第1章 第1节 第3课时 反应焓变的计算（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（鲁科版2019）

化学反应与能量转化 第1章 第1节　化学反应的热效应 第3课时　反应焓变的计算 课程标准要求 学业质量水平 1．了解盖斯定律及其简单应用。 2．能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。 1．能定量分析化学变化的热效应，分析化学能与热能相互转化的原理及在生产和生活中的应用。(水平3) 2．能依据化学变化中能量转化的原理，提出利用化学变化实现能量贮存和释放的有实用价值的建议。(水平4) 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 栏目索引 课前预习案 课堂探究案 冲关演练案 课前预习案 一、盖斯定律 1．内容 1840年，化学家盖斯(G.H.Hess)从大量实验事实中总结出一条规律：一个化学反应，无论是________完成的还是分________完成的，反应热都是________的。此定律称为盖斯定律。 一步　 几步　 一样　 [注意]　通常，实验室中进行的大多化学反应都是在等压且没有除体积功之外的其他功产生的条件下进行的，此时的反应热就是该反应的焓变。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 2．理解 (1)盖斯定律表明，在给定条件下，一个化学反应的焓变只取决于反应体系的________和________，与反应________无关。 (2)始态→终态有途径Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，根据盖斯定律推测，各途径中焓变存在关系：ΔH＝____________＝_________________。 始态　 终态　 途径　 ΔH1＋ΔH2　 ΔH3＋ΔH4＋ΔH5　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 3．盖斯定律的应用 (1)应用方法 若一个化学反应的热化学方程式可由另外几个化学反应的热化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为另外几个化学反应焓变的__________。 代数和　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L (2)应用示例 ΔH2＋ΔH3　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 二、摩尔燃烧焓、能源 1．摩尔燃烧焓 (1)定义 某物质的摩尔燃烧焓指在一定反应________和________条件下，_________纯物质________氧化为同温下的指定产物时的焓变，并指定物质中所含的氮元素氧化为_________、氢元素氧化为__________、碳元素氧化为__________。 (2)意义 通常用摩尔燃烧焓来衡量一种燃料释放热量的多少。 温度　 压强　 1 mol　 完全　 N2(g)　 H2O(l)　 CO2(g)　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 2．能源 (1)定义 自然界中，能为人类提供能量的________或____________统称能源，包括__________、风能、水能、____________、地热能、海洋能、核能、____________等。 (2)我国能源消费结构以______为主，以石油、__________为辅，以________、核能、风能、__________为补充。 (3)实现能源的可持续发展，一方面必须“开源”，即开发核能、________、__________等新能源；另一方面必须“节流”，加大节能减排的力度，提高能源__________。 物质　 物质运动　 太阳能　 生物质能　 化石燃料　 煤　 天然气　 水能　 太阳能　 风能　 太阳能　 利用率　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 1.巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)在一定条件下，一个化学反应的焓变与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关(　　) (2)摩尔燃烧焓是指298 K、101 kPa下1 mol 物质完全氧化为同温下的指定产物时的焓变(　　) (3)298 K、101 kPa 时CO(g)的摩尔燃烧焓为283.0 kJ/mol，表示该条件下1 mol CO(g)完全燃烧生成CO2(g)放出283.0 kJ热量(　　) (4)太阳能、风能、核能等属于新能源，化石燃料属于传统能源(　　) √　 × 　 √　 √　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 2．在25℃、101 kPa时，已知： ①2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)　ΔH1; ②H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH2； ③2H2O(g)＋2Cl2(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3； 则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系正确的是(　　) A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2　　　　　 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2 C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2　　　　 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2 答案　A　 解析　分析题给三个热化学方程式，根据盖斯定律，由①＋②×2可得2H2O(g)＋2Cl2(g)===4HCl(g)＋O2(g)，则有ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 学习任务一　盖斯定律的理解与应用 炭在火炉中燃烧很旺时，在往炉膛底内的热炭上喷洒少量水的瞬间，炉子内火会更旺。 课堂探究案 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 1．途径Ⅰ(加水)发生的主要反应有哪些？找出途径Ⅰ的反应物和最终产物。 提示　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 2．途径Ⅱ(不加水)发生的主要反应是什么？找出途径Ⅱ的反应物和最终产物。 3．观察途径Ⅰ的最初反应物、最终产物与途径Ⅱ的最初反应物、最终产物有什么关系？ 提示　途径Ⅰ和途径Ⅱ的最初反应物相同，最终产物相同。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 4．将途径Ⅰ和途径Ⅱ的反应物和生成物的能量在图中标注出来并观察，找出途径Ⅰ和途径Ⅱ中焓变的关系？由此你得出什么结论？ 提示　图示略；ΔH4＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3；反应中能量的变化只与反应物的多少和反应物、产物的最终状态有关，与中间过程无关。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 1．盖斯定律的图解 化学反应由始态A到终态B，有两条途径：途径Ⅰ是由始态A直接到终态B；途径Ⅱ是由始态A到中间态C，再到终态B，反应的途径不同，但焓变存在关系：ΔH＝ΔH1＋ΔH2。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 2．盖斯定律的分析 物质在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，与中间过程无关。 3．运用盖斯定律解题的常用方法 (1)虚拟路径法：如C(s)＋O2(g)===CO2(g)， 可设置如下： ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L [特别提醒]　利用盖斯定律计算ΔH的注意事项 (1)化学方程式中各物质化学式前的系数乘以n倍时，ΔH也要乘以n倍。 (2)化学方程式进行加减运算时，ΔH也同样进行加减运算，且要带“＋”“ －”符号。 (3)反应过程中常会遇到同一物质的固、液、气三态变化，状态由固→液→气变化时吸热，反之则放热。 (4)当反应逆向进行时，其焓变与正反应的焓变数值相等，符号相反。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 答案　D　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 2．(2018·江苏卷，节选)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下： ①2NO2(g)＋H2O(l)===HNO3(aq)＋HNO2(aq)　ΔH＝－116.1 kJ·mol－1 ②3HNO2(aq)===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l)　ΔH＝75.9 kJ·mol－1 反应3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。 答案　－136.2　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L [思维模板]　根据盖斯定律计算反应焓变(ΔH) 根据盖斯定律计算焓变，可按以下四步进行： 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L CH4－CO2催化重整反应：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)，有效利用了两种温室气体制取合成气(CO和H2)，对改善人类生存环境和缓解能源危机具有重要意义。CH4－CO2催化重整反应热力学图示如下： 甲烷二氧化碳重整反应式 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 答案　＋247　 解析　分析已知热化学方程式，确定中间产物有C(s)、O2(g)，根据盖斯定律，由③×2－①－②可得：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)，则有ΔH＝(－111 kJ/mol)×2－(－75 kJ/mol)－(－394 kJ/mol)＝＋247 kJ/mol。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 学习任务二　摩尔燃烧焓 阅读教材P9，结合教材中“交流·讨论”内容，并交流讨论。 1．298 K、101 kPa下，CH4(g)的摩尔燃烧焓为890.3 kJ/mol，其含义是什么？ 提示　在298 K、101 kPa下，1 mol CH4(g)完全氧化生成CO2(g)和H2O(l)放出890.3 kJ热量。 2．298 K、101 kPa下，H2(g)的摩尔燃烧焓为285.8 kJ/mol，2 mol H2(g)的摩尔燃烧焓是否为571.6 kJ/mol？为什么？ 提示　不是；摩尔燃烧焓以1 mol 燃料燃烧为标准，与燃料的物质的量无关。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 3．298 K、101 kPa下，石墨[C(s)]的摩尔燃烧焓为393.5 kJ/mol，写出表示C(s)摩尔燃烧焓的热化学方程式。书写表示摩尔燃烧焓的热化学方程式要注意哪些问题？ 提示　C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ/mol；书写表示摩尔燃烧焓的热化学方程式时，要注意：①可燃物化学式前的系数必须是1；②生成物为稳定的氧化物；③ΔH对应摩尔燃烧焓。 4．摩尔燃烧焓和中和热的区别及联系是什么？ 提示　相同点：都是反应热，ΔH都小于0；不同点：①摩尔燃烧焓的基准是1 mol 可燃物，完全燃烧，生成稳定氧化物；②中和热的基准是1 mol H2O(l)，稀强酸和稀强碱发生中和反应，生成可溶性盐。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 摩尔燃烧焓和中和热的比较 比较项目 摩尔燃烧焓 中和热 相同点 能量变化 放热反应 ΔH ΔH＜0，单位：kJ·mol－1 不同点 含义 298 K、101 kPa时，1 mol 纯物质完全氧化生成同温下的指定产物时的焓变 在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)和可溶性盐时所释放的热量，均约为57.3 kJ·mol－1 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 比较项目 摩尔燃烧焓 中和热 不同点 物质的量 与状态 (1)可燃物的物质的量必须是1 mol (O2的数量不限) (2)生成物在常温下为稳定态。 反应物可能是1 mol，也可能是0.5 mol，但生成物中必须是1 mol H2O(l)和可溶性盐 方程式 配平标准 以燃烧1 mol可燃物为标准 以生成1 mol H2O(l)为标准 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 由此判断，正丁烷的摩尔燃烧焓是(　　) A．2 878 kJ·mol－1　　　　 B．2 658 kJ·mol－1 C．1 746 kJ·mol－1　　　　 D．1 526 kJ·mol－1 答案　A　 解析　根据摩尔燃烧焓的定义，C4H10(g)的摩尔燃烧焓是指298 K、101 kPa条件下1 mol正丁烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出的热量，③和④中生成CO(g)，说明C4H10(g)并未完全燃烧；②中生成的H2O(g)不如H2O(l)稳定，据①可得C4H10(g)的摩尔燃烧焓为2 878 kJ·mol－1。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 2．下列热化学方程式中，ΔH能正确表示物质的摩尔燃烧焓的是(　　) A．C3H8(l)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　　　ΔH＝－2 219.9 kJ·mol－1 B．2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) 　　　　ΔH＝－566.0 kJ·mol－1 C．H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g) 　　　　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1 D．2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　　　　ΔH＝－221 kJ·mol－1 答案　A　 解析　根据摩尔燃烧焓的定义，2 mol CO(g)完全燃烧生成2 mol CO2(g)放出566.0 kJ热量，则CO(g)的摩尔燃烧焓为283 kJ·mol－1，B错误；H2(g)完全燃烧生成的稳定氧化物为H2O(l)，C错误；C(s)完全燃烧生成的产物为CO2(g)，D错误。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L [易错警示]　摩尔燃烧焓和中和热的理解 摩尔燃烧焓和中和热均是反应热的一种，ΔH均小于零，文字叙述燃烧热时用“正值”或ΔH 表示，例如，298 K、101 kPa下甲烷的摩尔燃烧焓为890.3 kJ/mol 或ΔH＝－890.3 kJ/mol 。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 脂肪(高级脂肪酸甘油酯)是人体储存能量的重要物质，一般成年人体内储存的脂肪占体重的10%～20%。脂肪在人体内发生的变化如图所示： 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L (1)1 g硬脂酸(C18H36O2)在体内完全氧化时，放出40.0 kJ的热量，试计算硬脂酸的摩尔燃烧焓。 提示　11 360 kJ/mol (2)写出表示硬脂酸燃烧热的热化学方程式。 提示　C18H36O2(s)＋26O2(g)===18CO2(g)＋18H2O(l) ΔH＝－11 360 kJ/mol 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 谢谢观看！ 已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ/mol； ②CO(g)＋eq \f(1,2)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)＋eq \f(1,2)O2(g)=== CO(g)。根据盖斯定律可得：ΔH1＝____________，则有ΔH2＝ΔH1－ΔH3＝(－393.5 kJ/mol)－(－283.0 kJ/mol)＝－110.5 kJ/mol。 C(s)＋H2O(g)eq \o(=====,\s\up15(高温),\s\do5(　))CO(g)＋H2(g)，2CO(g)＋O2(g)eq \o(=====,\s\up15(点燃),\s\do5(　))2CO2(g)，2H2(g)＋O2(g)eq \o(=====,\s\up15(点燃),\s\do5(　))2H2O(g)；最初反应物：C(s)；最终产物：CO2(g) 提示　(途径Ⅱ)eq \x(Cs) eq \o(――→,\s\up15(O2g),\s\do5(ΔH4)) eq \x(CO2g) C(s)＋O2(g)eq \o(=====,\s\up15(点燃),\s\do5(　))CO2(g)；反应物：C(s)；产物：CO2(g) (2)加合法：即运用所给方程式就可通过加减的方法得到新化学方程式。 如：求P4(白磷)→P(红磷)的热化学方程式。 已知：P4(白磷，s)＋5O2(g)===P4O10(s)　ΔH1　① P(红磷，s)＋eq \f(5,4)O2(g)===eq \f(1,4)P4O10(s)　ΔH2　② 可用①－②×4得出白磷转化为红磷的热化学方程式。 1．已知下列热化学方程式： Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)ΔH＝－24.8 kJ/mol Fe2O3(s)＋eq \f(1,3)CO(g)===eq \f(2,3)Fe3O4(s)＋eq \f(1,3)CO2(g)ΔH＝－15.73 kJ/mol Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)ΔH＝＋640.4 kJ/mol 则14 g CO气体还原足量FeO固体得到Fe单质和CO2气体时对应的ΔH约为 (　　) A．－218 kJ/mol　　　　 B．＋218 kJ/mol C．＋109 kJ/mol　　　　 D．－109 kJ/mol 解析　将题给三个热化学方程式依次编号为①、②、③，CO(g)还原足量FeO固体得到Fe单质和CO2气体的反应为CO(g)＋FeO(s)===Fe(s)＋CO2(g)。根据盖斯定律，由①×eq \f(1,2)－②×eq \f(1,2)－③×eq \f(1,3)可得：CO(g)＋FeO(s)===Fe(s)＋CO2(g)，则有ΔH＝(－24.8 kJ/mol)×eq \f(1,2)－(－15.73 kJ/mol)×eq \f(1,2)－(＋640.4 kJ/mol)×eq \f(1,3)≈－218 kJ/mol。14 g CO(g)的物质的量为0.5 mol，则反应eq \f(1,2)CO(g)＋eq \f(1,2)FeO(s)===eq \f(1,2)Fe(s)＋eq \f(1,2)CO2(g)的ΔH＝－218 kJ/mol×eq \f(1,2)＝－109 kJ/mol。 解析　分析已知热化学方程式及目标热化学方程式，确定中间产物是HNO2。根据盖斯定律，由①×eq \f(3,2)＋②×eq \f(1,2)可得：3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)，则有ΔH＝eq \f(3,2)×(－116.1 kJ·mol－1)＋75.9 kJ·mol－1×eq \f(1,2)＝－136.2 kJ·mol－1。 思考：已知：①C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH＝－75 kJ/mol； ②C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－394 kJ/mol； ③C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g)　ΔH＝－111 kJ/mol，该催化重整反应的ΔH＝________kJ/mol。 1．下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(298 K、101 kPa)： ①C4H10(g)＋eq \f(13,2)O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)ΔH＝－2 878 kJ·mol－1 ②C4H10(g)＋eq \f(13,2)O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)ΔH＝－2 658 kJ·mol－1 ③C4H10(g)＋eq \f(9,2)O2(g)===4CO(g)＋5H2O(l)ΔH＝－1 746 kJ·mol－1 ④C4H10(g)＋eq \f(9,2)O2(g)===4CO(g)＋5H2O(g)ΔH＝－1 526 kJ·mol－1 $$