人教版选修4高中化学1-3《化学反应热的计算》课件(29张PPT)

(共29张PPT)
注意
如何测出这个反应的反应热：
（1）C(石墨,s)+1/2
O2(g)==CO(g)
ΔH1=?
①能直接测定吗？如何测？
②若不能直接测，怎么办？
计算
①C(石墨，s)+1/2
O2(g)==CO(g)
ΔH1=?
②CO(g)+1/2
O2(g)==
CO2(g)
ΔH2=-283.0
kJ/mol
③C(石墨，s)+O2(g)==CO2(g)
ΔH3=-393.5
kJ/mol
①
+
②
=
③
，则
ΔH1
+
ΔH2
=ΔH3
ΔH1
=ΔH3-ΔH2
=-393.5
kJ/mol+
283.0
kJ/mol=-110.5
kJ/mol
用自己的话对上述研究进行描述
（1）盖斯定律的内容：不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热相同。
（2）盖斯定律的特点:
A、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;
B、
反应热总值一定。
1、盖斯定律
ΔH、ΔH1、ΔH2
之间有何关系？
ΔH
B
A
C
ΔH1
ΔH2
(盖斯定律直观化)
△H＝△H1+△H2
（3）如何用能量守恒定律对盖斯定律进行论证？
H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g)
△H1=-241.8
kJ/mol
那么，H2的燃烧热△H究竟是多少？如何计算？
已知：
H2O(g)==H2O(l)
ΔH2=-44
kJ/mol
H2(g)+1/2
O2(g)==H2O(l)
ΔH3=
ΔH1+
ΔH2=-285.8
kJ/mol
H2O(l)
==
H2(g)+1/2O2(g)
△H4
=
？
△H4
=
+285.8
kJ/mol
△H3+
△H4
=0
正、逆反应的反应热数值相等，符号相反
注：盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但利用盖斯定律不难间接计算求得。
2．盖斯定律在生产和科学研究中的应用：
例1：写出石墨变成金刚石的热化学方程式
(25℃,101
kPa时)
说明：
（1）可以在书中查找需要的数据
（2）并告诉大家你设计的理由。
先思考，之后小组讨论汇报
查燃烧热表知：
①C(石墨，s)+O2(g)==CO2(g)
△H1=-393.5
kJ/mol
②C(金刚石，s)+O2(g)==CO2(g)
△H2=-395.0
kJ/mol
所以，
①-
②得：
C(石墨，s)=
C(金刚石，s)
△H=+1.5
kJ/mol
观察该热化学方程式，回答：金刚石能自动变成石墨吗？需要什么条件？
科学视野
金刚石的石墨化现象：在真空或者惰性气氛中，当加热到某一高温时，金刚石就会发生石墨化现象，即发生向石墨的转变。
1500
℃的时候能检验出表面开始石墨化，随着温度的升高，石墨化速度加快，并且在
1700
℃左右开始整个晶体迅速石墨化。在
2100
℃时，一颗
0.1
克拉（
1
克拉＝
0.2
克）的八面体钻石在
3
分钟内全部化为灰烬。当存在哪怕少量氧气时，石墨化在较低温度下就开始了。过渡金属的存在会加速金刚石的石墨化过程。
【变式训练】1.
已知
（1）P4(s，白磷)+
5O2(g)=P4O10(g)
ΔH1=-2983.2
kJ/mol
（2）P(s，红磷)+
5/4
O2(g)=1/4
P4O10(g)
ΔH2=-2983.2
kJ/mol
则白磷转化为红磷的热化学方程式_____________。相同的状况下，能量较低的是_________；白磷的稳定性比红磷___________（填“高”或“低”）。
解析：依题意求：
P4(s，白磷)=
4P(s，红磷)ΔH=
？
；
可设计如下反应过程：
P4(s，白磷)
P4O10
4P(s，红磷)
据盖斯定律有ΔH=ΔH1+(-4ΔH2)=(-2983.2+4×738.5)
kJ/mol=-29.2
kJ/mol，即白磷转化为红磷是放热反应，稳定性比红磷低（能量越低越稳定）。
例2：某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知：
N2(g)+2O2(g)==2NO2(g)
△H1=+67.2
kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)
△H2=-534
kJ/mol
假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式。
2N2H4(g)+2NO2(g)==3N2(g)+4H2O(l)
△H=-1135.2kJ/mol
1.请用自己的话描述一下盖斯定律。
2.盖斯定律有哪些用途？
盖斯定律：不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同。换句话说，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。
因为有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯（有副反应发生），这给测定反应热造成了困难。此时如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。
细化操作
关键：目标方程式的“四则运算式”的导出
方法：
①确定待求的反应方程式；
②找出待求方程式中各物质出现在已知方程式的什么位置；
③根据未知方程式中各物质计量数和位置的需要对已知方程式进行处理，或调整计量数，或调整反应方向；
④实施叠加并检验上述分析的正确与否。
例3、实验中不能直接测出由石墨和氢气生成甲烷反应的ΔH，但可测出CH4燃烧反应的ΔH1，根据盖斯定律求ΔH4
CH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l)
ΔH1=-890.3
kJ/mol
(1)
C(石墨)+O2(g)＝CO2(g)
ΔH2=-393·5
kJ/mol
(2)
H2(g)+1/2
O2(g)=H2O(l)
ΔH3=-285.8
kJ/mol
(3)
C(石墨)+2H2(g)＝CH4(g)
ΔH4
(4)
利用盖斯定律时，可以通过已知反应经过简单的代数运算得到所求反应，以此来算得所求反应的热效应。也可以设计一个途径，使反应物经过一些中间步骤最后回复到产物：
因为反应式(1)，(2)，(3)和(4)之间有以下关系：
(2)+(3)×2-(1)=(4)
所以ΔH4=ΔH2+2ΔH3-ΔH1=
-393.5
kJ/mol+
2(-285.8)
kJ/mol-(-890.3)kJ/mol=-74.8kJ/mol
自主活动
阅读教材13页例题3，注意分析、规范、描述格式。
①求总反应的反应热，不能不假思索地将各步反应的反应热简单相加。
②不论一步进行还是分步进行，始态和终态完全一致，盖斯定律才成立。
③某些物质只是在分步反应中暂时出现，最后应该恰好消耗完。
自主归纳：
计算注意事项
变式训练2、已知①
CO(g)
+
1/2
O2(g)
=
CO2(g)
ΔH1=
－283.0
kJ/mol
②
H2(g)
+
1/2
O2(g)
=
H2O(l)
ΔH2=
－285.8
kJ/mol
③C2H5OH(l)
+
3O2(g)
=
2CO2(g)
+
3H2O(l)
ΔH3=-1370
kJ/mol
试计算:
④2CO(g)＋4H2(g)
=
H2O(l)＋C2H5OH
(l)
的ΔH
【解】：①×2
+
②×4
-
③
=
④
ΔH＝ΔH1×2
＋ΔH2×4
－ΔH3
?＝－283.2×2
－285.8×4
＋1370
＝－339.2
kJ/mol
[拓展训练]、物质的生成热可定义为由稳定单质生成1
mol物质所放出的热量，如二氧化碳气体的生成热就是的反应热．已知下列几种物质的生成热：葡萄糖(C6H12O6)：1259
kJ/mol
H2O
(1)：285.8
kJ/mol
CO2：393.5
kJ/mol试计算1
kg葡萄糖在人体内完全氧化生成二氧化碳气体和液态水，最多可提供的能量．
先求出1
mol
C6H12O6氧化时放出的热即：
；
△H＝？根据已知条件得知
【练习】
1、已知:
Zn(s)
+1/2
O2(g)＝ZnO(s)
ΔH=
-351.1
kJ/mol
Hg(l)＋1/2
O2(g)
＝
Hg
O(s)
ΔH=
-90.7
kJ/mol
则可知:
Zn(s)＋HgO(s)＝ZnO(s)＋Hg(l)
ΔH3
则
为ΔH
3为多少？
2、已知：2C(s)＋O2(g)
=2CO(g)
ΔH=
-221
kJ/mol
2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)
ΔH=
-483.6
kJ/mol
则C(s)＋H2O(g)
=CO(g)＋H2(g)的ΔH为多少?
3、CH4(g)＋1/2
O2(g)
＝
CO(g)
＋
2H2(g
)
ΔH
=
-36
kJ/mol
CH4(g)＋H2O(g)＝CO(g)
＋3H2(
g
)
ΔH
=
+216
kJ/mol
由以上反应推出总反应热为零的总反应式子.
G.H.Germain?Henri?Hess?(1802～1850)俄国化学家。1802年8月7日生于瑞士日内瓦，1850年12月12日卒于俄国圣彼得堡(现为列宁格勒)。3岁随父侨居俄国,并在俄国受教育。1825年于多尔帕特大学获医学专业证书，同时受到了化学和地质学的基础教育。1826～1827年，在斯德哥尔摩J.J.贝采利乌斯的实验室工作并从其学习化学。回俄国后在乌拉尔作地质勘探工作，后在伊尔库茨克做医生并研究矿物。1830年当选为圣彼得堡科学院院士，专门研究化学，任圣彼得堡工艺学院理论化学教授并在中央师范学院和矿业学院讲授化学。1838年成为俄国科学院院士。
盖斯简介
????盖斯早期研究了巴库附近的矿物和天然气；发现了蔗糖氧化生成糖二酸。他研究了炼铁中的热现象，作了大量的量热工作。1836年发现，在任何一个化学反应过程中,不论该反应过程是一步完成还是分成几步完成,反应所放出的总热量相同，并于1840年以热的加和性守恒定律公诸于世，后被称为盖斯定律。此定律为能量守恒定律的先驱。当一个反应不能直接发生时，应用此定律可间接求得反应热。因此，盖斯也是热化学的先驱者。著有《纯粹化学基础》(1834)，曾用作俄国教科书达40年。
盖斯简介
盖斯定律是在热力学第一定律之前发现的，实际上是热力学第一定律在化学反应的具体体现，是状态函数的性质。盖斯定律奠定了热化学计算的基础，使化学方程式像普通代数方程那样进行运算，从而可以根据已经准确测定的热力学数据计算难以测定的反应热。
盖斯简介
谢谢大家!