高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第3節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算課件 新人教版選修4.ppt

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成才之路 化學(xué),路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修④,化學(xué)反應(yīng)與能量,第一章,第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算,第一章,●新知導(dǎo)學(xué),分幾步,相同,始態(tài),終態(tài),途徑,發(fā)生變化,物質(zhì),很慢,直接發(fā)生,產(chǎn)品不純,副反應(yīng)發(fā)生,測(cè)定,蓋斯定律,間接,熱化學(xué)方程式,蓋斯定律,燃燒熱,列方程法,估算法,十字交叉法,1．登山的高度與上山的途徑是否有關(guān)？化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱是否與反應(yīng)的途徑有關(guān)？,●自主探究,提示：人們?cè)诘巧綍r(shí)，往往有多條路徑可以選擇，但不論選擇哪條路徑，從山腳爬到山頂，總的上升高度并不改變。即登山的高度與上山的途徑無(wú)關(guān)。,,化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。因?yàn)樵谥付ǖ臓顟B(tài)下各種物質(zhì)的焓值都是確定且唯一的，因此無(wú)論經(jīng)過(guò)哪些步驟從反應(yīng)物變成反應(yīng)產(chǎn)物，它們的差值是不會(huì)改變的，即反應(yīng)焓變是一樣的。,2．蓋斯定律在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有何重要意義？ 提示：有的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱能夠直接測(cè)定，有的化學(xué)反應(yīng)由于反應(yīng)很慢或者產(chǎn)物不純等原因無(wú)法直接測(cè)定其反應(yīng)熱，蓋斯定律的應(yīng)用很好地解決了這一難題。,1．蓋斯定律的內(nèi)容 不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成，還是分幾步完成，其總的反應(yīng)熱是相同的。換句話說(shuō)，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。 蓋斯定律記憶口訣：蓋斯定律蓋斯提，大小只由始終定；途徑再多不頂用，計(jì)算方法有多種，基本方法蓋斯定，加減乘除處理好。,蓋斯定律,●教材點(diǎn)撥,2．對(duì)蓋斯定律的理解 (1)從途徑角度 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與過(guò)程無(wú)關(guān)。就像登山到山頂(如圖)，不管選哪一條路走，從A點(diǎn)到B點(diǎn)，山的海拔總是不變。,,3．蓋斯定律在科學(xué)研究中的重要意義 因?yàn)橛行┓磻?yīng)進(jìn)行得很慢，有些反應(yīng)不容易發(fā)生，有 些反應(yīng)的產(chǎn)品不純(有副反應(yīng)發(fā)生)，這給測(cè)定反應(yīng)熱造成 了困難。此時(shí)如果應(yīng)用蓋斯定律，就可以間接地把它們的反應(yīng)熱計(jì)算出來(lái)。,4．運(yùn)用蓋斯定律解題的常用方法。 通常有兩種方法： 其一，虛擬路徑法：如C(s)＋O2(g)===CO2(g)，可設(shè)置如下：ΔH1＝ΔH2＋ΔH3,,(2015經(jīng)典習(xí)題選萃)實(shí)驗(yàn)中不能直接測(cè)出由石墨和氫氣反應(yīng)生成甲烷的ΔH，但可測(cè)出下面幾個(gè)反應(yīng)的熱效應(yīng)：,●典例透析,【解析】 方法一：因?yàn)榉磻?yīng)式①②③和④之間有以下關(guān)系：②＋③2－①＝④。 所以ΔH4＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH1＝－393.5＋2(－285.8)－(－890.3)＝－74.8(kJmol－1) 方法二：也可以設(shè)計(jì)一個(gè)途徑，使反應(yīng)物經(jīng)過(guò)一些中間步驟最后回到產(chǎn)物： 可見(jiàn)，ΔH4＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH1＝－74.8 kJmol－1 【答案】 ΔH4＝－74.8 kJmol－1,,【點(diǎn)評(píng)】 應(yīng)用蓋斯定律進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)要注意： (1)當(dāng)熱化學(xué)方程式乘以或除以某數(shù)時(shí)，ΔH也相應(yīng)乘以或除以某數(shù)。 (2)當(dāng)熱化學(xué)方程式進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí)，ΔH也同樣要進(jìn)行加減運(yùn)算，且要帶“＋”“－”符號(hào)，即把ΔH看做一個(gè)整體進(jìn)行運(yùn)算。,(3)通過(guò)蓋斯定律計(jì)算比較反應(yīng)熱的大小時(shí)，同樣要把ΔH看做一個(gè)整體。 (4)在設(shè)計(jì)的反應(yīng)過(guò)程中常會(huì)遇到同一物質(zhì)固、液、氣三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化，物質(zhì)的狀態(tài)由“固→液→氣”變化時(shí)，會(huì)吸熱；反之會(huì)放熱。 (5)當(dāng)設(shè)計(jì)的反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號(hào)相反。,1．(2015重慶理綜)黑火藥是中國(guó)古代的四大發(fā)明之一，其爆炸的熱化學(xué)方程式為： S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) ΔH＝x kJmol－1 已知：碳的燃燒熱ΔH1＝a kJmol－1 S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2＝b kJmol－1 2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝c kJmol－1 則x為( ) A．3a＋b－c B．c－3a－b C．a(chǎn)＋b－c D．c－a－b,●變式訓(xùn)練,解析：本題已知的三個(gè)熱化學(xué)方程式為： ①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝a kJmol－1 ②S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2＝b kJmol－1 ③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝c kJmol－1 由蓋斯定律可推出，3①＋②－③可得熱化學(xué)方程式S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) ΔH＝x kJmol－1＝(3a＋b－c)kJmol－1，因此A項(xiàng)正確。 答案：A,1．反應(yīng)熱的計(jì)算方法和類(lèi)型 (1)根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算：反應(yīng)熱與反應(yīng)物各物質(zhì)的物質(zhì)的量成正比。 (2)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的能量計(jì)算：ΔH＝生成物的能量和－反應(yīng)物的能量和。,反應(yīng)熱的計(jì)算,●教材點(diǎn)撥,(3)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的鍵能計(jì)算：ΔH＝反應(yīng)物的鍵能和－生成物的鍵能和。 (4)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算：將熱化學(xué)方程式進(jìn)行適當(dāng)?shù)摹凹印薄皽p”等變形后，由過(guò)程的熱效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算、比較。 (5)根據(jù)物質(zhì)燃燒放熱數(shù)值計(jì)算：Q(放)＝n(可燃物)ΔH。 (6)根據(jù)公式進(jìn)行計(jì)算：Q＝cmΔt。,2．反應(yīng)熱的計(jì)算常用的解題方法 (1)列方程法：思路是先寫(xiě)出熱化學(xué)方程式，再根據(jù)熱化學(xué)方程式所體現(xiàn)的物質(zhì)與反應(yīng)熱間的關(guān)系直接求算反應(yīng)熱。 (2)估算法：根據(jù)熱化學(xué)方程式所表示反應(yīng)的熱效應(yīng)與混合物燃燒放出熱量，大致估算各成分的比例。此法主要應(yīng)用于解答選擇題，根據(jù)題給信息找出大致范圍，便可以此為依據(jù)找出答案，此法解題快速、簡(jiǎn)便。,(3)十字交叉法：混合物燃燒放熱求比例問(wèn)題，既可以采用常規(guī)的列方程組法，也可以采用十字交叉法。 (4)將熱化學(xué)方程式看做數(shù)學(xué)中的代數(shù)方程，擴(kuò)大或縮小一定倍數(shù)后，直接加減或移項(xiàng)變形，得到需要的熱化學(xué)反應(yīng)，再以此為依據(jù)計(jì)算求解或比較反應(yīng)熱大小等。,3．反應(yīng)熱的計(jì)算應(yīng)注意的問(wèn)題 (1)運(yùn)用熱化學(xué)方程式進(jìn)行反應(yīng)熱的計(jì)算，可以從反應(yīng)式中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積、反應(yīng)熱等對(duì)應(yīng)關(guān)系，列式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。 (2)注意熱化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)只表示物質(zhì)的物質(zhì)的量，必須與ΔH相對(duì)應(yīng)，如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍。尤其是利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱時(shí)，熱化學(xué)方程式可以直接相加減，化學(xué)計(jì)量數(shù)必須與ΔH相對(duì)應(yīng)。 (3)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱是指按所給形式反應(yīng)完全時(shí)的反應(yīng)熱。 (4)正、逆反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號(hào)相反。,(2015經(jīng)典習(xí)題選萃)在298 K、1.01105 Pa下，將22 g CO2通入750 mL 1 molL－1 NaOH溶液中充分反應(yīng)，測(cè)得反應(yīng)放熱x kJ。已知在該條件下，將1 mol CO2通入1 L 2 molL－1 NaOH溶液中充分反應(yīng)放出y kJ的熱量。則CO2與NaOH溶液反應(yīng)生成NaHCO3的熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)正確的是( ),●典例透析,A．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH＝－(2y－x)kJmol－1 B．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH＝－(2x－y)kJmol－1 C．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH＝－(4x－y)kJmol－1 D．2CO2(g)＋2NaOH(l)===2NaHCO3(l) ΔH＝－(8x－2y) kJmol－1,1 mol CO2通入1 L 2 molL－1 NaOH溶液中充分反應(yīng)放出y kJ的熱量，可得②CO2(g)＋2NaOH(aq)===Na2CO3(aq)＋H2O(l) ΔH＝－y kJmol－1。①4－②，得CO2(g)＋NaOH (aq) ===NaHCO3(aq) ΔH＝－(4x－y)kJmol－1，故C項(xiàng)正確。D項(xiàng)中NaOH、NaHCO3存在于溶液中，不是液體，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】 C,(1)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，5 g甲醇(CH3OH)在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水時(shí)釋放出113.5 kJ 的熱量，試寫(xiě)出甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式：___________________。,(3)依據(jù)蓋斯定律可以對(duì)某些難以通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定的化學(xué)反應(yīng)的焓變進(jìn)行推算。 已知：①C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ/mol ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ/mol ③2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－2 599 kJ/mol 根據(jù)蓋斯定律，計(jì)算298 K時(shí)由C(石墨，s)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反應(yīng)的焓變：___________________。,●變式訓(xùn)練,解析：根據(jù)蓋斯定律，由第二個(gè)反應(yīng)減去第一個(gè)反應(yīng)可得：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)，則ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝－110.5 kJmol－1－(－241.8 kJmol－1)＝＋131.3 kJmol－1，A項(xiàng)正確。 答案：A,3．紅磷P(s)和Cl2(g)發(fā)生反應(yīng)生成PCl3(g)和PCl5(g)。反應(yīng)過(guò)程和能量關(guān)系如下圖所示(圖中的ΔH表示生成1 mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù))。,,根據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)P和Cl2反應(yīng)生成PCl3的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_________ ____________________________________________________。 (2)PCl5分解成PCl3和Cl2的熱化學(xué)方程式為_(kāi)___________ _______________________________________________。 (3)P和Cl2分兩步反應(yīng)生成1 mol PCl5的ΔH3＝________，P和Cl2一步反應(yīng)生成1 mol PCl5的ΔH4________(填“”“”或“＝”)ΔH3。,【答案】 B,解析：將方程式依次編號(hào)為①、②、③，由蓋斯定律得：③＝①－②，即ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－351.1 kJ/mol－(－90.7 kJ/mol)＝－260.4 kJ/mol，故選A。 答案：A,解析：認(rèn)真觀察已知反應(yīng)和目標(biāo)反應(yīng)，將已知反應(yīng)分別記為①、②，應(yīng)用蓋斯定律，由反應(yīng)①＋②2即可解題。 答案：D,4．(2014高考重慶卷)已知：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝a kJmol－1 2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－220 kJmol－1 H—H、O===O和O—H鍵的鍵能分別為436、496和462 kJmol－1，則a為( ) A．－332 B．－118 C．＋350 D．＋130,解析：本題考查蓋斯定律和反應(yīng)熱的相關(guān)計(jì)算，意在考查考生的化學(xué)計(jì)算能力。根據(jù)蓋斯定律由題給的兩個(gè)熱化學(xué)方程式可得：2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋(2a＋220) kJmol－1，則有：4462 kJmol－1－2436 kJmol－1－496 kJmol－1＝(2a＋220) kJmol－1，解得a＝＋130，故選項(xiàng)D正確。 答案：D 誤區(qū)警示：用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱時(shí)，錯(cuò)誤地應(yīng)用生成物的總鍵能減去反應(yīng)物的總能量，或計(jì)算H2O的總鍵能時(shí)，忽視1 mol H2O含有2 mol H—O鍵，導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤。,5．CO和H2可作為能源和化工原料，應(yīng)用十分廣泛。 已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJmol－1 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝－483.6 kJmol－1 ③C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH3＝＋131.3 kJmol－1 則反應(yīng)CO(g)＋H2(g)＋O2(g)===H2O(g)＋CO2(g)的ΔH＝________kJmol－1。 標(biāo)準(zhǔn)狀況下的水煤氣(CO、H2)33.6 L與氧氣反應(yīng)生成CO2和H2O，反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移________mol電子。,答案：－524.8 3,蓋斯簡(jiǎn)介 蓋斯，瑞士化學(xué)家，1802年8月8日生于瑞士日內(nèi)瓦市一個(gè)畫(huà)家家庭，三歲時(shí)隨父親定居俄國(guó)莫斯科，因而在俄國(guó)上學(xué)和工作。1825年畢業(yè)于多爾帕特大學(xué)醫(yī)學(xué)系，并獲得醫(yī)學(xué)博士學(xué)位。1826年棄醫(yī)專攻化學(xué)，并到瑞典斯德哥爾摩柏濟(jì)力阿斯實(shí)驗(yàn)室專修化學(xué)，從此與柏濟(jì)力阿斯結(jié)成了深厚的友誼?；貒?guó)后到烏拉爾做地質(zhì)調(diào)查和勘探工作，后又到伊爾庫(kù)茨克研究礦物。1828年由于在化學(xué)上的卓越貢獻(xiàn)被選為圣彼得堡科學(xué)院院士，旋即被聘為圣彼得堡工藝學(xué)院理論化學(xué)教授兼中央師范學(xué)院和礦業(yè)學(xué)院教授。,蓋斯早年從事分析化學(xué)的研究，曾對(duì)巴庫(kù)附近的礦物和天然氣進(jìn)行分析，作出了一定成績(jī)，之后還曾發(fā)現(xiàn)蔗糖可氧化成糖二酸。1830年專門(mén)從事化學(xué)熱效應(yīng)測(cè)定方法的改進(jìn)，曾改進(jìn)拉瓦錫和拉普拉斯的冰量熱計(jì)，從而較準(zhǔn)確地測(cè)定了化學(xué)反應(yīng)中的熱量。1840年經(jīng)過(guò)許多次實(shí)驗(yàn)，他總結(jié)出一條規(guī)律：在任何化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的熱量，不論該反應(yīng)是一步完成的還是分步進(jìn)行的，其總熱量變化是相同的。這就是舉世聞名的蓋斯定律。,