1.2 盖斯定律与反应热的计算课件 2026-2027学年上学期高二化学人教版选择性必修一

该高中化学课件聚焦反应热的计算，以“能否在实验室测出反应热”的情境问题导入，通过石墨变金刚石等实例引出无法直接测定的反应热问题，衔接反应热测定装置知识，构建“问题驱动-定律认知-应用拓展”的学习支架。 其亮点在于运用登山类比和能量守恒推导盖斯定律本质，培养科学思维，通过虚拟路径法、键能计算等多种方法结合实例（如C不完全燃烧、火箭燃料反应）深化理解，课堂训练联系工业废热利用等实际，渗透科学态度与责任。学生能直观掌握抽象概念，教师可依托系统资源提升教学效率。

第一章 化学反应的热效应 第二节 反应热的计算 1.7.2013 同学们好，今天我们来学习一个非常重要的定律——盖斯定律。它就像是化学反应中的“能量守恒定律”，告诉我们一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。这节课，我们将深入理解盖斯定律的内涵，并学习如何运用它来计算一些难以直接测量的反应热。让我们一起进入今天的学习。 ‹#› 常温下石墨变成金刚石需要几万年。 反应进行的很慢 思考：以下能不能在实验室测出反应热？ 反应进行的很快 新课引入 爆炸反应是瞬间完成的 环节一：认识盖斯定律 反应热的测定装置 C(s) + O2(g) = CO(g) 1 2 在科学研究和工业生产中，常常需要了解反应热。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。例如： 难以控制反应的程度不能直接测定反应热 ∆H = ？ 环节一：认识盖斯定律 思考：能否利用一些已知的反应热来计算一些无法直接测定的反应热呢？ 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。 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：化学反应的焓变与化学反应的过程没有关系，只与反应物和生成物的始末状态有关，这一定律称之为盖斯定律。 ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 H2SO4 H2SO4·H2O H2SO4·2H2O H2SO4·3H2O ΔH1 ΔH2 ΔH3 ΔH 环节二：理解盖斯定律 ΔH2 终态 始态 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。 1. 从反应途径角度理解盖斯定律的本质： E 始态 终态 思考：登山的路径与人的势能变化有关吗？势能的变化与什么有关？ 势能变化量与上升高度，只取决于初始位置和终止位置的海拔落差。 环节二：理解盖斯定律 经过一个循环，体系仍处于S态，因为物质没有发生变化，所以就不能引发能量变化，即∆H1+∆H2=0 先从始态S变化到终态L 体系放出热量(∆H1 <0) 始态(S) 然后从L到S，体系吸收热量(∆H2>0) 终态(L) 推论：同一个热化学反应方程式，正向反应∆H1与逆向反应∆H2大小相等，符号相反，即： ∆H1= –∆H2 2. 能量守恒角度理解盖斯定律的本质： 环节二：理解盖斯定律 从反应途径角度：A→D： ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－(ΔH4＋ΔH5＋ΔH6)； 从能量守恒角度： ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0。 对于某一化学反应，无论反应是一次性完成，还是经由多个步骤分步进行，对应的反应热数值保持一致。 假设某反应体系由始态转变至终态能够一步实现，对应的反应热为ΔH；也可以拆解为很多个阶段进行：首先由始态转化为中间状态B ，反应热记作ΔH1，随后再由状态B 变化至C，最后变化至终态D，反应热分为ΔH2和ΔH3；另一路径相似。 知识总结 1. 盖斯定律的定义：化学反应的焓变与化学反应的过程没有关系，只与反应物和生成物的始末状态有关；对于某一化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的，这一定律称之为盖斯定律。 2. 盖斯定律的特点：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。 3. 盖斯定律的意义：应用盖斯定律可间接计算反应很慢或不易直接发生的或者伴有副反应发生的反应的反应热。 盖斯定律 反应进行得很慢 反应不容易直接发生 反应的产品不纯 间接计算 ΔH 环节三：应用盖斯定律计算ΔH的方法 1. “虚拟路径”法 已知：1. C不完全燃烧反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的ΔH无法直接测得，可利用C(s)和CO(g)燃烧热分别为393.5 kJ·mol－1、283.0 kJ·mol－1计算，写出分析过程。 第一步：写出二者燃烧热的热化学方程式： C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1 CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1 第二步：设计虚拟路径 C(s)＋O2(g)===CO2(g)的物质转化与能量变化表示如左图： ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1 环节三：应用盖斯定律计算ΔH的方法 H2(g) + O2(g) ===H2O(l) ∆H1＝−285.8 kJ·mol -1 H2O(g) ===H2O(l) ∆H2＝ −44 kJ·mol -1 例1.已知实验测得H2(g)的燃烧热为285.8 kJ·mol－1，请试通过计算是否可以得出 H2(g) + O2(g) = H2O(g)的反应热∆H ？（查阅资料 H2O(g) =H2O(l) ∆H＝−44 kJ·mol -1） ① ② H2(g) + O2(g) ===H2O(g) ∆H＝−241.8 kJ·mol -1 H2O(g) ∆H H2(g)＋O2(g) H2O(l) ∆H1 ∆H2 ∆H = ∆H1 - ∆H2=-285.8kJ·mol-1 -（-44 kJ·mol -1） 环节三：应用盖斯定律计算ΔH的方法 例2.镁和氯气反应生成氯化镁的能量关系如图所示。 则ΔH6＝___________________________(用ΔH1～ΔH5表示)。 ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4－ΔH5 利用盖斯定律计算ΔH的四步骤 (1)定：确定待求反应的热化学方程式。 (2)找：找出待求热化学方程式中只在已知化学方程式中出现一次的物质。 (3)调：依据该物质调整已知化学方程式的方向(同侧相加，异侧相减)和化学计量数，每个已知化学方程式只能调整一次。 (4)算：ΔH与化学方程式一一对应调整和运算。 已知：①2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH＝－221.0 kJ·mol－1； ②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1。 则制备水煤气的反应C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)的ΔH 为 环节三：应用盖斯定律计算ΔH的方法 2. 加合法 环节三：应用盖斯定律计算ΔH的方法 3. 应用盖斯定律计算反应热时的注意事项： （1）热化学方程式乘以某数(整数或分数)时，反应热数值也相应乘以该数。 （2）热化学方程式相加减时，同种物质(且为相同状态)之间可相加减，反应热也随之相加减。 （3）将一个热化学方程式逆向书写时，△H的正负号必须随之改变，但其绝对值不变。 （4）在设计反应过程时，可能会遇到同一物质三态(固、液、气)间的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之，会放热。 例3某次发射火箭，用N2H4(肼)在NO2中燃烧，生成N2和液态H2O 已知： ①N2(g)+2O2(g)==2NO2(g) △H1= +67.2kJ/mol ②N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l) △H2= -534kJ/mol 请写出发射火箭反应的热化学方程式③ 2N2H4(g)+ 2NO2(g)==3N2(g)+4H2O(l) △H3=-1135.2kJ/mol ③=②×2 - ① ③2N2H4(g)+ 2NO2(g)==3N2(g)+4H2O(l) △H3 得 △H3=2△H2- △H1 2× 环节三：应用盖斯定律计算ΔH的方法 例4：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 2CO(g)＋ 4 H2(g)= H2O(l)＋ C2H5OH(l) ΔH ＝－339.2 kJ/mol 环节三：应用盖斯定律计算ΔH的方法 例5：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 ①×1/2+②×2-③=－130 kJ·mol－1 2FeCO3(s)+1/2O2(g)= Fe2O3(s) + 2CO2(g)　ΔH＝－130 kJ·mol－1 环节三：应用盖斯定律计算ΔH的方法 环节三：应用盖斯定律计算ΔH的方法 1. 正误判断(1)盖斯定律遵守能量守恒定律 （ ） (2)将碳控制燃烧进度，先燃烧生成CO，再将CO燃烧生成CO2，能够放出更多热量（ ） (3)根据盖斯定律，热化学方程式中ΔH直接相加即可得总反应热 （ ） (4)有些反应的反应热不能直接测得，可通过盖斯定律间接计算得出 （ ） √ × × √ 2.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.ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3 B.ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3 C.ΔH=ΔH1+2ΔH2+2ΔH3 D.ΔH=2ΔH1+ΔH2+ΔH3 √ 课堂训练 环节四：反应热的计算 1. 利用键能计算 ΔH ΔH＝反应物的总键能-生成物的总键能 释放 431 kJ/mol×2 mol＝862 kJ ∆H＝679-862 ＝ −183 kJ/mol 吸收 436 kJ + 243 kJ ＝679 kJ 【例1】白磷与氧可发生如下反应：2P4＋5O2===2P4O5。已知断裂下述各化学键所需吸收的能量依次为：P-P：a kJ·mol－1、P-O：b kJ·mol－1、P=O：c kJ·mol－1、O=O：d kJ·mol－1。结合示意图中的分子结构与相关键能数据，估算该反应对应的ΔH，下列选项正确的是(　　) 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 方法总结：1. 先清点反应物、生成物分子内化学键数目，再用ΔH=反应物总键能−生成物总键能列式计算。 2. 看清化学计量数，要把分子数目乘以对应计量数，避免化学键数量统计出现遗漏。 3. 区分单键与双键，P−O单键和P=O双键键能不同，不能混用对应键能数据。 4. 严格套用键能公式，ΔH只等于反应物断键吸热总和减去生成物成键放热总和。 环节四：反应热的计算 2. 利用能量图来计算 ∆H=(E2-E1)kJ/mol =(a-b) kJ/mol =-ckJ/mol ∆H=(E2-E1)kJ/mol =(a-b) kJ/mol =+ckJ/mol 环节四：反应热的计算 2. 利用能量图来计算 【例2】已知化学反应A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是(　　 ) A.每生成2分子AB吸收b kJ热量 B.该反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1 C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键，放出a kJ能量 B 方法总结： 1.依据能量图像判断反应吸放热，反应物总能量高于生成物则为放热反应。 2. 可逆反应的焓变数值相等、符号相反，正向放热则逆向吸热。 3. 分步反应总焓变等于各步焓变之和，可结合能量差列式计算反应热。 4. 根据盖斯定律，反应总能量变化只与始态终态有关，和反应路径无关。 3.利用比热容计算 ΔH 环节四：反应热的计算 Q=cm∆t 取 50 mL 0.50 mol/L 盐酸与 50 mL 0.55 mol/L NaOH 溶液充分发生中和反应，测得相关实验数据如下，试计算生成 1 mol 对应的反应热。 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 25.4 3.2 3 25.0 25.4 25.2 28.2 3.0 ΔH = - 0.418(t2 - t1) 0.025 kJ/mol= -51.8 kJ/mol 环节四：反应热的计算 4. 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。例如， aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)　ΔH a　　　b　　　 c　　　d　 　|ΔH| n(A)　　n(B)　 n(C)　 n(D)　　Q 环节四：反应热的计算 环节四：反应热的计算 可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×燃烧热 Q放＝n(可燃物) × |ΔH|(燃烧热的绝对值) 101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量 5.利用燃烧热计算 ΔH 【例5】H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质，它们的燃烧热依次为285.8 kJ·mol－1、282.5 kJ·mol－1、726.7 kJ·mol－1。已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)＋2H2(g) = CH3OH(l)。则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为(　　) A．CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(l) ΔH＝－127.4 kJ·mol－1 B．CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(l) ΔH＝＋127.4 kJ·mol－1 C．CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) ΔH＝－127.4 kJ·mol－1 D．CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) ΔH＝＋127.4 kJ·mol－1 A 环节四：反应热的计算 运用盖斯定律解答问题通常有两种方法： （2）加合(或叠加)法：即运用所给方程式就可通过加减的方法得到新化学方程式。 （1）虚拟路径法： 如C(s)＋O2(g)=CO2(g)，可设置如图： ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 快速解法：定方程、调系数、再方向、加和删余项 6.根据盖斯定律计算反应热 环节四：反应热的计算 【例6】已知室温下，将 CuSO4∙5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，将 CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高。则下列能量转化关系的判断不正确的是( ) A. ∆H1>0 B. ∆H2>∆H3 C. ∆H3>∆H1 D. ∆H2=∆H1+∆H3 C 课堂检测 1. 甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料。利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下： ①CO(g)+2H2(g) =CH3OH(g) △H1 ②CO2(g)+3H2(g) =CH3OH（g）+H2O(g) △H2 ③CO2(g)+H2(g)= CO(g)+H2O(g) △H3 已知反应①中的相关的化学键键能数据如下： 化学键 H—H C—O C O H—O C—H E/（kJ.mol-1） 436 343 1076 465 413 由此计算△H1＝ kJ·mol-1， 已知△H2＝-58 kJ·mol-1，则△H3＝ kJ·mol-1 -99 ＋41 课堂检测 C 课堂检测 B 课堂检测 4. 我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应： a)CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ∆H1 b)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ∆H2 c)CH4(g) C(s)+2H2(g) ∆H3 d)2CO(g) CO2(g)+C(s) ∆H4 e)CO(g)+H2(g) H2O(g)+C(s) ∆H5 (1)根据盖斯定律，反应a的∆H1=__________________________(写出一个代数式即可)。 ∆H3-∆H4或∆H2+∆H3-∆H5 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 则＝＝＝＝。 $