1、第2課時反應焓變的計算案例探究 如果你家住廣州，假期想去北京旅游。擺在你面前的可能有多條路線，多種交通工具。例如，你可以選擇汽車、火車、輪船、飛機等，甚至可以中途替換，可以經(jīng)鄭州到北京，也可以過上海到北京，但都具有相同的目的，安全到達北京。 其實，不管你采用何種方式到達北京，就你自身位置移動來看，都可看作從廣州到了北京，初始位置和末位置不會發(fā)生變化，也就是說雖然路程可以不同，但位移卻是完全相同的。 化學反應中也存在類似的規(guī)律，像著名的蓋斯定律。 1836年蓋斯經(jīng)過許多次實驗，總結(jié)出一條規(guī)律：在任何化學反應過程中的熱量，不論該反應是一步完成的還是分步進行的，其總熱量變化是相同的，1860年以熱的

2、加和性守恒定律形式發(fā)表。這就是舉世聞名的蓋斯定律。 蓋斯定律是斷定能量守恒的先驅(qū)，也是化學熱力學的基礎。當一個不能直接發(fā)生的反應要求反應熱時，便可以用分步法測定反應熱并加和起來而間接求得。故而我們常稱蓋斯是熱化學的奠基人。自學導引 一、蓋斯定律 問題1：什么是蓋斯定律？蓋斯提出的熱的加和性守恒定律的含義是什么？ 答：蓋斯定律是指： 。 蓋斯定律的含義：“一個化學反應的焓變只與反應的 和 有關(guān)，而與其反應的 無關(guān)?！币簿褪钦f：“當一個反應的 和 一定，不管它中間進行了多么復雜的反應，只要是生成物的種類一定，其焓變就是一個 ?！?問題2：蓋斯定律的本質(zhì)是什么？ 問題3：利用蓋斯定律計算時應注意什么

3、？ 答：（1） ：把熱化學方程疊加類似于整式的運算，疊加時應遵循數(shù)學的運算規(guī)則，當需要將某一熱化學方程式同乘以某一化學計量數(shù)時，各物質(zhì)前的化學計量數(shù)和同乘以該化學計量數(shù)。當某物質(zhì)或移到“”另一邊時就變?yōu)楫愄?，即?”變“-”，“-”變“+”。 （2） 例如： 已知以下反應的熱化學方程式： CH3COOH（l）+2O2（g）2CO2（g）+2H2O（l）（298 K）=-870.3 kJmol-1 C（s）+O2（g）CO2（g） （298 K）=-393.5 kJmol-1 H2（g）+O2（g）H2O（l） =-285.5 kJmol-1 試求：2C（s）+2H2（g）+O2（g）CH3CO

4、OH（l）的。 解析：由中C、H2的化學計量數(shù)為2，而CH3COOH轉(zhuǎn)移到“”左邊成為“-CH3COOH”，可推出：2+2-=，即得 2C（s）+2O2（g）2CO2（g）=-393.52 kJmol-1 2H2（g）+O2（g）2H2O（l）=-285.52 kJmol-1 +）2CO2（g）+2H2O（l）CH3COOH（l）+2O2（g）=870.3 kJmol-1 2C（s）+2H2（g）+O2（g）CH3COOH（l） =（-393.52）+（-285.52）+870.3kJmol-1=-488.3 kJmol-1答案： 問題1：一個化學反應無論是一步還是分步完成，反應的焓變是一樣的

5、 始態(tài) 終態(tài) 途徑 反應物的量 反應條件定值 問題2：“自然界中的能量不能減少也不能增加，只能由一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式。”而物質(zhì)的焓（H）是物質(zhì)所具有的能量，也應遵循能量守恒。因此當反應物和生成物確定后，反應物的焓與生成物的焓也成為定值。 問題3：（1）合理進行方程式疊加 （2）“H在進行加、減、乘等運算時，一定注意其符號的改變，即H的運算包括數(shù)值和符號的雙重運算?！?二、用標準摩爾生成焓計算焓變 問題4：如何利用標準摩爾生成焓來計算反應焓變？ 答：（1）fHm是指 。因此使用時必須注明溫度。fHm是指，因而單質(zhì)的fHm= 。 （2）只有化合物才有標準摩爾生成焓，在利用fHm進行計算時，公式

6、= 中，反應產(chǎn)物和反應物中的單質(zhì)的fHm為0。如： 已知NaCl和MgCl2的標準摩爾生成焓分別為fHm（NaCl）、fHm（MgCl2），求反應2Na（s）+MgCl2（s）Mg（s）+2NaCl（s）的。 解析：=fHm（生成物質(zhì)）-fHm（反應物） =2fHm （NaCl）+fHm （Mg）-fHm （MgCl2）+2fHm （Na） =2fHm （NaCl）+0-fHm （MgCl2）+0 =2fHm （NaCl）-fHm （MgCl2）。答案： 問題4：（1）101 kPa和某一溫度下的焓變 由穩(wěn)定單質(zhì)生成物質(zhì)時的H 穩(wěn)定 0 （2）（反應產(chǎn)物的fHm）（反應物的fHm）疑難剖析 1

7、.在一定條件下一個化學反應無論是一步完成還是分幾步完成，反應的總熱效應（通常指）相同，這就是蓋斯定律。 【例1】 1840年蓋斯根據(jù)一系列實驗事實得出規(guī)律，他指出：“若是一個反應可以分步進行，則各步反應的反應熱總和與這個反應一次發(fā)生時的反應熱相同?！边@是在各反應于相同條件下完成時的有關(guān)反應熱的重要規(guī)律蓋斯定律。已知金剛石和石墨分別在氧氣中完全燃燒的熱化學方程式為：C（固金剛石）+O2（氣）CO2（氣）；=-395.41 kJ，C（固石墨）+O2（氣）CO2（氣）；=-393.51 kJ，則金剛石轉(zhuǎn)化為石墨時的熱化學方程式為： 。由此看來更穩(wěn)定的碳的同素異形體為： 。若取金剛石和石墨混合晶體共1

8、 mol在O2中完全燃燒，產(chǎn)生熱量為Q kJ，則金剛石和石墨的物質(zhì)的量之比為 （用含Q的代表式表示）。 思路分析：將兩個熱化學方程式相減即得： C（金剛石）-C（石墨）=（395.41-393.51） kJ 整理得：C（金剛石）C（石墨）；=-1.90 kJmol-1 可見由金剛石轉(zhuǎn)化石墨放出熱量，說明石墨的能量更低，較金剛石穩(wěn)定。 設混合晶體中含金剛石xmol，石墨y mol， 則由題意有 解得x=y= 所以=。 答案：C（金剛石）C（石墨）；=-1.90kJmol-1石墨思維啟示 根據(jù)蓋斯定律，熱化學方程式能像代數(shù)式一樣進行相加或相減。相應反應熱也相加或相減，這對于求解未知反應的熱效應非常

9、有利。 2.以熱化學方程式為基礎，利用交叉學科有關(guān)熱學知識，進行反應熱的綜合計算。 【例2】 某石油液化氣由丙烷和丁烷組成，其質(zhì)量分數(shù)分別為80%和20%。C3H8（g）+5O2（g）3CO2（g）+4H2O（g）（298 K）=-2 200 kJmol-1,2C4H10（g）+13O2（g）8CO2（g）+10H2O（g）（298 K）=-5 800 kJmol-1。現(xiàn)在一質(zhì)量為0.80 kg、容積為4.0 L的鋁壺，將一壺20 的水燒開需消耗0.056 kg石油液化氣，試計算該燃料的利用率。已知水的比熱容為4.2kJ（kg）-1，鋁的比熱容為0.88 kJ（kg）-1。 思路分析：由熱化學

10、方程式可知，1 mol C3H8燃燒放出熱量為2 200 kJmol-1，1 mol C4H10燃燒放出熱量為2 900 kJmol-1，故可先計算液化氣燃燒放出的熱量。 Q放=2 200 kJmol-1+2 900 kJmol-1=2 800 kJ。 再根據(jù)熱量計算公式：Q吸=mct=4.0 L1 kgL-14.2 kJ（kg） -1+0.80 kg0.88kJ（kg）-1（100 -20 ）=1 400 kJ。 所以，該燃料利用率為100%=50%。 答案：50%思維啟示 熱化學方程式的有關(guān)計算，很容易與物理學中的熱學部分交叉，是今后理綜高考命題的交叉熱點之一。學習過程中要重視學科間知識的

11、融合和應用。拓展遷移 拓展點比較反應熱大小的思維方法 （1）同一反應生成物狀態(tài)不同時 A（g）+B（g）C（g）+ Q1 A（g）+B（g）C（l）+ Q2 因為C（g）C（l）+ Qx，則Qx=Q2-Q1 所以Q2Q1或按以下思路分析： Q1+Qx=Q2，所以Q2Q1 （2）同一反應物狀態(tài)不同時 S（g）+O2（g）SO2（g）+ Q1S（s）+O2（g）SO2（g）+ Q2 Qx+Q2=Q1，所以Q1Q2 （3）兩個有聯(lián)系的不同反應相比。 C（s）+O2（g）CO2（g）+Q1 C（s）+O2（g）CO（g）+O2 Q2+Qx=Q1所以Q1Q2 并且據(jù)此可寫出反應的熱化學方程式： CO（g

12、）+O2（g）CO2（g）;=-（Q1-Q2） 【例1】 已知 （1）H2（g）+O2（g）H2O（g） 1=a kJmol-1 （2）2H2（g）+O2（g）2H2O（g） 2=b kJmol-1 （3）H2（g）+O2（g）H2O（l） 3=c kJmol-1 （4）2H2（g）+O2（g）2H2O（l） 4=d kJmol-1 下列關(guān)系式中正確的是（ ） A. acd0 C. 2a=b0 解析：由熱化學方程式中的與化學方程中各物質(zhì)前面的化學計量系數(shù)有關(guān)以及物質(zhì)燃燒時都放熱得：2=210,即b=2a0；4=230,d=2c0。又氣態(tài)水變成液態(tài)水這一過程要放熱，則ca0,db0。綜上所述，選項C符合題意。 答案：C 【例2】 由氫氣和氧氣反應生成1 mol水蒸氣放熱241.8 kJ，寫出該反應的熱化學方程式： 。 若1g水蒸氣轉(zhuǎn)化成液態(tài)水放熱2.444kJ，則反應H2（g）+O2（g）H