人教版高中化学 第1章 化学反应与能量转化 第1节 化学反应的热效应（第3课时）反应焓变的计算课件2 鲁科选修4.ppt

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1、选修选修4第第1章第章第1节节 化学反应的热效化学反应的热效应第应第3课时反应焓变的计算课件课时反应焓变的计算课件22021/8/9 星期一1三反应焓变的计算:盖斯定律对于一个化学反应无论是对于一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成其反一步完成还是分几步完成其反应焓变都是一样的应焓变都是一样的.即化学反应即化学反应的反应热只与反应物的始态和的反应热只与反应物的始态和终态有关，而与具体反应进行终态有关，而与具体反应进行的途径无关。的途径无关。2021/8/9 星期一34一盖斯定律：一盖斯定律：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成或分几步完成不管化学反应是一步完成或分几步

2、完成,其反应热是相同其反应热是相同.换句话说换句话说,化学反应的反应热化学反应的反应热只与反应体系的只与反应体系的始态和终态始态和终态有关有关,而与反应的而与反应的途途径无关。径无关。2021/8/9 星期一4一 盖斯定律1.内容对于一个化学反应，无论是 ，其反应焓变都是一样的。2本质化学反应的焓变只与反应体系的有关，与反应进行的具体无关。3应用应用盖斯定律可以间接的计算一些难以通过实验测量的反应的焓变。一步完成还是分几步完成一步完成还是分几步完成始态与终态始态与终态途径途径2021/8/9 星期一5A AB B请思考：由起点请思考：由起点A A到终点到终点B B有多少条途径？有多少条途径？从

3、不同途径由从不同途径由A A点到点到B B点的位移有什么关系点的位移有什么关系?登山的高度与上登山的高度与上山的途径无关，山的途径无关，只与起点和终点只与起点和终点的相对高度有关的相对高度有关2021/8/9 星期一6HH2 2 0 0HH1 1 0 0S S（始态）（始态）L L（终态）（终态）HH1 1+H+H2 2 0 02021/8/9 星期一78HH1+H22.盖斯定律直观化2021/8/9 星期一89CO(g)C(s)CO2(g)H2H1H3H2H1H3=+实例实例12021/8/9 星期一910C(s)+1/2O2(g)=CO(g)H1？CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)

4、H2-283.0kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g)H3-393.5kJ/mol+)H1+H2=H3H1=H3H2=-393.5kJ/mol(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/mol2021/8/9 星期一1011 有些化学反应进行很慢或不易直接发生，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。斯定律获得它们的反应热数据。2盖斯定律的应用关键：关键：目标方程式的目标方程式的“四则运算式四则运算式”的导出。的导出。方法：方法：写出目标方程式确定写出目标方程式确定“过渡物质过渡物质

5、”（要消去的物（要消去的物质）质）然后用然后用消元法消元法逐一消去逐一消去“过渡物质过渡物质”，导出，导出“四则运算四则运算式式”。2021/8/9 星期一11盖斯定律的应用价值在于可以根据已准确测定的反应焓盖斯定律的应用价值在于可以根据已准确测定的反应焓变来求实验难测或根本无法测定的反应焓变，可以利用已知变来求实验难测或根本无法测定的反应焓变，可以利用已知的反应焓变计算未知的反应焓变。的反应焓变计算未知的反应焓变。1同素异形体反应焓变的求算及稳定性的比较。同素异形体反应焓变的求算及稳定性的比较。2根据一定量的物质参加反应放出的热量根据一定量的物质参加反应放出的热量(或根据已知或根据已知的热化

6、学方程式的热化学方程式)，进行有关反应焓变的计算或大小比较。，进行有关反应焓变的计算或大小比较。2021/8/9 星期一12利用盖斯定律进行问题分析时，常采用热化学方利用盖斯定律进行问题分析时，常采用热化学方程式加合法和虚拟途径法。程式加合法和虚拟途径法。(1)加合法：根据需要将热化学方程式进行代数转加合法：根据需要将热化学方程式进行代数转换，然后相加，得出所需要的热化学方程式。转换时换，然后相加，得出所需要的热化学方程式。转换时应注意各物质的系数与应注意各物质的系数与H的数值同等倍数的改变，的数值同等倍数的改变，H的符号也作相应的改变。的符号也作相应的改变。(2)虚拟途径法虚拟途径法先根据题

7、意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求的反应热。式求解，即可求得待求的反应热。2021/8/9 星期一131根据热化学方程式进行计算：焓变与反应物各物质的根据热化学方程式进行计算：焓变与反应物各物质的物质的量成正比。如：物质的量成正比。如：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H1571.6 kJmol1，生成，生成2 mol H2O(l)，H571.6 kJmol1；生成；生成1 mol H2O(l)，H285.8 kJmol1。2根据反应物和生成物的总焓计算根据反应物和生成物的总焓计算HH(反应产物反应产物)H(反应物反应物)3依据

8、反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算能量变化计算H反应物的化学键断裂吸收的能量生成物的化学键反应物的化学键断裂吸收的能量生成物的化学键形成释放的能量形成释放的能量2021/8/9 星期一1415C(s)+1/2O2(g)=CO(g)H1？CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)H2-283.0kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g)H3-393.5kJ/mol+)H1+H2=H3H1=H3H2=-393.5kJ/mol(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/mol2021/8/9 星期一1516阅读课本阅读课本P7

9、，总结用盖斯定律进行计算的，总结用盖斯定律进行计算的过程，并仿照课本的计算过程做以下练习：过程，并仿照课本的计算过程做以下练习：例例1.1.已知：已知：H H2 2O(g)=HO(g)=H2 2O(l)HO(l)H2 2=-44kJ/mol=-44kJ/mol H H2 2(g)+1/2O(g)+1/2O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g)HO(g)H1 1=-241.8kJ/mol=-241.8kJ/mol 那么，那么，H H2 2的燃烧热的燃烧热H H是多少？是多少？H H2 2(g)+1/2O(g)+1/2O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)H=O(l)H=？kJ/molkJ/

10、molH=HH=H1 1+H+H2 2=-285.8kJ/mol=-285.8kJ/mol2021/8/9 星期一1617例例例例2.2.已知下列热化学方程式已知下列热化学方程式已知下列热化学方程式已知下列热化学方程式:2Zn(s)+O 2Zn(s)+O2 2(g)=2ZnO(s)(g)=2ZnO(s)H H1 1=702.2 kJ/mol=702.2 kJ/mol 2Hg(l)+O 2Hg(l)+O2 2(g)=2HgO(s)(g)=2HgO(s)H H2 2=181.4 kJ/mol=181.4 kJ/mol 由此可知由此可知由此可知由此可知Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l

11、)Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)的的的的H H值是？值是？值是？值是？H=0.5()H=0.5()H H1 1 H H2 22021/8/9 星期一1718【例题例题3】已知已知CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)H1=283.0kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(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】：根据盖斯定律，反应根据盖斯定律，反应不论是一步完成还是分几步完成，不论是一步完成还是分几

12、步完成，其反应热效应都是相同的。下面就看看反应其反应热效应都是相同的。下面就看看反应能不能由能不能由三三个反应通过加减乘除组合而成，也就是说，看看反应个反应通过加减乘除组合而成，也就是说，看看反应能不能分能不能分成成几步完成。几步完成。2+4-=所以，所以，HH12H24H3283.22285.841370339.2kJ/mol2021/8/9 星期一182022/11/2719你知道神六的火箭燃料是什么吗？例例4 4：某次发射火箭，用：某次发射火箭，用N N2 2H H4 4（肼）在（肼）在NONO2 2中燃烧，生中燃烧，生成成N N2 2、液态、液态H H2 2O O。已知：。已知：N N

13、2 2(g)+2O(g)+2O2 2(g)=2NO(g)=2NO2 2(g)H(g)H1 1=+67.2kJ/mol =+67.2kJ/mol N N2 2H H4 4(g)+O(g)+O2 2(g)=N(g)=N2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)HO(l)H2 2=-534kJ/mol=-534kJ/mol 假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学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。方程式。2 N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)H=1135.2kJ/mol 2021/8/9 星期一19例例5 5：按照盖斯定律，结合下述反应方程式回答

14、问题：按照盖斯定律，结合下述反应方程式回答问题,已知：已知：NHNH3 3(g)+HCl(g)=NH(g)+HCl(g)=NH4 4Cl(s)HCl(s)H1 1=-176kJ/mol=-176kJ/molNHNH3 3(g)=NH(g)=NH3 3(aq)H(aq)H2 2=-35.1kJ/mol=-35.1kJ/molHCl(g)=HCl(aq)HHCl(g)=HCl(aq)H3 3=-72.3kJ/mol=-72.3kJ/molNHNH3 3(aq)+HCl(aq)=NH(aq)+HCl(aq)=NH4 4Cl(aq)HCl(aq)H4 4=-52.3kJ/mol=-52.3kJ/mol

15、NHNH4 4Cl(s)=NHCl(s)=NH4 4Cl(aq)HCl(aq)H5 5=？则第则第个方程式中的反应热个方程式中的反应热H H是是_。根据盖斯定律和上述反应方程式得：根据盖斯定律和上述反应方程式得：=+-=+-，即即H H5 5=+16.3kJ/mol=+16.3kJ/mol2021/8/9 星期一2021二：若某一化学反应可分为多步进行，则其总反应热为二：若某一化学反应可分为多步进行，则其总反应热为各步反应的反应热之和。各步反应的反应热之和。即即H=H1+H2+H3+一一：若某化学反应从始态（若某化学反应从始态（S）到终态（）到终态（L）其反应热为）其反应热为H，而从终态（，而

16、从终态（L）到始态（）到始态（S）的反应热为）的反应热为H，这两，这两者和为。者和为。即即H H =三：若多步化学反应相加可得到新的化学反应，则新反三：若多步化学反应相加可得到新的化学反应，则新反应的反应热即为上述多步反应的反应热之和。应的反应热即为上述多步反应的反应热之和。小结：小结：2021/8/9 星期一21同步练习同步练习2021/8/9 星期一22231.已知已知25、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：下，石墨、金刚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，石墨的能量比金刚石的低

17、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 B.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 C.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 D.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A2021/8/9 星期一23242.已知已知2C（S）+O2（g）=2CO（g）H=221.0kJ/molkJ/mol，2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）

18、H=483.6kJ/molkJ/mol 则制备水煤气的反应则制备水煤气的反应C(S)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)的的H为为()A、+262.6kJ/molkJ/mol B、131.3kJ/molkJ/molC、352.kJ/molkJ/mol D、+131.3kJ/molkJ/molD 2021/8/9 星期一243.3.已知已知 CO(g)+1/2OCO(g)+1/2O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)H(g)H1 1=283.0 kJ/mol283.0 kJ/mol H H2 2(g)+1/2O(g)+1/2O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)HO(l)H2 2=2

19、85.8 kJ/mol285.8 kJ/molCC2 2H H5 5OH(l)+3OOH(l)+3O2 2(g)=2CO(g)=2CO2 2(g)+3H(g)+3H2 2O(l)HO(l)H3 3=-1370 kJ/mol=-1370 kJ/mol试计算试计算2CO(g)2CO(g)4H4H2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)O(l)C C2 2H H5 5OH(l)OH(l)的的HH【解】：根据盖斯定律，反应根据盖斯定律，反应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。下面就看看反应面就看看反应能不能由能不能由三个反应通过

20、加减乘除组合而成，也就是说，看看反应三个反应通过加减乘除组合而成，也就是说，看看反应能不能能不能分成分成几步完成。几步完成。2+4-=2+4-=所以，所以，HHH12 H12 H24 H24 H3H3 283.22 283.22 285.84 285.84 1370 1370 339.2 kJ/mol339.2 kJ/mol2021/8/9 星期一25 4.已知下列反应的反应热为已知下列反应的反应热为 CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)H1=870.3 kJ/mol C(s)+O2(g)=CO2(g)H2=393.5 kJ/mol H2(g)+O2(g)=H2O

21、(l)H3=285.8 kJ/mol试计算下述反应的反应热：试计算下述反应的反应热：2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)2021/8/9 星期一26【解解】分析各方程式的关系，知分析各方程式的关系，知 将方程式按将方程式按2+组合得上述反应方程组合得上述反应方程式式即：即：H=2 H 2+H3 H1 H=2(393.5kJ/mol)+(285.8kJ/mol)(870.3kJ/mol)=488.3kJ/mol 答：反应答：反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)反应热为反应热为 488.3kJ/mol2021/8/9 星期一275肼肼(H2NNH2)

22、是一种高能燃料，有关化学反应的能量是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂变化如图所示。已知断裂1mol化学键所需的能量化学键所需的能量(kJ)：NN为为942、OO为为500、NN为为154，则断裂，则断裂1molNH键所需的能量键所需的能量(kJ)是是()。A194B391C516D6582021/8/9 星期一28解析由题中的图像可以看出断裂1molN2H4(g)和1molO2(g)中的化学键所要吸收的能量为：2752kJ534kJ2218kJ设断裂1molNH键所需要的能量为x则154kJ4x500kJ2218kJ解得x391kJ。答案B2021/8/9 星期一296已

23、知：已知：2Zn(s)O2(g)=2ZnO(s)H701.0kJmol12Hg(l)O2(g)=2HgO(s)H181.6kJmol1则反应则反应Zn(s)HgO(s)=ZnO(s)Hg(l)的的H为为()。A519.4kJmol1B259.7kJmol1C259.7kJmol1D519.4kJmol12021/8/9 星期一30答案C2021/8/9 星期一317已知：已知：2Zn(s)O2(g)=2ZnO(s)H701.0 kJmol12Hg(l)O2(g)=2HgO(s)H181.6 kJmol1则反应则反应Zn(s)HgO(s)=ZnO(s)Hg(l)的的H为为()A519.4 kJm

24、ol1B259.7 kJmol1C259.7 kJmol1 D519.4 kJmol12021/8/9 星期一32解析：观察目标反应“Zn(s)HgO(s)=ZnO(s)Hg(l)”，可由第一个反应和第二个反应相减除以2得，故反应的焓变(H1H2)/2259.7 kJmol1。答案：C2021/8/9 星期一338在298 K、100 kPa时，已知：2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H1Cl2(g)H2(g)=2HCl(g)H22Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H3则H3与H1和H2间的关系正确的是()AH3H12H2 BH3H1H2CH3H12H2 DH3H1H2解

25、析：第三个方程式可由第二个方程式乘以2与第一个方程式相加得，由盖斯定律可知H3H12H2。答案：A2021/8/9 星期一349乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题。(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H)，再水解生成乙醇。写出相应反应的化学方程式C2H4H2SO4=C2H5OSO3H、C2H5OSO3HH2O=C2H5OHH2SO42021/8/9 星期一35(2)已知：甲醇脱水反应2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H123.9 kJmol1甲醇制烯烃反应2CH3OH(g)=C2H4(g)2H2O

26、(g)H229.1 kJmol1乙醇异构化反应C2H5OH(g)=CH3OCH3(g)H350.7 kJmol1则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)H2O(g)=C2H5OH(g)的H_kJmol1。与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是_。解析：(2)由目标方程式中C2H4(g)、C2H5OH(g)位置可知式得C2H4(g)H2O(g)=C2H5OH(g)，所以HH1H2H3；间接法需要浓硫酸，浓硫酸具有腐蚀性，易造成污染。污染小、腐蚀性小等 45.5_ 2021/8/9 星期一3610(2014四川四川)已知：已知：25、101 kPa时，时，Mn(s)O2(g)=MnO2(s)H520 kJmol1S(s)O2(g)=SO2(g)H297 kJmol1Mn(s)S(s)2O2(g)=MnSO4(s)H1 065 kJmol1SO2与与MnO2反应生成无水反应生成无水MnSO4的热化学方程式是。的热化学方程式是。MnO2(s)SO2(g)=MnSO4(s)H248 kJmol12021/8/9 星期一37