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- 2021-08-24 发布
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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