高中化学 第1章 化学反应与能量 第3节 化学反应热的计算课件 新人教版选修4.ppt

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成才之路 化学,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版 选修④,化学反应与能量,第一章,第三节 化学反应热的计算,第一章,●新知导学,分几步,相同,始态,终态,途径,发生变化,物质,很慢,直接发生,产品不纯,副反应发生,测定,盖斯定律,间接,热化学方程式,盖斯定律,燃烧热,列方程法,估算法,十字交叉法,1．登山的高度与上山的途径是否有关？化学反应的反应热是否与反应的途径有关？,●自主探究,提示：人们在登山时，往往有多条路径可以选择，但不论选择哪条路径，从山脚爬到山顶，总的上升高度并不改变。即登山的高度与上山的途径无关。,,化学反应的反应热与反应的途径无关。因为在指定的状态下各种物质的焓值都是确定且唯一的，因此无论经过哪些步骤从反应物变成反应产物，它们的差值是不会改变的，即反应焓变是一样的。,2．盖斯定律在生产和科学研究中有何重要意义？ 提示：有的化学反应的反应热能够直接测定，有的化学反应由于反应很慢或者产物不纯等原因无法直接测定其反应热，盖斯定律的应用很好地解决了这一难题。,1．盖斯定律的内容 不管化学反应是一步完成，还是分几步完成，其总的反应热是相同的。换句话说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。 盖斯定律记忆口诀：盖斯定律盖斯提，大小只由始终定；途径再多不顶用，计算方法有多种，基本方法盖斯定，加减乘除处理好。,盖斯定律,●教材点拨,2．对盖斯定律的理解 (1)从途径角度 化学反应热效应只与反应的始态和终态有关，与过程无关。就像登山到山顶(如图)，不管选哪一条路走，从A点到B点，山的海拔总是不变。,,3．盖斯定律在科学研究中的重要意义 因为有些反应进行得很慢，有些反应不容易发生，有 些反应的产品不纯(有副反应发生)，这给测定反应热造成 了困难。此时如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。,4．运用盖斯定律解题的常用方法。 通常有两种方法： 其一，虚拟路径法：如C(s)＋O2(g)===CO2(g)，可设置如下：ΔH1＝ΔH2＋ΔH3,,(2015经典习题选萃)实验中不能直接测出由石墨和氢气反应生成甲烷的ΔH，但可测出下面几个反应的热效应：,●典例透析,【解析】 方法一：因为反应式①②③和④之间有以下关系：②＋③2－①＝④。 所以ΔH4＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH1＝－393.5＋2(－285.8)－(－890.3)＝－74.8(kJmol－1) 方法二：也可以设计一个途径，使反应物经过一些中间步骤最后回到产物： 可见，ΔH4＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH1＝－74.8 kJmol－1 【答案】 ΔH4＝－74.8 kJmol－1,,【点评】 应用盖斯定律进行简单计算，关键在于设计反应过程，同时要注意： (1)当热化学方程式乘以或除以某数时，ΔH也相应乘以或除以某数。 (2)当热化学方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”“－”符号，即把ΔH看做一个整体进行运算。,(3)通过盖斯定律计算比较反应热的大小时，同样要把ΔH看做一个整体。 (4)在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，物质的状态由“固→液→气”变化时，会吸热；反之会放热。 (5)当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。,1．(2015重庆理综)黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为： S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) ΔH＝x kJmol－1 已知：碳的燃烧热ΔH1＝a kJmol－1 S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2＝b kJmol－1 2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝c kJmol－1 则x为( ) A．3a＋b－c B．c－3a－b C．a＋b－c D．c－a－b,●变式训练,解析：本题已知的三个热化学方程式为： ①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝a kJmol－1 ②S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2＝b kJmol－1 ③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝c kJmol－1 由盖斯定律可推出，3①＋②－③可得热化学方程式S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) ΔH＝x kJmol－1＝(3a＋b－c)kJmol－1，因此A项正确。 答案：A,1．反应热的计算方法和类型 (1)根据热化学方程式计算：反应热与反应物各物质的物质的量成正比。 (2)根据反应物和生成物的能量计算：ΔH＝生成物的能量和－反应物的能量和。,反应热的计算,●教材点拨,(3)根据反应物和生成物的键能计算：ΔH＝反应物的键能和－生成物的键能和。 (4)根据盖斯定律计算：将热化学方程式进行适当的“加”“减”等变形后，由过程的热效应进行计算、比较。 (5)根据物质燃烧放热数值计算：Q(放)＝n(可燃物)ΔH。 (6)根据公式进行计算：Q＝cmΔt。,2．反应热的计算常用的解题方法 (1)列方程法：思路是先写出热化学方程式，再根据热化学方程式所体现的物质与反应热间的关系直接求算反应热。 (2)估算法：根据热化学方程式所表示反应的热效应与混合物燃烧放出热量，大致估算各成分的比例。此法主要应用于解答选择题，根据题给信息找出大致范围，便可以此为依据找出答案，此法解题快速、简便。,(3)十字交叉法：混合物燃烧放热求比例问题，既可以采用常规的列方程组法，也可以采用十字交叉法。 (4)将热化学方程式看做数学中的代数方程，扩大或缩小一定倍数后，直接加减或移项变形，得到需要的热化学反应，再以此为依据计算求解或比较反应热大小等。,3．反应热的计算应注意的问题 (1)运用热化学方程式进行反应热的计算，可以从反应式中各物质的物质的量、质量、标准状况下气体体积、反应热等对应关系，列式进行简单计算。 (2)注意热化学方程式中化学计量数只表示物质的物质的量，必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。尤其是利用盖斯定律计算反应热时，热化学方程式可以直接相加减，化学计量数必须与ΔH相对应。 (3)热化学方程式中的反应热是指按所给形式反应完全时的反应热。 (4)正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。,(2015经典习题选萃)在298 K、1.01105 Pa下，将22 g CO2通入750 mL 1 molL－1 NaOH溶液中充分反应，测得反应放热x kJ。已知在该条件下，将1 mol CO2通入1 L 2 molL－1 NaOH溶液中充分反应放出y kJ的热量。则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式书写正确的是( ),●典例透析,A．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH＝－(2y－x)kJmol－1 B．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH＝－(2x－y)kJmol－1 C．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH＝－(4x－y)kJmol－1 D．2CO2(g)＋2NaOH(l)===2NaHCO3(l) ΔH＝－(8x－2y) kJmol－1,1 mol CO2通入1 L 2 molL－1 NaOH溶液中充分反应放出y kJ的热量，可得②CO2(g)＋2NaOH(aq)===Na2CO3(aq)＋H2O(l) ΔH＝－y kJmol－1。①4－②，得CO2(g)＋NaOH (aq) ===NaHCO3(aq) ΔH＝－(4x－y)kJmol－1，故C项正确。D项中NaOH、NaHCO3存在于溶液中，不是液体，故D项错误。 【答案】 C,(1)实验测得，5 g甲醇(CH3OH)在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ 的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：___________________。,(3)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。 已知：①C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ/mol ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ/mol ③2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－2 599 kJ/mol 根据盖斯定律，计算298 K时由C(石墨，s)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的焓变：___________________。,●变式训练,解析：根据盖斯定律，由第二个反应减去第一个反应可得：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)，则ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝－110.5 kJmol－1－(－241.8 kJmol－1)＝＋131.3 kJmol－1，A项正确。 答案：A,3．红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如下图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。,,根据图回答下列问题： (1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式为__________ ____________________________________________________。 (2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式为____________ _______________________________________________。 (3)P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的ΔH3＝________，P和Cl2一步反应生成1 mol PCl5的ΔH4________(填“”“”或“＝”)ΔH3。,【答案】 B,解析：将方程式依次编号为①、②、③，由盖斯定律得：③＝①－②，即ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－351.1 kJ/mol－(－90.7 kJ/mol)＝－260.4 kJ/mol，故选A。 答案：A,解析：认真观察已知反应和目标反应，将已知反应分别记为①、②，应用盖斯定律，由反应①＋②2即可解题。 答案：D,4．(2014高考重庆卷)已知：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝a kJmol－1 2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－220 kJmol－1 H—H、O===O和O—H键的键能分别为436、496和462 kJmol－1，则a为( ) A．－332 B．－118 C．＋350 D．＋130,解析：本题考查盖斯定律和反应热的相关计算，意在考查考生的化学计算能力。根据盖斯定律由题给的两个热化学方程式可得：2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋(2a＋220) kJmol－1，则有：4462 kJmol－1－2436 kJmol－1－496 kJmol－1＝(2a＋220) kJmol－1，解得a＝＋130，故选项D正确。 答案：D 误区警示：用键能计算反应热时，错误地应用生成物的总键能减去反应物的总能量，或计算H2O的总键能时，忽视1 mol H2O含有2 mol H—O键，导致计算错误。,5．CO和H2可作为能源和化工原料，应用十分广泛。 已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJmol－1 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝－483.6 kJmol－1 ③C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH3＝＋131.3 kJmol－1 则反应CO(g)＋H2(g)＋O2(g)===H2O(g)＋CO2(g)的ΔH＝________kJmol－1。 标准状况下的水煤气(CO、H2)33.6 L与氧气反应生成CO2和H2O，反应过程中转移________mol电子。,答案：－524.8 3,盖斯简介 盖斯，瑞士化学家，1802年8月8日生于瑞士日内瓦市一个画家家庭，三岁时随父亲定居俄国莫斯科，因而在俄国上学和工作。1825年毕业于多尔帕特大学医学系，并获得医学博士学位。1826年弃医专攻化学，并到瑞典斯德哥尔摩柏济力阿斯实验室专修化学，从此与柏济力阿斯结成了深厚的友谊。回国后到乌拉尔做地质调查和勘探工作，后又到伊尔库茨克研究矿物。1828年由于在化学上的卓越贡献被选为圣彼得堡科学院院士，旋即被聘为圣彼得堡工艺学院理论化学教授兼中央师范学院和矿业学院教授。,盖斯早年从事分析化学的研究，曾对巴库附近的矿物和天然气进行分析，作出了一定成绩，之后还曾发现蔗糖可氧化成糖二酸。1830年专门从事化学热效应测定方法的改进，曾改进拉瓦锡和拉普拉斯的冰量热计，从而较准确地测定了化学反应中的热量。1840年经过许多次实验，他总结出一条规律：在任何化学反应过程中的热量，不论该反应是一步完成的还是分步进行的，其总热量变化是相同的。这就是举世闻名的盖斯定律。,