反应热的计算.docx
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反应热的计算
教师姓名
学生姓名
填写时间
2013-7-2
年级
高二
学科
化学
上课时间
2013-7-2
14:
00-16:
00
阶段
基础(√)提高()强化()
课时计划
第
(1)次课
共()次课
教学目标
理解盖斯定律的意义;
能用盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的简单计算
重难点
能用盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的简单计算
课后作业:
见教案课后作业
教师评语
及建议:
科组长签字:
第三节化学反应热的计算
一、盖斯定律
1.含义
(1)不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。
(2)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。
例如,
ΔH1、ΔH2、ΔH3之间有如下的关系:
ΔH1=ΔH2+ΔH3。
2.意义
利用盖斯定律,可以间接地计算一些难以测定的反应热。
例如:
C(s)+
O2(g)===CO(g)
上述反应在O2供应充分时,可燃烧生成CO2;O2供应不充分时,虽可生成CO,但同时还部分生成CO2。
因此该反应的ΔH不易测定,但是下述两个反应的ΔH却可以直接测得:
(1)C(s)+O2(g)===CO2(g)
ΔH1=-393.5kJ·mol-1
(2)CO(g)+
O2(g)===CO2(g)
ΔH2=-283.0kJ·mol-1
根据盖斯定律,就可以计算出欲求反应的ΔH。
分析上述两个反应的关系,即知:
ΔH=ΔH1-ΔH2。
则C(s)与O2(g)生成CO(g)的热化学方程式为
C(s)+
O2(g)===CO(g)ΔH=-110.5kJ·mol-1。
二、反应热的计算
1.根据热化学方程式进行物质和反应热之间的求算
例1 由氢气和氧气反应生成4.5g水蒸气放出60.45kJ的热量,则反应:
2H2(g)+
O2(g)===2H2O(g)的ΔH为( )
A.-483.6kJ·mol-1B.-241.8kJ·mol-1
C.-120.6kJ·mol-1D.+241.8kJ·mol-1
解析 已知4.5g水蒸气生成时放热60.45kJ,要求方程式中生成2molH2O(g)的ΔH,
比例关系:
=
解得Q=483.6kJ,故ΔH=-483.6kJ·mol-1。
答案 A
2.利用燃烧热数据,求算燃烧反应中的其它物理量
例2 甲烷的燃烧热ΔH=-890.3kJ·mol-1
1kgCH4在25℃,101kPa时充分燃烧生成液态水放出的热量约为( )
A.-5.56×104kJ·mol-1B.5.56×104kJ·mol-1
C.5.56×104kJD.-5.56×104kJ
解析 16gCH4燃烧放出890.3kJ热量,1kgCH4燃烧放出的热量为
×1000g=55643.75kJ≈5.56×104kJ。
答案 C
3.利用盖斯定律的计算
例3 已知下列热化学方程式:
①Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g)
ΔH1=-26.7kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g)
ΔH2=-50.75kJ·mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g)
ΔH3=-36.5kJ·mol-1
则反应FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g)的焓变为( )
A.+7.28kJ·mol-1B.-7.28kJ·mol-1
C.+43.68kJ·mol-1D.-43.68kJ·mol-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=+43.65kJ·mol-1
化简:
FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g);ΔH=+7.28kJ·mol-1
答案 A
知识点一 盖斯定律及应用
1.运用盖斯定律解答问题
通常有两种方法:
其一,虚拟路径法:
如C(s)+O2(g)===CO2(g),
可设置如下:
ΔH1=ΔH2+ΔH3
其二:
加合(或叠加)法:
即运用所给方程式就可通过加减的方法得到新化学方程式。
如:
求P4(白磷)===4P(红磷)的热化学方程式。
已知:
P4(s,白磷)+5O2(g)===P4O10(s) ΔH1①
4P(s,红磷)+5O2(g)===P4O10(s) ΔH2②
即可用①-②得出白磷转化为红磷的热化学方程式。
答案 P4(白磷)===4P(红磷) ΔH=ΔH1-ΔH2
2.已知:
H2O(g)===H2O(l) ΔH=Q1kJ·mol-1
C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH=Q2kJ·mol-1
C2H5OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g)
ΔH=Q3kJ·mol-1
若使46g酒精液体完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量为( )
A.(Q1+Q2+Q3)KjB.0.5(Q1+Q2+Q3)kJ
C.(0.5Q1-1.5Q2+0.5Q3)kJD.(3Q1-Q2+Q3)kJ
答案 D
解析 46g酒精即1molC2H5OH(l)
根据题意写出目标反应
C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH
然后确定题中各反应与目标反应的关系
则ΔH=(Q3-Q2+3Q1)kJ·mol-1
知识点二 反应热的计算
3.已知葡萄糖的燃烧热是ΔH=-2840kJ·mol-1,当它氧化生成1g液态水时放出的热量是( )
A.26.0kJ B.51.9kJC.155.8kJ D.467.3kJ
答案 A
解析 葡萄糖燃烧的热化学方程式是
C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l)
ΔH=-2840kJ·mol-1
据此建立关系式 6H2O ~ ΔH
6×18g2840kJ
1gxkJ
解得x=
=26.3kJ,A选项符合题意。
4.已知:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)
ΔH=-571.6kJ·mol-1
CO(g)+
O2(g)===CO2(g)
ΔH=-282.8kJ·mol-1
现有CO、H2、CO2组成的混合气体67.2L(标准状况),经完全燃烧后放出的总热量为710.0kJ,并生成18g液态水,则燃烧前混合气体中CO的体积分数为( )
A.80%B.50%C.60%D.20%
答案 B
解析 根据生成18g液态H2O知混合气体中含1molH2,该反应产生的热量为
kJ=
285.8kJ。
CO燃烧放出的热量为710.0kJ-285.8kJ=424.2kJ,则CO的物质的量为n(CO)=
=1.5mol,V(CO)%=
×100%=50%。
【练基础落实】
1.已知:
(1)Zn(s)+1/2O2(g)===ZnO(s)
ΔH=-348.3kJ·mol-1
(2)2Ag(s)+1/2O2(g)===Ag2O(s)
ΔH=-31.0kJ·mol-1
则Zn(s)+Ag2O(s)===ZnO(s)+2Ag(s)的ΔH等于( )
A.-317.3kJ·mol-1B.-379.3kJ·mol-1
C.-332.8kJ·mol-1D.+317.3kJ·mol-1
2.已知25℃、101kPa条件下:
4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s)
ΔH=-2834.9kJ·mol-1
4Al(s)+2O3(g)===2Al2O3(s)
ΔH=-3119.1kJ·mol-1
由此得出的正确结论是( )
A.等质量的O2比O3能量低,由O2变为O3为吸热反应
B.等质量的O2比O3能量低,由O2变为O3为放热反应
C.O3比O2稳定,由O2变为O3为吸热反应
D.O2比O3稳定,由O2变为O3为放热反应
3O2(g)=2O3(g) ΔH=+284.2kJ·mol-1,所以O2变为O3的反应是吸热反应,O2的能量低,O2更稳定。
3.能源问题是人类社会面临的重大课题,H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质,它们的燃烧热依次为-285.8kJ·mol-1、-282.5kJ·mol-1、-726.7kJ·mol-1。
已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)+2H2(g)===CH3OH(l)。
则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为( )
A.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(l)ΔH=-127.4kJ·mol-1
B.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(l)ΔH=+127.4kJ·mol-1
C.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)ΔH=-127.4kJ·mol-1
D.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)ΔH=+127.4kJ·mol-1
4.已知火箭燃料二甲基肼(CH3—NH—NH—CH3)的燃烧热为-6000kJ·mol-1,则30g二甲基肼完全燃烧放出的热量为( )
A.1500kJB.3000KjC.6000kJD.12000kJ
【练方法技巧】
用关系式求反应热
5.在一定条件下,充分燃烧一定量的丁烷放出热量为QkJ(Q>0),经测定完全吸收生成的CO2需消耗5mol·L-1的KOH溶液100mL,恰好生成正盐,则此条件下反应C4H10(g)+
O2(g)===4CO2(g)+5H2O(g)的ΔH为( )
A.+8QkJ·mol-1B.+16QkJ·mol-1
C.-8QkJ·mol-1D.-16QkJ·mol-1
【综合拓展】
6.比较下列各组热化学方程式中ΔH的大小关系。
(1)S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH1
S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH2
ΔH1______ΔH2
(2)CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
ΔH1______ΔH2
(3)煤作为燃料有两种途径:
途径1——直接燃烧
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1<0
途径2——先制水煤气
C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH2>0
再燃烧水煤气:
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3<0
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH4<0
ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的关系式是______________________________________。
7.发射卫星时可用肼(N2H4)作燃料,用二氧化氮作氧化剂,这两种物质反应生成氮气和水蒸气。
已知:
N2(g)+2O2(g)===2NO2(g)ΔH=+67.7kJ·mol-1
N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)ΔH=-534kJ·mol-1
H2(g)+
F2(g)===HF(g)ΔH=-269kJ·mol-1
H2(g)+
O2(g)===H2O(g)ΔH=-242kJ·mol-1
(1)肼和二氧化氮反应的热化学方程式为__________________________;此反应用于火箭推进,除释放大量能量和快速产生大量气体外,还有一个很大的优点是______________。
(2)有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂,则反应释放的能量更大。
肼和氟反应的热化学方程式为__________________。
8.在298K、100kPa时,已知:
2H2O(g)===O2(g)+2H2(g) ΔH1
Cl2(g)+H2(g)===2HCl(g)ΔH2
2Cl2(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+2ΔH2
B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2
D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
9.已知:
(1)Fe2O3(s)+
C(s)===
CO2(g)+2Fe(s) ΔH1=+234.1kJ·mol-1
(2)C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-393.5kJ·mol-1
则2Fe(s)+
O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH是( )
A.-824.4kJ·mol-1B.-627.6kJ·mol-1
C.-744.7kJ·mol-1D.-169.4kJ·mol-1
10.100g碳燃烧所得气体中,CO占
体积,CO2占
体积,且
C(s)+
O2(g)===CO(g);ΔH(25℃)=-110.35kJ·mol-1,
CO(g)+
O2(g)===CO2(g);ΔH(25℃)=-282.57kJ·mol-1。
与这些碳完全燃烧相比较,损失的热量是( )
A.392.92kJB.2489.44kJ
C.784.92kJD.3274.3kJ
11.由磷灰石[主要成分Ca5(PO4)3F]在高温下制备黄磷(P4)的热化学方程式为
4Ca5(PO4)3F(s)+21SiO2(s)+30C(s)===3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4(g) ΔH
已知相同条件下:
4Ca5(PO4)3F(s)+3SiO2(s)===6Ca3(PO4)2(s)+2CaSiO3(s)+SiF4(g) ΔH1
2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)===P4(g)+6CaO(s)+10CO(g) ΔH2
SiO2(s)+CaO(s)===CaSiO3(s) ΔH3
用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示ΔH,ΔH=________。
12.已知25℃、101kPa时下列反应的热化学方程式为:
①CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l)
ΔH1=-870.3kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)===CO2(g)
ΔH2=-393.5kJ·mol-1
③H2(g)+
O2(g)===H2O(l)
ΔH3=-285.8kJ·mol-1
则反应:
④2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)在该条件下的反应热ΔH4=____________。
13.如果1个反应可以分几步进行,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,这个规律称为盖斯定律。
据此回答下列问题:
(1)北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷(C3H8),亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯(C3H6)。
丙烷脱氢可得丙烯。
已知:
C3H8(g)―→CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g)
ΔH1=+156.6kJ/mol
CH3CH===CH2(g)―→CH4(g)+HC≡CH(g)
ΔH2=+32.4kJ/mol
则相同条件下,丙烷脱氢得丙烯的热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)已知:
Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3(s)+10H2O(g)
ΔH1=+532.36kJ/mol
Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3·H2O(s)+9H2O(g) ΔH2=+473.63kJ/mol
写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式
________________________________________________________________________
14.化工生产中用烷烃和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体。
这种混合气体可用于生产甲醇和合成氨,对甲烷而言,有如下两个主要反应:
①CH4(g)+
O2(g)===CO(g)+2H2(g)
ΔH1=-36kJ·mol-1
②CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)
ΔH2=+216kJ·mol-1
由反应①、②推出总反应热为零的总反应方程式③,并求进料气中空气(O2的体积分数为21%)与水蒸气的体积比。
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