2024-2025学年新教材高中化学第1章化学反应的热效应第二节反应热的计算课件新人教版选择性必修1

第一章

第二节反应热的计算素养目标学习要点1.理解盖斯定律的含义,认识同一个化学反应的反应热与反应进行的途径无关,发展宏观辨识与微观探析的核心素养。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,发展科学态度与社会责任的核心素养。一个定律:盖斯定律。两个角度:物质变化和能量变化。四种依据:计算反应热的四种依据(焓值、键能、热化学方程式、盖斯定律)。一种模型:计算反应热的认知模型。知识点一盖斯定律基础落实•必备知识全过关1.盖斯定律的内容1836年,化学家盖斯(G.H.Hess)从大量实验事实中总结出一条规律:一个化学反应,不管是一步完成的还是分

完成的,其反应热是

的。这就是盖斯定律。

几步

相同2.盖斯定律的理解(1)盖斯定律表明,一定条件下,化学反应的反应热只与反应体系的_______

和

有关,而与反应进行的途径无关。

类似于重力做功

(2)如图,始态→终态有途径Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,根据盖斯定律可知,各途径中反应热存在关系:ΔH=

=

。

始态终态ΔH1+ΔH2ΔH3+ΔH4+ΔH53.盖斯定律的意义

在众多的化学反应中,有些反应进行得很慢,有些反应不容易直接发生,有些反应往往伴有副反应发生,这给直接测定反应热造成了困难。⇒利用盖斯定律,可以间接计算它们的反应热

例如:已知:①C(s)+O2(g)===CO2(g)

ΔH1=-393.5kJ·mol-1;ΔH2+ΔH3-110.5kJ·mol-1图解要点类比理解盖斯定律名师点拨应用盖斯定律的两种方法(1)虚拟路径法由A生成D有两个途径:①A→D,反应热为ΔH;②A→B→C→D,每一步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,存在关系如图所示:则有ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。

(2)加和法思维流程如下:重难突破•能力素养全提升探究角度1

盖斯定律的理解例1依据如图所示关系,下列说法不正确的是(

)A.ΔH1+ΔH4=ΔH2+ΔH3B.若ΔH3>0,则石墨更稳定C.一个化学反应的焓变,只与反应的始态和终态有关,与反应的途径无关D.若C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g)

ΔH=akJ·mol-1,C(s,石墨)+

===CO(g)

ΔH=bkJ·mol-1,则a>bD解析

由图可知,C(s,石墨)→CO2(g)的转化有两条路径:C(s,石墨)→CO(g)→CO2(g);C(s,石墨)→C(s,金刚石)→CO2(g)。根据盖斯定律可得:ΔH1+ΔH4=ΔH2+ΔH3,A正确;若ΔH3>0,则石墨转化成金刚石是吸热反应,等质量时金刚石的能量比石墨高,而物质具有的能量越低,其稳定性越强,故石墨更稳定,B正确;根据盖斯定律可知,C正确;两个反应都是放热反应,前者放出热量更多,则有a<b,D错误。[对点训练1]下列关于盖斯定律的说法不正确的是(

)A.不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热相同,则ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5B.根据盖斯定律,几个热化学方程式的ΔH直接相加即可得到目标反应的反应热C.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到D.反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应的途径无关B解析

根据盖斯定律可知,不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热相同,则ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5,A正确;应用盖斯定律求反应热时可能涉及几个热化学方程式的四则运算,而不是几个热化学方程式的ΔH直接相加即可得到目标反应的反应热,B错误;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到,C正确;反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应的途径无关,D正确。探究角度2

盖斯定律的应用例2黑火药是我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=xkJ·mol-1。已知:①C(s)的燃烧热ΔH1=akJ·mol-1;②S(s)+2K(s)===K2S(s)ΔH2=bkJ·mol-1;③2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s)

ΔH3=ckJ·mol-1,则x为(

)A.3a+b-c B.c+3a-bC.a+b-c D.c+a-bA

解析

C(s)的燃烧热ΔH1=a

kJ·mol-1,则C(s)燃烧的热化学方程式为①C(s)+O2(g)===CO2(g)

ΔH1=a

kJ·mol-1。根据已知热化学方程式,结合盖斯定律,由①×3+②-③可得目标热化学方程式,则有ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3,即x=3a+b-c。思路剖析

解答本题的思路如下:(1)根据C(s)的燃烧热,写出C(s)燃烧生成CO2(g)的热化学方程式;(2)分析已知热化学方程式,确定“中间产物”,根据质量守恒定律将已知热化学方程式“叠加”得到目标热化学方程式,依据盖斯定律得出ΔH之间的定量关系,得出x的值。思维建模

利用盖斯定律计算反应热的思维流程

[对点训练2]已知:25℃、101kPa时,反应①Mn(s)+O2(g)===MnO2(s)

ΔH1=-520kJ·mol-1;反应②Mn(s)+SO2(g)+O2(g)===MnSO4(s)

ΔH2=-768kJ·mol-1,则反应MnO2(s)+SO2(g)===MnSO4(s)的ΔH为(

)A.-248kJ·mol-1B.+248kJ·mol-1C.-1288kJ·mol-1D.+1288kJ·mol-1A

解析

根据盖斯定律,由反应②-①可得目标反应MnO2(s)+SO2(g)===MnSO4(s)

ΔH,则ΔH=ΔH2-ΔH1=(-768

kJ·mol-1)-(-520

kJ·mol-1)=-248

kJ·mol-1。知识点二反应热的计算基础落实•必备知识全过关1.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。aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g)

ΔHa

b

c

d

|ΔH|n(A) n(B)

n(C) n(D) Q例如,25℃、101kPa时,1molFeS2(s)完全燃烧生成Fe2O3(s)和SO2(g)时放出853kJ热量,则FeS2(s)燃烧的热化学方程式为

;

理论上,180gFeS2(s)完全燃烧放出的热量为×_____________

=

kJ。

853kJ·mol-11279.52.根据盖斯定律进行计算分析题给热化学方程式,通过热化学方程式的相关计算得到新的热化学方程式。例如,确定P4(白磷)→P(红磷)的热化学方程式。已知:①P4(白磷,s)+5O2(g)===P4O10(s)

ΔH1根据盖斯定律,由①-②×4可得热化学方程式:P4(白磷,s)===4P(红磷,s)

ΔH=

。

ΔH1-4ΔH2易错警示应用盖斯定律计算反应热(1)热化学方程式乘以某个数值(整数或分数)时,反应热也要同时乘以该数值。(2)热化学方程式相加减时,同种物质(相同状态)之间可以相加减,反应热也随之加减。(3)若某个化学反应的ΔH=+a

kJ·mol-1,则其逆反应的ΔH=-a

kJ·mol-1。(4)同种物质不同状态之间转化时,状态由固→液→气变化时,会吸收热量,反之,则放出热量。教材拓展盖斯定律的提出,为反应热的研究提供了极大的方便,使一些不易测准或无法测定的化学反应的反应热可以通过推算间接求得。盖斯定律的提出要早于能量守恒定律的确认,因此,盖斯定律是化学热力学发展的基础,至今仍有广泛的应用。重难突破•能力素养全提升探究角度1

根据热化学方程式计算反应热例1(2024·安徽宣城模拟)人体内葡萄糖的消耗可用下列热化学方程式表示:C6H12O6(s)+6O2(g)

===6CO2(g)+6H2O(l)

ΔH=-2800.6kJ·mol-1;如果某人每天消耗12540kJ热量,则他每天至少相当于要摄入葡萄糖的质量约为(

)A.700g B.806gC.1000g D.1250gB解析

根据热化学方程式可知,人体每天消耗1

mol

C6H12O6(s)释放出2

800.6

kJ热量,若每天消耗12

540

kJ热量,相当于每天至少需要摄入葡萄糖的物质[对点训练1](2024·重庆三峡名校联盟联考)已知丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l)

ΔH=-2215kJ·mol-1,若一定量的C3H8(g)完全燃烧生成1.8g液态水和CO2(g),则放出的热量约为(

)A.550kJ B.55.4kJC.22.0kJ D.220kJB解析

由热化学方程式可知,1

mol

C3H8(g)完全燃烧生成4

mol

H2O(l),同时放出2

215

kJ热量。1.8

g液态水的物质的量为0.1

mol,则消耗C3H8(g)的物质的量为

×0.1

mol=0.025

mol,故放出热量为0.025

mol×2

215

kJ·mol-1≈55.4

kJ。探究角度2

根据盖斯定律计算反应热例2已知C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热ΔH分别为-1411.0kJ·mol-1和-1366.8kJ·mol-1,则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成1molC2H5OH(l)的ΔH为(

)A.-44.2kJ·mol-1B.+44.2kJ·mol-1C.-330kJ·mol-1D.+330kJ·mol-1A解析

根据C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别写出热化学方程式:①C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l)

ΔH1=-1

411.0

kJ·mol-1;②C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)

ΔH2=-1

366.8

kJ·mol-1。根据盖斯定律,由①-②可得到C2H4(g)+H2O(l)===C2H5OH(l)

ΔH,则该反应的ΔH=ΔH1-ΔH2=(-1

411.0

kJ·mol-1)-(-1

366.8

kJ·mol-1)=-44.2

kJ·mol-1。[对点训练2](2024·首都师大附中模拟)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表:共价键H—HH—O

436463热化学方程式2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)

ΔH=-482kJ·mol-1则2O(g)===O2(g)的ΔH为(

)A.+428kJ·mol-1B.-428kJ·mol-1C.+498kJ·mol-1D.-498kJ·mol-1D解析

根据ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和计算,2

mol

H2(g)和1

mol

O2(g)反应生成2

mol

H2O(g)的ΔH=2E(H—H)+E(O==O)-4E(H—O),则有-482

kJ·mol-1=2×436

kJ·mol-1+E(O==O)-4×463

kJ·mol-1,解得E(O==O)=498

kJ·mol-1,即断裂1

mol

O==O要吸收498

kJ能量。根据盖斯定律推知,2

mol

O原子结合生成1

mol

O2(g)可放出热量498

kJ,故2O(g)===O2(g)的ΔH=-498

kJ·mol-1。思维建模

计算反应热的五种常用方法

计算依据计算方法(1)反应物和生成物的总能量(或焓值)ΔH=E(生成物)-E(反应物)ΔH=H(生成物)-H(反应物)(2)热化学方程式结合热化学方程式,按照比例计算反应中的热量变化(3)盖斯定律根据盖斯定律,将两个或两个以上的热化学方程式进行计算,得到一个新的热化学方程式(4)化学键的键能ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能(5)燃烧热(ΔH)放出热量Q放=n(可燃物)×|ΔH|学以致用·随堂检测全达标1234题组1盖斯定律的理解及应用1.一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成,反应热都是一样的,该定律称为盖斯定律。依据图示关系,下列说法不正确的是(

)A.石墨燃烧是放热反应B.1molC(s,石墨)和1molCO分别在足量O2中燃烧,全部转化为CO2,后者放热多D.化学反应的焓变只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关

B1234解析

由图可知,1

mol

C(s,石墨)燃烧生成CO2(g)放出393.5

kJ热量,1

mol

CO(g)燃烧生成CO2(g)放出283.0

kJ热量,B错误;根据盖斯定律可得:ΔH1=ΔH+ΔH2,则有C(s,石墨)+===CO(g)的反应热ΔH=ΔH1-ΔH2,C正确;化学反应的焓变只与反应体系的始态和终态有关,与反应的途径无关,D正确。12342.某小组为测定NaCl晶体中离子键断裂时所需要的能量(ΔH4),设计了如图所示的转化关系,则ΔH4可表示为(

)A.ΔH1+ΔH2-ΔH3-ΔH5+ΔH6B.ΔH1+ΔH2+ΔH3-ΔH5+ΔH6C.ΔH1+ΔH2+ΔH3-ΔH5-ΔH6D.ΔH3+ΔH5-ΔH1-ΔH2-ΔH6A1234解析

由图可知,氯化钠和溴化钠固体通过过程1、2、6(分别对应焓变ΔH1、ΔH2、ΔH6)得到的微粒和通过过程3、4、5(分别对应焓变ΔH3、ΔH4、ΔH5)得到的微粒都是Na+(g)、Br-(aq)、Na+(aq)、Cl-(aq),则两部分的反应热相同,则ΔH3+ΔH4+ΔH5=ΔH1+ΔH2+ΔH6,即ΔH4=ΔH1+ΔH2-ΔH3-ΔH5+ΔH6。12343.(2024·辽宁沈阳五校联考)已知H—H的键能(断裂时吸收或生成时释放的能量)为436kJ·mol-1,H—N的键能为391kJ·mol-1,根据热化学方程式:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH=-92.4kJ·mol-1,可得N≡N的键能为(

)A.431kJ·mol-1B.945.6kJ·mol-1C.649kJ·mol-1D.896kJ·mol-1B1234解析

根据反应热与键能的关系可知,N2(g)+3H2(g)2NH3(g