《化學(xué)反應(yīng)熱的計算》課件(新人教版選修4)

Henri

Hess

(1802～1850)俄國化學(xué)家。1802年8月7日生于瑞士日內(nèi)瓦，1850年12月12日卒于俄國圣彼得堡(現(xiàn)為列寧格勒)。3歲隨父僑居俄國,并在俄國受教育。1825年于多爾帕特大學(xué)獲醫(yī)學(xué)專業(yè)證書，同時受到了化學(xué)和地質(zhì)學(xué)的根底教育。1826～1827年，在斯德哥爾摩J.J.貝采利烏斯的實驗室工作并從其學(xué)習(xí)化學(xué)?；囟韲笤跒趵瓲栕鞯刭|(zhì)勘探工作，后在伊爾庫茨克做醫(yī)生并研究礦物。1830年中選為圣彼得堡科學(xué)院院士，專門研究化學(xué)，任圣彼得堡工藝學(xué)院理論化學(xué)教授并在中央師范學(xué)院和礦業(yè)學(xué)院講授化學(xué)。1838年成為俄國科學(xué)院院士。蓋斯簡介

蓋斯早期研究了巴庫附近的礦物和天然氣；發(fā)現(xiàn)了蔗糖氧化生成糖二酸。他研究了煉鐵中的熱現(xiàn)象，作了大量的量熱工作。1836年發(fā)現(xiàn)，在任何一個化學(xué)反響過程中,不管該反響過程是一步完成還是分成幾步完成,反響所放出的總熱量相同，并于1840年以熱的加和性守恒定律公諸于世，后被稱為蓋斯定律。此定律為能量守恒定律的先驅(qū)。當(dāng)一個反響不能直接發(fā)生時，應(yīng)用此定律可間接求得反響熱。因此，蓋斯也是熱化學(xué)的先驅(qū)者。著有《純粹化學(xué)根底》(1834)，曾用作俄國教科書達(dá)40年。蓋斯簡介蓋斯定律是在熱力學(xué)第一定律之前發(fā)現(xiàn)的，實際上是熱力學(xué)第一定律在化學(xué)反響的具體表達(dá)，是狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)。蓋斯定律奠定了熱化學(xué)計算的根底，使化學(xué)方程式像普通代數(shù)方程那樣進行運算，從而可以根據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)確測定的熱力學(xué)數(shù)據(jù)計算難以測定的反響熱。蓋斯簡介第三節(jié)化學(xué)反響熱的計算教學(xué)目標(biāo)：1、從能量守恒角度理解并掌握蓋斯定律；2、能正確運用蓋斯定律解決具體問題；3、學(xué)會化學(xué)反響熱的有關(guān)計算。一．蓋斯定律：1.蓋斯定律的內(nèi)容:不管化學(xué)反響是一步完成或分幾步完成,其反響熱相同。換句話說,化學(xué)反響的反響熱只與反響體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而與反響的途徑無關(guān)。如何理解蓋斯定律？

ΔH、ΔH1、ΔH2之間有何關(guān)系？ΔH=ΔH1+ΔH2BΔHACΔH1ΔH2如何測定如下反響:

C(s)+1/2O2(g)=CO(g)

的反響熱△H1①能直接測定嗎？如何測？②假設(shè)不能直接測，怎么辦？[思考]計算CO(g)C(s)CO2(g)H3H1H2例1C(s)+1/2O2(g)=CO(g)△H3＝？CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H2＝-283.0kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g)△H1＝-393.5kJ/mol+)△H2+△H3=△H1

∴△H3=△H1－△H2

=-393.5kJ/mol－(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/mol以下數(shù)據(jù)表示H2的燃燒熱嗎？為什么？

H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)

△H1＝－241.8kJ/mol

H2O(g)=H2O(l)

△H2＝－44kJ/mol已知H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H＝△H1＋△H2＝－285.8kJ/mol實例2有些化學(xué)反響進行很慢或不易直接發(fā)生，很難直接測得這些反響的反響熱，可通過蓋斯定律獲得它們的反響熱數(shù)據(jù)。2．蓋斯定律的應(yīng)用關(guān)鍵：目標(biāo)方程式的“四那么運算式”的導(dǎo)出方法：1.寫出目標(biāo)方程式確定“過渡物質(zhì)”(要消去的物質(zhì))2.然后用消元法逐一消去“過渡物質(zhì)”，導(dǎo)出“四那么運算式”。蓋斯簡介【例1】①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g);ΔH1=－283.0kJ/mol②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);ΔH2=－285.8kJ/mol③C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l);ΔH3=-1370kJ/mol

試計算:④2CO(g)＋4H2(g)=H2O(l)＋C2H5OH(l)的ΔH【解】：①×2+②×4-③=④

ΔH＝ΔH1×2＋ΔH2×4－ΔH3

＝－283.2×2－285.8×4＋1370＝－339.2kJ/mol你知道神六的火箭燃料是什么嗎？例2：某次發(fā)射火箭，用N2H4〔肼〕在NO2中燃燒，生成N2、液態(tài)H2O。：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g);△H1=+67.2kJ/molN2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l);△H2=-534kJ/mol假設(shè)都在相同狀態(tài)下，請寫出發(fā)射火箭反響的熱化學(xué)方程式。2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l);△H=-1135.2kJ/mol

例3：：CH４(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);△H=-Q1KJ/mol2H2〔g〕+O2〔g〕=2H2O〔g〕;△H=-Q2KJ/mol2H2〔g〕+O2〔g〕=2H2O〔l〕;△H=-Q3KJ/mol常溫下,取體積比4:1的甲烷和氫氣的混合氣體11.2L(標(biāo)況),經(jīng)完全燃燒恢復(fù)常溫,放出的熱為:0.4Q1+0.05Q31.25℃、101kPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：

據(jù)此判斷，以下說法正確的選項是〔〕A.由石墨制備金剛石是吸熱反響；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的低B.由石墨制備金剛石是吸熱反響；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的高;C.由石墨制備金剛石是放熱反響；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的低D.由石墨制備金剛石是放熱反響；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的高A①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol②C(金剛石，s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-395.0kJ/mol練習(xí)：

2.在100g碳不完全燃燒所得氣體中，CO占1/3體積，CO2占2/3體積，且C(s)+1/2O2(g)=CO(g)；=－110.35kJ/molCO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)；=－282.57kJ/mol與這些碳完全燃燒相比，損失的熱量是()392.92kJB.2489.44kJC.784.92kJD.3274.3kJHHC練習(xí)：二．反響熱的計算：

利用反響熱的概念、蓋斯定律、熱化學(xué)方程式進行有關(guān)反響熱的計算:題型一：有關(guān)熱化學(xué)反響方程式的的含義及書寫題型二：燃燒熱、中和熱的判斷、求算及測量具體內(nèi)容:1.一定量的物質(zhì)參加反響放出的熱量，寫出其熱化學(xué)反響方程式。2、有關(guān)反響熱的計算:〔1〕蓋斯定律及其應(yīng)用〔2〕根據(jù)一定量的物質(zhì)參加反響放出的熱量〔或根據(jù)的熱化學(xué)方程式〕，進行有關(guān)反響熱的計算或比較大小。(3)利用鍵能計算反響熱課本P12例1：【解】鈉與氯氣起反響的化學(xué)方程式如下Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s)23g/mol

△H

1.0g－17.87kJ△H＝23g/mol×(－17.87kJ)÷1.0g＝－411kJ/mol答：略注意熱化學(xué)方程式正確書寫，特別注意有關(guān)單位的正確書寫。課本P12例2：【解】C2H6O(l)+3O2(g)==2CO2(g)＋3H2O(l)46g/mol

－1366.8kJ/mol

1000gXX＝(－1366.8kJ/mol×1000g)/46g/mol＝－29710kJ答：1kg乙醇燃燒后放出29710kJ熱量設(shè)1kg乙醇燃燒后放出的熱量為X：C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol欲得到相同的熱量，需分別燃燒固體碳和氫氣的質(zhì)量比約為()A.2:3.25 B.12:2.75C.1:1D.393.5:241.8B變式練習(xí)1

變式練習(xí)2

氫氣、一氧化碳、辛烷、甲烷的熱化學(xué)方程式分別為：H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(l)；△H＝－285.8kJ/molCO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g)；△H＝－283.0kJ/molC8H18(l)＋25/2O2(g)＝8CO2(g)＋9H2O(l)；△H＝－5518kJ/molCH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)；△H＝－890.3kJ/mol相同質(zhì)量的氫氣、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃燒時放出熱量最少的是()A.H2(g)B.CO(g)C.C8H18(l)D.CH4(g)B1．：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=－571.6kJ/molCO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=－283.0kJ/mol某H2和CO的混合氣體完全燃燒時放出113.74kJ熱量，同時生成3.6g液態(tài)水，求原混合氣體中H2和CO的物質(zhì)的量之比課堂練習(xí)：列方程求解假設(shè)取金剛石和石墨的混合晶體共1mol在O2中完全燃燒，產(chǎn)生的熱量為QkJ，那么金剛石和石墨的物質(zhì)的量之比為：。2．金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化學(xué)方程式為：①C(金剛石、s)+O2(g)=CO2(g)△H1＝－395.41kJ/mol②C(石墨、s)+O2(g)=CO2(g)△H2＝－393.51kJ/mol課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：3．膽礬溶于水時溶液溫度降低，膽礬分解的熱化學(xué)方程式為：CuSO4?5H2O(s)=CuSO4(s)+5H2O(l)△H=+Q1kJ/mol室溫下，假設(shè)將1mol無水硫酸銅溶解為溶液時放熱Q2kJ，那么〔〕A．Q1>Q2B．Q1=Q2C．Q1<Q2D．無法確定A蓋斯定律的靈活應(yīng)用4、拆開lmolH—H鍵、lmolN－H鍵、lmolN≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，寫出N2和H2反響生成NH3的熱化學(xué)反響方程式。-92KJ/mol練習(xí)：寫出以下反響的熱化學(xué)方程式〔1〕1molC(固態(tài))與適量H2O(氣態(tài))反響,生成CO(氣態(tài))和H2(氣態(tài)),吸收131.3kJ的熱量〔2〕0.5molCu(固態(tài))與適量O2(氣態(tài))反響,生成CuO(固態(tài)),放出78.5kJ的熱量C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.3KJ/mol2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s)△H=－

314KJ/mol2.00gC2H2完全燃燒生成液態(tài)水和CO2放出的熱量為99.6KJ，寫出C2H2燃燒的熱化學(xué)方程式。2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H=－2589.6KJ/mol2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H=-4bkJ2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H=-4bkJ/molC.C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(g)△H=-4bkJ/molD.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H=+4bkJ/molE.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H=-2bkJ/mol2、充分燃燒ag乙炔氣體時生成1mol二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水，并放出熱量bkJ，那么乙炔燃燒的熱化學(xué)方程式正確的選項是B點撥：熱化學(xué)方程式書寫正誤的判斷可從物質(zhì)的聚集狀態(tài)、△H的正負(fù)號、物質(zhì)的量的大小、單位等主要方面入手3、沼氣是一種能源，它的主要成分是CH4。0.5molCH4完全燃燒生成CO2和H2O時，放出445kJ的熱量。則下列熱化學(xué)方程式中正確的是A、2CH4(g)＋4O2

(g)

＝2CO2(g)

＋4H2O(l)

ΔH

=

+890kJ/molB、CH4＋2O2＝CO2＋H2OΔH

=

－890kJ/molC、CH4(g)＋2O2

(g)

＝CO2(g)

＋2H2O(l)

ΔH

=

－890kJ/molD、1/2CH4(g)＋O2

(g)

＝1/2CO2(g)

＋H2O(l)

ΔH

=

-890kJ/molC4、在1×105Pa，298K條件下，2mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484kJ熱量，以下熱化學(xué)方程式正確的選項是()A.H2O〔g〕＝H2〔g〕＋1/2O2〔g〕ΔH＝＋242kJ·mol－1B.2H2〔g〕＋O2〔g〕＝2H2O ΔH＝－484kJ·mol－1C.H2〔g〕＋1/2O2〔g〕＝H2O〔g〕 ΔH＝＋242kJ·mol－1D.2H2〔g〕＋O2〔g〕＝2H2O〔g〕ΔH＝＋484kJ·mol－1A5、在200℃、101kP時，1molH2與碘蒸氣作用生成HI反響，科學(xué)文獻(xiàn)表示為：H2〔g〕＋I(xiàn)2〔g〕2HI〔g〕△H=－14.9kJ/mol以上化學(xué)方程式指出了反響時的和；括號中的符號表示反響物或生成物的。6、在25℃、101kPa時，有兩個由H2和O2化合成1molH2O的反響，一個生成氣態(tài)水，一個液態(tài)水，化學(xué)方程式如下：H2〔g〕＋1/2O2〔g〕=H2O〔g〕△H=－241.8Kj/molH2〔g〕＋1/2O2〔g〕=H2O〔I〕△H=－285.8kJ/mol以上兩個反響，產(chǎn)物都是，但產(chǎn)物的不同，

溫度

壓強

狀態(tài)

水

狀態(tài)7、在同溫同壓下，以下各組熱化學(xué)方程式中Q2>Q1的是〔〕A.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H1=-Q11/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g)△H2=-Q2B.C(s)+1/2O2(g)=CO(g)△H1=-Q1C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-Q2C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H1=-Q12H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H2=-Q2D.S(g)+O2(g)=SO2(g)△H1=-Q1S(s)+O2(g)=SO2(g)△H2=-Q2B中和熱1、酸和堿的中和反響有熱量放出，可以通過實驗測得中和反響的反響熱。當(dāng)1L1mol／L的稀鹽酸跟1L1mol／L的NaOH溶液起中和反響時，能放出57.3kJ的