《高中化学 1.1.3化学反应热的计算课件 苏教版选修4.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中化学 1.1.3化学反应热的计算课件 苏教版选修4.ppt(47页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第三节第三节 化学反应热的计算化学反应热的计算教学目标:教学目标:1、从能量守恒角度理解并掌握盖斯定律;、从能量守恒角度理解并掌握盖斯定律;2、能正确运用盖斯定律解决具体问题;、能正确运用盖斯定律解决具体问题;3、学会化学反应热的有关计算。、学会化学反应热的有关计算。H2O(g)=H2O (l) H244 kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O (g) H1241.8kJ/mol 下列数据表示H2的燃烧热吗?若已知怎样计算其燃烧热? H2(g)+1/2O2(g)=H2O (l) H285.8kJ/mol241.8kJ/mol+44 kJ/mol= 285.8kJ/mol 发现!HH1
2、 H2 回顾与思考 如何测定如下反应如何测定如下反应: : C(s)+1/2O2(g)=CO(g)的反应热的反应热H1能直接测定吗?如何测?能直接测定吗?如何测?若不能直接测,怎么办?若不能直接测,怎么办?思考思考计算计算一盖斯定律:一盖斯定律:1.盖斯定律的内容盖斯定律的内容:不管化学反应是一步完不管化学反应是一步完成或分几步完成成或分几步完成,其反应热相同。换句话其反应热相同。换句话说说,化学反应的反应热只与反应体系的始化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关态和终态有关,而与反应的途径无关。而与反应的途径无关。 G.H.GermainHenriHess(18021850)俄国俄国化学
3、家。化学家。1802年年8月月7日生于瑞士日内瓦,日生于瑞士日内瓦,1850年年12月月12日卒于俄国圣彼得堡日卒于俄国圣彼得堡(现为列宁格勒现为列宁格勒)。3岁随父侨居俄国岁随父侨居俄国,并在俄国受教育。并在俄国受教育。1825年于多年于多尔帕特大学获医学专业证书,同时受到了化学和尔帕特大学获医学专业证书,同时受到了化学和地质学的基础教育。地质学的基础教育。18261827年,在斯德哥尔年,在斯德哥尔摩摩J.J.贝采利乌斯的实验室工作并从其学习化学。贝采利乌斯的实验室工作并从其学习化学。回俄国后在乌拉尔作地质勘探工作,后在伊尔库回俄国后在乌拉尔作地质勘探工作,后在伊尔库茨克做医生并研究矿物。
4、茨克做医生并研究矿物。1830年当选为圣彼得堡年当选为圣彼得堡科学院院士,专门研究化学,任圣彼得堡工艺学科学院院士,专门研究化学,任圣彼得堡工艺学院理论化学教授并在中央师范学院和矿业学院讲院理论化学教授并在中央师范学院和矿业学院讲授化学。授化学。1838年成为俄国科学院院士。年成为俄国科学院院士。盖斯简介盖斯简介盖斯早期研究了巴库附近的矿物和天然气;发盖斯早期研究了巴库附近的矿物和天然气;发现了蔗糖氧化生成糖二酸。他研究了炼铁中的热现了蔗糖氧化生成糖二酸。他研究了炼铁中的热现象,作了大量的量热工作。现象,作了大量的量热工作。1836年发现,在任年发现,在任何一个化学反应过程中何一个化学反应过程
5、中,不论该反应过程是一步不论该反应过程是一步完成还是分成几步完成完成还是分成几步完成,反应所放出的总热量相反应所放出的总热量相同,并于同,并于1840年以热的加和性守恒定律公诸于世,年以热的加和性守恒定律公诸于世,后被称为盖斯定律。此定律为能量守恒定律的先后被称为盖斯定律。此定律为能量守恒定律的先驱。当一个反应不能直接发生时,应用此定律可驱。当一个反应不能直接发生时,应用此定律可间接求得反应热。因此,盖斯也是热化学的先驱间接求得反应热。因此,盖斯也是热化学的先驱者。著有者。著有纯粹化学基础纯粹化学基础(1834),曾用作俄国,曾用作俄国教科书达教科书达40年。年。盖斯简介盖斯简介盖斯定律是在热
6、力学第一定律之盖斯定律是在热力学第一定律之前发现的,实际上是热力学第一定律前发现的,实际上是热力学第一定律在化学反应的具体体现,是状态函数在化学反应的具体体现,是状态函数的性质。盖斯定律奠定了热化学计算的性质。盖斯定律奠定了热化学计算的基础,使化学方程式像普通代数方的基础,使化学方程式像普通代数方程那样进行运算,从而可以根据已经程那样进行运算,从而可以根据已经准确测定的热力学数据计算难以测定准确测定的热力学数据计算难以测定的反应热。的反应热。盖斯简介盖斯简介1.1.盖斯定律的内容盖斯定律的内容 不管化学反应是一步完不管化学反应是一步完成或是分几步完成,其总成或是分几步完成,其总反应热是相同的。
7、反应热是相同的。 关键词?关键词? 化学反应的反应热只与反应化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。反应的途径无关。1.1.盖斯定律的内容盖斯定律的内容关键词?关键词?请把下面生活实例与盖斯定律进行类比请把下面生活实例与盖斯定律进行类比(1 1)登山)登山类比盖斯定律类比盖斯定律坐缆车坐缆车或步行或步行H H= =H H1 1+ +H H2 2+ +H H3 3从路径角度理解盖斯定律从路径角度理解盖斯定律BHACH1H2DH3终态终态始态始态 CO(g)C(s)CO2(g)H3H1H2例例1C(s)+1/2O2(g)=CO(g)H3?CO(g
8、)+1/2O2(g)=CO2(g)H2-283.0kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g)H1-393.5kJ/mol+)H2+H3=H1H3=H1H2=-393.5kJ/mol(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/molS(始态)(始态)L(终态)(终态)H10H20H1H20 02.2.从能量守恒角度论证盖斯定律从能量守恒角度论证盖斯定律 理论应用 H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H = -285.8 kJ/molH2O(l) = H2(g)+1/2O2(g) H = _ 正向反应、逆向反应的反应热数值相等,符号相反+285.8 kJ/mol下列数据表示下列数据
9、表示H2的燃烧热吗?为什么?的燃烧热吗?为什么?H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)H1241.8kJ/molH2O(g)=H2O(l)H244kJ/mol已知已知H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)HH1H2285.8kJ/mol实例实例23. 3. 盖斯定律的应用盖斯定律的应用盖斯定律可用来计算难以盖斯定律可用来计算难以直接测定的化学反应的反应直接测定的化学反应的反应热,如反应慢、副反应多、热,如反应慢、副反应多、反应不易直接发生等。反应不易直接发生等。【例例1】已知已知CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g);H1=283.0kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O
10、(l);H2=285.8kJ/molC2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l);H3=-1370kJ/mol试计算试计算:2CO(g)4H2(g)=H2O(l)C2H5OH(l)的的H【解解】:2+4-=HH12H24H3283.22285.841370339.2kJ/mol你知道神六的火箭燃料是什么吗?你知道神六的火箭燃料是什么吗?例例2:某次发射火箭,用:某次发射火箭,用N2H4(肼)在(肼)在NO2中燃烧,生成中燃烧,生成N2、液态、液态H2O。已知:。已知:N2(g)+2O2(g)=2NO2(g);H1=+67.2kJ/molN2H4(g)+O2(g)=N2(g)
11、+2H2O(l);H2=-534kJ/mol假如都在相同状态下,请写出发射火箭假如都在相同状态下,请写出发射火箭反应的热化学方程式。反应的热化学方程式。2 N2H4(g)+2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(l);H=-1135.2kJ/mol 例例3:已知:已知:CH(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);H=-Q1KJ/mol2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);H=-Q2KJ/mol2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);H=-Q3KJ/mol常温下常温下,取体积比取体积比4:1的甲烷和氢气的的甲烷和氢气的混合气体混合气体11.2L(标况标况),经完全燃烧恢复常温
12、经完全燃烧恢复常温,放出的热为放出的热为:0.4Q1+0.05Q3课本课本P12 例例1:【解】钠与氯气起反应的化学方程式如下Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s)23g/molH1.0g17.87kJH23g/mol(17.87kJ)1.0g411kJ/mol答:略注意热化学方程式正确书写,特别注意热化学方程式正确书写,特别注意有关单位的正确书写注意有关单位的正确书写。课本课本P12例例2:【解】C2H6O(l)+3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)46g/mol1366.8kJ/mol 1000gXX(1366.8kJ/mol1000g)/46g/mol29710kJ答:答:
13、1kg乙醇燃烧后放出乙醇燃烧后放出29710kJ热量热量设设1kg乙醇燃烧后放出的热量为乙醇燃烧后放出的热量为X例例1:写出:写出石墨变成金刚石石墨变成金刚石的热化学方程式的热化学方程式 (25,101kPa,101kPa时时)说明说明: (1 1)可以在书中查找需要的数据可以在书中查找需要的数据 (2 2)并告诉大家你设计的理由。)并告诉大家你设计的理由。先思考,之后小组讨论汇报先思考,之后小组讨论汇报 观察该热化学方程式,回答:金刚石能自动变成石墨吗?需要什么条件? 查燃烧热表知:查燃烧热表知:C(石墨,石墨,s)+O2(g)=CO2(g) HH1 1=-=-393.5kJ/molC(金刚
14、石,金刚石,s)+O2(g)=CO2(g) HH2 2=-=-395.0kJ/mol所以,所以, - - 得:得: C(石墨,石墨,s)= C(金刚石,金刚石,s) H=+1.5kJ/mol石墨不会自动变成金刚石,石墨与金刚石的能量相差不远。石墨不会自动变成金刚石,石墨与金刚石的能量相差不远。 1.已知已知25、101kPa下,石墨、金刚下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为:石燃烧的热化学方程式分别为: 据此判断,下列说法正确的是(据此判断,下列说法正确的是()A.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低能量比金刚石的低B.由
15、石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高能量比金刚石的高;C.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低能量比金刚石的低D.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高能量比金刚石的高AC(石墨,石墨,s)+O2(g)=CO2(g)H1=-393.5kJ/molC(金刚石,金刚石,s)+O2(g)=CO2(g)H2=-395.0kJ/mol练习:练习:2.在在100g碳不完全燃烧所得气体中,碳不完全燃烧所得气体中
16、,CO占占1/3体积,体积,CO2占占2/3体积,且体积,且C(s)+1/2O2(g)=CO(g);=110.35kJ/molCO(g)+1/2O2(g)=CO2(g);=282.57kJ/mol与这些碳完全燃烧相比,损失的热量是与这些碳完全燃烧相比,损失的热量是()A.392.92kJB.2489.44kJC.784.92kJD.3274.3kJHHC练习:练习:二反应热的计算:二反应热的计算: 利用反应热的概念、盖斯定律、热利用反应热的概念、盖斯定律、热化学方程式进行有关反应热的计算化学方程式进行有关反应热的计算: :题型一:有关热化学反应方程式的题型一:有关热化学反应方程式的的含义及书写
17、的含义及书写题型二:燃烧热、中和热的判断、题型二:燃烧热、中和热的判断、求算及测量求算及测量例例3在一定条件下,氢气和丙烷燃烧的化学方程式为:在一定条件下,氢气和丙烷燃烧的化学方程式为:2H2(g)+O2(f)=2H2O(l);H =-H =-571.6kJmolmol- -C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l);H =-H =-2220kJmolmol- -5mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ,则,则氢气和甲烷的体积比为氢气和甲烷的体积比为(A)1:3(B)3:1(C)1:4(D)1:1解解1:设设H2、C3H8的物质的量
18、分别为的物质的量分别为x,y答:氢气和丙烷的体积比为答:氢气和丙烷的体积比为3:1x+y=5(571.6/2)(x)+2220y=3847V(H2):V(C3H8)=n(H2):n(C3H8)=3.75:1.25=3:13.)求混合物的组成求混合物的组成x=3.75moly=1.25mol例例3在一定条件下,氢气和丙烷燃烧的化学方程式为:在一定条件下,氢气和丙烷燃烧的化学方程式为:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);H =-H =-571.6kJmolmol- -C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l);H =-H =-2220kJmolmol- -5mol氢气和丙烷
19、的混合气完全燃烧时放热氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ,则,则氢气和甲烷的体积比为氢气和甲烷的体积比为(A)1:3(B)3:1(C)1:4(D)1:1解解2:1molH2燃烧放热燃烧放热571.6kJ/2=285.8kJ答:氢气和丙烷的体积比为答:氢气和丙烷的体积比为3:11molC3H8燃烧放热燃烧放热2220kJ1mol混合气混合气燃烧放热燃烧放热3847kJ/5=769.4kJH2285.8C3H42220769.41450.6483.631例例3在一定条件下,氢气和丙烷燃烧的化学方程式为:在一定条件下,氢气和丙烷燃烧的化学方程式为:2H2(g)+O2(g)=2H2O(液液)
20、+571.6kJmolmol- -C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)+2220kJmolmol- -5mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ,则,则氢气和甲烷的体积比为氢气和甲烷的体积比为(A)1:3(B)3:1(C)1:4(D)1:1解解3:(巧解)巧解)5mol混合气中,混合气中,C3H8物质的量必小于物质的量必小于2mol,H2的物质的量必大于的物质的量必大于3mol。2molC3H8燃烧放热燃烧放热4440kJ,超过总放热量超过总放热量3847kJn(H2):n(C3H8)必大于必大于3:2选选B具体内容具体内容:1
21、.已知一定量的物质参加反应放出的热量,已知一定量的物质参加反应放出的热量,写出其热化学反应方程式。写出其热化学反应方程式。2、有关反应热的计算、有关反应热的计算:(1)盖斯定律及其应用)盖斯定律及其应用(2)根据一定量的物质参加反应放出的热根据一定量的物质参加反应放出的热量(或根据已知的热化学方程式),进行量(或根据已知的热化学方程式),进行有关反应热的计算或比较大小。有关反应热的计算或比较大小。(3)利用键能计算反应热利用键能计算反应热 已知:已知: C(s)+O2(g) = CO2(g) H=-393.5kJ/mol H2(g)+1/2O2(g) = H2O (l) H =- 285.8k
22、J/mol 欲得到相同的热量,需分别燃烧固体碳和氢欲得到相同的热量,需分别燃烧固体碳和氢气的质量比约为气的质量比约为 ( )A.2:3.25 B.12:2.75C.1:1D.393.5:241.8B变式练习1变式练习变式练习2氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷的热氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷的热化学方程式分别为:化学方程式分别为:H2(g)1/2O2(g)H2O(l);H285.8kJ/molCO(g)1/2O2(g)CO2(g);H283.0kJ/molC8H18(l)25/2O2(g)8CO2(g)9H2O(l);H5518kJ/molCH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l);H890.3
23、kJ/mol相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时放出热量最少的是完全燃烧时放出热量最少的是()A.H2(g)B.CO(g)C.C8H18(l)D.CH4(g)B1已知:已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=571.6kJ/molCO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)H=283.0kJ/mol某某H2和和CO的混合气体完全燃烧时放的混合气体完全燃烧时放出出113.74kJ热量,同时生成热量,同时生成3.6g液态水,液态水,求原混合气体中求原混合气体中H2和和CO的物质的量之的物质的量之比比课堂练习:列方程求解列方程求解若取金刚石和石墨
24、的混合晶体共若取金刚石和石墨的混合晶体共1mol在在O2中完全燃烧,产生的热量为中完全燃烧,产生的热量为QkJ,则金刚石和石墨的物质的量之,则金刚石和石墨的物质的量之比为:比为:。2已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为:的热化学方程式为:C(金刚石、金刚石、s)+O2(g)=CO2(g)H1395.41kJ/molC(石墨、石墨、s)+O2(g)=CO2(g)H2393.51kJ/mol课堂练习:课堂练习:课堂练习:课堂练习:3已知胆矾溶于水时溶液温度降低,已知胆矾溶于水时溶液温度降低,胆矾分解的热化学方程式为:胆矾分解的热化学方程式为:CuSO45
25、H2O(s)=CuSO4(s)+5H2O(l)H=+Q1kJ/mol室温下,若将室温下,若将1mol无水硫酸铜溶解为溶液无水硫酸铜溶解为溶液时放热时放热Q2kJ,则(,则()AQ1Q2BQ1=Q2CQ1Q1Q2Q1的是的是 ( )A. HA. H2 2(g)+Cl(g)+Cl2 2(g)=2HCl(g) H1=-Q1(g)=2HCl(g) H1=-Q1 1/2H 1/2H2 2(g)+1/2Cl(g)+1/2Cl2 2(g)=HCl(g) H2=-Q2(g)=HCl(g) H2=-Q2B. C(s)+1/2OB. C(s)+1/2O2 2(g)=CO (g) H1=-Q1(g)=CO (g)
26、H1=-Q1 C(s)+O C(s)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g) H2=-Q2(g) H2=-Q2C. 2HC. 2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l) H1=-Q1O(l) H1=-Q1 2H 2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(g) H2=-Q2O(g) H2=-Q2D. S(g)+OD. S(g)+O2 2(g)=SO(g)=SO2 2(g) H1=-Q1(g) H1=-Q1 S(s)+O S(s)+O2 2(g)=SO(g)=SO2 2(g) H2=-Q2(g) H2=-Q2B B中和热中和热1 1
27、定义:定义:在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应,生在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应,生 成成1mol1mol水时的反应热叫做中和热。水时的反应热叫做中和热。2. 2. 中和热的表示:中和热的表示: H+(aq)+OH-(aq)=HH+(aq)+OH-(aq)=H2 2O (1) H=-57.3kJO (1) H=-57.3kJmolmol3.3.要点要点: 、条件:、条件:稀溶液稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的离子稀溶液是指溶于大量水的离子 、反应物:、反应物: (强)酸与(强)碱(强)酸与(强)碱。中和热。中和热不包括离不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热子在水溶液中的生成热、电
28、解质电离的吸热所伴随的热效应效应 、生成、生成1mol1mol水。水。中和反应的中和反应的实质实质是是H H+ +和和OHOH- -化合生成化合生成H H2 20 0,若反应过程中有其他物质生成,这部分反应热也若反应过程中有其他物质生成,这部分反应热也不在中和热之内不在中和热之内 、放出的热量:、放出的热量:57.3kJ57.3kJ例:已知例:已知H H+ +(aq)+OH(aq)+OH- -(aq)=H(aq)=H2 2O(l)O(l); H=-57.3kJ/mol H=-57.3kJ/mol ,求下列中和反应中放出的,求下列中和反应中放出的热量。热量。(1 1)用)用20gNaOH20gN
29、aOH配稀溶液跟足量稀盐酸反应放配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出出_ kJ_ kJ的热量。的热量。(2 2)用)用28gKOH28gKOH配稀溶液跟足量稀硝酸反应,配稀溶液跟足量稀硝酸反应,放出放出_kJ_kJ的热量。的热量。28.728.728.728.7强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应:强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应:H+(aq)+ OH- (aq) = H2O(l) H= - 57.3KJ/mol 向向1L 0.5mol/L的的NaOH溶液中加入稀醋酸、浓溶液中加入稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸,则恰好完全反应时的热效应硫酸、稀硝酸,则恰好完全反应时的热效应H1、H2、H3的关系正确的
30、是的关系正确的是 ( ) AH1H2H3 BH1H3H2CH2H1H3 DH1H3H2D教材习题答案教材习题答案1.2.5molC在在O2中完全燃烧生成中完全燃烧生成CO2,放出多少热量?放出多少热量?提示:提示:C(s)O2(g)CO2(g)H-393.51kJ/mol2.5molC完全燃烧:完全燃烧:Q=2.5mol393.51kJ/mol=938.8kJ2.完全燃烧多少摩完全燃烧多少摩H2是生成液态水,才是生成液态水,才能得到能得到1000kJ热量热量?提示:提示:H2(g)的燃烧热)的燃烧热H285.8kJ/mol欲使欲使H2完全燃烧生成液态水,得到完全燃烧生成液态水,得到1000kJ
31、热量,需要热量,需要H2:1000kJ285.8kJ/mol=3.5mol3.4.0g硫粉在硫粉在O2中完全燃烧生成中完全燃烧生成SO2,放出放出37kJ热量,计算热量,计算S的燃烧热。的燃烧热。提示:提示:设设S的燃烧热为的燃烧热为HS(s)O2(g)SO2(g)32g/mol4.0gH-37kJH32g/mol(-37kJ)4.0g=296kJ/mol4.1.00gCH4完全燃烧生成液态水和完全燃烧生成液态水和CO2,放出放出55.6kJ热量,计算热量,计算CH4的燃烧热。的燃烧热。提示:提示:设设CH4的燃烧热为的燃烧热为HCH4(g)2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)16g/mo
32、l1gH-55.6kJH16g/mol(-55.6kJ)1g=-889.6kJ/mol5.2.00gC2H2完全燃烧生成液态水和完全燃烧生成液态水和CO2,放出,放出99.6kJ热量,热量,3.00molC2H2完全燃完全燃烧能放出多少热量?燃烧相同物质的量的烧能放出多少热量?燃烧相同物质的量的CH4和和C2H2,哪种气体燃烧放出的热量多?,哪种气体燃烧放出的热量多?26g/mol2.00gH-99.6kJ提示:提示:1)求求3.00molC2H2完全燃烧能放出的热量完全燃烧能放出的热量QC2H2(g)O2(g)2CO2(g)+H2O(l)H26g/mol(-99.6kJ)2.00g=-1294.8kJ/molQ3.00mol1294.8kJ/mol=3884.4kJ2)从题)从题4已知已知CH4的燃烧热的燃烧热-889.6kJ/mol,相比,相比之下,燃烧相同物质的量的之下,燃烧相同物质的量的C2H2放出的热量多。放出的热量多。