高中化学选修4课件_4盖斯定律及其应用

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第一章 化学反应与能量 盖斯定律及其应用 1 、已知： H 2 (g)+Cl 2 (g)=2HCl(g) △H=-184.6kJ/mol 则反应 HCl(g)=1/2H 2 (g)+1/2Cl 2 (g) 的 △H 为（ ） A.+184.6 kJ/mol B.-92.3 kJ/mol C.-369.2 kJ/mol D.+92.3 kJ/mol 复习 : D 2 、甲硅烷（ SiH 4 ）是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成 SiO 2 和水。已知室温下 1g 甲硅烷自燃放出 44.6kJ 热量，其热化学方程式为： _____________________________________________ SiH 4 (g)+O 2 (g)=SiO 2 (s)+H 2 O(l) △H=-1427.2kJ/mol 规律 : “ 正逆 ” 反应的反应热效应数值相等，符号相反 2 3 、已知 H + (aq)+OH - (aq)=H 2 O(l) △H=-57.3kJ/mol ，计算下列反应中放出的热量。 （ 1 ）用 20g NaOH 配成稀溶液跟足量稀盐酸反应，放出热量为 kJ 。 （ 2 ）用 0.1molBa(OH) 2 配成稀溶液跟足量稀硝酸反应，放出热量为 kJ 。 （ 3 ）用 1mol 醋酸稀溶液和足量 NaOH 溶液反应，放出的热量 （大于、小于、等于） 57.3kJ ，理 由是 。 28.65 11.46 小于 醋酸是弱电解质，只是少部分电离，发生电离时要吸热，中和时放热较少 3 298K ， 101kPa 时，合成氨反应的热化学方程式 N 2 (g)+3H 2 (g)=2NH 3 (g) △ H =- 92.38kJ/mol 。 在该温度下，取 1 mol N 2 (g) 和 3 mol H 2 (g) 放在一密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，测得反应放出的热量总是少于 92.38kJ ，其原因是什么？ 该反应是可逆反应，在密闭容器中进行 , 该反应将达到平衡状态 , 1molN 2 (g) 和 3molH 2 (g) 不能完全反应生成 2 mol NH 3 (g) ，因而放出的热量总小于 92.38kJ 温故知新 4 H 2 (g)+1/2O 2 (g)==H 2 O(g) △H 1 =-241.8kJ/mol 那么， H 2 的燃烧热 △H 究竟是多少？如何计算？ 已知： H 2 O(g)==H 2 O(l) △H 2 =-44kJ/mol H 2 (g)+1/2O 2 (g)==H 2 O(l) △H=△H 1 +△H 2 =-285.8kJ/mol 下列数据 △H 1 表示燃烧热吗？ 判断 ① ② ③ ①+②=③ 5 思考 如何测出下列反应的反应热 ： C(s)+1/2O 2 (g)==CO(g ) Δ H 1 =? ① C(s)+1/2O 2 (g)==CO(g ) Δ H 1 =? ② CO(g)+1/2O 2 (g)== CO 2 (g) Δ H 2 =-283.0kJ/mol ③ C(s)+O 2 (g)==CO 2 (g) Δ H 3 =-393.5kJ/mol 不能很好的控制反应的程度，故 不能直接通过实验测得 △H 1 ① + ② = ③ ， 则 Δ H 1 + Δ H 2 =Δ H 3 所以， Δ H 1 =Δ H 3 -Δ H 2 =-393.5kJ/mol+283.0kJ/mol =-110.5kJ/mol 上两例应用了什么规律？ 6 影响反应热的因素 1 、与温度、压强有关 2 、与物质的状态有关 3 、与反应物的用量有关 4 、与反应条件（途径）无关 —— 盖斯定律 7 盖斯定律 不管化学反应是分一步完成 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。 8 A B 请思考：由起点 A 到终点 B 有多少条途径？ 从不同途径由 A 点到 B 点的位移有什么关系 ? 登山的高度与上山的途径无关，只与起点和终点的相对高度有关 9 △H 2 > 0 △H 1 < 0 S （始态） L （终态） △H 1 +△H 2 ≡ 0 10 如何理解盖斯定律？ Δ H 、 Δ H 1 、 Δ H 2 之间有何关系？ ΔH=Δ H 1 +Δ H 2 B Δ H A C Δ H 1 Δ H 2 11 有些化学反应进行很慢或不易直接发生，很难直接测得这些反应的反应热，可通过盖斯定律获得它们的反应热数据。 2 、盖斯定律的应用 关键 与 方法：把热化学方程式当数学方程式，满足数学方程式的一切运算法则，联立求解。 12 例 1 ：已知下列各反应的焓变 ① Ca(s)+C(s, 石墨 )+3/2O 2 (g)=CaCO 3 (s) △H 1 = -1206.8 kJ/mol ② Ca(s)+1/2O 2 (g)=CaO(s) △H 2 = -635.1 kJ/mol ③ C(s, 石墨 )+O 2 (g)=CO 2 (g) △H 3 = -393.5 kJ/mol 试求 ④ CaCO 3 (s)=CaO(s)+CO 2 (g) 的焓变 △H 4 =+178.2kJ/mol ④=② ＋ ③ － ① 13 例 2 ：按照盖斯定律，结合下述反应方程式回答问题 , 已知： ①NH 3 (g)+HCl(g)=NH 4 Cl(s) △H 1 =-176kJ/mol ②NH 3 (g)+H 2 O(l)=NH 3 (aq) △H 2 =-35.1kJ/mol ③HCl(g) +H 2 O(l)=HCl(aq) △H 3 =-72.3kJ/mol ④NH 3 (aq)+ HCl(aq)=NH 4 Cl(aq) △H 4 =-52.3kJ/mol ⑤NH 4 Cl(s)+2H 2 O(l)= NH 4 Cl(aq) △H 5 = ？ 则第 ⑤ 个方程式中的反应热 △H 是 ________ 。 根据盖斯定律和上述反应方程式得： ⑤=④+③+②-① ， 即 △H 5 = +16.3kJ/mol 14 例 3 ：写出石墨变成金刚石的热化学方程式 (25℃,101kPa 时 ) 石墨变成金刚石 查燃烧热表知： ①C( 石墨， s)+O 2 (g)=CO 2 (g) △H 1 =-393.5kJ/mol ②C( 金刚石， s)+O 2 (g)=CO 2 (g) △H 2 =-395.0kJ/mol 所以， ①- ② 得： C( 石墨， s) = C( 金刚石， s) △H=+1.5kJ/mol 15 例 4 ：同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点 “ 不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的 ” 。已知： ①P 4 (s 、白磷 )+5O 2 (g)=P 4 O 10 (s)△H 1 =-2983.2 kJ/mol ②P(s 、红磷 )+5/4O 2 (g)=1/4P 4 O 10 (s) △H 2 = -738.5 kJ/mol 试写出白磷转化为红磷的热化学方程式 。 P 4 (s 、 白磷 )= 4P(s 、 红磷 ) △=-29.2kJ/mol ① － 4×② ： 16 你知道神六的火箭燃料是什么吗？ 例 5 ：某次发射火箭，用 N 2 H 4 （肼）在 NO 2 中燃烧，生成 N 2 、液态 H 2 O 。已知： ① N 2 (g)+2O 2 (g)==2NO 2 (g) △H 1 =+67.2kJ/mol ② N 2 H 4 (g)+O 2 (g)==N 2 (g)+2H 2 O(l) △H 2 =-534kJ/mol 假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式。 2 N 2 H 4 (g)+ 2NO 2 (g)= 3 N 2 (g)+4H 2 O(l) △H=-1135.2kJ/mol 2 × ② － ① ： 17 思考： 为什么在热化学反应方程式中通常可不表明反应条件？ 正逆反应的反应热效应数值相等，符号相反。 “ + ” 不能省去。 练习 1. 已知石墨的燃烧热： △H=-393.5kJ/mol (1) 写出石墨的完全燃烧的热化学方程式 (2) 二氧化碳转化为石墨和氧气的热化学方程式 热化学方程式还可以表示 理论可进行实际难进行 的化学反应 ①C( 石墨， s)+O 2 (g)=CO 2 (g) △H =-393.5kJ/mol ②CO 2 (g)=C( 石墨， s)+O 2 (g) △H =+393.5kJ/mol 18 2. 已知 25℃ 、 101kPa 下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为 C( 石墨 )+O 2 (g)=CO 2 (g) △H= － 393.51kJ·mol － 1 C( 金刚石 )+O 2 (g)=CO 2 (g) △ H= － 395.41kJ·mol － 1 据此判断，下列说法中正确的是 ( ) A 、由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 B 、由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高 C 、由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 D 、由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高 A 19 3. 已知 ① CO(g)+1/2O 2 (g)=CO 2 (g) ΔH 1 = － 283.0 kJ/mol ② H 2 (g)+1/2O 2 (g)=H 2 O(l) ΔH 2 = － 285.8 kJ/mol③C 2 H 5 OH(l)+ 3O 2 (g)=2CO 2 (g)+3H 2 O(l) ΔH 3 =-1370 kJ/mol 试计算 ④2CO(g) ＋ 4H 2 (g)=H 2 O(l) ＋ C 2 H 5 OH(l) 的 ΔH   【解】： 根据盖斯定律，反应 ④ 不论是一步完成还是分几步完成，其反应热效应都是相同的。下面就看看反应 ④ 能不能由 ①②③ 三个反应通过加减乘除组合而成，也就是说，看看反应 ④ 能不能分成 ①②③ 几步完成。 ①×2 + ②×4 - ③ = ④ 　　　    所以， ΔH ＝ ΔH1×2 ＋ ΔH2×4 － ΔH3       ＝－ 283.2×2 － 285.8×4 ＋ 1370 ＝－ 339.2 kJ/mol 20 4. 在 100 g 碳不完全燃烧所得气体中， CO 占 1/3 体积， CO 2 占 2/3 体积，且 C(s)+1/2O 2 (g)=CO(g) △H= － 110.35kJ/mol CO(g)+1/2O 2 (g)=CO 2 (g) △H= － 282.57kJ/mol 与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是（ ） 392.92 kJ B. 2489.44 kJ C. 784.92 kJ D. 3274.3 kJ H C 21