第三节 化学反映热计算学案 (第一学时)
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【学习目的】: 1. 理解盖斯定律涵义,
2.能用盖斯定律进行关于反映热简朴计算。
【重、难点】:盖斯定律应用
【复习】 :1、什么叫热化学方程式?
2、H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g) △H1= -241.8kJ/mol 那么,H2燃烧热△H应当是多少?(已知: H2O(g)==H2O(l) △H2= -44kJ/mol)
【知识疏理】 :
在化学研究和生产应用中,往往要通过实验测定某些物质反映反映热,但 并不是所有反映都能精确测定出反映热。由于有些反映进行很慢,有些反映不易直接发生,有些反映产品不纯,这只能通过化学计算方式间接获得。
例如能否直接测出这个反映反映热:C(s)+1/2O2(g)==CO(g) ΔH =?
因很难控制使其只生成CO而无CO2,因而不能直接测出ΔH 。这就必要学习新知识来解决。
一、盖斯定律
1、概念: 。
或者说化学反映反映热只与
关于,而与 无关,这就是盖斯定律。 2、对盖斯定律图示理解
如由A到B可以设计如下两个途径:,
途径一:A-→B(△H) 途径二:A--→C—→B(△Hl+△H2)
则焓变△H 、△H1 、△H2关系可以表达为
即两个热化学方程式相加减时,△H也可同步相加减。 3、盖斯定律是哪些自然规律必然成果?
是质量守恒定律和能量守恒定律共同体现,反映是一步完毕还是分步完毕,最初反映物和最后身成物都是同样,只要物质没有区别,能量也不会有区别。 4、盖斯定律应用
如:图1和图2中,△H1、△H1、△H3三者之间关系分别如何?
△H1 图1 B △H2 △H3 C 图2 △H1 △H3 A B △H2 C
A 找出能量守恒等量关系(填写表中空白)
步 骤 (1) 找起点 (2) 找终点 (3) 过程 (4) 列式 5、盖斯定律应用实例
盖斯定律在生产和科学研究中有很重要意义。有些反映反映热虽然无法直接测得,但可通过间接办法测定。
例题1、试运用298K时下列反映焓变实验数据,
C(s)+ O2 (g)=CO2(g) △H1= -393.5 KJ·mol
-1
图1 A C A→B→C A→C △H1+△H2=△H3 图2 反映1
CO(g)+ 1/2O2 (g)=CO2(g) △H2= -283.0 KJ·mol
-1
反映2
计算在此温度下C(s)+1/2 O2 (g)=CO(g)反映焓变△H3. 反映3 办法1:以盖斯定律原理求解, 以规定反映为基准 (1)找起点C(s), (2)终点是CO2(g),
(3)总共经历了两个反映 C→CO2;C→CO→CO2。 (4)也就说C→CO2焓变为C→CO;CO→CO2之和。 则△H1=△H3+△H2
(5)求解:C→CO △H3=△H1— △H2= -110.5 KJ·mol
办法2:运用方程组求解,即两个热化学方程式相加减时,△H可同步相加减。 (1) 找出头、尾 ,同上。 (2) 找出中间产物 CO2 ,
(3) 运用方程组消去中间产物, 反映1-反映2=反映3 (4) 列式: △H1—△H2=△H3 (5) 求解可得△H3=△H1— △H2= - 110.5 KJ·mol运用方程组求解 ,是惯用解题办法。 归纳:运用方程组求解解题环节
①.拟定待求反映方程式;
②.找出待求方程式中各物质出当前已知方程式什么位置;
③.依照未知方程式中各物质计量数和位置需要对已知方程式进行解决,或调节计量数,或调节反映方向(此时△H要变化符号); ④.实行叠加并检查上述分析对的与否。
例2、科学家盖斯曾提出:“不论化学过程是一步完毕或分几步完毕,这个总过程热效应是相似。” 运用盖斯定律可测某些特殊反映热效应。
(1)P4 (s,白磷) +5O2(g)=P4O10(s) △H1= - 2983.2 KJ·mol
-1
-1 -1
(2)P (s,红磷) +5/4O2(g)=1/4P4O10(s) △H2= -738.5KJ·mol
则白磷转化为红磷热化学方程式_____________。相似状况下,能量较低是_________;白磷稳定性比红磷___________(填“高”或“低”)。
解析:依题意求:P4 (s,白磷) =4P (s,红磷) △H =? (3) O2 和P4O10是中间产物 已知方程:(3)=(1)— 4×(2) 据盖斯定律有:
△H =△H1—4△H2 =(?2983.2+4×738.5)kJ/mol= -29.2kJ/mol, 即P4 (s,白磷) =4P (s,红磷) △H = -29.2kJ/mol
白磷转化为红磷是放热反映,稳定性比红磷低(能量越低越稳定)
例3、实验中不能直接测出由石墨和氢气合成甲烷反映△H4 ,但可测出C(石墨)、H2、和CH4
燃烧热,请依照盖斯定律求△H4
CH4(g)+2O2(g) = CO2(g)+ 2H2O(l) ΔH1= -890.3 kJ/mol ① C(石墨,s)+O2(g) = CO2(g) △H2= 一393.5 kJ·mol
-1
-1
②
H2(g)+1/2O2(g)= H2O(l) △H3= -285.8 kJ/ mol ③ C(石墨,s)+ 2H2(g) = CH4(g) △H4 ④ 解析:已知方程: ④ = ② + 2×③ -- ① 据盖斯定律有:△H4 = △H2 + 2×△H3 -- ΔH1
= 一393.5 kJ·mol
-1
+ 2×(-285.8 kJ/ mol)--(-890.3 kJ/mol )
= 一74.8 kJ·mol
巩 固 练 习
1、已知:Zn(s)+ 1/2 O2(g)= ZnO(s) △H1= —351.1kJ/mol
Hg(l)+ 1/2 O2(g)= HgO(s) △H2= —90.7kJ/mol
-1
则反映Zn(s)+HgO(s)= ZnO(s)+Hg(l)焓变是 ( ) A.—441.8 kJ/mol B.—254.6 kJ/molC.—438.9 kJ/mol D.—260.4 kJ/mol
2、已知 ①.2C(s)+ O2(g) ===2CO(g)△H= -221.0 KJ·mol ,
②.2H2(g) +O2(g) ==2H2O(g)△H= -483.6KJ·mol
则制备水煤气反映C(s)+H2O(g) ==CO(g) +H2(g)△H为 ( )
A、+262.6KJ·mol B、+131.3KJ·mol
3、已知:由金红石?TiO2?制取单质Ti,涉及到环节为:
TiO2
镁/800C/Ar??Ti TiCl4????0-1
-1
-1-1
C、-352.KJ·mol D、-131.3KJ·mol
-1-1
① C(s)+O2(g) = CO2(g) ?H= -393.5kJ/mol ② 2CO(g)+O2(g)=== 2CO2(g) ?H= -566kJ/mol;
③ TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(g)+O2( g) ?H= +141kJ/mol 则 TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) =TiCl4(s)+2CO(g)?H为: ( ) A. -313.5kJ/mol B. +313.5kJ/mol C. -80.0kJ/mol D. +80.0kJ/mol
4、已知胆矾溶于水时溶液温度减少。胆矾分解热化学方程式为:CuSO4·5H2O(S)==CuSO4(S)+5H2O
-1
(l)
△H=+Q1KJ·mol 。室温下,若将1mol无水硫酸铜溶解为溶液时放热Q2KJ,则
( ) A、Q1 >Q2 B、Q1=Q2 C、Q1 已知:①.Sn (s、白)+2HC1 (aq) = Sn2 C1(aq) + H2(g) △H1 ②. Sn (s、灰)+2HC1 (aq) = Sn2 C1(aq) + H2(g) △H2 ③. Sn (s、△H3= +2.1 kJ/mol 下列说法对的是 ( ) A . △H1> △H2 B. 灰锡转化为白锡反映是放热反映 C. 锡在常温下以灰锡状态存在 D.锡制品长期处在低于13.2℃环境中会自然毁坏 6、盖斯定律在生产和科学研究中有很重要意义。有些反映反映热虽然无法直接测得,但可通过间接办法测定。现依照下列5个反映(由氨气、HCl和水制备NH4C1水溶液)。请判断反映④反映热为: _____________________________________ 。 ①.NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) △H= -176kJ/mol ②.NH3(g)+H2O(l)=NH3(aq) △H= -35.1kJ/mol ③.HCl(g)+H2O(l)=HCl(aq) △H= -72.3kJ/mol ④.NH4C1(s)+H2O(1)=NH4C1(aq) ⑤.NH3(aq)+HCl(aq)=NH4C1(aq) △H= -52.3kJ/mol 7、有些反映反映热虽然无法直接测得,但可以运用盖斯定律间接计算求得: 已知:C(石墨,s)+O2(g)=====CO2(g) △H1== 一393.5 kJ·mol 2H2(g)+ O2(g)===2H2O(1) △H2== 一571.6 kl·mol 2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(1) △H3=== 一2599.2 kJ·mol 则由C(石墨,s)和H2(g)反映生成lmol C2H2(g)时△H== kJ·mol。 8.把煤作为燃料可通过下列两种途径。 途径I:C(s)+O2(g)===CO2(g)(放热Ql kJ) -1 -1-1-1 灰) Sn (s、白) 途径Ⅱ先制水煤气: C(s) + H2O(g)===== CO(g)+ H2(g)(吸热Q2 kJ) 再燃烧水煤气:2CO(g)+O2(g)====2CO2(g) ;2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)(共放热Q3kJ) 试回答下列问题: (1)途径I放出热量 (填“>”、“=”、“<”) 途径Ⅱ放出热量。 (2)Q1、Q2、Q3数学关系式是 。 (3)由于制取水煤气反映里,反映物所具备总能量 (填“>”、“==”、“<”)生成物所具备总能量,因而在化学反映里,反映物就需要 能量才干转化为生成物,因而其反映条件为 (4)简述煤通过途径II作为燃料意义。