高中化学第一章 化学反应的热效应第二节 反应热的计算示范课课件ppt

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1.能描述盖斯定律的内容,并能说出其意义。2.能利用热化学方程式和盖斯定律进行有关焓变的简单计算。
一、盖斯定律1.一个化学反应,不管是一步完成的还是分几步完成的,其反应热是相同的。这就是盖斯定律。2.盖斯定律表明,在一定条件下,化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应进行的途径无关。3.有些化学反应进行得很慢,有些化学反应不容易直接发生,有些化学反应往往伴有副反应发生,直接测定这些化学反应的反应热很困难。利用盖斯定律,可以间接地计算出其反应热。
二、反应热的计算1.反应热计算的主要依据是热化学方程式、盖斯定律和燃烧热的数据。2.根据教材中的例题,有关反应热的计算主要类型有:(1)根据反应热计算一定量物质完全燃烧放出的热量;(2)利用盖斯定律计算某化学反应的ΔH。【自主思考】 怎样利用盖斯定律和已知反应的反应热计算其他反应的反应热?提示:若某个化学反应的ΔH=+a kJ·ml-1,则其逆反应的ΔH=-a kJ·ml-1;若某个化学反应的化学方程式可由另外几个反应的化学方程式相加减得到,则该化学反应的ΔH可由这几个反应的ΔH相加减得到。
【效果自测】 1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)所有反应的反应热都可以通过实验直接测定。(　　)(2)一个化学反应一步完成比分几步完成经过的步骤少,放出的热量也少。(　　)(3)化学反应的反应热只与反应体系的始态有关,而与反应的终态无关。(　　)(4)不同的热化学方程式,因反应物不同,热化学方程式之间不能相加减。 (　　)(5)对于某可逆反应,其正、逆反应的反应热的绝对值相等、符号相反。(　　)
(6)运用盖斯定律计算反应热时,热化学方程式的化学计量数同乘以一个数时,反应热数值也应乘以相同的数。(　　)(7)利用盖斯定律可间接计算出通过实验难以直接测定的反应的反应热 。(　　)(8)利用盖斯定律可计算出有副反应发生的反应的反应热。(　　)
2.已知8 g硫粉在氧气中完全燃烧生成二氧化硫气体,放出74 kJ的热量,写出表示硫的燃烧热的热化学方程式。答案: S(s)+O2(g)══SO2(g)　ΔH=-296 kJ·ml-13.已知石墨的燃烧热为393.5 kJ·ml-1,计算完全燃烧3 g石墨放出的热量。
我们知道,许多反应的反应热可以利用量热计通过实验直接测定。但是有些反应的反应热无法直接测定,例如在冶金工业,反应C(s)+ O2(g)══ CO(g)的反应热数据是非常有用的,因为很难控制生成的产物中只有CO而没有CO2,因此该反应的反应热是无法直接测定的。1.1 ml C燃烧只生成CO(g)和1 ml C燃烧只生成CO2(g),其反应热是否相同?为什么?提示:不相同。生成CO2(g)时放出的热量更多。
1.对盖斯定律的理解化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关,而与反应的途径无关。即如果一个反应可以分步进行,则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的。若反应物A变为生成物D,可以有两个途径:①由A直接转化成D,其反应热为ΔH;②由A经过B转化成C,再由C转化成D,每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。如下图所示:则有:ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3
易错点拨 应用盖斯定律进行简单计算时,当热化学方程式的化学计量数同乘以或除以某数时,ΔH也相应乘以或除以某数。思考同温同压下,氢气和氯气在光照条件下和点燃的条件下发生反应时的ΔH是否不同?提示:相同。化学反应的热效应与反应的始态和终态有关,与反应条件没有关系。
【例题1】 SiHCl3在催化剂作用下发生反应:2SiHCl3(g)══SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) ΔH1=+48 kJ·ml-13SiH2Cl2(g)══SiH4(g)+2SiHCl3(g) ΔH2=-30 kJ·ml-1则反应4SiHCl3(g)══SiH4(g)+3SiCl4(g)的ΔH为　　　 kJ·ml-1。答案:+114解析:①2SiHCl3(g)══SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)　ΔH1=+48 kJ·ml-1②3SiH2Cl2(g)══SiH4(g)+2SiHCl3(g)　ΔH2=-30 kJ·ml-1根据盖斯定律:①×3+②即可得4SiHCl3(g)══SiH4(g)+3SiCl4(g)　ΔH=+114 kJ·ml-1。
方法技巧 应用盖斯定律进行简单计算,要注意以下几点:(1)通过盖斯定律计算反应热,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看作一个整体进行运算。(2)当设计的反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热绝对值相等,符号相反。(3)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。
【变式训练1】 在25 ℃和101 kPa时,已知:①2H2O(g)══O2(g)+2H2(g)　ΔH1②Cl2(g)+H2(g)══2HCl(g)　ΔH2③2Cl2(g)+2H2O(g)══4HCl(g)+O2(g)　ΔH3则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(　　)。A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2B.ΔH3=ΔH1+ΔH2C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2D.ΔH3=ΔH1-ΔH2答案:A解析:热化学方程式①、②和③之间存在关系:①+2×②=③,故有ΔH1+2ΔH2=ΔH3。
在化工生产中,有效利用化学反应过程中放出的热量以及化学反应条件的控制等都会涉及反应热的计算。1.如何计算一个反应的反应热?提示:计算反应热的方法很多,可以利用化学方程式中某物质的物质的量与反应热的定量关系进行计算;或者利用已知反应的反应热,借助盖斯定律进行计算。2.如何根据物质的燃烧热计算一定量该物质完全燃烧放出的热量?提示:将物质的燃烧热数值乘以该物质的物质的量即得一定量该物质完全燃烧放出的热量。
1.计算反应热的常见方法和类型(1)根据热化学方程式计算:反应热与反应中各物质的物质的量成正比。(2)根据反应物和生成物的总焓计算:ΔH=生成物的总焓-反应物的总焓。(3)根据反应物分子中的化学键断裂时吸收的能量和生成物分子的化学键形成时释放的能量计算:ΔH=反应物分子中的化学键断裂时吸收的能量-生成物分子中的化学键形成时释放的能量。(4)根据盖斯定律计算:将已知反应热的化学方程式进行适当的“加”“减”等变形后得出目标化学方程式,其反应热可由已知反应的反应热进行计算。(5)根据物质的燃烧热计算:Q(放)=n(可燃物)×|ΔH|。(6)根据公式Q=cmΔt进行计算:例如计算中和反应的反应热。
2.计算反应热常用的解题方法(1)列方程法:先写出热化学方程式,再根据热化学方程式中某种物质与反应热间的定量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的热量,大致估算各成分的比例。此法主要应用于解答选择题,根据题给信息确定一个范围,据此确定答案。此法解题简便、快捷。(3)将热化学方程式中的化学计量数乘以或除以某数后,直接加减或移项变形得到需要的热化学方程式,以此为依据计算反应热或比较反应热大小等。
3.计算反应热应注意的问题(1)热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,与反应热ΔH一一对应。如果化学计量数加倍,则ΔH的数值也要加倍。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。(2)运用热化学方程式进行反应热的计算,常将物质的质量、标准状况下气体的体积等转化为物质的量,然后建立与反应热的对应关系列式计算。易错点拨 热化学方程式中的反应热是指按所给形式完全反应时的反应热,与反应是否可逆无关。例如:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·ml-1,表示1 ml N2(g)完全反应时放出92.4 kJ热量。若将1 ml N2(g)与足量H2(g)混合后反应,由于反应可逆,参加反应的N2(g)少于1 ml,放出的热量少于92.4 kJ。
【例题2】 已知: ①CH4(g)+2O2(g)══CO2(g)+2H2O(l)　ΔH1②2H2(g)+O2(g)══2H2O(g)　ΔH2③2H2(g)+O2(g)══2H2O(l)　ΔH3室温下取体积比为4∶1的甲烷和氢气11.2 L(已折算为标准状况),经完全燃烧后恢复至室温,放出的热量为(　　)。A.-(0.4 ml×ΔH1+0.05 ml×ΔH3)B.-(0.4 ml×ΔH1+0.05 ml×ΔH2) C.-(0.4 ml×ΔH1+0.1 ml×ΔH3)D.-(0.4 ml×ΔH1+0.1 ml×ΔH2)
答案:A解析:先算出甲烷和氢气各自的体积,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,就可求出放出的总热量。也可以求出甲烷和氢气按体积比4∶1燃烧的热化学方程式,列比例式来求反应放出的总热量。
方法技巧 进行有关反应热的计算时,可以把反应热看作产物之一,根据热化学方程式列式计算,并要注意ΔH正、负号的使用。
【变式训练2】 已知:①2C(s)+O2(g)══2CO(g)　ΔH=-221.0 kJ·ml-1②2H2(g)+O2(g)══2H2O(g)　ΔH=-483.6 kJ·ml-1则制备水煤气的反应C(s)+H2O(g)══CO(g)+H2(g)的ΔH为(　　)。A.+262.6 kJ·ml-1 　B.-131.3 kJ·ml-1C.-352.3 kJ·ml-1D.+131.3 kJ·ml-1答案:D解析:根据盖斯定律,把已知两个反应相减,再将整个热化学方程式除以2,可求得制备水煤气反应的ΔH。①-②,得:2C(s)+2H2O(g)══2H2(g)+2CO(g)　ΔH=+262.6 kJ·ml-1,所以C(s)+H2O(g)══CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.3 kJ·ml-1。