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第一章 化学反应与能量变化
第一节 化学反应的热效应
第3课时 反应焓变的计算
有些反应进行得很慢,有些反应不容易直接发生,有些反应的产品不纯(有副反应发生),这给测定反应热造成了困难。瑞士科学家盖斯在大量实验的基础上，总结出了一条规律，你知道具体内容和应用方法吗？
盖斯定律
盖斯定律：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。
化学反应的焓变（ΔH）只与反应体系的 始态和终态有关，而与反应的途径无关。
如何理解盖斯定律？
ΔH、ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4、ΔH5之间有何关系？
ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5
B
ΔH
A
C
ΔH1
ΔH2
好比一个人登山，不管选择什么途径，只要从山脚到了山顶，攀爬的高度总是一定的。
h
D
E
ΔH3
ΔH4
ΔH5
【例1】试利用298K时下述反应的实验数据，计算此温度下C（s，石墨）+ 1/2 O2（g）=CO（g）的反应焓变。C（s，石墨）+ O2（g）= CO2（g） △H1 = -393.5kJ mol-1CO （g） + 1/2 O2（g）= CO2（g） △H2 = -283.0kJ mol-1
解：设此反应分两步进行：
第一步：C（s，石墨）+ O2（g）= CO2（g） △H1 = -393.5kJ mol-1
第二步：CO2（g）= CO （g） + 1/2O2（g）△H2 ′= -△H2 = 283.0kJ mol-1
将上述两步反应相加得总反应为：C（s，石墨）+ 1/2 O2（g）=CO（g） △H3 = ？
根据盖斯定律，△H3 =△H1 + △H2 =-393.5kJ mol-1 + 283.0kJ mol-1
=-110.5kJ mol-1
答：298KC（s，石墨）+ 1/2 O2（g）=CO（g）的△H为-110.5kJ mol-1。
固态
液态
吸热
气态
吸热
吸热
　H2（g)+ O2(g)=H2O(l)；△H=－285.8KJ/mol
根据盖斯定律△H3 =△H1+△H2 ；H2O(l)═H2O(g)；△H=+44KJ/mol
学以致用
H2O(l)═H2O(g)；△H=
解：
H2（g)+ O2(g)=H2O(g)；△H2=－241.8KJ/mol
第二步：
将上述两步反应相加得总反应为：
H2O(l)═H2O(g)； △H3 = ？
第一步：
　H2O(l)=H2（g) + O2(g)；△H1=+285.8KJ/mol
H2（g)+ O2(g)=H2O(g)；△H=－241.8KJ/mol
试利用298K时下述反应的实验数据，计算此温度下
P4（s，白磷）= 4P（ s，红磷）的反应焓变。
P4（s，白磷）+ 5O2（g）= P4O10（S）,△H1 = -2983.2kJ mol-1
P（s，红磷）+ 5/4O2（g）=1/4P4O10（S）, △H2 = -738.5kJ mol-1
学以致用
根据盖斯定律△H3 =△H1+△H2 ′；
P4（s，白磷）= 4P（ s，红磷）；△H=- 29.2 kJ mol-1
解：
第二步：P4O10（S）= 4P（s，红磷）+ 5O2（g）,△H2 ′=4×△H2 = +2954kJ mol-1
将上述两步反应相加得总反应为：P4（s，白磷）= 4P（ s，红磷）； △H3 = ？
第一步：P4（s，白磷）+ 5O2（g）= P4O10（S）,△H1 = -2983.2kJ mol-1
盖斯定律应用三步流程
1、键能：原子间形成（或断裂）1mol化学键时释放（或吸收）的能量。
2、△H = ∑ (反应物的键能） —∑(反应产物的键能)
利用化学键的键能求焓变
【例】以下是部分共价键键能数据：H—S 364kJ mol-1，S—S 266kJ mol-1，S=O 522kJ mol-1，H—O 464kJ mol-1。试根据这些数据计算下面这个反应的焓变。
2H2S(g) + SO2(g) == 3S(g) + 2H2O(g) △H = ？
S8分子结构
△H = ∑ (反应物的键能） —∑(反应产物的键能)
= 4×∑(H-S）+2×∑(S=O）-8×∑(S-S）-4×∑(H-O）
= -1484kJ mol—1
【练一练】以下是部分共价键键能数据：P—P 198kJ mol-1，P—O360kJ mol-1，O=O 498kJ mol-1。 试根据这些数据计算下面这个反应的焓变。
P4(s,白磷) + 3O2(g) == P4O6(s) △H = ？
P4O6 分子结构
P4 分子结构
氧原子
磷原子
△H = ∑ (反应物的键能） —∑(反应产物的键能)
= 6×∑(P-P）+3×∑(O=O）-12×∑(P-O）
= -1638kJ mol—1
化学反应焓变的计算
一、 △H= H生成物- H反应物
二、盖斯定律：与反应条件（途径）无关
三、 △H= ∑反应物的键能- ∑生成物键能
燃烧热、能源
1．燃烧热（摩尔燃烧焓）
燃烧热
含义
单位
意义
表示
特点
101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的 氧化物时所放出的热量
kJ·mol-1或kJ/mol
如:C的燃烧热为ΔH=-393.5kJ·mol-1，表示在25℃ 、101kPa条件下，1molC(s)完全燃烧生成 CO2(g)放出393.5kJ的热量
如:C的燃烧热用热化学方程式表示为C(s)+O2(g)=CO2(g) ，ΔH=-393.5 kJ·mol-1
一物质燃烧一定放热,故物质燃烧热的ΔH一定为负值燃烧热
2．能源
能源
化石燃料
新能源
煤
石油
天然气
属于不可再生能源
开源节流
开发新能源
节约现有能源
特点
解决办法
太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能、 生物质能
资源丰富，没有或很少污染，属可再生能源
优点
例：已知：C(s)+O2(g)=CO2(g); △H1= - Q1kJ/mol
2C(s)+O2(g)=2CO(g); △H2= - Q2kJ/mol
写出CO燃烧的热化学方程式
根据盖斯定律△H3 =△H1+△H2 ′；
CO(g) + 1/2O2(g)= CO2(g)；△H= Q2- Q1 kJ mol-1
解：
第二步：CO(g)=C(s)+ 1/2O2(g); △H2 ′=1/2△H2 =+Q2kJ/mol
将上述两步反应相加得总反应为：CO(g) + 1/2O2(g)= CO2(g)； △H3 = ？
第一步：C(s)+O2(g)=CO2(g); △H1= - Q1kJ/mol
课堂练习
1.已知X+Y==M+N为吸热反应，对该反应的下列说法中正确的是（ ）A.X的能量一定低于M的能量 B.Y的能量一定低于N的能量C.X和Y的总能量一定低于M和N的总能量 D.因该反应为吸热反应，故该反应一定要加热才可发生
2.下列反应中生成物的总能量大于反应物总能量的是（ ）
A.氢气在氧气中燃烧 B.铁丝在氧气中燃烧
C.硫在氧气中燃烧 D.焦碳在高温下与水蒸气反应
C
D
3.已知某反应的焓变小于零，则下列叙述正确的是（ ）A.该反应一定是放热反应
B. 该反应一定是吸热反应C.该反应反应物的总能量一定大于产物的总能量D.该反应产物的总能量一定大于反应物的总能量4.下列各图中，表示正反应是吸热反应的是（ ）
C
A
5.发射卫星时可用肼（N2H4）为燃料，用二氧化氮为氧化剂，这两种物质反应生成氮气和水蒸气。
已知；N2(g)+2O2(g)==2NO2(g) ΔΗ1=+67.7 kJ/mol ①
N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(g) ΔΗ2= -534 kJ/mol ②
试计算1mol肼和二氧化氮完全反应时放出的热量为 kJ，写出肼和二氧化氮反应的热化学方程式 。
【解析】
根据盖斯定律有：②-1/2① 得N2H4(g) +NO2(g) == 3/2N2(g)+2H2O(g)
ΔΗ=-534 kJ/mol-1/2×67.7 kJ/mol=-567.85 kJ/mol
热化学方程式：2N2H4(g) +2NO2(g) == 3N2(g)+4H2O(g) ΔΗ=-1135.7 kJ/mol
再见!

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