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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
教学目标
1、教学目标
1) 理解盖斯定律的含义，认识同一化学反应的反应热与反应进行的途径无关。
2) 通过计算反应热，体会反应热与反应条件、能量利用的关系，能合理利用反应热，感受定量研究的意义。
2、教学重点和难点
1) 重点：盖斯定律的理解与应用。
2) 难点：盖斯定律的理解。
情景导入
反应热的测定装置
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。
C(s)＋O2(g)＝CO2(g) ΔH1＝ 393.5 kJ/mol
1
CO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g) ΔH2＝ 283.0 kJ/mol
2
C(s)＋1/2O2(g)＝CO(g) ΔH3＝？
3
不易测定
难以控制反应的程度不能直接测定反应热
思考：能否利用一些已知反应的反应热来计算它的反应热呢？
盖斯定律
法国化学家拉瓦锡和法国数学家、天文学家拉普拉斯，利用冰量热计(即以被熔化了的冰的质量来计算热量)测定了碳单质的燃烧热。
1836年，盖斯利用自己设计的量热计测定了大量的反应热，并依据氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、石灰分别与硫酸反应的反应热总结出了盖斯定律。
盖斯
盖斯定律
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。
盖斯定律
例、如图所示：
盖斯定律
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。
A
H1
B
C
H2
H
ΔH ＝ ΔH1 ＋ ΔH2
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，而与反应途径无关。
盖斯定律的理解
从反应途径、能量守恒角度
h＝300m
始态
终态
坐缆车 一步完成
翻山越岭 分几步完成
山的高度 反应热
ΔH1
ΔH2
ΔH1 ＋ ΔH2 ＝0
盖斯定律的意义
盖斯定律的提出要早于能量守恒定律的确认，是热化学领域发现的第一个定律，也是自然科学上首先得出的能量守恒和转化的规律性结论。盖斯定律是化学热力学发展的基础。
利用盖斯定律间接求算反应热
速率很慢的反应
不容易直接发生的反应
伴随副反应的反应
盖斯定律的应用
模型建构：计算碳不完全燃烧的反应热
已知：C(s)＋O2(g)＝CO2(g) ΔH1＝ 393.5 kJ/mol
CO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g) ΔH2＝ 283.0 kJ/mol
C(s)＋1/2O2(g)＝CO(g) ΔH3＝ ？ kJ/mol
解题模型：虚拟路径法
C(s)＋O2(g)
CO2(g)
路径Ⅰ
ΔH1
CO(g)＋1/2O2(g)
路径Ⅱ
ΔH3
ΔH2
则有：ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
ΔH3＝ΔH1 ΔH2
＝ 110.5 kJ/mol
110.5
盖斯定律的应用
模型建构：计算碳不完全燃烧的反应热
已知：C(s)＋O2(g)＝CO2(g) ΔH1＝ 393.5 kJ/mol
CO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g) ΔH2＝ 283.0 kJ/mol
C(s)＋1/2O2(g)＝CO(g) ΔH3＝ ？ kJ/mol
解题模型：加合法
C(s)＋O2(g)＝CO2(g) ΔH1＝ 393.5 kJ/mol
CO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g) ΔH2＝ 283.0 kJ/mol
CO2(g)＝CO(g)＋1/2O2(g) ΔH4＝＋283.0 kJ/mol
＋
C(s)＋1/2O2(g)＝CO(g) ΔH3＝ΔH1＋ΔH4＝ 110.5 kJ/mol
若某个反应的化学方程式可由另外几个反应的化学方程式相加减而得到，则该反应的反应热也可以由这几个反应的反应热相加减而得到。
盖斯定律的应用
学习任务一：写出肼(N2H4，液态)与NO2反应的热化学方程式
资料：火箭发射时用肼做燃料，NO2做氧化剂，二者反应可生成N2和水蒸气。已知：①N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) ΔH1＝＋66.4kJ/mol
②N2H4(l)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝ 534kJ/mol
2N2H4(l)＋2NO2(g)＝3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝_____kJ/mol
加合法
分析： ②×2－①得：
ΔH＝2ΔH2 ΔH1 ＝ 1134.4 kJ/mol
归纳总结：
①唯一入手 (唯一：目标方程式中的物质，在给出的已知方程式中只出现一次)
②同加异减 (目标方程式中的物质，与给定方程式中物质若在方程式等号的同侧，则相加，反之，则相减)
盖斯定律的应用
学习任务二：计算煤的气化反应的反应热
资料：目前，煤在我国仍然是第一能源。工业上通过煤的干馏、气化和液化等方法来实现煤的综合利用。其中，煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应为：C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g)
已知：① C(s) ＋O2 (g)＝CO2(g) ΔH1＝ 393.5kJ/mol
② 2CO(g)＋O2 (g)＝2CO2(g) ΔH2＝ 566.0kJ/mol
③ 2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g) ΔH3＝ 483.6kJ/mol
C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g) ΔH＝ kJ/mol
分析： ①－ ③－ ②得：
1
2
1
2
ΔH＝ ΔH1 ΔH3 ΔH2
1
2
1
2
＋131.3
盖斯定律的应用
学习任务三：能量伴随物质变化而转化
(18北京卷) 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，过程如图所示。
(1)反应Ⅰ：2H2SO4(l)＝2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g) ΔH1＝＋551 kJ/mol
反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)＝SO2(g) ΔH3＝ 297 kJ/mol
反应Ⅱ的热化学方程式：________________。
3SO2(g)＋2H2O(g)＝2H2SO4(l)＋S(s)
ΔH＝ 254kJ/mol
虚拟路径法
加合法
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
利用盖斯定律间接求算反应热
小结：盖斯定律
盖斯定律
内涵
意义
解题模式
随堂练习
练、室温下，若将1mol CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1mol CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的热化学方程式为：
CuSO4·5H2O(s)＝CuSO4(s)＋5H2O(l) ΔH3
则下列判断正确的是( )
A． ΔH2 ＞ΔH3 B． ΔH1 ＜ΔH3
C． ΔH1＋ΔH2＝ΔH3 D． ΔH1＋ΔH2＞ΔH3
第一章 化学反应的热效应
第二节 反应热的计算
第2课时 反应热的计算
思考讨论
为什么我们需要进行反应热的计算？
长征五号
高：59.5米
起飞重量：643吨
起飞推力：833.8吨
近地轨道：25吨
同步轨道：14吨
它的一级火箭燃料采用的是液氧煤油，为了提供这么大的能量，我们需要加注多少吨燃料呢？
思考讨论
燃煤工业锅炉正常工作
一天可提供多少热能？
烧开5 kg常温的水，需要多少升煤气呢？
在化学科研中，经常要通过实验测定物质在发生化学反应时所放出或吸收的热量。但是某些物质的反应热，由于种种原因不能直接测得，只能通过化学计算的方式间接获得。在生产中，对燃料的燃烧、反应条件的控制以及废热的利用，也需要反应热计算。
反应热的计算
例1、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101 kPa时，1 mol 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。
6398kJ
FeS2(s)＋11/4O2(g)＝1/2Fe2O3(s)＋2SO2(g) ΔH＝ 853 kJ/mol
归纳与总结
方法1：根据热化学方程式、燃烧热的数据进行反应热的计算
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
n(A)
a
n(B)
b
n(C)
c
Q
|ΔH|
＝
＝
＝
＝
n(D)
d
则：
反应热的计算
例2、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:
① C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.5 kJ/mol
② CH4(g)＋H2O(g)＝CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋205.9 kJ/mol
试计算CH4(g)＝C(s)＋2H2(g)的ΔH＝_________________。
＋74.4 kJ/mol
思考讨论：从理论上分析，若工业上要制取等物质的量的氢气，你会选择以上哪种方法？
归纳与总结
方法2：根据盖斯定律进行反应热的计算
调整
根据待求解的热化学方程式调整可用的热化学方程式的方向，同时调整ΔH的符号
加合
将调整好的热化学方程式进行加合以得到待求解的热化学方程式
求焓
ΔH随热化学方程式的调整而进行相应的加、减、乘、除运算
找出
根据待求解的热化学方程式中的反应物和生成物找出可用的已知热化学方程式
根据待求解的热化学方程式将调整好方向的热化学方程式乘以某一个数以便后续消去无关物质
反应热的计算
例3、CH4(g)＋4F2(g)＝CF4(g)＋4HF(g) ΔH＝_______________
化学键 C H C F H F F F
键能/(kJ·mol－1) 414 489 565 155
方法3：根据反应物和生成物的键能计算
ΔH＝∑E(反应物) ∑E(生成物)
1940 kJ·mol 1
反应热的计算
方法4：根据物质总能量变化图像计算反应热
反应过程
能量 /kJ
反应物
总能量E1
生成物
总能量E2
a
b
c
ΔH＝(E2 E1) kJ/mol＝(a b) kJ/mol＝ c kJ/mol
ΔH＝∑E(生成物) ∑E(反应物)
反应热的计算
01
例4、根据如图数据写出反应CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(g)的热化学方程式： 。
CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(g) ΔH＝ 91 kJ/mol
小结：反应热的计算
反应热的计算
利用热化学方程式、燃烧热计算
利用盖斯定律计算
利用键能计算
利用物质总能量变化图计算
找出
调整
加合
求焓
ΔH＝∑E(反应物) ∑E(生成物)
ΔH＝∑E(生成物) ∑E(反应物)
反应热的大小比较
(带符号比较)
吸热反应与放热反应: ΔH吸 > 0 > ΔH放
(1) CaO(s)＋H2O (l)＝Ca(OH)2(aq)　ΔH1
CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)　ΔH2
(2) H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O (g) 　ΔH1
2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g) 　ΔH2
可燃物n越大，燃烧放出的热量越多，但ΔH小
(3) C(s)＋1/2O2(g)＝CO (g) 　ΔH1
C(s)＋O2(g)＝CO2 (g) 　ΔH2
反应热的大小比较
(4) C2H5OH(l)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋3H2O(g)　 ΔH1 　
C2H5OH(l)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH2
同一反应物质聚集状态不同，利用盖斯定律做差比较
(5) 4Al(s) ＋ 3O2(g)＝2Al2O3(s) 　 ΔH1 　
4Fe(s)＋3O2(g)＝2Fe2O3(s) ΔH2
分析：①－②
4Al(s)＋2Fe2O3(s)＝2Al2O3(s)＋4Fe(s)
ΔH＝ΔH1﹣ΔH2﹤0
Ca(OH)2(s) CaO(s) ＋ H2O(g)
Ca(OH)2(s) CaO(s) ＋ H2O(l)
ΔH1
ΔH2
ΔH3
ΔH4
ΔH5
510oC 510oC 510oC
25oC 25oC 25oC
(2017 浙江卷)根据Ca(OH)2/CaO体系的能量循环图，下列说法正确的是( )
A. ΔH5＞0 B. ΔH1＋ΔH2＝0
C. ΔH3＝ΔH4＋ΔH5 D. ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝0
随堂练习
谢谢

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