反应热及其计算
第二节反应热的计算(二)
课前引入
在科学研究和工业生产中，常常需要了解反应热。许多反应热可以 通过实验直接测定，但是有些反应热是无法直接测定的。例如，对于 化学反应：C(s)＋1/2O2(g)===CO(g)
C燃烧时不可能全部生成CO，总有一部分CO2生成，因此该反应的 反应热是无法直接测定的。但这个反应热是冶金工业中非常有用的数 据，应该如何获得呢？能否利用一些已知反应的反应热来计算其他反 应的反应热呢？
在25℃和101kPa时，1 mol FeS2(s)完全燃烧生成Fe2O3(s)和SO2(g)时放出853 kJ 的热量。这些热 量(工业中叫做“废热”)在生产过程中得到了充分利用，大大降低了生产成本，对于节约资源、 能源循环利用具有重要意义。
(1)请写出FeS2燃烧的热化学方程式。 (2)计算理论上1 kg 黄铁矿(FeS2的含量为 90%)完全燃烧放出的热量。
知识精讲
一、反应热的计算
【解】(1)根据题意，FeS2燃烧的热化学方程式为： FeS2(s)＋11/4O2(g)===1/2Fe2O3(s)＋2SO2(g) ΔH＝－853 kJ/mol (2)FeS2的摩尔质量为：120 g/mol 1 kg 黄铁矿含FeS2的质量为：1000 g×90%＝900 g 900 g FeS2的物质的量为：900 g/120 g/mol＝7.5 mol 理论上1 kg 黄铁矿完全燃烧放出的热量为：7.5 mol×853 kJ/mol＝6398 kJ 答：(1)热化学方程式为：FeS2(s)＋11/4O2(g)===1/2Fe2O3(s)＋2SO2(g) ΔH＝－853 kJ/mol。 (2)理论上1 kg 黄铁矿完全燃烧放出的热量为639根据热化学方程式计算
反应热与参加反应的各物质的物质的量成正比
化学反应热的常用计算方法是什么
化学反应热的常用计算方法是什么化学反应热是指一个化学反应在标准状态下吸收或释放的热量。
热量是一种能量形式，通常以焦耳(J)为单位表示。
在化学反应过程中，化学键的形成与断裂会引起能量的变化，从而产生热量。
因此，化学反应热是反应前后能量变化的差值，可以根据化学反应方程式计算出来。
目前，化学反应热的常用计算方法包括：物理法、热量计定量法、焓变计量法和燃烧热法等。
下面将逐一介绍这些方法。
一、物理法物理法的基本原理是根据热力学第一定律的能量守恒原理，用热量平衡来计算化学反应热。
该方法常用于高温下的物理化学反应，如固态反应、化学气相传递和放热物质的熔融等反应。
物理法的优点是测量简单，不需要专门的化学实验室，成本低廉。
但是该方法需要一定的实际经验和专业知识，实验操作不太方便，误差较大。
二、热量计定量法热量计定量法是一种直接测量化学反应热的方法。
该方法基于热量计原理，将反应物与试剂混合后，通过测量它们间产生的热量来计算化学反应热。
常用的热量计包括恒温容器热量计、差示扫描量热法和大气压缩量热计。
其中，恒温容器热量计是最常用的测量化学反应热的设备。
该方法测量精度较高、可靠性较强，也比较容易操作。
但是该方法需要专业的实验室和设备，成本较高。
三、焓变计量法焓变计量法是一种定量测量化学反应热的方法。
该方法通过测量反应物的吉布斯自由能变化量，并利用焓—吉布斯定理计算化学反应热。
焓变计量法的优点是测量精度高，误差较小，不受外部环境影响。
同时，该方法还可以用于热力学性质的研究，具有一定的理论意义。
但是，该方法需要专业的实验室和设备，成本较高。
四、燃烧热法燃烧热法是一种常用的测量有机化合物化学反应热的方法。
该方法基于燃烧产生的热量计算化学反应热。
通常将样品在氧气中燃烧，产生的热量通过水进行吸收，利用热量平衡计算化学反应热。
燃烧热法的优点是该方法测量简单，误差较小，可以比较准确地测量化学反应热。
但是该方法需要针对具体样品和反应方程式进行一定的优化，不适用于水溶液反应，且能耗较高。
反应热的计算公式反应物减生成物
反应热的计算公式反应物减生成物自古以来，反应热就是许多化学过程的重要参数。
它既可以描述化学反应的活力，也可以预测反应的最终产物。
反应热可以用一个简单的计算公式来表示，其中反应物明确表示出来，而生成物则经过计算获得。
今天，我们着重来讨论这个计算公式如何用来计算反应物中应减少哪些物质以得到反应最终产物。
反应热计算公式说明，可以用反应物减去生成物来计算反应热。
首先，我们必须确定反应物和生成物的分子量，并确定反应的终点温度。
然后，将反应物的分子量乘以反应的最终温度，并减去生成物的分子量乘以反应的最终温度，就可以得到反应的热量。
可以将这个热量乘以反应的物质的总量即可得到反应的热量。
例如，当碱性氰化物反应时，反应物氰化物和氢氧化钠的分子量分别为62.03和40.02，反应的终点温度为25℃。
此时可以计算出反应的热量：62.03×25 - 40.02×25 = 1562.75J/mol。
这就是反应的热量。
这个计算公式也可以用来计算加热的量，如果有足够的反应物，反应的热量将会改变反应的最终产物，反应物中需要减少的物质也就清楚了。
可以将反应物中需要减少的物质乘以反应物的热量来计算需要减去的物质量。
例如，一个反应物中氯氧化钠的分子量为58.44，碱性氰化物的分子量为62.03，反应的最终温度为52℃，根据上述计算公式，可以计算出反应热量为-4381.12J/mol。
那么，如果将此反应中的氯氧化钠减少1 mol，则反应热量将减少58.44×(-4381.12)＝-255.99kJ。
这样一来，就可以知道反应物中应减少多少物质以得到反应最终产物。
反应热的计算公式是一个强有力的工具，它能够帮助我们更加准确地预测化学反应的结果，还可以确定反应物中应减少哪些物质以得到反应最终产物。
它对预测反应产物的积极作用，也有助于调节反应的活性。
因此，反应热的计算公式受到化学工程师的高度重视，在许多反应中都得到了广泛的应用，从而让反应过程更加安全、精确、有效。
反应方程式计算反应热
反应方程式计算反应热反应热，即化学反应过程中释放或吸收的热量，是化学反应中一个重要的物理量。
计算反应热有多种方法，其中一种常用的方法是利用反应方程式计算反应热。
本文将针对这种方法进行分步骤的阐述，以帮助读者更好地理解计算反应热的过程。
第一步：列出反应方程式计算反应热的第一步是明确反应方程式。
反应方程式由反应物和生成物组成，反应物位于反应方程式的左侧，生成物位于反应方程式的右侧。
反应物和生成物之间用加号“+”分隔开，反应物和生成物之间用箭头“→”分隔开。
例如，将硫酸和氢气反应生成硫化氢气体的反应方程式可以表示为：H2SO4 + H2 → H2S + 2H2O第二步：计算反应物和生成物的物质量计算反应热的第二步是计算反应物和生成物的物质量。
反应物和生成物的物质量可以通过反应物和生成物的量和摩尔质量计算得出。
量是物质的基本计量单位，摩尔质量是一摩尔物质的质量，通常用克/摩尔表示。
例如，若知道硫酸的质量为50克，摩尔质量为98克/摩尔，则硫酸的量为50/98=0.51摩尔。
第三步：计算反应物和生成物的反应热计算反应热的第三步是计算反应物和生成物的反应热。
反应热可以通过反应物和生成物的热化学计算得出。
热化学是研究化学反应热的科学，包括热力学、热量和热容等方面的知识。
例如，若知道硫酸和氢气反应时放出的热量为-1364.4千焦/摩尔，硫化氢和水反应时放出的热量为-206.2千焦/摩尔，则硫酸和氢气反应生成硫化氢和水释放的热量为：-1364.4千焦/摩尔× 0.5摩尔 + (-206.2千焦/摩尔× 0.5摩尔) = -785.3千焦第四步：计算反应的热效应计算反应热的第四步是计算反应的热效应，即化学反应对环境温度的影响。
反应热可以根据热效应计算得出。
热效应可以通过反应热和反应物和生成物的物质量计算得出。
例如，若在标准状况下，将硫酸和氢气反应生成硫化氢和水，反应热为-785.3千焦，则该反应释放的热量相当于将1克的水加热785.3℃，或将1克的冰熔化完全并再加温109.6℃。
化学反应热的计算
【跟踪训练】 已知 ① CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH1=-283kJ/mol ② H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ/mol ③C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3 H2O(l) ΔH3=-1370 kJ/mol 试计算： 2CO(g)＋4H2(g)=H2O(l)＋ C2H5OH(l) 的ΔH
A
4、钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白（TiO2）是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原 料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。含有Fe2O3的钛铁矿（主要成分为FeTiO3）制取TiO2的流程如
下：
（1）步骤①加Fe的目的是：___________________； 将Fe3+还原为Fe2+
ΔH ＝－339.2 kJ/mol
【归纳总结—反应热的计算方法】
1、依据热化学方程式比例式求算 2、依据盖斯定律加和求算 3、依据燃烧热：Q（放）=n可燃物×丨△H丨 4、根据键能：△H=E反应物总键能—E生成物总键能 5、依据总能量：△H=E生成物-E反应物 6、根据比热容公式计算中和
【课堂练习】
化学反应热的计算
化学反应与能量 化学反应热的计算
【盖斯定律】
不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热相同。化学反应的反应热只与反应体系的始 态和终态有关, 与反应的途径无关。
△H1
△H2
△H3
A
B
C
D
△H △H＝ △H1 ＋ △H2 ＋ △H3
已知： C(g)+O2 (g) = CO2 (g) △H1 =-393.5kJ/mol CO(g)+1/2O2 (g)= CO2 (g) △H2 =-283 kJ/mol
化学反应热与化学反应焓的计算
焓变与反应方向
焓变：表示反应过 程中的能量变化
反应方向：焓变影 响反应进行的方向
焓变与反应速率： 焓变影响反应速率
焓变与平衡常数： 焓变影响化学反应过程中的能量变化，与反应速率密切相关。 焓变越大，反应速率越快，反应所需时间越短。 焓变对反应速率的影响可以通过温度和压力等因素来调节。 了解焓变与反应速率的关系有助于更好地控制化学反应过程。
计算方法
定义：化学反应焓是指在一定温度和压力下，化学反应过程中所释放或吸收的热量，用符号ΔH 表示。
计算公式：ΔH=Σ(反应物焓)-Σ(产物焓)，其中Σ表示物质焓的加和。
注意事项：在计算过程中，需要注意反应物和产物的摩尔数以及焓值，以避免误差。
影响因素：化学反应焓受温度、压力、反应物和产物的性质等因素影响。
焓变是反应过程 中的能量变化， 与反应机理密切 相关。
过渡态是反应过 程中的中间状态， 具有较高的能量。
焓变的大小决定 了反应是否自发 进行，而过渡态 的稳定性决定了 反应速率。
通过了解焓变与 反应过渡态的关 系，可以更好地 理解反应机理和 反应条件。
焓变与反应速率常数的关系
焓变影响反应过 程中的能量变化， 进而影响反应速 率
焓变与熵变的关系
热力学第二定律
熵增原理：在封闭系统中，自发反 应总是向着熵增加的方向进行
热力学第二定律的意义：揭示了热 力学过程的方向性和限度，解释了 为什么有些反应能够自发进行
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焓变与熵变的关系：在等温、等压 条件下，自发反应总是向着焓减少、 熵增加的方向进行
热力学第二定律的应用：用于判断 反应自发进行的方向和限度，以及 能源利用和环境保护等领域
化学反应热的计算
例题：已知下列反应的反应热为 ①CH3COOH (l) + 2O2(g) = 2CO2(g) + 2H2O(l) △H1= —870.3 kJ/mol ②C(s) + O2 (g) = CO2(g) △H2= —393.5 kJ/mol ③ H2(g) + ½ O2(g) =H2O(l) △H3= —285.8 kJ/mol 试计算下述反应的反应热： 2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) = CH3COOH (l)
思考：
请写出25℃,101kPa时，石墨变成金刚石的 热化学方程式 说明：（1）可以在书中P7查找需要的数据 （2）并告诉大家你设计的理由。
查燃烧热表知： ① C(石墨，s)+O2(g) = CO2(g) △H1= —393.5kJ/mol ② C(金刚石，s)+O2(g) = CO2(g) △H2= —395.0kJ/mol
思考：盖斯定律有什么用途？
用来计算难于测量或不能测量的反应的反应热
例如：测出这个反应的反应热：C(s)+1/2O2(g) = CO(g) ① C(s)+1/2O2(g) = CO(g) ΔH1
②CO(g)+1/2O2(g) = CO2(g) ΔHO2(g) = CO2(g) ΔH3= —393.5kJ/mol
根据盖斯定律有：
③=①+② ΔH3 = ΔH1 + ΔH2
所以 ΔH1 =ΔH3 - ΔH2
强调：
在用盖斯定理计算化学反应热的时候 应注意以下几点： 1.当几个方程式相加减时其对应的ΔH
也应该相加减（包括“+” “-”号） 2.在用盖斯定理的过程中若要扩大或缩小 某个方程式里的计量数时应同时扩大或缩 小对应的ΔH 3.通过相加减得到的热化学方程式可看做 数学中的代数方程可以移项变形。
反应热及其计算.
1. 常温常压下，1g H2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体， 放出 92.3 kJ的热量，则该反应的热化学方程式书 写正确的是( )D 。 A．H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g)；△H= —92.3 kJ/mol B．H2(g)+ Cl2(g) = HCl(g)； △H=＋92.3kJ/mol C．H2 ＋ Cl2＝2HCl； △H= —184.6kJ/mol D．2HCI(g)＝H2(g)＋Cl2(g)；△H＝＋184.6kJ/mol
B．－254.6 kJ· mol－1 D．－260.4 kJ· mol－1
典例导析
知识点1：盖斯定律的意义 例2 实验中不能直接测出由石墨和氢气反应生成甲烷 的反应热，但可通过测出CH4、石墨及H2燃烧反应的反应热， 再求由石墨生成甲烷的反应热。已知： ①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－890.3 kJ· mol－1 ②C(s，石墨)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH2＝－393.5 kJ· mol－1
D. 2CO ( g ) + O2 ( g ) = 2CO2 ( g )
△H4
四.
1.盖斯定律： 不管化学反应是分一步完成
换句 话说
或分几步完成，其反应热是相同的。
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。
一、盖斯定律的特点 1 ．反应热效应只与始态、终态有关，与反应的途径无 关。就像登山至山顶，不管选哪一条路走，山的海拔总是不 变的。
1mol可燃物
不一定是1mol
不一定是1mol
1mol H2O
101kPa时，1mol纯 酸碱中和生成 物质完全燃烧生成 1molH2O时放出的热 稳定氧化物时放出 量；强酸强碱间的中 的热量;不同的物质 和反应中和热大致相 燃烧热不同 同,均约为57.3kＪ/mol
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2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ∆H=－196.6 － kJ·mol-1 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ∆H=－113.0 － kJ·mol-1 则反应NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)的 则反应 的 ∆H= 。
燃烧热定义：在25摄氏度,101 kPa时，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时 所放出的热量，叫做该物质的燃烧热．
CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H＝－1160 kJ·mol－1 若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2至N2，整个过 程中转移的电子总数为 （阿伏伽德罗常数 用NA表示），放出的热量为 kJ。
Hale Waihona Puke O2 (g) = O2+ (g) + e- △H1=+ 1175.7 kJ·mol-1 PtF6(g) + e- = PtF6-(g)△H2= －771.1 kJ·mol-1 O2+PtF6-(s) = O2+(g) + PtF6- (g) △H3=+482.2 kJ·mol-1 则O2（g）+ PtF6 (g) = O2+PtF6- (s)的 △H=___ __ kJ·mol-1。
C、Al的单质的燃烧热分别为aKJ/mol和 bKJ/mol。又知一定条件下，Al的单质能将 C从它的最高价氧化物中置换出来，若此置 换反应生成3molC的单质，则该反应在298K 下 的 ∆H =________
反应热及其计算 1、图像 2、键能
3、盖斯定律 4、燃烧热
a值表示的意义为: 和Cl的热化学方程式: 活化能,若加入催化剂a PCl3和Cl2反应生成PCl52的热化学方程式 写出PCl 分解成PCl 写出PCl5分解成PCl3 红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和 1、写出Cl2和P(s)生成PCl3的热化学方 值 变小 Cl (g)= PCl (g) △H =-92 kJ/mol ，（变大、变小、不变）上述反 PCl3(g) = Cl (g)+P(s)=PCl) △H =+92kJ/mol PCl5(g)。反应过程和能量关系如上图所示 PCl5 (g)+ PCl3(g)+ 。 3/2 2 2 不变 5Cl2(g 3(g) △H =-306 程式： 应的反应热 (图中的△H表示生成1mol产物的数据)。 kJ/mol
小结： 小结：吸热反应：反应物总能量小于生成物 总能量；放热反应：反应物总能量大于生成 物总能量。吸热反应还是放热反应取决于生 成物总能量 总能量和生成物总能量 总能量的相对大小。 总能量 总能量
已知下列键能数据：N≡N 946kJ/mol, N=N 418 kJ/mol, N—N 193 kJ/mol， N—H 390.8 kJ/mol，H—H 436 kJ/mol 请计算下列反应的反应热： ①N2(g)+H2(g)=N2H2(g) △H1= ； ②N2H2(g)+H2(g)=N2H4(g)△H2= ； ③N2H4(g)+H2(g)=2NH3(g)△H3= ； ④N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H总= ； 小结:任何一个化学反应都是旧键断裂吸收能 小结 吸收能 总反应方程式与反应①②③有什么关系？ 释放能量。一个化学反应是吸 ； 量、新键形成释放能量 释放能量 热反应还是放热反应取决于旧键断裂吸收能 △H总与△H1、△H2、△H3满足什么关系？ 量和新键形成释放能量相对大小 ；
①P(s)+3/2 Cl2(g)=PCl3(g) △H1 从图像上看△H = ； △ ②PCl3(g)+Cl2(g)=PCl5(g) △H2 ③P(s)+5/2 Cl2(g)=PCl5(g) △H 上述反应①②与反应③有什么关系？ ①②与反应 上述反应①②与反应③有什么关系？
盖斯定律应用： 盖斯定律应用：高考再现 小结：从上图可以看出化学反应不管是一步 完成还是分几步完成，其反应热是相同的， 07年、CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。 即化学反应的反应热只与反应体系的始态和 CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) 终态有关，而与反应途径无关。即盖斯定律 盖斯定律 △H＝－574 kJ·mol－1
1)书写燃烧反应的热化学方程式时可燃物一定 是1 mol，即可燃物的计量系数一定是1，其他 物质的计量系数可以用分数 。
(
(2)单质或化合物必须是完全燃烧，如反应物中 C→CO2，H2→H2O(液)，S→SO2(气)等。
下列热化学方程式中△H代表燃烧热的是 （ ）
A．CH4(g) + 3/2O2(g) = 2H2O(l) + CO(g) △H1 B．S(s) + 3/2O2(g) = SO3(s) △H2 C．C6H12O6(s) + 6O2(g) = 6CO2(g) + 6H2O(l) △H3 D．2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) △H4