【高中化学】2023-2024学年人教版（2019）选择性必修第一册 盖斯定律及其应用课件.pptx

第一章 化学反应的热效应第二节 反应热的计算第一课时盖斯定律 在化学科研中，经常要通过实验测定物质在发生时化学反在化学科研中，经常要通过实验测定物质在发生时化学反应所放出或吸收的热量。但是某些物质的反应热，由于种种原应所放出或吸收的热量。但是某些物质的反应热，由于种种原因不能直接测得，只能通过化学计算的方式间接获得。在生产因不能直接测得，只能通过化学计算的方式间接获得。在生产中，对燃料的燃烧、反应条件的控制以及废热的利用，也需要中，对燃料的燃烧、反应条件的控制以及废热的利用，也需要反应热计算反应热计算。【思考思考】C C的燃烧，很难控制的燃烧，很难控制C C只生成只生成COCO而不继续生成而不继续生成COCO2 2，C C（s s）+O O2 2（g g）=CO=CO（g g）因此这个反应的）因此这个反应的HH无法直接测得。无法直接测得。但这个反应但这个反应的反应热的反应热是是冶金工业中非常有用的数据，应该如何获得呢？能否冶金工业中非常有用的数据，应该如何获得呢？能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？利用一些已知反应的反应热来计算其他反应的反应热呢？答案自然是肯定的 应用盖斯定律，可间接地把它的反应热计算出来。1840年，盖斯(G.H.Hess，俄国化学家)从大量的实验事实中总结出一条规律：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。用这一定律可以从已精确测定的反应的热效应来计算难于测量或不能测量的反应的热效应。【化学史料】一盖斯定律一盖斯定律1.盖斯定律的内容盖斯定律的内容:不管化学反应是不管化学反应是一步一步完成或分完成或分几步几步完成完成,其其反反应热相同应热相同。换句话说。换句话说,化学反应的化学反应的反应热反应热只与反应体系的只与反应体系的始态始态和和终态终态有关有关,而与反应的而与反应的途径途径无关。无关。2.盖斯定律直观化盖斯定律直观化HH1+H2殊途同归则HH1H2H3H4H5再如 如同山的绝对高度与上山如同山的绝对高度与上山的的途径途径无关一样，无关一样，A A点相当于点相当于反应体系的反应体系的始态始态，B B点相当于点相当于反应体系的反应体系的终态终态，山的高度相，山的高度相当于化学反应的当于化学反应的反应热反应热。同一同一起点登山至山顶，不管选哪一起点登山至山顶，不管选哪一条路走，历经不同的途径和不条路走，历经不同的途径和不同的方式，但山的高度是不变同的方式，但山的高度是不变的。的。3理解(1)途径角度终态(L)始态(S)反应热经过一个循环，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(H10)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(2)能量守恒角度H1+H2 0能量的吸收和释放是以发生变化的物质为基础的，两者密不可分，但以物质为主。如果物质没有变化，就不能引起能量的变化，前者为因，后者为果。对于任意一个反应，无论该反应从什么途径发生，从反应开始到反应结束，能量既不增加，也不减少，只是从一种形式转化成另一种形式4.图例说明从反应途径角度：AD：HH1H2H3(H4H5H6)；从能量守恒角度：H1H2H3H4H5H60。【例1】下列关于盖斯定律描述不正确的是()A化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关B盖斯定律遵守能量守恒定律C利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热D利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热A【例2】已知在298 K时下述反应的有关数据：C(s)1/2O2(g)=CO(g)H1110.5 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1，则C(s)CO2(g)=2CO(g)的H为()A283.5 kJmol1 B172.5 kJmol1C172.5 kJmol1 D504 kJmol1【解析】2C(s)O2(g)=2CO(g)H3221 kJmol1CO2(g)=C(s)O2(g)H4393.5 kJmol1利用盖斯定律，可得C(s)CO2(g)=2CO(g)H221 kJmol1393.5 kJmol1172.5 kJmol1。B5、盖斯定律在科学研究中的重要意义：盖斯定律在科学研究中的重要意义：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）。这些都给测量反应热造成了困难，利用盖斯定律可以间接地把它们的反应热计算出来上述三个反应具有如下关系：C(s)+O2(g)CO2(g)H1H3H2途径一途径二根据盖斯定律，则有：=-393.5kJ/mol-（-283.0kJ/mol）=-110.5kJ/molH1=H2+H3H3=H1-H2下列数据表示下列数据表示H2的燃烧热吗？的燃烧热吗？Why？H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)H1241.8kJ/molH2O(g)=H2O(l)H244kJ/mol已知已知H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)HH1H2285.8kJ/mol实例实例1 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：P P4 4(s(s、白磷、白磷)+5O)+5O2 2(g)=P(g)=P4 4O O1010(s)(s)；=-2983.2 kJ/mol=-2983.2 kJ/molH H1 1P(sP(s、红磷、红磷)+5/4O)+5/4O2 2(g)=1/4P(g)=1/4P4 4O O1010(s)(s)；=-738.5 kJ/mol =-738.5 kJ/molH H2 2试写出白磷转化为红磷的热化学方程式_。P4(白磷、s)=4P(红磷、s)；=-29.2kJ/molH实例实例24：有些化学反应进行很慢或不易直接发生，很难直接测有些化学反应进行很慢或不易直接发生，很难直接测得这些反应的反应热，可通过盖斯定律获得它们的反应热得这些反应的反应热，可通过盖斯定律获得它们的反应热数据。数据。二盖斯定律的应用虚拟路径法若反应物A变为生成物D，可以有两种途径：(a)由A直接变成D，反应热为H；(b)由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为H1、H2、H3。如图所示：则有：HH1H2H3C(s)+O2(g)CO2(g)HH1 1H3H1H2 H3 CO(g)+O2(g)1 12 2H2H3H1H2C(s)+O2(g)CO(g)H3？CO(g)+O2(g)CO2(g)H2283.0kJ/molC(s)+O2(g)CO2(g)H1393.5kJ/mol+)H3H1H2393.5kJ/mol(283.0kJ/mol)110.5kJ/mol1 12 21 12 2C(s)+O2(g)CO(g)H3110.5kJ/mol1 12 2加合法即运用所给热化学方程式通过加减的方法得到所求热化学方程式。关键：关键：目标方程式的目标方程式的“四则运算式四则运算式”的导出的导出（消元法）方法：方法：写出目标方程式确定写出目标方程式确定“过渡物质过渡物质”(要消去的要消去的物质物质)然后用消元法逐一消去然后用消元法逐一消去“过渡物质过渡物质”，导出，导出“四则四则运算式运算式”。根据盖斯定律书写热化学方程式的方法：(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)根据未知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。热化学方程式中物质的化学计量数同乘以某一数时，反应热化学方程式中物质的化学计量数同乘以某一数时，反应热数值也必须热数值也必须乘以该数乘以该数；热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热反应热也随之相加减也随之相加减；将一个热化学方程式颠倒时，将一个热化学方程式颠倒时，H H的的数值不变数值不变，但，但“+”、“”号必须随之改变号必须随之改变；若热化学方程式相减，最好能先把被减方程式进行颠倒，若热化学方程式相减，最好能先把被减方程式进行颠倒，然后相加，更不易出错。然后相加，更不易出错。应用盖斯定律计算反应热应注意：【例【例1】已知已知CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g);H1=283.0kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);H2=285.8kJ/molC2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l);H3=-1370kJ/mol试计算试计算:2CO(g)4H2(g)=H2O(l)C2H5OH(l)的的H【解】：【解】：2+4-=HH12H24H3283.22285.841370339.2kJ/mol【例【例2】已知：H2O(g)=H2O(l)H1Q1 kJmol1C2H5OH(g)=C2H5OH(l)H2Q2 kJmol1C2H5OH(g)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H3Q3 kJmol1则反应C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)的反应热H为()A(Q1Q2Q3)kJmol1 B(3Q1Q2Q3)kJmol1C(Q13Q2Q3)kJmol1 D(3Q1Q2Q3)kJmol1【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：则有HH2H33H1(Q2Q33Q1)kJmol1。(2)根据盖斯定律（加合法），令3，整理得C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H3H1H3H2(3Q1Q3Q2)kJmol1。【答案】D例例3 3：写出石墨变成金刚石的热化学方程式：写出石墨变成金刚石的热化学方程式 (25,101kPa(25,101kPa时时)查燃烧热表知：查燃烧热表知：查燃烧热表知：查燃烧热表知：C(C(石墨，石墨，石墨，石墨，s)+Os)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H H1 1=-393.5kJ/mol=-393.5kJ/molC(C(金刚石，金刚石，金刚石，金刚石，s)+Os)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H H2 2=-395.0kJ/mol=-395.0kJ/mol解解:-得：得：C(石墨，石墨，s)=C(金刚石，金刚石，s);H=+1.5kJ/mol练习练习1 1：已知下列各反应的焓变：已知下列各反应的焓变Ca(s)+C(s,Ca(s)+C(s,石墨石墨)+3/2O)+3/2O2 2(g)=CaCO(g)=CaCO3 3(s)H(s)H1 1=-1206.8 kJ/mol=-1206.8 kJ/molCa(s)+1/2OCa(s)+1/2O2 2(g)=CaO(s)H(g)=CaO(s)H2 2=-635.1 kJ/mol=-635.1 kJ/molC(s,C(s,石墨石墨)+O)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)H(g)H3 3=-393.5 kJ/mol=-393.5 kJ/mol试求试求CaCOCaCO3 3(s)=CaO(s)+CO(s)=CaO(s)+CO2 2(g)(g)的焓变的焓变HH4 4=+178.2kJ/mol=+178.2kJ/mol=练习练习2 2：按照盖斯定律，结合下述反应方程式回答问题：按照盖斯定律，结合下述反应方程式回答问题,已知：已知：NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)HNH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)H1 1=-176kJ/mol=-176kJ/molNH3(g)+H2O(l)=NH3(aq)HNH3(g)+H2O(l)=NH3(aq)H2 2=-35.1kJ/mol=-35.1kJ/molHCl(g)+H2O(l)=HCl(aq)HHCl(g)+H2O(l)=HCl(aq)H3 3=-72.3kJ/mol=-72.3kJ/molNH3(aq)+HCl(aq)=NH4Cl(aq)HNH3(aq)+HCl(aq)=NH4Cl(aq)H4 4=-52.3kJ/mol=-52.3kJ/molNH4Cl(s)+2H2O(l)=NH4Cl(aq)HNH4Cl(s)+2H2O(l)=NH4Cl(aq)H5 5=？则第则第个方程式中的反应热个方程式中的反应热HH是是_。根据盖斯定律和上述反应方程式得：根据盖斯定律和上述反应方程式得：=+-=+-，即即HH5 5=+16.3kJ/mol=+16.3kJ/mol“三步三步”确定热化学方程式或确定热化学方程式或H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。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。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。1 1判断正误判断正误(正确的打正确的打“”“”，错误的打，错误的打“”)(1)“”)(1)一个反应一个反应一步完成或分几步完成，两者相比，经过的步骤越多，放出的一步完成或分几步完成，两者相比，经过的步骤越多，放出的热量越多。热量越多。()(2)(2)化学反应的反应热与化学反应的化学反应的反应热与化学反应的始态有关，与终态无关。始态有关，与终态无关。()(3)(3)同一反应的反应热同一反应的反应热H H与化学计量数成正比。与化学计量数成正比。()(3)(3)利用盖斯定律利用盖斯定律,可计算某些反应的反应热。可计算某些反应的反应热。()(4)(4)任何化学反应的反应热都可以直接测定。任何化学反应的反应热都可以直接测定。()2下列说法不正确的是()在热化学方程式中无论是反应物还是生成物都必须标明状态所有的化学反应都伴随着能量变化放热反应发生时不必加热吸热反应在加热后才能发生化学反应的热效应数值只与参加反应的物质的多少有关一般来说，吸热反应在一定条件下也能发生根据盖斯定律，反应焓变的大小与反应的途径有关，无论是一步完成还是分几步完成，其总的热效应完全相同A B C DB【解析】放热反应有时需要加热才能实现，如燃烧反应，错误；有些吸热反应不需要加热就能发生，如铵盐与Ba(OH)2混合研磨就能反应，错误；化学反应的热效应不仅与反应物的多少有关，还与物质的状态有关，错误；从盖斯定律来看，反应焓变的大小与途径无关，故错误。3.能源问题是人类社会面临的重大课题，H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质，它们的燃烧热依次为285.8 kJmol1、282.5 kJmol1、726.7 kJmol1。已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)2H2(g)=CH3OH(l)。则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为()ACO(g)2H2(g)=CH3OH(l)H127.4 kJmol1BCO(g)2H2(g)=CH3OH(l)H127.4 kJmol1CCO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H127.4 kJmol1DCO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H127.4 kJmol1【解析】根据题给三种物质的燃烧热可以写出：H2(g)1/2O2(g)=H2O(l)H1285.8 kJmol1CO(g)1/2O2(g)=CO2(g)H2282.5 kJmol1CH3OH(l)3/2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H3726.7 kJmol1运用盖斯定律进行计算，即2可得：CO(g)2H2(g)=CH3OH(l)H2H1H2H32(285.8 kJmol1)(282.5 kJmol1)(726.7 kJmol1)127.4 kJmol1。A4化学反应N2(g)3H2(g)=2NH3(l)的能量变化如图所示，该反应的H等于()A2(abc)kJmol1 B2(ba)kJmol1C(bca)kJmol1 D(ab)kJmol1【解析】由题图知N2(g)H2(g)=NH3(l)需放出(bca)kJ的热量，故N2(g)3H2(g)=2NH3(l)H2(bca)kJmol1 2(abc)kJmol1，A项正确。A小 结一、盖斯定律1、定义：不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同。2、特点：反应的热效应只与始终态有关，与反应途径无关。正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。3、影响反应热的因素：温度、压强，物质状态，反应物用量等。4、应用：间接计算难以直接测定的反应热。关键：目标方程式的“四则运算式”的导出。方法：写出目标方程式确定“过渡物质”（要消去的物质）然后用消元法逐一消去“过渡物质”，导出“四则运算式”。途径：虚拟路径法；加合法。