第1节 化学反应的热效应 第4课时（教学课件）化学鲁科版2019选择性必修1

第1章 化学反应与能量转化 第4课时：反应焓变的计算 第1 节 化学反应的热效应 化学反应原理 1 掌握反应焓变的计算方法。 壹 理解盖斯定律含义并能熟练应用。 贰 学习目标 Xue xi mu biao 本节重点 壹 反应焓变的计算方法 盖斯定律 本节难点 贰 重点难点 Zhong dian nan dian 常见无机化合物（298.15K） 无机化合物 物态 化学式 △fHmϴ（ kJ/mol） 氨 aq NH3 -80 氨 g NH3 -46.1 碳（石墨） s C 0 碳（金刚石） s C +1.987 碳 g C +718.9 一氧化碳 g CO -110.53 二氧化碳 g CO2 -393.51 二氧化碳 aq CO2 -413.8 碳酸钠 s Na2CO3 -1131 氯化钠 aq NaCl -407 氯化钠 s NaCl -411.12 氯化钠 l NaCl -385.92 氯化钠 g NaCl -181.42 氢氧化钠 aq NaOH -469.6 氢氧化钠 s NaOH -426.7 硝酸钠 aq NaNO3 -446.2 硝酸钠 s NaNO3 -424.8 常见无机化合物（298.15K） 无机化合物 物态 化学式 △fHmϴ（ kJ/mol） 二氧化硫 g SO2 -297 二硫化碳 l CS2 +87.9 二硫化碳 g CS2 +115.3 硫酸 l H2SO4 -814 二氧化硅 s SiO2 -911 二氧化氮 g NO2 33 一氧化氮 g NO 90 水 l H2O -286 水 g H2O -242 氢 g H2 0 氟 g F2 0 氯 g Cl2 0 溴 l Br2 0 溴 g Br2 +31 碘 s I2 0 碘 g I2 +62 常见有机化合物（298.15K） 有机化合物 物态 化学式 △fHmϴ（ kJ/mol） 甲烷 g CH4 -75 乙烷 g C2H6 -85 丙烷 g C3H8 -104 甲醛 g HCHO -116 乙醛 g CH3CHO -166 丙醛 g C2H5CHO -197 甲醇 l CH3OH -239 甲醇 g CH3OH -201 乙醇 l C2H5OH -278 乙醇 g C2H5OH -235 正丙醇 l C3H7OH -305 正丙醇 g C3H7OH -258 甲酸 l HCOOH -409.5 甲酸 g HCOOH -363 甲酸 aq HCOOH -410.3 乙酸 l CH3COOH -487 乙酸 g CH3COOH -435 丙酸 l C2H5COOH -511 常见物质的标准生成焓，这么多的数据是如何获得的？ 联想 · 质疑 新课导入 KE TANG DAO RU 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 联想 · 质疑 化学反应不计其数 困难重重 受反应条件的限制，有些反应焓变很难直接测定 不同温度下，同一反应的反应焓变不相同 如果每个化学反应的反应焓变都要通过实验测定，你觉得可能吗？ 不能，因为该反应总是伴随着CO2的产生。 如2C(s) + O2(g) = 2CO(g)的反应焓变，能直接测得吗? 新课导入 KE TANG DAO RU 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 反应热研究的是化学反应前后焓的变化。 反应物 放热反应 ΔH<0 吸热反应 ΔH>0 反应物 焓 反应进程 反应产物 焓 反应进程 反应产物 温故 · 知新 新课导入 KE TANG DAO RU 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练   图 1-1-4 　登山时上升的高度与登山路径无关 h 联想 · 质疑 在指定状态下，各种物质的焓都是确定的，因此从反应物变成产物，无论经过哪些步骤，它们焓的差值都是不变的。 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 如何测定2C(s) + O2(g) = 2CO(g)的∆H？能否直接测定吗？请说明理由；若不可以，能否设计路径使之可计算？ 2CO2 (g) 2C(s)+2O2(g) 2CO(g)+O2(g) ΔH2 ΔH1 ΔH3 始态 终态 途径一 途径二 ∆H1 + ∆H2 = ∆H3 ∆H1 = ∆H3 - ∆H2 思考 · 讨论 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 ① 2C(s) + O2(g) = 2CO(g) ∆H1= ② 2CO(g) + O2 (g) = 2CO2(g) ∆H2=－566.0kJ·mol-1 ③ 2C(s) + 2O2(g) = 2CO2(g) ∆H3=－787.0kJ·mol-1 如何测定2C(s) + O2(g) = 2CO(g)的∆H？能否直接测定吗？请说明理由；若不可以，能否设计路径使之可计算？ 思考 · 讨论 ∆H1 + ∆H2 = ∆H3 ∆H1 = ∆H3 - ∆H2 = -221.0 kJ·mol-1 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 2NO2 (g) N2(g)+2O2(g) 2NO(g)+O2(g) ΔH2 ΔH1 ΔH3 始态 终态 途径一 途径二 ∆H1 + ∆H2 = ∆H3 思考 · 讨论 如何设计测定N2(g) + 2O2(g) = 2NO2(g)的∆H2的路径？ 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 如何设计测定N2(g) + 2O2(g) = 2NO2(g)的∆H2的路径？ 思考 · 讨论 ① N2(g) + O2(g) = 2NO(g) ∆H1=+180.0 kJ·mol-1 ② 2NO(g) + O2 (g) = 2NO2(g) ∆H2=-112.3 kJ·mol-1 ③ N2(g) + 2O2(g) = 2NO2(g) ∆H3= ∆H1 + ∆H2 = ∆H3 ∆H3 = ∆H1+∆H2 = +67.7 kJ·mol-1 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 一、盖斯定律 一个化学反应无论是一步完成的还是分几步完成，反应热都是一样的。 G.H.Hess, 1802-1850 终态 始态 中间产物 ΔH2 ΔH1 ΔH3 途径一 途径二 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，而与反应进行的途径无关。 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 反应速率很慢 副反应较多 不容易直接发生的反应 盖斯定律 的意义 盖斯定律的提出，为反应热的研究提供了极大的方便，使一些不易测定或无法测定的化学反应的反应热可以通过推算间接求得。 一、盖斯定律 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 已知，在298K时下列反应焓变的实验数据： ∆H3 = ∆H1 + ∆H2’ = -110.5 kJ·mol-1 思考 · 讨论 C(s，石墨) + O2(g) = CO2(g) ∆H1=－393.5kJ·mol-1 CO(g) + O2 (g) = CO2(g) ∆H2=－283.0kJ·mol-1 计算此温度下C(s，石墨) + O2 (g) = CO(g)的反应焓变。 ①C(s，石墨) + O2(g) = CO2(g) ∆H1=－393.5kJ·mol-1 ②CO2(g) = CO(g) + O2 (g) ∆H2’=－∆H2 = +283.0kJ·mol-1 C(s，石墨) + O2 (g) = CO(g) 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 C (s) + H2O (g) = CO (g)+H2(g) ∆H1=+131.5 kJ/mol C (s) +CO2(g) = 2CO(g) ∆H2=+172.5 kJ/mol 例1、根据下列方程式，设计路径求得C (s) + 2H2O (g) = CO2 (g) + 2H2(g) ∆H3 CO2 (g)+ 2H2 (g)+C(s) 2C(s)+2H2O (g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH2 2ΔH1 ΔH3 始态 终态 途径一 途径二 ∆H3=+90.5 kJ/mol ∆H3 + ∆H2 = 2∆H1 ∆H3 = 2∆H1 - ∆H2 课堂例题 KE TANG LI TI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 NH4+(aq) + O2(g) 3 2 H ΔH1＝－273 kJ/mol NO2-(aq) + 2H+(aq)+H2O 第一步反应 NO2-(aq) + O2(g) 1 2 H ΔH2＝－73 kJ/mol NO3-(aq) 第二步反应 NH4+被氧化成NO3-的焓变示意图 根据图示信息，计算1 mol NH4+ (aq)全部被氧化成NO3- (aq)的ΔH。 例2、已知在微生物的作用下，NH4+ 经两步被氧化成NO3- ，两步反应的焓变如图所示。 课堂例题 KE TANG LI TI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 温故 · 知新 我们都学过哪些反应焓变的计算方法呢？ 根据键能计算 1 根据焓值计算 2 根据盖斯定律计算 3 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 二、反应焓变的计算 ΔH＝反应物的键能总和－反应产物的键能总和 1 mol P4含有6 mol P—P键 1 mol 晶体硅含有2 mol Si—Si键 1 mol 石墨晶体中含有1.5 mol C—C键 1 mol 金刚石含有2 mol C—C键 1 mol SiO2含有4 mol Si—O键 成键电子数 2 化学键数= 1、根据键能计算 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 例3、白磷与氧气可发生如下反应：P4(g)＋5O2(g)=P4O10(g)。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P=O c kJ·mol－1、O=O d kJ·mol－1，根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是(　　) 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 A 二、反应焓变的计算 1、根据键能计算 课堂例题 KE TANG LI TI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 例4、乙苯催化脱氢制苯乙烯反应： 已知： 化学键 C－H C－C C＝C H－H 键能/kJ·mol－1 412 348 612 436 计算上述反应的△H＝________ kJ·mol－1。 ＋124 不变的地方不要管 二、反应焓变的计算 1、根据键能计算 课堂例题 KE TANG LI TI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 20 则2O(g)=O2(g)的ΔH 为（ ） A、428 kJ·mol-1 B、-428 kJ·mol-1 C、498 kJ·mol-1 D、-498 kJ·mol-1 共价键 H- H H-O 键能/(kJ·mol-1) 436 463 热化学方程式 2H2(g) + O2 (g)=2H2O(g) ΔH= -482kJ·mol-1 D 例5、已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表： 二、反应焓变的计算 1、根据键能计算 课堂例题 KE TANG LI TI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 例6、理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g) ⇌HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是 (　　) A、HCN比HNC稳定 B、该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1 C、1mol HCN的化学键断裂吸收186kJ的能量 D、使用催化剂，可以改变反应的反应热 D 二、反应焓变的计算 2、根据焓值计算 ΔH＝反应产物的焓值总和－反应物的焓值总和 课堂例题 KE TANG LI TI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 例7、一定条件下，在水溶液中1 mol Cl－、ClO（x＝1，2，3，4）的能量（kJ）相对大小如右图所示。 ① D是________（填离子符号）。 ② B→A＋C反应的热化学方程式为_________________________（用离子符号表示）。 3ClO－(aq)＝2Cl－(aq)＋ClO3-(aq)△H＝－117 kJ/mol ClO4－ 二、反应焓变的计算 2、根据焓值计算 课堂例题 KE TANG LI TI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 二、反应焓变的计算 3、根据盖斯定律计算——设计路径法 ①由A直接变成C，反应热为ΔH； ②由A变成B，B变成C，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2。 若反应物A变为反应产物C，可以有两个途径： ΔH＝ΔH1＋ΔH2 C A B ΔH2 ΔH ΔH1 课堂例题 KE TANG LI TI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 CO2(g) C(石墨，s) C(金刚石，s) ΔH2 ΔH1 ΔH 查燃烧热表知： ①C(石墨，s)+O2(g)= CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol ②C(金刚石，s)+O2(g)= CO2(g) △H2=-395.0kJ/mol C(石墨，s)= C(金刚石，s) ; △H=+1.5kJ/mol 例8、写出石墨变成金刚石的热化学方程式 (25℃,101kPa时) ΔH1＝ΔH＋ΔH2 ΔH＝ΔH1-ΔH2 二、反应焓变的计算 3、根据盖斯定律计算——设计路径法 课堂例题 KE TANG LI TI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 抓住唯一物质，将系数和位置统一 第1步：正确写出化学方程式。 第2步：跟踪目标方程式的反应物和产物，寻找△H之间的关系，计算△H。 二、反应焓变的计算 3、根据盖斯定律计算——加合法，即寻找目标法 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 例9、某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知： ①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H1=+67.2kJ/mol ②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) △H2=-534kJ/mol 假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式。 2N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(l) △H=-1135.2kJ/mol 2N2H4(g)在②式，方向一致，系数不同，则△H2变为2△H2；2NO2(g)在①式，方向不同，则△H1变为-△H1；故△H= 2△H2 -△H1 解析： 二、反应焓变的计算 3、根据盖斯定律计算——加合法，即寻找目标法 课堂例题 KE TANG LI TI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 ①C(s)＋H2O(g) = CO(g) ＋ H2 (g) ΔH1=+131.5kJ/mol ②CH4(g)＋ H2O(g)= CO (g)＋3H2(g) ΔH2=+205.9 kJ/mol 试计算 CH4 (g) = C(s)＋2H2(g) 的ΔH。 CH4 (g) = C(s)＋2H2(g) ΔH=-ΔH1+ ΔH2 =+74.4kJ/mol 例10、焦炭与水蒸气反应、甲烷与水蒸气反应均是工业上制取氢气的重要方法。这两个反应的热化学方程式分别为： 二、反应焓变的计算 课堂例题 KE TANG LI TI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 盖斯定律 内容 特点 计算方法 虚拟路径法 加合法 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。 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，而与反应进行的途径无关。 反应焓变的计算 根据键能计算 1 根据焓值计算 2 根据盖斯定律计算 3 知识总结 ZHI SHI ZONG JIE 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 1、下列关于盖斯定律描述不正确的是（ ） A、化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关 B、盖斯定律遵守能量守恒定律 C、利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热 D、利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热 A 课堂演练 KE HOU YAN LIAN 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 2、下列关于如图所示转化关系(X代表卤素)的说法不正确的是（ ） A、△H3＜0 B、△H1+△H2+△H3=0 C、按照Cl、Br、I的顺序，△H2依次减少 D、一定条件下，拆开1 mol气态HX需要吸收a kJ 能量，则该条件下△H3=-2a kJ/mol B 课堂演练 KE HOU YAN LIAN 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 3、黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)=K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)　ΔH＝x kJ·mol－1 已知：碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·mol－1 S(s)＋2K(s)=K2S(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1 2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)=2KNO3(s)　ΔH3＝c kJ·mol－1 则x为(　　) A、3a＋b－c　　　B、c－3a－b　　　 C、a＋b－c　　　 D、c－a－b A 课堂演练 KE HOU YAN LIAN 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 4、已知下列反应的反应热 CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H1= -870.3 kJ/mol C(s) + O2 (g) = CO2(g) △H2= -393.5 kJ/mol H2(g) + 1/2O2(g) =H2O(l) △H3= -285.8 kJ/mol 试计算下述反应的反应热： 2C(s)+2H2(g)+ O2(g) = CH3COOH(l) △H △H = 2△H2 +2△H 3- △H1= -488.3kJ/mol 课堂演练 KE HOU YAN LIAN 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 学习完毕 感谢聆听 THANKS FOR YOUR WATCHING 学科网苏老师化学工作室 $$