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第一章 化学反应的热效应
第二节　反应热的计算
新课导入
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。
例如，对于化学反应：
C燃烧时不可能全部生成CO，总有一部分CO2生成(难以控制反应的程度)，因此该反应的反应热是无法直接测定的。
该反应的反应热是冶金工业中非常有用的数据，能否利用一些已知反应的反应热来计算其他反应的反应热呢？
1836年，俄国化学家盖斯，提出了盖斯定律为我们解决了这个问题。
任务一 盖斯定律的内容
反应热测定的发展简史
法国科学家拉瓦锡和拉普拉斯设计了一个简单的冰量热计，利用被融化的冰的重量来测定反应热。
误差较大
任务一 盖斯定律的内容
化学家盖斯改进了拉瓦锡和拉普拉斯的冰量热计，从而较为准确地测量了许多化学反应的热效应。通过大量实验，盖斯发现：
盖斯定律内容: 一个化学反应，不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。
特点：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。
ΔH1
始态
终态
ΔH1
盖斯
任务一 盖斯定律的内容
盖斯定律: 如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是一样的。
ΔH = ΔH1 + ΔH2
ΔH1+ΔH2 = ΔH3+ΔH4+ΔH5
ΔH =
盖斯定律的提出，为反应热的研究提供了极大的方便，使一些不易测定或无法测定的化学反应的反应热可以通过推算间接求得
【典例1】很难直接测得C(s) + 1/2O2(g) = CO (g) 的反应热，但我们可通过
盖斯定律获得它的反应热数据。
已知①C(s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
②CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1
应用盖斯定律求解：
ΔH1＝ΔH＋ΔH2 则：
ΔH ＝ΔH1－ΔH2
＝－393.5 kJ·mol－1－(－283.0 kJ·mol－1)
＝－110.5 kJ·mol－1。
三者的关系如图
任务二 应用盖斯定律计算反应热
方法一：虚拟路径法
目标方程式：
可由已知方程
方法总结：写出目标方程式，确定“过渡物质”(要消去的物质)，
然后用消元法逐一消去“过渡物质”，导出“四则运算式”。
方法二：代数运算法
C(s) + 1/2O2(g) ＝ CO(g) ΔH3=？
① C(s) + O2(g) ＝ CO2(g) ΔH1= 393.5kJ/mol
② CO(g) + 1/2O2(g) ＝ CO2(g) ΔH2= 283.0kJ/mol
ΔH3 = ΔH1 ΔH2 = 393.5 kJ/mol ( 283.0 kJ/mol）= 110.5 kJ/mol
任务二 应用盖斯定律计算反应热
（1）确定要求反应热的待求方程式（目标方程式）。
（2）分析其反应物、生成物在条件方程式中的位置，明确根据已知方程式如何得到目标方程式（加减乘除）。
（3）根据方程式的运算方式得出△H的计算方式
（△H必须带符号进行计算）。
“同边相减，不同边相加”（消元）
任务二 应用盖斯定律计算反应热
方法二：代数运算法方法总结
【典例4】已知:
①CO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g)　ΔH1＝－283.0 kJ·mol－1
②H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(l)　ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1
③C2H5OH(l)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH3＝－1370 kJ·mol－1
试计算 ④2CO(g)＋4H2(g)＝H2O(l)＋C2H5OH(l) 的 ΔH =
【解析】①×2＋②×4－③＝④
ΔH＝ΔH1×2＋ΔH2×4－ΔH3
＝－283.2 kJ·mol－1×2－285.8 kJ·mol－1×4＋1 370 kJ·mol－1
＝－339.6 kJ·mol－1
任务二 应用盖斯定律计算反应热
1、（1）已知：①2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) △H1＝－221.0 kJ·mol－1
②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g) △H2＝－483.6kJ·mol－1
则制备水煤气的反应③C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g)的△H等于__________________
____________________________________________________________________________________
（2）已知反应：
①H2(g) + O2(g) = H2O(g) ΔH1
② N2(g) + O2(g) = NO2(g) ΔH2
③ N2(g) + H2(g) =NH3(g) ΔH3
则反应2NH3(g) + O2(g) =2NO2(g) + 3H2O(g)的ΔH=_____________________
＋131.3 kJ·mol－1
3ΔH1 + 2ΔH2 - 2ΔH3
根据盖斯定律： (①-②)：C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g) ΔH=131.3kJ mol－1
随堂检测
(1)H2与O2反应生成气态水的热化学方程式是
_____________________________________________________。
2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1
462.9
【典例2】氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究特点。已知：①4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－115.6kJ·mol－1
②H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)　ΔH＝－184 kJ·mol－1
(2)断开1 mol H—O所需能量为_______kJ。
③
任务三 利用键能计算反应热
化学键 H-H O=O Cl-Cl
键能 kJ·mol－1 436 496 243
【变式1】白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2=P4O10。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
任务三 利用键能计算反应热
A
物质 CO2 (C=O) CH4 (C－H) P4 (P－P) SiO2 (Si－O) 石墨 金刚石 S8 (S－S) Si
键数 2 4 6 4 1.5 2 8 2
常见物质中的特殊化学键数目
ΔH＝反应物总键能－生成物总键能=E吸-E放
任务三 利用键能计算反应热
【典例】火箭发射时可用肼(N2H4，液态)作燃料，液态肼与O2反应生成N2和水蒸气。有关该反应的能量变化曲线如图所示，写出该反应的热化学方程式：
N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－534 kJ/mol
任务四 利用反应物和生成物的总能量计算反应热
【变式1】电石气是一种常见燃料，C2H2(g) + 5/2 O2(g) ＝ 2CO2(g) + H2O(l) ΔH 有关化学反应的能量变化如右图所示，已知断裂1mol化学键所需的能量（kJ）：O=O为500、C-H为410，则断裂1molC≡C 键所需的能量（kJ）是（ ）
A．840 B．1590 C．900 D．1250
A
任务四 利用反应物和生成物的总能量计算反应热
ΔH＝生成物的总能量 - 反应物的总能量
ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1
ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝＋c kJ·mol－1
任务四 利用反应物和生成物的总能量计算反应热
任务五 反应热的计算在实际生产生活中的应用
【典例】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,反应的化学方程式为:
4FeS2+11O2====== 2Fe2O3+8SO2
在25℃和101kPa时,1 mol FeS2(s)完全燃烧生成Fe2O3(s)和SO2(g)时放出853kJ的热量。这些热量(工业中叫做“废热”)在生产过程中得到了充分利用,大大降低了生产成本,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。
(2)计算理论上1kg黄铁矿(FeS2的含量为90%)完全燃烧放出的热量。
【典例】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：
C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+ 6H2O(1) Δ H=-2 800 kJ/mol
计算100g葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热量。
C6H12O6的摩尔质量为180 g·mol-1。
100 g C6H12O6的物质的量为：0.556 mol
C6H12O6完全氧化时产生的热量为：0.556 mol×2 800 kJ/mol＝1557 kJ
任务五 反应热的计算在实际生产生活中的应用
盖斯定律
内容
特点
计算方法
虚拟路径法
代数运算法
一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。
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。
课堂小结
反应热的计算
利用热化学方程式
运用盖斯定律
直接求算
间接求算
课堂小结
键能
总能量法

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