第2节 第1课时 反应热的计算 盖斯定律（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高二化学同步精品课堂（人教版2019选择性必修1）

第二节 反应热 课时1 反应热的计算 人教版2019选择性必修一 第一章 化学反应的热效应 素养目标 宏观辨识与微观探析： 在理解盖斯定律的含义，认识同一个化学反应的反应热与反应进行的途径无关。 证据推理与模型认知： 构建盖斯定律模型，理解盖斯定律的本质，形成运用盖斯定律进行相关判断或计算的思维模型。 科学探究与创新意识： 了解盖斯定律对反应热测定的重要意义，增强为人类科学发展而努力的意识与社会责任感。 教学目标 本节重点 能正确运用盖斯定律解决具体问题 本节难点 掌握有关盖斯定律的应用 1、从能量守恒角度理解盖斯定律。 2、能运用盖斯定律解决具体问题。 3、利用盖斯定律和热化学方程式等进行有关反应热的计算。 新课导入 请你思考！ 能否定量比较天然气完全燃烧和不完全燃烧所释放的能量？ CH4 (g) + 2O2 (g) ＝ CO2 (g) + 2H2O(l) ΔH = −890.3kJ/mol CH4 (g) + 3/2O2 (g) ＝ CO (g) + 2H2O(l) ΔH = ？ 不完全燃烧所释放的能量无法直接测出，怎样知道不完全燃烧所释放的能量？ 观看 盖斯定律 壹 反应热的计算 贰 知识导航 课堂思考 说说你的体会！ 游览一座山峰你喜欢徒步呢还是坐缆车？ h = 300 m 终态 始态 上升的高度和势能的变化只与始态和终态的海拔差有关 6 课堂探究 探究学习 反应热研究简史 反应热与途径无关 反应热研究的是化学反应前后能量的变化 始态 终态 反应热研究的是化学反应前后能量的变化，与途径无关 反应热研究简史 课堂探究 科学史话 最早研究反应热的是法国化学家拉瓦锡和法国数学家、天文学家拉普拉斯，他们利用冰量热计（即以被熔化了的冰的质量来计算热量）测定了碳单质的燃烧热，测得的数值与现代精确测定值十分接近。 拉瓦锡 拉普拉斯 8 课堂探究 反应热研究简史 科学史话 化学家盖斯利用自己设计的量热计，测定了大量的反应热。并依据氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、石灰分别与硫酸反应的反应热总结出了盖斯定律。1840年，他将这一重大发现公之于众，对反应热的研究做出重大贡献。 01 盖斯定律 课堂探究 概念意义 一、盖斯定律 探究学习 ΔH1 ΔH2 终态 始态 始态 终态 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。 1.一个化学反应，不管是一步完成的还是分几 步完成的，其反应热是相同的。 课堂探究 概念意义 一、盖斯定律 1.一个化学反应，不管是一步完成的还是分几 步完成的，其反应热是相同的。 若一个反应体系的始态到终态可以一步完成（反应热ΔH）。分两步进行：先从始态到a（反应热为ΔH1），再从a到终态（反应热为ΔH2）。 ΔH = ΔH1 + ΔH2 2.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 典例精讲 【例1】已知在298K时： ① C(s) + O2(g) ＝ CO2(g) ΔH1= −393.5kJ/mol ② CO(g) + 1/2O2(g) ＝ CO2(g) ΔH2= −283.0kJ/mol 能否通过实验直接测定C(s) + 1/2O2(g) ＝ CO(g) ΔH3=？若可以，请说明理由；若不可以，能否设计路径使之可测定？ 很难直接测得这个反应的反应热，可通过盖斯定律获得它们的反应热数据。 思路1：虚拟路径法 思路2：代数运算法 13 课堂探究 一、盖斯定律 正确运用 3.盖斯定律的解题方法：思路1：虚拟路径法 化学反应发生物质变化的同时，能量变化之间存在什么关系？ ② CO(g) + 1/2O2(g) ＝ CO2(g) ΔH2= −283.0kJ/mol ③ C(s) + 1/2O2(g) ＝ CO(g) ΔH3=？ ① C(s) + O2(g) ＝ CO2(g) ΔH1= −393.5kJ/mol ΔH1 = ΔH2 + ΔH3 ΔH3 = ΔH1 – ΔH2 = –393.5kJ/mol – (–283.0kJ/mol) = –110.5kJ/mol 一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热都是相同的 ② CO(g) + 1/2O2(g) ＝ CO2(g) ΔH2= −283.0kJ/mol 课堂探究 一、盖斯定律 正确运用 4.盖斯定律的解题方法：思路2：代数运算法 ③ C(s) + 1/2O2(g) ＝ CO(g) ΔH3=？ ① C(s) + O2(g) ＝ CO2(g) ΔH1= −393.5kJ/mol C(s) + O2(g) ＝ CO2(g) ΔH1= −393.5 kJ/mol +) C(s) + 1/2O2(g) ＝ CO(g) ΔH3=？ CO(g) + 1/2O2(g) ＝ CO2(g) ΔH2= −283.0 kJ/mol C(s) + 1/2O2(g) ＝ CO(g) ΔH3= −110.5 kJ/mol CO可以消去，视为中间产物。 若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和 ΔH3 = ΔH1 − ΔH2 = −393.5 kJ/mol − (−283.0 kJ/mol）= −110.5 kJ/mol 方法指导 应用盖斯定律计算反应热的常用方法 1．虚拟途径法 由A生成D可以有两个途径： (1)由A直接生成D，反应热为ΔH； (2)由A生成B，由B生成C，再由C生成D，每一步的反应热分别为ΔH1、 ΔH2、 ΔH3，则反应热的关系如下 A B C D ΔH1 ΔH2 ΔH3 ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3 16 方法指导 应用盖斯定律计算反应热的常用方法 2．代数运算法 将调整好的ΔH加和，确定目标反应的焓变ΔH。 物质变化 根据目标热化学方程式中各物质找已知热化学方程式。 ①比较目标方程式，确定中间产物。 能量变化 ②调整已知热化学方程式的方向和计量数并相加和，消去中间产物。 17 典例精讲 【例2】如何计算甲烷不完全燃烧的反应热呢？ CH4 (g) + 2O2 (g) ＝ CO2 (g) + 2H2O(l) ΔH = −890.3kJ/mol CH4 (g) + 3/2O2 (g) ＝ CO (g) + 2H2O(l) ΔH = ？ 18 典例精讲 1．虚拟途径法 ③ CO (g) + 1/2O2 (g) ＝ CO2 (g) ΔH3= −283.0 kJ/mol CO(g) + 2H2O(l) + 1/2O2(g) CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) 始态 终态 ΔH2 ΔH1 ΔH3 ①CH4 (g) + 2O2 (g) ＝ CO2 (g) + 2H2O(l) ΔH1= −890.3 kJ/mol ② CH4 (g) + 3/2O2 (g) ＝ CO (g) + 2H2O(l) ΔH2= ？ 物质变化 能量变化 CH4 (g) + 3/2O2 (g) ＝ CO (g) + 2H2O(l) ΔH2= −607.3kJ/mol 19 典例精讲 1．虚拟途径法 能量变化图 ③ CO (g) + 1/2O2 (g) ＝ CO2 (g) ΔH3= −283.0 kJ/mol 20 典例精讲 2．代数运算法 ③ CO (g) + 1/2O2 (g) ＝ CO2 (g) ΔH3= −283.0 kJ/mol ①CH4 (g) + 2O2 (g) ＝ CO2 (g) + 2H2O(l) ΔH1= −890.3 kJ/mol ② CH4 (g) + 3/2O2 (g) ＝ CO (g) + 2H2O(l) ΔH2= ？ ΔH2 = ΔH1 − ΔH3 = −890.3 kJ/mol − (−283.0kJ/mol) = −607.3kJ/mol ① − ③ = ② 根据目标方程式 找出已知方程式 确定中间产物 调整已知方程式的方向和计量数 消去中间产物 将调整好的ΔH加和 ①，③ ；CO2(g) ①， −③ ΔH2 = ？ CH4 (g) + 3/2O2 (g) ＝ CO (g) + 2H2O(l) CH4 (g) + 3/2O2 (g) ＝ CO (g) + 2H2O(l) ΔH2= −607.3kJ/mol 物质变化 能量变化 21 典例精讲 【例3】已知① CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) ΔH1= －283.0 kJ/mol ② H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) ΔH2= －285.8 kJ/mol ③ C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2CO2(g) + 3 H2O(l) ΔH3= －1370 kJ/mol 计算: 2CO(g)＋ 4 H2(g)= H2O(l)＋ C2H5OH(l) 的ΔH 得 ④=①×2 + ②×4 - ③ 2 CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) 2ΔH1= －566.0 kJ/mol 4 H2(g) + 2O2(g) = 4 H2O(l) 4ΔH2= －1143.2kJ/mol 2CO2(g) + 3 H2O(l) = C2H5OH(l) + 3O2(g) －ΔH3 = + 1370 kJ/mol +) 2CO(g)＋ 4 H2(g)= H2O(l)＋ C2H5OH(l) ΔH ＝－339.2 kJ/mol 22 课堂思考 请你说说！ 在实际生活、生产中反应热有哪些应用价值？ “长征系列”运载火箭采用肼类燃料（肼、偏二甲肼），液氢液氧推进剂，发射需要加注多少吨燃料呢？ 课堂思考 请你说说！ 在实际生活、生产中反应热有哪些应用价值？ 工业生产中的热量(工业中叫做“废热”)在生产过程中得到了充分利用,大大降低了生产成本,对于节约资源、能源循环利用具有重要意义 02 反应热的计算 课堂探究 二、反应热的计算 计算 1.利用热化学方程式直接求算 解题思路指引 找出求算量 找出已知量 找出关联点 典例精讲 【例4】(选择性必修1第15页例题1)黄铁矿(主要成分为FeS2)的燃烧是工业上制硫酸时得到SO2的途径之一,反应的化学方程式为: 4FeS2+11O2======2Fe2O3+8SO2 在25℃和101kPa时,1 mol FeS2(s)完全燃烧生成Fe2O3(s)和SO2(g)时放出853kJ的热量。这些热量(工业中叫做“废热”)在生产过程中得到了充分利用,大大降低了生产成本,对于节约资源、能源循环利用具有重要意义。 (1)请写出FeS2燃烧的热化学方程式。 (2)计算理论上1kg黄铁矿(FeS2的含量为90%)完全燃烧放出的热量。 课本P15页例题1 课堂探究 二、反应热的计算 计算 物质变化 能量变化 提示：热化学方程式与化学方程式书写不同 4FeS2 (s) +11O2 (g) 2Fe2O3 (s) +8SO2 (g) 高温 △H FeS2 (s)+ O2 (g) Fe2O3 (s) +2SO2 (g) 高温 △H1=-853kJ/mol 11 4 1 2 4FeS2 (s) +11O2 (g) 2Fe2O3 (s) +8SO2 (g) 高温 △H2=-3412kJ/mol 课堂探究 计算！ 二、反应热的计算 【解】(1)根据题意，FeS2燃烧的热化学方程式为： FeS2+O2Fe2O3+2SO2(g) ∆H=-853 kJ/mol (2)FeS2的摩尔质量为120g·mol-1。 1kg黄铁矿含FeS2的质量为：1000g×90%=900g 900gFeS2的物质的量为：=7.5mol 理论上1kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为:7.5mol×853kJ/mol=6398kJ 请你说说！ 在实际生活、生产中反应热的应用价值 课堂思考 葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一：它在人体组织中完全氧化时的热化学方程式为： C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l)△H=-2800kJ/mol 典例精讲 【例5】葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一，设它在人体组织中完全氧化时的热化学方程式为： C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+ 6H2O(1) Δ H=-2 800 kJ/mol 计算100g葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热量。 课本P16页例题2 【解】根据热化学方程式可知，1 mol C6H12O6在人体组织中完全氧化时产生的热量为2 800 kJ。 C6H12O6的摩尔质量为180 g·mol-1。 100 g C6H12O6的物质的量为：0.556 mol C6H12O6完全氧化时产生的热量为：0.556 mol×2 800 kJ/mol＝1557 kJ 答：100 g葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热量为1557 kJ。 课堂探究 二、反应热的计算 计算 2.运用盖斯定律进行相关判断或计算 (1)“虚拟路径”法 若反应物A变为生成物D,可以有两个途径: ①由A直接变成D,反应热为ΔH; ②由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。 如图所示,则ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。 (2)代数运算法 依据目标方程式中各物质的位置和化学计量数,调整已知方程式,最终加合成目标方程式,ΔH同时作出相应的调整和运算。 典例精讲 【例6】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: ① C(s)+H2O(g)=CO (g)+H2 (g) △H1=+131.5kJ/mol ② CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2 =+205.9 kJ/mol 试计算CH4(g)=C(s)+2H2(g)的△H 课本P16页例题3 -①+② =目标方程式 典例精讲 【解】分析各化学方程式的关系可以得出，将反应①的逆反应与反应②相加，得到反应：CH4(g) === C(s)＋2H2(g) 即： CO(g)＋H2(g) === C(s)＋H2O(g) Δ H3＝-Δ H1＝-131.5kJ/mol +）CH4(g)＋H2O(g) === CO(g)＋3H2(g) 　Δ H2＝+205.9kJ/mol 　　 CH4(g) === C(s)＋2H2(g)　　 Δ H＝？ 根据盖斯定律： 　　Δ H＝Δ H3＋Δ H2＝Δ H2－Δ H1 　　　 ＝+205.9kJ/mol－131.5kJ/mol 　　　 ＝+74.4kJ/mol 答：CH4(g) === C(s)＋2H2(g)的ΔH＝+74.4kJ/mol。 课堂小结 盖斯定律 内容 特点 计算方法 虚拟路径法 代数运算法 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。 35 课堂小结 反应热的计算 利用热化学方程式 运用盖斯定律 直接求算 间接求算 36 随堂演练 1.已知25 ℃、101 kPa时： 4Fe(s)＋3O2(g)==2Fe2O3(s) ΔH＝－1 648 kJ·mol－1 ① C(s)＋O2(g)==CO2(g)　 ΔH＝－393 kJ·mol－1　　 ② 2Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)==2FeCO3(s) ΔH＝－1 480 kJ·mol－1 ③ FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是 解析：①×1/2+②×2-③ = －1648 ×1/2+（－393 ）×2－（－1480 ） =－130 kJ·mol－1 2FeCO3(s)+1/2O2(g)= Fe2O3(s) + 2CO2(g)　ΔH＝－130 kJ·mol－1 37 随堂演练 2.探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下： Ⅰ. CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.5 kJ·mol-1 Ⅱ. CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH2=-90.4 kJ·mol-1 Ⅲ. CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH3 回答下列问题： (1) ΔH3=_________kJ·mol-1 38 随堂演练 3.已知胆矾溶于水时溶液温度降低，胆矾分解的热化学方程式为CuSO4•5H2O(s) = CuSO4(s)+5H2O(l) △H=+Q1kJ/mol 室温下，若将1mol无水硫酸铜溶解为溶液 时放热Q2kJ，则（ ） A、Q1>Q2 B、Q1=Q2 C、Q1<Q2 D、无法确定 A 39 随堂演练 4.0.3mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中完全燃烧，生成固态B2O3和液态水，放出649.5kJ热量，其热化学方程式为 _______________________________________________________________。 又已知H2O(l) = H2O(g) △H=+44kJ/mol，则11.2L（标况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出热量是多少千焦？ 。 B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l) △H =-2165kJ/mol 1016.5kJ 40 演示完毕 感谢聆听 https://www.zxxk.com/user/13354804 $$