選修四_第一章_第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)熱計(jì)算

1、第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算專題,第一章 化學(xué)反應(yīng)與能量,思考：為什么在熱化學(xué)反應(yīng)方程式中通?？刹槐砻鞣磻?yīng)條件,強(qiáng)調(diào)：正逆反應(yīng)的反應(yīng)熱效應(yīng)數(shù)值相等，符號相反?！?”不能省去,知識回顧,已知石墨的燃燒熱：H=-393.5kJ/mol 1）寫出石墨的完全燃燒的熱化學(xué)方程式 2）二氧化碳轉(zhuǎn)化為石墨和氧氣的熱化學(xué)方程式,應(yīng)用：熱化學(xué)方程式還可以表示理論可進(jìn)行實(shí)際難進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),思考 298K，101kPa時(shí)，合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式: N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);H = -92.38kJ/mol 在該溫度下，取1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密閉容器中，在催化劑存在進(jìn)行

2、反應(yīng)，測得反應(yīng)放出的熱量總是少于92.38kJ，其原因是什么,該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，在密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng)將達(dá)到平衡狀態(tài)， 1 mol N2(g)和3 mol H2(g)不能完全反應(yīng)生成2 mol NH3(g)，因而放出的熱量總小于92.38kJ,H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H1=-241.8kJ/mol 那么，H2的燃燒熱H究竟是多少？如何計(jì)算？ 已知： H2O(g)=H2O(l) H2=-44kJ/mol H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H=H1+H2=-285.8kJ/mol H2O(l) = H2(g)+1/2O2(g) H = ,下列數(shù)據(jù)H1表示燃燒熱嗎,判斷

3、,H = +285.8 kJ/mol,正、逆反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號相反,燃燒熱表示為： 1、H2的燃燒熱是285.8kJ/mol 。 2、 H2的燃燒熱H=-285.8kJ/mol,如何測定如下反應(yīng): C(s)+1/2O2(g)=CO(g) 的反應(yīng)熱H1,能直接測定嗎？如何測？ 若不能直接測，怎么辦,思考,計(jì)算,一蓋斯定律,1.蓋斯定律的內(nèi)容:不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成,其反應(yīng)熱相同。換句話說,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),2.蓋斯定律直觀化,HH1+H2,CO(g,C(s,CO2(g,實(shí)例1,C(s)+1/2O2(g) = CO(g) H1,C

4、O(g)+1/2O2(g) = CO2(g) H2-283.0 kJ/mol,C(s)+O2(g) = CO2(g) H3-393.5 kJ/mol,H1 + H2 = H3,H1 = H3 H2 = -393.5 kJ/mol (-283.0 kJ/mol) = -110.5 kJ/mol,如何測定如下反應(yīng): C(s)+1/2O2(g)=CO(g) 的反應(yīng)熱H1,能直接測定嗎？如何測？ 若不能直接測，怎么辦,思考,計(jì)算,C(s)+1/2O2(g)=CO(g); H1 -110.5 kJ/mol,已知 C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H1=-110.5kJ/mol 2CO(g)+O2(

5、g)= 2CO2(g) H2=-566.0kJ/mol 求 C(s)+O2(g)=CO2(g) H3=,A:得出-393.5kJ/mol B:得出-676.5kJ/mol,求總反應(yīng)的反應(yīng)熱，不能不假思索地將各步反應(yīng)的反應(yīng)熱簡單相加。 不論一步進(jìn)行還是分步進(jìn)行，始態(tài)和終態(tài)完全一致，蓋斯定律才成立。 某些物質(zhì)只是在分步反應(yīng)中暫時(shí)出現(xiàn)，最后應(yīng)該恰好消耗完,自主歸納： 計(jì)算注意事項(xiàng),自主歸納： 解題步驟,確定待求的反應(yīng)方程式； 找出待求方程式中各物質(zhì)出現(xiàn)在已知方程式的什么位置； 根據(jù)未知方程式中各物質(zhì)計(jì)量數(shù)和位置的需要對已知方程式進(jìn)行處理，或調(diào)整計(jì)量數(shù)，或調(diào)整反應(yīng)方向； 實(shí)施疊加并檢驗(yàn)上述分析的正確與

6、否,有些化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行很慢或不易直接發(fā)生，很難直接測得這些反應(yīng)的反應(yīng)熱，可通過蓋斯定律獲得它們的反應(yīng)熱數(shù)據(jù),2蓋斯定律的應(yīng)用,關(guān)鍵：目標(biāo)方程式的“四則運(yùn)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“四則運(yùn)算式,蓋斯簡介,例1】已知 CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) ; H1= 283.0 kJ/mol H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) ; H2= 285.8 kJ/mol C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3H2O(l); H3=-1370 kJ/m

7、ol試計(jì)算: 2CO(g) 4 H2(g) = H2O(l) C2H5OH (l) 的H,解】：2 + 4 - = HH12 H24 H3283.22 285.84 1370 339.2 kJ/mol,例1：寫出石墨變成金剛石的熱化學(xué)方程式 (25,101kPa時(shí)) 說明： （1）可以在書中查找需要的數(shù)據(jù) （2）并告訴大家你設(shè)計(jì)的理由,用一用蓋斯定律,石墨能直接變成金剛石嗎,先思考，之后小組討論匯報(bào),觀察該熱化學(xué)方程式，回答：金剛石能自動變成石墨嗎？需要什么條件？ 若金剛石、石墨共1mol混合在氧氣中燃燒,產(chǎn)熱QKJ,則兩者的物質(zhì)的量之比為,查燃燒熱表知： C(石墨，s)+O2(g)=CO2(

8、g) H1=-393.5kJ/mol C(金剛石，s)+O2(g)=CO2(g) H2=-395.0kJ/mol,所以， - 得： C(石墨，s)= C(金剛石，s) H=+1.5kJ/mol,石墨不會自動變成金剛石，石墨與金剛石的能量相差不遠(yuǎn),例3 在一定條件下，氫氣和丙烷燃燒的化學(xué)方程式為： 2H2( g ) + O2 ( f ) = 2H2O ( l ) ;H =- 571.6 kJ mol- C3H8( g ) +5O2 ( g ) = 3CO2 ( g ) +4H2O (l ) ;H =- 2220 kJ mol- 5mol 氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時(shí)放熱3847kJ，則 氫氣和甲

9、烷的體積比為 (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1,解1 ：設(shè)H2、C3H8的物質(zhì)的量分別為x，y,答：氫氣和丙烷的體積比為 3：1,x + y = 5,571.6/2)(x) + 2220y = 3847,V(H2):V(C3H8) =n(H2):n(C3H8) = 3.75:1.25 = 3:1,3.） 求混合物的組成,x = 3.75 mol,y = 1.25 mol,例3 在一定條件下，氫氣和丙烷燃燒的化學(xué)方程式為： 2H2( g ) + O2 ( g ) = 2H2O ( l ) ;H =- 571.6 kJ mol- C3H8( g ) +5O2 ( g)

10、 = 3CO2 ( g ) +4H2O ( l ) ;H =- 2220 kJ mol- 5mol 氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時(shí)放熱3847kJ，則 氫氣和甲烷的體積比為 (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1,解2 ：1mol H2 燃燒放熱 571.6kJ/2 = 285.8 kJ,答：氫氣和丙烷的體積比為 3：1,1mol C3H8燃燒放熱 2220 kJ,1mol 混合氣 燃燒放熱 3847kJ/5 = 769.4 kJ,H2 285.8,C3H4 2220,769.4,1450.6,483.6,3,1,例3 在一定條件下，氫氣和丙烷燃燒的化學(xué)方程式為： 2H2

11、( g ) + O2 ( g ) = 2H2O ( 液 ) + 571.6 kJ mol- C3H8( g ) +5O2 ( g ) = 3CO2 ( g ) +4H2O ( l ) + 2220 kJ mol- 5mol 氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時(shí)放熱3847kJ，則 氫氣和甲烷的體積比為 (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1,解3 ：( 巧解,5mol 混合氣中，C3H8 物質(zhì)的量必小于2mol,H2 的物質(zhì)的量必大于3mol,2mol C3H8 燃燒放熱 4440 kJ, 超過總放熱量 3847 kJ,n (H2) : n (C3H8) 必大于 3 : 2,選

12、 B,例4：已知： CH (g) + 2O2(g)= CO2 (g) + 2H2 O (l); H= -Q1 KJ/mol 2H2（g）+O2（g） = 2H2 O （g）; H= -Q2 KJ/mol 2H2（g）+O2（g） = 2H2 O （l）; H=- Q3 KJ/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+0.05Q3,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。已知： N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H1=+67.2kJ/mol N2

13、H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) H2=-534kJ/mol 假如都在相同狀態(tài)下，請寫出發(fā)射火箭反應(yīng)的熱化學(xué)方程式,2 N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(l) H=-1135.2kJ/mol,蓋斯定律,1、請用自己的話描述一下蓋斯定律。 2、蓋斯定律有哪些用途,總結(jié)歸納,蓋斯定律:不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成,其反應(yīng)熱是相同.換句話說,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). 因?yàn)橛行┓磻?yīng)進(jìn)行得很慢,有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生,有些反應(yīng)的產(chǎn)品不純(有副反應(yīng)發(fā)生),這給測定反應(yīng)熱造成了困難.此時(shí)如果應(yīng)用蓋斯定律,就可以間接地

14、把它們的反應(yīng)熱計(jì)算出來,二反應(yīng)熱的計(jì)算： 利用反應(yīng)熱的概念、蓋斯定律、熱化學(xué)方程式進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,題型一：有關(guān)熱化學(xué)反應(yīng)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. 已知一定量的物質(zhì)參加反應(yīng)放出的熱量，寫出其熱化學(xué)反應(yīng)方程式。 2、有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)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)熱的計(jì)算或比較大小。 (3)利用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱,例1】298K、101KPa時(shí)，將1.0 g鈉與足量的氯氣反應(yīng)，生成氯化鈉晶體并放出17.87 KJ的熱量，求生成1mol 氯化鈉的反應(yīng)熱,二、有關(guān)反

15、應(yīng)熱的計(jì)算,課本P12 例1,解】鈉與氯氣起反應(yīng)的化學(xué)方程式如下,Na(s) + 1/2Cl2(g) = NaCl (s,23g/mol H,1.0g 17.87kJ,H23g/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,例2】乙醇的燃燒熱是H=-1366.8kJ/mol，在25，101kPa時(shí)，1kg乙醇充分燃燒后放出多少熱量,課本P12 例2,解,C2H6O(l) + 3O2(g)= 2CO2(g) 3H2O (l,46g/mol 1366.8kJ/mol,1000g X,X(1366.8kJ/mol 1000g)/

16、 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,例3】已知下列反應(yīng)的反應(yīng)熱為： (1)CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) H1=-870.3kJ/mol (2)C(s)+O2(g) =CO2(g) H2=-393.5kJ/mol (3) H2(g)+O2(g) =H2O(l) H3=-285.8kJ/mol 試計(jì)算下列反應(yīng)的反應(yīng)熱： 2C(s)+2H2(g)+O2(g) =CH3COOH(l,練習(xí)1在一定條件下,CO和CH4燃燒的熱化學(xué)方程式 分別為: 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H=

17、566KJ/mol CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=890KJ/mol 由1摩CO和3摩CH4組成的混和氣在上述條件下完全燃燒時(shí),釋放的熱量為( ) A2912KJ B2953KJ C3236KJ D3867KJ,B,已知： 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. 12:3.25 C. 1:1 D. 393.5:241.8,B,變式練習(xí)1,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)；H285.8kJ/mol CO(g)1/2O2(g)CO2(g)；H283.0kJ/mol

18、C8H18(l)25/2O2(g)8CO2(g)9H2O(l)； H5518kJ/mol CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l)； H890.3kJ/mol 相同質(zhì)量的氫氣、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃燒時(shí)放出熱量最少的是( ) A. H2(g) B. CO(g) C. C8H18(l) D. CH4(g,B,變式練習(xí)2,1已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=571.6kJ/mol CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H=283.0kJ/mol 某H2和CO的混合氣體完全燃燒時(shí)放出113.74kJ熱量，同時(shí)生成3.6g液態(tài)水，求原混合氣體中H2和CO的物質(zhì)的量

19、之比,課堂練習(xí),列方程求解,若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Q kJ，則金剛石和石墨的物質(zhì)的量之比為：,2已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化學(xué)方程式為： C(金剛石、s)+O2(g) = CO2(g) H1395.41kJ/mol C(石墨、s)+O2(g) = CO2(g) H2393.51kJ/mol,課堂練習(xí),課堂練習(xí),3已知膽礬溶于水時(shí)溶液溫度降低， 膽礬分解的熱化學(xué)方程式為： CuSO45H2O(s) = CuSO4(s)+5H2O(l) H=+Q1kJ/mol 室溫下，若將1mol無水硫酸銅溶解為溶液 時(shí)放熱Q2kJ，則（ ） AQ1Q2 BQ

20、1=Q2 CQ1Q2 D無法確定,A,蓋斯定律的靈活應(yīng)用,小結(jié),1）. 根據(jù)反應(yīng)熱書寫熱化學(xué)方程式,2、有關(guān)熱化學(xué)方程式的計(jì)算,2）. 根據(jù)熱化學(xué)方程式求反應(yīng)熱,3）. 求混合物的組成,例1 250C (1.01)(105)Pa下，1g 硫粉在氧氣中充分 燃燒放出 9.36kJ熱量，寫出硫燃燒的熱化學(xué)方程式,1）. 根據(jù)反應(yīng)熱書寫熱化學(xué)方程式,1g 硫粉在氧氣中充分燃燒放出 9. 36kJ 熱量,32g ) ( 9.35 kJ /g ) = 299.62 kJ,1 mol 硫粉在氧氣中充分燃燒放出熱量為,S ( 固) + O2 (氣) = SO2 ( 氣 ) ； H =-299.62 kJ m

21、ol,S + O2 = SO2,2、有關(guān)熱化學(xué)方程式的計(jì)算,1、熱化學(xué)方程式的書寫,練習(xí)1 250C (1.01)(105)Pa下，4g CO在氧氣中燃 燒生成CO2，放出 9. 6kJ熱量，寫出CO燃燒的熱化學(xué) 方程式,2CO ( 氣) + O2 (氣) = 2CO2 ( 氣 ) ；H =- 134.4 kJ mol,2CO + O2 = 2CO2,228g,Q,9.6kJ,4 g,解： 設(shè)2mol CO 燃燒放出的熱量為 Q,228g : 4g = Q : 9.6 kJ,Q =134.4 kJ,放熱,例2 在一定條件下，氫氣和甲烷燃燒的化學(xué)方程 式為：2H2( g ) + O2 ( g )

22、 = 2H2O ( l ) ;H =- 572 kJ mol- CH4( g ) +2O2 (g ) = CO2 (g ) +2H2O ( l ) ;H =- 890 kJ mol- 由1mol 氫氣和3mol甲烷組成的混合氣體在上述條件 下完全燃燒時(shí)放出的熱量為多少,2. ）根據(jù)熱化學(xué)方程式求反應(yīng)熱,解：Q = (572kJ 2) + (890 kJ3) =2956 kJ,練習(xí)2 已知： 2H2O( l ) = 2H2 ( g ) + O2 ( g ) ;H =+517.6 kJ mol- CH4( g ) +2O2 ( g ) = CO2 ( g ) +2H2O ( l ) ; H =-

23、890.3 kJ mol- 則：1g 氫氣和1g甲烷分別燃燒后，放出熱量之比約 為 (A) 1 :34 (B) 1 :1.7 (C) 2.3 :1 (D) 4.6 :1,517.6/4,分析,890.3/16,517.6,890.3/4,選 C,練習(xí),1、下列說法不正確的是 A、化學(xué)反應(yīng)除了生成新物質(zhì)外，還伴隨著能量的變化 B、放熱反應(yīng)不需要加熱就可以發(fā)生 C、吸熱反應(yīng)都需要加熱的反應(yīng)條件 D、化學(xué)反應(yīng)放熱還是吸熱，取決于生成物具有的總能量 和反應(yīng)物總的能量的大小,2、造成溫室效應(yīng)的年原因是人類向大氣排放了大量的 A、CO B、CO2 C、SO2 D、NO,3、根據(jù)能源的形成過程和時(shí)間長短，可

24、以把能源分為可 再生的能源和不可再生的能源，下列屬于可再生能源 的是 A、石油 B、煤 C、天然氣 D、沼氣,4. 已知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，下列說法正確的是（ ） A. 由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的低 B. 由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的高; C. 由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的低 D. 由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的高,A,C(石墨，s)+O2(g)= CO2(g) H1=-393.5kJ/mol C(金剛石，s)+O2(g)= CO2(g) H2=-395.0kJ/mol,練,5. 在100 g 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)； = 110.35 kJ/mol CO(g) + 1/2O2(g) = CO2(g)； = 282.57 kJ/mol 與這些碳完全燃燒相比，損失的熱量是( ) 392.92 kJ B. 248