【課件】反應(yīng)熱的計(jì)算 2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

1.2反應(yīng)熱的計(jì)算

(蓋斯定律)1.通過構(gòu)建蓋斯定律模型,能從能量守恒角度理解蓋斯定律的內(nèi)容,能正確運(yùn)用蓋斯定律解決具體問題。2.能進(jìn)行焓變的簡單計(jì)算,能運(yùn)用反應(yīng)焓變合理選擇和利用化學(xué)反應(yīng)。3.認(rèn)識化學(xué)能可以與熱能、電能等其他形式能量之間相互轉(zhuǎn)化。學(xué)習(xí)目標(biāo)為了合理利用化學(xué)能，確保安全生產(chǎn)，化工設(shè)計(jì)需要充分考慮化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱，并采取相應(yīng)措施?；瘜W(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱通常用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測定，也可進(jìn)行理論推算。反應(yīng)熱與化工生產(chǎn)有關(guān)系嗎？目前我們學(xué)過哪些方法可以確定一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱？①用量熱計(jì)直接測量②ΔH=E(生成物內(nèi)能之和)—E(反應(yīng)物內(nèi)能之和)③ΔH=E(反應(yīng)物的鍵能總和)-E(生成物鍵能總和)或者：ΔH=E(吸)-E(放)④根據(jù)燃燒熱⑤根據(jù)中和熱?H=(E2-E1)kJ/mol=(a-b)kJ/mol=-ckJ/mol?H=(E2-E1)kJ/mol=(a-b)kJ/mol=+ckJ/mol⑥根據(jù)圖像計(jì)算反應(yīng)熱例：已知化學(xué)反應(yīng)A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量變化如圖所示，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱為________________________.

ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1【思考與討論】請判斷以下反應(yīng)的反應(yīng)熱是否可以通過實(shí)驗(yàn)直接測定，說出你的理由。C(s)+1/2O2(g)=CO(g)

該反應(yīng)的反應(yīng)熱是無法直接測定的。因?yàn)镃燃燒時(shí)不可能全部生成CO，總有一部分CO2生成?？梢岳谩吧w斯定律”進(jìn)行計(jì)算什么是“蓋斯定律”？課本P16

H2SO4H2SO4·H2OH2SO4·2H2OH2SO4·3H2OG.H.Hess,1802-1850ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3ΔH1ΔH2ΔH3化學(xué)家蓋斯改進(jìn)了拉瓦錫和拉普拉斯的冰量熱計(jì)，從而較為準(zhǔn)確地測量了許多化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。通過大量實(shí)驗(yàn)，蓋斯發(fā)現(xiàn)：反應(yīng)熱研究簡史ΔH一個(gè)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(jìn)行的途徑無關(guān)。蓋斯定律知識點(diǎn)一蓋斯定律1.內(nèi)容一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，不論是一步完成,還是分幾步完成,，其總的熱效應(yīng)是完全相同的。在一定條件下，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱（焓變ΔH）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.本質(zhì)ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5①從反應(yīng)途徑分析：②從能量守恒分析：經(jīng)過一個(gè)循環(huán)，體系仍處于S態(tài)，因?yàn)槲镔|(zhì)沒有發(fā)生變化，所以就不能引發(fā)能量變化，即?H1+?H2=0先從始態(tài)S變化到終態(tài)L體系放出熱量(?H1<0)始態(tài)(S)然后從L到S，體系吸收熱量(?H2>0)終態(tài)(L)推論：同一個(gè)熱化學(xué)反應(yīng)方程式，正向反應(yīng)?H1與逆向反應(yīng)?H2大小相等，符號相反，即：?H1=–?H2從反應(yīng)途徑角度：A→D：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3從能量守恒角度：ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0。＝－(ΔH4＋ΔH5＋ΔH6)；殊途同歸(1)反應(yīng)的熱效應(yīng)只與始態(tài)、終態(tài)有關(guān)，與途徑無關(guān)。(2)反應(yīng)熱總值一定，如下圖表示始態(tài)到終態(tài)的反應(yīng)熱?！纠?】下列說法正確的是(

)A.化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與反應(yīng)過程有密切的關(guān)系B.化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱取決于反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)C.蓋斯定律只是一條簡單的自然規(guī)律,其實(shí)際作用不大D.有的化學(xué)反應(yīng)過程沒有能量變化B【例2】下列與化學(xué)反應(yīng)能量變化相關(guān)的敘述正確的是(

)A．生成物總能量一定低于反應(yīng)物總能量B．放熱反應(yīng)的反應(yīng)速率總是大于吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率C．應(yīng)用蓋斯定律，可計(jì)算某些難以直接測量的反應(yīng)焓變D．同溫同壓下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點(diǎn)燃條件下的ΔH不同C3.已知化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)只與反應(yīng)物的初始狀態(tài)和生成物的最終狀態(tài)有關(guān),下列各反應(yīng)熱關(guān)系中不正確的是(

)A.A→F

ΔH=-ΔH6B.A→D

ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3C.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0D.ΔH1+ΔH6=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5D3.蓋斯定律的應(yīng)用根據(jù)蓋斯定律，我們可以利用已知反應(yīng)的反應(yīng)熱來間接計(jì)算某些未知反應(yīng)的反應(yīng)熱。如：對于前面提到的反應(yīng)：C(s)+

O2(g)===CO(g)雖然該反應(yīng)的反應(yīng)熱無法直接測定，但下列兩個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱卻可以直接測定：C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1

=﹣393.5kJ/molCO(g)+O2(g)===CO2(g)

ΔH2=﹣283.0kJ/mol上述三個(gè)反應(yīng)具有如下關(guān)系：根據(jù)蓋斯定律，ΔH3=____________________________________________________________________

ΔH1—ΔH2=-393.5kJ/mol-(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/mol三.運(yùn)用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱的常用方法1、虛擬路徑法若反應(yīng)物A變?yōu)樯晌顳，可以有兩個(gè)途徑：①由A直接變成D,反應(yīng)熱為ΔH；②由A經(jīng)過B變成C,再由C變成D,每步的反應(yīng)熱分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3，如圖所示：

則有：ΔH＝____________________________________ΔH1＋ΔH2＋ΔH3①定物質(zhì)②調(diào)系數(shù)③同減異加目標(biāo)方程式中沒有的物質(zhì)就是要消去的物質(zhì)要消去的物質(zhì)在在方程式的同側(cè)，則相減，在方程式的異側(cè)則相加；ΔH同時(shí)（帶正負(fù)號）相減或相加。通過乘或除，使要消去的物質(zhì)系數(shù)相同，ΔH同時(shí)改變相同倍數(shù)確定待求方程式(即目標(biāo)方程式)2、消元法（加合法）C(s)+O2(g)CO2(g)△H1△H3△H1＝△H2

＋△H3

CO(g)+O2(g)12△H2△H3

＝△H1

－△H2

例如；C(s)+1/2O2(g)=CO(g)△H3＝？物質(zhì)燃燒熱ΔH(kJ/mol)C(s)?393.5CO(g)?283.0思路1：虛擬路徑法路徑I路徑II=?393.5kJ/mol?(?283.0kJ/mol)=

?110.5kJ/mol思路2：消去法

ΔH3

=ΔH1?

ΔH2=?110.5kJ/mol

①-②例：同素異形體相互轉(zhuǎn)化但反應(yīng)熱相當(dāng)小而且轉(zhuǎn)化速率慢，有時(shí)還很不完全，測定反應(yīng)熱很困難?，F(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的觀點(diǎn)“不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，這個(gè)總過程的熱效應(yīng)是相同的”。已知：P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)；ΔH1=-2983.2kJ/mol

試寫出白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式_____________________________。①-②×4得：P4(白磷,s)══4P(紅磷,s)ΔH=ΔH1-4ΔH2=-29.2kJ/mol[典例導(dǎo)航]1、Deacon直接氧化法可按下列催化過程進(jìn)行：CuCl2(s)==CuCl(s)＋1/2Cl2(g)

ΔH1＝83kJ·mol－1CuCl(s)＋1/2O2(g)=CuO(s)＋1/2Cl2(g)ΔH2＝－20kJ·mol－1CuO(s)＋2HCl(g)=CuCl2(s)＋H2O(g)

ΔH3＝－121kJ·mol－1

則4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝____kJ·mol－1。2CuO(s)＋4HCl(g)=2CuCl2(s)＋2H2O(g)

ΔH＝－121×2kJ·mol－12CuCl(s)＋O2(g)=2CuO(s)＋Cl2(g)

ΔH＝－20×2kJ·mol－12CuCl2(s)=2CuCl(s)＋Cl2(g)

ΔH＝83×2kJ·mol－1[思路點(diǎn)撥]

第一步：找出待求熱化學(xué)方程式中反應(yīng)物與生成物在已知熱化學(xué)方程式

中的位置。4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)第二步：調(diào)整已知熱化學(xué)方程式方向、計(jì)量數(shù)和ΔH。第三步：加和已調(diào)整的熱化學(xué)方程式中的ΔH，確定待求反應(yīng)的ΔH。ΔH＝(－121×2－20×2＋83×2)kJ·mol－1＝－116kJ·mol－1。2.已知下列熱化學(xué)方程式：

①CH3COOH（l）+2O2(g)═2CO2（g）+2H2O（l）ΔH1＝﹣870.3kJ/mol②C(s)+O2（g）═CO2（g）ΔH2＝﹣393.5kJ/mol③H2(g)+1/2O2（g）═H2O（l）ΔH3＝﹣285.8kJ/mol則反應(yīng)2C(s)+2H2（g）+O2（g）＝CH3COOH（l）的焓變ΔH為（）A．244.15kJ?mol﹣1 B．﹣224.15kJ?mol﹣1

C．488.3kJ?mol﹣1 D．﹣488.3kJ?mol﹣1在方程式中只出現(xiàn)一次同加異減，化系數(shù)D3.已知

①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g);ΔH1=－283.0kJ/mol

②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);ΔH2=－285.8kJ/mol③C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l);ΔH3=-1370kJ/mol

試計(jì)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/mol4、在1200℃時(shí)，天然氣脫硫工藝中會發(fā)生下列反應(yīng)：2S（g）═S2（g）ΔH4

，則ΔH4的正確表達(dá)式為______________。

ΔH＝

在方程式中只出現(xiàn)一次同加異減，化系數(shù)5、D-③×1/3-②×1/3+①×1/2四、比較反應(yīng)熱大小的常用方法1、利用狀態(tài)同一反應(yīng)中，反應(yīng)物或生成物狀態(tài)不同時(shí)，要考慮物質(zhì)三態(tài)間的能量關(guān)系。例如在放熱反應(yīng)中，反應(yīng)物是固態(tài)熱量變化少，氣態(tài)熱量變化大；生成物為固態(tài)放熱最多，氣態(tài)放熱少A(g)＋B(g)=C(g)

ΔH1<0A(g)＋B(g)=C(l)

ΔH2<0如S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1＝－akJ·mol－1S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2＝－bkJ·mol－12、根據(jù)常識①對于同一種物質(zhì)燃燒，燃料完全燃燒放出的熱量多余不完全燃燒放出的熱量。②對于可逆反應(yīng)來說，由于是不完全反應(yīng)，實(shí)際放出的熱量小于理論的熱量。③對于酸堿中和反應(yīng)，生成等量的水的情況下，與強(qiáng)酸稀溶液和強(qiáng)堿稀溶液反應(yīng)相比，要是弱酸或弱堿參與則能量偏??；濃溶液熱量偏大；生成難溶物熱量偏大。③對于同一放熱反應(yīng)（吸熱反應(yīng)），化學(xué)計(jì)量數(shù)越大，放出的熱量越多（越少）2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)?H1＝－483.2kJ/molH2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(g)?H2＝?熱化學(xué)方程式與數(shù)學(xué)上的代數(shù)方程式相似，可以移項(xiàng)同時(shí)改變正負(fù)號，各項(xiàng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)包括△H的數(shù)值可以同時(shí)擴(kuò)大或縮小相同的倍數(shù)。反應(yīng)熱與各物質(zhì)的物質(zhì)的量成

。正比例如：對于相同的反應(yīng)，化學(xué)計(jì)量數(shù)增大n倍，反應(yīng)熱也相應(yīng)增大n倍。－241.6kJ/molΔH是有符號“＋”“－”的，比較時(shí)要帶著符號比較。(1)吸熱反應(yīng)的ΔH為“＋”，所以吸熱越多，ΔH越大。(2)放熱反應(yīng)的ΔH為“－”，所以放熱越多，ΔH越小。3、用ΔH的大小比較4、利用蓋斯定律5、利用圖示比較本節(jié)小結(jié)2、根據(jù)熱化學(xué)方程式、蓋斯定律和燃燒熱的數(shù)據(jù)進(jìn)行反應(yīng)熱的計(jì)算五.反應(yīng)熱的計(jì)算1、運(yùn)用蓋斯定律計(jì)算

（1）請與出FeS2燃燒的熱化學(xué)方程式。（2）計(jì)算理論上1kg黃鐵礦（FeS?的含量為90%）完全燃燒放出的熱量。

3、依據(jù)物質(zhì)的燃燒熱ΔH：Q放＝n可燃物×|ΔH|。例2.乙醇的燃燒熱：ΔH＝－1366.8kJ/mol，在25℃、101kPa,1kg乙醇充分燃燒放出多少熱量？【例題3】焦炭與水蒸氣反應(yīng)、甲烷與水蒸氣反應(yīng)均是工業(yè)上制取氫氣的重要方法。這兩個(gè)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式分別為：①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)?H1=+131.5kJ/mol②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)?H2=+205.9kJ/mol試計(jì)算CH4(g)=C(s)+2H2(g)的△H?！窘狻糠治龈骰瘜W(xué)方程式的關(guān)系可以得出，將反應(yīng)①的逆反應(yīng)與反應(yīng)②相加，得到反應(yīng)：CH4(g)=C(s)+2H2(g)即：CO(g)+H2(g)=C(s)+H2O(g)?H3=-?H1=-131.5kJ/mol+）CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)?H2=+205.9kJ/molCH4(g)=C(s)+2H2(g)?H=？根據(jù)蓋斯定律：?H=?H3+?H2=?H2-?H1=+205.9kJ/mol-131.5kJ/mol=+74.4kJ/mol答：CH4(g)=C(s)+2H2(g)的?H=+74.4kJ/mol。ΔH＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能=E吸-E放物質(zhì)CO2(C=O)CH4(C－H)P4(P－P)SiO2(Si－O)石墨金剛石S8(S－S)Si鍵數(shù)24641.5282常見物質(zhì)中的化學(xué)鍵數(shù)目4、利用鍵能來計(jì)算1、已知2O(g)=O2(g)?H=-496kJ?mol-1，結(jié)合能量變化示意圖。下列說法正確的是（）A．拆開1molH2(g)中的化學(xué)鍵需要吸收932kJ能量B．拆開1molH2O(g)中所有化學(xué)鍵需要吸收926kJ能量C．1molH2O(l)轉(zhuǎn)變?yōu)?molH2O(g)需要吸收88kJ能量D．2molH2(g)和1molO2(g)反應(yīng)生成2molH2O(l)，共放熱1940kJB2、H2