1.1.3 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng) 第3課時(shí) 名師課件

化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)（3）

高二年級(jí)化學(xué)焓變（

ΔH

）——定量描述等壓反應(yīng)的熱效應(yīng)

ΔH為“－”或ΔH<0，為放熱反應(yīng)

ΔH為“＋”或ΔH>0，為吸熱反應(yīng)熱化學(xué)方程式：表示出一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化和反應(yīng)的焓變。

H2(g)＋O2(g)H2O(l)ΔH＝－285.8kJ/mol12CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ/molN2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.2kJ/mol可以利用量熱計(jì)來測(cè)量一個(gè)化學(xué)反應(yīng)釋放或吸收的熱量【核心問題1】通過理論方法能夠計(jì)算出化學(xué)反應(yīng)釋放或吸收的熱量嗎？觀察·發(fā)現(xiàn)規(guī)律N2(g)＋2O2(g)

2

NO2(g)ΔH1ΔH2ΔH32NO(g)＋O2(g)ΔH3＝ΔH1＋ΔH2N2(g)＋O2(g)2NO(g)ΔH1＝

＋180.5kJ/mol

2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH2＝－112.8kJ/molN2(g)＋2O2(g)2NO2(g)ΔH3＝

＋67.7kJ/mol①②③總結(jié)規(guī)律：ΔH1＝ΔH2＋ΔH3不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱都是相同的。換句話說，化學(xué)反應(yīng)的焓變只與反應(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)?！w斯定律(Hesslaw)為了理解蓋斯定律，可以類比登山過程。蓋斯定律的本質(zhì)：反應(yīng)的焓變只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。登山的高度與上山的途徑無關(guān)，只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的相對(duì)高度有關(guān)。重力做功也只取決于始終態(tài)。蓋斯定律在科學(xué)研究中具有重要意義（1）有些反應(yīng)進(jìn)行得很慢；（2）有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生；（3）有些反應(yīng)的產(chǎn)品不純（有副反應(yīng)發(fā)生）；這些都給測(cè)量反應(yīng)焓變?cè)斐闪死щy，利用蓋斯定律

可以間接地把它們的反應(yīng)焓變計(jì)算出來。蓋斯定律為從理論上計(jì)算化學(xué)反應(yīng)焓變提供了思路，因此人們稱蓋斯為“熱化學(xué)之父”?！竞诵膯栴}2】如何應(yīng)用蓋斯定律求化學(xué)反應(yīng)的焓變？

C單質(zhì)與O2反應(yīng)能生成CO氣體，但該反應(yīng)發(fā)生時(shí)總是伴隨產(chǎn)生CO2氣體。那么，如何得知C單質(zhì)與O2生成CO這一步反應(yīng)的焓變呢？C(s，石墨)＋O2(g)CO(g)ΔH＝？12CCOΔH＝？

CO2O2分解C(s，石墨)+O2(

g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/molCO(g)+

O2(g)

CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ/mol12可以測(cè)得下列兩個(gè)反應(yīng)焓變：“一看”：看待求反應(yīng)中各物質(zhì)在已知反應(yīng)中的位置C(s，石墨)+O2(g)CO(g)ΔH＝？

12①C(s，石墨)+O2(

g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/mol②CO(g)+

O2(g)

CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ/mol12①C(s，石墨)+O2(

g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/mol②CO(g)+

O2(g)

CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ/molC(s，石墨)+O2(g)CO(g)ΔH＝？

12“一看”：尋找中間物質(zhì)12①C(s，石墨)+O2(

g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/mol②CO(g)+

O2(g)

CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ/molC(s，石墨)+O2(g)CO(g)ΔH＝？

12③CO2(g)CO(g)+O2(g)ΔH3＝＋283.0kJ/mol“二變”：改變已知反應(yīng)中反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的位置1212“三加”：將方程式①和③進(jìn)行疊加①C(s，石墨)+O2(

g)

CO2(g)

ΔH1＝－393.5kJ/molC(s，石墨)+O2(g)CO(g)③CO2(g)CO(g)+O2(g)ΔH3＝＋283.0kJ/mol＋）1212①C(s，石墨)+O2(

g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/molC(s，石墨)+O2(g)CO(g)ΔH＝ΔH1＋

ΔH3

③CO2(g)CO(g)+O2(g)ΔH3＝＋283.0kJ/mol＋）＝－110.5kJ/mol“三加”：方程式①和③中反應(yīng)焓變也要進(jìn)行疊加1212【思維程序】確定待求反應(yīng)“一看”待求反應(yīng)和已知反應(yīng)，找出中間物質(zhì)“二變”對(duì)已知熱化學(xué)方程式進(jìn)行變形，消掉中間物質(zhì)“三加”將新得到的熱化學(xué)方程式進(jìn)行疊加（反應(yīng)焓變也進(jìn)行疊加）寫出待求的熱化學(xué)方程式【實(shí)際問題解決】【交流·研討】

人們通常會(huì)從哪些角度、依據(jù)什么標(biāo)準(zhǔn)來合理選擇燃料？

燃料的合理選擇和綜合利用是提高能源利用率的重要途徑之一?！窘涣鳌ぱ杏憽空?qǐng)同學(xué)們結(jié)合下表中的數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)煤、天然氣、氫氣、一氧化碳作為燃料的優(yōu)缺點(diǎn)。（注：煤的摩爾燃燒焓可用石墨的摩爾燃燒焓數(shù)值粗略進(jìn)行估算）物質(zhì)化學(xué)式ΔH/(kJ/mol)石墨C(s)－393.5氫氣H2(g)－285.8一氧化碳CO(g)－283.0甲烷CH4(g)－890.3表1幾種物質(zhì)的摩爾燃燒焓（298K，101kPa）摩爾燃燒焓：某物質(zhì)的摩爾燃燒焓指在一定反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)條件下，1mol純物質(zhì)完全氧化為同溫下的指定產(chǎn)物時(shí)的焓變。限定燃料的物質(zhì)的量生成物不能繼續(xù)燃燒①N

→N2(g)②C→CO2(g)③

S→SO2(g)④H→H2O(l)CH4(g)＋2O2(g)

CO2(g)＋2H2O(l)ΔH

＝－890.3kJ/molCH4的摩爾燃燒焓CH3OH(l)＋O2(g)CO2(g)＋2H2O(l)ΔH

＝－725.8

kJ/molCH3OH的摩爾燃燒焓32【交流·研討】請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合下表中的數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)煤、天然氣、氫氣、一氧化碳作為燃料的優(yōu)缺點(diǎn)。（注：煤的摩爾燃燒焓可用石墨的摩爾燃燒焓數(shù)值粗略進(jìn)行估算）物質(zhì)化學(xué)式ΔH/(kJ/mol)石墨C(s)－393.5氫氣H2(g)－285.8一氧化碳CO(g)－283.0甲烷CH4(g)－890.3表1幾種物質(zhì)的摩爾燃燒焓（298K，101kPa）【交流·研討】請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合下表中的數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)煤、天然氣、氫氣、一氧化碳作為燃料的優(yōu)缺點(diǎn)。A同學(xué)：1mol甲烷燃燒放出的熱量最多；B同學(xué)：1mol煤燃燒放出的熱量也比較多，且我國煤資源的存儲(chǔ)量較豐富；C同學(xué)：但煤燃燒產(chǎn)物會(huì)釋放SO2、NOx等氣體，形成酸雨，污染環(huán)境；而

甲烷、CO和H2的燃燒產(chǎn)物無污染。【方法提升】評(píng)價(jià)能源優(yōu)缺點(diǎn)物質(zhì)變化產(chǎn)物是否對(duì)環(huán)境有污染能量變化定量認(rèn)識(shí)：摩爾燃燒焓其他角度能源結(jié)構(gòu)、燃料來源、開發(fā)和運(yùn)輸成本等綜合考慮煤炭的綜合利用

目前，煤在我國仍然是第一能源。但是，將煤直接用作燃料，不僅利用率低，而且會(huì)產(chǎn)生大量固體垃圾和多種有害氣體。為了解決這一問題，工業(yè)上通過煤的干餾、氣化和液化等方法來實(shí)現(xiàn)煤的綜合利用。煤的氣化是將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程，主要反應(yīng)為：C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)高溫(1)你認(rèn)為煤的氣化對(duì)于提高能源利用效率有哪些價(jià)值？煤氣化后增大接觸面積，燃燒更充分，提高燃料利用率【交流·研討】C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)高溫(2)已知298K、101kPa時(shí)，1molH2O(l)變?yōu)镠2O(g)需要吸收44.0kJ的熱量。則上述煤的氣化反應(yīng)的焓變是多少

？待求反應(yīng)：①C(s)＋O2(g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol-1已知反應(yīng)：②CO(g)＋O2(g)

CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol-112③H2(g)＋O2(g)

H2O(l)ΔH3＝－285.8kJ·mol-112④H2O(l)

H2O(g)

ΔH4＝＋44.0kJ·mol-1C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)ΔH＝？

高溫“一看”：對(duì)比待求反應(yīng)和已知反應(yīng)，找出中間產(chǎn)物：①C(s)＋O2(g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol-1②CO(g)＋O2(g)

CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol-112③H2(g)＋O2(g)

H2O(l)ΔH3＝－285.8kJ·mol-112④H2O(l)

H2O(g)

ΔH4＝＋44.0kJ·mol-1C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)高溫ΔH＝？

“二變”：將熱化學(xué)方程式變形處理①C(s)＋O2(g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol-1②CO2(g)CO(g)＋O2(g)

ΔH2’＝＋283.0kJ·mol-112③H2O(l)H2(g)＋O2(g)

ΔH3’＝＋285.8kJ·mol-112④H2O(g)

H2O(l)

ΔH4’＝－44.0kJ·mol-1C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)高溫ΔH＝？

“三加”：疊加新的熱化學(xué)方程式，消掉中間物質(zhì)：①C(s)＋O2(g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol-1②CO2(g)CO(g)＋O2(g)

ΔH2’＝＋283.0kJ·mol-112③H2O(l)H2(g)＋O2(g)

ΔH3’＝＋285.8kJ·mol-112④H2O(g)

H2O(l)

ΔH4’＝－44.0kJ·mol-1C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)高溫

＋）“三加”：反應(yīng)焓變也進(jìn)行相應(yīng)疊加C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)