最終狀態(tài)有關(guān)，而與其中間步驟無關(guān)。按此規(guī)律，結(jié)合下述反應(yīng)方程式，回答問題。已知：(1)NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)ΔH＝－176kJ·mol－1(2)NH3(g)＋H2O(l)===NH3·H2O(aq)ΔH＝－35.1kJ·mol－1(3)HCl(g)＋H2O(l)===HCl(aq)ΔH＝－72.3kJ·mol－1(4)NH3(aq)＋HCl(aq)===NH4Cl(aq)ΔH＝－52.3kJ·mol－1第六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日(5)NH4Cl(s)＋2H2O(l)===NH4Cl(aq)ΔH＝Q則第(5)個方程式中的反應(yīng)熱是________。解析考查蓋斯定律的理解運用。本題可用“加合法”，也可用“虛擬路徑法”。a．加合法(4)＋(3)＋(2)－(1)與(5)相比較得反應(yīng)熱是16.3kJ·mol－1。b．虛擬路徑法設(shè)計反應(yīng)的虛擬過程第七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日則有：ΔH＝－35.1kJ·mol－1＋(－72.3kJ·mol－1)＋(－52.3kJ·mol－1)＋176kJ·mol－1＝16.3kJ·mol－1。答案16.3kJ·mol－1第八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日利用蓋斯定律進(jìn)行問題分析時，常采用熱化學(xué)方程式加合法和虛擬途徑法。(1)加合法：根據(jù)需要將熱化學(xué)方程式進(jìn)行代數(shù)轉(zhuǎn)換，然后相加，得出所需要的熱化學(xué)方程式。轉(zhuǎn)換時應(yīng)注意各物質(zhì)的系數(shù)與ΔH的數(shù)值同等倍數(shù)的改變，ΔH的符號也作相應(yīng)的改變。(2)虛擬途徑法先根據(jù)題意虛擬轉(zhuǎn)化過程，然后根據(jù)蓋斯定律列式求解，即可求得待求的反應(yīng)熱。第九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日解析

答案P4(白磷，s)===4P(紅磷，s)

ΔH＝－29.2kJ·mol－1第十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日1．根據(jù)熱化學(xué)方程式進(jìn)行計算：焓變與反應(yīng)物各物質(zhì)的物質(zhì)的量成正比。如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH1＝－571.6kJ·mol－1，生成2molH2O(l)，ΔH＝－571.6kJ·mol－1；生成1molH2O(l)，ΔH＝－285.8kJ·mol－1。2．根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總焓計算ΔH＝H(反應(yīng)產(chǎn)物)－H(反應(yīng)物)3．依據(jù)反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂與生成物化學(xué)鍵形成過程中的能量變化計算ΔH＝反應(yīng)物的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量－生成物的化學(xué)鍵形成釋放的能量第十一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日4．根據(jù)蓋斯定律的計算5．根據(jù)比熱公式求算：Q＝－c·m·ΔT【例2】發(fā)射衛(wèi)星時可用肼(N2H4)為燃料，用二氧化氮為氧化劑，這兩種物質(zhì)反應(yīng)生成氮氣和水蒸氣。已知：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)

ΔH1＝67.7kJ·mol－1①N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－534kJ·mol－1②試計算1mol肼和二氧化氮完全反應(yīng)時放出的熱量為________，寫出肼與二氧化氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：________。

第十二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日解析由題意可知：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)ΔH1＝67.7kJ·mol－1①，N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)

ΔH2＝－534kJ·mol－1②，根據(jù)蓋斯定律，令②×2－①得2N2H4(g)－N2(g)===2N2(g)＋4H2O(g)－2NO2(g)，ΔH＝2ΔH2－ΔH1，整理得2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)，ΔH＝2ΔH2－ΔH1＝－534kJ·mol－1×2－67.7kJ·mol－1＝－1135.7kJ·mol－1，則1molN2H4與NO2完全反應(yīng)時放出的熱量為567.85kJ。答案567.85kJ

2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)

ΔH＝－1135.7kJ·mol－1第十三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日利用蓋斯定律求解目標(biāo)反應(yīng)的ΔH或能量時，應(yīng)先據(jù)題意列出該反應(yīng)的大致輪廓，調(diào)整已知反應(yīng)的系數(shù)，利用反應(yīng)式的相加或相減，消去目標(biāo)反應(yīng)中不存在的物質(zhì)即可。第十四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日第十五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日答案C

第十六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日第十七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日請回答：(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，寫出C(s)與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：_________________________________________。(2)比較反應(yīng)熱數(shù)據(jù)可知，1molCO(g)和1molH2(g)完全燃燒放出的熱量之和比1molC(s)完全燃燒放出的熱量多。甲同學(xué)據(jù)此認(rèn)為“煤轉(zhuǎn)化為水煤氣可以使煤燃燒放出更多的熱量”；乙同學(xué)根據(jù)蓋斯定律做出下列循環(huán)圖：第十八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日并據(jù)此認(rèn)為“煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒放出的熱量與煤直接燃燒放出的熱量相等”。請分析：甲、乙兩同學(xué)觀點正確的是________(填“甲”或“乙”)；判斷的理由是______________________________。(3)將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣作為燃料和煤直接燃燒相比有很多優(yōu)點，請列舉其中的兩個優(yōu)點：________________________________________________________。(4)水煤氣不僅是優(yōu)良的氣體燃料，也是重要的有機化工原料。CO和H2在一定條件下可以合成：①甲醇②甲醛③甲酸④乙酸。試分析當(dāng)CO和H2按1∶1的體積比混合反應(yīng)，合成上述________(填序號)物質(zhì)時，可以滿足“綠色化學(xué)”的要求，完全利用原料中的原子，實現(xiàn)零排放。第十九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日解析根據(jù)蓋斯定律將方程式合并即可得C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)

ΔH＝131.5kJ·mol－1，由此可知煤轉(zhuǎn)化成水煤氣是吸熱反應(yīng)，而甲正是忽略了這個問題，才誤認(rèn)為“煤轉(zhuǎn)化成水煤氣可以使煤燃燒放出更多的熱量”。CO和H2按1∶1反應(yīng)合成物質(zhì)時，可達(dá)到零排放，符合“綠色化學(xué)”的要求，則合成的物質(zhì)的最簡式應(yīng)滿足CH2O，則②、④符合。答案(1)C(s)＋H2O(g)=