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反应焓变的计算
第1章 化学反应与能量转化
1.掌握反应焓变的计算方法。
2.理解盖斯定律含义并能熟练应用。
全自动量热仪
C(s) + O2(g) = CO(g)
1
2
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，
难以控制反应的程度不能直接测定反应热
H = ？
但是有些反应热是无法直接测定的。例如：
思考：如何计算它的反应热呢？
反应热研究的是化学反应前后焓的变化。
反应物
放热反应 ΔH<0
吸热反应 ΔH>0
反应物
焓
反应进程
反应产物
焓
反应进程
反应产物
在指定状态下，各种物质的焓都是确定的，因此从反应物变成产物，无论经过哪些步骤，它们焓的差值都是不变的。
【思考】能否设计路径计算2C(s) + O2(g) = 2CO(g)的 H？
2CO2 (g)
2C(s)+2O2(g)
2CO(g)+O2(g)
ΔH2
ΔH1
ΔH3
始态
终态
途径一
途径二
H1 + H2 = H3
H1 = H3 - H2
【思考】能否设计路径计算2C(s) + O2(g) = 2CO(g)的 H？
① 2C(s) + O2(g) = 2CO(g) H1=
② 2CO(g) + O2 (g) = 2CO2(g) H2=－566.0kJ·mol-1
③ 2C(s) + 2O2(g) = 2CO2(g) H3=－787.0kJ·mol-1
H1 + H2 = H3
H1 = H3 - H2
= -221.0 kJ·mol-1
【思考】如何设计测定N2(g) + 2O2(g) = 2NO2(g)的 H2的路径？
2NO2 (g)
N2(g)+2O2(g)
2NO(g)+O2(g)
ΔH2
ΔH1
ΔH3
始态
终态
途径一
途径二
H1 + H2 = H3
【思考】如何设计测定N2(g) + 2O2(g) = 2NO2(g)的 H2的路径？
① N2(g) + O2(g) = 2NO(g) H1=+180.0 kJ·mol-1
② 2NO(g) + O2 (g) = 2NO2(g) H2=-112.3 kJ·mol-1
③ N2(g) + 2O2(g) = 2NO2(g) H3=
H1 + H2 = H3
H3 = H1+ H2
= +67.7 kJ·mol-1
一、盖斯定律
一个化学反应无论是一步完成的还是分几步完成，反应热都是一样的。
从反应途径角度：A→D：
ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
＝－(ΔH4＋ΔH5＋ΔH6)
从能量守恒角度：
ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0
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。
意义
盖斯定律的提出要早于能量守恒定律的确认，是热化学领域发现的第一个定律，也是自然科学上首先得出的能量守恒和转化的规律性结论。盖斯定律是化学热力学发展的基础。
利用盖斯定律间接求算反应热
速率很慢的反应
不容易直接发生的反应
伴随副反应的反应
C (s) + H2O (g) = CO (g)+H2(g) H1=+131.5 kJ/mol
C (s) +CO2(g) = 2CO(g) H2=+172.5 kJ/mol
1.根据下列方程式，设计路径求得C (s) + 2H2O (g) = CO2 (g) + 2H2(g) H3
CO2 (g)+ 2H2 (g)+C(s)
2C(s)+2H2O (g)
2CO(g)+2H2(g)
ΔH2
2ΔH1
ΔH3
始态
终态
途径一
途径二
H3=+90.5 kJ/mol
H3 + H2 = 2 H1
H3 = 2 H1 - H2
我们都学过哪些反应焓变的计算方法呢？
二、反应焓变的计算
ΔH＝反应物的键能总和－反应产物的键能总和
1 mol P4含有6 mol P—P键
1 mol 晶体硅含有2 mol Si—Si键
1 mol 石墨晶体中含有1.5 mol C—C键
1 mol 金刚石含有2 mol C—C键
1 mol SiO2含有4 mol Si—O键
成键电子数
2
化学键数=
1、根据键能计算
白磷与氧气可发生如下反应：P4(g)＋5O2(g)=P4O10(g)。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P=O c kJ·mol－1、O=O d kJ·mol－1，根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是(　　)
A、(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1
B、(4c＋12b－6a－5d) kJ·mol－1
C、(4c＋12b－4a－5d) kJ·mol－1
D、(4a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1
A
乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：
已知：
化学键 C－H C－C C＝C H－H
键能/kJ·mol－1 412 348 612 436
计算上述反应的△H＝________ kJ·mol－1。
＋124
不变的地方不要管
则2O(g)=O2(g)的ΔH 为（ ）
A、428 kJ·mol-1 B、-428 kJ·mol-1
C、498 kJ·mol-1 D、-498 kJ·mol-1
共价键 H- H H-O
键能/(kJ·mol-1) 436 463
热化学方程式 2H2(g) + O2 (g)=2H2O(g) ΔH= -482kJ·mol-1 D
已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：
二、反应焓变的计算
ΔH＝反应产物的焓值总和－反应物的焓值总和
2、根据焓值计算
【练】理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g) HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是 (　　)
A、HCN比HNC稳定
B、该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1
C、1mol HCN的化学键断裂吸收186kJ的能量
D、使用催化剂，可以改变反应的反应热
D
二、反应焓变的计算
3、根据盖斯定律计算——设计路径法
①由A直接变成C，反应热为ΔH；
②由A变成B，B变成C，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2。
若反应物A变为反应产物C，可以有两个途径：
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
C
A
B
ΔH2
ΔH
ΔH1
二、反应焓变的计算
3、根据盖斯定律计算——加合法，即寻找目标法
抓住唯一物质，将系数和位置统一
第1步：正确写出化学方程式。
第2步：跟踪目标方程式的反应物和产物，寻找△H之间的关系，计算△H。
已知下列热化学方程式：
① CH3COOH（l）+ 2O2(g) ═2CO2（g）+2H2O（l） ΔH1＝﹣870.3 kJ/mol
② C (s) + O2（g）═CO2（g） ΔH2＝﹣393.5 kJ/mol
③ H2(g) + O2（g）═H2O（l） ΔH3＝﹣285.8 kJ/mol
则反应 2C(s) +2H2（g）+O2（g）＝CH3COOH（l）的焓变ΔH为（　　）
A．244.15kJ mol﹣1 B．﹣224.15kJ mol﹣1
C．488.3kJ mol﹣1 D．﹣488.3kJ mol﹣1
在方程式中只出现一次
同加异减，化系数
D
已知： ① C（s）+O2（g）═CO2（g）　 ΔH1
② 2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）　 ΔH2
③ TiO2（s）+2Cl2（g）═TiCl4（s）+O2（g）　ΔH3
则反应 TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）═TiCl4（s）+2CO（g）
的 ΔH为（　　）
A．ΔH3+2ΔH1+2ΔH2 B．ΔH3+2ΔH1+ΔH2
C．ΔH3+2ΔH1﹣2ΔH2 D．ΔH3+2ΔH1﹣ΔH2
D

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