第三讲 化反应热的计算
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化学反应热量的计算与反应焓一、化学反应热量的概念1.化学反应热量:化学反应过程中放出或吸收的热量,简称反应热。
2.放热反应:在反应过程中放出热量的化学反应。
3.吸热反应:在反应过程中吸收热量的化学反应。
二、反应热量的计算方法1.反应热的计算公式:ΔH = Q(反应放出或吸收的热量)/ n(反应物或生成物的物质的量)2.反应热的测定方法:a)量热法:通过测定反应过程中温度变化来计算反应热。
b)量热计:常用的量热计有贝克曼温度计、环形量热计等。
三、反应焓的概念1.反应焓:化学反应过程中系统的内能变化,简称焓变。
2.反应焓的计算:ΔH = ΣH(生成物焓)- ΣH(反应物焓)四、反应焓的计算方法1.标准生成焓:在标准状态下,1mol物质所具有的焓值。
2.标准反应焓:在标准状态下,反应物与生成物标准生成焓的差值。
3.反应焓的计算公式:ΔH = ΣH(生成物)- ΣH(反应物)五、反应焓的应用1.判断反应自发性:根据吉布斯自由能公式ΔG = ΔH - TΔS,判断反应在一定温度下的自发性。
2.化学平衡:反应焓的变化影响化学平衡的移动。
3.能量转化:反应焓的变化反映了化学反应中能量的转化。
六、反应焓的单位1.标准摩尔焓:kJ/mol2.标准摩尔反应焓:kJ/mol七、注意事项1.反应热与反应焓是不同的概念,但在实际计算中常常相互关联。
2.反应热的测定应注意实验误差,提高实验准确性。
3.掌握反应焓的计算方法,有助于理解化学反应中的能量变化。
综上所述,化学反应热量的计算与反应焓是化学反应过程中重要的知识点。
掌握这些知识,有助于深入理解化学反应的本质和能量变化。
习题及方法:1.习题:已知1mol H2(g)与1mol O2(g)反应生成1mol H2O(l)放出285.8kJ的热量,求0.5mol H2(g)与0.5mol O2(g)反应生成1mol H2O(l)放出的热量。
解题方法:根据反应热的计算公式ΔH = Q/n,其中Q为反应放出的热量,n为反应物或生成物的物质的量。
化学化学反应热的计算化学反应热的计算化学反应热是指化学反应在一定条件下的热变化量,即反应前后吸收或放出的能量差。
根据热力学第一定律,化学反应热可以表示为反应物和生成物的内能差与外界做功的和。
本文将介绍化学反应热的计算方法。
一、化学反应热的定义化学反应热可以用热量单位热焓(enthalpy)表示,也可以用能量单位焓(enthalpy)表示。
在实际应用中,通常使用热量单位热焓来表示化学反应热。
热焓是物质在常压下的热量变化,表示为ΔH。
化学反应热的计算需要注意以下几点:1、化学反应的状态方程必须已知,并且反应方程的物质量比要确定。
2、在实际条件下,反应物和生成物之间存在着热量交换,包括气体扩散、液体膨胀、固体变形等。
这些不可逆过程会使得实验结果产生误差,因此计算化学反应热时应该考虑到这些过程的影响。
3、反应时需要考虑反应物和生成物的相对热力学稳定性,因为它们的稳定性不同,热变化量也会不同。
二、计算化学反应热的方法计算化学反应热的最常用方法是利用反应热热量变化定律:ΔH = ∑ΔHf(生成物) - ∑ΔHf(反应物)其中,ΔHf表示标准生成焓,是在标准状态下单位物质生成的热焓变化量。
标准状态是指温度为298K,压力为1 atm (标准大气压),物质浓度为1 mol/L。
化学反应的热焓变化量ΔH可以通过测量反应中放热或吸热的热量来确定。
这种方法被称为热计法。
热计法的基本原理是利用热量转换原理,将反应放出的或吸收的热量转化为热量变化量。
热计法的具体实施流程如下:1、反应器的温度、压力、物质浓度等各项指标应调节好。
2、将反应物加入反应器中,测量反应物的温度。
3、根据反应物的初始温度和反应前后温度变化,测量反应放出或吸收的热量。
4、利用反应热热量变化定律,计算反应热。
三、化学反应热的计算举例以2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g)为例,计算其反应热。
1、查表得到反应物和生成物的标准生成焓:∑ΔHf(2H2(g)) = 0 kJ/mol∑ΔHf(O2(g)) = 0 kJ/mol∑ΔHf(2H2O(g)) = -483.6 kJ/mol2、代入反应热热量变化定律,计算反应热:ΔH = ∑ΔHf(2H2O(g)) - ∑ΔHf(2H2(g) + O2(g))ΔH = (-483.6) - (0 + 0) = -483.6 kJ/mol因此,2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g)反应放出的热量为483.6 kJ/mol。
第三节 化学反应热的计算1.盖斯定律:化学反应的反应热只与反应的始态(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,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的反应热是相同的。
2.盖斯定律的应用例1.写出石墨变成金刚石的热化学方程式 (25℃,101kPa 时)说明: (1)可以在书中查找需要的数据 (2)并告诉大家你设计的理由。
查燃烧热表知:①C(石墨,s)+O 2(g)=CO 2(g) △H 1=-393.5kJ/mol②C(金刚石,s)+O 2(g)=CO 2(g) △H 2=-395.0kJ/mol例2.已知下列各反应的焓变①Ca(s)+C(s,石墨)+3/2O 2(g)=CaCO 3(s) △H 1 = -1206.8 kJ/mol ②Ca(s)+1/2O 2(g)=CaO(s) △H 2= -635.1 kJ/mol ③C(s,石墨)+O 2(g)=CO 2(g) △H 3 = -393.5 kJ/mol 试求:④CaCO 3(s)=CaO(s)+CO 2(g)的焓变例3.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 4Cl(s) △H 1=-176kJ/mol ②NH 3(g)=NH 3(aq) △H 2=-35.1kJ/mol ③HCl(g) =HCl(aq) △H 3=-72.3kJ/mol④NH 3(aq)+ HCl(aq)=NH 4Cl(aq) △H 4=-52.3kJ/mol ⑤NH 4Cl(s)= NH 4Cl(aq) △H 5=?则第⑤个方程式中的反应热△H 是________。
例4.已知充分燃烧a g 乙炔气体时生成1mol 二氧化碳气体和液态水,并放出热量b kJ ,则表示乙炔燃烧热的热化学方程式正确的是 ( )A. 2C 2H 2(g)+5O 2(g)=4CO 2(g)+2H 2O(l); ΔH =-4b kJ / molB. C 2H 2(g)+5/2O 2(g)=2CO 2(g)+H 2O(l); ΔH =+2b kJ / molC. C 2H 2(g)+5/2O 2(g)=2CO 2(g)+H 2O(l); ΔH =-2b kJ / molD. 2C 2H 2(g)+5O 2(g)=4CO 2(g)+2H 2O(l); ΔH =—b kJ / mol 例5.由金红石(TiO 2)制取单质Ti ,涉及到的步骤为:TiO 2TiCl 4Ti 已知:① C (s )+O 2(g )=CO 2(g ); ∆H =-393.5 kJ·mol -1 ② CO (g )+1/2O 2(g )=CO 2(g ); ∆H =-283 kJ·mol -1 ③ TiO 2(s )+2Cl 2(g )=TiCl 4(s )+O 2(g ); ∆H =+141 kJ·mol -1则TiO 2(s )+2Cl 2(g )+2C (s )=TiCl 4(s )+2CO (g )的∆H = 。
第三节化学反应热的计算化学反应热是指化学反应过程中释放或吸收的热量。
了解和计算化学反应热对于热力学研究和工业生产具有重要意义。
本文将介绍化学反应热的计算方法,并以几个示例说明。
一、化学反应热的计算方法化学反应热的计算方法有多种,常用的有平均键能法、燃烧法和读数法。
1.平均键能法:该方法基于键能的概念,将反应物和生成物的键能之差作为反应热的近似值。
计算公式为:∆H=∑(生成物键能之和)-∑(反应物键能之和)2.燃烧法:该方法是将反应进行至完全燃烧,测量燃烧热,并以此作为反应热。
计算公式为:∆H=Q/M其中,Q为燃烧过程中释放的热量,M为燃烧物质的摩尔质量。
3.读数法:该方法是将反应进行至平衡态,并配平反应方程。
根据配平的化学方程式,通过查阅热力学数据手册,得到反应物和生成物的标准生成焓,然后计算反应热。
计算公式为:∆H=∑(生成物标准生成焓)-∑(反应物标准生成焓)其中,标准生成焓是指在标准状况(1 atm,298K)下,1摩尔物质生成时产生的热量。
二、示例分析1.氢氧化钠与盐酸反应生成氯化钠和水。
计算反应热。
配平反应方程为:2NaOH+HCl→NaCl+H2O根据反应方程式可知,生成物中NaCl的反应物系数为1,所以反应热的计算公式为:∆H=∆H(NaCl)-∆H(NaOH)从热力学数据手册中查得:∆H(NaCl) = -407 kJ/mol,∆H(NaOH) = -470.9 kJ/mol∆H = -407 - (-470.9) = 63.9 kJ/mol所以该反应的反应热为63.9 kJ/mol。
2.巫山石与硫酸反应生成硫酸铝和二氧化硫。
计算反应热。
配平反应方程为:Al2(SO4)3+3CaCO3→3CaSO4+Al2O3+3CO2根据反应方程式可知,生成物中CaSO4的反应物系数为3,所以反应热的计算公式为:∆H=3∆H(CaSO4)-∆H(Al2(SO4)3)从热力学数据手册中查得:∆H(CaSO4) = -1434 kJ/mol,∆H(Al2(SO4)3) = -3267.8 kJ/mol∆H = 3*(-1434) - (-3267.8) = 990.4 kJ/mol所以该反应的反应热为990.4 kJ/mol。
子《新课标》高三化学(人教版)第一轮选修(4)复习单元讲座第一章化学反应与能量第三讲化学反应热的计算复习目标:1、理解、掌握盖斯定律,并学会应用盖斯定律进行化学反应热的计算;2、进一步巩固对化学反应本质的理解。
复习重点、难点:利用盖斯定律进行化学反应热的计算知识梳理一、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。
换句话说,化学反应的反应热只与反应体系的__态和__态有关,而与反应的__无关。
这就是盖斯定律。
二、对盖斯定律的理解与分析思考:ΔH、ΔH1、ΔH2之间有何关系?(ΔH=ΔH1+ΔH2)。
例如:可以通过两种途径来完成。
如上图表:已知:H2(g)+21O2(g)= H2O(g);△H1=-241.8kJ/molH2O(g)=H2O(l);△H2=-44.0kJ/mol根据盖斯定律,则△H=△H1+△H2=-241.8kJ/mol+(-44.0kJ/mol)=-285.8kJ/mol其数值与用量热计测得的数据相同。
五、应用盖斯定律计算反应热例1、化工生产中用烷烃和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体。
这种混合气体可用于生产甲醇或合成氨,对甲烷而言,有以下两个主要反应:①CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2(g);△H1=-36kJ/mol②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g);△H2=+216kJ/mol由反应①、②推出总反应热为零的总反应方程式③,并求进料气中空气(O2的体积分数为21%)与水蒸气的体积比。
解析:根据盖斯定律:m1·△H1+m2·△H2=△H3=0,所以总反应热为零的反应方程式为6×①+②③7CH 4(g)+3O 2(g)+H 2O(g)=7CO(g)+15H 2(g);△H =0从方程式知:进料气中V (O 2):V[H 2O (g )]=3:1,变式练习1、2005广东22·4由金红石TiO 2制取单质Ti ,涉及到的步骤为:: TiO 2TiCl 4−−−−→−Ar C /800/0镁Ti 已知:① C s +O 2g =CO 2g ; H =393 5 kJ ·mol 1② 2CO g +O 2g =2CO 2g ; H =566 kJ ·mol 1③ TiO 2s +2Cl 2g =TiCl 4s +O 2g ; H =+141 kJ ·mol1 则TiO 2s +2Cl 2g +2C s =TiCl 4s +2CO g 的H = 。
答案:80 kJ ·mol1 例2、实验中不能直接测出由石墨和氢气生成甲烷反应的ΔH ,但可测出CH 4燃烧反应的ΔH ,根据盖斯定律求ΔH 4CH 4(g)+2O 2(g)=CO 2(g)+2H 2O(l);ΔH 1=-890.3kJ ·mol -1 (1)C(石墨)+O 2(g)=CO 2(g);ΔH 2=-393·5kJ ·mol -1 (2);ΔH 3=-285.8kJ ·mol -1(3)C(石墨)+2H 2(g)=CH 4(g);ΔH 4 (4)解析:利用盖斯定律时,可以通过已知反应经过简单的代数运算得到所求反应,以此来算得所求反应的热效应。
也可以设计一个途径,使反应物经过一些中间步骤最后回复到产物:因为反应式(1),(2),(3)和(4)之间有以下关系:(2)+(3)×2-(1)=(4)所以 ΔH 4=ΔH 2+2ΔH 3-ΔH 1=-393.5 kJ ·mol -1+2(-285.8) kJ ·mol -1-(-890.3) kJ ·mol -1=-74.8kJ ·mol -1例3、已知下列热化学方程式:(1);△H =-25 KJ/mol (2) ;△H =-47 KJ/mol(3) ;△H =+19 KJ/mol写出FeO(S) 被CO 还原成Fe 和CO 2的热化学方程式______________。
解析:依据盖斯定律:化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热量是相同的。
我们可从题目中所给的有关方程式分析:从方程式(3)与方程式(1)可看出有我们需要的有关物质。
但方程式(3)必须通过方程式(2)有关物质才能和方程式(1)结合在一起。
将方程式(3)×2+方程式(2);可表示为(3)×2+(2):得:;△H =+19 KJ/mol ×2+(-47 KJ/mol )整理得(4):;△H=-9 KJ/mol将(1)-(4)得△H=-25 KJ/mol-(-9 KJ/mol)整理得:;△H=-16 KJ/mol例4、硝化甘油(C3H5N3O9)分解时产物为N2、CO2、O2和H2O,它的分解反应方程式是:_____________________;已知20℃时,2.27g硝化甘油分解放出热量15.4kJ,则每生成1 mol 气体伴随放出的热量为________kJ。
解析:本题已给出了硝化甘油的分子式和分解产物,反应方程式配平得:4C3H5N3O9=6N2+12CO2+O2+10H2O2.27g硝化甘油的物质的量为:硝化甘油分解反应的反应热:△H=-1540 KJ/mol4 mol硝化甘油分解产生20℃时的气体19 mol(在给定条件下,水是液态)。
每生成1mol气体(在给定条件下,水是液态)伴随放出的热量为:例5、(2004年全国高考理综试题•云南等八省区卷)已知⑴ H2(g)+ O2(g)==H2O(g);△H1=aKJ•mol-1⑵ 2H2(g)+O2(g)==2H2O(g);△H2=bKJ•mol-1⑶ H2(g)+ O2(g)==H2O(l);△H3=cKJ•mol-1⑷ 2H2(g)+O2(g)==2H2O(l);△H4=dKJ•mol-1下列关系式中正确的是()A.a<c <0 B.b>d>0 C.2a=b<0 D.2c=d>0解析:⑴、⑵式反应物、生成物的状态均相同,⑴×2=⑵,即2△H1=△H2,2a=b,又H2的燃烧反应为放热反应,故2a=b<0,C项符合题意。
同理,⑶×2=⑷,有2c=d<0,D 项错误。
对于A项,据盖斯定律可设计如下反应过程:,由于气态水转变为液态水要放热,有△H=-a+c<0,c<a<0,A项错误。
对于B项,可设计如下反应过程:,<0,d<b<0,B项错误。
知能训练1.燃烧lg乙炔(C2H2)生成二氧化碳和液态水,放出热量50kJ,则这一反应的热化学反应方程式为A.2C2H2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+2H2O(l);△H= +50 kJ·mol-1B.C2H2(g)+5/202(g) 2CO2(g)+H2O(l);△H= -1300kJC.2C2H2+5O2 4CO2+2H2O;△H= -2600kJD.2C2H2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+2H2O(l);△H= -2600 kJ·mol-12.化学反应过程中发生物质变化时,常常伴有能量的变化。
这种能量的变化常以热能的形式表现出来,叫反应热。
由于反应的情况不同,反应热可以分为多种,如燃烧热和中和热等等。
下列△H 表示燃烧热的是A .2H 2(g)+O 2(g)===2H 2O(l); △H 1B .C(s)+1/2O 2(g)===CO(g);△H 2C .4NH 3(g)+5O 2(g)===4NO(g)+6H 2O(l); △H 3D .C(s)+O 2(g)===CO 2(g); △H 43.已知H 2(g)+Cl 2(g)=2HCl(g);△H= -184.6kJ ·mol -1,则反应的△H 为 A .+184.6kJ ·mol -1B .-92.3kJ ·mol -1 C .-369.2kJ ·mol -1 D .+92.3kJ ·mol -14.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) ΔH = -393.51kJ ·mol-1 C(金刚石) + O 2(g) === CO 2(g) ΔH = -395.41kJ ·mo-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;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;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;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;石墨的能量比金刚石的高5.根据热化学方程式: S(s)+O 2(g)=SO 2(g);△H=-297.23kJ ·mol -1 ,分析下列说法中正确的是A. S(g)+O 2(g)=SO 2(g);|△H|>297.23kJ ·mol -1 B. S(g)+O 2(g)=SO 2(g);|△H|<297.23kJ ·mol -1 C. 1molSO 2(g)所具有的能量大于1molS(s)与1molO 2(g)所具有的能量之和D. 1molSO 2(g)所具有的能量小于于1molS(s)与1molO 2(g)所具有的能量之和6.已知:CH 4(g)+2O 2(g)=2H 2O(l)+CO 2(g);△H= -890.3kJ ·mol -12H 2O(l)=2H 2(g)+O 2(g); △H= +517.6kJ ·mol -11g 氢气和1g 甲烷分别燃烧后,放出的热量之比约是A .1:3.4B .1:1.7C .2.3:1D .4.6:17.已知(l ))g (O 21)g (H 22+ =H 2O (g ) △H 1=a kJ ·1mol -(2))g (O )g (H 222+ =2H 2O (g ) △H 2=b kJ ·1mol - (3))g (O 21)g (H 22+=H 2O (l ) △H 3=c kJ ·1mol -(4))g (O )g (H 222+ =2H 2O (l ) △H 4=d kJ ·1mol - 下列关系式中正确的是A . a <c <0B .b >d >0C .2a =b <0D .2c =d >08.已知葡萄糖的燃烧热是2840kJ· mol -1,当它氧化生成1g 水时放出的热量是A .26.0kJB .51.9kJC .155.8kJD .467.3kJ9.已知①2C(s)+ O 2(g)=2CO(g);△H =-221.0KJ ·mol -1 ② 2H 2(g) +O 2 (g) = 2H 2O(g);△H =-483.6KJ ·mol -1,则制备半水煤气的反应C(s)+H 2O(g)= CO(g)+ H 2(g); △H 为A .+262.6KJ ·mol -1B .-131.3KJ ·mol -1C .-352.3KJ ·mol -1D .+131.3KJ ·mol-1 10 已知氟化氢气体中有平衡关系:2H 3F 3 3H 2F 2 ;△H 1= a KJ ·mol —1 ; H 2F 2 2HF ;△H 2= b KJ ·mol—1已知a 、b 均大于0;则可推测反应:H 3F 3 3HF 的△H 3为A.(a + b) KJ·mol—1B.(a — b)KJ·mol—1C.(a + 3b)KJ·mol—1D.(0.5a + 1.5b)KJ·mol—111. 根据下列热化学方程式分析,C(S)的燃烧热△H等于C(S) + H2O(l) === CO(g) + H2(g);△H1 ==175.3KJ·mol—12CO(g) + O2(g) == 2CO2(g);△H2 ==—566.0 KJ·mol—12H2(g) + O2(g) == 2H2O(l);△H3 ==—571.6 KJ·mol—1A. △H1 + △H2—△H3B.2△H1 + △H2 + △H3C. △H1 + △H2/2 + △H3D. △H1 + △H2/2+ △H3/212.某工业生产中发生反应:2A(g)+B(g) 2M(g),△H<0。