1.2 反应热的计算 第1课时（同步课件）化学人教版选择性必修1

人教版选择性必修 1 第一章 化学反应的热效应 第1课时 盖斯定律 第2节 反应热的计算 1 盖斯定律的应用 2 盖斯定律 1 学习内容导览 2 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。 重点：盖斯定律的定义和理解。 难点：盖斯定律的应用。 素养锚定·课标定位 盖斯定律是化学热力学发展的基础，至今仍有广泛的应用。 热化学研究的先驱——盖斯 情境启思·任务缘起 盖斯定律 01 5 一、盖斯定律 任务一 分析：燃烧反应的反应热如何测定？ 将待测物质放在一个充满氧气的密封金属容器(称为氧弹)内，再将此容器置于盛有一定量水的量热计内筒中，通过点火装置使氧弹中物质燃烧，反应放出的热量会使氧弹外面的水温升高。用温度计测量水温的变化，即可计算出此反应放出的热量。 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。 分层研学·探理悟新 一、盖斯定律 任务二 思考：能否通过实验直接测定2C(s) + O2(g) = 2CO(g)的∆H？ C 燃烧时不可能全部生成CO，总有一部分CO2生成，因此该反应的反应热是无法直接测定的。 2C(s) + O2(g) = 2CO(g) 但这个反应热是冶金工业中非常有用的数据，应该如何获得呢？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？ ① C(s) + O2(g) ＝ CO2(g) ΔH1= −393.5kJ/mol ② CO(g) + 1/2O2(g) ＝ CO2(g) ΔH2= −283.0kJ/mol 分层研学·探理悟新 7 一、盖斯定律 1.反应热研究的是化学反应前后能量的变化 知识总结 反应热研究的是化学反应前后能量的变化，与途径无关。 放热反应 ΔH<0 反应物 能 量 反应进程 生成物 反应物 能 量 反应进程 生成物 吸热反应 ΔH>0 分层研学·探理悟新 一、盖斯定律 任务三 思考：登山的路径与人的势能变化有关吗？ h = 300 m 终态 某人要从山下A 点到达山顶B 点，他从A 点出发，无论是翻山越岭攀登而上，还是乘坐缆车直奔山顶，当最终到达B 点时，他所处位置的海拔相对于起点A 来说都高了300 m。 人的势能变化只与起点A 和终点B 的海拔差有关，而与由A点到B 点的途径无关。 始态 分层研学·探理悟新 9 一、盖斯定律 知识总结 2.盖斯定律 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。 ΔH1 ΔH2 终态 始态 始态 终态 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。 分层研学·探理悟新 一、盖斯定律 知识总结 2.盖斯定律 ⑴虚拟路径 终态 始态 中间产物 ΔH2 ΔH1 ΔH3 途径一 途径二 ΔH3 = ΔH1 + ΔH2 若一个反应体系的始态到终态可以一步完成（反应热ΔH3）。分两步进行：先从始态到中间产物（反应热为ΔH1），再从中间产物到终态（反应热为ΔH2）。 分层研学·探理悟新 任务四 思考：如何测定C(s) + 1/2O2(g) ＝ CO(g) ΔH3=？ 一、盖斯定律 已知在298K时： ① C(s) + O2(g) ＝ CO2(g) ΔH1= −393.5kJ/mol ② CO(g) + 1/2O2(g) ＝ CO2(g) ΔH2= −283.0kJ/mol 设计路径使测定C(s) + 1/2O2(g) ＝ CO(g) ΔH3=？ CO2(g) C(s) + O2(g) CO(g) + O2(g) ΔH2 ΔH3=? ΔH1 路径I 路径II ΔH3 = ΔH1 − ΔH2 = −393.5 kJ/mol − (−283.0 kJ/mol) = −110.5 kJ/mol ΔH1 = ΔH2 + ΔH3 分层研学·探理悟新 一、盖斯定律 【例1】用图示的方法设计测定N2(g) + 2O2(g) = 2NO2(g)的∆H3的路径？ 2NO2 (g) N2(g)+2O2(g) 2NO(g)+O2(g) ΔH2 ΔH1 ΔH3 始态 终态 途径一 途径二 ∆H1 + ∆H2 = ∆H3 典例剖析·逻辑释疑 一、盖斯定律 如何计算反应热呢？ 任务五 ΔH3=？除了利用路径法进行图解，还有其他计算方法吗？ 已知在298K时： ① C(s) + O2(g) ＝ CO2(g) ΔH1= −393.5kJ/mol ② CO(g) + 1/2O2(g) ＝ CO2(g) ΔH2= −283.0kJ/mol 设计路径使测定C(s) + 1/2O2(g) ＝ CO(g) ΔH3=？ 若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和 分层研学·探理悟新 一、盖斯定律 知识总结 2.盖斯定律 ⑵代数运算法 ② CO(g) + 1/2O2(g) ＝ CO2(g) ΔH2= −283.0kJ/mol ③ C(s) + 1/2O2(g) ＝ CO(g) ΔH3=？ ① C(s) + O2(g) ＝ CO2(g) ΔH1= −393.5kJ/mol C(s) + O2(g) ＝ CO2(g) ΔH1= −393.5 kJ/mol +) C(s) + 1/2O2(g) ＝ CO(g) ΔH3=？ CO(g) + 1/2O2(g) ＝ CO2(g) ΔH2= −283.0 kJ/mol CO可以消去，视为中间产物。 ΔH3 = ΔH1 − ΔH2= −393.5 kJ/mol − (−283.0 kJ/mol）= −110.5 kJ/mol 若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和。 分层研学·探理悟新 一、盖斯定律 知识总结 2.盖斯定律 ⑵代数运算法 ①根据待求解的热化学方程式调整可用的已知热化学方程式的方向，同时调整ΔH的符号 ②根据待求解的热化学方程式调整可用的已知热化学方程式的方向，同时调整ΔH的符号 找出 调整 加和 求焓 将调整好的热化学方程式进行加和以得到待求解的热化学方程式 ΔH随热化学方程式的调整而进行相应的加、减、乘、除运算 根据待求的热化学方程式和生成物找出可用的已知热化学方程式 分层研学·探理悟新 一、盖斯定律 3.盖斯定律的意义 知识总结 盖斯定律 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。 反应速率很慢 不容易直接发生的反应 副反应较多 利用盖斯定律，可以间接地将它们的反应热计算出来。 分层研学·探理悟新 一、盖斯定律 【例2】已知① CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) ΔH1= －283.0 kJ/mol ② H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) ΔH2= －285.8 kJ/mol ③ C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2CO2(g) + 3 H2O(l) ΔH3= －1370 kJ/mol 计算: 2CO(g)＋ 4 H2(g)= H2O(l)＋ C2H5OH(l) 的ΔH 得 ④=①×2 + ②×4 - ③ 2 CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) 2ΔH1= －566.0 kJ/mol 4 H2(g) + 2O2(g) = 4 H2O(l) 4ΔH2= －1143.2kJ/mol 2CO2(g) + 3 H2O(l) = C2H5OH(l) + 3O2(g) －ΔH3 = + 1370 kJ/mol +) 2CO(g)＋ 4 H2(g)= H2O(l)＋ C2H5OH(l) ΔH ＝－339.2 kJ/mol 典例剖析·逻辑释疑 盖斯定律的应用 02 19 任务六 总结：应用盖斯定律计算反应热的常用方法 二、盖斯定律的应用 运用盖斯定律求算反应热一般思路： 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 已知反应 分层研学·探理悟新 二、盖斯定律的应用 1.应用盖斯定律计算反应热的常用方法 知识总结 由A生成D可以有两个途径： ①由A直接生成D，反应热为ΔH； ②由A生成B，由B生成C，再由C生成D，每一步的反应热分别为ΔH1、 ΔH2、 ΔH3，则反应热的关系如下 A B C D ΔH1 ΔH2 ΔH3 ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3 ⑴虚拟途径法 分层研学·探理悟新 二、盖斯定律的应 1.应用盖斯定律计算反应热的常用方法 知识总结 ⑴虚拟途径法 ①物质变化途径 ③ CO (g) + 1/2O2 (g) ＝ CO2 (g) ΔH3= −283.0 kJ/mol CO(g) + 2H2O(l) + 1/2O2(g) CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) 始态 终态 ΔH2 ΔH1 ΔH3 ①CH4 (g) + 2O2 (g) ＝ CO2 (g) + 2H2O(l) ΔH1= −890.3 kJ/mol ② CH4 (g) + 3/2O2 (g) ＝ CO (g) + 2H2O(l) ΔH2= ？ CH4 (g) + 3/2O2 (g) ＝ CO (g) + 2H2O(l) ΔH2= −607.3kJ/mol 分层研学·探理悟新 二、盖斯定律的应用 1.应用盖斯定律计算反应热的常用方法 知识总结 ⑴虚拟途径法 ②能量变化图 ③ CO (g) + 1/2O2 (g) ＝ CO2 (g) ΔH3= −283.0 kJ/mol 分层研学·探理悟新 二、盖斯定律的应用 1.应用盖斯定律计算反应热的常用方法 知识总结 ⑵代数运算法 根据目标方程式 找出已知方程式 确定中间产物 调整已知方程式的方向和计量数 消去中间产物 将调整好的ΔH加和 物质变化 能量变化 分层研学·探理悟新 二、盖斯定律的应用 2.根据盖斯定律书写热化学方程式 知识总结 (1)确定待求反应的热化学方程式； (2)找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式中的位置(是同侧还是异侧)； (3)利用同侧相加、异侧相减进行处理； (4)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； (5)实施叠加并确定反应热的变化。 分层研学·探理悟新 二、盖斯定律的应用 【例3】已知25 ℃、101 kPa时： 4Fe(s)＋3O2(g)==2Fe2O3(s) ΔH＝－1 648 kJ·mol－1 ① C(s)＋O2(g)==CO2(g)　 ΔH＝－393 kJ·mol－1　　 ② 2Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)==2FeCO3(s) ΔH＝－1 480 kJ·mol－1 ③ FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是 解析：①×1/2+②×2-③ = －1648 ×1/2+（－393 ）×2－（－1480 ） =－130 kJ·mol－1 2FeCO3(s)+1/2O2(g)= Fe2O3(s) + 2CO2(g)　ΔH＝－130 kJ·mol－1 典例剖析·逻辑释疑 【变式1】火箭发射时可以用肼（N2H4，液态）作燃料， NO2作氧化剂，二者反应生成N2和水蒸气。已知： ① N2(g) + 2O2(g) ＝ 2NO2(g)　ΔH1= +66.4kJ/mol ② N2H4(l) + O2(g) ＝ N2(g) + 2H2O(g)　ΔH2= −534kJ/mol 请写出N2H4(l)与NO2反应的热化学方程式。 二、盖斯定律的应用 2N2H4(l) + 2NO2(g) ＝ 3N2(g) + 4H2O(g) ΔH =？　 解析：−① + 2② = −66.4kJ/mol + 2×(−534) kJ/mol = −1134.4 kJ/mol 2N2H4(l) + 2NO2(g) ＝ 3N2(g) + 4H2O(g) ΔH =−1134.4 kJ/mol　 典例剖析·逻辑释疑 盖斯定律 盖斯定律 盖斯定律的应用 1.反应热研究的是化学反应前后能量的变化 2.盖斯定律：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。 3.盖斯定律的意义 1.运用盖斯定律求算反应热一般思路 2.应用盖斯定律计算反应热的常用方法 3.根据盖斯定律书写热化学方程式 ⑴虚拟途径法 ⑵代数运算法 体系梳整·认知升华 1．下列说法均与盖斯定律有关，正确的个数为 ①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 ②盖斯定律的重要意义在于可将某些不易直接测定的反应热计算出来 ③盖斯定律是能量守恒定律的具体体现 ④能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的 A．1 B．2 C．3 D．4 D 当堂诊学·成效校验 2.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 当堂诊学·成效校验 3.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)＋ O2(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)＋ O2(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 当堂诊学·成效校验 4．依据图示关系，下列说法不正确的是 A．H2S(g)＋ O2(g)=S(g)＋H2O(l)ΔH＞－265.8kJ·mol-1 B．1molH2S(g)和1molS(s)分别在足量O2中燃烧，全部转化为SO2(g)和H2O(l)，前者放热多 C．2H2S(g)＋SO2(g)=3S(s)＋H2O(l) ΔH=ΔH1－ΔH2 D．化学反应的ΔH，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关 C 当堂诊学·成效校验 5．处理含 、 烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质S： 已知： ①    ②     此反应的 。 −270 kJ/mol　 当堂诊学·成效校验 6．同素异形体相互转化的反应热相当小，而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯定律来计算反应热。 已知 P4(s，白磷)＋5O2(g)=P4O10(s) ΔH ＝－2 983.2 kJ·mol－1① P(s，红磷)＋5/4O2(g)===1/4P4O10(s) ΔH＝－738.5 kJ·mol－1② 则白磷转化为红磷的热化学方程式为 ____________________________________________________________； 相同状况下，能量状态较低的是________；白磷的稳定性比红磷______(填“高”或“低”)。 P4(s，白磷)=4P(s，红磷)　ΔH＝－29.2 kJ·mol－1 红磷 低 当堂诊学·成效校验 感谢观看 更多练习见分层作业 人教版选择性必修 1 https://www.zxxk.com/user/13354804 35 $