1.2.1盖斯定律 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第1课时　盖斯定律 第一章　化学反应的热效应 第二节　反应热的计算 1 大多数化学反应的反应热可以通过实验直接测定，比如酸碱中和反应的反应热(中和热)。但是有些反应热是无法直接测定的。请判断以下反应是否可以直接测定，说出你的理由。 问题与讨论1： C(s)+O2(g)==CO2(g) ∆H1＝–393.5 kJ/mol CO(g)+ O2(g)==CO2(g) ∆H2＝ – 283.0 kJ/mol 1 2 C (s) + O2(g)==CO(g) ∆H3＝ – 110.5 kJ/mol 1 2 容易直接测定 不易直接测定 因为 C燃烧时，很难控制C只生成CO而不继续生成CO2，因此产物不可能全部生成CO，总有一部分CO2生成。 新课导入 2 上述反应中的反应热（ ∆H3＝ – 110.5 kJ/mol）不能直接测定，那么应该如何获得呢? C (s) + O2(g)==CO(g) ∆H3＝ – 110.5 kJ/mol 1 2 C(s)+O2(g)==CO2(g) ∆H1＝–393.5 kJ/mol CO(g)+ O2(g)==CO2(g) ∆H2＝ – 283.0 kJ/mol 1 2 利用一些已知反应的反应热是否可以推算出该反应的反应热？ 问题与讨论2： 新课导入 3 （1）内容 盖斯 G.H. 盖斯定律 一个化学反应，不管是一步完成或是分几步完成，其反应热是相同的。 h = 300 m 终态 始态 反应热 （2）理解 知识精讲 4 ΔH1 ΔH2 思维模型1： 先从始态A变化到终态B，体系的焓变为△H1，然后从B到A，体系的焓变为△H2。 经过一个循环，体系仍处于始态A（此时A是变化的始态和终态），因为物质没有发生变化，所以就不能引发能量变化。 由盖斯定律得： ΔH1＋ΔH2=0 ΔH1=−ΔH2 始态(A) 终态(B) （3）盖斯定律思维模型 知识精讲 盖斯定律 5 始态(A) 终态(B) ∆H1 ∆H2 ∆H3 ∆H 第二步 第一步 第三步 ∆H＝ ∆H1+∆H2+∆H3 将A→B可以一步完成也可以分多步完成。 由盖斯定律得： 结论：反应热（焓变）只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关 （3）盖斯定律思维模型 思维模型1： 知识精讲 盖斯定律 6 C (s) + O2(g)==CO(g) ∆H3＝ – 110.5 kJ/mol 1 2 C(s)+O2(g)==CO2(g) ∆H1＝–393.5 kJ/mol CO(g)+ O2(g)==CO2(g) ∆H2＝ – 283.0 kJ/mol 1 2 上述反应3中的反应热（ ∆H3＝ – 110.5 kJ/mol）不能直接测定，而反应1、2的反应热可以直接测定，你能依据盖斯定律写出求解反应3中反应热的计算过程吗？ 1. 2. 3. （4）盖斯定律的应用 盖斯定律 知识精讲 7 未知反应： C(s) + —O2(g) = CO(g) ΔH3=−110.5kJ/mol 1 2 C(s)+O2(g) CO2(g) CO(g)+ — O2(g) 1 2 ΔH1 ΔH2 ΔH3 ∆H3＝ ∆H1 –∆H2 ＝–393.5 kJ/mol –(– 283.0 kJ/mol) ＝–110.5 kJ/mol 结论: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。 ΔH1 = ΔH2 + ΔH3 思路1：虚拟路径法 思路2：加和法 C(s) + O2(g) CO2(g) ΔH1 = −393.5 kJ/mol + CO2(g) CO(g) + O2(g) ΔH2′ = −ΔH2 = +283.0 kJ/mol 知识精讲 8 盖斯定律 （5）盖斯定律解题模型 写出目标反应：根据题目要求写出所要求的反应，并注明状态 将已知反应变形：根据目标反应中的物质在已知反应中的位置进行变形 将变形后的反应相加减：将变形后的反应相加减得总反应，ΔH也要相加减 （6）盖斯定律解题注意事项 热化学方程式同乘以某一个数时,反应热数值也必须乘上该数 。 热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减，所求之和为其代数和。 将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“+”“一”号必须随之改变。 为了防止出错,应将方程式左、右颠倒,用“加法”计算。 【例1】同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难，例如白磷转化为红磷。已知： P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)； H1 =-2983.2 kJ/mol P(s、红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)； H2 = -738.5 kJ/mol 试写出白磷转化为红磷的热化学方程式 _________________________________。 P4(s、白磷)=4 P(s、红磷)； H = -29.2 kJ/mol 习题精练 2N2H4(g)+ 2NO2(g) == 3N2(g)+4H2O(l) △H= -1135.2kJ/mol 【例2】某次发射火箭，用N2H4(肼)在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知： N2(g)+2O2(g)==2NO2(g) △H1=+67.2kJ/mol N2H4(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。 习题精练 【例3】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 则：石墨和金刚石，哪一个才是更稳定的碳单质？ 【解析】 ① - ②得： C(石墨,s)= C(金刚石,s) △H=+1.5kJ/mol 因为ΔH﹥0，所以由石墨制备金刚石是吸热反应，等质量的石墨比金刚石能量低，故石墨比金刚石稳定。 习题精练 【例4】已知下列反应的反应热为： (1) CH3COOH(l)+2O2(g)＝2CO2(g)+ 2H2O(l) △H1＝－870.3KJ/mol (2) C(s)+O2(g)＝CO2(g) △H2＝－393.5KJ/mol (3) H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(l) △H3＝－285.8KJ/mol 试计算下列反应的反应热： 2C(s)＋2H2(g)＋O2(g) ＝CH3COOH(l) △H＝－488.3KJ/mol 习题精练 【例5】已知： ①CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1 ②H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1 下列说法正确的是(　　) A．通常状况下，氢气的燃烧热为241.8 kJ·mol－1 B．由①可知，1 mol CO(g)和1/2 mol O2(g)反应生成 1 mol CO2(g)，放出283.0 kJ的热量 C．可用右图表示2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应过程中的能量变化关系 D．分解1 mol H2O(g)，其反应热为－241.8 kJ 【答案】B 习题精练 【例6】反应A+B→C分两步进行：①A+B→X，②X→C，反应过程中能量变化如图所示，E1表示反应A+B→X的活化能。下列有关叙述正确的是（ ） A．E2表示反应X→C的活化能 B．X是反应A+B→C的催化剂 C．反应A+B→C的ΔH<0 D．加入催化剂可改变反应A+B→C的焓变 习题精练 【答案】C 【解析】A、由于反应热△H=反应物的总能量-生成物的总能量，故E2不是反应X→C的反应热，而是反应X→C的逆反应的活化能，A错误； B、催化剂在反应中要先被消耗、后又生成，但X在反应A（g）+B（g）→C（g）中先生成、后消耗，故不是催化剂，只是中间产物，B错误； C、依据图象分析可知，反应物A+B总能量高于生成物C的能量，反应是放热反应，C正确； D、反应热的多少取决于反应物和生成物的总能量的相对大小，与催化剂的使用无关，D错误； 第2课时　反应热的计算 第一章　化学反应的热效应 第二节　反应热的计算 17 1、反应热的定义？ 2、如何计算反应热呢？ 在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量 还有哪些计算反应热的方法呢？ 新课导入 ΔH = E生总 － E反总 ΔH ＝E吸－E放＝E反键总－E生键总 18 △H=反应物的键能总和-生成物的键能总和 计算依据一 根据键能计算反应热 反应热的计算 知识精讲 19 【例1】已知：CH3CH3→CH2＝CH2＋H2； 有关化学键的键能如下。 化学键 C－H C＝C C－C H－H 键能 414.4 615.3 347.4 435.3 （kJ/mol） 试计算该反应的反应热。 ΔH =＋125.6 kJ/mol 知识精讲 20 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 【练1】已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表： 则2O(g)=O2(g)的ΔH为（ ） 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 ΔH=2(H-H)+(O-O)-4(H-O) -482kJ/mol=2×436kJ/mol+(O-O)-4×463kJ/mol D 计算依据二 热化学方程式 2H2(g)＋O2(g) ＝ 2H2O(g) ∆H1＝－483.2kJ/mol H2(g)＋1/2O2(g) ＝ H2O(g) ∆H2＝? 热化学方程式与数学上的代数方程式相似，可以移项同时改变正 负号，各项的化学计量数包括△H的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。 反应热与各物质的物质的量成 。 正比 例如： 对于相同的反应，化学计量数增大n倍，反应热也相应增大n倍。 －241.6kJ/mol 反应热的计算 知识精讲 22 【例2】已知：①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1； ②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)　ΔH2； ③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)　ΔH3。 常温下取体积比4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(标准状况)，经完全燃烧后恢复至室温，则放出的热量为 －(0.4 mol×ΔH1＋0.05 mol×ΔH3) 知识精讲 23 解析　先算出甲烷和氢气各自的物质的量，再根据热化学方程式分别求算它们各自完全燃烧放出的热量，就可求出总热量。 n(气体)＝0.5 mol， n(CH4)＝0.5 mol×4/5＝0.4 mol， n(H2)＝0.5 mol×1/5＝0.1 mol。 燃烧后恢复至室温，H2O为液态，所以放出热量： Q＝0.4 mol×(－ΔH1)＋0.1 mol×(－1/2ΔH3) ＝－(0.4 mol×ΔH1＋0.05 mol×ΔH3)。 24 计算依据三 燃烧热 可燃物完全燃烧放出的热量＝n(可燃物) × |ΔH|(燃烧热的绝对值) 反应热的计算 知识精讲 25 【例3】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+11O22Fe2O3+8SO2 在25℃和101kPa时，1mol 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）请与出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。 知识精讲 26 【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 900gFeS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 答:(1)FeS2燃烧的热化学方程式:FeS2+O2Fe2O3+2SO2(g) ∆H=-853 kJ/mol (2)理论上1kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为6398kJ。 27 已知3.0 g乙烷在常温下完全燃烧放出的热量为155.98 kJ，则表示乙烷燃烧热的热化学方程式是(　　) A.2C2H6(g)＋7O2(g)=4CO2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－3 119.6 kJ·mol－1 B.C2H6(g)＋O2(g)=2CO(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1 559.8 kJ·mol－1 C.C2H6(g)＋O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－1 559.8 kJ·mol－1 D.C2H6(g)＋O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1 559.8 kJ·mol－1 随堂小练 习题精练 28 计算依据四 盖斯定律 根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其∆H相加或相减，得到一个新的热化学方程式 数学本质——加和法 目的：始态和终态完全一致，消除中间产物。 反应热的计算 29 【例4】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： ①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ∆H1=+131.5kJ/mol ②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ∆ H2=+205.9kJ/mol 试计算CH4(g)=C(s)+2H2(g)的△H。 【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) 知识精讲 30 即：CO(g)+H2(g) =C(s)+H2O(g) ∆ H3=- ∆ H1=-131.5kJ/mol +） CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ∆ H2=+205.9kJ/mol CH4(g)=C(s)+2H2(g) ∆ H=？ 根据盖斯定律： ∆ H= ∆ H3+ ∆ H2 = ∆ H2- ∆ H1 =+205.9kJ/mol-131.5kJ/mol =+74.4kJ/mol 答： CH4(g)=C(s)+2H2(g) 的∆ H=+74.4kJ/mol。 31 随堂小练 已知： ①2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)　ΔH1＝－566 kJ·mol－1； ②N2(g)＋O2(g)=2NO(g)　ΔH2＝＋180 kJ·mol－1， 则2CO(g)＋2NO(g)=N2(g)＋2CO2(g)的ΔH是（ ） 解析　利用盖斯定律可知①－②即可得： 2CO(g)＋2NO(g)=N2(g)＋2CO2(g)，故该反应的 ΔH＝－566 kJ·mol－1－180 kJ·mol－1＝－746 kJ·mol－1。 －746 kJ·mol－1 习题精练 32 计算依据五 图像 ∆H=(E2-E1)kJ/mol =(a-b) kJ/mol =-ckJ/mol ∆H=(E2-E1)kJ/mol =(a-b) kJ/mol =+ckJ/mol 反应热的计算 知识精讲 33 已知化学反应A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是(　　) A.每生成2分子AB吸收b kJ热量 B.该反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1 C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键，放出a kJ能量 B 解析　观察题给图像可以得到，上述反应的反应物的总能量低于生成物的总能量，为吸热反应，其中反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1。化学反应过程中，化学键断裂为吸热过程，化学键形成为放热过程。 随堂小练 习题精练 34 反应热的计算方法 根据△H=生成物的总能量-反应物的总能量。 根据键能计算 根据热化学方程式计算 根据燃烧热计算 根据盖斯定律计算 根据图像信息计算 归纳小结 反应热的计算 35 $$