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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

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