2023學(xué)年完整公開課版蓋斯定律

第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)熱的計算第一章化學(xué)反應(yīng)與能量學(xué)習目標1知道蓋斯定律的內(nèi)容，能用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的簡單計算。2學(xué)會有關(guān)反應(yīng)熱計算的方法技巧，進一步提高化學(xué)計算的能力。為什么我們需要進行反應(yīng)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(yīng)條件的控制以及廢熱的利用，也需要反應(yīng)熱計算。在化學(xué)科研中，經(jīng)常要通過實驗測定物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時所放出或吸收的熱量。但是某些物質(zhì)的反應(yīng)熱，由于種種原因不能直接測得，只能通過化學(xué)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(yīng)熱容易測定這個有點難測定噢！同學(xué)們說說看，難在哪？不易測定1840年，蓋斯GHHess，俄國化學(xué)家從大量的實驗事實中總結(jié)出一條規(guī)律：化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。也就是說，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)各反應(yīng)物和終態(tài)各生成物有關(guān)，而與具體反應(yīng)進行的途徑無關(guān)。如果一個反應(yīng)可以分幾步進行，則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時的反應(yīng)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(xué)反應(yīng)一步完成或是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。始態(tài)(S)終態(tài)(L)?H?H＝?H1?H2?H3反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無關(guān)?H2第二步?H1第一步?H3第三步想一想：同學(xué)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(xué)反應(yīng)一步完成或是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。反應(yīng)熱蓋斯定律應(yīng)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(xué)們應(yīng)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(yīng)，不容易直接發(fā)生的反應(yīng)，有些產(chǎn)品不純有副反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)，測定這些反應(yīng)的反應(yīng)熱有困難，如果應(yīng)用，就可以地把它們的反應(yīng)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(xué)反應(yīng)方程式，正向反應(yīng)?H1與逆向反應(yīng)?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(yīng)熱。舉例：若反應(yīng)物A變?yōu)樯晌顳，可以有兩個途徑：①由A直接變成D，反應(yīng)熱為ΔH；②由A經(jīng)過B變成C，再由C變成D，每步的反應(yīng)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(xué)方程式通過適當加、減、乘、除的方法得到所求的熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也作相應(yīng)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(xué)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(xué)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(xué)方程式同乘以某一個數(shù)時，反應(yīng)熱的數(shù)值也必須乘以該數(shù)；2熱化學(xué)方程式相加減時，同種物質(zhì)之間可相加減，反應(yīng)熱也隨之相加減；3將一個化學(xué)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(yīng)C2H5OHl＋3O2g===2CO2g＋3H2Ol的反應(yīng)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(yīng)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(shè)計反應(yīng)的虛擬過程如下：