高中化學第一章 化學反應(yīng)與能量課件選修四化學反應(yīng)熱的計算（正）

第三節(jié)第三節(jié) 化學反應(yīng)熱的計算化學反應(yīng)熱的計算 在化學科研中，經(jīng)常要通過實在化學科研中，經(jīng)常要通過實驗測定物質(zhì)在發(fā)生化學反應(yīng)時所驗測定物質(zhì)在發(fā)生化學反應(yīng)時所放出或吸收的熱量。但是某些物放出或吸收的熱量。但是某些物質(zhì)的反應(yīng)熱，由于種種原因不能質(zhì)的反應(yīng)熱，由于種種原因不能直接測得，只能通過化學計算的直接測得，只能通過化學計算的方式間接獲得。在生產(chǎn)中，對燃方式間接獲得。在生產(chǎn)中，對燃料的燃燒、反應(yīng)條件的控制以及料的燃燒、反應(yīng)條件的控制以及廢熱的利用，也需要反應(yīng)熱計算廢熱的利用，也需要反應(yīng)熱計算 。 一、蓋斯定律一、蓋斯定律 1840年，瑞士化學家蓋斯（年，瑞士化學家蓋斯（GHHess）通過大量實驗）通過大量實驗事實證明，不管化學反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，其反事實證明，不管化學反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。應(yīng)熱是相同的。 換句話說，化學反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)換句話說，化學反應(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)。這就是蓋斯定律。有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。這就是蓋斯定律?？聪旅娴膱D理解蓋斯定律看下面的圖理解蓋斯定律某人從山下某人從山下A到達山頂?shù)竭_山頂B，無，無論是翻山越嶺攀登而上，還論是翻山越嶺攀登而上，還是坐纜車直奔山頂，其所處是坐纜車直奔山頂，其所處的海拔都高了的海拔都高了300m即山的高度與即山的高度與A、B點的海拔點的海拔有關(guān)，而與由有關(guān)，而與由A點到達點到達B點的點的途徑無關(guān)途徑無關(guān)這里的這里的A相當于反應(yīng)體系的相當于反應(yīng)體系的始態(tài)，始態(tài)，B相當于反應(yīng)體系的終相當于反應(yīng)體系的終態(tài)態(tài).山的高度相當于化學反應(yīng)山的高度相當于化學反應(yīng)的反應(yīng)熱的反應(yīng)熱用能量守恒定律論證蓋斯定律用能量守恒定律論證蓋斯定律先從始態(tài)先從始態(tài)S變化到到終態(tài)變化到到終態(tài)L，體系放出熱量，體系放出熱量（H10)。經(jīng)過一個循環(huán)，體系仍經(jīng)過一個循環(huán)，體系仍處于處于S態(tài)，因為物質(zhì)沒有態(tài)，因為物質(zhì)沒有發(fā)生變化，所以就不能引發(fā)生變化，所以就不能引發(fā)能量變化，即發(fā)能量變化，即H1+H2=0HH1+H22.蓋斯定律直觀化蓋斯定律在科學研究中的重要意義蓋斯定律在科學研究中的重要意義 有些反應(yīng)進行得很慢有些反應(yīng)進行得很慢 有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生有些反應(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）有些反應(yīng)的產(chǎn)品不純（有副反應(yīng)發(fā)生） 這些都給測量反應(yīng)熱造成了困難這些都給測量反應(yīng)熱造成了困難 利用蓋斯定律可以間接地把它們的反應(yīng)熱計算出來利用蓋斯定律可以間接地把它們的反應(yīng)熱計算出來 C（s）+ O2（g）=CO（g）因為）因為C燃燒時不可能完全生燃燒時不可能完全生成成CO，總有一部分，總有一部分CO2生成，因此這個反應(yīng)的生成，因此這個反應(yīng)的H無法直無法直接測得，請同學們自己根據(jù)蓋斯定律設(shè)計一個方案計算該接測得，請同學們自己根據(jù)蓋斯定律設(shè)計一個方案計算該反應(yīng)的反應(yīng)的H。 提示提示（1) C(s) + O2(g) = CO2(g) H1=-393.5 kJ/mol (2) CO(g) + O2(g) = CO2(g) H3=-283.0 kJ/mol H1= H2+ H3 H2 = H1- H3 = -393.5 kJ/mol -(-283.0 kJ/mol) = -110.5 kJ/mol C (s) + O2 (g) = CO (g) H=-110.5 kJ/mol 二、反應(yīng)熱的計算反應(yīng)熱的計算 有關(guān)熱化學方程式的計算有關(guān)熱化學方程式的計算【例【例1】25、101kPa時，使時，使1.0 g鈉與足量的氯氣反應(yīng)，鈉與足量的氯氣反應(yīng)，生成氯鈉晶體并放出生成氯鈉晶體并放出17.87 kJ的熱量，求生成的熱量，求生成1 mol氯化氯化鈉的反應(yīng)熱。鈉的反應(yīng)熱。【解【解】Na(g) + Cl2(g) = NaCl(s)17.87 kJ / 1g 23 g / mol = 411 kJ / mol答：生成答：生成1 mol NaCl時放出熱量時放出熱量411 kJ。有關(guān)燃燒熱的計算有關(guān)燃燒熱的計算【例【例2】乙醇的燃燒熱】乙醇的燃燒熱H=-1366.8 kJ/ mol，在，在25、101kPa時，時，1 kg 乙醇充分燃燒后放出多少熱量？乙醇充分燃燒后放出多少熱量？【解【解】n(C2H5OH)= 1000 g / 46g/mol =21.74mol 1 kg C2H5OH燃燒后產(chǎn)生的熱量：燃燒后產(chǎn)生的熱量： 1366.8 kJ/ mol 21.74mol=2.971 10 4kJ答：答： 1 kg C2H5OH燃燒后放出燃燒后放出2.971 10 4kJ的熱量。的熱量。 應(yīng)用蓋斯定律的計算應(yīng)用蓋斯定律的計算【例【例3】已知下列反應(yīng)的反應(yīng)熱為】已知下列反應(yīng)的反應(yīng)熱為 CH3COOH (l) + 2O2(g) = 2CO2(g) + 2H2O(l) H1= -870.3 kJ/mol C(s) + O2 (g) = CO2(g) H2= -393.5 kJ/mol H2(g) + O2(g) =H2O(l) H3= -285.8 kJ/mol試計算下述反應(yīng)的反應(yīng)熱：試計算下述反應(yīng)的反應(yīng)熱：2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) = CH3COOH (l) 【解】分析各方程式的關(guān)系，知【解】分析各方程式的關(guān)系，知 將方程式按將方程式按2 + - 組合得上述反應(yīng)方程式組合得上述反應(yīng)方程式即：即：H = 2H 2 + H3 - H1H =2(-393.5kJ/mol) + (-285.8kJ/mol) -(-870.3kJ/mol) = - 488.3kJ/mol答：反應(yīng)答：反應(yīng)2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) = CH3COOH (l) 反應(yīng)熱為反應(yīng)熱為- 488.3kJ/mol 你知道神六的火箭燃料是什么嗎？你知道神六的火箭燃料是什么嗎？例例3 3：某次發(fā)射火箭，用某次發(fā)射火箭，用N N2 2H H4 4（肼）在（肼）在NONO2 2中燃燒，生成中燃燒，生成N N2 2、液態(tài)、液態(tài)H H2 2O O。已知：。已知： N N2 2(g)+2O(g)+2O2 2(g)=2NO(g)=2NO2 2(g) (g) H H1 1=+67.2kJ/mol =+67.2kJ/mol N N2 2H H4 4(g)+O(g)+O2 2(g)=N(g)=N2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l) O(l) H H2 2=-534kJ/mol =-534kJ/mol 假如都在相同狀態(tài)下，請寫出發(fā)射火箭反應(yīng)的熱化學方程式。假如都在相同狀態(tài)下，請寫出發(fā)射火箭反應(yīng)的熱化學方程式。2 N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(l) H=-1135.2kJ/mol 將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要反應(yīng)為將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要反應(yīng)為:C (s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) .已知已知:C (s) + O2(g) = CO2(g) H1=-393.5kJ/molH2(g) + O2(g) = H2O(g) H2=-242.0kJ/molCO(g) + O2(g) = CO2(g) H2=-283.0kJ/mol寫出制取水煤氣的熱化學方程式寫出制取水煤氣的熱化學方程式.C (s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) H=-110.5kJ/mol 比較反應(yīng)熱數(shù)據(jù)可知比較反應(yīng)熱數(shù)據(jù)可知,1mol H2和和1mol CO完全燃燒放完全燃燒放出的熱量之和比出的熱量之和比1mol C (s)完全燃燒放出的熱量（完全燃燒放出的熱量（ ）。）。 甲同學據(jù)此認為甲同學據(jù)此認為“煤炭燃燒時加用量水可以使煤炭燃燒時煤炭燃燒時加用量水可以使煤炭燃燒時放出更多的熱量放出更多的熱量”。 乙同學根據(jù)蓋斯定律通過計算，認為乙同學根據(jù)蓋斯定律通過計算，認為“將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒放出的熱量與直接燃燒煤放出的熱量一樣多再燃燒放出的熱量與直接燃燒煤放出的熱量一樣多”。 你的觀點呢？你的觀點呢？ 乙同學是怎樣計算的？你能重現(xiàn)乙的計算過程嗎？乙同學是怎樣計算的？你能重現(xiàn)乙的計算過程嗎？ 乙同學的計算過程：乙同學的計算過程：C (s) + H2O(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(g) H1C (s)+H2O(g)+O2(g) CO(g)+ H2(g)+O2(g) H2CO(g)+H2(g)+O2(g) CO(g)+H2O(g)+1/2O2(g) H3CO(g)+H2O(g)+1/2O2(g) CO2(g)+H2O(g) H4則有：則有： H1 = H2+H3+ H4再再 見見