人教版高中化学选择性必修1第一章化学反应的热效应第二节反应热的计算第1课时盖斯定律学案

第1课时盖斯定律学习目标1.认识化学能可以与热能之间相互转化，能量的转化遵循能量守恒定律。2.了解盖斯定律及其简单应用，能运用盖斯定律进行反应焓变的简单计算。知识点一盖斯定律1.盖斯定律一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。2.盖斯定律的特点（1）化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。（2）反应热总值一定，如图表示始态到终态的反应热。则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。3.盖斯定律的意义部分化学反应的反应热不能通过实验直接测定，利用盖斯定律，可以间接地将它们的反应热计算出来。可以间接计算以下情况的反应热：（1）有些反应进行得很慢；（2）有些反应不容易直接发生；（3）有些反应往往伴有副反应发生。4.计算实例（1）C（s）＋O2（g）CO2（g）ΔH1＝－393.5kJ·mol－1（2）CO（g）＋12O2（g）CO2（g）ΔH2＝－283.0kJ·mol－求C（s）＋12O2（g）CO（g）的反应热Δ根据盖斯定律，知：ΔH1＝ΔH＋ΔH2，则：ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－393.5kJ·mol－1－（－283.0kJ·mol－1）＝－110.5kJ·mol－1。【教材挖掘】教材“科学史话”中指出，利用盖斯定律，可以间接的计算一些不易测准或无法测定的化学反应的反应热。已知：①C（石墨，s）＋O2（g）CO2（g）ΔH1＝－393.1kJ·mol－1；②C（金刚石，s）＋O2（g）CO2（g）ΔH2＝－395.0kJ·mol－1。提示：根据盖斯定律，由①－②得：C（石墨，s）C（金刚石，s）ΔH＝＋1.9kJ·mol－1，1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。（1）盖斯定律遵守能量守恒定律。（）（2）根据盖斯定律，可计算某些难以直接测得的反应焓变。（）（3）图示中，ΔH1＝ΔH2＋ΔH3。（）答案：（1）√（2）√（3）×2.已知热化学方程式：2H2S（g）＋3O2（g）2SO2（g）＋2H2O（l）ΔH1＝－Q1kJ·mol－1；S（s）＋O2（g）SO2（g）ΔH2＝－Q2kJ·mol－则2H2S（g）＋O2（g）2S（s）＋2H2O（l）的焓变ΔH3（单位为kJ·mol－1）为（A.－Q1－2Q2 B.－Q2－2Q1C.－Q1＋2Q2 D.－Q2＋2Q1解析：C已知：①2H2S（g）＋3O2（g）2SO2（g）＋2H2O（l）ΔH1＝－Q1kJ·mol－②S（s）＋O2（g）SO2（g）ΔH2＝－Q2kJ·mol－依据盖斯定律，由①－②×2可得到反应2H2S（g）＋O2（g）2S（s）＋2H2O（l）的焓变ΔH3＝（－Q1＋2Q2）kJ·mol－13.（1）已知：P4（s，白磷）＋5O2（g）P4O10（s）ΔHP（s，红磷）＋54O2（g）14P4O10（s设计成如下转化路径，请填空：则ΔH＝。（2）已知：温度过高时，WO2（s）转变为WO2（g）：①WO2（s）＋2H2（g）⇌W（s）＋2H2O（g）ΔH1②WO2（g）＋2H2（g）⇌W（s）＋2H2O（g）ΔH2则WO2（s）⇌WO2（g）的ΔH＝。答案：（1）ΔH14ΔH2ΔH1－4ΔH2（2）ΔH1－ΔH2解析：注意循环图的起点和终点的方向，能量守恒。知识点二盖斯定律的应用（一）加和法1.方法大意若某个反应的热化学方程式可由另外几个反应的热化学方程式相加减而得到，则该反应的ΔH可以由另外几个反应的ΔH相加减而得到。2.思路步骤3.利用盖斯定律书写热化学方程式（1）已知：Na2CO3·10H2O（s）Na2CO3（s）＋10H2O（g）ΔH＝＋532.36kJ·mol－Na2CO3·10H2O（s）Na2CO3·H2O（s）＋9H2O（g）ΔH＝＋473.63kJ·mol－写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式：。提示：Na2CO3·H2O脱水的化学方程式为Na2CO3·H2O（s）Na2CO3（s）＋H2O（g），将题给热化学方程式依次编号为①、②，则①－②即得目标热化学方程式：Na2CO3·H2O（s）Na2CO3（s）＋H2O（g）ΔH＝＋532.36kJ·mol－1－（＋473.63kJ·mol－1）＝＋58.73kJ·mol－（2）NO加速臭氧层被破坏，其反应过程如图所示。反应O3（g）＋O（g）2O2（g）ΔH＝－143kJ·mol－反应1的热化学方程式为O3（g）＋NO（g）NO2（g）＋O2（g）ΔH1＝－200.2kJ·mol－反应2的热化学方程式为。提示：反应2为NO2和O生成NO和O2，根据盖斯定律可知ΔH2＝ΔH－ΔH1，可得反应2的热化学方程式为NO2（g）＋O（g）NO（g）＋O2（g）ΔH2＝＋57.2kJ·mol－14.利用盖斯定律计算反应热（1）在298K、100kPa时，已知：①2H2O（g）O2（g）＋2H2（g）ΔH②Cl2（g）＋H2（g）2HCl（g）ΔH③2Cl2（g）＋2H2O（g）4HCl（g）＋O2（g）ΔH则ΔH3＝（用ΔH1和ΔH2表示）。提示：ΔH1＋2ΔH2。根据盖斯定律，①＋2×②＝③，则ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2。（2）天然气水蒸气转化法是目前获取H2的主流方法，CH4经过两步反应完全转化为H2和CO2，其能量变化如图：则总反应12CH4（g）＋H2O（g）12CO2（g）＋2H2（g）的ΔH＝提示：由题图知第一步反应的热化学方程式为CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）ΔH＝＋206.4kJ·mol－1，第二步反应的热化学方程式为CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）ΔH＝－41.0kJ·mol－1，由盖斯定律，12×（第一步反应＋第二步反应）可得总反应12CH4（g）＋H2O（g）12CO2（g）＋2H2（g）ΔH＝12×（＋206.4－41.0）kJ·mol－1＝＋82.（二）虚拟途径法1.方法大意若反应物A变为生成物D有两种途径：（1）由A直接变成D，反应热为ΔH；（2）由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。2.实例（1）已知胆矾晶体相关的焓变如图所示，则ΔH1为（填字母）。A.ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5B.－（ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5）C.ΔH3－ΔH4－ΔH5－ΔH2D.ΔH3＋ΔH4＋ΔH5－ΔH2提示：A。根据盖斯定律可知，ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。（2）镁和氯气反应生成氯化镁的能量关系如图所示。则ΔH6＝（用ΔH1～ΔH5表示）。提示：ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4－ΔH5。1.H2和Cl2反应生成HCl的能量循环图如图所示：下列说法正确的是（）A.ΔH4＞0B.ΔH1＜0C.ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0D.ΔH3＞ΔH4解析：CH2（g）和Cl2（g）生成HCl（g）的反应是放热反应，所以ΔH4＜0，A错误；断裂化学键需要吸收能量，ΔH1＞0，B错误；1molCl2（g）和1molH2（g）反应生成2molHCl（g）的过程可以分解为三步：1molCl2（g）转化为2molCl（g）、1molH2（g）转化为2molH（g）、2molCl（g）和2molH（g）结合生成2molHCl（g），所以根据盖斯定律可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝ΔH4，即ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0，C正确；断裂化学键需要吸收能量，所以2molCl（g）和2molH（g）直接结合生成2molHCl（g）放出的热量高于1mol氢气和1mol氯气反应生成2molHCl（g）放出的热量，放热反应的ΔH＜0，所以ΔH3＜ΔH4，D错误。2.（教材改编题）已知：①Fe3O4（s）＋CO（g）⇌3FeO（s）＋CO2（g）ΔH1＝＋19.3kJ·mol－1②3FeO（s）＋H2O（g）⇌Fe3O4（s）＋H2（g）ΔH2＝－57.2kJ·mol－1③C（s）＋CO2（g）2CO（gΔH3＝＋172.4kJ·mol－1碳与水蒸气制氢气和一氧化碳总反应的热化学方程式是。答案：C（s）＋H2O（g）H2（g）＋CO（g）ΔH＝＋134.5kJ·mol－3.如图所示是通过热化学循环，在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统的原理。通过计算，可知系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）制氢的热化学方程式分别为、。答案：H2O（l）H2（g）＋12O2（g）ΔH＝＋286kJ·molH2S（g）H2（g）＋S（s）ΔH＝＋20kJ·mol－解析：利用盖斯定律分别将系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）中的三个热化学方程式相加，即可得到系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）制氢的热化学方程式。易错提醒应用盖斯定律计算反应热时的注意事项（1）热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。（2）热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减（带符号）。（3）将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”号必须随之改变，但数值不变。1.（2026·浙江嘉兴高二检测）常温下，CuSO4（s）和CuSO4·5H2O（s）溶于水及CuSO4·5H2O（s）受热分解的能量变化如图所示。下列说法正确的是（）A.CuSO4·5H2O（s）受热分解是放热反应B.CuSO4（s）溶于水会使溶液温度升高C.ΔH3＜ΔH2D.ΔH3＝ΔH1－ΔH2解析：BCuSO4·5H2O（s）CuSO4（s）＋5H2O（l）ΔH1＞0，则CuSO4·5H2O（s）受热分解是吸热反应，A不正确；CuSO4（s）溶于水时生成Cu2＋（aq）＋SO42－（aq），ΔH2＜0，表示CuSO4（s）溶解放出热量，会使溶液温度升高，B正确；从题图中可以看出，ΔH3＞0，ΔH2＜0，则ΔH3＞ΔH2，C不正确；由题图可知，ΔH3＝ΔH1＋ΔH2.氧气（O2）和臭氧（O3）是氧元素的两种同素异形体，已知热化学方程式：4Al（s）＋3O2（g）2Al2O3（s）ΔH14Al（s）＋2O3（g）2Al2O3（s）ΔH23O2（g）2O3（g）ΔH3则ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系正确的是（）A.ΔH1－ΔH2＝ΔH3B.ΔH1＋ΔH2＝ΔH3C.ΔH2－ΔH1＝ΔH3D.ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0解析：A4Al（s）＋3O2（g）2Al2O3（s）ΔH1①，4Al（s）＋2O3（g）2Al2O3（s）ΔH2②；根据盖斯定律可知，反应①－②，可得3O2（g）2O3（g）ΔH3③，所以ΔH1－ΔH2＝ΔH33.已知下列热化学方程式：①Fe3O4（s）＋CO（g）3FeO（s）＋CO2（g）ΔH1＝akJ·mol－②Fe2O3（s）＋3CO（g）2Fe（s）＋3CO2（g）ΔH2＝bkJ·mol－③3Fe2O3（s）＋CO（g）2Fe3O4（s）＋CO2（g）ΔH3＝ckJ·mol－则反应FeO（s）＋CO（g）Fe（s）＋CO2（g）的ΔH（单位：kJ·mol－1）为（A.a3＋b2－c6 B.－a3C.－a3－b2＋c6 D.－a3解析：D根据盖斯定律，可知目标方程式可由①×－13＋②×12－③×16得到，所以其焓变ΔH＝－a3＋b24.（教材改编题）碳及其化合物在人类生产、生活中的应用非常广泛。“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的生活方式。已知：①2CH4（g）＋3O2（g）2CO（g）＋4H2O（l）ΔH1＝－1214.6kJ·mol－②2CO（g）＋O2（g）2CO2（g）ΔH2＝－566kJ·mol－1，则甲烷与氧气反应生成二氧化碳和液态水的热化学方程式为。答案：CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O（lΔH＝－890.3kJ·mol－1解析：根据盖斯定律，将已知热化学方程式相加后除以2，可得所求热化学方程式，所以甲烷与氧气反应生成二氧化碳和液态水的热化学方程式为CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－890.3kJ·mol－15.已知CO（g）和H2（g）的燃烧热（ΔH）分别为－283.0kJ·mol－1、－285.8kJ·mol－1。CO与H2合成甲醇的能量变化如图所示：则用CO2和H2（g）制备甲醇和液态水的热化学方程式为。答案：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（l）＋H2O（l）ΔH＝－93.8kJ·mol－解析：根据CO（g）和H2（g）的燃烧热（ΔH），可得热化学方程式：（Ⅰ）CO（g）＋12O2（g）CO2（g）ΔH1＝－283.0kJ·mol－1，（Ⅱ）H2（g）＋12O2（g）H2O（l）ΔH2＝－285.8kJ·mol－1；根据图像曲线变化可写出热化学方程式（Ⅲ）CO（g）＋2H2（g）CH3OH（l）ΔH3＝－（510－419）kJ·mol－1＝－91kJ·mol－1。根据盖斯定律，利用（Ⅱ）＋（题组一盖斯定律的意义1.（2026·浙江高二检测）下列关于盖斯定律的说法不正确的是（）A.盖斯定律不仅适用于焓的计算，也适用于自由能的计算B.不管反应是一步完成还是分几步完成，其反应热相同C.有些反应的反应热不能直接测得，可通过盖斯定律间接计算得到D.化学反应的步骤越多，能量损失越多，反应热与反应的途径有关解析：D反应热与反应的途径无关，D不正确。2.（2026·浙江高二阶段练习）H2O2催化分解反应：2H2O2（aq）2H2O（l）＋O2（g）ΔH1，其反应机理如下若反应Ⅱ的焓变为ΔH2，反应Ⅰ、Ⅱ的化学计量数均为最简整数比，则反应Ⅰ的焓变ΔH为（）A.2ΔH2－ΔH1 B.ΔH1－ΔH2C.2ΔH1－ΔH2 D.ΔH1＋ΔH2解析：B由题中信息可写出反应Ⅰ：H2O2（aq）＋Mn2＋（aq）2H＋（aq）＋MnO2（s）ΔH；反应Ⅱ：MnO2（s）＋H2O2（aq）＋2H＋（aq）Mn2＋（aq）＋O2（g）＋2H2O（l）ΔH2；根据盖斯定律，反应Ⅰ＋反应Ⅱ得2H2O2（aq）2H2O（l）＋O2（g）ΔH1，即ΔH1＝ΔH＋ΔH2，则ΔH＝ΔH1－ΔH2，题组二盖斯定律的应用3.载人飞船中通过如下过程实现O2再生：①CO2（g）＋4H2（g）CH4（g）＋2H2O（l）ΔH1＝－252.9kJ·mol－②2H2O（l）2H2（g）＋O2（g）ΔH2＝＋571.6kJ·mol－下列说法错误的是（）A.H2的燃烧热ΔH＝－285.8kJ·mol－1B.CH4（g）＋O2（g）CO2（g）＋2H2（g）ΔH＝－318.7kJ·mol－C.2H2（g）＋O2（g）2H2O（l）ΔH＝－571.6kJ·mol－D.CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝＋890.3kJ·mol－解析：D根据反应②可知2H2（g）＋O2（g）2H2O（l）ΔH＝－571.6kJ·mol－1，则1molH2完全燃烧产生液态水放出的热量是285.8kJ，故H2的燃烧热ΔH＝－285.8kJ·mol－1，故A、C正确；根据盖斯定律，由－（①＋②）整理可得CH4（g）＋O2（g）CO2（g）＋2H2（g）ΔH＝－318.7kJ·mol－1，故B正确；根据盖斯定律，由－（①＋②×2）整理可得CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－890.3kJ·mol－1，4.（2026·天津月考）氧化亚铜常用于制船底防污漆。用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O，已知反应：2Cu（s）＋O2（g）2CuO（s）ΔH＝－314kJ·mol－2Cu2O（s）＋O2（g）4CuO（s）ΔH＝－292kJ·mol－则Cu2O（s）CuO（s）＋Cu（s）的ΔH等于（A.－135kJ·mol－1 B.＋11kJ·mol－1C.＋168kJ·mol－1 D.－303kJ·mol－1解析：B将已知反应从上到下依次编号为①、②，根据盖斯定律：12×（②－①）可得Cu2O（s）CuO（s）＋Cu（s）ΔH＝＋11kJ·mol－1，5.如图为Ca（OH）2/CaO体系的能量循环图：下列说法正确的是（）A.ΔH5＞0B.ΔH1＋ΔH2＝0C.ΔH3＝ΔH4＋ΔH2D.ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝0解析：D由H2O（g）到H2O（l）是放热过程，故ΔH5＜0，A项错误；由题图可知，ΔH1＝－ΔH3－ΔH2－ΔH4－ΔH5，故ΔH1＋ΔH2＝－ΔH3－ΔH4－ΔH5≠0，且ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝0，B项错误，D项正确；ΔH3＝－（ΔH1＋ΔH2＋ΔH4＋ΔH5），C项错误。6.工业废气中的氮氧化物是重要的污染源，有一种治理污染的方法是通入适量氨气将其还原为无毒物质N2和H2O，NH3还原NO的热化学方程式为4NH3（g）＋6NO（g）5N2（g）＋6H2O（g）ΔH＝xkJ·mol－1已知：①H2（g）＋12O2（g）H2O（g）ΔH1＝akJ·mol－②N2（g）＋O2（g）2NO（g）ΔH2＝bkJ·mol－1③N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）ΔH3＝ckJ·mol－1下列关系式正确的是（）A.x＝6a－3b－2cB.x＝－3a－2b＋6cC.x＝－3a＋2b＋6cD.x＝3a－2b＋6c解析：A根据盖斯定律，由－③×2＋①×6－②×3可得4NH3（g）＋6NO（g）5N2（g）＋6H2O（g），故ΔH＝xkJ·mol－1＝（6a－3b－2c）kJ·mol－17.（1）为减少SO2的排放，常采取以下措施将煤转化为清洁的气体燃料。已知：①H2（g）＋12O2（g）H2O（g）ΔH1＝－241.8kJ·mol②C（s）＋12O2（g）CO（g）ΔH2＝－110.5kJ·mol写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：。（2）（鲁科版习题）在298K、100kPa时，已知：C（s，石墨）＋O2（g）CO2（g）ΔH1＝－393.5kJ·mol－2H2（g）＋O2（g）2H2O（l）ΔH2＝－571.6kJ·mol－2C2H2（g）＋5O2（g）4CO2（g）＋2H2O（l）ΔH3＝－2599kJ·mol－根据盖斯定律，计算298K时由C（s，石墨）和H2（g）生成1molC2H2（g）的反应焓变。答案：（1）C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）ΔH＝＋131.3kJ·mol－1（2）ΔH＝＋226.7kJ·mol－解析：（1）根据盖斯定律，由②－①可得：C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g），则ΔH＝ΔH2－ΔH1＝[－110.5－（－241.8）]kJ·mol－1＝＋131.3kJ·mol－1。（2）设：①C（s，石墨）＋O2（g）CO2（g）ΔH1＝－393.5kJ·mol②2H2（g）＋O2（g）2H2O（l）ΔH2＝－571.6kJ·mol－③2C2H2（g）＋5O2（g）4CO2（g）＋2H2O（l）ΔH3＝－2599kJ·mol－根据盖斯定律，由①×2＋②×12－③×12得C（s，石墨）和H2（g）生成C2H2（g）的热化学方程式为2C（s，石墨）＋H2（g）C2H2（g）ΔH＝－393.5kJ·mol－1×2－571.6kJ·mol－1×12＋2599kJ·mol－1×12＝＋226.7kJ8.黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸反应为S（s）＋2KNO3（s）＋3C（s）K2S（s）＋N2（g）＋3CO2（g）ΔH。已知：①碳的燃烧热为ΔH1，②S（s）＋2K（s）K2S（s）ΔH2，③2K（s）＋N2（g）＋3O2（g）2KNO3（s）ΔH3，则ΔH为A.3ΔH1＋ΔH2－ΔH3 B.ΔH3＋3ΔH1－ΔH2C.ΔH1＋ΔH2－ΔH3 D.ΔH3＋ΔH1－ΔH2解析：A①的热化学方程式为C（s）＋O2（g）CO2（g）ΔH1，由盖斯定律可得总反应＝3×①＋②－③，故ΔH＝3ΔH1＋ΔH2－ΔH39.（2026·浙江高二检测）氢卤酸的能量关系如图所示：下列说法不正确的是（）A.已知HF气体溶于水放热，则HF的ΔH1＞0B.相同条件下，HCl的ΔH2比HBr的大C.相同条件下，HCl的（ΔH3＋ΔH4）比HI的大D.一定条件下，气态原子生成1molH—X放出akJ能量，则该条件下ΔH2＝akJ·mol－1解析：C已知HF气体溶于水放热，即HF（g）⇌HF（aq）ΔH＜0，则HF（aq）⇌HF（g）ΔH1＞0，A项正确；由于HCl比HBr稳定，所以相同条件下，HCl的ΔH2比HBr的大，B项正确；（ΔH3＋ΔH4）代表H（g）H＋（aq）的焓变，其大小与氢卤酸的种类无关，C项错误；一定条件下，气态原子生成1molH—X放出akJ能量，则断开1molH—X形成气态原子吸收akJ能量，则ΔH2＝akJ·mol－1，D10.钙、铅均是重要的金属元素，在工农业生产中有着广泛的应用。（1）加热条件下用CO还原PbO可得到单质铅。已知：①2Pb（s）＋O2（g）2PbO（s）ΔH＝－438kJ·mol－1②2CO（g）＋O2（g）2CO2（g）ΔH＝－566kJ·mol－1则CO还原PbO的热化学方程式为。（2）与CaSO4·2H2O脱水反应相关的热化学方程式有：①CaSO4·2H2O（s）CaSO4·12H2O（s）＋32H2O（g）ΔH1＝＋83.2