第二节 反应热的计算 第1课时（教学课件）化学人教版2019选择性必修1

第一章 化学反应的热效应 第二节 反应热的计算 课时1 盖斯定律 人教版 2019选择性必修1 盖斯定律的应用 2 盖斯定律 1 知识导航 1.理解盖斯定律的内容，了解其在科学研究中的意义。 2.能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。 明·学习目标 01 盖斯定律 自2000年中国发射第一颗北斗导航试验卫星至今，已护送60颗北斗导航卫星升空入轨，发射成功率100%。而火箭发动机一般选用化学推进剂，它是由燃料和氧化剂组成的，反应后产生高温气体用于火箭推进。 如何获得火箭推进剂燃烧时的反应热呢? 引·新课导入 在科学研究和工业生产中，常常需要了解反应热。许多反应热可以通过实验直接测定，但是有些反应热是无法直接测定的。 氧弹热量计(全自动) 探·知识奥秘 例如，对于化学反应： C燃烧时不可能全部生成CO，总有一部分CO2生成(难以控制反应的程度)，因此该反应的反应热是无法直接测定的。 C(s) + O2(g) CO(g) ΔH =? 该反应的反应热是冶金工业中非常有用的数据，能否利用一些已知反应的反应热来计算其他反应的反应热呢? 探·知识奥秘 7 法国科学家拉瓦锡和拉普拉斯设计了一个简单的冰量热计，利用被融化的冰的重量来测定反应热。 拉瓦锡 冰量热器 拉普拉斯 误差较大 盖斯定律 反应热测定的发展简史 探·知识奥秘 8 化学家盖斯改进了拉瓦锡和拉普拉斯的冰量热计，从而较为准确地测量了许多化学反应的热效应。通过大量实验，盖斯发现： ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 H2SO4 H2SO4·H2O H2SO4·2H2O H2SO4·3H2O ΔH1 ΔH2 ΔH3 ΔH 盖斯定律 反应热测定的发展简史 探·知识奥秘 9 即：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。 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 海拔100米 海拔100米 (始态) (终态) 反应热 h＝300 m ΔH1 ΔH2 ΔH2= −ΔH1 ΔH1+ΔH2=0 盖斯定律 内容 探·知识奥秘 10 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。 速率很慢 不容易直接发生 伴随副反应 间接求算 反应热 盖斯定律 内容 探·知识奥秘 11 【例1】下列说法正确的是(　　) A.化学反应的反应热与反应过程有密切的关系 B.化学反应的反应热取决于反应体系的始态和终态 C.盖斯定律只是一条简单的自然规律,其实际作用不大 D.有的化学反应过程没有能量变化 B 探·知识奥秘 02 盖斯定律的应用 若反应物A变为生成物D，可以有两个途径： 则有ΔH＝___________________________ 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。 ΔH1 ΔH ? A B C D ΔH2 ΔH3 ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 盖斯定律解题的应用 思路1：虚拟路径法 探·知识奥秘 ΔH2 ΔH3＝? CO2(g) C(s) + O2(g) ΔH1 路径I CO(g) + O2(g) 路径II ΔH1 ＝ ΔH2＋ΔH3 ΔH3 ＝ ΔH1－ΔH2 ＝ −393.5 kJ/mol − (−283.0 kJ/mol) ＝ −110.5 kJ/mol 物质 燃烧热ΔH (kJ/mol) C(s) −393.5 CO(g) −283.0 【例1】 C (s) + O2 (g) CO (g) ΔH ＝? 析·典型范例 找出待求解的热化学方程式中各物质出现在已知热化学方程式中的位置 根据待求解的热化学方程式调整可用热化学方程式的方向、系数和ΔH 找出 调整 加和 求焓 检查 将调整好的热化学方程式和ΔH进行加和 ΔH随热化学方程式的调整而相应地进行加、减、乘、除运算 检查得出的热化学方程式是否正确 运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。 盖斯定律解题的应用 思路2：加和法 探·知识奥秘 C(s) + O2(g) CO2(g) ΔH1 ＝ −393.5 kJ/mol +) CO2(g) CO(g) + O2(g) ΔH2′ ＝ −ΔH2 = +283.0 kJ/mol ΔH3＝ΔH1 − ΔH2= −110.5 kJ/mol 已知 ① C(s)＋ O2(g) CO2(g) ΔH1= −393.5 kJ/mol ② CO(g)＋ O2(g) CO2(g) ΔH2= −283.0 kJ/mol 未知反应： C(s)＋ O2(g) CO(g) 【例1】 C (s) ＋ O2 (g) CO (g) ΔH＝? 析·典型范例 17 ① ② ③ ④ ×1 ×(-1) ×1 【例2】反应a：NO2-(aq)＋NH4+(aq) ＝N2(g)＋2H2O(l) NaNO2(s)＋NH4Cl(s) N2(g)＋NaCl(s) ＋2H2O(l) ΔH1 ΔH2 溶解 ΔH3 溶解 ΔH4 溶解 Na+(aq)＋NO2-(aq) NH4+(aq)＋Cl-(aq) Na+(aq)＋Cl-(aq) 则反应a的ΔH：_______________________ ×(-1) ΔH1－ΔH2 － ΔH3＋ ΔH4 析·典型范例 已知：①2C(s)＋O2(g) ＝2CO(g) ΔH1 ②2H2(g)＋O2(g) ＝2H2O(g) ΔH2 利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用反应____________________的ΔH。 ③ ③＋1/2(①＋②) C(s)＋O2(g) ＝CO2 (g) 【例3】中国在氢能研究方面已取得显著进展。绿氢的生产及储存作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。工业上制取氢气时涉及的一个重要反应是：CO(g)＋H2O(g) ＝CO2(g)＋H2(g) ΔH3 析·典型范例 19 已知 反应 未知 反应 设计合理反应路径 核心：实现物质转化 求算 反应热 盖斯定律解题的应用 求算反应热的一般思路 探·知识奥秘 20 2023年5月17日10时49分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第56颗北斗导航卫星，是我国执行卫星发射任务的主力火箭。 一子级长24.76米，上部装有液体四氧化二氮(N2O4)的氧化剂箱，下部装有液体偏二甲肼(UDMH)的燃烧剂箱 二子级长9.943米，上部装有液体四氧化二氮(N2O4)的氧化剂箱，下部装有液体偏二甲肼(UDMH)的燃烧剂箱 三子级长12.375米，上部装有液氢(LH2)的燃烧剂箱，下部装有液氧(LOX)的氧化剂箱 析·典型范例 21 热化学方程式： ______________________________________________________________ 【例1】写出偏二甲肼-四氧化二氮推进剂燃烧的热化学方程式。 C2H8N2(l) + 4NO2(g) 2CO2(g) + 3N2(g) + 4H2O (g) ΔH1 2NO2(g) N2O4(l) ΔH2 已知：火箭推进剂用偏二甲肼(C2H8N2，l)作燃料，N2O4(l)作氧化剂时，反应生成CO2、N2和水蒸气。 2CO2(g) + 3N2(g) + 4H2O (g) C2H8N2(l) + 4NO2(g) C2H8N2(l) + 2N2O4(l) ΔH＝? ΔH1 2×ΔH2 ΔH1＝2ΔH2 + ΔH ΔH＝ΔH1−2ΔH2 析·典型范例 22 热化学方程式： _________________________________________________________________ 【例1】写出偏二甲肼-四氧化二氮推进剂燃烧的热化学方程式。 C2H8N2(l) + 4NO2(g) 2CO2(g) + 3N2(g) + 4H2O (g) ΔH1 2NO2(g) N2O4(l) ΔH2 已知：火箭推进剂用偏二甲肼(C2H8N2，l)作燃料，N2O4(l)作氧化剂时，反应生成CO2、N2和水蒸气。 C2H8N2(l) + 4NO2(g) 2CO2(g) + 3N2(g) + 4H2O (g) ΔH1 +) 2N2O4(l) 4NO2(g) −2ΔH2 C2H8N2(l) + 2N2O4(l) 2CO2(g) + 3N2(g) + 4H2O (g) ΔH＝ΔH1−2ΔH2 C2H8N2(l) + 2N2O4(l) 2CO2(g) + 3N2(g) + 4H2O (g) ΔH＝ΔH1−2ΔH2 探·知识奥秘 23 【例2】H2(g)的燃烧热ΔH= −285.8 kJ/mol，要计算液氢-液氧推进剂反应生成气态水的热效应，还需哪些变化过程的ΔH及每克液氢-液氧推进剂恰好完全反应释放的热量? H2O (l) H2O (g) H2(g) + O2(g) H2(l) + O2(l) ΔH1=? ΔH4 ΔH3 ΔH2 未知 反应 已知 反应 物态变化 物态变化 路径I 路径II 已知：H2(l) H2(g)　 ΔH＝ + 0.92 kJ/mol O2(l) O2(g)　 ΔH＝ + 6.84 kJ/mol H2O (l) H2O (g) ΔH＝+ 44.0 kJ/mol ＝(+0.92+6.84×−285.8+44.0) kJ/mol ＝−237.46 kJ/mol ΔH1＝ΔH3 +ΔH2 +ΔH4 1 mol×2 g/mol + 0.5 mol×32g/mol = 18 g 故每克推进剂恰好完全反应放出热量 ＝13.19 kJ/g 析·典型范例 24 十二漫画丨长征火箭群侠传 迁·拓展延伸 1.发射火箭时使用的燃料可以是液氢和液氧，已知下列热化学方程式： ①H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)　ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1 ②H2(g)===H2(l)　ΔH2＝－0.92 kJ·mol－1 ③O2(g)===O2(l)　ΔH3＝－6.84 kJ·mol－1 ④H2O(l)===H2O(g)　ΔH4＝＋44.0 kJ·mol－1 则反应H2(l)＋1/2O2(l)===H2O(g)的反应热ΔH为(　　) A．＋237.46 kJ·mol－1 B．－474.92 kJ·mol－1 C．－118.73 kJ·mol－1 D．－237.46 kJ·mol－1 D 练·技能实战 2.已知化学反应的热效应只与反应物的初始状态和生成物的最终状态有关，下列各反应热关系中不正确的是(　　) A.A→F　ΔH=-ΔH6 B.A→D　ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3 C.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0 D.ΔH1+ΔH6=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5 D 练·技能实战 3.氧化亚铜常用于制船底防污漆，用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O，已知反应： 2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s)　ΔH＝－314 kJ·mol－1 2Cu2O(s)＋O2(g)===4CuO(s)　ΔH＝－292 kJ·mol－1 则CuO(s)＋Cu(s)===Cu2O(s)的ΔH等于(　　) A．－11 kJ·mol－1 B．＋11 kJ·mol－1 C．＋22 kJ·mol－1 D．－22 kJ·mol－1 A 练·技能实战 4．下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是(　　) A．生成物总能量一定低于反应物总能量 B．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率 C．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变 D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同 C 练·技能实战 5.已知298 K、101 kPa时： 2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)　ΔH1 Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH2 2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3 则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(　　) A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2 C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2 A 练·技能实战 6.化学反应的反应热通常可以通过实验进行测定，也可通过理论进行推算。 (1)实验测得5 g甲醇(CH3OH)液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为 _______________________________________________________________ (2)已知4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－x kJ·mol－1。蒸发1 mol H2O(l)需要吸收的能量为44 kJ，其他相关数据如表：   NH3(g) O2(g) NO(g) H2O(g) 1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ a b z d 则表中z(用x、a、b、d表示)的大小为____________________。 CH3OH(l)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－726.4 kJ·mol－1 x＋4a＋5b－6d－264 4 练·技能实战 课时1 盖斯定律 内容 盖斯定律 应用 依据热化学方程式计算 反应热计算 意义 根据盖斯定律计算 理·核心要点 感谢 您的聆听 THANKS 人教版 2019选择性必修1 $$