1.2.1 盖斯定律 课件（共29张PPT）化学（人教版）选择性必修1

(共29张PPT)
盖斯定律
化学（人教版） 选择性必修1 第一章 第二节 第一课时
情景导入
2021年10月16日长征二号F运载火箭发射升空
某些物质的燃烧热(25，101kPa) 名称 化学式(状态) H/(kJ/mol)
石墨 C(s) -393.5
金刚石 C(s) -395.0
氢气 H2(g) -285.8
一氧化碳 CO(g) -283.0
甲烷 CH4(g) -890.3
甲醇 CH3OH(g) -726.5
乙烷 C2H6(g) -1559.8
乙烯 C2H4(g) -1411.0
乙炔 C2H2(g) -1299.6
乙醇 C2H5OH(l) -1366.8
丙烷 C3H8(g) -2219.9
苯 C6H6(l) -3267.5
情景导入
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，
难以控制反应的程度不能直接测定反应热
H = ？
但是有些反应热是无法直接测定的。例如：
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。
图1-8 盖斯
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：反应物A变成生成物C，可以有两个途径：①由A直接变成C，反应热为 H；②由A先变成B，再由B变成C，每步的反应热分别是 H1、 H2 。如下图所示：
H
H1
H2
A
B
C
H = H1 + H2
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
也就是说，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，而与反应的途径无关。
H
H1
H2
A
B
C
H = H1 + H2
盖斯定律的理解
某人要从山下A点到达山顶B点，他从A点出发，无论是翻山越岭攀登而上，还是乘坐缆车直奔山顶，当最终到达B点时，他所处位置的海拔相对于A点来说都高了300m。即此人的势能变化只与起点A和终点B的海拔差有关，而与由A点到B点的途径无关。
h=300m
始态
终态
H
- H
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
伴随副反应的反应
不容易直接发生的反应
速率很慢的反应
盖斯定律的应用
CO2(g)
C(s)+ O2(g)
CO(g)+ O2(g)
1
2
H3
H1
H2
根据盖斯定律，有：
H1 = H3 + H2
H3 = H1 - H2
= -393.5kJ/mol - (-283.0kJ/mol)
= -110.5kJ/mol
C(s) + O2(g) = CO(g) H3 = -110.5kJ/mol
1
2
C(s) + O2(g) = CO(g) H3 =
1
2
解题模型:虚拟路径法
模型建构：计算碳不完全燃烧的反应热
盖斯定律的应用
C(s) + O2(g) = CO(g) H3 =
1
2
解题模型:加合法
C(s)+ O2(g) = CO2(g) H1=-393.5kJ/mol
CO2(g) = CO(g)+ O2(g) H4=+283.0kJ/mol
1
2
+
C(s) + O2(g) = CO(g) H3 = H1+ H4
1
2
= -110.5kJ/mol
CO(g)+ O2(g) = CO2(g) H2=-283.0kJ/mol
1
2
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。
模型建构：计算碳不完全燃烧的反应热
运用盖斯定律计算反应热的解题模型：
先找出待求解反应的目标化学方程式
调方向：根据目标热化学方程式调整可用的已知热化学方程式的方向，同时调整 H 的符号
调系数：根据目标热化学方程式将调整好方向的热化学方程式乘以某一个系数以便后续消去无关物质
将调整好的热化学方程式进行加合，以得到待求解的化学方程式的 H
调整
加合
找出
盖斯定律的应用
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
①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H1 = +66.4kJ/mol
②N2H4(l)+ O2(g)=N2(g)+2H2O(g) H2 = -534kJ/mol
【资料】火箭发射时可以用肼(N2H4，液态)做燃料，NO2做氧化剂，二者反应生成N2和水蒸气。已知：
2N2H4(l)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(g) H =
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
①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H1 = +66.4kJ/mol
②N2H4(l)+ O2(g)=N2(g)+2H2O(g) H2 = -534kJ/mol
2N2H4(l)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(g) H =
N2(g)+2O2(g)+2N2H4(l)
- H1
3N2(g)+4H2O(g)
2N2H4(l)+2NO2(g)
H
2 H1
H = - H1 + 2 H2
H = -66.4kJ/mol+2*(-534kJ/mol)
= -1134.4 kJ/mol
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
①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H1 = +66.4kJ/mol
②N2H4(l)+ O2(g)=N2(g)+2H2O(g) H2 = -534kJ/mol
2N2H4(l)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(g) H =
H = -534kJ/mol*2-66.4kJ/mol=-1134.4kJ/mol
N2(g)+2O2(g) = 2NO2(g) H1 = +66.4kJ/mol
2N2H4(l)+ 2O2(g)=2N2(g)+4H2O(g) H3 = -534kJ/mol*2
2N2H4(l)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(g) H = H3 + H4
+
2NO2(g) = N2(g)+2O2(g) H4 = -66.4kJ/mol
学习任务二：计算煤的气化反应的反应热
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
【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)
盖斯定律的应用
H =
学习任务二：计算煤的气化反应的反应热
盖斯定律的应用
① C(s)+ O2 (g)= CO2(g) H1 = -393.5kJ/mol
② 2CO(g)+ O2 (g)= 2CO2(g) H2 = -566.0kJ/mol
③2H2(g)+ O2(g)= 2H2O(g) H3 = -483.6kJ/mol
已知：
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
C(s)+ O2 (g)= CO2(g) H1 = -393.5kJ/mol
CO2(g) = CO(g)+ O2 (g) H4 = - H2*
1
2
1
2
H2O(g) = H2(g)+ O2(g) H5 = - H3*
1
2
1
2
+
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
H = H1+ H5+ H4
= H1- H3 - H2
1
2
1
2
学习任务二：计算煤的气化反应的反应热
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
盖斯定律的应用
H = H1- H3 - H2
1
2
1
2
根据目标方程式，同侧相加，异侧相减。
① C(s)+ O2 (g)= CO2(g) H1 = -393.5kJ/mol
② 2CO(g)+ O2 (g)= 2CO2(g) H2 = -566.0kJ/mol
③2H2(g)+ O2(g)= 2H2O(g) H3 = -483.6kJ/mol
已知：
学习任务三：能量伴随物质变化而转化
盖斯定律的应用
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1-2所示。
反应I：2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) H1=+551kJ/mol
反应III：S(s)+O2(g)=SO2(g) H3=-296kJ/mol
写出反应II的热化学方程式：
3SO2(g) + 2H2O(g) = 2H2SO4(l) + S(s)
H2=？
学习任务三：能量伴随物质变化而转化
盖斯定律的应用
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1-2所示。
反应I：2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) H1=+551kJ/mol
反应III：S(s)+O2(g)=SO2(g) H3=-296kJ/mol
写出反应II的热化学方程式：
3SO2(g) + 2H2O(g) = 2H2SO4(l) + S(s)
SO2(g) = S(s)+O2(g) H3=+296kJ/mol
2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) = 2H2SO4(l) H1=-551kJ/mol
+
3SO2(g) + 2H2O(g) = 2H2SO4(l) + S(s) H2=-255kJ/mol
盖斯定律的应用
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1-2所示。
反应I：2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) H1=+551kJ/mol
反应III：S(s)+O2(g)=SO2(g) H3=-296kJ/mol
反应II：3SO2(g) + 2H2O(g) = 2H2SO4(l) + S(s) H2=-255kJ/mol
若将反应I、II、III相加，会得到什么结果？说明什么？
学习任务三：能量伴随物质变化而转化
盖斯定律的应用
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1-2所示。
学习任务三：能量伴随物质变化而转化
若将反应I、II、III相加，则该热化学循环过程没有实质意义上的物质转化，物质转化的作用是传递能量，含硫物质在该热化学循环中是储能物质。
盖斯定律
随堂练习
1.在298 K、101 kPa时，已知：
①2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)　ΔH1
②H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH2
③2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3
则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系正确的是(　　)
A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
随堂练习
2.在298K、100kPa时，已知：
C(s，石墨) + O2(g) = CO2(g) H1 = - 393.5 kJ/mol
2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) H2 = - 571.6 kJ/mol
2C2H2(g) + 5O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l) H3 = - 2599 kJ/mol
根据盖斯定律，计算在298K时由C(s，石墨) 和H2(g)反应生成1molC2H2(g)的反应焓变。
随堂练习
3.已知在微生物的作用下，NH4+经过两步反应被氧化成NO3-，两步反应的焓变如图所示。
NH4+被氧化成NO3-的焓变示意图
根据图示信息，计算1mol NH4+全部氧化成NO3-(aq)的 H
①C3H8(g)=CH4(g)+C2H2(g)+H2(g) H1 = +255.7kJ/mol
②C3H6(g)=CH4(g)+C2H2(g) H2 = +131.5kJ/mol
4.2008年北京奥运会“祥云”火炬的燃料是丙烷(C3H8),
1996年亚特兰大奥运会火炬的燃料是丙烯(C3H6)。丙烷脱氢可得到丙烯。丙烷脱氢可得到丙烯。已知：
盖斯定律的应用
计算C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g) 的 H 。
随堂练习
5.室温下,CuSO4·5H2O(s)、CuSO4(s)与其水溶液之间转化的焓变关系如图1-2-3:已知CuSO4·5H2O(s)溶于水,溶液温度降低;CuSO4(s)溶于水,溶液温度升高。
下列有关说法正确的是 (　　)
A.从硫酸铜溶液中析出CuSO4·5H2O(s)的反应焓变ΔH>0
B.1 mol CuSO4(s)的总能量大于1 mol Cu2+(aq)与1 mol S(aq)的总能量
C.ΔH2>ΔH1
D.ΔH1=ΔH2+ΔH3
图1-2-3
随堂练习
3. NH4+(aq)+ 2O2(g) = NO3-(g)+2H+(aq)+H2O(l) H = -346kJ/mol
参考答案
5. B
2. 2C(s，石墨) + H2(g) = C2H2(g) H = +226.7kJ/mol
4.
1. A
C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g) H =
+124.2kJ/mol
化学（人教版） 选择性必修1 第一章 第二节 第一课时
同学们，再见！