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

第二节 反应热的计算 第一章 化学反应的热效应 第1课时 盖斯定律 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。 黑火药 · 中国古代四大发明之一 · 最原始的复合固体推进剂 · 成分:木炭、硝酸钾、硫黄 问题提出 · 液体推进剂 · 固体推进剂 · 固液混合推进剂 如何获得火箭推进剂燃烧时的反应热呢？ 问题提出 反应热测定装置 C(s) + 1/2O2 (g) = CO (g) ΔH = ？ · 有些反应热无法通过实验直接测定 问题提出 · 实验测定 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。 科学史话 反应热研究简史 拉普拉斯 拉瓦锡 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: ΔH1 ΔH2 ΔH3 H2SO4 →H2SO4·H2O→H2SO4·2H2O →H2SO4·3H2O ΔH t 科学史话 【学习任务 】 盖斯定律的内容 ΔH=ΔH1 +ΔH2 +ΔH3 1、盖斯定律: 一个化学反应，不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。 化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。 新课讲解 【学习任务 】 盖斯定律的内容 2、盖斯定律: 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是一样的。 （图 1 ） ΔH = Δ H1 + Δ_H2 +_Δ H3__ 新课讲解 【学习任务 】 盖斯定律的内容 二、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。 利用盖斯定律间接求得 不容易直接 发生 新课讲解 【学习任务二】 盖斯定律的意义 反应进行得很慢 伴随副反应 ΔH1 = ΔH+ΔH2 ΔH = ΔH1 - ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1－(－283.0 kJ·mol－1) ＝－110.5 kJ·mol－1 物质 燃烧热 ΔH（ kJ·mol－1 ） C(s) - 393.5 CO(g) - 283.0 C(s) + 1/2O2 (g) = CO (g) ΔH=? 思路1 ：虚拟路径法 路径Ⅱ 路径 Ⅰ 新课讲解 【学习任务三】 盖斯定律的应用 C(s) + 1/2O2 (g) = CO (g) ΔH=? 思路2 ：代数运算法 已知①C(s)＋O2 (g)=CO2 (g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1 ②CO(g)＋1/2O2 (g)=CO2 (g) ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1 ①C(s)＋O2 (g)=CO2 (g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1 - ②CO(g)＋1/2O2 (g)=CO2 (g) ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1 C(s) + 1/2O2 (g) = CO (g) ΔH= ΔH1 - ΔH2 =-110.5kJ·mol－1 新课讲解 【学习任务三】 盖斯定律的应用 利用盖斯定律求反应热的一般思路： （ 1 ）确定要求反应热的待求方程式（ 目标方程式）。 （2）分析其反应物、生成物在条件方程式中的位置，明确根据已知 方程式如何得到目标方程式（加减乘除）。 “唯一入手，同加异减”（消元） （3）根据方程式的运算方式得出ΔH的计算方式 ( ΔH必须带符号进行计算）。 归纳总结 【学习任务三】 盖斯定律的应用 ·“长征三号乙”运载火箭先后发射过三十多颗北斗卫星 ·可进行一箭多星发射 ·是我国执行卫星发射任务的主力火 助推器 第一级 第二级 第三级 推进剂 四氧化二氮/偏二甲肼 液氢/液氧 资料：长征三号乙火箭推进剂 新课讲解 【学习任务三】 盖斯定律的应用 写出偏二甲肼-四氧化二氮推进剂燃烧的热化学方程式。 【资料】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、 N:和水蒸气。已知: ① C2H8N2(l) + 4NO2(g)=2CO2(g) + 3N2(g) + 4H2O(g) ΔH1 ② 2NO2(g) =N2O4(l) ΔH2 C2H8N2(l) + 2N2O4(l)=2CO2(g) + 3N2(g) +4H2O (g) ΔH=2×ΔH2 - ΔH1 C2H8N2(l) + 4NO2(g) 2 ×ΔH2 > ΔH1 2CO2(g) + 3N2(g) +4H2O (g) 新课讲解 C2H8N2(l) + 2N2O4(l) 【学习任务三】 盖斯定律的应用 ΔH1=2×ΔH2+ΔH ΔH > 活动：写出偏二甲肼-四氧化二氮推进剂燃烧的热化学方程式。 【资料】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、 N:和水蒸气。已知: C2H8N2(l) + 4NO2(g)=2CO2(g) + 3N2(g) + 4H2O(g) ΔH1 - 4NO2(g) =2N2O4(l) ΔH2 C2H8N2(l) + 2N2O4(l)=2CO2(g) + 3N2(g) +4H2O (g) 新课讲解 【学习任务三】 盖斯定律的应用 氢气的燃烧热ΔH=-285.8kJ/mol ，要计算液氢-液氧推进剂反应生成气态水的热效应，还需要哪些变化过程的ΔH ？ ΔH1 状态变化 ΔH3 状态变化 H2(g) +1/ 2O2(g) ΔH2 > H2O(l) 已知：H2(l)=H2(g) ΔH=+0.92kJ/mol O2(l)=O2(g) ΔH=+6.84kJ/mol H2O(l)= H2O(g) ΔH=+44.0kJ/mol ΔH=ΔH1 +ΔH2 +ΔH3 =（ 6.84 × 1/2+0.92+44.0-285.8 ）kJ/mol =-237.46kJ/mol H2(l) +1/ 2O2(l) H2O(g) 基于能量利用需求 设计转化路径 需要液氢、液氧和 水气化的热效应 目标反应路径 Ⅰ 已知反应路径Ⅱ 新课讲解 【学习任务三】 盖斯定律的应用 ΔH= ? > V 活动2 火箭荷载的绝大部分质量来自于推进剂，产生同样推力所需要的推进剂质量越小，火箭的荷载就越低。 计算每克液氢-液氧推进剂恰好完全反应释放的热量。 H2(l) +1/ 2O2(l)=H2O(g) ΔH=-237.46 kJ/mol 1 molX2 g/mol +0.5 molX32g/mol =18 g ∴每克推进剂恰好完全反应放出热量237.46 kJ/18g=13.19 kJ/g 根据热化学方程式计算反应热 新课讲解 【学习任务三】 盖斯定律的应用 液氢-液氧 偏二甲肼-四氧化二氮 煤油-液氧 甲烷-液氧 优点 环境友好 高能无毒 来源广泛 常温燃料运输简单耐冲击、耐摩擦 成本低廉 无毒无害 无毒无害 不易结焦积碳 缺点 价格较高 低温贮存较难燃料占空间大 有毒性 有腐蚀性污染环境 液氧需低温贮存燃烧易结焦积碳 脱硫成本高 低温贮存 燃料占空间大 【学习任务四】 简介火箭推进剂 【例】 已知: ①CO(g)＋1/2O2 (g)＝CO2 (g) ΔH1＝－283.0 kJ·mol－1 ②H2 (g)＋1/2O2 (g)＝H2O(l) ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1 ③C2 H5OH(l)＋3O2 (g)＝2CO2 (g)＋3H2O(l) ΔH3＝－1370 kJ·mol－1试计算④2CO(g)＋4H2 (g)＝H2O(l)＋C2 H5OH(l)的ΔH 【解析】①×2 + ②×4 - ③ = ④ ΔH= ΔH1 ×2 +ΔH2 ×4- ΔH3 =- 283.2 kJ·mol－1×2－285.8 kJ·mol－1×4＋1 370 kJ·mol－1 =- 339.6 kJ·mol－1 归纳总结 【学习任务三】 盖斯定律的应用 如何获得火箭推进剂燃烧时的反应热呢？ 谢谢欣赏 $