1.2.1 盖斯定律 反应热计算 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第一章 化学反应的热效应 第二节 反应热的计算 第1课时 盖斯定律 C(s)＋1/2O2(g)＝CO(g) ΔH3＝？ 难以控制反应的程度不能直接测定反应热 Q1:下述反应热是冶金工业中非常有用的数据，该反应热能否直接通过实验测定？ 1836年，俄国化学家盖斯，提出了盖斯定律为我们解决了这个问题。 任务一 认识盖斯定律 一、盖斯定律的内容 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。 二、盖斯定律的本质 能量守恒定律 Q2：阅读课本14-16页，了解盖斯定律的内容是什么？说说你的理解。 任务一 认识盖斯定律 三、如何理解盖斯定律 登山的高度与上山的途径无关，只与起点和终点的相对高度有关 h = 300 m 始态 终态 反应热 ΔH1 ΔH2 ΔH2= −ΔH1 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。 任务一 认识盖斯定律 四、盖斯定律在生产和科学研究中的意义 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 学习评价 2、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 1、下列关于盖斯定律描述不正确的是（ ） A．化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关 B．盖斯定律遵守能量守恒定律 C．利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热 D．利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热 A 任务二 盖斯定律的应用 Q3:根据常见反应的∆H，讨论并设计测定 C (s) + 1/2O2(g) = CO (g) 的∆H 的方案？ 反应 ∆H/（kJ·mol-1） ① C (s) + O2(g) = CO2(g) －393.5 ② CO(g) + 1/2O2 (g) = CO2(g) －283.0 ③ 4Fe(S)+3O2 (g) = 2Fe2O3(s) －1648.4 ④ 3C (s) +2Fe2O3(s)=4Fe(S)+3CO2(g) +467.9 ⑤ 3CO(g) +Fe2O3(s)= 2Fe(S) + 3CO2(g) －24.8 任务二 盖斯定律的应用 思路1：虚拟路径法 ① C (s) + O2(g) = CO2(g) ∆H1=－393.5kJ·mol-1 ② CO(g) + 1/2O2 (g) = CO2(g) ∆H2=－283.0kJ·mol-1 C(s)+O2(g) CO2(g) △H1 △H3 CO(g) + O2(g) 1 2 △H2 路径I 路径II C (s) + O2(g) = CO (g) △H3＝？ 1 2 始态 终态 △H1＝ △H2 ＋ △H3 △H3 ＝△H1 － △H2 = −393.5 kJ/mol − (−283.0 kJ/mol) = −110.5 kJ/mol 任务二 盖斯定律的应用 思路2：代数运算法 即运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求热化学方程式。 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 C(s) + O2(g) CO(g) 目标热化学方程式 C (s) + O2 (g) CO (g) ΔH3 =? 任务二 盖斯定律的应用 未已对照找唯一 确定目标 同向相加反向相减 系数成比例 确定待求反应的热化学方程式（目标反应方程式） 对比目标与已知热化学方程式，目标方程中的物质，在所给出的已知方程式中只出现一次 运算带符号 确定待求热化学方程式中各物质在已知方程式中的位置，利用同侧相加、异侧相减进行处理 根据未知方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整已知反应的化学计量数，并消去中间产物 把已知ΔH 带正负号进行与上述相同的四则运算规则进行计算即得目标方程式的ΔH 模型构建 任务二 盖斯定律的应用 ③ 4Fe(S)+3O2 (g) = 2Fe2O3(s) ∆H3=－1648.4kJ·mol-1 ④ 3C (s) +2Fe2O3(s)=4Fe(S)+3CO2(g) ∆H4=+467.9kJ·mol-1 ⑤ 3CO(g) +Fe2O3(s)= 2Fe(S) + 3CO2(g) ∆H5=－24.8kJ·mol-1 目标式= ×④式+×③式-×⑤式 ΔH = × ∆H4 + × ∆H3 - × ∆H5 = -110.5kJ/mol 思路2：代数运算法 目标热化学方程式 C (s) + O2 (g) CO (g) ΔH =? 任务二 盖斯定律的应用 ① C (s) + O2(g) = CO2(g) ∆H1=－393.5kJ·mol-1 ④ 3C (s) +2Fe2O3(s)=4Fe(S)+3CO2(g) ∆H4=+467.9kJ·mol-1 ⑤ 3CO(g) +Fe2O3(s)= 2Fe(S) + 3CO2(g) ∆H5=－24.8kJ·mol-1 目标式= ×①式- ×⑤式+ ×④式 ΔH = ×∆H1 - × ∆H5 + × ∆H4 = -110.5 kJ/mol 目标热化学方程式 C (s) + O2 (g) CO (g) ΔH =? 思路2：代数运算法 学习评价 C (s) + H2O (g) = CO (g)+H2(g) ∆H1=+131.5 kJ/mol C (s) +CO2(g) = 2CO(g) ∆H2=+172.5 kJ/mol 3、根据下列方程式，求得C (s) + 2H2O (g) = CO2 (g) + 2H2(g) ∆H3 CO2 (g)+ 2H2 (g)+C(s) 2C(s)+2H2O (g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH2 2ΔH1 ΔH3 途径一 途径二 ∆H3=+90.5 kJ/mol ∆H3 + ∆H2 = 2∆H1 ∆H3 = 2∆H1 - ∆H2 确定目标，未已对照找唯一， 同向相加反向相减， 系数成比例，运算带符号 方法一： 方法二： =+90.5 kJ/mol ∆H3 = 2∆H1 - ∆H2 学习评价 4、已知下列反应的反应热 CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H1= －870.3 kJ/mol C(s) + O2 (g) = CO2(g) △H2= －393.5 kJ/mol H2(g) + ½ O2(g) =H2O(l) △H3=－285.8 kJ/mol 试计算下述反应的反应热：2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) = CH3COOH (l) 解： ④= ②×2 +③×2- ① △H4= 2△H2 +2△H3－△H1 ① ② ④ ③ = －488.3 kJ/mol 已知：研究人员提出利用含硫物质的热化学循环实现太阳能的转化与存储，过程如图1-2所示。 反应I：2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) H1=+551kJ/mol 反应III：S(s)+O2(g)=SO2(g) H3=-296kJ/mol 写出反应II的热化学方程式： 3SO2(g) + 2H2O(g) = 2H2SO4(l) + S(s) 任务二 盖斯定律的应用 H2= —H3—H1= -255kJ/mol 15 反应I：2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) H1=+551kJ/mol 反应III：S(s)+O2(g)=SO2(g) H3=-296kJ/mol 反应II：3SO2(g) + 2H2O(g) = 2H2SO4(l) + S(s) H2=-255kJ/mol 若将反应I、II、III相加，则该热化学循环过程没有实质意义上的物质转化，物质转化的作用是传递能量，含硫物质在该热化学循环中是储能物质。 任务二 盖斯定律的应用 Q4:若将反应I、II、III相加，会得到什么结果？说明什么？ 16 盖斯定律 内容 特点 计算方法 虚拟路径法 代数运算法 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。 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。 确定目标，未已对照找唯一， 同向相加反向相减， 系数成比例，运算带符号 （2024·广西·高考真题节选） ΔH=? -50 kJ/mol （2022·重庆·高考真题节选）“千畦细浪舞晴空”，氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱，设计如图所示的循环过程，可得△H4/(kJ•mol-1)为 +838 kJ/mol H4= H5—H6—H2+H1+H3 （2025·全国卷）(1)乙酸、乙醇和乙酸乙酯的燃烧热分别为874kJ/mol、 1367kJ/mol、2238kJ/mol，则酯化反应的CH3COOH(l)+CH3CH2OH(l)=CH3COOC2H5(l)+H2O(l) ΔH=？ 2238-874-1367= -3 kJ/mol （2025·四川）以甲醛和合成气(CO+H2)为原料制备乙二醇，反应按如下两步进行：已知：ΔfHm为物质生成焓。相关物质的生成焓如下表所示，生成乙二醇的总反应，其热化学方程式为 HCHO(g)+CO(g)+2H2(g)=HOCH2CH2OH(l) ΔH=？ -455-(-116)-(-111)-0= -228 kJ/mol （2020·全国I卷）SO2(g)+O2(g)==SO3(g) ΔH=−98 kJ·mol−1。 钒催化剂参与反应的能量变化如图所示， V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和 V2O4(s)的热化学方程式为：_________。 2V2O5(s)+ 2SO2(g)⇌ 2VOSO4(s)+ V2O4(s) ∆H= -351 kJ∙mol-1 任务三 反应热的计算 1、根据热化学方程式计算 热化学方程式的运算规则 化学方程式相加减，∆H相加减。 化学计量系数扩大n倍，∆H扩大n倍。 化学方程式换方向，∆H变符号。 Q5:综合学过的内容，总结如何计算反应热？ 任务一 反应热的计算 例1　蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体。甲烷气体燃烧的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　 ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，则320 g“可燃冰”(分子式为CH4·8H2O)释放的甲烷气体完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时放出的热量为__________。 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1 2 mol 成正比 1 780.6 kJ 1 mol (放出的热量) 890.3 kJ 2 mol ? kJ 1、根据热化学方程式计算 热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。 任务一 反应热的计算 例2 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＋11O2 2Fe2O3＋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)请写出FeS2燃烧的热化学方程式。 (2)计算理论上1 kg 黄铁矿(FeS2的含量为90%)完全燃烧放出的热量。 FeS2(s)＋O2 (g) =Fe2O3(s)＋2SO2(g) ΔH =-853 kJ·mol－1 1、根据热化学方程式计算 n(FeS2)= m(FeS2) M(FeS2) = 1000×90% 120 g·mol-1 =7.5mol Q=7.5mol×853kJ/mol=6398kJ 任务一 反应热的计算 燃烧热的定义，反应物的量为“1 mol”，生成物为稳定的氧化物。 Q放＝n(可燃物)×|ΔH|。 例、已知氢气和丙烷的燃烧热ΔH分别为－285.8 kJ·mol－1、－2220.0 kJ·mol－1。实验测得氢气和丙烷的混合气体共5 mol，完全燃烧时放热3847 kJ，则混合气体中氢气和丙烷的体积比约是（ ） A．1∶3 B．3∶1 C．1∶4　 D．5∶13 B　 设H2和C3H8的物质的量分别为x、y x＋y＝5 mol 285.8 kJ·mol－1 x＋ 2 220 kJ·mol－1 y＝3 847 kJ x＝3.75 mol y＝1.25 mol x∶y＝1∶3 学习评价 1、已知：①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1=-890.3kJ/mol ； ②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-483.6kJ/mol； ③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l) ΔH3 =-571.6kJ/mol 。 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 。 222kJ －(0.4 mol×ΔH1＋0.05 mol×ΔH3) 2、葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一，设它在人体组织中完全氧化时的热化学方程式为： C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+ 6H2O(1) Δ H=-2 800 kJ/mol 计算100g葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热量。 n(C6H12O6)= m(C6H12O6) M(C6H12O6) = 100g 180 g·mol-1 =0.556mol Q=0.556 mol×2800 kJ/mol=1557kJ 任务一 反应热的计算 2、根据键能计算 1、计算公式： 正确找出反应物和生成物所含化学键的数目。 ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能 ＝E(断键吸收总能量)－E(成键放出总能量) 2、计算关键： 物质 CO2 (C=O) CH4 (C－H) P4 (P－P) SiO2 (Si－O) 石墨 金刚石 S8 (S－S) 晶体硅 键数 2 4 6 4 1.5 2 8 2 常见物质中的化学键数目 任务一 反应热的计算 2、根据键能计算 例1、白磷与氧气可发生如下反应：P4(g)＋5O2(g)=P4O10(g)。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P=O c kJ·mol－1、O=O d kJ·mol－1，根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是(　　) A、(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 B、(4c＋12b－6a－5d) kJ·mol－1 C、(4c＋12b－4a－5d) kJ·mol－1 D、(4a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 A 学习评价 3、乙苯催化脱氢制苯乙烯反应： 已知： 化学键 C－H C－C C＝C H－H 键能/kJ·mol－1 412 348 612 436 计算上述反应的△H＝________ kJ·mol－1。 ＋124 不变的地方不要管 412×2+348-612-436 学习评价 4、若硫氧键的键能为d kJ·mol－1，氧氧键的键能为e kJ·mol－1。 S(s)＋O2(g)＝SO2(g) ΔH＝－a kJ·mol－1 则S8分子硫硫键的键能为____________________________。 (2d－a－e) kJ·mol－1 ΔH＝ 1/8×8x kJ·mol－1＋e kJ·mol－1－2d kJ·mol－1＝－a kJ·mol－1 任务一 反应热的计算 3、根据图像计算 放热反应 吸热反应 （2023新课标卷）（1）根据图1数据计算反应 ΔH=? 473+654-339-397-436= -45 kJ/mol （2020·浙江）（1）根据图1数据计算反应 ΔH=? Ea-Ea’ 任务一 反应热的计算 4、根据总能量计算 例1、理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g) ⇌HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是 ( 　　) A、HCN比HNC稳定 B、该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1 C、1mol HCN的化学键断裂吸收186kJ的能量 D、使用催化剂，可以改变反应的反应热 D 计算公式：ΔH＝生成物的内能总和－反应物的内能总和 碳燃烧的过程如图所示：则下列说法正确的是 A.1 mol C(s)与0.5 mol O2(g)的总能量小于1 mol CO(g)的能量 B.CO2(g)===C(g)＋O2(g)　ΔH＝﹢393.5 kJ·mol－1 C.2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.0 kJ·mol－1 D.等量的碳燃烧C(s)―→CO2(g)过程比C(s)―→CO(g)―→CO2(g)过程释放的能量多 √ 任务一 反应热的计算 学习评价 5、一定条件下，在水溶液中1 mol Cl－、ClO（x＝1，2，3，4）的能量（kJ）相对大小如右图所示。 ① D是________（填离子符号）。 ② B→A＋C反应的热化学方程式为_________________________________________（用离子符号表示）。 3ClO－(aq)＝2Cl－(aq)＋ClO3-(aq) ΔH=－117 kJ/mol ClO4－ （2023浙江1月，16）标准状态下,气态反应物和生成物 [已知O2(g）和Cl2(g)的相对能量为0] ClO(g)+O(g)＝O2(g)＋Cl(g) ΔH=? (E5-E4) kJ/mol Q=cm∆t 50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 molL NaOH溶液完全反应测得中和反应的反应热数据如下： 次数 起始温度t/℃ 终止温度 t3/℃ 温度差 △t/℃ 盐酸 t1 NaOH t2 平均值 1 24.5 25.0 24.7 26.5 1.75 2 22.0 22.4 22.2 25.2 3.0 3 25.0 25.4 25.2 28.2 3.0 ΔH = - 0.418(t2 - t1) 0.025 kJ/mol = -50.16 kJ/mol 5.利用比热容计算 OH－(aq)+H+(aq)＝H2O(l) ΔH=? c＝4.18 J•g-1•℃-1 Q=4.18*100*（t2-t1）/1000 【换算成KJ】 （2023·广东·高考真题节选）借鉴(2)的方法，甲同学测量放热反应的焓变(忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表。 ΔH= ？(选择表中一组数据计算)。结果表明，该方法可行。 任务一 反应热的计算 6、根据盖斯定律计算 ①C(s)＋H2O(g) = CO(g) ＋ H2 (g) ΔH1=+131.5kJ/mol ②CH4(g)＋ H2O(g)= CO (g)＋3H2(g) ΔH2=+205.9 kJ/mol 试计算 CH4 (g) = C(s)＋2H2(g) 的ΔH。 例5、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： CH4 (g) = C(s)＋2H2(g) ΔH==+74.4kJ/mol 由盖斯定律，待求反应＝反应②－反应①， 即ΔH＝ΔH2－ΔH1＝+205.9 kJ·mol－1－(+131.5 kJ·mol－1)＝+74.4kJ·mol－1 确定目标，未已对照找唯一， 同向相加反向相减， 系数成比例，运算带符号 学习评价 6、某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知： ①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH1=+67.2kJ/mol ②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH2=－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。 根据已知信息写出待求反应 2N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(l) 由盖斯定律，待求反应＝2×反应②－反应①， 即ΔH＝2×ΔH2－ΔH1＝－1135.2kJ·mol－1 2N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(l) ΔH＝－1135.2kJ·mol－1 学习评价 7、盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间接的方法测定。现根据下列3个热化学反应方程式： ① Fe2O3(s)＋3CO(g)＝ 2Fe(s)＋3CO2(g) △H1＝―24.8 kJ／mol ② 3Fe2O3(s)＋CO(g)＝2Fe3O4(s)＋ CO2(g) △H2＝―47.4 kJ／mol ③ Fe3O4(s)＋CO(g)＝3FeO(s)＋CO2(g) △H3＝＋640.5 kJ／mol 写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式： FeO(s)＋CO(g)＝Fe(s)＋CO2(g) △H＝－218.0 kJ/mol 根据已知信息写出待求反应：FeO(s)＋CO(g)＝Fe(s)＋CO2(g) 由盖斯定律，待求反应△H＝―△H3＋△H1＋(―△H2)＝－218.0 kJ/mol Q6:试比较以下各组反应的ΔH的大小？总结反应热比较大小时需要注意什么问题？ 任务二 反应热大小的比较 ①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1 ；C(s)＋1/2O2(g)===CO(g) ΔH2 ②S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH3 ；S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH4 H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l)　ΔH5；H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(g) ΔH6 ③H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)ΔH7；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH8 ④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)ΔH9； CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(aq)　ΔH10 (1)已知25、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为： C(石墨，s) + O2(g) == CO2(g)△H1 ； C(金刚石，s) + O2(g) == CO2(g) △H2 已知C(石墨，s) == C(金刚石，s) △H>0，△H1 ____△H2 。 > (2)将2 mol SO2、1 mol O2充入一密闭容器中充分反应后，放热98.3 kJ； 2SO2(g)＋O2(g) ⇌ 2SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1，则Q 98.3kJ。 大于 已知2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)　ΔH＜0 2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH1； 2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH2 △H1 ________△H2 大于 任务二 反应热大小的比较 “ΔH 符号” 、化学计量数 、物质聚集状态、 燃烧是否完全、可逆反应、 弱电解质、盖斯定律的运用 (3)已知：弱酸电离时吸热 HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH1 CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l)　ΔH2 小结 课堂小结 根据总能量大小计算 根据盖斯定律计算 根据方程式计算 根据键能计算 根据燃烧热计算 01 02 03 04 05 2.找唯一 4.同加异减 3.化系数 1.确定目标方程式 对反应热进行大小比较时，可借助画图法，注意要带符号比较 $