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(共41張PPT)
2024新高考化學(xué)二輪重點(diǎn)專題復(fù)習(xí)
專題五-始態(tài)終態(tài)：熱化學(xué)方程式的書寫與蓋斯定律
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考點(diǎn)考向
知識重構(gòu)
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目 錄
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模型構(gòu)建
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教學(xué)策略
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模型構(gòu)建
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教學(xué)策略
1. 課標(biāo)要求
能認(rèn)識化學(xué)變化的本質(zhì)特征是有新物質(zhì)生成，并伴有能量轉(zhuǎn)化；
能從內(nèi)因與外因、量變與質(zhì)變等方面較全面分析物質(zhì)的化學(xué)變化，關(guān)注化學(xué)變化中的能量轉(zhuǎn)化；
能進(jìn)行反應(yīng)焓變的簡單計算；
能定量分析化學(xué)變化的熱效應(yīng)；
能用熱化學(xué)方程式表示反應(yīng)中的能量變化；
能運(yùn)用反應(yīng)焓變合理選擇和利用化學(xué)反應(yīng)。
2. 考查情況
焓變的計算與熱化學(xué)方程式的書寫是高考必考題型；
該類試題的正確率較低，考生計算技巧和計算能力的短板。
3. 關(guān)鍵能力
01
基于反應(yīng)的熱量變化計算焓變
02
基于共價鍵的鍵能計算焓變
03
基于相對能量或活化能計算焓變
04
基于蓋斯定律計算焓變
其中，基于蓋斯定律計算焓變的試題難度較大，考查頻次相對較高。歸納總結(jié)焓變的計算方法，重點(diǎn)突破基于蓋斯定律的解題方法，有助于提高焓變相關(guān)計算的解題效率。
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教學(xué)策略
1. 反應(yīng)熱與焓變
反應(yīng)熱：在化學(xué)反應(yīng)過程中，當(dāng)反應(yīng)物和生成物具有相同溫度時，吸收或釋放的熱稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，也稱反應(yīng)熱。
焓變：在恒壓的條件下，化學(xué)反應(yīng)過程中吸收或釋放的熱即為反應(yīng)的焓變，用ΔH表示，單位常采用kJ·mol 1。
說明：嚴(yán)格地講，焓變是指在恒壓的條件下，體系僅做體積功，不做其他功（如電功等）的變化過程中的熱效應(yīng)。如不特別指明，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱就是該反應(yīng)的焓變。
2. 熱化學(xué)方程式
概念：能夠表示反應(yīng)熱的化學(xué)方程式叫做熱化學(xué)方程式。
意義：表明化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化和能量變化及其計量關(guān)系。
書寫步驟：
內(nèi)容：一個化學(xué)反應(yīng)，不論是一步完成，還是分幾步完成，其總的熱效應(yīng)是完全相等的。這個規(guī)律被稱為蓋斯定律。由俄國化學(xué)家蓋斯（G. H. Hess，1802 1850）于1840年提出。
本質(zhì)：在恒壓條件下，化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)等于焓變（ΔH），而ΔH僅與反應(yīng)的起始狀態(tài)和反應(yīng)的最終狀態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。
3. 蓋斯定律
圖示反應(yīng)的三個途徑的熱效應(yīng)相同
即ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5
應(yīng)用：某些反應(yīng)的熱效應(yīng)難以測定，運(yùn)用蓋斯定律則可以計算出它們的反應(yīng)熱。
①反應(yīng)速率很小的反應(yīng)；
②伴有副反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)；
③不易直接進(jìn)行的反應(yīng)。
3. 蓋斯定律
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教學(xué)策略
熱化學(xué)方程式表明化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化和能量變化及其計量關(guān)系。
參與反應(yīng)的物質(zhì)與反應(yīng)的焓變成正比關(guān)系。
根據(jù)一定量的物質(zhì)反應(yīng)時的熱量變化，可計算反應(yīng)的焓變。
1．基于反應(yīng)的熱量變化計算焓變
思維模型
1．基于反應(yīng)的熱量變化計算焓變
【例1】（2022年河北卷16題節(jié)選）氫能是極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗詺淙剂蠟榇淼娜剂想姵赜辛己玫膽?yīng)用前景。
（1）298K 時，1g H2燃燒生成 H2O（g）放熱 121 kJ，1 mol H2O（l）蒸發(fā)吸熱 44 kJ，表示 H2 燃燒熱的熱化學(xué)方程式為______________________________________。
298K 時，1 g H2（g）燃燒生成 H2O（g）放熱 121 kJ。
1 mol（即2 g）H2（g）燃燒生成 1 mol H2O（g）放熱 242 kJ；
1 mol H2O（1）蒸發(fā)吸熱 44kJ， 1 mol H2O（g）冷凝放熱 44kJ。
【答案】H2（g）＋O2 （g）＝H2O（1） ΔH＝ 286 kJ·mol 1。
因此，1 mol H2（g）燃燒生成 1 mol H2O（1） 放熱 286kJ。
鍵能
描述原子之間形成的共價鍵的強(qiáng)度。
在101 kPa、298 K條件下， 1 mol氣態(tài)AB分子生成氣態(tài)A原子和B原子的過程中所吸收的能量，稱為AB間共價鍵的鍵能。
2．基于共價鍵的鍵能計算焓變
思維模型
2．基于共價鍵的鍵能計算焓變
思維模型
表1 部分共價鍵的鍵長和鍵能
說明：文獻(xiàn)中給出的鍵能通常都是平均值。
2．基于共價鍵的鍵能計算焓變
思維模型
離解能與鍵能 CH4 NH3
一級離解能 434 kJ·mol 1 437 kJ·mol 1
二級離解能 443 kJ·mol 1 398 kJ·mol 1
三級離解能 443 kJ·mol 1 339 kJ·mol 1
四級離解能 333 kJ·mol 1 ——
R—H鍵的鍵能 413 kJ·mol 1 391 kJ·mol 1
表2 C—H鍵和N—H鍵的測定依據(jù)
2．基于共價鍵的鍵能計算焓變
思維模型
基于鍵能計算焓變的方法：
計算公式：ΔH＝反應(yīng)物的總鍵能 生成物的總鍵能。
計算關(guān)鍵：利用鍵能計算反應(yīng)熱的關(guān)鍵，就是要算清物質(zhì)中共價鍵的數(shù)目，清楚中學(xué)階段常見單質(zhì)、化合物中所含共價鍵的種類和數(shù)目。
表3 常見物質(zhì)中的共價鍵及其個數(shù)
物質(zhì) CO2 CH4 P4 SiO2 金剛石 S8 Si CO
共價鍵 C=O C—H P—P Si—O C—C S—S Si—Si C≡O(shè)
共價鍵個數(shù) 2 4 6 4 2 8 2 1
局限性：一是僅適用于共價晶體和分子晶體參與的反應(yīng)；
二是計算結(jié)果有可能存在較大的計算誤差，僅為估算。
2．基于共價鍵的鍵能計算焓變
【例2】（2023年河北卷17題改編）氮是自然界重要元素之一，研究氮及其化合物的性質(zhì)以及氮的循環(huán)利用對解決環(huán)境和能源問題都具有重要意義。
已知：1 mol物質(zhì)中的化學(xué)鍵斷裂時所需能量如下表。
回答下列問題:
（1）恒溫下，將1 mol空氣（N2和O2的體積分?jǐn)?shù)分別為0.78 和0.21，其余為惰性組分）置于容積為V L的恒容密閉容器中，假設(shè)體系中只存在如下兩個反應(yīng)：
i. N2（g）＋ O2（g）2NO（g） ΔH1
ii. 2NO（g）O2（g）2NO（g） ΔH2
ΔH1＝ kJ·mol l。
物質(zhì) N2（g） O2（g） NO（g）
能量/ kJ 945 498 631
ΔH＝反應(yīng)物的鍵能總和 生成物的鍵能總和
ΔH1＝（945＋498 631× 2）kJ·mol l＝181 kJ·mol l。
【答案】181
3．基于相對能量或活化能計算焓變
思維模型
一個化學(xué)反應(yīng)是吸收能量還是釋放能量，取決于反應(yīng)物總能量和生成物總能量之間的相對大小。
若反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量，則反應(yīng)過程中吸收能量；
若反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，則反應(yīng)過程中釋放能量。
由此可知：ΔH＝E（生成物能量總和） E（反應(yīng)物能量總和）。
3．基于相對能量或活化能計算焓變
思維模型
根據(jù)過渡態(tài)理論，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物的過程中，要經(jīng)過能量較高的過渡狀態(tài)。
過渡狀態(tài)的平均能量與反應(yīng)物分子的平均能量的差為反應(yīng)的活化能。
圖2中，E1為正反應(yīng)的活化能，E2為逆反應(yīng)的活化能。
由此可知：ΔH＝E1 E2。
3．基于相對能量或活化能計算焓變
【例3】（2022年浙江卷18題）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，下列物質(zhì)氣態(tài)時的相對能量如下表：
可根據(jù)HO（g）＋HO（g）＝H2O2（g）計算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol l。下列說法不正確的是
A．H2的鍵能為436 kJ·mol 1
B．O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍
C．解離氧氧單鍵所需能量：HOO＜H2O2
D．H2O（g）＋O（g）＝H2O2（g） ΔH＝ 143kJ·mol 1
H（g）的相對能量為 218 kJ·mol 1，H2（g）的相對能量為 0 kJ·mol 1。
物質(zhì)（g） O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/ kJ·mol 1 249 218 39 10 0 0 136 242
2 mol H（g）成鍵釋放出的能量為 218 kJ·mol 1×2 0＝436 kJ·mol 1。
即 H2的鍵能為 436 kJ·mol 1。

3．基于相對能量或活化能計算焓變
【例3】（2022年浙江卷18題）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，下列物質(zhì)氣態(tài)時的相對能量如下表：
可根據(jù)HO（g）＋HO（g）＝H2O2（g）計算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol l。下列說法不正確的是
A．H2的鍵能為436 kJ·mol 1
B．O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍
C．解離氧氧單鍵所需能量：HOO＜H2O2
D．H2O（g）＋O（g）＝H2O2（g） ΔH＝ 143kJ·mol 1
同理可知，O2的鍵能為249 kJ·mol 1×2＝498 kJ·mol 1，
物質(zhì)（g） O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/ kJ·mol 1 249 218 39 10 0 0 136 242
H2O2中氧氧單鍵的鍵能為39 kJ·mol 1×2 （ 136 kJ·mol 1）＝214 kJ·mol 1。


則O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍。
3．基于相對能量或活化能計算焓變
【例3】（2022年浙江卷18題）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，下列物質(zhì)氣態(tài)時的相對能量如下表：
可根據(jù)HO（g）＋HO（g）＝H2O2（g）計算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol l。下列說法不正確的是
A．H2的鍵能為436 kJ·mol 1
B．O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍
C．解離氧氧單鍵所需能量：HOO＜H2O2
D．H2O（g）＋O（g）＝H2O2（g） ΔH＝ 143kJ·mol 1
根據(jù) O（g）＋HO（g）＝HOO（g）計算HOO中氧氧單鍵的鍵能為249 kJ·mol 1＋39 kJ·mol 1 10 kJ·mol 1＝278 kJ·mol 1。
物質(zhì)（g） O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/ kJ·mol 1 249 218 39 10 0 0 136 242
大于H2O2（g）中氧氧單鍵的鍵能（ 214 kJ·mol 1 ）。



3．基于相對能量或活化能計算焓變
【例3】（2022年浙江卷18題）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，下列物質(zhì)氣態(tài)時的相對能量如下表：
可根據(jù)HO（g）＋HO（g）＝H2O2（g）計算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol l。下列說法不正確的是
A．H2的鍵能為436 kJ·mol 1
B．O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍
C．解離氧氧單鍵所需能量：HOO＜H2O2
D．H2O（g）＋O（g）＝H2O2（g） ΔH＝ 143kJ·mol 1
ΔH＝E（生成物能量總和） E（反應(yīng)物能量總和）
物質(zhì)（g） O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/ kJ·mol 1 249 218 39 10 0 0 136 242
H2O（g）＋O（g）＝ H2O2（g） ΔH＝ 136 kJ·mol 1 （ 242 kJ·mol 1＋249 kJ·mol 1）
＝ 143 kJ·mol 1。




【答案】C
3．基于相對能量或活化能計算焓變
【例4】（2023新課標(biāo)全國卷29題節(jié)選）氨是最重要的化學(xué)品之一。我國目前氨的生產(chǎn)能力位居世界首位。回答下列問題：
（1）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算反應(yīng)N2（g）＋H2（g）＝NH3（g）的ΔH＝ kJ·mol l。
N2（g）＋H2（g）＝NH3（g）
ΔH＝（473 kJ·mol l＋654 kJ·mol l） （339 kJ·mol l＋397 kJ·mol l＋436 kJ·mol l）
＝ 45 kJ·mol l。
【答案】 45
4．基于蓋斯定律計算焓變
思維模型
根據(jù)蓋斯定律可知：
若某一反應(yīng)為兩個反應(yīng)的化學(xué)方程式的之和，則其焓變也為這兩個反應(yīng)的焓變之和；
若某一反應(yīng)為兩個反應(yīng)的化學(xué)方程式的之差，則其焓變也為這兩個反應(yīng)的焓變之差。
4．基于蓋斯定律計算焓變
思維模型
方法1. 矢量圖法
理解總反應(yīng)式與已知反應(yīng)式的先后順序，即可知道已知方程式和目標(biāo)方程式的關(guān)系。往往可以采用圖像的方式，快速得出反應(yīng)方程式和反應(yīng)熱之間的關(guān)系。該方法類似數(shù)學(xué)矢量之間的關(guān)系。
4．基于蓋斯定律計算焓變
【例5】（2014年新課標(biāo)全國Ⅱ卷13題）室溫下，將1 mol的CuSO4·5H2O（s）溶于水會使溶液溫度降低，熱效應(yīng)為ΔH1，將1 mol的CuSO4（s）溶于水會使溶液溫度升高，熱效應(yīng)為ΔH2，CuSO4·5H2O受熱分解的化學(xué)方程式為CuSO4·5H2O（s）＝CuSO4（s）＋5H2O（l），熱效應(yīng)為ΔH3。則下列判斷正確的是
A．ΔH2>ΔH3 B．ΔH1＜ΔH3
C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3
利用矢量圖法構(gòu)建圖像：CuSO4·5H2O溶于水，可以理解為CuSO4·5H2O先分解產(chǎn)生 CuSO4（s）和 5H2O（l），然后CuSO4（s）再溶于水，如圖所示。
【答案】B
可知：ΔH2＋ΔH3＝ΔH1。又ΔH1＞0，ΔH2＜0，ΔH3＞0。




4．基于蓋斯定律計算焓變
思維模型
方法2. 消元法
要點(diǎn)：消去目標(biāo)方程式中沒有，但已知方程式中有的物質(zhì)X。
X的特點(diǎn)：在已知方程式中出現(xiàn)兩次。將已知熱化學(xué)方程式進(jìn)行化學(xué)計量數(shù)調(diào)整或適當(dāng)?shù)念嵉梗缓筮M(jìn)行方程式進(jìn)行“疊加”消去物質(zhì)X。直至得到目標(biāo)熱化學(xué)方程式。各已知熱化學(xué)方程式“消元”過程的加減和倍數(shù)關(guān)系即為焓變的加減和倍數(shù)關(guān)系。
4．基于蓋斯定律計算焓變
【例6】（2023年浙江卷19題節(jié)選）水煤氣變換反應(yīng)是工業(yè)上的重要反應(yīng)，可用于制氫。水煤氣變換反應(yīng)：CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g） ΔH＝ 41.2 kJ·mol 1。該反應(yīng)分兩步完成：
3Fe2O3（s）＋CO（g）2Fe3O4（s）＋CO2（g） ΔH1＝ 47.2 kJ·mol 1
2Fe3O4（s）＋H2O（g）3Fe2O3（s）＋H2（g） ΔH2
請回答：（1）ΔH2＝_______kJ·mol 1。
目標(biāo)方程式中沒有、而已知方程式中有的物質(zhì)為CO（g）和CO2（g ）。
【答案】6
二者在已知方程式中的計量數(shù)相同，位置也想同，可通過將兩方程式直接相減得到目標(biāo)方程式。
ΔH2＝ΔH ΔH1＝（ 41.2 kJ·mol 1） （ 47.2 kJ·mol 1）＝6 kJ·mol 1 。
4．基于蓋斯定律計算焓變
思維模型
方法3. 留元法
留元法與消元法實為互補(bǔ)的關(guān)系，只是角度不同：消元是消去不出現(xiàn)在目標(biāo)熱化學(xué)方程式中的物質(zhì)，而留元則是“盯住”該留下來的物質(zhì)。
其實無論留元還是消元，都是將能夠“約掉”的物質(zhì)約掉，把該“留下”的物質(zhì)留下。
4．基于蓋斯定律計算焓變
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方法3. 留元法
4．基于蓋斯定律計算焓變
【例7】（2023年全國乙卷28題改編）硫酸亞鐵在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多用途，如可用作農(nóng)藥防治小麥黑穗病，制造磁性氧化鐵、鐵催化劑等。回答下列問題：
（2）已知下列熱化學(xué)方程式：
FeSO4·7H2O（s）＝FeSO4（s）＋7H2O（g） ΔH1＝a kJ·mol l
FeSO4·4H2O（s）＝FeSO4（s）＋4H2O（g） ΔH2＝b kJ·mol l
FeSO4·H2O（s）＝FeSO4（s）＋H2O（g） ΔH3＝c kJ·mol l
則FeSO4·7H2O（s）＋FeSO4·H2O（s）＝2（FeSO4·4H2O）（s）的ΔH＝ kJ·mol l。
【答案】a＋c 2b
目標(biāo)方程式可用①＋③ ②×2求得，ΔH＝ΔH1＋ΔH3 ΔH2×2＝（a＋c 2b）kJ·mol l。
4．基于蓋斯定律計算焓變
思維模型
方法4. 解方程組法
對于一個化學(xué)反應(yīng)，ΔH的單位中“mol l”，既不是指“每摩爾反應(yīng)物”，也不是指“每摩爾生成物”，而是指“每摩爾反應(yīng)”。
可以將各步反應(yīng)的物質(zhì)的量設(shè)未知數(shù)，根據(jù)目標(biāo)反應(yīng)中各物質(zhì)的計量數(shù)，列出方程組，進(jìn)行求解。
4．基于蓋斯定律計算焓變
【例8】（2022年全國乙卷28題節(jié)選）油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫，需要回收處理并加以利用。回答下列問題：
（1）已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：
①2H2S（g）＋3O2（g）＝2SO2（g）＋2H2O（g） ΔH1＝ 1036 kJ·mol l
②4H2S（g）＋2SO2（g）＝3S2（g）＋4 H2O（g） ΔH2＝94 kJ·mol l
③2H2（g）＋ O2（g）＝2H2O（g） ΔH3＝ 484 kJ·mol l
計算H2S熱分解反應(yīng)④2 H2S（g）＝S2（g）＋2 H2（g）的ΔH4＝ kJ·mol l。
設(shè)方程式①、②、③參加反應(yīng)的物質(zhì)的量分別為x mol、y mol、 z mol。
【答案】170
ΔH4＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3
＝×（－1036 kJ·mol l）＋×94 kJ·mol l）＋484 kJ·mol l
＝170 kJ·mol l。
，解得。
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教學(xué)策略
焓變計算的解題模型
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教學(xué)策略
教學(xué)策略
1. 厘清概念，夯實基礎(chǔ)
厘清反應(yīng)熱、焓變、能量、相對能量、熱量、鍵能、活化能等概念，及其相互關(guān)系。
2. 構(gòu)建模型，明晰應(yīng)用
構(gòu)建基于反應(yīng)的熱量變化、共價鍵的鍵能、相對能量或活化能、蓋斯定律計算焓變的思維模型，重點(diǎn)突破基于蓋斯定律計算焓變的4種常見方法。知道各種模型、方法的應(yīng)用范圍和局限性。
3. 強(qiáng)化訓(xùn)練，注重落實
利用高考真題、各地的模擬題進(jìn)行訓(xùn)練，反復(fù)強(qiáng)化，使學(xué)生能夠熟練地應(yīng)用思維模型和解題方法解決焓變計算的相關(guān)試題，重點(diǎn)落實基于蓋斯定律計算焓變的4種常見方法。
謝 謝！

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