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第二節　反應熱的計算
蓋斯定律 反應熱計算
第一章　 化學反應的熱效應
反應熱的測定裝置
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，
難以控制反應的程度不能直接測定反應熱
但是有些反應熱是無法直接測定的。
策略：利用一些已知反應的反應熱來計算它的反應熱
蓋斯定律 · 意義
化學家蓋斯利用自己設計的量熱計，測定了大量的反應熱。并依據氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、石灰分別與硫酸反應的反應熱總結出了蓋斯定律。1840年，他將這一重大發現公之于眾，這對反應熱的研究做出重大貢獻。
蓋斯
蓋斯定律 · 意義
蓋斯定律：
一個化學反應，不管是一步完成的還是分幾步完成的，其反應熱是相同的。
蓋斯定律
例：假設反應物A變成生成物C，可以有兩個途徑：
①由A直接變成C，反應熱為 H；
②由A先變成B，再由B變成C，每步的反應熱分別是 H1、 H2 。
如下圖所示：
H
H1
H2
A
B
H = H1 + H2
C
蓋斯定律 · 定義
某人要從山下A點到達山頂B點，他從A點出發，無論是翻山越嶺攀登而上，還是乘坐纜車直奔山頂，當最終到達B點時，他所處位置的海拔相對于A點來說都高了300m。
h=300m
始態
終態
H
蓋斯定律 · 理解
【總結】
在一定條件下，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。
利用蓋斯定律間接求算反應熱
伴隨副反應的反應
不容易直接發生的反應
速率很慢的反應
蓋斯定律 · 應用
【例題1】根據已知信息，計算C(s)燃燒生成CO2(g)的反應熱
蓋斯定律 · 應用
求： ③、C(s) +O2(g) = CO2(g) 的焓變 H3
始態
終態
CO2(g)
C(s)
H1
H3
H2
+ O2(g)
CO(g)
①、
②、
方程③與方程①、②有什么關系？
H3 = -110.5+(-283.0)=-393.5kJ/mol
能量
C(s)＋O2(g)
CO2(g)
ΔH3
ΔH1
ΔH2
焓變： H3 = H1+ H2
思考
方程：③=①+②
結論：方程與 H的代數關系一致
從方程關系上看：③=_____________________
H3 = H1 - H2
= -393.5kJ/mol - (-283.0kJ/mol)
= -110.5kJ/mol
C(s) + O2(g) = CO(g) H3 =
1
2
【例題2】根據已知信息，計算C(s)燃燒生成CO(g)的反應熱
蓋斯定律 · 應用
從焓變關系上看： H3 = _____________________
①-②
H1- H2
蓋斯定律 · 應用
火箭發射時可以用肼(N2H4，液態)作燃料，NO2作氧化劑，二者反應生成N2和水蒸氣。已知：
① N2(g) + 2O2(g) = 2NO2(g) ΔH1 = +66.4 kJ/mol
② N2H4(l) + O2(g) = N2(g) + 2H2O(g) ΔH2 = -534 kJ/mol
求 2N2H4(l) + 2NO2(g) = 3N2(g) + 4H2O(g) ΔH =
策略：
當方程較為陌生復雜時，我們優先找到方程之間的關系，再依據方程關系計算焓變
快速閱讀以下題目，你的解題思路是什么
如何正確、快速的找到方程關系？
蓋斯定律 · 應用
應用思路
明確目標方程
找到方程關系
計算ΔH
方程關系的技巧
①、已知反應里有，但目標反應里沒有的物質 — 需要消去的中間產物
目的：消去中間產物，得到目標方程
②、若不同反應里中間產物的系數不同，可將方程整體擴大或縮小，注意ΔH也隨之變化
③、根據已知反應與目標反應中的相同物質，確定方程的加減關系：
同側相加，異側相減，系數不同，改變倍數
④、減去反應 = 加上逆反應，逆反應前后顛倒， ΔH只變正負，不變數值
蓋斯定律 · 應用
【例題3】火箭發射時可以用肼(N2H4，液態)作燃料，NO2作氧化劑，二者反應生成N2和水蒸氣。已知：
① N2(g) + 2O2(g) = 2NO2(g) ΔH1 = +66.4 kJ/mol
② N2H4(l) + O2(g) = N2(g) + 2H2O(g) ΔH2 = -534 kJ/mol
求 2N2H4(l) + 2NO2(g) = 3N2(g) + 4H2O(g) ΔH =
方程關系： ②×2 - ①
需要消去的中間產物為：O2(g) —— 且①與②為相減的關系，且②需擴大兩倍
找到中間產物：
找到已知方程與目標方程的相同物質：
②與目標反應物質同側，方程②用加法；①與目標方程物質異側，方程①用減法
確認方程關系，進行方程加減，與目標方程對照檢驗：
計算ΔH：
ΔH = ΔH2×2- ΔH1
① CH4 (g) + 2O2 (g) ＝ CO2 (g) + 2H2O(l) Δ H1 = 890.3 kJ/mol
【練習1】計算甲烷不完全燃燒的反應熱是多少？
蓋斯定律 · 應用
③ CO (g) + O2 (g) ＝ CO2 (g) Δ H3= 283.0 kJ/mol
② CH4 (g) + O2 (g) ＝ CO (g) + 2H2O(l) Δ H2 = ？
與已知反應對比：
反應①與目標反應同側，用加法
反應②與目標反應異側，用減法
② = ① - ③
整合方程進行檢查，與目標反應一致
需要消去的中間產物為：CO2(g)，且①、②中CO2倍數相同
已知：
① H2 (g) + O2 (g) ＝ H2O (l) ΔH1=
② H2O (l) ＝ H2O (g) ΔH2= +44kJ/mol
③ H2 (g) + O2 (g) ＝ H2O (g) ΔH3= 241.8kJ/mol
方程：① = ③ - ②
焓變： H1 = H3- H2
H1 = -241.8-(44)=-285.8kJ/mol
蓋斯定律 · 應用
【練習2】
蓋斯定律 · 應用
【練習3】已知下列熱化學方程式：
①、Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH1＝－26.7 kJ·mol－1
②、3Fe2O3(s)＋CO(g)=2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH2＝－50.75 kJ·mol－1
③、Fe3O4(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO2(g) ΔH3＝－36.5 kJ·mol－1
則反應FeO(s)＋CO(g)=Fe(s)＋CO2(g)的焓變為(　　)
A.＋7.28 kJ·mol－1 B.－7.28 kJ·mol－1 C.＋43.68 kJ·mol－1 D.－43.68 kJ·mol－1
A
蓋斯定律 · 應用
【練習4】甲烷和水蒸氣催化制氫主要有如下兩個反應：
①、CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206 kJ/mol
②、CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41 kJ/mol
寫出CH4與 CO2生成H2和CO的熱化學方程式：
__________________________________________________________。
CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋247 kJ/mol
反應熱計算
反應熱的計算方法：
①、已知某些反應：用蓋斯定律
②、已知鍵能：ΔH=反應物鍵能 - 產物鍵能（前 - 后）
③、已知焓/物質總能力：ΔH=產物總能量 - 反應物總能量（后 - 前）
【例1】已知下列熱化學方程式：
① 、CH3COOH（l）+ 2O2(g) ═2CO2（g）+2H2O（l） ΔH1＝﹣870.3 kJ/mol
② 、 C (s) + O2（g）═CO2（g） ΔH2＝﹣393.5 kJ/mol
③ 、 H2(g) + 1/2O2（g）═H2O（l） ΔH3＝﹣285.8 kJ/mol
則反應 2C(s) +2H2（g）+O2（g）＝CH3COOH（l）的焓變ΔH 為（　　）
A．244.15kJ mol﹣1 B．﹣224.15kJ mol﹣1
C．488.3kJ mol﹣1 D．﹣488.3kJ mol﹣1
反應熱計算
D
反應熱計算
反應熱計算
【例2】白磷與氧氣可發生如下反應：P4＋5O2=P4O10。已知斷裂下列化學鍵需要吸收的能量分別為P—P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P=O c kJ·mol－1、O=O d kJ·mol－1，根據圖示的分子結構和有關數據估算該反應的ΔH，其中正確的是(　　)
A．(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1
B．(4c＋12b－6a－5d) kJ·mol－1
C．(4c＋12b－4a－5d) kJ·mol－1
D．(4a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1
反應熱計算
A
反應熱計算
【例3】已知 2O(g)=O2(g) H = - 496 kJ mol -1，結合能量變化示意圖。下列說法正確的是（ ）
A．拆開 1 mol H2(g) 中的化學鍵需要吸收 932 kJ能量
B．拆開 1 mol H2O(g) 中所有化學鍵需要吸收 926 kJ能量
C．1 mol H2O(l) 轉變為 1mol H2O(g)需要吸收 88 kJ能量
D．2 mol H2(g) 和 1mol O2(g) 反應生成 2 mol H2O(l)，共放熱 1940 kJ
B
反應熱計算
反應熱計算
【例4】研究氮的氧化物的性質對于消除城市中汽車尾氣的污染具有重要意義。NO2有較強的氧化性，能將SO2氧化成SO3，自身被還原為NO。已知下列兩反應過程中能量變化如圖1、圖2所示，則NO2氧化SO2生成SO3(g)的熱化學方程式為
_______________________________________________________________。
NO2(g)＋SO2(g)=SO3(g)＋NO(g)　ΔH＝－41.8 kJ/mol
反應熱計算
反應熱比較
反應熱的大小比較
【例1】H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　 ΔH1＝－a kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2＝－b kJ·mol－1
比較大小：|ΔH2| --------- |ΔH1|， ΔH2 --------- ΔH1
且b＝----------a。
如果化學計量數加倍，ΔH的絕對值也要加倍
比較ΔH時，注意正負；若為負值，絕對值越大， ΔH越小
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2
反應熱比較
反應熱的大小比較
【例2】已知：S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＝－a kJ·mol－1
S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1
比較大小：|ΔH2| --------- |ΔH1|， ΔH2 --------- ΔH1
三狀態自身的能量比較：E(g)＞E(l)＞E(s)
同一反應，反應物或生成物的狀態不同，反應熱不同
<
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反應熱比較
反應熱的大小比較
【例3】 C(s，石墨)＋O2(g) == CO2(g)　 ΔH1＝－a kJ·mol－1
C(s，金剛石)＋O2(g) == CO2(g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1、
已知： C(s，石墨) == C(s，金剛石) 　ΔH>0
比較大小：|ΔH2| --------- |ΔH1|， ΔH2 --------- ΔH1
晶體類型不同，產物相同的反應，反應熱不同
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①濃硫酸和氫氧化鈉固體反應生成1 mol水時，放出的熱量一定_____57.3kJ
②醋酸和NaOH溶液反應生成1 mol水時，放出的熱量一定______57.3 kJ
③稀硫酸和Ba(OH)2溶液反應生成1 mol水時，反應放出的熱量一定______57.3 kJ
>
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(濃硫酸稀釋和氫氧化鈉固體溶解時都會放出熱量)
(醋酸電離會吸熱)
(反應生成BaSO4沉淀會放出熱量)
反應熱比較
反應熱的大小比較
ΔH ------ -57.3kJ/mol
<
ΔH ------ -57.3kJ/mol
ΔH ------ -57.3kJ/mol
>
<
【例4】

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