2023學年完整公開課版蓋斯定律

第三節(jié)化學反應熱的計算第一章化學反應與能量學習目標1知道蓋斯定律的內(nèi)容，能用蓋斯定律進行有關反應熱的簡單計算。2學會有關反應熱計算的方法技巧，進一步提高化學計算的能力。為什么我們需要進行反應熱的計算長征五號“身高595米起飛重量為643噸，起飛推力為8338噸。近地軌道25噸地球同步轉(zhuǎn)移軌道14噸。它的一級火箭燃料采用的是液氧煤油，為了提供這么大的能量，我們需要加注多少噸燃料呢？新課引入在生產(chǎn)中，對燃料的燃燒、反應條件的控制以及廢熱的利用，也需要反應熱計算。在化學科研中，經(jīng)常要通過實驗測定物質(zhì)在發(fā)生化學反應時所放出或吸收的熱量。但是某些物質(zhì)的反應熱，由于種種原因不能直接測得，只能通過化學計算的方式間接獲得。來自實驗室的難題C(s)+1/2O2(g)==CO(g)?H3＝？3C(s)+O2(g)==CO2(g)?H1＝–393.5kJ/mol1CO(g)+O2(g)==CO2(g)?H2＝–283.0kJ/mol212實驗室可通過可燃物充分燃燒來測定反應熱容易測定這個有點難測定噢！同學們說說看，難在哪？不易測定1840年，蓋斯GHHess，俄國化學家從大量的實驗事實中總結(jié)出一條規(guī)律：化學反應不管是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的。也就是說，化學反應的反應熱只與反應的始態(tài)各反應物和終態(tài)各生成物有關，而與具體反應進行的途徑無關。如果一個反應可以分幾步進行，則各分步反應的反應熱之和與該反應一步完成時的反應熱是相同的，這就是蓋斯定律。一蓋斯定律蓋斯GH俄國蓋斯定律：不管化學反應一步完成或是分幾步完成，其反應熱是相同的。始態(tài)(S)終態(tài)(L)?H?H＝?H1?H2?H3反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，與反應途徑無關?H2第二步?H1第一步?H3第三步想一想：同學們，你們還知道什么量也與之相似呢？始態(tài)S終態(tài)L蓋斯定律：不管化學反應一步完成或是分幾步完成，其反應熱是相同的。反應熱蓋斯定律應用CsO2g==CO2g?H1＝–3935J/molCO(g)+O2(g)==CO2(g)?H2＝–283.0kJ/mol12C(s)+O2(g)==CO(g)?H3＝？12CO(g)+O2(g)12CO2(g)C(s)+O2(g)?H1?H3?H2請同學們應用蓋斯定律來解決這個問題！解：?H1＝?H2?H3?H3＝?H1–?H2＝–3935J/mol––2830J/mol＝–1105J/molCO(g)+O2(g)12CO2(g)C(s)+O2(g)?H1?H3?H22意義對于進行得很慢的反應，不容易直接發(fā)生的反應，有些產(chǎn)品不純有副反應發(fā)生的反應，測定這些反應的反應熱有困難，如果應用，就可以地把它們的反應熱計算出來。蓋斯定律間接用能量守恒定律論證蓋斯定律經(jīng)過一個循環(huán)，體系仍處于S態(tài)，因為物質(zhì)沒有發(fā)生變化，所以就不能引發(fā)能量變化，即?H1?H2=0先從始態(tài)S變化到終態(tài)L體系放出熱量?H1<0始態(tài)S然后從L到S，體系吸收熱量?H2>0終態(tài)L推論：同一個熱化學反應方程式，正向反應?H1與逆向反應?H2大小相等，符號相反，即：?H1=–?H2二、運用蓋斯定律解題的常用方法通常有兩種方法：虛擬途徑法：方法：先根據(jù)題意虛擬轉(zhuǎn)化過程，然后根據(jù)蓋斯定律列式求解，即可求得待求的反應熱。舉例：若反應物A變?yōu)樯晌顳，可以有兩個途徑：①由A直接變成D，反應熱為ΔH；②由A經(jīng)過B變成C，再由C變成D，每步的反應熱分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3。1虛擬途徑法：如圖所示：則有：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。2加和法：方法：將所給熱化學方程式通過適當加、減、乘、除的方法得到所求的熱化學方程式，反應熱也作相應的變化。例1：已知：①2H2g＋O2g===2H2OgΔH1＝－4836J·mol－1②H2Og===H2OlΔH2＝－440J·mol－1寫出H2g＋O2g===H2Ol的熱化學方程式。根據(jù)蓋斯定律：將①×＋②便得出H2g＋O2g===H2OlΔH＝ΔH1×＋ΔH2＝－4836J·mol－1×＋－440J·mol－1＝－2858J·mol－1所求熱化學方程式為H2g＋O2g===H2OlΔH＝－2858J·mol－1－3173J·mol－1解析根據(jù)蓋斯定律，將方程式①－②得目標方程式，所以ΔH＝－3483J·mol－1－－310J·mol－1＝－3173J·mol－1。答案解析結(jié)總識知運用蓋斯定律要注意1熱化學方程式同乘以某一個數(shù)時，反應熱的數(shù)值也必須乘以該數(shù)；2熱化學方程式相加減時，同種物質(zhì)之間可相加減，反應熱也隨之相加減；3將一個化學方程式顛倒時，?H“”“-”號必須隨之改變，但數(shù)值不變；4計算過程中需代入數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)必須帶單位。已知：①H2Og===H2OlΔH1＝Q1J·mol－1②C2H5OHg===C2H5OHlΔH2＝Q2J·mol－1③C2H5OHg＋3O2g===2CO2g＋3H2OgΔH3＝Q3J·mol－1則反應C2H5OHl＋3O2g===2CO2g＋3H2Ol的反應熱ΔH為A．Q1＋Q2＋Q3J·mol－1B．3Q1＋Q2＋Q3J·mol－1C．Q1－3Q2＋Q3J·mol－1D．3Q1－Q2＋Q3J·mol－1典例精析【解析】本題考查對蓋斯定律的理解和應用，解答此類問題的常用方法有虛擬途徑法和加合法兩種，具體求算如下：1設計反應的虛擬過程如下：