1、第 2 课时 热化学方程式 反应焓变的计算 目标导航 预习导引 1.认识热化学方程式的意义,能正确书写热化学方程式。 2.了解化学在解决能源危机中的重要作用及常用的节能方 法 1.认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。 2.能用盖斯定律进行有关焓变的简单计算 目标导航 预习导引 一 二 一、热化学方程式 1.在热化学中,把一个化学反应中物质的变化和反应的焓变同时 表示出来的化学方程式称为热化学方程式。 2.书写热化学方程式应注意的问题: (1)要在物质的化学式后面用括号标明反应物和生成物的状态。 一般用英文小写字母g、l、s分别表示物质的气态、液态和固态。 水溶液中溶质则用aq表示。
2、 (2)在H后要注明温度,因为在不同温度下进行同一反应,其反应 焓变是不同的。如果不标明温度和压强,则表示在298 K、101 kPa 条件下的反应热。 (3)H的单位是kJ mol-1或J mol-1。 目标导航 预习导引 一 二 (4)在热化学方程式中,物质化学式前面的化学计量数(或系数)表 示物质的量,可以用整数或简单分数表示。同一化学反应,热化学 方程式中物质的化学计量数不同,H也不同。根据焓的性质,若热 化学方程式中各物质的化学计量数加倍,则H的数值也加倍;若反 应逆向进行,则H改变符号,但绝对值不变。 目标导航 一 二 预习导引 二、反应焓变的计算 盖斯定律:一个化学反应,不论是一
3、步完成,还是分几步完成,其总 的焓变是相同的。如下图所示:反应物A变为生成物D,可以有两个 途径:由A直接变成D,反应热为H;由A经过B变成C,再由C变 成D,每步的反应热分别是H1、H2、H3。则H与H1、H2、 H3的关系为H=H1+H2+H3。 目标导航 一 二 预习导引 预习交流 热化学方程式表示的意义有哪些? 答案：热化学方程式的意义: 热化学方程式既能表示物质的变化,又能表示反应的焓变; 焓变除跟物质的量有关外,还与反应物和生成物的聚集状态有 关; 热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量,不代表 各物质的分子数,因此热化学方程式中的化学计量数可以是整数, 也可以是分数,但焓
4、变也随化学计量数的变化而变化。 问题导学 即时检测 一 二 一、热化学方程式 活动与探究 试比较以下两个热化学方程式: .2H2(g)+O2(g)2H2O(l) H=-571.6 kJ mol-1 .H2(g)+1 2O2(g) H2O(l) H=-285.8 kJ mol-1 写出书写热化学方程式应注意什么问题? 答案：热化学方程式用焓变表示反应过程的能量变化。若为 放热反应,H为“-”,表示体系焓降低;若为吸热反应,H为“+”,表示 体系焓升高。 由于反应物和生成物的聚集状态不同,焓变H不同,因此,必须 注明各物质的聚集状态,气体用“g”,液体用“l”,固体用“s”,溶液用 “aq”。热化
5、学方程式中一般不注明“”和“”。 问题导学 即时检测 一 二 热化学方程式中的计量数是表示参加反应的物质的物质的量。 由于H与物质的物质的量成正比,如果化学方程式中各物质的化 学计量数加倍,则H也要加倍。当反应逆向进行时,其H数值相等, 符号相反。 热化学方程式一般不要写反应条件。 H的单位为“Jmol-1”或“kJmol-1”。 问题导学 即时检测 一 二 迁移与应用 例1在2016中国南京甲醇产业大会上,甲醇燃料被寄予厚望,已 知:(导学号52160006) 2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H1=-571.8 kJ mol-1; CH3OH(g)+1 2O2(g) CO2(g)+2H
6、2(g) H2=-192.9 kJ mol-1 (1)甲醇蒸气完全燃烧的热化学方程式为 。 (2)反应中的能量变化如图所示,则H2= (用含有E1、 E2的字母表示)。 问题导学 即时检测 一 二 (3)101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出 的热量,叫做该物质的燃烧热,则H2(g)的燃烧热为 。 (4)请你分析H2(g)作为能源比甲醇蒸气作为能源的优点: (写 出两点即可)。 解析：(1)根据盖斯定律,反应+反应可得甲醇蒸气完全燃烧 的热化学方程式为:CH3OH(g)+3 2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=- 764.7 kJ mol-1。 (2)反
7、应的最终能量变化只与始态、终态能量有关,与中间状态无 关,故 H2=E1-E2。 (3)根据燃烧热的定义可知,H2(g)的燃烧热为571.8 2 kJ mol-1=285.9 kJ mol-1。 (4)氢气的燃烧产物对环境无影响,而且完全燃烧放出的热量较 高。 问题导学 即时检测 一 二 H=-764.7 kJ mol-1 (2)E1-E2 (3)285.9 kJ mol-1 (4)H2燃烧的产物是水,对环境无任何污染;等质量的H2完全燃烧 放出的热量比CH3OH(g)的高(其他合理答案也可) 答案：(1)CH3OH(g)+3 2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) 问题导学 即时检测 一
8、 二 迁移训练根据碘与氢气反应的热化学方程式 ()I2(g)+H2(g)2HI(g) H=-9.48 kJ mol-1 ()I2(s)+H2(g)2HI(g) H=+26.48 kJ mol-1 下列判断正确的是( ) (导学号52160007) A.254 g I2(g)中通入2 g H2(g),反应放热9.48 kJ B.1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJ C.反应()的产物比反应()的产物稳定 D.反应()的反应物总能量比反应()的反应物总能量低 答案：D 问题导学 即时检测 一 二 由于焓变H与测定条件(温度、压强等)有关,因此书写热化学 方程式时应注明H
9、的测定条件。绝大多数化学反应的H是在298 K、101 kPa下测定的,因此若不注明则指298 K、101 kPa。 热化学方程式中各物质的化学计量数仅表示该物质的物质的 量,并不表示物质的分子数或原子数。因此热化学方程式中各物质 的化学计量数可以是整数,也可以是分数。 H的单位为“J mol-1”或“kJ mol-1”。其真正含义是指化学方程 式中的各物质的物质的量用“mol”来衡量时,所对应的能量变化是 多少焦(或千焦),并非特指“1 mol物质参加反应时,吸收或放出的热 量”。 问题导学 即时检测 一 二 二、反应焓变的计算 活动与探究 请举例描述盖斯定律的内容。 答案：化学反应的反应热
10、只与反应体系的始态(各反应物)和终 态(各生成物)有关,而与反应的途径无关。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 是相同的,这就是盖斯定律。 例如:由AB可以设计以下两个途径: 途径一:AB(H)途径二:ACB(H1+H2)则H=H1+H2 问题导学 即时检测 一 二 迁移与应用 例2利用盖斯定律回答下列问题:已知热化学方程式: (导学号 52160008) 由金刚石转化为石墨的热化学方程式 为 ,由热化学方程式看来,更稳 定的碳的同素异形体是 。 C(s,金刚石)+O2(g)CO2(g)H=-395.4 kJ mol-1 C(s,石墨)+O2(g)
11、CO2(g)H=-394 kJ mol-1 解析：将反应减去反应得:C(s,金刚石) C(s,石墨) H=-1.4 kJ mol-1;由于金刚石转化为石墨为放热反应,因此石墨比 金刚石稳定。 答案：C(s,金刚石) C(s,石墨) H=-1.4 kJ mol-1 石墨 问题导学 即时检测 一 二 反应热效应只与反应体系的始态、终态有关。 给定热化学方程式的反应热总值一定。 热化学方程式之间可以进行数学处理,反应热也可以进行相应 处理。 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 7 1.已知反应:101 kPa 时,2C(s)+O2(g)2CO(g) H=-221 kJ mol-1 稀溶液中,
12、H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) H=-57.3 kJ mol-1 下列结论正确的是( ) A.1 mol碳完全燃烧时H-110.5 kJ mol-1 B.的反应热为221 kJ mol-1 C.浓硫酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水时放出的热量为-57.3 kJ mol-1 D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水,放出57.3 kJ 热量 解析：1 mol碳燃烧转化为CO放出热量为110.5 kJ,则1 mol 碳完全 燃烧转化为二氧化碳放出的热量将大于此数值,放热越多,H越小。 的反应热应为-221 kJ mol-1。浓硫酸溶于水要放热且放出的热量 应为正值,单位为kJ
13、。由于醋酸是弱酸,电离时吸热,故放出的热量 应小于57.3 kJ。 答案：A 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 7 2.下列热化学方程式书写正确的是( ) 解析：A中没有标明物质的聚集状态;C中H的单位不正确,应为 kJ mol-1;D中因为碳和氧气反应是放热反应,H为负。 答案：B A.2SO2+O22SO3 H=-196.6 kJ mol-1 B.H2(g)+1 2O2(g) H2O(l) H=-285.8 kJ mol-1 C.2H2(g)+O2(g)2H2O(l) H=-571.6 kJ D.C(s)+O2(g)CO2(g) H=+393.5 kJ mol-1 问题导学 即时
14、检测 1 2 3 4 5 6 7 3.已知:2Zn(s)+O2(g)2ZnO(s) H1=-701.0 kJ mol-1; 2Hg(l)+O2(g)2HgO(s) H2=-181.6 kJ mol-1, 则反应Zn(s)+ HgO(s) ZnO(s)+ Hg(l)的H为( ) (导学号 52160009) A.+519.4 kJ mol-1 B.+259.7 kJ mol-1 C.-259.7 kJ mol-1 D.-519.4 kJ mol-1 解析：反应的焓值可由盖斯定律直接求出。即1-2 2 =-259.7 kJ mol-1。 答案：C 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 7 4
15、.根据下列热化学方程式: C(s)+O2(g)CO2(g) H1=-393.5 kJ mol-1 H2(g)+1 2O2(g) H2O(l) H2=-285.8 kJ mol-1 CH3COOH(l)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(l) H3=-870.3 kJ mol-1 可以计算出2C(s)+2H2(g)+O2(g) CH3COOH(l)的反应热为 ( ) (导学号52160010) A.H=+244.1 kJ mol-1 B.H=-488.3 kJ mol-1 C.H=-996.6 kJ mol-1 D.H=+996.6 kJ mol-1 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5
16、6 7 解析：由盖斯定律可知,将2+2-即可得 2C(s)+2H2(g)+O2(g) CH3COOH(l),同理该热化学方程式的反 应热H=2H1+2H2-H3=-488.3 kJ mol-1。 答案：B 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 7 5.(2016课标全国甲,26改编)联氨(又称肼,N2H4,无色液体)是一种应 用广泛的化工原料,可用作火箭燃料。 上述反应热效应之间的关系式为H4= , 联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为 。 解析：根据盖斯定律知反应2-反应2-反应即可得反应 ,则H4=2H3-2H2-H1。联氨具有强还原性,N2O4具有强氧化 性,二者易发生自发的
17、氧化还原反应,反应放出大量的热并产生大 量气体,所以联氨和N2O4可用作火箭推进剂。 答案：2H3-2H2-H1 反应放热量大、产生大量气体 已知2O2(g)+N2(g)N2O4(l) H1 N2(g)+2H2(g)N2H4(l) H2 O2(g)+2H2(g)2H2O(g) H3 2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g) H4=-1 048.9 kJ mol-1 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 7 6.写出下列反应的热化学方程式:(1)N2(g)与H2(g)反应生成1 mol NH3(g),放出46.1 kJ热量 。 (2)1 mol C(石墨)与适量H2O(
18、g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.3 kJ 热量 。 解析：热化学方程式的书写要求有三点:标明各物质的聚集状态; 化学方程式中各物质的化学计量数可以是整数或分数,且与热量 成正比;H表示放热时,其符号为负;表示吸热时,其符号为正。 答案：(1)1 2N2(g)+ 3 2H2(g) NH3(g) H=-46.1 kJ mol-1 (2)C(s,石墨)+H2O(g)CO(g)+H2(g) H=+131.3 kJ mol-1 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 7 7.2015课标全国,27(1)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。 利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)
19、在催化剂作用下合成甲醇, 发生的主要反应如下: (导学号52160011) 回答下列问题: 已知反应中相关的化学键键能数据如下: 由此计算H1= kJ mol-1;已知H2=-58 kJ mol-1,则H3= kJ mol-1。 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H1 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H2 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H3 化学键 HH CO CO HO CH E/(kJ mol-1) 436 343 1 076 465 413 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 7 解析：由反应H1=(反应物键能)-(产物键能) 代入求得H1=(1 076+2436-3413-343-465) kJ mol-1=-99 kJ mol-1。 由盖斯定律,H3=H2-H1=-58 kJ mol-1+99 kJ mol-1=+41 kJ mol-1。 答案：-99 +41
