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(共20張PPT)
課時(shí)1
蓋斯定律
第二節(jié) 反應(yīng)熱的計(jì)算
01
學(xué)習(xí)目標(biāo)
CONTENT
蓋斯定律的意義
02
蓋斯定律的應(yīng)用
03
典例分析
中和熱
在25℃和101kPa下，
_________跟_______的______溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成_____________時(shí)所釋放的熱量為 57.3 kJ。
強(qiáng)酸
強(qiáng)堿
稀
1mol水
中和熱
定義：101 kPa時(shí)，1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時(shí)所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱，單位為kJ/mol。
碳元素變?yōu)镃O2(g) 、氫元素變?yōu)镠2O(l)、
硫 元素變?yōu)镾O2(g)、氮元素變?yōu)镹2(g)等 。
CO(g) + O2(g) CO2(g) H＝ 283 kJ/mol
1
2
2CO(g) + O2(g) 2CO2(g) H＝ 566 kJ/mol
燃燒熱
可燃物的化學(xué)計(jì)量數(shù)為“1”
下列數(shù)據(jù)△H1表示燃燒熱嗎？Why？
提供： H2O(g)=H2O(l) △H2=-44kJ/mol
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H1= -241.8kJ/mol
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)
△H=
那么，H2的燃燒熱△H究竟是多少 如何計(jì)算
這是什么規(guī)律？
△H1+△H2
= - 285.8kJ/mol
H2SO4 H2SO4·H2O H2SO4·2H2O H2SO4·3H2O
G.H.Hess, 1802-1850
ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3
ΔH1
ΔH2
ΔH3
化學(xué)家蓋斯測(cè)量了許多化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。通過大量實(shí)驗(yàn)，蓋斯發(fā)現(xiàn)：
ΔH
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。即：在一定條件下，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)。
蓋斯定律
反應(yīng)熱研究
反應(yīng)熱
如同山的絕對(duì)高度與上山的途徑無關(guān)一樣，A點(diǎn)相當(dāng)于反應(yīng)體系的始態(tài)，B點(diǎn)相當(dāng)于反應(yīng)體系的終態(tài)，山的高度相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱。勢(shì)能的變化只與起點(diǎn)A和終點(diǎn)B的海拔差有關(guān),而與由A點(diǎn)到B點(diǎn)的途徑無關(guān)。
途徑角度理解蓋斯定律
經(jīng)過一個(gè)循環(huán)，體系仍處于S態(tài)，因?yàn)槲镔|(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(gè)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(hào)相反，即： H1= – H2
能量守恒角度理解蓋斯定律
從反應(yīng)途徑角度：
ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 ＝－(ΔH4＋ΔH5＋ΔH6)；
從能量守恒角度：
ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0
圖例說明蓋斯定律
一個(gè)化學(xué)反應(yīng)由始態(tài)轉(zhuǎn)化為終態(tài)可通過不同的途徑。
A→D：
不能很好的控制反應(yīng)的程度，故不能直接通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得△H1
①C(s)+1/2O2(g)==CO(g) ΔH1=
②CO(g)+1/2O2(g)== CO2(g) ΔH2=-283.0kJ/mol
③C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH3=-393.5kJ/mol
如何測(cè)出下列反應(yīng)的反應(yīng)熱：
C(s)+1/2O2(g)==CO(g) ΔH1=
【思考與討論】
C(s)+ O2(g)
CO2(g)
△H1
△H3
△H1＝ △H2 ＋ △H3
CO(g) + O2(g)
1
2
△H2
△H3 ＝△H1 － △H2
C(s)+1/2O2(g) = CO(g) △H1＝？
物質(zhì) 燃燒熱
ΔH (kJ/mol)
C(s) 393.5
CO(g) 283.0
思路1：虛擬路徑法
路徑I
路徑II
= 393.5 kJ/mol ( 283.0 kJ/mol)
= 110.5 kJ/mol
蓋斯定律的應(yīng)用
C(s) + O2(g) ＝ CO(g) △H3＝？
CO(g)+ O2(g) ＝ CO2(g) △H2＝－283.0 kJ/mol
C(s) + O2(g) ＝ CO2(g) △H1＝－393.5 kJ/mol
+)
△H3 ＝△H1 － △H2
＝ －393.5 kJ/mol －(－283.0 kJ/mol＝ －110.5 kJ/mol
1
2
1
2
C(s) + O2(g) ＝ CO(g) △H3＝ －110.5 kJ/mol
1
2
即運(yùn)用所給熱化學(xué)方程式通過加減的方法得到所求熱化學(xué)方程式。
思路2：加合法
查燃燒熱表知：
①C(石墨，s)+O2(g)= CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol
②C(金剛石，s)+O2(g)= CO2(g) △H2=-395.0kJ/mol
解:①- ②得：C(石墨，s)= C(金剛石，s) ; △H=+1.5kJ/mol
寫出石墨變成金剛石的熱化學(xué)方程式 (25℃,101kPa時(shí))
根據(jù)蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式的方法：
(1)確定待求反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；
(2)找出待求熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)出現(xiàn)在已知方程式中的位置(是同側(cè)還是異側(cè))；
(3)利用同側(cè)相加、異側(cè)相減進(jìn)行處理；
(4)分析目標(biāo)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，通過乘除來調(diào)整已知反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，并消去中間產(chǎn)物；
(5)實(shí)施疊加并確定反應(yīng)熱的變化。
① CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) ; ΔH1= －283.0 kJ/mol
② H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) ; ΔH2= －285.8 kJ/mol
③ C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3H2O(l); ΔH3=-1370 kJ/mol
試計(jì)算: ④ 2CO(g)＋ 4 H2(g) = H2O(l)＋ C2H5OH (l) 的ΔH
【解】：①×2 + ②×4 - ③ = ④
ΔH＝ΔH1×2 ＋ΔH2×4 －ΔH3
＝－283.2×2 －285.8×4 ＋1370 ＝－339.2 kJ/mol
【課堂練習(xí)】
1、熱化學(xué)方程式同乘以一個(gè)數(shù)時(shí)，反應(yīng)熱數(shù)值也必須同乘以該數(shù)值；
2、熱化學(xué)方程式相加減時(shí)，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(gè)熱化學(xué)方程式顛倒， △H的符號(hào)也要隨之改變
蓋斯定律的小規(guī)則
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。現(xiàn)在可根據(jù)蓋斯定律來計(jì)算反應(yīng)熱。
已知 P4(s，白磷)＋5O2(g)=P4O10(s) ΔH ＝－2 983.2 kJ·mol－1①
4P(s，紅磷)＋5O2(g)=P4O10(s) ΔH＝－2954 kJ·mol－1②
則白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式為
_ ___________________________________________________________；
相同狀況下，能量狀態(tài)較低的是________；白磷的穩(wěn)定性比紅磷______(填“高”或“低”)。
P4(s，白磷)=4P(s，紅磷)　ΔH＝－29.2 kJ·mol－1
紅磷
低
【課堂練習(xí)】
1.實(shí)驗(yàn)中不能直接測(cè)出由石墨和氫氣生成甲烷反應(yīng)的ΔH，但可測(cè)出CH4燃燒反應(yīng)的ΔH1，根據(jù)蓋斯定律求ΔH4 。
CH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890.3kJ·mol-1 ①
C(石墨)+O2(g)＝CO2(g) ΔH2=-393·5kJ·mol-1 ②
H2（g）+ O2（g）=H2O（l） ΔH3=-285.8kJ·mol-1 ③
C(石墨)+2H2(g)＝CH4(g) ΔH4 ④
ΔH4 =-74.8kJ·mol-1
-① + ② + ③ ×2= ④
【課堂練習(xí)】
①H2O(g)=H2O(l)　 ΔH1＝Q1 kJ·mol－1
②C2H5OH(g)=C2H5OH(l)　 ΔH2＝Q2 kJ·mol－1
③C2H5OH(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(g)　
ΔH3＝Q3 kJ·mol－1
則反應(yīng)C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)的反應(yīng)熱ΔH為(　　)
A．(Q1＋Q2＋Q3) kJ·mol－1 B．(3Q1＋Q2＋Q3) kJ·mol－1
C．(Q1－3Q2＋Q3) kJ·mol－1 D．(3Q1－Q2＋Q3) kJ·mol－1
典例分析
D
3.已知膽礬溶于水時(shí)溶液溫度降低，膽礬分解的熱化學(xué)方程式為CuSO4 5H2O(s) = CuSO4(s)+5H2O(l) △H=+Q1kJ/mol
室溫下，若將1mol無水硫酸銅溶解為溶液 時(shí)放熱Q2kJ，則（ ）
A.Q1>Q2 B.Q1=Q2 C.Q1A
△H=Q1+(-Q2)>0
【課堂練習(xí)】
理解與證明

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