《1.2 反應(yīng)熱的計算》好課精講

第一章化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)2019人教版選擇性必修1第二節(jié)反應(yīng)熱的計算1.構(gòu)建蓋斯定律模型，理解蓋斯定律的本質(zhì)，形成運用蓋斯定律進行相關(guān)判斷或計算的思維模型。2.了解蓋斯定律對反應(yīng)熱測定的重要意義，增強為人類科學(xué)發(fā)展而努力的意識與社會責(zé)任感。核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)法國科學(xué)家拉瓦錫和拉普拉斯設(shè)計了一個簡單的冰量熱計，利用被融化的冰的重量來測定反應(yīng)熱。拉瓦錫拉普拉斯反應(yīng)熱研究簡史

H2SO4H2SO4·H2OH2SO4·2H2OH2SO4·3H2OG.H.Hess,1802-1850ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3ΔH1ΔH2ΔH3化學(xué)家蓋斯改進了拉瓦錫和拉普拉斯的冰量熱計，從而較為準確地測量了許多化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。通過大量實驗，蓋斯發(fā)現(xiàn)：反應(yīng)熱研究簡史ΔH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。即：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)進行的途徑無關(guān)。蓋斯定律h=300m始態(tài)終態(tài)反應(yīng)熱ΔH1ΔH2ΔH2=?ΔH1蓋斯定律與登山時人的勢能變化相似。如圖所示,某人要從山下A點到達山頂B點,他從A點出發(fā),無論是翻山越嶺攀登而上,還是乘坐纜車直奔山頂,當(dāng)最終到達B點時,他所處位置的海拔相對于起點A來說都高了300m。即此人勢能的變化只與起點A和終點B的海拔差有關(guān),而與由A點封B點的途徑無關(guān)。蓋斯定律CO2(g)C(s)+O2(g)

ΔH2ΔH3=?ΔH1路徑I路徑IIΔH1

=ΔH2+ΔH3ΔH3

=ΔH1?

ΔH2=?393.5kJ/mol?(?283.0kJ/mol)=?110.5kJ/mol思路1：虛擬路徑法物質(zhì)燃燒熱ΔH(kJ/mol)C(s)?393.5CO(g)?283.0蓋斯定律的提出，為反應(yīng)熱的研究提供了極大的方便，使一些不易測定或無法測定的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱可以通過推算間接求得

思路2：代數(shù)運算法

ΔH3

=ΔH1?

ΔH2=?110.5kJ/mol

已知

蓋斯定律未知反應(yīng)設(shè)計合理反應(yīng)路徑核心：實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化求算反應(yīng)熱已知反應(yīng)運用蓋斯定律求算反應(yīng)熱的一般思路：2CO2(g)+3N2(g)+4H2O

(g)C2H8N2(l)+4NO2(g)C2H8N2(l)+2N2O4(l)ΔH=?ΔH12×ΔH2ΔH1=2ΔH2+ΔHΔH=ΔH1?2ΔH2任務(wù)二寫出偏二甲肼-四氧化二氮推進劑燃燒的熱化學(xué)方程式?！举Y料】火箭推進劑用偏二甲肼（C2H8N2，l）作燃料，N2O4（l）作氧化劑時，反應(yīng)生成CO2、N2和水蒸氣。已知：C2H8N2(l)+4NO2(g)2CO2(g)+3N2(g)+4H2O

(g)ΔH12NO2(g)N2O4(l)ΔH2C2H8N2(l)+2N2O4(l)

2CO2(g)+3N2(g)+4H2O

(g)

C2H8N2(l)+4NO2(g)2CO2(g)+3N2(g)+4H2O

(g)ΔH1+)2N2O4(l)=

4NO2(g)

?2ΔH2C2H8N2(l)+2N2O4(l)2CO2(g)+3N2(g)+4H2O

(g)ΔH=ΔH1?2ΔH2運用蓋斯定律計算反應(yīng)熱任務(wù)二寫出偏二甲肼-四氧化二氮推進劑燃燒的熱化學(xué)方程式?！举Y料】火箭推進劑用偏二甲肼（C2H8N2，l）作燃料，N2O4（l）作氧化劑時，反應(yīng)生成CO2、N2和水蒸氣。已知：同素異形體相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)熱相當(dāng)小，而且轉(zhuǎn)化速率較慢，有時還很不完全，測定反應(yīng)熱很困難。現(xiàn)在可根據(jù)蓋斯定律來計算反應(yīng)熱。已知P4(s，白磷)＋5O2(g)=P4O10(s)ΔH

＝－2983.2kJ·mol－1①P(s，紅磷)＋5/4O2(g)===1/4P4O10(s)ΔH＝－738.5kJ·mol－1②則白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式為____________________________________________________________；相同狀況下，能量狀態(tài)較低的是________；白磷的穩(wěn)定性比紅磷______(填“高”或“低”)。

本題考查蓋斯定律的應(yīng)用，方程式①－②×4即可得到白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式。P4(s，白磷)=4P(s，紅磷)

ΔH＝－29.2kJ·mol－1紅磷低蓋斯定律的應(yīng)用反應(yīng)熱的計算在實際應(yīng)用中,常常需要計算反應(yīng)熱。例如,化工生產(chǎn)中對于化學(xué)反應(yīng)過程中熱量的利用、化學(xué)反應(yīng)條件的控制等都涉及到反應(yīng)熱的計算問題?！纠}1】黃鐵礦(主要成分為FeS2)的燃燒是工業(yè)上制硫酸時得到SO2的途徑之一,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:在25℃和101kPa時,1molFeS2(s)完全燃燒生成Fe2O3(s)和SO2(g)時放出853kJ的熱量。這些熱量(工業(yè)中叫做“廢熱”)在生產(chǎn)過程中得到了充分利用,大大降低了生產(chǎn)成本,對于節(jié)約資源、能源循環(huán)利用具有重要意義。(1)請寫出FeS,燃燒的熱化學(xué)方程式。(2)計算理論上1kg黃鐵礦(FeS2的含量為90%)完全燃燒放出的熱量。反應(yīng)熱的計算【例題1】黃鐵礦(主要成分為FeS2)的燃燒是工業(yè)上制硫酸時得到SO2的途徑之一,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:在25℃和101kPa時,1molFeS2(s)完全燃燒生成Fe2O3(s)和SO2(g)時放出853kJ的熱量。這些熱量(工業(yè)中叫做“廢熱”)在生產(chǎn)過程中得到了充分利用,大大降低了生產(chǎn)成本,對于節(jié)約資源、能源循環(huán)利用具有重要意義。(1)請寫出FeS2燃燒的熱化學(xué)方程式。(2)計算理論上1kg黃鐵礦(FeS2的含量為90%)完全燃燒放出的熱量?！纠}2】實驗中不能直接測出由石墨和氫氣生成甲烷反應(yīng)的ΔH，但可測出CH4燃燒反應(yīng)的ΔH1，根據(jù)蓋斯定律求ΔH4。CH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l)

ΔH1=-890.3kJ·mol-1

①C(石墨)+O2(g)＝CO2(g)

ΔH2=-393·5kJ·mol-1②H2（g）+O2（g）=H2O（l）

ΔH3=-285.8kJ·mol-1③C(石墨)+2H2(g)＝CH4(g)

ΔH4

④ΔH4

=-74.8kJ·mol-1-①+②+③×2=④反應(yīng)熱的計算【例題3】下列各組熱化學(xué)方程式中，化學(xué)反應(yīng)的△H前者大于后者的是()①C(s)＋O2(g)=CO2(g)

△H1

C(s)＋O2(g)=CO(g)

△H2②S(s)＋O2(g)=SO2(g)

△H3

S(g)＋O2(g)=SO2(g)

△H4③H2(g)＋O2(g)=H2O(l)△H5

2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)△H6④CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)△H7

CaO(s)＋H2O(l)=Ca(OH)2(s)△H8A．①B．④C．②③④D．①②③C反應(yīng)熱的計算1.ΔH是有符號“＋”“－”的，比較時要帶著符號比較。(1)吸熱反應(yīng)的ΔH為“＋”，放熱反應(yīng)的ΔH為“－”，所以吸熱反應(yīng)的ΔH一定大于放熱反應(yīng)的ΔH。(2)放熱反應(yīng)的ΔH為“－”，所以放熱越多，ΔH越小。反應(yīng)熱(ΔH)的比較2.同一反應(yīng)，反應(yīng)物或生成物的狀態(tài)不同，反應(yīng)熱不同3.晶體類型不同，產(chǎn)物相同的反應(yīng)，反應(yīng)熱不同如C(s，石墨)＋O2(g)=CO2(g)

ΔH1＝－akJ·mol－1C(s，金剛石)＋O2(g)=CO2(g)

ΔH2＝－bkJ·mol－1反應(yīng)熱(ΔH)的比較4.根據(jù)反應(yīng)進行的程度比較反應(yīng)熱大小①其他條件相同，燃燒越充分，放出熱量越多，ΔH越小，反應(yīng)熱(ΔH)的比較②對于可逆反應(yīng)，由于反應(yīng)物不可能完全轉(zhuǎn)化為生成物，所以實際放出(或吸收)的熱量小于相應(yīng)的熱化學(xué)方程式中的ΔH的絕對值。如：2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)

ΔH＝－197kJ·mol－1，向密閉容器中通入2mol

SO2(g)和1molO2(g)，發(fā)生上述反應(yīng)，達到平衡后，放出的熱量小于197kJ，但ΔH仍為－197kJ·mol－1。5.中和反應(yīng)中反應(yīng)熱的大小不同①濃硫酸和氫氧化鈉固體反應(yīng)生成1mol水時，放出的熱量一定大于57.3kJ(濃硫酸稀釋和氫氧化鈉固體溶解時都會放出熱量)。②醋酸和NaOH溶液反應(yīng)生成1mol水時，放出的熱量一定小于57.3kJ(醋酸電離會吸熱)。③稀硫酸和Ba(OH)2溶液反應(yīng)生成1mol水時，反應(yīng)放出的熱量一定大于57.3kJ(SO42-和Ba2＋反應(yīng)生成BaSO4沉淀會放熱)。反應(yīng)熱(ΔH)的比較【例題4】已知①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH1=－283.0kJ/mol

②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH2=－285.8kJ/mol

③C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔH3=－

1370kJ/mol

試計算:④2CO(g)＋4H2(g)=H2O(l)＋C2H5OH(l)的ΔH①×2+②×4-③=④ΔH＝ΔH1×2＋ΔH2×4－ΔH3

＝－283.2×2－285.8×4＋1370＝－339.2kJ/mol蓋斯定律的應(yīng)用運用蓋斯定律計算反應(yīng)熱的注意事項１、熱化學(xué)方程式同乘以某一個數(shù)時，反應(yīng)熱的數(shù)值也必須乘以該數(shù)２、熱化學(xué)方程式相加減時，同種物質(zhì)之間可相加減，反應(yīng)熱也隨之相加減３、將一個化學(xué)方程式調(diào)整方向時，反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號相反

4、在設(shè)計的反應(yīng)過程中常常會遇到同一物質(zhì)固液氣三態(tài)的互相轉(zhuǎn)化，狀態(tài)由固液氣變化會吸熱，反之會放熱。

1.

能源問題是人類社會面臨的重大課題，H2

、CO、CH3OH都是重要的能源物質(zhì)，它們的燃燒熱依次為285.8kJ·mol－1、282.5kJ·mol－1、726.7kJ·mol－1。已知CO和H2在一定條件下可以合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(l)。則CO與H2

反應(yīng)合成甲醇的熱化學(xué)方程式為()A．CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(l)ΔH＝＋127.4kJ·mol－1B．CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)C．CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH＝－127.4kJ·mol－1ΔH＝＋127.4kJ·mol－1D．CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(l)ΔH＝－127.4kJ·mol－1達標(biāo)檢測D2.已知反應(yīng)：A.2ΔH1＋2ΔH