高中人教版 (2019)第二节 反应热的计算背景图ppt课件

这是一份高中人教版 (2019)第二节 反应热的计算背景图ppt课件，共33页。PPT课件主要包含了反应热的计算，计算依据，有关燃烧热的计算，④实施叠加并检验，数学本质加和法，有关反应热的计算，课堂训练，课堂小结等内容，欢迎下载使用。
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
题型二：燃烧热、中和热的判断、求算及测量
题型三：利用键能计算反应热
1.根据键能计算反应热
△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和
例1：已知：CH3CH3→CH2＝CH2＋H2；有关化学键的键能如下。 化学键 C－H C＝C C－C H－H 键能 （kJ/ml） 414.4 615.3 347.4 435.3试计算该反应的反应热。
ΔH =＋125.6 kJ/ml
【例题2】葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一，设它在人体组织中完全氧化时的热化学方程式为：C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(1) △H=-2800kJ/ml计算100g葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热量。
【解】根据热化学方程式可知，1mlC6H12O6在人体组织中完全氧化时产生的热量为2800kJ。C6H12O6的摩尔质量为180g·ml-1。100gC6H12O6的物质的量为:0.556 ml C6H12O6完全氧化时产生的热量为：0.556ml×2800kJ/ml=1557kJ 答：100g葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热量为1557kJ。
2.根据质量或物质的量计算反应热
反应热与各物质的物质的量成正比，热化学方程式与数学上的代数方程式相似，可以移项同时改变正负号，各项的化学计量数包括△H的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。
对于相同的反应，化学计量数增大n倍，反应热也相应增大n倍。
练习1： 已知：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1； ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2； ③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH3。 常温下取体积比4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(标准状况)，经完全燃烧后恢复至室温，则放出的热量为
－(0.4 ml×ΔH1＋0.05 ml×ΔH3)
解析　先算出甲烷和氢气各自的物质的量，再根据热化学方程式分别求算它们各自完全燃烧放出的热量，就可求出总热量。
n(气体)＝＝0.5 ml，n(CH4)＝0.5 ml×＝0.4 ml，n(H2)＝0.5 ml×＝0.1 ml。燃烧后恢复至室温，H2O为液态，所以放出热量：Q＝0.4 ml×(－ΔH1)＋0.1 ml×(－ΔH3) ＝－(0.4 ml×ΔH1＋0.05 ml×ΔH3)。
【例题3】黄铁矿(主要成分为FeS2)的燃烧是工业上制硫酸时得到SO2的途径之一，反应的化学方程式为：4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g)在25℃和101kPa时，1 ml FeS2(s)完全燃烧生成Fe2O3(s)和SO2(g)时放出853kJ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1kg黄铁矿(FeS2的含量为90%)完全燃烧放出的热量。
【解】(1)根据题意，FeS2燃烧的热化学方程式为FeS2(s)+11/4O(g)=1/2Fe2O3(s)+2SO2(g) ∆H=-853 kJ/ml(2)FeS2的摩尔质量为120g·ml-1。1kg黄铁矿含FeS2的质量为：1000g×90%=900g900gFeS2的物质的量为:理论上1kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为：7.5 ml x 853 kJ/ml=6 398 kJ答：(1)FeS2燃烧的热化学方程式为：FeS2(s)+11/4O2(g)=1/2Fe2O3(s)+2SO2(g) ∆H=-853 kJ/ml(2)理论上1kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为6398kJ。
练习2： 已知热化学方程式：H2O(g)===H2(g)＋2(1)O2(g)　ΔH＝＋241.8 kJ·ml－1H2(g)＋2(1)O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·ml－1当1 g液态水变为水蒸气时，其热量变化是(　　)A．吸热88 kJ B．吸热2.44 kJC．放热4.98 kJ D．放热44 kJ
【解析】　将两式相加得到H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·ml－1，所以当1 g液态水变成水蒸气需要吸收的热量为18(44) kJ≈2.44 kJ。
利用热化学方程式计算反应热应注意的问题：
（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。
【例题4】科学家发现，不管化学反应是一步完成还是分几步完成，该反应的热效应是相同的。已知在25 ℃，105 Pa时，1 ml石墨和1 ml一氧化碳完全燃烧生成二氧化碳时的反应热分别是ΔH＝－393.5 kJ·ml－1和ΔH＝－283 kJ·ml－1，下列说法或方程式正确的是(　　)A．在相同条件下：2C(石墨，s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－110.5 kJ·ml－1B．1 ml石墨不完全燃烧，生成CO2和CO混合气体时，放热504.0 kJC．在相同条件下，C(石墨，s)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH＝＋172.5 kJ·ml－1D．已知金刚石不如石墨稳定，则石墨转变为金刚石需要放热
【答案】　C【解析】　C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·ml－1CO(g)＋2(1)O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283 kJ·ml－1A项，根据盖斯定律可得：C(石墨，s)＋2(1)O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ·ml－1 。 B项，因为不知生成CO2、CO的多少，无法判断放出热量的多少。C项，C(石墨，s)＋2(1)O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ·ml－1 CO2(g)===2(1)O2(g)＋CO(g)　ΔH＝＋283 kJ·ml－1所以C(石墨，s)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH＝＋172.5 kJ·ml－1。D项，能量越高，越不稳定，金刚石的能量大于石墨，所以石墨转变为金刚石需要吸热。
已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·ml－1H2(g)＋2(1)O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－241.8 kJ·ml－1欲得到相同的热量，需分别燃烧固体碳和氢气的质量比约为 (　　)A．2∶3.25 B．12∶3.25C．1∶1 D．393.5∶241
【答案】　B【解析】　设需要C、H2的物质的量分别为x、y，则393.5x＝241.8y所以x/y＝393.5(241.8)＝1.627(1)所以其质量之比为(1×12)/(1.627×2)＝12/3.25。
4.利用热化学方程式和盖斯定律求反应热
【例题5】焦炭与水蒸气反应、甲烷与水蒸气反应均是工业上制取氢气的重要方法。这两个反应的热化学方程式分别为①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H1=+131.5 kJ/ml②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+205.9 kJ/ml试计算CH4(g)=C(s)+2H2(g)的△H
【例6】已知下列反应的反应热为⑴ CH3COOH (l) + 2O2(g) == 2CO2(g) + 2H2O(l) △H1= -870.3 kJ/ml⑵ C(s) + O2 (g) == CO2(g) △H2= -393.5 kJ/ml⑶ H2(g) + ½ O2(g) == H2O(l) △H3= -285.8 kJ/ml试计算下述反应的反应热：2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) == CH3COOH (l)
【解】分析各方程式的关系，知 将方程式按2[⑵ + ⑶] - ⑴组合得上述反应方程式即：△H = 2[△H 2 + △H3] - △H1△H =2[(-393.5kJ/ml) + (-285.8kJ/ml)] -(-870.3kJ/ml) = - 488.3kJ/ml答：反应2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) == CH3COOH (l) 反应热为- 488.3kJ/ml
通过以上几例，总结归纳这类问题的解题步骤：
①确定待求的反应方程式；
③根据待求方程式中各物质计量数和位置的需要对已知方程式进行处理，或调整计量数，或调整反应方向；
②找出待求方程式中各物质出现在已知方程式的什么位置；
目的：始态和终态完全一致，消除中间产物。
练习:已知:① CO(g) ＋ O2(g) ===CO2(g) ΔH1＝ －283.0 kJ·ml－1② H2(g) ＋ O2(g) ===H2O(l) ΔH2＝ －285.8 kJ·ml－1③C2H5OH(l) ＋ 3O2(g) ===2CO2(g) ＋ 3H2O(l) ΔH3＝－1370 kJ·ml－1　试计算④2CO(g)＋ 4H2(g)===H2O(l)＋ C2H5OH(l) 的ΔH。
【答案】－339.2 kJ·ml－1
【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·ml－1 ＝－339.2 kJ·ml－1。
你知道神六的火箭燃料是什么吗？
例7：某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知： ①N2(g)+2O2(g)==2NO2(g) △H1=+67.2kJ/ml ②N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l) △H2=-534kJ/ml 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。
2 N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(l) △H=-1135.2kJ/ml
(1)运用盖斯定律的技巧——“三调一加”一调：根据目标热化学方程式，调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置，改写已知的热化学方程式。二调：根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。三调：调整中间物质的化学计量数。一加：将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。
利用盖斯定律计算反应热
①首先要明确所求反应的始态和终态，各物质的化学计量数；判断该反应的吸、放热情况。②不同途径对应的最终结果应一样。③当热化学方程式乘以或除以某一个数时，ΔH也应乘以或除以同一个数；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看作一个整体进行运算。④将一个热化学方程式逆向书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。⑤在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。⑥注意各分步反应的ΔH的正负。
应用盖斯定律计算反应热时应注意的问题
练习、已知:① CO(g) + 1/2O2(g)= CO2(g) ΔH1= －283.0 kJ/ml② H2(g) + 1/2O2(g)= H2O(l) ΔH2= －285.8 kJ/ml ③C2H5OH(l)+ 3O2(g)= 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH3=-1370kJ/ml 试计算:④2CO(g)＋ 4 H2(g)= H2O(l)＋ C2H5OH(l) ΔH
【解】：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        ＝－283.0×2－285.8×4＋1370＝－339.2 kJ/ml
5.利用图像的有关计算
∆H=(E2-E1)kJ/ml =(a-b) kJ/ml =-ckJ/ml
∆H=(E2-E1)kJ/ml =(a-b) kJ/ml =+ckJ/ml
【例题8】已知化学反应A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是(　　)
A.每生成2分子AB吸收b kJ热量B.该反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·ml－1C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量D.断裂1 ml A—A键和1 ml B—B键，放出a kJ能量
解析　观察题给图像可以得到，上述反应的反应物的总能量低于生成物的总能量，为吸热反应，其中反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·ml－1。化学反应过程中，化学键断裂为吸热过程，化学键形成为放热过程。
1）热化学方程式与数学上的代数方程式相似，可以移项同时改变正负号，各项的化学计量数包括△H的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数；2）根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其△H相加或相减，得到一个新的热化学方程式；3）可燃物完全燃烧产生的热量=可燃物的物质的量×燃烧热；
4）根据反应物中化学键断裂所吸收的能量与形成生成物中的化学键所放出的能量， △H =反应物中的化学键断裂所吸收的能量和-生成物中的化学键形成所放出的能量和；5）根据反应物和生成物的总能量计算△H =E生成物-E反应物
运用盖斯定律计算反应热要注意
1、热化学方程式同乘以某一个数时，反应热的数值也必须乘以该数2、热化学方程式相加减时， 同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减3、将一个化学方程式颠倒时，ΔH“+” “-”号必须随之改变，但数值不变4、计算过程中需代入数据，且数据必须带单位
1.已知：①2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566 kJ·ml－1；②N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180 kJ·ml－1，则2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的ΔH是(　　)
A.－386 kJ·ml－1 B.＋386 kJ·ml－1C.－746 kJ·ml－1 D.＋746 kJ·ml－1
【解析】　利用盖斯定律可知①－②即可得：2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，故该反应的ΔH＝－566 kJ·ml－1－180 kJ·ml－1＝－746 kJ·ml－1。　
2.已知下列热化学方程式：
①Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH1＝－26.7 kJ·ml－1②3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH2＝－50.75 kJ·ml－1③Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH3＝－36.5 kJ·ml－1则反应FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)的焓变为(　　)A.＋7.28 kJ·ml－1 B.－7.28 kJ·ml－1C.＋43.68 kJ·ml－1 D.－43.68 kJ·ml－1
【解析】　根据盖斯定律，首先考虑目标反应与三个已知反应的关系，三个反应中，FeO、CO、Fe、CO2是要保留的，而与这四种物质无关的Fe2O3、Fe3O4要通过热化学方程式的叠加处理予以消去，因此将①×3－②－③×2得到：6FeO(s)＋6CO(g)===6Fe(s)＋6CO2(g) ΔH＝＋43.65 kJ·ml－1化简后得FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝＋7.28 kJ·ml－1。
3.已知:2Zn(s)+O2(g)=2ZnO(s)　ΔH=-701.0 kJ·ml-12Hg(l)+O2(g)=2HgO(s)　ΔH=-181.6 kJ·ml-1则反应Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)的ΔH为(　　)A.+519.4 kJ·ml-1 B.+259.7 kJ·ml-1C.-259.7 kJ·ml-1 D.-519.4 kJ·ml-1
△H =反应物中的化学键断裂所吸收的能量和-生成物中的化学键形成所放出的能量和； △H =E断键吸收热量-E成键放出热量根据反应物和生成物的总能量计算 △H =E生成物-E反应物ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能；