1.2.1反应热的计算 课件(共21张PPT) 2023-2024学年高二上学期化学人教版(2019）选择性必修1
文档属性
| 名称 | 1.2.1反应热的计算 课件(共21张PPT) 2023-2024学年高二上学期化学人教版(2019）选择性必修1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-09-18 13:15:12 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
第二节
反应热的计算
第1课时
盖斯定律
人教版（2019）化学选择性必修一
第一章 化学反应的热效应
1.通过构建盖斯定律模型,能从能量守恒角度理解盖斯定律的内容,能正确运用盖斯定律解决具体问题。
2.能进行焓变的简单计算,能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。
3.认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间相互转化。
学习目标
课前导入
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，但是有些反应热时无法直接测定的。例如，对于化学反应：
C(s)+ O2(g)=CO(g)
C燃烧时不可能全部生成CO，总有一部分CO2生成，因此该反应的反应热是无法直接测定的。但这个反应热是冶金工业中非常有用的数据，应该如何获得呢？是否利用一些已知反应的反应热来计算其他反应的反应热呢？
课前导入
“异曲同工”是指不同的曲调演奏得同样好。比喻话的说法不一而用意相同,或一件事情的做法不同而都巧妙地达到同样的目的。在化学反应中,也有一种类似的现象,如C和O2的反应:一种是C和O2直接反应生成CO2,另一种是C和O2反应先生成CO,CO再和O2反应生成CO2。那么上述两种生成CO2的反应途径所释放出的热量一样多吗
课前导入
1836年，化学家盖斯（G.H.Hess，1802-1850）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：
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。也就是说,化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物和终态(各生成物)有关,而与具体反应进行的途径无关。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相同的,这就是盖斯定律。
G.H.Hess, 1802-1850
知识点一
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。
在一定条件下，化学反应的反应热（焓变ΔH）只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
2.特点
ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5
①从反应途径分析：
②从能量守恒分析：
经过一个循环，体系仍处于S态，因为物质没有发生变化，所以就不能引发能量变化，即 H1+ H2=0
先从始态S变化到终态L 体系放出热量( H1 <0)
始态(S)
然后从L到S，体系吸收热量( H2>0)
终态(L)
推论：同一个热化学反应方程式，正向反应 H1与逆向反应 H2大小相等，符号相反，即： H1= – H2
3.盖斯定律的应用
根据盖斯定律，我们可以利用已知反应的反应热来间接计算某些未知反应的反应热。
如：对于前面提到的反应：C(s) + O2(g) === CO(g) 虽然该反应的反应热无法直接测定，但下列两个反应的反应热却可以直接测定：
C(s) + O2(g) === CO2(g) ΔH1 =﹣393.5 kJ/mol
CO(g) + O2(g) === CO2(g) ΔH2 =﹣283.0 kJ/mol
上述三个反应具有如下关系：
根据盖斯定律，
ΔH3=____________________________________________________________________
ΔH1—ΔH2=-393.5kJ/mol-(-283.0 kJ/mol)=-110.5 kJ/mol
4.运用盖斯定律的常用方法
（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：
则有：ΔH＝____________________________________
ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
（2）加和法
将所给热化学方程式适当加减得到所求热化学方程式。
①确定待求反应的热化学方程式。
②找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式中的位置(是同侧还是异侧)。
③利用同侧相加、异侧相减进行处理。
④根据待求方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整已知反应的化学计量数，并消去中间产物。
⑤实施叠加并确定反应热的变化。
例：同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”。已知：
P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)； ΔH1 =-2983.2 kJ/mol
P(s、红磷)+O2(g)= P4O10(s)； ΔH2 = -738.5 kJ/mol
试写出白磷转化为红磷的热化学方程式_____________________________。
①-②×4得：P4(白磷,s)══4P(红磷,s) ΔH=ΔH1-4ΔH2 = -29.2 kJ/mol
①P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)； H1=-2983.2 kJ/mol
+
P4O10(s) = P(s、红磷)+O2(g)
H’=-4ΔH2 = -4·(-738.5) kJ/mol
4×
（
）
运用盖斯定律的注意事项
(1)通过盖斯定律计算反应热,当热化学方程式进行加减运算时,ΔH也同样要进行加减运算,且要带“+”“-”符号,即把ΔH看作一个整体进行运算。
(2)当热化学方程式的化学计量数同乘以或除以某数时,ΔH也相应乘以或除以某数。
(3)当设计的反应逆向进行,热化学方程式颠倒时，其反应热与正反应的反应热绝对值相等,符号相反。
(4)在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化,物质的状态由“固→液→气”变化时会吸热;反之会放热。
已知：①H2O(g)===H2O(l) ΔH1＝Q1 kJ·mol－1
②C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH2＝Q2 kJ·mol－1
③C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH3＝Q3 kJ·mol－1
则反应 C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) 的反应热ΔH为( )
A．(Q1＋Q2＋Q3) kJ·mol－1
B．(3Q1＋Q2＋Q3) kJ·mol－1
C．(Q1－3Q2＋Q3) kJ·mol－1
D．(3Q1－Q2＋Q3) kJ·mol－1
D
练一练
【解析】本题考查对盖斯定律的理解和应用，解答此类问题的常用方法有虚拟途径法和加合法两种，具体求算如下：
(1)设计反应的虚拟过程如下：
(2加和法：
ΔH＝－ΔH2＋ΔH3＋3ΔH1
＝(－Q2＋Q3＋3Q1) kJ·mol－1
令①×3＋③－②，
整理得C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝3ΔH1＋ΔH3－ΔH2＝(3Q1＋Q3－Q2) kJ·mol－1。
5. 盖斯定律的应用
利用盖斯定律计算反应热
找出
调整
加和
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。
①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，同时调整△H的符号。
②根据待求解的热化学方程式将调整好的热化学方程式进行缩小或扩大相应的倍数，同时调整△H的值。
将调整好的热化学方程式和△H分别进行求△H加和。确定目标反应的焓变△H。
“三步”确定热化学方程式或ΔH
练一练
下列关于上述反应焓变的判断不正确的是( )
A.ΔH1<ΔH2
B.ΔH3<ΔH4
C.ΔH5=ΔH3-ΔH2
D.2ΔH5=3ΔH3-ΔH4
B
利用盖斯定律书写热化学方程式
【例题】发射卫星用N2H4气体为燃料，NO2气体为氧化剂，两者反应生成N2和水蒸气，已知：
N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH1＝＋67.7 kJ·mol －1 ；
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝－484 kJ·mol－1；
N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH3＝－534 kJ·mol－1；
H2O(l)===H2O(g) ΔH4＝＋44.0 kJ·mol－1 。
写出N2H4气体与NO2气体反应生成氮气和液态水的热化学方程式：_______
利用盖斯定律比较反应热的大小
1．盖斯定律比较反应热的大小的几种情况
(1)同一反应生成物状态不同时：
A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1<0
A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2<0
因为C(g)===C(l) ΔH3<0，而ΔH3＝ΔH2-ΔH1，
所以|ΔH2|>|ΔH1|。
解析：
解析：
解析：
本节小结
第二节
反应热的计算
第1课时
盖斯定律
人教版（2019）化学选择性必修一
第一章 化学反应的热效应
1.通过构建盖斯定律模型,能从能量守恒角度理解盖斯定律的内容,能正确运用盖斯定律解决具体问题。
2.能进行焓变的简单计算,能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。
3.认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间相互转化。
学习目标
课前导入
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，但是有些反应热时无法直接测定的。例如，对于化学反应：
C(s)+ O2(g)=CO(g)
C燃烧时不可能全部生成CO，总有一部分CO2生成，因此该反应的反应热是无法直接测定的。但这个反应热是冶金工业中非常有用的数据，应该如何获得呢？是否利用一些已知反应的反应热来计算其他反应的反应热呢？
课前导入
“异曲同工”是指不同的曲调演奏得同样好。比喻话的说法不一而用意相同,或一件事情的做法不同而都巧妙地达到同样的目的。在化学反应中,也有一种类似的现象,如C和O2的反应:一种是C和O2直接反应生成CO2,另一种是C和O2反应先生成CO,CO再和O2反应生成CO2。那么上述两种生成CO2的反应途径所释放出的热量一样多吗
课前导入
1836年，化学家盖斯（G.H.Hess，1802-1850）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：
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。也就是说,化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物和终态(各生成物)有关,而与具体反应进行的途径无关。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相同的,这就是盖斯定律。
G.H.Hess, 1802-1850
知识点一
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。
在一定条件下，化学反应的反应热（焓变ΔH）只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
2.特点
ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5
①从反应途径分析：
②从能量守恒分析：
经过一个循环，体系仍处于S态，因为物质没有发生变化，所以就不能引发能量变化，即 H1+ H2=0
先从始态S变化到终态L 体系放出热量( H1 <0)
始态(S)
然后从L到S，体系吸收热量( H2>0)
终态(L)
推论：同一个热化学反应方程式，正向反应 H1与逆向反应 H2大小相等，符号相反，即： H1= – H2
3.盖斯定律的应用
根据盖斯定律，我们可以利用已知反应的反应热来间接计算某些未知反应的反应热。
如：对于前面提到的反应：C(s) + O2(g) === CO(g) 虽然该反应的反应热无法直接测定，但下列两个反应的反应热却可以直接测定：
C(s) + O2(g) === CO2(g) ΔH1 =﹣393.5 kJ/mol
CO(g) + O2(g) === CO2(g) ΔH2 =﹣283.0 kJ/mol
上述三个反应具有如下关系：
根据盖斯定律，
ΔH3=____________________________________________________________________
ΔH1—ΔH2=-393.5kJ/mol-(-283.0 kJ/mol)=-110.5 kJ/mol
4.运用盖斯定律的常用方法
（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：
则有：ΔH＝____________________________________
ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
（2）加和法
将所给热化学方程式适当加减得到所求热化学方程式。
①确定待求反应的热化学方程式。
②找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式中的位置(是同侧还是异侧)。
③利用同侧相加、异侧相减进行处理。
④根据待求方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整已知反应的化学计量数，并消去中间产物。
⑤实施叠加并确定反应热的变化。
例：同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”。已知：
P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)； ΔH1 =-2983.2 kJ/mol
P(s、红磷)+O2(g)= P4O10(s)； ΔH2 = -738.5 kJ/mol
试写出白磷转化为红磷的热化学方程式_____________________________。
①-②×4得：P4(白磷,s)══4P(红磷,s) ΔH=ΔH1-4ΔH2 = -29.2 kJ/mol
①P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)； H1=-2983.2 kJ/mol
+
P4O10(s) = P(s、红磷)+O2(g)
H’=-4ΔH2 = -4·(-738.5) kJ/mol
4×
（
）
运用盖斯定律的注意事项
(1)通过盖斯定律计算反应热,当热化学方程式进行加减运算时,ΔH也同样要进行加减运算,且要带“+”“-”符号,即把ΔH看作一个整体进行运算。
(2)当热化学方程式的化学计量数同乘以或除以某数时,ΔH也相应乘以或除以某数。
(3)当设计的反应逆向进行,热化学方程式颠倒时，其反应热与正反应的反应热绝对值相等,符号相反。
(4)在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化,物质的状态由“固→液→气”变化时会吸热;反之会放热。
已知：①H2O(g)===H2O(l) ΔH1＝Q1 kJ·mol－1
②C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH2＝Q2 kJ·mol－1
③C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH3＝Q3 kJ·mol－1
则反应 C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) 的反应热ΔH为( )
A．(Q1＋Q2＋Q3) kJ·mol－1
B．(3Q1＋Q2＋Q3) kJ·mol－1
C．(Q1－3Q2＋Q3) kJ·mol－1
D．(3Q1－Q2＋Q3) kJ·mol－1
D
练一练
【解析】本题考查对盖斯定律的理解和应用，解答此类问题的常用方法有虚拟途径法和加合法两种，具体求算如下：
(1)设计反应的虚拟过程如下：
(2加和法：
ΔH＝－ΔH2＋ΔH3＋3ΔH1
＝(－Q2＋Q3＋3Q1) kJ·mol－1
令①×3＋③－②，
整理得C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝3ΔH1＋ΔH3－ΔH2＝(3Q1＋Q3－Q2) kJ·mol－1。
5. 盖斯定律的应用
利用盖斯定律计算反应热
找出
调整
加和
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。
①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，同时调整△H的符号。
②根据待求解的热化学方程式将调整好的热化学方程式进行缩小或扩大相应的倍数，同时调整△H的值。
将调整好的热化学方程式和△H分别进行求△H加和。确定目标反应的焓变△H。
“三步”确定热化学方程式或ΔH
练一练
下列关于上述反应焓变的判断不正确的是( )
A.ΔH1<ΔH2
B.ΔH3<ΔH4
C.ΔH5=ΔH3-ΔH2
D.2ΔH5=3ΔH3-ΔH4
B
利用盖斯定律书写热化学方程式
【例题】发射卫星用N2H4气体为燃料，NO2气体为氧化剂，两者反应生成N2和水蒸气，已知：
N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH1＝＋67.7 kJ·mol －1 ；
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝－484 kJ·mol－1；
N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH3＝－534 kJ·mol－1；
H2O(l)===H2O(g) ΔH4＝＋44.0 kJ·mol－1 。
写出N2H4气体与NO2气体反应生成氮气和液态水的热化学方程式：_______
利用盖斯定律比较反应热的大小
1．盖斯定律比较反应热的大小的几种情况
(1)同一反应生成物状态不同时：
A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1<0
A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2<0
因为C(g)===C(l) ΔH3<0，而ΔH3＝ΔH2-ΔH1，
所以|ΔH2|>|ΔH1|。
解析：
解析：
解析：
本节小结