2020-2021学年第二节 反应热的计算教学课件ppt

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在化学科研中，经常要测量化学反应所放出或吸收的热量，但是某些物质的反应热，由于种种原因不能直接测得，那么如何获得它们的反应热数据呢？
例：C燃烧生成CO，但却很难控制C的氧化只生成CO而不继续生成CO2，那么其反应热该如何获得呢？
盖斯，瑞士化学家，早年从事分析化学的研究，发现蔗糖可氧化成糖二酸。1830年专门从事化学热效应测定方法的改进。
1840年盖斯在总结大量实验事实（热化学实验数据）的基础上提出：“定压或定容条件下的任意化学反应，在不做其它功时，不论是一步完成的还是几步完成的，其热效应总是相同的（反应热的总值相等）。”
一个化学反应，不管是一步完成的还是几步完成的，其反应热是相同的。
盖斯定律表明，在一定条件下化学反应的反应热只与反应体系的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与具体反应进行的途径无关。
某人从山下A点到达山顶B点，无论从哪条路线攀登而上，又或是坐缆车到达，到达B点时，他所处的海拔相对于A点，增加的高度一样。即此人的势能只与起点A点和终点B点的海拔差有关，而与途径无关。A点就相当于反应体系的始态，B点相当于终态，人的势能相当于化学反应的反应热。
人的势能变化与上山的途径无关
C（s）+ O2（g）=CO2（g）
ΔH1=-393.5 kJ／ml
ΔH2=-283.0 kJ／ml
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。
计算原则（1）若一个反应的焓变△H=a kJ·ml1， 则其逆反 应的焓变△H=-a kJ·ml1（2）若一个化学反应方程式可由另外几个反应 的化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变亦可以由这几个反应的焓变相加减而 得到。
例1，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：
① P4(s,白磷)+5O2(g)=P4O10(s) ΔH1= -2983.2 kJ/ml
② P(s,红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s) ΔH2= -738.5 kJ/ml
试写出白磷转化为红磷的热化学方程式①- ②×4得_________________________________。
【例题2】已知① CO(g) + 1/2 O2(g) ====CO2(g) ΔH1= －283.0 kJ/ml② H2(g) + 1/2 O2(g) ====H2O(l) ΔH2= －285.8 kJ/ml③C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3 H2O(l) ΔH3=-1370 kJ/ml　试计算④2CO(g)＋ 4 H2(g)==== H2O(l)＋ C2H5OH(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。
　　　   所以，ΔH＝ΔH1×2 ＋ΔH2×4 －ΔH3      ＝－283.2×2 －285.8×4 ＋1370 ＝－339.2 kJ/ml
①×2 + ②×4 - ③ = ④
例3：某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知： ① N2(g)+2O2(g)==2NO2(g) △H1=+67.2kJ/ml ② N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l) △H2=-534kJ/ml 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 N2H4(g)+ 2NO2(g)== 3N2(g)+4H2O(l) △H=-1135.2kJ/ml
1．由化学反应的本质(旧键断裂－新键生成)及化学反应能量变化的原因(反应物的总能量与生成物的总能量不等)可得：　　(1)反应热＝断裂旧键所需的能量－生成新键释放的能量　　(2)反应热＝生成物的总能量－反应物的总能量 (3)反应热＝反应物的总键能－生成物的总键能　　　　
△H =E(反应物断裂化学键吸收的能量)—E(形成化学键放出的能量)
例　化学键的键能是形成(或拆开)1 ml化学键时释放(或吸收)的能量。已知P4(白磷)、P4O6的分子结构如图所示。现提供以下化学键的键能（kJ·ml－1）：P—P 198、P—O 360、O＝O 498，则反应P4(s)＋3O2(g)＝P4O6(g)的反应热ΔH为(　　)　　　　A．1638 kJ·ml－1B．－1638 kJ·ml－1　　C．－126 kJ·ml－1D．126 kJ·ml－1　
　　2．根据盖斯定律计算：不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关，而与具体反应的途径无关。所以，可将热化学方程式进行适当的“加”、“减”等变形，ΔH进行相应的变化后来计算反应热。　　
例2已知下列两个热化学方程式：　　H2(g)＋O2(g)＝H2O(l)　　ΔH＝－285.8 kJ·ml－1　　C3H8(g)＋5O2(g)＝3CO2(g)＋4H2O(l)　　ΔH＝－2220.0 kJ·ml－1　　实验测得氢气和丙烷的混合气体共5 ml，完全燃烧时放热3847 kJ，则混合气体中氢气和丙烷的体积比约是____________ 　 A．1∶3 B．3∶1　 　C．1∶4　 　D．5∶13
解1 ：设H2、C3H8的物质的量分别为x，y
x + y = 5
(571.6/2)(x) + 2220y = 3847
V(H2):V(C3H8) =n(H2):n(C3H8) = 3.75:1.25 = 3:1
x = 3.75 ml
y = 1.25 ml
5ml 混合气中，C3H8 物质的量必小于2ml，
H2 的物质的量必大于3ml。
∵ 2ml C3H8 燃烧放热 4440 kJ, 超过总放热量 3847 kJ
n (H2) : n (C3H8) 必大于 3 : 2
解3 ：1ml H2 燃烧放热 285.8 kJ
1ml 混合气 燃烧放热 3847kJ/5 = 769.4 kJ
H2 285.8