第1章 第2节 反应热的计算-【精彩三年】2024-2025学年高中化学选择性必修1课程探究与巩固PPT课件（人教版2019）

第二节　反应热的计算 第一章　化学反应的热效应 目录 CONTENTS 教材整体初识 构建与探源 命题整体感知 尝试与研析 01 02 学习目标 评价目标 1．了解盖斯定律及其简单应用 2．能进行反应焓变的简单计算 1．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 2．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 教材整体初识 构建与探源 01 1．内容：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________的。 (1)在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的________和________有关，而与反应的________无关。 (2)如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同。 知识点一　盖斯定律 相同 始态 终态 途径 2．应用：根据盖斯定律，利用已知反应的反应热可以计算未知反应的反应热。 知识点一　盖斯定律 上述三个反应具有如下关系： 根据盖斯定律，则有：ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝____________________。 知识点一　盖斯定律 －110.5 kJ·mol-1 1．根据实验测得 根据Q＝cmΔt进行计算，再根据化学反应方程式由Q来求反应热。 2．根据反应物、生成物的键能计算 ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。 3．根据物质的燃烧热数值计算 物质燃烧放出的热量Q＝n(可燃物)×该物质的燃烧热 4．根据盖斯定律计算 将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式及其ΔH。 知识点二　反应热的计算 命题整体感知 尝试与研析 02 类型一　利用盖斯定律计算反应热(ΔH) 角度1：虚拟路径法 若反应物A转变为生成物D，可以有两个途径：①由A直接转变成D，反应热为ΔH；②由A经过B转变成C，再由C转变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，如图所示： 则有：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。 典例研析 例1 MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M＝Ca、Mg)： 已知：离子所带的电荷相同时，离子半径越小，离子键越强。下列说法正确的是(　　) A．ΔH1(MgCO3)＝ΔH1(CaCO3)>0 B．ΔH2(MgCO3)>ΔH2(CaCO3)>0 C．ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)＝ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO) D．对于MgCO3和CaCO3，ΔH1＋ΔH2>ΔH3　 D 典例研析 类型一　利用盖斯定律计算反应热(ΔH) 角度2：加合法 (1)第一步：分析目标反应和已知反应的差异，明确①目标反应物和生成物；②需要约掉的中间产物。 (2)第二步：将每个已知的热化学方程式两边同乘以某个合适的数，使已知热化学方程式中某种反应物或生成物的化学计量数与目标热化学方程式中的该物质的化学计量数一致，热化学方程式的焓变也进行相应的计算。 类型一　利用盖斯定律计算反应热(ΔH) (3)第三步：将已知热化学方程式相加减消掉目标热化学方程式中没有的物质(同侧相减，异侧相加消去中间产物)。 (4)第四步：得出目标热化学方程式(目标热化学方程式中化学计量数不能存在公约数，应为最简形式)。 以上步骤可以概括为找目标、调系数、相加减、得答案。 典例研析 例2 [2023·学军中学检测]工业上，冶炼铁的有关热化学方程式如下： ①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝a kJ·mol-1 ②CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH2＝b kJ·mol-1 ③Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH3＝c kJ·mol-1 ④2Fe2O3(s)＋3C(s)===4Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH4＝d kJ·mol-1 (上述热化学方程式中，a、b、c、d均不等于0) 典例研析 下列说法正确的是(　　) A．b<a B 典例研析 巩固与变化 1．已知：①Cu(s)＋2H＋(aq)===Cu2+(aq)＋H2(g)　ΔH1 ②2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)　ΔH2 ③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH3 则反应Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)===Cu2+(aq)＋2H2O(l)的ΔH是(　　) A 巩固与变化 巩固与变化 2．2 mol 金属钠和1 mol 氯气反应的能量关系如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．ΔH2>0 B．ΔH4＋ΔH5＋ΔH8＝ΔH1 C．在相同条件下，2K(g)―→2K＋(g)的ΔH′3<ΔH3 D．ΔH6＋ΔH7＝ΔH8 B 巩固与变化 【解析】 金属钠由固态变为气态的过程中需要吸收热量，因此ΔH2>0，选项A正确；由盖斯定律可知，过程1为2、3、4、5、6、7或2、3、4、5、8的过程之和，则ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＋ΔH7＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH8＝ΔH1，选项B不正确；钾原子核外有4个电子层，其失去最外层1个电子所需的能量较小，因此2K(g)―→2K＋(g)的ΔH3′<ΔH3，选项C正确；由盖斯定律可知ΔH6＋ΔH7＝ΔH8，选项D正确。 巩固与变化 ＋89.3 ＋53.1 巩固与变化 (3)CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。 已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH＝－75 kJ·mol-1 C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－394 kJ·mol-1 该催化重整反应的ΔH＝____________kJ·mol-1。 ＋247 巩固与变化 类型二　反应热的计算方法 类型二　反应热的计算方法 计算依据 计算方法 盖斯定律 将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH进行适当的“加”“减”等计算反应热 燃烧热 概念、数据 Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH| 化学键键能 ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能 反应物和 生成物的焓 ΔH＝H(生成物)－H(反应物) 典例研析 例题 [2023·慈溪中学检测]汽车尾气中排放的NOx和CO污染环境，在汽车尾气系统中安装催化转化器，可有效降低NOx和CO的排放。 已知：①2CO(g)＋O2(g)⥫⥬2CO2(g)　ΔH＝－566.0 kJ·mol-1 ②N2(g)＋O2(g)⥫⥬2NO(g)　ΔH＝＋180.5 kJ·mol-1 ③2NO(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)　ΔH＝－116.5 kJ·mol-1 典例研析 回答下列问题。 (1)CO的燃烧热为_______________。若1 mol N2(g)、1 mol O2(g)中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量，则1 mol NO(g)中化学键断裂时需吸收的能量为___________kJ。 (2)CO将NO2还原为单质的热化学方程式为_________________________ ______________________________________。 283 kJ·mol-1 631.75 2NO2(g)＋4CO(g)⥫⥬N2(g)＋4CO2(g)　ΔH＝－1 196 kJ·mol-1 典例研析 巩固与变化 1．已知葡萄糖的燃烧热是2 804 kJ·mol-1，当它氧化生成1 g水时放出的热量是(　　) A．26.0 kJ B．51.9 kJ C．155.8 kJ D．467.3 kJ 【解析】 葡萄糖燃烧热的热化学方程式：C6H12O6(s)＋6O2(g)=== 6CO2(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－2 804 kJ·mol-1，由此可知，生成6 mol× 18 g· mol-1＝108 g水放出2 804 kJ热量，则生成1 g水时放出的热量为 2 804 kJ÷108≈26.0 kJ。 A 巩固与变化 2．已知C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol-1 欲得到相同热量，需充分燃烧C和H2的质量比约为(　　) A．12∶3.25 B．3.25∶12 C．1∶1 D．6∶1 A 巩固与变化 3．(1)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25 ℃、101 kPa时： CaO(s)＋H2SO4(l)===CaSO4(s)＋H2O(l)　ΔH＝－271 kJ·mol-1 5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l)　 ΔH＝－937 kJ·mol-1 则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是________________ _____________________________________________________________。 Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋HF(g)＋3H3PO4(l)　ΔH＝－418 kJ·mol-1 巩固与变化 (2)已知： Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)　ΔH1＝＋1 344.1 kJ·mol-1 2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g)　ΔH2＝＋1 169.2 kJ·mol-1 由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为___________________ _____________________________________________________________。 Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)　ΔH＝＋174.9 kJ·mol-1 巩固与变化 【解析】 (1)将已知中的反应依次编号①②，则根据盖斯定律可知①×5－②即得到Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋HF(g)＋3H3PO4(l)　ΔH＝ －418 kJ·mol-1。(2)将已知中的反应依次编号①②，则根据盖斯定律可知①－②即得到由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)　ΔH＝＋174.9 kJ·mol-1。 课后请完成高效作业3 感谢聆听，再见！ 例如：反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热无法直接测定，但下列两个反应的反应热却可以直接测定： C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol-1 CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ·mol-1 【解析】 MgCO3和CaCO3中阳离子的半径大小不同，结合碳酸根的能力不同，离子键强度也不同，所以ΔH1(MgCO3)≠ΔH1(CaCO3)>0，A错误；ΔH2对应的为碳酸根分解变成氧离子和二氧化碳，与阳离子无关，所以ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)>0，B错误；CaCO3===Ca2+＋CO，MgCO3===Mg2+＋CO，两者相减得到CaCO3＋Mg2+===MgCO3＋Ca2+，CaO===Ca2+＋O2-，MgO===Mg2+＋O2-，两者相减得到CaO＋Mg2+=== MgO＋Ca2+，则ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)≠ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)，C错误；分解反应为吸热反应，结合盖斯定律可知，ΔH1＋ΔH2－ΔH3＝ΔH>0，且ΔH3>0，故ΔH1＋ΔH2>ΔH3，D正确。 B．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝ kJ·mol-1 C．d＝3c＋2b D．CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH<a kJ·mol-1 【解析】 反应①为放热反应，a<0，反应②为吸热反应，b＞0，则b＞a，A错误；由盖斯定律可知，反应得反应C(s)＋O2(g)===CO(g)，则ΔH＝＝ kJ·mol-1，B正确；由盖斯定律可知，②×3＋③×2可得反应④，则ΔH4＝d kJ·mol-1＝(3b＋2c)kJ·mol-1，C错误；反应①为1 mol碳完全燃烧生成二氧化碳，放出的热量为a kJ，1 mol一氧化碳完全燃烧生成二氧化碳放出的热量一定小于a kJ，由于两个反应都为放热反应，反应热ΔH小于0，则一氧化碳燃烧的反应热ΔH＞a kJ·mol-1，D错误。 A．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 B．ΔH1＋ΔH2－ΔH3 C．ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3 D．2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 【解析】 利用盖斯定律，由①＋②×＋③×可得所求的热化学方程式，即ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。 3．(1)已知：(g)===(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋100.3 kJ·mol-1　① H2(g)＋I2(g)===2HI(g)　ΔH2＝－11.0 kJ·mol-1　② 对于反应：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)　ΔH3　③ ΔH3＝______________kJ·mol-1。 (2)已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)　ΔH1＝－4.4 kJ·mol-1 2NO2(g)===N2O4(g)　ΔH2＝－55.3 kJ·mol-1 则反应N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝______________kJ·mol-1。 C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－111 kJ·mol-1 【解析】 (1)根据盖斯定律，由①＋②得③，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(100.3－11.0)kJ·mol-1＝＋89.3 kJ·mol-1。(2)把已知两反应按顺序编号为a、b，根据盖斯定律，a×－b可得：N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝ ＋53.1 kJ·mol-1。(3)将已知中3个反应依次编号为①②③，根据盖斯定律，由③×2－①－②得该催化重整反应的ΔH＝(－111×2＋75＋394)kJ·mol-1＝＋247 kJ·mol-1。 计算依据 计算方法 热化学 方程式 反应热与热化学方程式中各物质的化学计量数成正比，可列比例式计算 aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)　ΔH a　 　b c d |ΔH| n(A) n(B) n(C) n(D)　Q 则＝＝＝＝ 【解析】 (1)燃烧热是指在25 ℃、101 kPa时，1 mol可燃物完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，根据反应①可知CO的燃烧热为＝283 kJ·mol-1；反应热等于反应物键能总和减去生成物键能总和，1 mol N2(g)、1 mol O2(g)中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量，根据N2(g)＋O2(g)⥫⥬2NO(g)　ΔH＝＋180.5 kJ·mol-1可知，1 mol NO(g)中化学键断裂时需吸收的能量为＝631.75 kJ。(2)根据盖斯定律，①×2－②－③可得：2NO2(g)＋4CO(g)⥫⥬N2(g)＋4CO2(g)　ΔH＝(－566.0×2－180.5＋116.5)kJ·mol-1＝－1 196 kJ·mol-1。 H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.5 kJ·mol-1 【解析】 设需要碳和氢气的质量分别是x、y，则×393.5＝×241.5，解得x∶y≈12∶3.25。 $$