化学反应热的计算
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反应热的计算公式反应物减生成物自古以来,反应热就是许多化学过程的重要参数。
它既可以描述化学反应的活力,也可以预测反应的最终产物。
反应热可以用一个简单的计算公式来表示,其中反应物明确表示出来,而生成物则经过计算获得。
今天,我们着重来讨论这个计算公式如何用来计算反应物中应减少哪些物质以得到反应最终产物。
反应热计算公式说明,可以用反应物减去生成物来计算反应热。
首先,我们必须确定反应物和生成物的分子量,并确定反应的终点温度。
然后,将反应物的分子量乘以反应的最终温度,并减去生成物的分子量乘以反应的最终温度,就可以得到反应的热量。
可以将这个热量乘以反应的物质的总量即可得到反应的热量。
例如,当碱性氰化物反应时,反应物氰化物和氢氧化钠的分子量分别为62.03和40.02,反应的终点温度为25℃。
此时可以计算出反应的热量:62.03×25 - 40.02×25 = 1562.75J/mol。
这就是反应的热量。
这个计算公式也可以用来计算加热的量,如果有足够的反应物,反应的热量将会改变反应的最终产物,反应物中需要减少的物质也就清楚了。
可以将反应物中需要减少的物质乘以反应物的热量来计算需要减去的物质量。
例如,一个反应物中氯氧化钠的分子量为58.44,碱性氰化物的分子量为62.03,反应的最终温度为52℃,根据上述计算公式,可以计算出反应热量为-4381.12J/mol。
那么,如果将此反应中的氯氧化钠减少1 mol,则反应热量将减少58.44×(-4381.12)=-255.99kJ。
这样一来,就可以知道反应物中应减少多少物质以得到反应最终产物。
反应热的计算公式是一个强有力的工具,它能够帮助我们更加准确地预测化学反应的结果,还可以确定反应物中应减少哪些物质以得到反应最终产物。
它对预测反应产物的积极作用,也有助于调节反应的活性。
因此,反应热的计算公式受到化学工程师的高度重视,在许多反应中都得到了广泛的应用,从而让反应过程更加安全、精确、有效。
反应热计算公式(1)ΔH=反应物总键能之和-生成物总键能之和。
(2)ΔH=生成物总能量-反应物总能量=H(生成物)-H(反应物)。
(3)ΔH=正反应活化能-逆反应活化能。
公式1 ΔH=反应物总键能之和-生成物总键能之和。
例1、(2021·浙江选考)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表:则2O(g)=O2(g)的ΔH为()A.428 kJ·mol-1 B.-428 kJ·mol-1C.498 kJ·mol-1 D.-498 kJ·mol-1解析:解析:选D由热化学方程式可知,2×(H—H)+(O—O)-4×(H—O)=-482 kJ·mol-1,代入数据解得,O—O=498 kJ·mol-1,形成化学键放出能量,故D正确公式2、ΔH=生成物总能量-反应物总能量=H(生成物)-H(反应物)。
解析:选A酸根离子对应的酸越弱,结合氢离子能力越强,E对应的是高氯酸根离子,高氯酸是最强的无机酸,酸根离子结合氢离子能力最弱,故A错误;能量越低越稳定,A最稳定,故B正确;ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量=64+60-2×100=-76 kJ·mol-1,故C正确;3ClO-(aq)===2Cl-(aq)+ClO3-(aq)的ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量=反应物的键能之和-生成物的键能之和=0+64-3×60=-116 kJ·mol-1,B→A+D的反应为放热反应,故D正确。
公式3、ΔH=正反应活化能-逆反应活化能。
例3、由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。
根据图示可知,反应N2O(g)+NO(g)=N2(g)+NO2(g)的反应热为____________解析:ΔH=正反应活化能-逆反应活化能。
ΔH=209kJ·mol-1-348kJ·mol-1=-139 kJ·mol-1。
化学反应热的计算一、盖斯定律1. 内容:不管化学反应是一步完成还是分几步完成,其反应热 是相同的。
如图 1-15所示:12H H H ∆=∆+∆,345H H H H ∆=∆+∆+∆。
盖斯定律是质量守恒定律和能量守恒定律的共同体现。
2.对盖斯定律的理解:① 途径角度;② 能量守恒角度由于在指定的状态下,各种物质的焓值都是确定且唯一的,因此无论经过哪些步骤从反应物变成产物,它们的差值是不会改变的。
说明:能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的,二者密不可分,但以物质为主。
3.意义:应为有些反应进行得很慢,有些反应不容易直接发生,有些反应的产品不纯(有副反应发生),这给测定反应的反应热造成了困难。
此时如果应用盖斯定律,就可以间接地把它们的反应热计算出来。
说明:利用盖斯定律应注意以下几点:a.一个热化学方程式中分子式前的化学计量数同时扩大一定的倍数时,焓变也相应地扩大相同的倍数。
b.若将一个热化学方程式中的反应物与生成物颠倒,则焓变的正负号也相应地改变。
c.若热化学方程式相加,则焓变也相加;若热化学方程式相减,则焓变也相减。
4.方法技巧拓展常用的有关反应焓变的简答计算的方法归类:⑴ 根据热化学方程式进行计算:焓变(△H)与反应物各物质的物质的量成正比。
⑵ 根据反应物和生成物的能量计算:△H = 生成物的能量之和 — 反应物的能量之和。
⑶ 根据反应物和生成物的键量计算:△H = 生成物的总键量 — 反应物的总键量。
⑷ 根据盖斯定律计算:a.根据盖斯定律的实质,分析给定反应与所求反应物质与焓变关系。
b.运用解题技能,将已知热化学方程式进行变换、加减得到待求反应的热化学方程式。
⑸ 根据比热容和温度差进行计算:21()Q c m T T =-⋅⋅-。
⑹ 根据燃烧热、中和热计算:可燃物完全燃烧放出的热量 = n(可燃物) × 其燃烧热中和反应放出的热量 = n(H 2O) × 中和热5.应用盖斯定律求反应热通常用两种方法:⑴ 虚拟路径法:如:C(s) + O 2(g) ==== CO 2(g)可设计为:⑵ 加减法:确定目标方程式后,以每一步反应的中间产物为桥梁对方程式进行化学计量数调整、加减,消去中间产物,得到目标方程式,H ∆也做相应的调整和加减运算,即得到目标方程式的H ∆。
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。
化学反应热的计算【知识要点】利用反应热的概念、盖斯定律、热化学方程式进行有关反应热的计算【知识回顾】1、计算焓变的两个公式⑴∆H=E(生,总)-E(反,总)⑵∆H=E(反应物断键总吸收能量)-E(生成物成键总放出能量)2、计算燃烧热:101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。
3、盖斯定律:不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热相同。
一、根据比例关系计算ΔH1、【例题1】25℃、101kPa时,使1.0g钠与足量的氯气反应,生成氯化钠晶体并放出17.87kJ的热量,求:(1)生成1molNaCl的反应热。
(2)这个反应的热化学方程式。
【练习一】1、已知25℃、101kPa时,16gCH4完全燃烧放出890.3kJ热量,求:(1)燃烧48g CH4的反应热。
(2)这个反应的热化学方程式。
2、已知25℃、101kPa时,4gH2完全燃烧放出571.6kJ热量,求生成1molH2O(l)的反应热。
3、根据图1和图2,写出反应的热化学方程式。
图1 图2【例题2】乙醇的燃烧热ΔH=-1366.8kJ/mol,在25℃、101kPa时,1kg乙醇充分燃烧后放出多少热量?【练习二】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)在相同气压下,1kg石墨充分燃烧后放出多少热量?2、25℃、101kPa时,12g乙酸完全燃烧放出174.06kJ,写出乙酸燃烧的热化学方程式:3、葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。
葡萄糖燃烧的热化学方程式为:C 6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-2800kJ/mol葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方程式相同。
计算 100 g 葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。
4、在一定温度下,CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)ΔH=-566 kJ/molCH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890 kJ/mol1 molCO和3 mol CH4组成的混合气体,在相同条件下完全燃烧时,释放的热量为()A.2 912 kJ B.2 953 kJ C.3 236 kJ D.3 867 kJ【例题3】已知①1 mol H2分子中化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量;②1 mol Cl2分子中化学键断裂时需要吸收243 kJ的能量;③由H原子和Cl原子形成1 mol HCl分子时释放431 kJ的能量。
课前回顾:
1、拆开lmol H—H键、lmol N-H键、lmolN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kj,则1mol N2生成NH3的反应热为,1mol H2生成NH3的反应热为。
2、1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出9.36kJ热量,写出硫燃烧的热化学方程式。
3、4g CO在氧气中燃烧生成CO2,放出9. 6kJ热量,写出CO燃烧的热化学方程式。
二、燃烧热
例1:实验测得101kPa时1molC完全燃烧放出393.5 kJ的热量,这就是C的燃烧热。
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol
例2:实验测得101kPa时1molH2完全燃烧放出393.5 kJ的热量,这就是H2的燃烧热。
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol
思考:从上述两个例子总结一下燃烧热的概念
1、概念:在时, 纯物质燃烧生成的氧化物时所放出的热量。
2C8H18(l)+25O2(g)=16CO2+18H2O(l) △H=-11036KJ/mol
①C8H18的燃烧热是多少?
②1mol C8H18燃烧时放出了多少热?
注意:
Ⅰ、在101kPa时,完全燃烧生成稳定的氧化物,如:C→C02,H→H20(l),S→S02等
Ⅱ、燃烧热通常由实验测得
Ⅲ、可燃物以1mol为标准进行测量
Ⅳ、系数常用分数表示
2、表示的意义:在101kPa,1mol某可燃物完全燃烧时,放出多少热量
如: CH4的燃烧热为890.3KJ/mol.
3.表示燃烧热的热化学方程式的书写:
应以1mol物质的标准来配平其余物质的化学计量数(常出现分数)
4.一定量可燃物完全燃烧时放出的热量
Q放=n(可燃物)×△H
例3在101 kPa时,1mol CH4完全燃烧生成CO2和液态H2O,放出890 kJ的热量,CH4的燃烧热为多少?1000 L CH4(标准状况)燃烧后所产生的热量为多少?
练习葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。
葡萄糖燃烧的热化学方程式为:
C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-2 800 kJ/mol
葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方程式相同。
计算100 g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。
思考:选择燃料的标准是什么?
化学反应热的计算
思考:在化学科学研究中,常常需要知道物质在发生化学反应的反应热,但有些反应的反应热很难直接测得,怎样才能获得它们的反应热数据呢?
例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
例2:298K,101kPa时,合成氨反应的热化学方程式N2(g)+3H2(g) == 2NH3(g);△H = -92 kJ/mol在该温度下,取1mol N2(g)和3mol H2(g)放在一密闭容器中,在催化剂存在进行反应,测得反应放出的热量总是少于92 kJ,为什么?
例3:如何测定C(s)+1/2O2(g)==CO(g)的反应热△H1
①能直接测定吗?如何测?
②若不能直接测,怎么办?
1、什么是盖斯定律?
2、盖斯定律在科学研究中有什么重要意义?
3、认真思考教材以登山经验“山的高度与上山的途径无关”的道理,深刻理解盖斯定律。
一、盖斯定律:
1、内容:不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同。
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
山的高度与上山的途径无关
2、盖斯定律直观化:
海拔400m
山的高度与上山途径无关
⒊应用能量守恒定律对盖斯定律进行论证
解例3 1. C(s)+O2(g)==CO2(g) △H=- 393.5 kJ/mol
2.CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g) △H2=-28
3.0 kJ/mol
3.C(s)+1/2O2(g)==CO(g) △H1=?
4、应用
例4:下列数据表示H2的燃烧热吗?为什么?
H2(g) + 1/2O2(g) =H2O (g) △H1=-241.8kJ/mol
H2O(g) =H2O (l) △H2=-44 kJ/mol
堂上练习:
1. 已知:
① C(s)+O2(g)=CO2(g)∆H=-393.5 kJ·mol-1
② 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)∆H=-566 kJ·mol-1
③ TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g)∆H=+141kJ·mol-1
则:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的∆H
∆H=。
2. 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(s ,石墨)+O2(g) = CO2(g) △H1= - 393.5kJ/mol
②C(s ,金刚石)+O2(g) = CO2(g) △H2= - 395.0kJ/mol
3. 已知
① CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) ΔH1= -283.0 kJ/mol
② H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) ΔH2= -285.8 kJ/mol
③ C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2CO2(g) + 3 H2O(l) ΔH3= -1370 kJ/mol
计算: 2CO(g)+4 H2(g)= H2O(l)+C2H5OH(l) 的ΔH
课堂小结
二、反应热的计算
常见题型:
1. 有关热化学反应方程式的的含义及书写.
例1:4 g硫粉完全燃烧时放出37 kJ热量,该反应的热化学方程式是:
练习1:0.5 mol C(石墨)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收65.65KJ热量,该反应的热化学方程式是______________________________。
2. 反应热的判断和求算.
例2:25℃、101KPa时,将1.0g钠与足量氯气反应生成氯化钠晶体并放出17.87KJ的热量,求生成1mol NaCl 的反应热。
例3:乙醇的燃烧热为-1366.8kJ/mol,在25℃、101KPa时,1kg乙醇充分燃烧后放出多少热量?
练习3:在101 kPa时,1mol CH4 完全燃烧生成CO2和液态H2O,放出890 kJ的热量,CH4的燃烧热为多少?2240 L CH4(标准状况)燃烧后所产生的热量为多少?
练习4:已知:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6kJ/mol
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=-283.0kJ/mol
某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74kJ 热量,同时生成3.6g液态水,求原混合气体中H2和CO的物质的。