高二化學(xué)課件 1.1 《化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算》 （魯科版選修4）

歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算 練習(xí)一 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1molN2 g 和3molH2 g 放在一密閉容器中 在催化劑存在進(jìn)行反應(yīng) 測(cè)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) 1molN2 g 和3molH2 g 不能完全反應(yīng)生成2molNH3 g 因而放出的熱量總小于92 38kJ 練習(xí)二 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 6kJ molC3H8 g 5O2 g 3CO2 g 4H2O l H 2220kJ mol5mol氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時(shí)放熱3847kJ 則氫氣和丙烷的體積比為 A 1 3 B 3 1 C 1 4 D 1 1 解 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 x 3 75mol y 1 25mol 下列數(shù)據(jù) H1表示燃燒熱嗎 Why H2 g 1 2O2 g H2O g H1 241 8kJ mol如果已知 H2O g H2O l H2 44kJ mol那么 H2的燃燒熱 H究竟是多少 如何計(jì)算 H2 g 1 2O2 g H2O l H H1 H2 285 8kJ mol 判斷 C s 1 2O2 g CO g H1 CO g 1 2O2 g CO2 g H2 283 0kJ mol C s O2 g CO2 g H3 393 5kJ mol 則 H1 H2 H3所以 H1 H3 H2 393 5kJ mol 283 0kJ mol 110 5kJ mol 應(yīng)用了什么規(guī)律 如何測(cè)出這個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱 1 C s 1 2O2 g CO g H1 蓋斯定律 1 蓋斯定律的內(nèi)容不管化學(xué)反應(yīng)是分一步完成或分幾步完成 其反應(yīng)熱是相同的 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(wú)關(guān) 如何理解蓋斯定律 H H1 H2之間有何關(guān)系 H H1 H2 B H 請(qǐng)把下面生活實(shí)例與蓋斯定律進(jìn)行類比 1 登山 坐纜車(chē)或步行 S 始態(tài) L 終態(tài) H1 0 H2 0 H1 H2 0 2 從能量守恒角度論證蓋斯定律 為什么 H1 H2 0 思考與交流 C s 石墨 O2 g CO2 g H1 393 5kJ molCO2 g C s 金剛石 O2 g H2 395 0kJ mol 3 蓋斯定律的應(yīng)用 蓋斯定律可用來(lái)計(jì)算難以直接測(cè)定的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱 如反應(yīng)慢 副反應(yīng)多 反應(yīng)不易直接發(fā)生等 例1 寫(xiě)出石墨變成金剛石的熱化學(xué)方程式 25 101kPa時(shí) 石墨能變成金剛石嗎 查燃燒熱表知 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 所以 得 C 石墨 s C 金剛石 s H 1 5kJ mol 例2 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(cè)定反應(yīng)熱很困難 現(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(guò)程的熱效應(yīng)是相同的 已知 P4 s 白磷 5O2 g P4O10 s H1 2983 2kJ mol P s 紅磷 5 4O2 g 1 4P4O10 s H2 738 5kJ mol 試寫(xiě)出白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式 P4 s 白磷 4P s 紅磷 29 2kJ mol 4 例3 已知下列各反應(yīng)的焓變 Ca s C s 石墨 3 2O2 g CaCO3 s H1 1206 8kJ mol Ca s 1 2O2 g CaO s H2 635 1kJ mol C s 石墨 O2 g CO2 g H3 393 5kJ mol試求 CaCO3 s CaO s CO2 g 的焓變 H4 178 2kJ mol 例4 按照蓋斯定律 結(jié)合下述反應(yīng)方程式回答問(wèn)題 已知 NH3 g HCl g NH4Cl s H1 176kJ mol NH3 g H2O l NH3 aq H2 35 1kJ mol HCl g H2O l HCl aq H3 72 3kJ mol NH3 aq HCl aq NH4Cl aq H4 52 3kJ mol NH4Cl s 2H2O l NH4Cl aq H5 則第 個(gè)方程式中的反應(yīng)熱 H是 根據(jù)蓋斯定律和上述反應(yīng)方程式得 即 H5 16 3kJ mol 例5 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 molN2H4 g O2 g N2 g 2H2O l H2 534kJ mol假如都在相同狀態(tài)下 請(qǐng)寫(xiě)出發(fā)射火箭反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 2N2H4 g 2NO2 g 3N2 g 4H2O l H 1135 2kJ mol 1 蓋斯定律的內(nèi)容 2 蓋斯定律的應(yīng)用 總結(jié)歸納 用來(lái)計(jì)算難于測(cè)量或不能測(cè)量的反應(yīng)的反應(yīng)熱若一個(gè)化學(xué)方程式可由另外幾個(gè)化學(xué)方程式相加減而得到 則該反應(yīng)的焓變即為這幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)焓變的代數(shù)和 思考 為什么在熱化學(xué)反應(yīng)方程式中通常可不表明反應(yīng)條件 正逆反應(yīng)的反應(yīng)熱效應(yīng)數(shù)值相等 符號(hào)相反 練習(xí) 1 已知石墨的燃燒熱 H 393 5kJ mol 1 寫(xiě)出石墨完全燃燒的熱化學(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 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) C 石墨 s O2 g CO2 g H 393 5kJ mol CO2 g C 石墨 s O2 g H 393 5kJ mol 2 已知25 101kPa下 石墨 金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為C 石墨 s O2 g CO2 g H 393 51kJ mol 1C 金剛石 s O2 g CO2 g H 395 41kJ mol 1據(jù)此判斷 下列說(shuō)法中正確的是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 3 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 2H2O l H 572kJ molCH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890kJ mol由1mol氫氣和2mol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 2066kJ 4 已知 CO g 1 2O2 g CO2 g H1 283 0kJ mol H2 g 1 2O2 g H2O l H2 285 8kJ mol C2H5OH l 3O2 g 2CO2 g 3H2O l H3 1370kJ mol試計(jì)算 2CO g 4H2 g H2O l C2H5OH l 的 H 解 根據(jù)蓋斯定律 反應(yīng) 不論是一步完成還是分幾步完成 其反應(yīng)熱效應(yīng)都是相同的 下面就看看反應(yīng) 能不能由 三個(gè)反應(yīng)通過(guò)加減乘除組合而成 也就是說(shuō) 看看反應(yīng) 能不能分成 幾步完成 2 4 所以 H H1 2 H2 4 H3 283 0 2 285 8 4 1370 339 2kJ mol 5 在100g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 35kJ molCO g 1 2O2 g CO2 g 282 57kJ mol與這些碳完全燃燒相比 損失的熱量是 392 92kJB 2489 44kJC 784 92kJD 3274 3kJ C 6 已知CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890kJ mol 1 現(xiàn)有CH4和CO的混合氣體共0 75mol 完全燃燒后 生成CO2氣體和18g液態(tài)H2O 并放出515kJ熱量 寫(xiě)出CO燃燒的熱化學(xué)方程式 2CO g O2 g 2CO2 g H 560kJ mol 1 或CO g 1 2O2 g CO2 g H 280kJ mol 1 1802年8月8日生于瑞士日內(nèi)瓦市一位畫(huà)家家庭1825年畢業(yè)于多爾帕特大學(xué)醫(yī)學(xué)系 并取得醫(yī)學(xué)博士學(xué)位 1826年棄醫(yī)專攻化學(xué)1828年由于在化學(xué)上的卓越貢獻(xiàn)被選為圣彼得堡科學(xué)院院士1830年專門(mén)從事化學(xué)熱效應(yīng)測(cè)定方法的改進(jìn) 曾改進(jìn)拉瓦錫和拉普拉斯的冰量熱計(jì) 從而較準(zhǔn)確地測(cè)定了化學(xué)反應(yīng)中的熱量 GormainHenriHess 1836年經(jīng)過(guò)許多次實(shí)驗(yàn) 他總結(jié)出一條規(guī)律 在任何化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的熱量 不論該反應(yīng)是一步完成的還是分步進(jìn)行的 其總熱量變化是相同的 1860年以熱的加和性守恒定律形式發(fā)表 這就是舉世聞名的蓋斯定律 蓋斯定律是斷定能量守恒的先驅(qū) 也是化學(xué)熱力學(xué)的基礎(chǔ) 當(dāng)一個(gè)不能直接發(fā)生的反應(yīng)要求反應(yīng)熱時(shí) 便可以用分步法測(cè)定反應(yīng)熱并加和起來(lái)而間接求得 故而我們常稱蓋斯是熱化學(xué)的奠基人 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全