第1章 第2节 反应热的计算(Word教参)-【优化指导】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修1（人教版2019）

第二节　反应热的计算 课程标准 核心素养目标 1.了解盖斯定律及其简单应用。 2．通过有关反应热计算的学习过程，掌握有关反应热计算的方法和技巧，以进一步提升计算能力。 3．能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。 能从宏观和微观相结合的视角分析与解决科学研究、工业生产中反应热的相关问题。(宏观辨识与微观探析) 基于能量利用需求选择反应、设计能量转化路径等，形成合理利用反应中的能量变化的意识，提升“科学态度与社会责任”的化学学科核心素养。(科学态度与社会责任) 知识点一　盖斯定律 1.内容 1836年，化学家盖斯(G.H.Hess，1802—1850)从大量实验中总结出一条规律：一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。这就是盖斯定律。 2．理解 (1)盖斯定律表明，在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。 (2)始态→终态有途径Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，根据盖斯定律可知，各途径中反应热存在关系：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。 盖斯定律的理解图示 3．应用 (1)应用方法 根据盖斯定律，我们可以利用已知反应的反应热来计算未知反应的反应热。若某个反应的化学方程式可由另外几个反应的化学方程式相加减而得到，则该反应的反应热也可以由这几个反应的反应热相加减而得到。 (2)应用示例 已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ/mol； ②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3＝－283.0 kJ/mol。 分析上述热化学方程式的关系可以得出，将反应①减去反应②，得到反应：C(s)＋O2(g)===CO(g)。根据盖斯定律可得：ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，则有ΔH2＝ΔH1－ΔH3＝(－393.5 kJ/mol)－(－283.0 kJ/mol)＝－110.5 kJ/mol。 知识点二　反应热的计算 1.反应热的计算 在实际应用中，常常需要计算反应热。例如，化工生产中对于化学反应过程中热量的利用、化学反应条件的控制等都涉及反应热的计算问题。 2．反应热的计算方法 (1)根据热化学方程式进行计算 例如，在25 ℃、101 kPa时，1 mol FeS2(s)完全燃烧生成Fe2O3(s)和SO2(g)时放出853 kJ热量，则FeS2(s)燃烧的热化学方程式为FeS2(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)＋2SO2(g)ΔH＝－853 kJ/mol； 理论上180 g FeS2(s)完全燃烧放出的热量为×853 kJ/mol＝1 279.5kJ。 (2)根据盖斯定律进行计算 例如，已知下列热化学方程式：①2Zn(s)＋O2(g)===2ZnO(s)　ΔH1＝－702.2 kJ/mol；②Hg(l)＋O2(g)===HgO(s)　ΔH2＝－90.7 kJ/mol。由此可知反应Zn(s)＋HgO(s)===ZnO(s)＋Hg(l)的ΔH3的值为－260.4 kJ/mol。 探究一　盖斯定律的理解及应用 ►情境探究 甲醇(CH3OH)是重要的化工原料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇是目前最重要的合成方法，其工艺流程如图所示： [问题设计] 上述利用合成气在催化剂作用下合成甲醇，发生的反应主要有： ①CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)　ΔH1＝－99.0 kJ/mol ②CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－58.0 kJ/mol 则CO2(g)和H2(g)反应生成CO(g)和H2O(g)的热化学方程式为CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.0 kJ/mol。 解析：根据盖斯定律，由②－①可得反应CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)，则有ΔH＝ΔH2－ΔH1＝(－58.0 kJ/mol)－(－99.0 kJ/mol)＝＋41.0 kJ/mol。 ►归纳拓展 1．盖斯定律的分析 在物质发生化学变化的过程中，能量变化以物质变化为基础，且能量变化(反应热)只与始态、终态物质的总能量有关，与反应的途径无关。 2．运用盖斯定律解题的常用方法 (1)虚拟路径法：例如C(s)＋O2(g)===CO2(g)，可设置如下： 根据盖斯定律可得：ΔH1＝ΔH2＋ΔH3。 (2)方程加减法：分析题给热化学方程式，通过热化学方程式的加减得到新的热化学方程式。例如，确定P4(白磷)→P(红磷)的热化学方程式。 已知：①P4(白磷，s)＋5O2(g)===P4O10(s)　ΔH1 ②P(红磷，s)＋O2(g)===P4O10(s)　ΔH2 根据盖斯定律，由①－②×4可得热化学方程式：P4(白磷，s)===4P(红磷，s)　ΔH＝ΔH1－4ΔH2。 ►