化學反應的熱效應（3）

高二年級化學焓變（

ΔH

）——定量描述等壓反應的熱效應

ΔH為“－”或ΔH<0，為放熱反應

ΔH為“＋”或ΔH>0，為吸熱反應熱化學方程式：表示出一個化學反應中的物質變化和反應的焓變。

H2(g)＋O2(g)H2O(l)ΔH＝－285.8kJ/mol12CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ/molN2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.2kJ/mol可以利用量熱計來測量一個化學反應釋放或吸收的熱量【核心問題1】通過理論方法能夠計算出化學反應釋放或吸收的熱量嗎？觀察·發現規律N2(g)＋2O2(g)

2

NO2(g)ΔH1ΔH2ΔH32NO(g)＋O2(g)ΔH3＝ΔH1＋ΔH2N2(g)＋O2(g)2NO(g)ΔH1＝

＋180.5kJ/mol

2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH2＝－112.8kJ/molN2(g)＋2O2(g)2NO2(g)ΔH3＝

＋67.7kJ/mol①②③總結規律：ΔH1＝ΔH2＋ΔH3不管化學反應是一步完成或分幾步完成，其反應熱都是相同的。換句話說，化學反應的焓變只與反應體系的始態和終態有關，而與反應的途徑無關。——蓋斯定律(Hesslaw)為了理解蓋斯定律，可以類比登山過程。蓋斯定律的本質：反應的焓變只與反應的始態和終態有關，而與反應的途徑無關。登山的高度與上山的途徑無關，只與起點和終點的相對高度有關。重力做功也只取決于始終態。蓋斯定律在科學研究中具有重要意義（1）有些反應進行得很慢；（2）有些反應不容易直接發生；（3）有些反應的產品不純（有副反應發生）；這些都給測量反應焓變造成了困難，利用蓋斯定律

可以間接地把它們的反應焓變計算出來。蓋斯定律為從理論上計算化學反應焓變提供了思路，因此人們稱蓋斯為“熱化學之父”?！竞诵膯栴}2】如何應用蓋斯定律求化學反應的焓變？

C單質與O2反應能生成CO氣體，但該反應發生時總是伴隨產生CO2氣體。那么，如何得知C單質與O2生成CO這一步反應的焓變呢？C(s，石墨)＋O2(g)CO(g)ΔH＝？12CCOΔH＝？

CO2O2分解C(s，石墨)+O2(

g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/molCO(g)+

O2(g)

CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ/mol12可以測得下列兩個反應焓變：“一看”：看待求反應中各物質在已知反應中的位置C(s，石墨)+O2(g)CO(g)ΔH＝？

12①C(s，石墨)+O2(

g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/mol②CO(g)+

O2(g)

CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ/mol12①C(s，石墨)+O2(

g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/mol②CO(g)+

O2(g)

CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ/molC(s，石墨)+O2(g)CO(g)ΔH＝？

12“一看”：尋找中間物質12①C(s，石墨)+O2(

g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/mol②CO(g)+

O2(g)

CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ/molC(s，石墨)+O2(g)CO(g)ΔH＝？

12③CO2(g)CO(g)+O2(g)ΔH3＝＋283.0kJ/mol“二變”：改變已知反應中反應物和反應產物的位置1212“三加”：將方程式①和③進行疊加①C(s，石墨)+O2(

g)

CO2(g)

ΔH1＝－393.5kJ/molC(s，石墨)+O2(g)CO(g)③CO2(g)CO(g)+O2(g)ΔH3＝＋283.0kJ/mol＋）1212①C(s，石墨)+O2(

g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/molC(s，石墨)+O2(g)CO(g)ΔH＝ΔH1＋

ΔH3

③CO2(g)CO(g)+O2(g)ΔH3＝＋283.0kJ/mol＋）＝－110.5kJ/mol“三加”：方程式①和③中反應焓變也要進行疊加1212【思維程序】確定待求反應“一看”待求反應和已知反應，找出中間物質“二變”對已知熱化學方程式進行變形，消掉中間物質“三加”將新得到的熱化學方程式進行疊加（反應焓變也進行疊加）寫出待求的熱化學方程式【實際問題解決】【交流·研討】

人們通常會從哪些角度、依據什么標準來合理選擇燃料？

燃料的合理選擇和綜合利用是提高能源利用率的重要途徑之一。【交流·研討】請同學們結合下表中的數據，評價煤、天然氣、氫氣、一氧化碳作為燃料的優缺點。（注：煤的摩爾燃燒焓可用石墨的摩爾燃燒焓數值粗略進行估算）物質化學式ΔH/(kJ/mol)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表1幾種物質的摩爾燃燒焓（298K，101kPa）摩爾燃燒焓：某物質的摩爾燃燒焓指在一定反應溫度和壓強條件下，1mol純物質完全氧化為同溫下的指定產物時的焓變。限定燃料的物質的量生成物不能繼續燃燒①N

→N2(g)②C→CO2(g)③

S→SO2(g)④H→H2O(l)CH4(g)＋2O2(g)

CO2(g)＋2H2O(l)ΔH

＝－890.3kJ/molCH4的摩爾燃燒焓CH3OH(l)＋O2(g)CO2(g)＋2H2O(l)ΔH

＝－725.8

kJ/molCH3OH的摩爾燃燒焓32【交流·研討】請同學們結合下表中的數據，評價煤、天然氣、氫氣、一氧化碳作為燃料的優缺點。（注：煤的摩爾燃燒焓可用石墨的摩爾燃燒焓數值粗略進行估算）物質化學式ΔH/(kJ/mol)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表1幾種物質的摩爾燃燒焓（298K，101kPa）【交流·研討】請同學們結合下表中的數據，評價煤、天然氣、氫氣、一氧化碳作為燃料的優缺點。A同學：1mol甲烷燃燒放出的熱量最多；B同學：1mol煤燃燒放出的熱量也比較多，且我國煤資源的存儲量較豐富；C同學：但煤燃燒產物會釋放SO2、NOx等氣體，形成酸雨，污染環境；而

甲烷、CO和H2的燃燒產物無污染?！痉椒ㄌ嵘吭u價能源優缺點物質變化產物是否對環境有污染能量變化定量認識：摩爾燃燒焓其他角度能源結構、燃料來源、開發和運輸成本等綜合考慮煤炭的綜合利用

目前，煤在我國仍然是第一能源。但是，將煤直接用作燃料，不僅利用率低，而且會產生大量固體垃圾和多種有害氣體。為了解決這一問題，工業上通過煤的干餾、氣化和液化等方法來實現煤的綜合利用。煤的氣化是將煤轉化為可燃性氣體的過程，主要反應為：C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)高溫(1)你認為煤的氣化對于提高能源利用效率有哪些價值？煤氣化后增大接觸面積，燃燒更充分，提高燃料利用率【交流·研討】C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)高溫(2)已知298K、101kPa時，1molH2O(l)變為H2O(g)需要吸收44.0kJ的熱量。則上述煤的氣化反應的焓變是多少

？待求反應：①C(s)＋O2(g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol-1已知反應：②CO(g)＋O2(g)

CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol-112③H2(g)＋O2(g)

H2O(l)ΔH3＝－285.8kJ·mol-112④H2O(l)

H2O(g)

ΔH4＝＋44.0kJ·mol-1C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)ΔH＝？

高溫“一看”：對比待求反應和已知反應，找出中間產物：①C(s)＋O2(g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol-1②CO(g)＋O2(g)

CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol-112③H2(g)＋O2(g)

H2O(l)ΔH3＝－285.8kJ·mol-112④H2O(l)

H2O(g)

ΔH4＝＋44.0kJ·mol-1C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)高溫ΔH＝？

“二變”：將熱化學方程式變形處理①C(s)＋O2(g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol-1②CO2(g)CO(g)＋O2(g)

ΔH2’＝＋283.0kJ·mol-112③H2O(l)H2(g)＋O2(g)

ΔH3’＝＋285.8kJ·mol-112④H2O(g)

H2O(l)

ΔH4’＝－44.0kJ·mol-1C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)高溫ΔH＝？

“三加”：疊加新的熱化學方程式，消掉中間物質：①C(s)＋O2(g)

CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol-1②CO2(g)CO(g)＋O2(g)

ΔH2’＝＋283.0kJ·mol-112③H2O(l)H2(g)＋O2(g)

ΔH3’＝＋285.8kJ·mol-112④H2O(g)

H2O(l)

ΔH4’＝－44.0kJ·mol-1C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)高溫

＋）“三加”：反應焓變也進行相應疊加C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)