第三节 化学反应热的计算(32张)

CO2占2/3体积，且
C(s)
＋
1 2
O2(g)
===CO(g)
ΔH ＝ －110.35 kJ·mol－1
CO(g)
＋
1 2
O2(g)
===CO2(g)
ΔH ＝ －282.57 kJ·mol－1
与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是（ C ）
A．392.92 kJ
B．2 489.44 kJ
C．784.92 kJ
P4(s，白磷)＋5O2(g)===P4O10(s) ΔH＝－2 983.2 kJ·mol－1
P(s，红磷)＋5
4
1
O2(g)=== 4
P4O10(s)
ΔH＝－738.5 kJ·mol－1
试写出白磷转化为红磷的热化学方程式
P4(s、白磷)===4 P(s、红磷) ΔH ＝ －29.2 kJ·mol－1 。
才能获得它们的反应热数据呢？
如何得到C(s)
＋
1
2 O2(g)
===
CO(g)的反应热？
①能直接测定吗？如何测？
②若不能直接测，怎么办？
2．分析问题
C(s) ＋ O2(g) === CO2(g) ΔH1 ……（1）
CO(g) ＋
1 2
O2(g) ===CO2(g)
ΔH2 ……（2）
3．解决问题
C(s) ＋
C(s，石墨)=== C(s，金刚石) ΔH ＝＋1.5 kJ·mol－1
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？
科学探索 同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢， 有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提 出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个 总过程的热效应是相同的”。已知：
• 2．氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷的热化学方程式分别 为： 1
• H2(g)＋21 O2(g)=== H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
Biblioteka Baidu
• CO(g)＋2 O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
• C8H18(l)＋25 O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
的量之比。
【答案】1:1
4．已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式 为： ① C(金刚石、s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH1＝－395.41 kJ·mol－1 ② C(石墨、s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－393.51 kJ·mol－1
若取金刚石和石墨的混合晶体共 1 mol 在O2中完全燃烧， 产生的热量为 Q kJ，则金刚石和石墨的物质的量之比为
【答案】－339.2 kJ·mol－1
例2 写出石墨变成金刚石的热化学方程式。 (25 ℃，101 kPa时) 说明：（1）可以在书中查找需要的数据
（2）并告诉大家你设计的理由。
查燃烧热表知： ①C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1 ②C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－395.0 kJ·mol－1 所以， ①－ ②得：
试计算④2CO(g)＋ 4H2(g)===H2O(l)＋ C2H5OH(l) 的ΔH。
【解析】 根据盖斯定律，反应④不论是一步完成还是分几 步完成，其反应热效应都是相同的。下面就看看反应④能 不能由①②③三个反应通过加减乘除组合而成，也就是说， 看看反应④能不能分成①②③几步完成。①×2 ＋ ②×4 －③＝④ 所以，ΔH＝ΔH1×2 ＋ΔH2×4 －ΔH3＝(－283.2×2 － 285.8×4 ＋1370) kJ·mol－1 ＝－339.2 kJ·mol－1。
变式练习 • 1．已知：
• C（s）＋O2 （g）===CO2（g）ΔH ＝－393.5 kJ·mol－1
• H2 （g）1＋ O2（g）===H2O（g）ΔH ＝－241.8 kJ·mol
－1
2
• 欲得到相同的热量，需分别燃烧固体碳和氢气的质量比
约B为（ ）
• A．2:3.25 B．12:3.25 C．1:1 D．393.5:241.8
•
2
ΔH＝－5 518 kJ·mol－
1
• CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
•
ΔH＝－890.3 kJ·mol
－1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( ) B
• A．H2(g) B． CO(g) C．C8H18(l) D．CH4(g)
随堂练习 1．下列说法不正确的是( ) ①在热化学方程式中无论是反应物还是生成物都必须标明 状态 ②所有的化学反应都伴随着能量变化 ③放热反应 发生时不必加热 ④吸热反应在加热后才能发生 ⑤化学 反应的热效应数值只与参加反应的物质的多少有关 ⑥一 般来说，吸热反应在一定条件下也能发生 ⑦根据盖斯定 律，反应焓变的大小与反应的途径有关，无论是一步完成 还是分几步完成，其总的热效应完全相同 A．②③⑥⑦ B．③④⑤⑦ C．④⑤⑦ D．①③④⑦
例4 已知：
CH4(g) ＋ 2O2(g)===CO2(g) ＋ 2H2O(l)
ΔH＝ －Q1 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH＝ －Q2 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－Q3 kJ·mol－1
常温下，取体积比 4:1 的甲烷和氢气的混合气体 11.2 L(标
2．盖斯定律直观化
ΔH
A
B
ΔH1
ΔH2
C
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
3．盖斯定律的应用
有些化学反应进行很慢或不易直接发生，很难直接测得这 些反应的反应热，可通过盖斯定律获得它们的反应热数据。
关键：目标方程式的“四则运算式”的导出。 方法：写出目标方程式确定“过渡物质”（要消去的物质） 然后用消元法逐一消去“过渡物质”，导出“四则运算 式”。
Q 393.51
395.41 Q （用含 Q 的代数式表示）。
5．已知胆矾溶于水时溶液温度降低，胆矾分解的热化学
2．298 K，101 kPa时，合成氨反应的热化学方程式 N2(g) ＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH ＝－92.38 kJ·mol－1。 在该温度下，取 1 mol N2(g)和 3 mol H2(g)放在一密闭容器 中，在催化剂存在进行反应，测得反应放出的热量总是少 于 92.38 kJ，其原因是什么？
况)，经完全燃烧恢复常温，放出的热量是多少。
【答案】（0.4Q1＋0.05Q3）kJ
二．反应热的计算
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。 题型一：有关热化学反应方程式的的含义及书写 1 ．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。 2 ．有关反应热的计算 （1）盖斯定律及其应用
1
2 O2(g) ═ CO(g)
ΔH3 ＝ ?
C(s)＋
1 2
O2(g)===CO(g)
ΔH3＝？
＋
CO(g)＋
1 2
O2(g)===CO2(g)
ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
ΔH2＋ ΔH3 ＝ ΔH1
∴ ΔH3 ＝ ΔH1 － ΔH2 ＝ －393.5 kJ·mol－1 －(－283.0 kJ·mol－1)
• 【解析】放热反应有时需要加热才能实现，如燃烧反应， ③错误；有些吸热反应不需要加热就能发生，如铵盐与 Ba(OH)2混合研磨就能反应，④错误；化学反应的热效 应不仅与反应物的多少有关，还与物质的状态有关，⑤ 错
• 误；从盖斯定律来看，反应焓变的大小与途径无关，故 【⑦答错案误】。 B
2．在 100 g 碳不完全燃烧所得气体中，CO占1/3体积，
Na(s)
＋
1 2
Cl2(g)===NaCl
(s)
23 g·mol－1
ΔH
1.0 g
－17.87 kJ
ΔH＝23 g·mol－1 ×(－17.87 kJ)÷ 1.0 g ＝－411 kJ·mol－1
答：由钠与氯气反应生成氯化钠的反应热为－411 kJ·mol－1。
课本 P13 例 2：
【解】 设 1 kg 乙醇燃烧后放出的热量为 X
你知道神六的火箭燃料是什么吗？
例3 某次发射火箭，用 N2H4（肼） 在 NO2中燃烧，生成 N2液态H2O。 已知：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH1＝＋67.2 kJ·mol－1 N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH2＝－534 kJ·mol－1 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。 【答案】2 N2H4(g)＋ 2NO2(g)=== 3N2(g)＋4H2O(l) ΔH ＝－1 135.2 kJ·mol－1
该反应是可逆反应，在密闭容器中进行该反应将达到平衡 状态，1 mol N2(g)和 3 mol H2(g)不能完全反应生成 2 mol NH3(g)，因而放出的热量总小于 92.38 kJ。
1．提出问题
在化学科学研究中，常常需要知道物质在发生化学反应时
的反应热，但有些反应的反应热很难直接测得，我们怎样
1 2
O2(g)===H2O
(g)
ΔH1＝－241.8 kJ·mol－1
H2O(g)===H2O (l)
ΔH2＝－44 kJ·mol－1
H2的燃烧热
H2(g)＋
1 2
O2(g)
===H2O
(l)
ΔH＝ΔH1＋ ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1
不管化学反应是分一步完成或分几步完成，其 反应热是相同的。
• （2）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），进行有关反应热的计算或比较 大小。
• （3）利用键能计算反应热 • 题型二：燃烧热、中和热的判断、求算及测量
课本 P12 例1：
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。
【解】钠与氯气起反应的化学方程式如下
例1 已知
①
CO(g)
＋1
2
O2(g)
===CO2(g)
ΔH1＝ －283.0 kJ·mol－1
②
H2(g)
＋
1 2
O2(g)
===H2O(l)
ΔH2＝ －285.8 kJ·mol－1
③C2H5OH(l) ＋ 3O2(g) ===2CO2(g) ＋ 3H2O(l)
ΔH3＝－1370 kJ·mol－1
D．3 274.3 kJ
3．已知：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH ＝－571.6 kJ·mol－1
CO(g)＋
1 2
O2(g)===CO2(g)
ΔH ＝－283.0 kJ·mol－1
某 H2 和 CO 的混合气体完全燃烧时放出 113.74 kJ 热量，
同时生成 3.6 g 液态水，求原混合气体中 H2 和 CO 的物质
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。
B
A 请思考：由起点 A 到终点 B 有多少条途径？ 从不同途径由 A 点到 B 点的位移有什么关系?
如何理解盖斯定律？
A
ΔH
B
ΔH1
ΔH2
C
ΔH、ΔH1、ΔH2
之间有何关系？
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
一．盖斯定律
1．盖斯定律的内容:不管化学反应是一步完成或分几步完 成,其反应热是相同。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。
＝ －110.5 kJ·mol－1
下列数据ΔH1表示燃烧热吗？ • H2(g)＋12 O2(g)===H2O(g) ΔH1＝－241.8 kJ·mol－1 • 那么，H2 的燃烧热 ΔH 究竟是多少？如何计算？ • 已知： H2O(g)===H2O(l) ΔH2＝－44 kJ·mol－1
已知
H2(g)＋
C2H6O(l) ＋ 3O2(g)=== 2CO2(g) ＋3H2O (l)
46 g·mol－1
－1 366.8 kJ·mol－1
1 000 g
X
X＝(－1 366.8 kJ·mol－1 × 1 000 g)/ 46 g·mol－1 ＝－2.971 × 104 kJ
答：1 kg 乙醇燃烧后放出2.971 × 104 kJ 热量。
第三节 化学反应热的计算
1．已知石墨的燃烧热：ΔH＝－393.5 kJ·mol－1。 （1）写出石墨的完全燃烧的热化学方程式。 （2）二氧化碳转化为石墨和氧气的热化学方程式。
C (s，石墨) ＋O2 (g) ===CO2 (g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1 CO2 (g) === C (s，石墨) ＋O2 (g) ΔH＝393.5 kJ·mol－1 思考：为什么在热化学反应方程式中通常可不表明反应条 件？ 热化学方程式还可以表示理论可进行而实际难进行的化学 反应。