第1章第2節(jié)-反應(yīng)熱的計(jì)算(第1課時(shí)-蓋斯定律)(教師版)

《2021-2022學(xué)年高二化學(xué)同步精品學(xué)案（新人教版選擇性必修1）》第1章化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第2節(jié)反應(yīng)熱的計(jì)算第1課時(shí)蓋斯定律【新課引入】在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要了解反應(yīng)熱。許多反應(yīng)熱可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定，但是有些反應(yīng)熱是無(wú)法直接測(cè)定的，例如，對(duì)于化學(xué)反應(yīng):C(s)+eq\f(1,2)O2=CO(g)的反應(yīng)熱無(wú)法直接測(cè)得。請(qǐng)思考：（1）反應(yīng)：C(s)+eq\f(1,2)O2=CO(g)的反應(yīng)熱無(wú)法直接測(cè)得的原因是什么?（2）但這個(gè)反應(yīng)熱是冶金工業(yè)中非常有用的數(shù)據(jù)，應(yīng)該如何獲得呢?能否利用一些已知反應(yīng)的反應(yīng)熱來(lái)計(jì)算其他反應(yīng)的反應(yīng)熱呢?通過(guò)預(yù)習(xí)教材，思考通過(guò)什么途徑可以計(jì)算該反應(yīng)的反應(yīng)熱？一、蓋斯定律1．蓋斯定律的內(nèi)容 一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，不管是一步完成的還是分幾步完成的，其反應(yīng)熱是相同的。也就是說(shuō)，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)，這就是蓋斯定律。2．對(duì)蓋斯定律的理解（1）從反應(yīng)途徑角度：反應(yīng)熱只與始態(tài)、終態(tài)有關(guān)，與途徑無(wú)關(guān)。（2）從能量角度：不管反應(yīng)歷程如何，一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱只取決于反應(yīng)物與生成物的總能量的差值。3．蓋斯定律的應(yīng)用（1）設(shè)計(jì)路徑法求反應(yīng)熱則ΔH＝ΔH1＋ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5?！纠斫鈶?yīng)用】已知H2(g)+EQ\f(1,2)O2(g)=H2O(l)△H=─285.8KJ/moL，可設(shè)計(jì)兩種途徑來(lái)完成?！鱄1△H1△H3△H2△HH2(g)+1/2O2(g)H2O(l)2H(g)+O(g)H2O(g)△H4則△H=ΔH1＋ΔH2+ΔH4=ΔH3+ΔH4。（2）利用加合法求反應(yīng)熱若一個(gè)化學(xué)方程式可由幾個(gè)化學(xué)方程式相加減而得到，則該化學(xué)反應(yīng)的焓變即為這幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)焓變的代數(shù)和。運(yùn)算規(guī)則：根據(jù)目標(biāo)方程式，確定要保留的物質(zhì)和要消去的物質(zhì)，運(yùn)用加、減、乘、除四則運(yùn)算得到所求目標(biāo)方程式（調(diào)整位置和系數(shù)）。目標(biāo)物質(zhì)方程式數(shù)學(xué)運(yùn)算反應(yīng)熱小技巧調(diào)位置加減同時(shí)相加減將一個(gè)熱化學(xué)方程式顛倒時(shí)，ΔH的“＋”“－”隨之改變，但數(shù)值不變。調(diào)系數(shù)乘除某數(shù)同時(shí)相乘除某數(shù)【理解應(yīng)用】①常見(jiàn)運(yùn)算方程式反應(yīng)熱間的關(guān)系A(chǔ)eq\o(→,\s\up10(ΔH1))B、aAeq\o(→,\s\up10(ΔH2))aBΔH2＝aΔH1Ceq\o(→,\s\up10(ΔH3))D、Deq\o(→,\s\up10(ΔH4))CΔH4＝－ΔH32A+D=2B+CΔH5ΔH5＝2ΔH1+ΔH4＝2ΔH1－ΔH3②已知下列熱化學(xué)方程式：反應(yīng)Ⅰ.Hg(l)＋EQ\f(1,2)O2(g)=HgO(s)ΔH1；反應(yīng)Ⅱ.Zn(s)＋EQ\f(1,2)O2(g)=ZnO(s)ΔH2；則反應(yīng)ⅢZn(s)＋HgO(s)=Hg(l)＋ZnO(s)ΔH3值為（）A．ΔH2-ΔH1 B．ΔH2＋ΔH1 C．ΔH1-ΔH2 D．-ΔH1-ΔH2【答案】A【解析】根據(jù)蓋斯定律：Ⅲ=Ⅱ-Ⅰ，則ΔH3=ΔH2-ΔH1，故選A。4．蓋斯定律的意義：應(yīng)用蓋斯定律可以間接計(jì)算以下情況(不能直接測(cè)定)的反應(yīng)熱：（1）有些反應(yīng)進(jìn)行得很慢。（2）有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生。（3）有些反應(yīng)的生成物不純(有副反應(yīng)發(fā)生)。【理解應(yīng)用】請(qǐng)利用預(yù)習(xí)的知識(shí)，分析【新課引入】中的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱若已知：Ⅰ.C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH1=－393.5kJ/mol，Ⅱ.CO(g)+EQ\f(1,2)O2(g)CO2(g)ΔH2=－283.0kJ/mol，求反應(yīng)ⅢC(s)+EQ\f(1,2)O2(g)CO(g)的ΔH3。（1）請(qǐng)根據(jù)路徑法設(shè)計(jì)路徑并列式計(jì)算該反應(yīng)的ΔH3。反應(yīng)C(s)＋O2(g)=CO2(g)的途徑可設(shè)計(jì)如下：則ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－110.5kJ·mol－1。（2）請(qǐng)根據(jù)加合法列式算該反應(yīng)的ΔH3。Ⅲ式=式式3kJ·mol－1?！绢A(yù)習(xí)檢驗(yàn)】1．物質(zhì)E在一定條件下可發(fā)生一系列轉(zhuǎn)化，由圖判斷下列關(guān)系錯(cuò)誤的是()A．E→JΔH＝－ΔH6B．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝1C．G→J|ΔH|＝|ΔH1＋ΔH2＋ΔH6|D．|ΔH1＋ΔH2＋ΔH3|＝|ΔH4＋ΔH5＋ΔH6|【答案】B〔解析〕由蓋斯定律可知：E→J是J→E的逆過(guò)程，則ΔH＝－ΔH6，A正確；有轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0，B錯(cuò)誤；由G→J可以判斷，ΔH＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝－(ΔH1＋ΔH2＋ΔH6)，C正確；由E→H知：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－(ΔH4＋ΔH5＋ΔH6)，D正確。2．反應(yīng)：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)H2O(g)ΔH1；eq\f(1,2)N2(g)＋O2(g)NO2(g)ΔH2；eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)ΔH3則反應(yīng)2NH3(g)＋eq\f(7,2)O2(g)2NO2(g)＋3H2O(g)的ΔH為()A．2ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3B．ΔH1＋ΔH2－ΔH3C．3ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3D．3ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3【答案】D〔解析〕由題意把已知反應(yīng)依次編號(hào)為①、②、③，根據(jù)蓋斯定律，將熱化學(xué)方程式①×3＋②×2－3③×2得2NH3(g)＋eq\f(7,2)O2(g)=2NO2(g)＋3H2O(g)則ΔH＝3ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3。3．室溫下，將1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水會(huì)使溶液溫度降低，熱效應(yīng)為ΔH1，將1mol的CuSO4(s)溶于水會(huì)使溶液溫度升高，熱效應(yīng)為ΔH2；CuSO4·5H2O受熱分解的化學(xué)方程式為CuSO4·5H2O(s)eq\o(=,\s\up10(△))CuSO4(s)＋5H2O(l)，熱效應(yīng)為ΔH3。則下列判斷正確的是()A．ΔH2>ΔH3 B．ΔH1<ΔH3C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3【答案】B〔解析〕“虛擬”路徑法。根據(jù)蓋斯定律：ΔH1＝ΔH3＋ΔH2，由于ΔH1>0，ΔH3>0，ΔH2<0，所以ΔH1<ΔH3。4．用NaOH溶液吸收熱電企業(yè)產(chǎn)生的廢氣時(shí)，涉及如下轉(zhuǎn)化，由下圖關(guān)系可得：ΔH4＝________?！敬鸢浮喀4＝_ΔH1＋ΔH2－ΔH3_?！步馕觥掣鶕?jù)蓋斯定律分析，反應(yīng)的能量變化取決于反應(yīng)物和生成物，與過(guò)程無(wú)關(guān)，所以根據(jù)圖分析，有ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4，可以計(jì)算ΔH4＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。5．同素異形體相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)熱相當(dāng)小，而且轉(zhuǎn)化速率較慢，有時(shí)還很不完全，測(cè)定反應(yīng)熱很困難。已知：①P4(白磷，s)＋5O2(g)=P4O10(s)ΔH1＝－2983.2kJ·mol－1②P(紅磷，s)＋eq\f(5,4)O2(g)=eq\f(1,4)P4O10(s)ΔH2＝－738.5kJ·mol－1則白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________?！敬鸢浮縋4(白磷，s)=4P(紅磷，s)ΔH＝－29.2kJ·mol－1〔解析〕根據(jù)蓋斯定律①－②×4得P4(白磷，s)4P(紅磷，s)，則ΔH＝ΔH1－4×ΔH2=－29.2kJ·mol－1。6．〔2018·北京〕近年來(lái)，研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)。過(guò)程如下：反應(yīng)Ⅰ：2H2SO4(l)=2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g)ΔH1＝＋551kJ·mol－1反應(yīng)Ⅲ：S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH3＝－297kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式：__________________________________。【答案】3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s)ΔH2＝－254kJ·mol－1?！步馕觥秤深}圖可知，反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為3SO2＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(催化劑))2H2SO4＋S↓。根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)Ⅱ＝－(反應(yīng)Ⅰ＋反應(yīng)Ⅲ)，可得：3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s)ΔH2＝－254kJ·mol－1。7．〔2015·廣東〕用O2將HCl轉(zhuǎn)化為Cl2，可提高效益,減少污染。傳統(tǒng)上該轉(zhuǎn)化通過(guò)如下所示的催化循環(huán)實(shí)現(xiàn)。其中，反應(yīng)①為：2HCl(g)+CuO(s)H2O(g)+CuCl2(s)ΔH1反應(yīng)②生成1molCl2(g)的反應(yīng)熱為ΔH2，則總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：____(反應(yīng)熱用ΔH1和ΔH2表示)?！敬鸢浮?HCl(g)+eq\f(1,2)O2(g)H2O(g)+Cl2(g)ΔH=ΔH1+ΔH28．已知：H2(g)、CH3OH(l)的燃燒熱(ΔH)分別為－285.8kJ·mol－1和－726.5kJ·mol－1；CH3OH(l)=CH3OH(g)ΔH＝＋35.2kJ·mol－1；H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44kJ·mol－1。求反應(yīng)CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)的ΔH。〔答案與解析〕H2燃燒的熱化學(xué)方程式：①H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1CH3OH燃燒的熱化學(xué)方程式為：②CH3OH(l)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－726.5kJ·mol－1③CH3OH(l)=CH3OH(g)ΔH＝＋35.2kJ·mol－1；④H2O(l)H2O(g)ΔH＝＋44kJ·mol－1。將得①×3－②＋③＋④，得CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)的ΔH＝－51.7kJ·mol－1。9．〔2019·北京〕已知某反應(yīng)器中存在如下反應(yīng)：ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH1ⅱ.CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH2ⅲ.CH4(g)=C(s)＋2H2(g)ΔH3……ⅲ為積炭反應(yīng)，利用ΔH1和ΔH2計(jì)算ΔH3時(shí)，還需要利用____________反應(yīng)的ΔH。【答案】C(s)＋2H2O(g)=CO2(g)＋2H2(g)[或C(s)＋CO2(g)=2CO(g)]〔解析〕根據(jù)蓋斯定律，由?。ⅲ；颌。ⅲ？傻媚繕?biāo)熱化學(xué)方程式。10．把煤作為燃料可通過(guò)下列兩種途徑：途徑ⅠC(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＜0途徑Ⅱ先制水煤氣：C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH2＞0①再燃燒水煤氣：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH3＜0②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH4＜0③請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）生活常識(shí)告訴我們潮濕的煤炭燃燒時(shí)火焰更旺，就是因?yàn)?/p>