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第一章 化学反应的热效应
第二节 反应热的计算
高二化学
新人教化学选择性必修一《化学反应原理》
【情境引入】火箭推进剂
火箭是把航天器送入太空的重要运载工具之一,依靠推进剂的燃烧获得推力。肼(N2H4)是一种良好的火箭推进剂,其与适当的氧化剂(如过氧化氢、氧气、NO2等)配合,可组成可贮存液体推进剂。该推进剂燃烧时间较长,放出的能量大, 产生的推力强,而且比较容易控制。
【思考与讨论】该反应用于火箭推进,除释放大量热和快速产生大量气体外,还有一个很大的优点,你能简单描述一下吗
产物为N2和H2O,无污染。
【学习任务】 反应热的计算
【活动一】液态肼与液态过氧化氢混合反应时,即产生大量氮气和水蒸气,并放出大量热。若每生成14gN2,放出642 kJ的热量,你能写出该反应的热化学方程式吗 若消耗0.5mol液态肼,放出的热量是多少
N2H4(l)+2H2O2(l)
N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-642kJ/mol　
321 kJ
火箭是把航天器送入太空的重要运载工具之一,依靠推进剂的燃烧获得推力。肼(N2H4)是一种良好的火箭推进剂,其与适当的氧化剂(如过氧化氢、氧气、NO2等)配合,可组成可贮存液体推进剂。该推进剂燃烧时间较长,放出的能量大, 产生的推力强,而且比较容易控制。
【学习任务】 反应热的计算
火箭是把航天器送入太空的重要运载工具之一,依靠推进剂的燃烧获得推力。肼(N2H4)是一种良好的火箭推进剂,其与适当的氧化剂(如过氧化氢、氧气、NO2等)配合,可组成可贮存液体推进剂。该推进剂燃烧时间较长,放出的能量大, 产生的推力强,而且比较容易控制。
N2H4(g)+O2(g)
化学键 N—N N—H O=O O—H N—N
键能/(KJ/mol） 193 391 497 463 946
【活动二】在液态肼与氧气混合反应时,也可放出大量热。已知:
你能写出该反应的热化学方程式吗
N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-544 kJ/mol
【学习任务】 反应热的计算
【活动三】在科学研究和工业生产中，常常需要了解反应热。许多反应热可以通过实验直接测定，但是有些反应热是无法直接测定的。请判断以下反应是否可以直接测定，说出你的理由。
C(s) + 1/2O2(g) = CO (g)
该反应的反应热是无法直接测定的。因为 C燃烧时不可能全部生成CO，总有一部分CO2生成。上述反应热是冶金工业中非常有用的数据，如何获得呢
名称 化学式(状态) ΔH/(kJ/mol)
碳（石墨） C(s) -393.5
氢气 H2(g) -285.8
一氧化碳 CO(g) -283.0
甲烷 CH4(g) -890.3
乙醇 CH3CH2OH(l) -1 366.8
某些物质的燃烧热（25℃、101kPa）
【 思考与讨论】请你利用上表格中的数据计算反应C(s) + 1/2O2(g) = CO (g) 的△H，并谈谈你的依据。
化学家盖斯从大量的实验中总结出一条规律：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。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。
B
A
C
ΔH3
ΔH2
ΔH1
ΔH3 = ΔH1 + ΔH2
课本P15
化学家盖斯(G.H.Hess, 1802- -1850)
盖斯定律
【学习任务】 反应热的计算
名称 化学式(状态) ΔH/(kJ/mol)
碳（石墨） C(s) -393.5
氢气 H2(g) -285.8
一氧化碳 CO(g) -283.0
甲烷 CH4(g) -890.3
乙醇 CH3CH2OH(l) -1 366.8
【学习任务】 反应热的计算
（3）C(s) + 1/2O2(g) = CO (g)，△H3 =？
实验测得 ：
（1）C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1= - 393.5kJ/mol
（2）CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH2= - 283.0kJ/mol
某些物质的燃烧热（25℃、101kPa）
能量
△H1
△H2
△H3
CO2(g)
C(s)+O2(g)
CO(g)+1/2O2(g)
（3）C(s) + 1/2O2(g) = CO (g)，△H3 =？
解决问题 ：
（1）C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1= - 393.5kJ/mol
（2）CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH2= - 283.0kJ/mol
ΔH1 = ΔH2+ ΔH3
ΔH3 = ΔH1－ ΔH2
=- 393.5kJ/mol －(-283.0kJ/mol）
=- 110.5kJ/mol
【学习任务】 反应热的计算
【结论】若某个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而得到，则该反应的反应热也可以由这几个反应的反应热相加减而得到。
“同侧相加，异侧相减”
ΔH3
ΔH1
【活动四】火箭发射时可以用肼（N2H4，液态）作燃料，NO2作氧化剂。
已知：① N2(g) + 2O2(g) = 2NO2(g) △H1= +66.4 kJ/mol
② N2H4(l) + O2(g) = N2(g) + 2H2O(g) △H2= -534 kJ/mol
试计算 2N2H4(l) + 2NO2(g) = 3N2(g) + 4H2O(g) 的△H。
方法：②×2－①
△H= - 1134.4kJ/mol
只出现在②式，系数为2，且与②式同侧
只出现在①式，系数相同，与①式为异侧
【学习任务】 反应热的计算
“同侧相加，异侧相减”
火箭是把航天器送入太空的重要运载工具之一,依靠推进剂的燃烧获得推力。肼(N2H4)是一种良好的火箭推进剂,其与适当的氧化剂(如过氧化氢、氧气、NO2等)配合,可组成可贮存液体推进剂。该推进剂燃烧时间较长,放出的能量大, 产生的推力强,而且比较容易控制。
① 定目标方程式，给已知方程式编号。
②结合目标方程式中关键物质(只出现一处)找位置(同侧还是异侧)
③利用同侧相加、异侧相减进行处理，并调整计量数
④叠加计算(注意带正负号运算)
【学习任务】 反应热的计算
小结:利用盖斯定律计算反应热的一般步骤
总结：反应热的计算依据及方法
计算依据 计算方法
热化学方程式 热化学方程式与数学上的方程式相似,可以左右颠倒同时改变正负号,各项的化学计量数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数
盖斯定律 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ΔH相加或相减,得到一个新的热化学方程式
燃烧热 可燃物完全燃烧产生的热量=可燃物的物质的量×其燃烧热
化学键的变化 ΔH=反应物的化学键断裂所吸收的能量和-生成物的化学键形成所放出的能量和
反应物和生成物的总能量 ΔH=E生成物-E反应物
【学习任务】 反应热的计算
1. （1）0.3 mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中完全燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ热量，其热化学方程式为
　 　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）常温下14克CO在足量氧气中充分燃烧，放出141.3 KJ热量，写出该热化学方程式。
B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)　　 △H= -2165 kJ/mol
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=-282.6 kJ/mol
【学习任务】 反应热的计算
【学习评价】
【学习评价】
即课本P17第6题
-① -② + ③
3、已知在微生物的作用下，NH4+经过两步反应被氧化成 NO3-，两步反应的焓变如下图所示
根据图示信息，计算1mol NH4+(aq)全部被氧化成 NO3-(aq)的△H。
【学习任务】 反应热的计算
4、甲醇是一种新型的汽车动力燃料,工业上可通过CO和H2化合来制备甲醇气体(结构简式为CH3OH)。部分化学键的键能数据如下表:
化学键 C—C C—H H—H C—O C← O H—O
键能(kJ/mol) 348 413 436 358 1072 463
已知CO中的化学键为C←O,则工业制备甲醇的热化学方程式为
　　　　　　　　 　 。
【学习任务】 反应热的计算
【学习任务】 反应热的计算
【高考链接】(2020课标Ⅱ,28改编)乙烷在一定条件可发生如下反应: C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)　ΔH1,相关物质的燃烧热数据如下表所示:
物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
燃烧热ΔH/(kJ·mol-1) -1560 -1411 -286
ΔH1=　　　　kJ·mol-1。
【学习任务】 反应热的计算
(2019北京理综,27节选)已知反应器中还存在如下反应:
ⅰ.CH4(g)+H2O(g)= CO2(g)+H2(g)　ΔH2
ⅱ.CO(g)+H2O(g)= CO(g)+3H2( g) ΔH1
ⅲ.CH4(g)= C(s)+2H2(g)　ΔH3
……
ⅲ为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用______________________________　　　　　　　　　　反应的ΔH。
(2017课标Ⅰ,28节选)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为　　　　　　　　　　　　　　　　 　 、
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,制得等量H2所需能量较少的是　　　　　。
【学习任务】 反应热的计算
[2019·全国卷Ⅰ，28(3)]我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH_____0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝_____eV，写出该步骤的化学方程式__________________________________________________________。
【学习任务】 反应热的计算

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