課題：反應(yīng)熱的計(jì)算

情景導(dǎo)入情景導(dǎo)入窯氣法制備碳酸鋇工藝流程重晶石煤炭BaSBa(HS)2BaCO3CO2H2S煅燒水水浸過濾烘干制硫磺產(chǎn)品碳化能量來源？任務(wù)一：燃料選擇1.根據(jù)反應(yīng)物、生成物的鍵能計(jì)算反應(yīng)熱化學(xué)鍵C-HO=OC=OH-O鍵能/kJ·mol－1413493803463根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)計(jì)算CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)的反應(yīng)熱ΔHΔH＝反應(yīng)物的鍵能總和－生成物的鍵能總和ΔH＝反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和＝(4×413＋2×493－2×803－4×463)kJ/mol＝－820kJ/molC(s)+O2(g)＝CO2(g)ΔH＝－393.5kJ/molCH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ/mol試計(jì)算煤炭和甲烷氣體各1kg時(shí)，二者分別所能提供的熱量2.根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算反應(yīng)熱熱化學(xué)方程式中反應(yīng)熱數(shù)值與各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比。

aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)

ΔHa

b

c

d

|ΔH|n(A)

n(B)

n(C)

n(D)

Q====任務(wù)一：燃料選擇[解]根據(jù)題意，C的摩爾質(zhì)量為12g/mol，

CH4的摩爾質(zhì)量為16g/mol則1kgC的物質(zhì)的量為83.3mol，1kgCH4的物質(zhì)的量為62.5mol1kgC充分燃燒釋放的熱量為：83.3mol×393.5kJ/mol=32778.55kJ1kgCH4充分燃燒釋放的熱量為：62.5mol×890.3kJ/mol=55643.75kJ任務(wù)一：燃料選擇天然氣煤炭？BaSO4+2C=BaS+2CO2C(s)+1/2O2(g)=CO(g)

BaSO4+4CO=BaS+4CO2ΔH=？重晶石煤炭BaSBa(HS)2BaCO3CO2H2S煅燒水水浸過濾烘干制硫磺產(chǎn)品碳化BaSO4任務(wù)一：燃料選擇任務(wù)二：核心工藝C的燃燒，很難控制C只生成CO而不繼續(xù)生成CO2，因此C(s)+1/2O2(g)=CO(g)

的ΔH無(wú)法直接測(cè)得。但這個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱是工業(yè)生產(chǎn)中非常有用的數(shù)據(jù)，應(yīng)該如何獲得呢？應(yīng)用蓋斯定律，可間接地把它的反應(yīng)熱計(jì)算出來。思考：能否利用一些已知反應(yīng)的反應(yīng)熱來計(jì)算它的反應(yīng)熱呢？3.根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱CO2(g)C(s)+O2(g)CO(g)+O2(g)12?H3?H1?H2根據(jù)蓋斯定律，有：?H1=?H3+?H2

?H3=?H1-?H2

=-393.5kJ/mol

-(-283.0kJ/mol)

=

-110.5kJ/mol

C(s)

+1/2O2(g)=CO(g)?H3

=

-110.5kJ/mol

C(s)+1/2

O2(g)=CO(g)?H3

=?解題模型:虛擬路徑法模型建構(gòu)：計(jì)算碳不完全燃燒的反應(yīng)熱任務(wù)二：核心工藝C(s)+1/2

O2(g)=CO(g)?H3

=?解題模型:加合法C(s)+O2(g)=CO2(g)?H1=-393.5kJ/molCO2(g)=CO(g)+O2(g)?H4=+283.0kJ/mol12+C(s)

+1/2O2(g)=CO(g)?H3

=?H1+?H4

=

-110.5kJ/mol

CO(g)+

O2(g)=CO2(g)?H2=-283.0kJ/mol12若某個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式可由另外幾個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式相加減而得到，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱也可以由這幾個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱相加減而得到。模型建構(gòu)：計(jì)算碳不完全燃燒的反應(yīng)熱任務(wù)二：核心工藝運(yùn)用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱的解題模型：先找出待求解反應(yīng)的目標(biāo)化學(xué)方程式調(diào)方向：根據(jù)目標(biāo)熱化學(xué)方程式調(diào)整可用的已知熱化學(xué)方程式的方向，同時(shí)調(diào)整?H

的符號(hào)調(diào)系數(shù)：根據(jù)目標(biāo)熱化學(xué)方程式將調(diào)整好方向的熱化學(xué)方程式乘以某一個(gè)系數(shù)以便后續(xù)消去無(wú)關(guān)物質(zhì)，同時(shí)調(diào)整?H的值將調(diào)整好的熱化學(xué)方程式進(jìn)行加合，以得到待求解的化學(xué)方程式的?H

調(diào)整加合找出任務(wù)二：核心工藝已知下列各反應(yīng)的焓變①Ca(s)+C(s,石墨)+3/2O2(g)=CaCO3(s)?H1=-1206.8kJ/mol②Ca(s)+1/2O2(g)=CaO(s)?H2=-635.1kJ/mol③C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)?H3=-393.5kJ/mol請(qǐng)計(jì)算：煅燒石灰石的熱化學(xué)方程式?H4=+178.2kJ/mol任務(wù)二：核心工藝CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)例1:黃鐵礦(主要成分為FeS2)的燃燒是工業(yè)上制硫酸時(shí)得到SO2的途徑之一，反應(yīng)的黃雪方程式為：4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2在25和101kPa時(shí)，1molFeS2(s)完全燃燒生成Fe2O3(s)和SO2(g)時(shí)放出853kJ熱量。這些熱量(工業(yè)中叫“廢熱”)在生產(chǎn)中得到了充分的利用，大大降低了生成成本，對(duì)于節(jié)約資源、能源循環(huán)利用具有重要意義。(1)請(qǐng)寫出FeS2燃燒的熱化學(xué)方程式FeS2(s)+O2(g)==Fe2O3(s)+2SO2(g)ΔH=－853kJ/mol11412高溫1kg黃鐵礦中所含F(xiàn)eS2的物質(zhì)的量：n(FeS2)=(1000g×90%)÷120g/mol=7.5mol1kg黃鐵礦(FeS2的含量為7.5mol)完全燃燒放出的熱量：7.5mol×853kJ/mol=6398kJ(2)計(jì)算理論上1kg黃鐵礦(FeS2的含量為90%)完全燃燒放出的熱量記住(1)中熱化學(xué)反應(yīng)方程式所表示的意義，將題干中的其他物理量轉(zhuǎn)換成物質(zhì)的量三、利用熱化學(xué)方程式計(jì)算ΔH【例2】葡萄糖是人體所需能量的重要來源之一，設(shè)它在人體組織中完全氧化時(shí)的熱化學(xué)方程式為：計(jì)算100g葡萄糖在人體組織中完全氧化時(shí)產(chǎn)生的熱量C6H12O6(s)+6O2(g)==6CO2(g)+6H2O(l)△H=－2800kJ/mol【解】n(葡萄糖)=

100g÷180g/mol=0.566mol100g葡萄糖完全燃燒放出的熱量:0.566mol×2800kJ/mol=1557kJ蓋斯定律：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)。△H＝△H1

＋△H2

＋△H3

蓋斯定律的表達(dá)：已知下列熱化學(xué)方程式①2C(s)

+O2(g)==2CO(g)△H1=-221kJ/mol②2H2(g)

+O2(g)==2H2O(g)△H2=-484kJ/mol計(jì)算C(s)

+

H2O(g)==CO(g)+H2(g)的△H

△H

=+131.5kJ/mol

三、根據(jù)蓋斯定律計(jì)算ΔH例1：焦炭與水蒸氣反應(yīng)、甲烷與水蒸氣反應(yīng)均是工業(yè)上制取氫氣的重要方法。這兩個(gè)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式分別為：試計(jì)算CH4(g)==C(s)+2H2(g)的△H①C(s)

+

H2O(g)==CO(g)+H2(g)

△H1

=+131.5kJ/mol

②CH4(g)

+H2O(g)==CO(g)+3H2(g)△H2=+205.9kJ/mol

【解】分析各化學(xué)反應(yīng)方程式關(guān)系可得：可由②－①運(yùn)算得到方程CH4(g)==C(s)+2H2(g)則△H=△H2

－△H1=+205.9kJ/mol

－131.5kJ/mol=

+74.4kJ/mol即CH4(g)==C(s)+2H2(g)

△H=+74.4kJ/mol例1：家用液化氣的主要成分之一是丁烷(C4H10)。常溫常壓下，丁烷的燃燒熱ΔH＝－2900kJ·mol－1，則1g丁烷完