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第二节 反应热的计算
课时1 盖斯定律
一、知识目标
1.理解盖斯定律的内容，了解其在科学研究中的意义。
2.能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算，掌握虚拟路径法和加和法等解题思路。
二、核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：从宏观的化学反应热效应出发，理解盖斯定律只与反应体系的始态和终态有关，而与反应途径无关；从微观角度理解化学反应中能量变化的本质。
2.证据推理与模型认知：通过对具体反应热计算实例的分析，建立运用盖斯定律计算反应热的思维模型，培养逻辑推理能力。
3.科学态度与社会责任：了解盖斯定律在火箭推进剂反应热计算等实际应用中的作用，认识化学科学对解决能源等实际问题的重要意义，增强社会责任感。
一、学习重点
1.盖斯定律的内容。
2.应用盖斯定律进行反应热的计算。
二、学习难点
灵活运用盖斯定律设计合理的反应路径进行反应热的计算。
一、盖斯定律
1．盖斯定律
（1）实验证明，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______。换句话说，在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的______和______有关，而与反应进行的______无关。
例：下图表示始态到终态的反应热。
（2）盖斯定律的意义
应用盖斯定律可以间接计算出反应很慢的或不容易直接发生的或者伴有副反应的反应的反应热。
登山势能的角度 能量守恒的角度
游客从A点到B点，无论徙步或从缆车，人的势能变化只与A与B两点的海拔差有关，而与由A点到B点的途径无关。 从始态(S)到终态(L)，若ΔH1＜0，则ΔH2＞0；由S―→L―→S，经过一个循环，所有的反应物都和反应前完全一样，能量没有发生变化，故ΔH1＋ΔH2＝0。
2．应用盖斯定律计算ΔH的方法
（1）“虚拟路径”法
若反应物A变为生成物D，可以有两个途径：
①由A直接变成D，反应热为ΔH；
②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
如图所示：
则：ΔH＝____________。
（2）加合法
依据目标方程式中各物质的位置和化学计量数，调整已知方程式，最终加合成目标方程式，ΔH同时作出相应的调整和运算。
3.利用盖斯定律时注意以下三点：
（1）依据目标方程式中只在已知方程式中出现一次的物质调整已知方程式方向和化学计量数。
（2）每个已知方程式只能调整一次。
（3）ΔH与化学方程式一一对应调整和运算。
问题探究
火箭推进剂反应热的获取
问题：结合所学知识和查阅资料，探讨除了实验测定外，还有哪些可能的方法来获得火箭推进剂燃烧时的反应热？
答案：
反应热测定的发展
问题：查找资料，了解拉瓦锡和拉普拉斯设计的冰量热计的工作原理，以及盖斯对其进行改进的具体方面。
答案：
问题思考
反应热的直接测定
问题：回忆之前学过的知识，思考为什么有些反应的反应热无法直接测定？举例说明。
答案：
盖斯定律的理解
问题：结合海拔高度变化的例子，思考为什么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？
答案：
归纳总结
盖斯定律的内容
问题：根据老师的讲解和教材内容，归纳盖斯定律的内容和意义。
答案：
盖斯定律的应用方法
问题：总结虚拟路径法和加和法的解题步骤。
答案：
1.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)＋1/2O2(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)＋1/2O2(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
2.已知化学反应的热效应只与反应物的初始状态和生成物的最终状态有关，下列各反应热关系中不正确的是（ ）
A.A→F　ΔH=-ΔH6
B.A→D　ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3
C.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0
D.ΔH1+ΔH6=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5
3.氧化亚铜常用于制船底防污漆，用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O，已知反应：
2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s)　ΔH＝－314 kJ·mol－1
2Cu2O(s)＋O2(g)===4CuO(s)　ΔH＝－292 kJ·mol－1
则CuO(s)＋Cu(s)===Cu2O(s)的ΔH等于(　　)
A．－11 kJ·mol－1 B．＋11 kJ·mol－1 C．＋22 kJ·mol－1 D．－22 kJ·mol－1
4.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＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
5.化学反应的反应热通常可以通过实验进行测定，也可通过理论进行推算。
（1）实验测得5 g甲醇(CH3OH)液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为___________________________________________________。
（2）已知4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－x kJ·mol－1。蒸发1 mol H2O(l)需要吸收的能量为44 kJ，其他相关数据如表：
NH3(g) O2(g) NO(g) H2O(g)
1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ a b z d
则表中z(用x、a、b、d表示)的大小为____________________。
一、盖斯定律
1．内容
一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。即：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．意义
若：①反应进行得很慢；②反应不容易直接发生；③反应伴有副反应发生，这些反应的反应热不能直接测定，可运用盖斯定律间接计算反应热。
3．应用
利用已知反应的反应热来计算未知反应的反应热。
4.利用盖斯定律计算反应热的两种方法
（1）“虚拟路径”法
若反应物A变为生成物D，可以有两个途径，如图所示：
①由A直接变成D，反应热为ΔH；
②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
（2）加合法
加合法就是运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。
考点一　盖斯定律及其应用
1．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
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
3．氧化亚铜常用于制船底防污漆，用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O，已知反应：
2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s)　ΔH＝－314 kJ·mol－1
2Cu2O(s)＋O2(g)===4CuO(s)　ΔH＝－292 kJ·mol－1
则CuO(s)＋Cu(s)===Cu2O(s)的ΔH等于(　　)
A．－11 kJ·mol－1 B．＋11 kJ·mol－1
C．＋22 kJ·mol－1 D．－22 kJ·mol－1
4．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(　　)
A．＋262.6 kJ·mol－1 B．－131.3 kJ·mol－1
C．－352.3 kJ·mol－1 D．＋131.3 kJ·mol－1
5．黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为
S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)　ΔH＝x kJ·mol－1
已知：碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·mol－1
S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1
2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)　ΔH3＝c kJ·mol－1则x为(　　)
A．3a＋b－c B．c－3a－b
C．a＋b－c D．c－a－b
1第二节 反应热的计算
课时1 盖斯定律
一、知识目标
1.理解盖斯定律的内容，了解其在科学研究中的意义。
2.能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算，掌握虚拟路径法和加和法等解题思路。
二、核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：从宏观的化学反应热效应出发，理解盖斯定律只与反应体系的始态和终态有关，而与反应途径无关；从微观角度理解化学反应中能量变化的本质。
2.证据推理与模型认知：通过对具体反应热计算实例的分析，建立运用盖斯定律计算反应热的思维模型，培养逻辑推理能力。
3.科学态度与社会责任：了解盖斯定律在火箭推进剂反应热计算等实际应用中的作用，认识化学科学对解决能源等实际问题的重要意义，增强社会责任感。
一、学习重点
1.盖斯定律的内容。
2.应用盖斯定律进行反应热的计算。
二、学习难点
灵活运用盖斯定律设计合理的反应路径进行反应热的计算。
一、盖斯定律
1．盖斯定律
（1）实验证明，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。换句话说，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。
例：下图表示始态到终态的反应热。
（2）盖斯定律的意义
应用盖斯定律可以间接计算出反应很慢的或不容易直接发生的或者伴有副反应的反应的反应热。
登山势能的角度 能量守恒的角度
游客从A点到B点，无论徙步或从缆车，人的势能变化只与A与B两点的海拔差有关，而与由A点到B点的途径无关。 从始态(S)到终态(L)，若ΔH1＜0，则ΔH2＞0；由S―→L―→S，经过一个循环，所有的反应物都和反应前完全一样，能量没有发生变化，故ΔH1＋ΔH2＝0。
2．应用盖斯定律计算ΔH的方法
（1）“虚拟路径”法
若反应物A变为生成物D，可以有两个途径：
①由A直接变成D，反应热为ΔH；
②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
如图所示：
则：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
（2）加合法
依据目标方程式中各物质的位置和化学计量数，调整已知方程式，最终加合成目标方程式，ΔH同时作出相应的调整和运算。
3.利用盖斯定律时注意以下三点：
（1）依据目标方程式中只在已知方程式中出现一次的物质调整已知方程式方向和化学计量数。
（2）每个已知方程式只能调整一次。
（3）ΔH与化学方程式一一对应调整和运算。
问题探究
火箭推进剂反应热的获取
问题：结合所学知识和查阅资料，探讨除了实验测定外，还有哪些可能的方法来获得火箭推进剂燃烧时的反应热？
答案：除了实验测定，还可以利用盖斯定律，通过已知反应的反应热来计算火箭推进剂燃烧的反应热。例如，将火箭推进剂的燃烧反应拆分成若干个已知反应热的分步反应，然后根据盖斯定律进行计算。
反应热测定的发展
问题：查找资料，了解拉瓦锡和拉普拉斯设计的冰量热计的工作原理，以及盖斯对其进行改进的具体方面。
答案：拉瓦锡和拉普拉斯设计的冰量热计是利用被融化的冰的重量来测定反应热。其原理是反应放出的热量使冰融化，根据冰融化的质量和冰的熔化热来计算反应热。盖斯改进了冰量热计，可能在测量的精度、仪器的稳定性等方面进行了优化，从而较为准确地测量了许多化学反应的热效应。
问题思考
反应热的直接测定
问题：回忆之前学过的知识，思考为什么有些反应的反应热无法直接测定？举例说明。
答案：有些反应的反应热无法直接测定，是因为反应条件难以控制、反应进行不完全或存在副反应等。例如，对于化学反应，燃烧时不可能全部生成，总有一部分生成，难以控制反应的程度，因此该反应的反应热是无法直接测定的。
盖斯定律的理解
问题：结合海拔高度变化的例子，思考为什么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？
答案：就像从海拔米到海拔米，无论走哪条路径，高度差是不变的。在化学反应中，反应热就如同高度差，只取决于反应物（始态）和生成物（终态）的能量差，而与反应是一步完成还是分几步完成（反应途径）无关。
归纳总结
盖斯定律的内容
问题：根据老师的讲解和教材内容，归纳盖斯定律的内容和意义。
答案：
内容：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。
意义：为反应热的研究提供方便；可间接求算不易测定或无法测定的反应热。
盖斯定律的应用方法
问题：总结虚拟路径法和加和法的解题步骤。
答案：
虚拟路径法：若反应物变为生成物，有不同途径，反应热关系为。解题时，先确定反应物和生成物，然后设计不同的反应途径，根据各步反应的反应热来计算总反应热。
加和法：步骤为“找出、调整、加和、求焓、检查”。即找出待求解的热化学方程式中各物质出现在已知热化学方程式中的位置；根据待求解的热化学方程式调整可用热化学方程式的方向、系数；将调整好的热化学方程式进行加和；根据加和后的热化学方程式求反应热；最后检查计算结果是否合理。
1.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)＋1/2O2(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)＋1/2O2(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
【答案】D
2.已知化学反应的热效应只与反应物的初始状态和生成物的最终状态有关，下列各反应热关系中不正确的是（ ）
A.A→F　ΔH=-ΔH6
B.A→D　ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3
C.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0
D.ΔH1+ΔH6=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5
【答案】D
3.氧化亚铜常用于制船底防污漆，用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O，已知反应：
2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s)　ΔH＝－314 kJ·mol－1
2Cu2O(s)＋O2(g)===4CuO(s)　ΔH＝－292 kJ·mol－1
则CuO(s)＋Cu(s)===Cu2O(s)的ΔH等于(　　)
A．－11 kJ·mol－1 B．＋11 kJ·mol－1 C．＋22 kJ·mol－1 D．－22 kJ·mol－1
【答案】A
4.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＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
【答案】A
5.化学反应的反应热通常可以通过实验进行测定，也可通过理论进行推算。
（1）实验测得5 g甲醇(CH3OH)液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为___________________________________________________。
（2）已知4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－x kJ·mol－1。蒸发1 mol H2O(l)需要吸收的能量为44 kJ，其他相关数据如表：
NH3(g) O2(g) NO(g) H2O(g)
1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ a b z d
则表中z(用x、a、b、d表示)的大小为____________________。
【答案】（1） CH3OH(l)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－726.4 kJ·mol－1
x＋4a＋5b－6d－264/4
一、盖斯定律
1．内容
一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。即：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．意义
若：①反应进行得很慢；②反应不容易直接发生；③反应伴有副反应发生，这些反应的反应热不能直接测定，可运用盖斯定律间接计算反应热。
3．应用
利用已知反应的反应热来计算未知反应的反应热。
4.利用盖斯定律计算反应热的两种方法
（1）“虚拟路径”法
若反应物A变为生成物D，可以有两个途径，如图所示：
①由A直接变成D，反应热为ΔH；
②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
（2）加合法
加合法就是运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。
考点一　盖斯定律及其应用
1．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
答案　D
解析　根据盖斯定律，将反应①－②－③×＋④可得目标反应化学方程式，其反应热ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3×＋ΔH4＝－237.46 kJ·mol－1。
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
答案　A
解析　应用盖斯定律，将第一个热化学方程式与第二个热化学方程式的2倍相加，即得2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH＝ΔH1＋2ΔH2，故ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2，A项正确。
3．氧化亚铜常用于制船底防污漆，用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O，已知反应：
2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s)　ΔH＝－314 kJ·mol－1
2Cu2O(s)＋O2(g)===4CuO(s)　ΔH＝－292 kJ·mol－1
则CuO(s)＋Cu(s)===Cu2O(s)的ΔH等于(　　)
A．－11 kJ·mol－1 B．＋11 kJ·mol－1
C．＋22 kJ·mol－1 D．－22 kJ·mol－1
答案　A
解析　根据盖斯定律，反应中得CuO(s)＋Cu(s)===Cu2O(s)，故ΔH＝ kJ·mol－1＝－11 kJ·mol－1。
4．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(　　)
A．＋262.6 kJ·mol－1 B．－131.3 kJ·mol－1
C．－352.3 kJ·mol－1 D．＋131.3 kJ·mol－1
答案　D
解析　根据盖斯定律，将①－②得2C(s)＋2H2O(g)===2H2(g)＋2CO(g)　ΔH＝－221.0 kJ·
mol－1－(－483.6 kJ·mol－1)＝＋262.6 kJ·mol－1，则C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的ΔH＝ kJ·mol－1＝＋131.3 kJ·mol－1。
5．黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为
S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)　ΔH＝x kJ·mol－1
已知：碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·mol－1
S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1
2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)　ΔH3＝c kJ·mol－1则x为(　　)
A．3a＋b－c B．c－3a－b
C．a＋b－c D．c－a－b
答案　A
解析　碳燃烧的热化学方程式为①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1，将另外两个热化学方程式进行编号，②S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1，③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)　ΔH3＝c kJ·mol－1，运用盖斯定律，①×3＋②－③得S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)　ΔH＝(3a＋b－c) kJ·mol－1，则x＝3a＋b－c，故A正确。
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