1、第2课时反应焓变的计算案例探究 如果你家住广州，假期想去北京旅游。摆在你面前的可能有多条路线，多种交通工具。例如，你可以选择汽车、火车、轮船、飞机等，甚至可以中途替换，可以经郑州到北京，也可以过上海到北京，但都具有相同的目的，安全到达北京。 其实，不管你采用何种方式到达北京，就你自身位置移动来看，都可看作从广州到了北京，初始位置和末位置不会发生变化，也就是说虽然路程可以不同，但位移却是完全相同的。 化学反应中也存在类似的规律，像著名的盖斯定律。 1836年盖斯经过许多次实验，总结出一条规律：在任何化学反应过程中的热量，不论该反应是一步完成的还是分步进行的，其总热量变化是相同的，1860年以热的
2、加和性守恒定律形式发表。这就是举世闻名的盖斯定律。 盖斯定律是断定能量守恒的先驱，也是化学热力学的基础。当一个不能直接发生的反应要求反应热时，便可以用分步法测定反应热并加和起来而间接求得。故而我们常称盖斯是热化学的奠基人。自学导引 一、盖斯定律 问题1：什么是盖斯定律？盖斯提出的热的加和性守恒定律的含义是什么？ 答：盖斯定律是指： 。 盖斯定律的含义：“一个化学反应的焓变只与反应的 和 有关，而与其反应的 无关。”也就是说：“当一个反应的 和 一定，不管它中间进行了多么复杂的反应，只要是生成物的种类一定，其焓变就是一个 。” 问题2：盖斯定律的本质是什么？ 问题3：利用盖斯定律计算时应注意什么
3、？ 答：（1） ：把热化学方程叠加类似于整式的运算，叠加时应遵循数学的运算规则，当需要将某一热化学方程式同乘以某一化学计量数时，各物质前的化学计量数和同乘以该化学计量数。当某物质或移到“”另一边时就变为异号，即“+”变“-”，“-”变“+”。 （2） 例如： 已知以下反应的热化学方程式： CH3COOH（l）+2O2（g）2CO2（g）+2H2O（l）（298 K）=-870.3 kJmol-1 C（s）+O2（g）CO2（g） （298 K）=-393.5 kJmol-1 H2（g）+O2（g）H2O（l） =-285.5 kJmol-1 试求：2C（s）+2H2（g）+O2（g）CH3CO
4、OH（l）的。 解析：由中C、H2的化学计量数为2，而CH3COOH转移到“”左边成为“-CH3COOH”，可推出：2+2-=，即得 2C（s）+2O2（g）2CO2（g）=-393.52 kJmol-1 2H2（g）+O2（g）2H2O（l）=-285.52 kJmol-1 +）2CO2（g）+2H2O（l）CH3COOH（l）+2O2（g）=870.3 kJmol-1 2C（s）+2H2（g）+O2（g）CH3COOH（l） =（-393.52）+（-285.52）+870.3kJmol-1=-488.3 kJmol-1答案： 问题1：一个化学反应无论是一步还是分步完成，反应的焓变是一样的
5、 始态 终态 途径 反应物的量 反应条件定值 问题2：“自然界中的能量不能减少也不能增加，只能由一种形式转化成另一种形式。”而物质的焓（H）是物质所具有的能量，也应遵循能量守恒。因此当反应物和生成物确定后，反应物的焓与生成物的焓也成为定值。 问题3：（1）合理进行方程式叠加 （2）“H在进行加、减、乘等运算时，一定注意其符号的改变，即H的运算包括数值和符号的双重运算。” 二、用标准摩尔生成焓计算焓变 问题4：如何利用标准摩尔生成焓来计算反应焓变？ 答：（1）fHm是指 。因此使用时必须注明温度。fHm是指，因而单质的fHm= 。 （2）只有化合物才有标准摩尔生成焓，在利用fHm进行计算时，公式
6、= 中，反应产物和反应物中的单质的fHm为0。如： 已知NaCl和MgCl2的标准摩尔生成焓分别为fHm（NaCl）、fHm（MgCl2），求反应2Na（s）+MgCl2（s）Mg（s）+2NaCl（s）的。 解析：=fHm（生成物质）-fHm（反应物） =2fHm （NaCl）+fHm （Mg）-fHm （MgCl2）+2fHm （Na） =2fHm （NaCl）+0-fHm （MgCl2）+0 =2fHm （NaCl）-fHm （MgCl2）。答案： 问题4：（1）101 kPa和某一温度下的焓变 由稳定单质生成物质时的H 稳定 0 （2）（反应产物的fHm）（反应物的fHm）疑难剖析 1
7、.在一定条件下一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成，反应的总热效应（通常指）相同，这就是盖斯定律。 【例1】 1840年盖斯根据一系列实验事实得出规律，他指出：“若是一个反应可以分步进行，则各步反应的反应热总和与这个反应一次发生时的反应热相同。”这是在各反应于相同条件下完成时的有关反应热的重要规律盖斯定律。已知金刚石和石墨分别在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：C（固金刚石）+O2（气）CO2（气）；=-395.41 kJ，C（固石墨）+O2（气）CO2（气）；=-393.51 kJ，则金刚石转化为石墨时的热化学方程式为： 。由此看来更稳定的碳的同素异形体为： 。若取金刚石和石墨混合晶体共1
8、 mol在O2中完全燃烧，产生热量为Q kJ，则金刚石和石墨的物质的量之比为 （用含Q的代表式表示）。 思路分析：将两个热化学方程式相减即得： C（金刚石）-C（石墨）=（395.41-393.51） kJ 整理得：C（金刚石）C（石墨）；=-1.90 kJmol-1 可见由金刚石转化石墨放出热量，说明石墨的能量更低，较金刚石稳定。 设混合晶体中含金刚石xmol，石墨y mol， 则由题意有 解得x=y= 所以=。 答案：C（金刚石）C（石墨）；=-1.90kJmol-1石墨思维启示 根据盖斯定律，热化学方程式能像代数式一样进行相加或相减。相应反应热也相加或相减，这对于求解未知反应的热效应非常
9、有利。 2.以热化学方程式为基础，利用交叉学科有关热学知识，进行反应热的综合计算。 【例2】 某石油液化气由丙烷和丁烷组成，其质量分数分别为80%和20%。C3H8（g）+5O2（g）3CO2（g）+4H2O（g）（298 K）=-2 200 kJmol-1,2C4H10（g）+13O2（g）8CO2（g）+10H2O（g）（298 K）=-5 800 kJmol-1。现在一质量为0.80 kg、容积为4.0 L的铝壶，将一壶20 的水烧开需消耗0.056 kg石油液化气，试计算该燃料的利用率。已知水的比热容为4.2kJ（kg）-1，铝的比热容为0.88 kJ（kg）-1。 思路分析：由热化学
10、方程式可知，1 mol C3H8燃烧放出热量为2 200 kJmol-1，1 mol C4H10燃烧放出热量为2 900 kJmol-1，故可先计算液化气燃烧放出的热量。 Q放=2 200 kJmol-1+2 900 kJmol-1=2 800 kJ。 再根据热量计算公式：Q吸=mct=4.0 L1 kgL-14.2 kJ（kg） -1+0.80 kg0.88kJ（kg）-1（100 -20 ）=1 400 kJ。 所以，该燃料利用率为100%=50%。 答案：50%思维启示 热化学方程式的有关计算，很容易与物理学中的热学部分交叉，是今后理综高考命题的交叉热点之一。学习过程中要重视学科间知识的
11、融合和应用。拓展迁移 拓展点比较反应热大小的思维方法 （1）同一反应生成物状态不同时 A（g）+B（g）C（g）+ Q1 A（g）+B（g）C（l）+ Q2 因为C（g）C（l）+ Qx，则Qx=Q2-Q1 所以Q2Q1或按以下思路分析： Q1+Qx=Q2，所以Q2Q1 （2）同一反应物状态不同时 S（g）+O2（g）SO2（g）+ Q1S（s）+O2（g）SO2（g）+ Q2 Qx+Q2=Q1，所以Q1Q2 （3）两个有联系的不同反应相比。 C（s）+O2（g）CO2（g）+Q1 C（s）+O2（g）CO（g）+O2 Q2+Qx=Q1所以Q1Q2 并且据此可写出反应的热化学方程式： CO（g
12、）+O2（g）CO2（g）;=-（Q1-Q2） 【例1】 已知 （1）H2（g）+O2（g）H2O（g） 1=a kJmol-1 （2）2H2（g）+O2（g）2H2O（g） 2=b kJmol-1 （3）H2（g）+O2（g）H2O（l） 3=c kJmol-1 （4）2H2（g）+O2（g）2H2O（l） 4=d kJmol-1 下列关系式中正确的是（ ） A. acd0 C. 2a=b0 解析：由热化学方程式中的与化学方程中各物质前面的化学计量系数有关以及物质燃烧时都放热得：2=210,即b=2a0；4=230,d=2c0。又气态水变成液态水这一过程要放热，则ca0,db0。综上所述，选项C符合题意。 答案：C 【例2】 由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气放热241.8 kJ，写出该反应的热化学方程式： 。 若1g水蒸气转化成液态水放热2.444kJ，则反应H2（g）+O2（g）H2O（l）的=kJmol-1。氢气的燃烧热为kJmol-1。 解析：热效应用表示，0为吸热。燃烧热是1 mol可燃物质充分燃烧时放出的热量。18 g水蒸气变成18 g液态水，=-2.444 kJg-118 g=-44 kJ，所以总共放出热为285.8 kJ，因而=-285.8 kJmol-1。 答案：H2（g）+O2（g）H2O（g）=-241.8 kJmol-1-285.8285.86
