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5. 反应热的计算方法

反应热与焓变 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 利用盖斯定律或化学计量数与反应热的比例关系,计算特定化学反应的热效应数值。

从哪来 建立在“2.1 守恒法”之上。反应热计算本质上是能量守恒在化学反应中的具体应用,即反应前后总能量守恒,且热量变化与参与反应的物质微粒数(化学计量数)严格对应。

为什么 化学反应的热效应取决于反应物和生成物的总能量差,这是一个状态函数,与路径无关。因此,无论反应是一步完成还是分多步完成,只要始态和终态相同,其总反应热就相等。同时,根据微观粒子碰撞理论,反应热与参与反应的分子/原子数量成正比,故可通过化学计量数进行比例换算。

讲法
类比法:会计记账 适合抽象思维较弱、喜欢具象逻辑的学生。 将反应物比作“借方”,生成物比作“贷方”,反应热就是“余额”。如果直接算余额太复杂,可以拆分成几笔小账(分步反应),只要保证最终资产(物质)和负债(物质)一致,总余额(反应热)就不变。强调“账目平衡”即物质守恒,“余额确定”即能量守恒。
讲法
向量法:路径无关 适合空间想象力强、偏好数学模型的学生。 将反应过程看作空间中的位移。反应物是起点A,生成物是终点B。直接走直线A→B是一个向量,分步走A→C→B是另一个路径。根据向量加法法则,$\vec{AB} = \vec{AC} + \vec{CB}$。反应热$\Delta H$就是这个向量在能量轴上的投影。无论路径如何弯曲,只要起点终点不变,投影长度(总热量)不变。
讲法
微观比例法:粒子计数 适合基础扎实、注重微观机理的学生。 强调$\Delta H$是“每摩尔反应”的热量。例如 $H_2 + \frac{1}{2}O_2 \rightarrow H_2O$ 放热285.8kJ,意味着每消耗1个$H_2$分子和0.5个$O_2$分子,释放285.8kJ能量。若方程式系数翻倍,相当于同时处理两倍数量的粒子,释放的热量自然翻倍。计算核心就是看“系数比”与“已知热量”的对应关系。
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练一道
基础题
已知: ① $C(s) + O_2(g) = CO_2(g) \quad \Delta H_1 = -393.5 \text{ kJ/mol}$ ② $CO(g) + \frac{1}{2}O_2(g) = CO_2(g) \quad \Delta H_2 = -283.0 \text{ kJ/mol}$ 求:$C(s) + \frac{1}{2}O_2(g) = CO(g)$ 的 $\Delta H$。
变式
已知: ① $2H_2(g) + O_2(g) = 2H_2O(l) \quad \Delta H_1 = -571.6 \text{ kJ/mol}$ ② $H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) = H_2O(g) \quad \Delta H_2 = -241.8 \text{ kJ/mol}$ 求:$H_2O(l) = H_2O(g)$ 的 $\Delta H$。
试试手自己判
检测题
已知: ① $N_2(g) + 3H_2(g) = 2NH_3(g) \quad \Delta H_1 = -92.4 \text{ kJ/mol}$ ② $2NH_3(g) = N_2(g) + 3H_2(g) \quad \Delta H_2 = ?$ 求 $\Delta H_2$。
看答案和判分标准
答案:$+92.4 \text{ kJ/mol}$
判对标准:
1. 数值正确:92.4。
2. 符号正确:正号(+)。
3. 单位正确:kJ/mol。
若仅数值对但符号错,判错;若符号对但数值错,判错。
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