第一章第二節(jié)反應(yīng)熱的計算課件高二上學(xué)期人教版化學(xué)選擇性必修

第一章第二節(jié)反應(yīng)熱的計算第二節(jié)反應(yīng)熱的計算1|蓋斯定律知識點一個化學(xué)反應(yīng),不管是一步完成的還是分幾步完成的,其反應(yīng)熱是相同的。換句話說,

在一定條件下,化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。

3.蓋斯定律的意義:應(yīng)用蓋斯定律可以間接計算出反應(yīng)很慢的、不容易直接發(fā)生的或者伴

有副反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)的反應(yīng)熱。(1)根據(jù)熱化學(xué)方程式計算根據(jù)熱化學(xué)方程式計算焓變時常用的方法有關(guān)系式法、差量法、守恒法、方程組法

等,在列比例式時,一定要做到兩個量的單位“上下一致,左右相當(dāng)”。例如對于反應(yīng):aA(g)+bB(g)

cC(g)+dD(g)

ΔH=-qkJ·mol-1,有:

=

=

=

=

(Δn為物質(zhì)的量變化量的數(shù)值,Q指反應(yīng)過程中能量變化的數(shù)值,Q的單位為kJ)。(2)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量計算ΔH=生成物的總能量-反應(yīng)物的總能量(3)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的鍵能計算ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能2|反應(yīng)熱的計算知識點(4)根據(jù)可燃物的燃燒熱計算Q(放)=n(可燃物)×|ΔH|(燃燒熱)。(5)根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)熱【詳見定點1】H的大小比較方法【詳見定點2】1.相同條件下,甲烷細(xì)菌使1molCH4(g)生成CO2氣體和液態(tài)水放出的熱量與1molCH4(g)完

全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)水放出的熱量不同,這種說法對嗎?知識辨析2.控制碳燃燒程度,先燃燒生成CO,再將CO燃燒生成CO2,能夠放出更多熱量,這種說法對

嗎?3.對于放熱反應(yīng),放出的熱量越多,ΔH就越大,這種說法對嗎?4.同溫同壓下,氫氣和氯氣分別在光照條件下和點燃的條件下發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)的ΔH不同,這

種說法對嗎?一語破的1.不對。條件一定時,反應(yīng)熱取決于反應(yīng)物、生成物的能量大小,與反應(yīng)方式無關(guān)。2.不對。依據(jù)蓋斯定律,一個化學(xué)反應(yīng),不管是一步完成的還是分幾步完成的,其反應(yīng)熱是相

同的。3.不對。放熱反應(yīng)的ΔH為負(fù)值,放出熱量越多,ΔH就越小。4.不對。在一定條件下,反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),與反應(yīng)條件無關(guān)。

1|利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱的方法定點1.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,即可求得待求反應(yīng)的

反應(yīng)熱。如:求C(s)+

O2(g)

CO(g)的ΔH,可根據(jù)如圖所示轉(zhuǎn)化過程,ΔH=ΔH1-ΔH2。

2.加和法:將所給熱化學(xué)方程式進(jìn)行簡單運算得到所求的熱化學(xué)方程式,反應(yīng)熱也作相應(yīng)的

運算。流程如下:

向100mL0.2mol/LBa(OH)2溶液中加入100mL0.2mol/LH2SO4溶液充分反應(yīng)后,放

出akJ的熱量。如果向100mL0.2mol/LNaOH溶液中加入100mL0.2mol/LH2SO4溶液充

分反應(yīng)后,放出bkJ的熱量,則100mL0.2mol/LNa2SO4溶液與100mL0.2mol/LBaCl2溶液反

應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

(

)2+(aq)+S

(aq)

BaSO4(s)

ΔH=-(a-b)kJ·mol-12+(aq)+S

(aq)

BaSO4(s)

ΔH=-50(a-b)kJ·mol-12+(aq)+S

(aq)

BaSO4(s)

ΔH=-50(a-2b)kJ·mol-12+(aq)+S

(aq)

BaSO4(s)

ΔH=-50(2a-b)kJ·mol-1

典例C思路點撥

根據(jù)題中信息寫出2個熱化學(xué)方程式→寫出目標(biāo)方程式→利用蓋斯定律計算ΔH。解析

該Ba(OH)2溶液中含n[Ba(OH)2]=0.1L×0.2mol/L=0.02mol,NaOH溶液中含n(NaOH)=0.1L×0.2mol/L=0.02mol,可寫出對應(yīng)的熱化學(xué)方程式:①Ba2+(aq)+2OH-(aq)+2H+(aq)+S

(aq)

BaSO4(s)+2H2O(l)

ΔH=-50akJ·mol-1②2OH-(aq)+2H+(aq)

2H2O(l)

ΔH=-100bkJ·mol-1而Na2SO4與BaCl2反應(yīng)的離子方程式為Ba2+(aq)+S

(aq)

BaSO4(s),根據(jù)蓋斯定律,①-②可得Ba2+(aq)+S

(aq)

BaSO4(s)

ΔH=-50(a-2b)kJ·mol-1。(1)同一放熱反應(yīng)(或吸熱反應(yīng)),其他條件相同時,參與反應(yīng)的反應(yīng)物的物質(zhì)的量越大,放出

(或吸收)的熱量越多,ΔH越小(或大)。(2)吸熱反應(yīng)的ΔH>0,放熱反應(yīng)的ΔH<0;所以吸熱反應(yīng)的ΔH比放熱反應(yīng)的ΔH大。(3)等量的同種物質(zhì)在完全燃燒時放出的熱量比不完全燃燒時放出的熱量多。如1molC(s)

在O2中燃燒生成CO2(g)放出的熱量比生成CO(g)放出的熱量多。(4)因可逆反應(yīng)不能進(jìn)行完全,當(dāng)按熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)投料時反應(yīng)放出或吸

收的熱量小于相應(yīng)熱化學(xué)方程式中焓變的絕對值。如:N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)

ΔH=-92.3kJ·mol-1,當(dāng)向密閉容器中充入1molN2、3molH2時,反應(yīng)達(dá)到平衡時放出的熱量小于92.3kJ。2|反應(yīng)熱大小的比較定點特別提醒

①ΔH在進(jìn)行計算和比較時均是帶符號運算的。②在可逆反應(yīng)中,熱化學(xué)方程式中的ΔH都表示完全轉(zhuǎn)化時的能量變化。③注意同素異形體參與的反應(yīng)的反應(yīng)熱的比較。如C(石墨,s)+O2(g)

CO2(g)

ΔH1=-ckJ/mol,C(金剛石,s)+O2(g)

CO2(g)

ΔH2=-dkJ/mol;結(jié)合石墨比金剛石穩(wěn)定,即等物質(zhì)的量時的能量:石墨<金剛石,則c<d,ΔH1>ΔH2。(1)同一反應(yīng)的生成物狀態(tài)不同,如:A(g)+B(g)

C(g)

ΔH1<0,A(g)+B(g)

C(l)

ΔH2<0,按以下思路分析:

C(g)

C(l),得ΔH1+ΔH3=ΔH2,因為ΔH3<0,所以ΔH1>ΔH2。(2)同一反應(yīng)的反應(yīng)物狀態(tài)不同,如:S(g)+O2(g)

SO2(g)

ΔH1<0,S(s)+O2(g)

SO2(g)

ΔH2<0,按以下思路分析:

ΔH2+ΔH3=ΔH1,因為ΔH3<0,所以ΔH1<ΔH2。(3)兩個有聯(lián)系的不同反應(yīng)相比較,如:C(s)+O2(g)

CO2(g)

ΔH1<0;C(s)+

O2(g)

CO(g)

ΔH2<0,可按下列思路分析:

,得ΔH2+ΔH3=ΔH1,因為ΔH3<0,所以ΔH1<ΔH2,據(jù)此也可得熱化學(xué)方程式:CO(g)+

O2(g)

CO2(g)

ΔH3=ΔH1-ΔH2。已知:C(s)+O2(g)

CO2(g)

ΔH1;CO2(g)+C(s)

2CO(g)

ΔH2;CO(g)+

O2(g)

CO2(g)

ΔH3;4Fe(s)+3O2(g)

2Fe2O3(s)

ΔH4;3CO(g)+Fe2O3(s)

3CO2(g)+2Fe(s)

ΔH5;下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷正確的是

(

)H1>ΔH3

H2>ΔH4>0H1=ΔH2+2ΔH3H3=ΔH4+ΔH5

典例C思路點撥

解析

C(s)+O2(g)

CO2(g)和CO(g)+

O2(g)

CO2(g)均為放熱反應(yīng),且兩反應(yīng)均生成等量CO2(g)時,C(s)完全燃燒放出的熱量更多,放出熱量越多,其ΔH越小,故ΔH1<ΔH3,A錯誤;

CO2(g)+C(s)

2CO(g)為吸熱反應(yīng),ΔH2>0,4Fe(s)+3O2(g)

2Fe2O3(s)是放熱反應(yīng),ΔH4<0,B錯誤;題干中5個熱化學(xué)方程式分別記作①、②、③、④、⑤,根據(jù)蓋斯定律得①=②+③×

2,故ΔH1=ΔH2+2ΔH3,C正確;由蓋斯定律得③×2=

×④+

×⑤,故ΔH3=

ΔH4+

ΔH5,D錯誤。

某空間站的生命保障系統(tǒng)功能之一是實現(xiàn)氧循環(huán),其中涉及反應(yīng)為CO2(g)+4H2(g)

2H2O(g)+CH4(g)

ΔH<0。該反應(yīng)中涉及的H2和CH4都是重要的化工原料和燃料,其中CH4-

CO2發(fā)生催化重整還可以獲得合成氣(CO、H2)。(情境選自2022年海南卷16題)已知:電解液態(tài)水制備1molO2(g)時,電解反應(yīng)的ΔH=+572kJ·mol-1。由此計算H2的燃

燒熱ΔH。提示

根據(jù)題中信息可寫出電解水時的熱化學(xué)方程式:2H2O(l)

2H2(g)+O2(g)

ΔH=+572kJ·mol-1。據(jù)此可得H2(g)+

O2(g)

H2O(l)

ΔH=-286kJ·mol-1,即H2的燃燒熱ΔH=-286kJ·mol-1。已知:CO2(g)+4H2(g)

2H2O(g)+CH4(g)的ΔH與活化能(Ea)的關(guān)系為|ΔH|>Ea。補充|證據(jù)推理與模型認(rèn)知——正確理解化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)素養(yǎng)情境探究問題1問題2完成該反應(yīng)過程的能量變化示意圖。提示

該反應(yīng)為放熱反應(yīng),生成物總能量小于反應(yīng)物總能量,結(jié)合|ΔH|>Ea,可在圖像中畫出

反應(yīng)過程中的能量變化示意圖。CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣,還對溫室氣體的減排具有重要意義。已知:C(s)+2H2(g)

CH4(g)

ΔH=-75kJ·mol-1C(s)+O2(g)

CO2(g)

ΔH=-394kJ·mol-1C(s)+

O2(g)

CO(g)

ΔH=-111kJ·mol-1問題3請寫出CH4-CO2催化重整反應(yīng)的熱化學(xué)方程式,結(jié)合該熱化學(xué)方程式的書寫簡要闡述做題

的依據(jù)。提示

將題給3個熱化學(xué)方程式依次記作①、②、③,根據(jù)蓋斯定律,由③×2-①-②可得:CH(g)+CO2(g)

2CO(g)+2H2(g)

ΔH=+247kJ·mol-1。書寫該熱化學(xué)方程式的依據(jù)是蓋斯定律,一個化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分多步完成,反

應(yīng)的熱效應(yīng)是相同的;化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只和反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),與反應(yīng)途徑無

關(guān)。根據(jù)蓋斯定律不僅可以計算ΔH和書寫熱化學(xué)方程式,還可以比較ΔH的大小關(guān)系等。一定條件下,用甲烷可以消除氮氧化物(NOx)的污染。已知:①CH4(g)+4NO(g)

2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)

ΔH1②CH4(g)+4NO2(g)

4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)

ΔH2現(xiàn)有一份在相同條件下對H2的相對密度為17的NO與NO2的混合氣體,用16g甲烷氣體催化

還原該混合氣體,恰好生成氮氣、二氧化碳?xì)怏w和水蒸氣,共放出1042.8kJ熱量。(1)該混合氣體中NO和NO2的物質(zhì)的量之比為

。(2)已知上述熱化學(xué)方程式中ΔH1=-1160kJ/mol,則ΔH2=

。(3)結(jié)合反應(yīng)①、②寫出CH4(g)與NO2(g)反應(yīng)生成N2(g)、CO(g)和H2O(l)的熱化學(xué)方程式,若

求其ΔH,還需知道

的ΔH。(4)在一定條件下NO氣體可以分解為NO2氣體和N2氣體,寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:

。典例呈現(xiàn)例題素養(yǎng)解讀

本題是以用CH4消除NOx的污染為載體,考查蓋斯定律的應(yīng)用與反應(yīng)熱的計算等

知識。體現(xiàn)了證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。信息提取

根據(jù)在相同條件下對H2的相對密度為17,可求出混合氣體中NO和NO2的物質(zhì)的

量關(guān)系;利用蓋斯定律可寫出反應(yīng)CH4(g)+2NO2(g)

N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的熱化學(xué)方程式,據(jù)此可完成ΔH2的計算;同理,根據(jù)蓋斯定律也可以寫出NO分解反應(yīng)的熱化學(xué)方程

式。解題思路

(1)設(shè)混合氣體中NO、NO2的物質(zhì)的量分別為xmol和ymol,則

g/mol=2g/mol×17,解得x∶y=3∶1。(2)16gCH4的物質(zhì)的量為1mol,根據(jù)蓋斯定律,

(①+②)得CH4(g)+2