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(共16张PPT)
第一章 化学反应的热效应
第二节 反应热的计算
第2课时 反应热的计算
学习目标
1. 强化对盖斯定律的运用。
2. 熟练掌握运用有关反应热的计算方法和技巧。
方法一：根据能量图像计算
反应热的计算
H = (E2-E1) kJ/mol
= (a-b) kJ/mol
= -c kJ/mol
H = (E2-E1) kJ/mol
= (a-b) kJ/mol
= +c kJ/mol
生成物的总能量E2
反应物的总能量E1
H = 生成物能量-反应物能量
生成物的总能量E2
反应物的总能量E1
根据图像所给信息，写出N2(g)与H2(g)反应生成NH3(g)或NH3(l)的热化学反应方程式。
N2(g) + H2(g) == NH3(g) ΔH = (a－b) kJ/mol
N2(g) + H2(g) == NH3(l) ΔH= [a－(b+c)] kJ/mol
1 mol N+3 mol H
mol N2(g)+ mol H2(g)
1 mol NH3(g)
1 mol NH3(l)
E=a kJ
E=b kJ
E=c kJ
能量E
增加
方法二：根据物质的键能计算
下列是常温下一些物质化学键的键能
化学键 C—H C—F H—F F—F
键能/(kJ·mol-1) 414 489 565 155
根据键能计算反应CH4(g) + 4F2(g) == CF4(g) + 4HF(g) 的反应热ΔH。
ΔH = 断键吸收的总能量－成键释放的总能量
= (414×4 + 155×4)－ (489×4 + 565×4)
= –1940 kJ · mol－1
H = 反应物总键能-生成物总键能
方法三：根据热化学反应方程式计算
FeS2(s) + O2(g) == Fe2O3(s) + 2SO2(g) ΔH=－853 kJ/mol
【例1】黄铁矿(主要成分为FeS2)的燃烧是工业上制硫酸时得到SO2的途径之一，反应的黄雪方程式为：
4FeS2 + 11O2 === 2Fe2O3 + 8SO2
在25 ℃和101 kPa时，1 mol FeS2(s)完全燃烧生成Fe2O3(s)和SO2(g)时放出853 kJ热量。这些热量(工业中叫“废热”)在生产中得到了充分的利用，大大降低了生成成本，对于节约资源、能源循环利用具有重要意义。
(1)请写出FeS2燃烧的热化学方程式
高温
1 kg黄铁矿中所含FeS2的物质的量：
n(FeS2) = (1000 g×90%) ÷ 120 g/mol = 7.5 mol
1 kg黄铁矿(FeS2的含量为7.5 mol)完全燃烧放出的热量：
7.5 mol × 853 kJ/mol = 6398 kJ
(2)计算理论上1 kg黄铁矿(FeS2的含量为90%)完全燃烧放出的热量。
记住(1)中热化学反应方程式所表示的意义，将题干中的其他物理量转换成物质的量。
【例2】葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一，设它在人体组织中完全氧化时的热化学方程式为：
计算100 g葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热量。
C6H12O6(s) + 6O2(g) == 6CO2(g) + 6H2O(l) ΔH=－2800 kJ/mol
【解】n(葡萄糖) = 100 g ÷ 180 g/mol = 0.566 mol
100 g葡萄糖完全燃烧放出的热量:
0.566 mol × 2800 kJ/mol = 1557 kJ
方法四：根据盖斯定律计算
盖斯定律：化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应途径无关。
ΔH＝ ΔH1 ＋ ΔH2 ＋ ΔH3
盖斯定律的表达：
已知下列热化学方程式
① 2C(s) + O2(g) == 2CO(g) ΔH1= - 221 kJ/mol
② 2H2(g) + O2(g) == 2H2O(g) ΔH2 = - 484 kJ/mol
计算 C(s) + H2O(g) == CO(g) + H2(g) 的ΔH
Δ H = +131.5 kJ/mol
【例3】焦炭与水蒸气反应、甲烷与水蒸气反应均是工业上制取氢气的重要方法。这两个反应的热化学方程式分别为：
试计算CH4(g) == C(s) + 2H2(g) 的ΔH。
① C(s) + H2O(g) == CO(g) + H2 (g) ΔH1 = +131.5 kJ/mol
② CH4(g) + H2O(g) == CO(g) + 3H2(g) ΔH2= +205.9 kJ/mol
【解】分析各化学反应方程式关系可得：
可由②－①运算得到方程 CH4(g) == C(s) + 2H2(g)
则ΔH = ΔH2 －ΔH1 = +205.9 kJ/mol －131.5 kJ/mol = +74.4 kJ/mol
即 CH4(g) == C(s) + 2H2(g) ΔH= +74.4 kJ/mol
课堂小结
反应热的计算方法
根据物质的键能计算
根据热化学方程式计算
根据盖斯定律计算
根据能量图像计算
课堂练习
1. 如图所示，E1=393.5 kJ/mol，E2=395.4 kJ/mol，下列说法正确的是（　　）
A. C(石墨，s) == C(金刚石，s) ΔH= +1.9 kJ/mol
B. 石墨和金刚石的转化是物理变化
C. 金刚石的稳定性强于石墨
D. 1 mol金刚石和1 mol O2化学键断裂吸收的能量总和大于1 mol CO2分子中化学键断裂吸收的能量
A
2. 甲烷的燃烧热ΔH＝－890.0 kJ·mol－1，1600 g CH4在25 ℃，101 kPa时充分燃烧生成液态水放出的热量约为（　　） 　　　　　　　　　　　　　　　　
A. －8.90×104 kJ/mol B. 8.90×104 kJ/mol
C. 8.90×104 kJ D.－8.90×104 kJ
C
3. 4 g硫粉完全燃烧时放出37 kJ热量，该反应的热化学方程式是：
_____________________________________________________________
S(s) + O2(g) == SO2(g) ΔH＝－296 kJ/mol
课堂练习
5. 已知两个热化学方程式：H2(g)+1/2O2(g) = H2O(1)； ΔH=－285.8 kJ/mol
C3H8(g)+5O2(g) = 3CO2(g)+4H2O(1)；ΔH=－2220 kJ/mol
H2和C3H8的混合气体共5 mol，完全燃烧时放热3847 kJ，则混合气体中H2与C3H8的体积比约为（　　）
A. 1∶1 B. 1∶3 C. 3∶1 D. 1∶4
C
4. 已知下列热化学方程式：
① Fe2O3(s)＋3CO(g)＝2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－25 kJ·mol－1
② 3Fe2O3(s)＋CO(g)＝2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH＝－47 kJ·mol－1
则Fe3O4被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式为：_____________________________________________________________
Fe3O4(s)＋4CO(g) == 3Fe(s)＋4CO2(g) ΔH＝－14 kJ·mol－1
课堂练习
6. 我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4和CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应
(a) CH4(g) + CO2(g) == 2CO(g) + 2H2(g) ΔH1
(b) CO2(g) + H2(g) == CO(g) + H2O(g) ΔH2
(c) CH4 (g) == C(s) + 2H2(g) ΔH3
(d) 2CO(g) == CO2(g) + C (s) ΔH4
(e) CO(g) + H2(g) == H2O(g) + C(s) Δ H5
根据盖斯定律，反应a的Δ H1= (写出一个代数式即可)
Δ H2 + Δ H3 － Δ H5
或 Δ H3－ Δ H4
课堂练习
本节内容结束

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