第1章 第1节 第2课时 反应焓变的计算-【创新教程】2025-2026学年高中化学选择性必修1五维课堂同步Word教案（鲁科版2019）

第2课时　反应焓变的计算 课标要点 核心素养 1.能进行反应焓变的简单计算 2．理解盖斯定律的内容和本质，并能运用盖斯定律进行简单的计算 3．通过盖斯定律的运用，体会其在科学研究中的意义 1.变化观念与平衡思想 2.证据推理与模型认知 3.科学态度与社会责任 (1)能运用化学变化的规律分析说明生产、生活实际中的化学变化 (2)能运用化学计量单位定量分析化学变化及其伴随发生的能量转化 (1)能理解、描述和表示盖斯定律计算模型，指出其表示的具体含义，并运用于反应焓变的计算 (2)能识别盖斯定律计算模型，并能将化学事实和模型之间进行关联和合理匹配 能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的能源问题；在实践中逐步形成节约成本、循环利用、保护环境等观念 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [知识梳理] [知识点一]　盖斯定律　 1．定义：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其　反应热　都是一样的。 2．盖斯定律的特点 (1)化学反应的焓变只与反应的　始态和终态　有关，与反应的途径无关。 (2)反应焓变一定。如图分别有三个途径：(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)。 则有ΔH＝　ΔH1＋ΔH2　＝　ΔH3＋ΔH4＋ΔH5　。 [微点拨]　化学反应的焓变与反应的过程、条件无关。 [知识点二]　盖斯定律的应用　 1．盖斯定律的意义 2．方法：如果一个化学方程式可以通过其他几个化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变可由这几个反应的焓变相加减得到。 3．实例：应用盖斯定律计算C燃烧生成CO的反应热： 已知：(1)C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1 (2)CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1 若C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热为ΔH，求ΔH。 ①虚拟路径： ②应用盖斯定律求解： ΔH1＝　ΔH＋ΔH2　 则：ΔH＝　ΔH1－ΔH2＝－393.5_kJ·mol－1－(－283.0_kJ·mol－1)＝－110.5_kJ·mol－1　。 [知识点三]　能源　 1．概念 自然界中，能为人类提供　能量　的物质或　物质运动　。 2．常见能源 常见能源包括　太阳能　、　风能　、　水能　、生物质能、地热能、海洋能、核能、　化石燃料　等。 3．实现能源可持续发展的措施是“　开源　”；“　节流　”。 [知识点四]　摩尔燃烧焓　 [特别提醒]　(1)“完全燃烧”是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)等。 (2)摩尔燃烧焓是以1 mol纯物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝－5 517.6kJ·mol－1，即C8H18的摩尔燃烧焓为5 517.6 kJ·mol－1。 [自我评价] 1．判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。) (1)应用盖斯定律，可计算某些难以测定的反应焓变。 ( √ ) (2)一个反应一步完成或分几步完成，两者相比，经过的步骤越多，放出的热量越多。( × ) (3)相同条件下，等质量的S(s)和S(g)完全燃烧释放的热量不同。( √ ) (4)中，存在关系式：ΔH1＝ΔH2＋ΔH3。( × ) 2．下列分别是利用不同能源发电的实例图形，分析哪些符合开源节流的思想　①②④　。 提示：①②④符合开源节流，属于新能源的开发利用，而③火力发电是利用煤等作燃料进行的，不属于新能源的开发利用，不符合开源节流。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 利用盖斯定律计算反应焓变 (素养养成——变化观念与平衡思想) [核心突破] 利用盖斯定律计算反应焓变的常用方法 1．加和法 2．虚拟途径法 (1)方法 先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求的反应热。 (2)举例 若反应物A变为反应产物D，可以有两个途径： a．由A直接变成D，反应热为ΔH； b．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： 则有：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。 [典例示范] [典例1]　请完成下列填空： (1)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。 (2)CO2与CH4经催化重整，制得合成气的化学方程式： CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g) 已知上述反应中相关的化学键键能数据如下： 化学键 C—H C===O H—H CO(CO) 键能/kJ·mol－1 413 745 436 1 075 则该反应的ΔH＝　________　。 [思维建模]　利用盖斯定律计算反应焓变的思路为 解析：(1)已知： 2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g) ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1 2NO2(g)===N2O4(g)　ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1 根据盖斯定律可知ⅰ÷2－ⅱ即得到N2O5(g)===2NO2(g)＋1/2O2(g) 　ΔH1＝＋53.1 kJ·mol－1。 (2)化学反应的焓变应该等于反应物键能减去反应产物的键能，所以焓变为(4×413 kJ·mol－1＋2×745 kJ·mol－1)－(2×1 075 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1)＝＋120 kJ·mol－1。 答案：(1)＋53.1　(2)＋120 kJ·mol－1 [学以致用] 1．黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为 S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)　ΔH＝x kJ·mol－1 已知碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·mol－1 S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1 2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝c kJ·mol－1 则x为(　　) A．3a＋b－c　　　　 B．c＋3a－b C．a＋b－c D．c＋a－b 解析：A　[碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·mol－1，其热化学方程式为C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1……①，S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1……②，2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)　ΔH3＝c kJ·mol－1……③，将已知热化学方程式3×①＋②－③得S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)，则ΔH＝x kJ·mol－1＝(3a＋b－c)kJ·mol－1，所以x＝3a＋b－c，故选A。] 反应焓变大小的比较 [核心突破] 反应热大小比较的注意要点 1．反应物和生成物的状态 物质的气、液、固三态的变化与反应热关系： 2．ΔH的符号 比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。 3．化学计量数 当反应物和反应产物的状态相同时，系数越大，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。 4．可逆反应与反应热(ΔH) 正确理解可逆反应的反应热(ΔH)，如N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.2 kJ·mol－1中的92.2 kJ是1 mol N2(g)与3 mol H2(g)完全反应生成2 mol NH3(g)时放出的热量。 [典例示范] [典例2]　下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者小于后者的是(　　) ①C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH1 C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2 ②S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH3 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH4 ③CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)　ΔH5 CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH6 A．仅②　　　　　　　 B．仅①② C．仅①③ D．仅②③ [思维建模]　判断化学反应焓变大小的一般思路为 解析：D　[①中碳完全燃烧放出的热量多，所以ΔH1＞ΔH2；②中气态硫燃烧放出的热量多，ΔH3＜ΔH4；③中ΔH5＜0，ΔH6＞0，则ΔH5＜ΔH6，故ΔH前者小于后者的是②③。] [学以致用] 2．已知： C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1 CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH2 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3， 4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH4 3CO(g)＋Fe2O3(s)===3CO2(g)＋2Fe(s)　ΔH5 下列关于上述反应焓变的判断正确的是(　　) A．ΔH1＞0，ΔH3＜0 B．ΔH2＞0，ΔH4＞0 C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5 解析：C　[C或CO燃烧生成CO2均是放热反应，ΔH1＜0，A错误；C与CO2反应生成CO是吸热反应，则ΔH2＞0，Fe与O2反应生成Fe2O3是放热反应，ΔH4＜0，B错误；将第2个热化学方程式和第3个热化学方程式相加可得第1个热化学方程式，所以由盖斯定律可知ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，C正确；由盖斯定律可知ΔH3＝ΔH4＋ΔH5，D错误。] 　 [素养提升] 肼(H2N—NH2)常用作火箭燃料 (1)肼(H2N—NH2)的有关化学反应的能量变化如图所示， 计算下表中的a值。 化学键 N—N O===O N≡N O—H N—H 键能 (kJ·mol－1) 154 500 942 463 a (2)在火箭推进器中装有肼(N2H4)和过氧化氢，当两者混合时即产生气体，并放出大量的热。已知：N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－641.6 kJ· mol－1；H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1若用6.4 g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和液态水，计算整个过程中放出的热量。 (3)火箭的常规燃料是液态四氧化二氮和液态肼(N2H4)，N2O4作氧化剂，有人认为若用氟气代替四氧化二氮作氧化剂，反应释放的能量更大(两者反应生成氮气和氟化氢气体)。已知： a．N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534.0 kJ·mol－1 b.H2(g)＋F2(g)===HF(g) ΔH＝－269.0 kJ·mol－1 c．H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－242.0 kJ·mol－1 请写出肼和氟气反应的热化学方程式。 (4)还有的火箭燃料使用效能更高的液氢和液氧作为推进剂。已知： ①H2(g)===H2(l)　ΔH＝－0.92 kJ·mol－1 ②O2(g)===O2(l)　ΔH＝－6.84 kJ·mol－1 ③H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1 ④H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1 请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式。 答案：(1)391。提示：由能量变化图示可知，反应N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)的ΔH1＝－576 kJ·mol－1，根据反应热与键能的关系可知ΔH1＝(4a kJ·mol－1＋154 kJ·mol－1＋500 kJ·mol－1)－(942 kJ·mol－1＋4×463 kJ·mol－1)＝－576kJ·mol－1，解得a＝391。 (2)163.52 kJ。提示：6.4 g液态肼的物质的量为0.2 mol。由盖斯定律可知：液态肼与H2O2(l)反应生成N2(g)和液态水的热化学方程式：N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－(641.6＋4×44)kJ·mol－1＝－817.6 kJ·mol－1，故0.2 mol液态肼放出的热量为0.2 mol×817.6 kJ·mol－1＝163.52 kJ。 (3)提示：根据盖斯定律，由a＋b×4－c×2得： N2H4(l)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g) ΔH＝－1 126.0 kJ·mol－1。 (4)提示：根据盖斯定律，由④＋③－①－②×得：H2(l)＋O2(l)===H2O(g) ΔH＝－237.46 kJ·mol－1 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．“能源分类相关图”如图，下列选项中的能源全部符合图中阴影部分的是(　　) A．煤炭、石油、潮汐能 B．水能、生物质能、天然气 C．太阳能、风能、生物质能 D．地热能、海洋能、核能 答案：C 2．已知：2Zn(s)＋O2(g)===2ZnO(s) ΔH＝－701.0 kJ·mol－1 2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s) ΔH＝－181.6 kJ·mol－1 则反应Zn(s)＋HgO(s)===ZnO(s)＋Hg(l)的ΔH为(　　) A．＋519.4 kJ·mol－1　 B．＋259.7 kJ·mol－1 C．－259.7 kJ·mol－1 D．－519.4 kJ·mol－1 解析：C　[给两个反应标号 ①2Zn(s)＋O2(g)===2ZnO(s) ΔH＝－701.0 kJ·mol－1 ②2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s) ΔH＝－181.6 kJ·mol－1 则所求反应可表示为(①－②)×； 则其ΔH＝[(－701.0 kJ·mol－1)－(－181.6 kJ·mol－1)]×＝－259.7 kJ·mol－1。] 3．已知：Fe2O3(s)＋C(s)===CO2(g)＋2Fe(s) ΔH＝＋234.1 kJ·mol－1(1) C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1(2) 则2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH是(　　) A．－824.4 kJ·mol－1 B．－627.6 kJ·mol－1 C．－744.7 kJ·mol－1 D．－169.4 kJ·mol－1 解析：A　[根据盖斯定律可知×(2)－(1)可得2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)，所以ΔH＝×(－393.5 kJ·mol－1)－234.1 kJ·mol－1＝－824.35 kJ·mol－1≈－824.4 kJ·mol－1。] 4．已知氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1 mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3 kJ，下列关系式中正确的是(　　) A．Q1＋Q2＞Q3 B．Q1＋Q2>2Q3 C．Q1＋Q2＜Q3 D．Q1＋Q2＜2Q3 答案：D 5．比较下列各组热化学方程式中ΔH的大小关系： (1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2 ΔH1　________　ΔH2(填“>”“<”或“＝”，下同)。 (2)4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)　ΔH1 4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH2 ΔH1　________　ΔH2。 解析：(1)水蒸气变为液态水是放热过程，生成液态水的反应放出的热量多，但ΔH为负值，所以ΔH1＜ΔH2。(2)两式相减得4Al(s)＋2Fe2O3(s)===2Al2O3(s)＋4Fe(s)　ΔH＝ΔH1－ΔH2，铝热反应很剧烈，是典型的放热反应，所以ΔH＝ΔH1－ΔH2<0，即ΔH1＜ΔH2。 答案：(1)＜　(2)＜ [课堂小结] 学科网（北京）股份有限公司 $$