第一章

化學反應的熱效應第二節

反應熱的計算高二化學新人教化學選擇性必修一《化學反應原理》【情境引入】火箭推進劑

火箭是把航天器送入太空的重要運載工具之一,依靠推進劑的燃燒獲得推力。肼(N2H4)是一種良好的火箭推進劑,其與適當的氧化劑(如過氧化氫、氧氣、NO2等)配合,可組成可貯存液體推進劑。該推進劑燃燒時間較長,放出的能量大,產生的推力強,而且比較容易控制。【思考與討論】該反應用于火箭推進,除釋放大量熱和快速產生大量氣體外,還有一個很大的優點,你能簡單描述一下嗎?產物為N2和H2O,無污染。【學習任務】

反應熱的計算【活動一】液態肼與液態過氧化氫混合反應時,即產生大量氮氣和水蒸氣,并放出大量熱。若每生成14gN2,放出642kJ的熱量,你能寫出該反應的熱化學方程式嗎?若消耗0.5mol液態肼,放出的熱量是多少?N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)

ΔH=-642kJ/mol

321kJ火箭是把航天器送入太空的重要運載工具之一,依靠推進劑的燃燒獲得推力。肼(N2H4)是一種良好的火箭推進劑,其與適當的氧化劑(如過氧化氫、氧氣、NO2等)配合,可組成可貯存液體推進劑。該推進劑燃燒時間較長,放出的能量大,產生的推力強,而且比較容易控制。【學習任務】

反應熱的計算火箭是把航天器送入太空的重要運載工具之一,依靠推進劑的燃燒獲得推力。肼(N2H4)是一種良好的火箭推進劑,其與適當的氧化劑(如過氧化氫、氧氣、NO2等)配合,可組成可貯存液體推進劑。該推進劑燃燒時間較長,放出的能量大,產生的推力強,而且比較容易控制。N2H4(g)+O2(g)化學鍵N—NN—HO=OO—HN—N鍵能/(KJ/mol）193391497463946【活動二】在液態肼與氧氣混合反應時,也可放出大量熱。已知:你能寫出該反應的熱化學方程式嗎?N2(g)+2H2O(g)

ΔH=-544kJ/mol【學習任務】

反應熱的計算【活動三】在科學研究和工業生產中，常常需要了解反應熱。許多反應熱可以通過實驗直接測定，但是有些反應熱是無法直接測定的。請判斷以下反應是否可以直接測定，說出你的理由。C(s)+1/2O2(g)=CO(g)該反應的反應熱是無法直接測定的。因為C燃燒時不可能全部生成CO，總有一部分CO2生成。上述反應熱是冶金工業中非常有用的數據，如何獲得呢?名稱化學式(狀態)ΔH/(kJ/mol)碳（石墨）C(s)-393.5氫氣H2(g)-285.8一氧化碳CO(g)-283.0甲烷CH4(g)-890.3乙醇CH3CH2OH(l)-1366.8某些物質的燃燒熱（25℃、101kPa）【思考與討論】請你利用上表格中的數據計算反應C(s)+1/2O2(g)=CO(g)的△H，并談談你的依據。

化學家蓋斯從大量的實驗中總結出一條規律：不管化學反應是一步完成或分幾步完成,其反應熱是相同的。化學反應的反應熱只與反應體系的始態和終態有關，而與反應的途徑無關。BACΔH3ΔH2ΔH1ΔH3=ΔH1+ΔH2課本P15化學家蓋斯(G.H.Hess,1802--1850)蓋斯定律【學習任務】

反應熱的計算名稱化學式(狀態)ΔH/(kJ/mol)碳（石墨）C(s)-393.5氫氣H2(g)-285.8一氧化碳CO(g)-283.0甲烷CH4(g)-890.3乙醇CH3CH2OH(l)-1366.8

【學習任務】

反應熱的計算（3）C(s)+1/2O2(g)=CO(g)，△H3=？

實驗測得

：（1）C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ/mol（2）CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/mol某些物質的燃燒熱（25℃、101kPa）能量△H1△H2△H3CO2(g)C(s)+O2(g)CO(g)+1/2O2(g)（3）C(s)+1/2O2(g)=CO(g)，△H3=？

解決問題

：（1）C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ/mol（2）CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/molΔH1

=

ΔH2+

ΔH3ΔH3

=

ΔH1－

ΔH2=-393.5kJ/mol－(-283.0kJ/mol）

=-110.5kJ/mol【學習任務】

反應熱的計算【結論】若某個反應的化學方程式可由另外幾個反應的化學方程式相加減而得到，則該反應的反應熱也可以由這幾個反應的反應熱相加減而得到。“同側相加，異側相減”ΔH3ΔH1【活動四】火箭發射時可以用肼（N2H4，液態）作燃料，NO2作氧化劑。已知：①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H1=+66.4kJ/mol②N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H2=-534kJ/mol試計算2N2H4(l)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)的△H。方法：②×2－①△H=-1134.4kJ/mol只出現在②式，系數為2，且與②式同側只出現在①式，系數相同，與①式為異側【學習任務】

反應熱的計算“同側相加，異側相減”火箭是把航天器送入太空的重要運載工具之一,依靠推進劑的燃燒獲得推力。肼(N2H4)是一種良好的火箭推進劑,其與適當的氧化劑(如過氧化氫、氧氣、NO2等)配合,可組成可貯存液體推進劑。該推進劑燃燒時間較長,放出的能量大,產生的推力強,而且比較容易控制。①定目標方程式，給已知方程式編號。②結合目標方程式中關鍵物質(只出現一處)找位置(同側還是異側)③利用同側相加、異側相減進行處理，并調整計量數④疊加計算(注意帶正負號運算)【學習任務】

反應熱的計算小結:利用蓋斯定律計算反應熱的一般步驟總結：反應熱的計算依據及方法計算依據計算方法熱化學方程式熱化學方程式與數學上的方程式相似,可以左右顛倒同時改變正負號,各項的化學計量數包括ΔH的數值可以同時擴大或縮小相同的倍數蓋斯定律根據蓋斯定律,可以將兩個或兩個以上的熱化學方程式包括其ΔH相加或相減,得到一個新的熱化學方程式燃燒熱可燃物完全燃燒產生的熱量=可燃物的物質的量×其燃燒熱化學鍵的變化ΔH=反應物的化學鍵斷裂所吸收的能量和-生成物的化學鍵形成所放出的能量和反應物和生成物的總能量ΔH=E生成物-E反應物【學習任務】

反應熱的計算1.（1）0.3mol的氣態高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧氣中完全燃燒，生成固態三氧化二硼和液態水，放出649.5kJ熱量，其熱化學方程式為

。（2）常溫下14克CO在足量氧氣中充分燃燒，放出141.3KJ熱量，寫出該熱化學方程式。B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)

△H=-2165kJ/molCO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-282.6kJ/mol【學習任務】

反應熱的計算【學習評價】【學習評價】即課本P17第6題-①-②+③3、已知在微生物的作用下，NH4+經過兩步反應被氧化成NO3-，兩步反應的焓變如下圖所示根據圖示信息，計算1molNH4+(aq)全部被氧化成NO3-(aq)的△H。【學習任務】

反應熱的計算4、甲醇是一種新型的汽車動力燃料,工業上可通過CO和H2化合來制備甲醇氣體(結構簡式為CH3OH)。部分化學鍵的鍵能數據如下表:化學鍵C—CC—HH—HC—OC←OH—O鍵能(kJ/mol)3484134363581072463已知CO中的化學鍵為C←O,則工業制備甲醇的熱化學方程式為

。

【學習任務】

反應熱的計算【學習任務】

反應熱的計算【高考鏈接】(2020課標Ⅱ,28改編)乙烷在一定條件可發生如下反應:C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)ΔH1,相關物質的燃燒熱數據如下表所示:物質C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃燒熱ΔH/(kJ·mol-1)-1560-1411-286ΔH1=

kJ·mol-1。

【學習任務】

反應熱的計算(2019北京理綜,27節選)已知反應器中還存在如下反應:ⅰ.CH4(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH2ⅱ.CO(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(

g)

ΔH1ⅲ.CH4(g)=C(s)+2H2(g)ΔH3

……ⅲ為積炭反應,利用ΔH1和ΔH2計算ΔH3時,還需要利用______________________________

反應的ΔH。

(2017課標Ⅰ,28節選)下圖是通過熱化學循環在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應系統原理。通過計算,可知系統(Ⅰ)和系統(Ⅱ)制氫的熱化學方程式分別為

、

,制得等量H2所需能量較