盖斯定律 教学设计

《盖斯定律》教学设计

一、教学目标

【知识与技能】

了解盖斯定律的涵义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。

【过程与方法】

1．通过对盖斯定律的涵义的分析和论证，培养学生分析问题的能力；

2．通过盖斯定律的有关计算，培养学生的计算能力。

【情感态度与价值观】

1．通过对盖斯定律的发现过程及其应用的学习，感受化学科学对人类生活和社会发展的贡献。激发参与化学科技活动的热情。

2．树立辩证唯物主义的世界观，帮助学生养成务实、求真、严谨的科学态度。

二、教学重难点

【教学重点】

盖斯定律的涵义和根据盖斯定律进行反应热的计算

【教学难点】

盖斯定律的应用

三、教学方法

探究式教学，多媒体辅助教学

四、教学用具

多媒体设备

五、教学过程：

【新课引入】

（1）生活引入

通过生活中的天然气燃烧、实验室中的酒精燃烧、祥云火炬燃烧以及火箭发射的图片和肼的燃烧提出设疑。

【设疑】在化学科研中，经常要测量化学反应的反应热，如天然气的燃烧，实验室酒精的燃烧，祥云火炬的燃烧，火箭发射时肼的燃烧等等，但是某些物质的反应热，由于种种原因不能直接测得，只能通过化学计算的方式间接获得。如对于反应： C(s)+1/2O2(g) = CO(g)，因为C燃烧时不可能完全生成CO，总有一部分CO2生成，因此这个反应的△H 无法直接用实验测得，那么该反应的反应热是如何确定的呢？学习了今天的内容你将知道答案。

（2）温故知新

【教师】首先，我们看一个具体的例子：

已知 H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g) △H1= -241.8kJ/mol

请问241.8kJ/mol是不是H2的燃烧热？为什么?

【学生】不是，因为当水为液态时的反应热才是燃烧热。

【教师】如果，已知： H2O(g)==H2O(l) △H2=-44kJ/mol

H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l) △H=-285.8kJ/mol

△H与△H1、△H2之间有什么关系？

【学生】△H=△H1+△H2

【教师】在一定压强下，1mol氢气不管是直接变为液态水，还是经气态水变为液态水，反应热一定，这就是著名的盖斯定律。

【板书】第三节化学反应热的计算

一、盖斯定律

【盖斯定律的介绍】

【教师】盖斯定律，顾名思义，化学家盖斯通过大量研究发现的客观规律。大家也许会问“盖斯是何许人也”。盖斯，瑞典化学家。一生致力于化学热效应的测定工作。于1836年发现，在任何一个化学反应过程中,不论该反应过程是一步完成还是分成几步完成,反应所放出的总热量相同，并于1840年以热的加和性守恒定律公诸于世。

【教师】为了纪念盖斯，后来人们把热的加和性守恒定律称为盖斯定律。我们再来具体看一

看什么是盖斯定律。

(P11)1840年，瑞典化学家盖斯通过大量的实验证明，不管化学反应是一步完成或分几

步完成，其反应热是相同的。也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关，而

与反应的途径无关。这就是盖斯定律。

【板书】1、 盖斯定律：不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。

即，化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关，而与反应的途径无关。

【教师】如何来理解呢？

2、盖斯定律直观化理解

【教师】为了理解盖斯定律，可以以登山为例，A （绵中实验学校）→B （九州大道）

可以有多条路径，不管选择哪条路，A →B 的位移一定，克服重力做的功一定，山的海拔不

变；因此，反应热只与始态、终态有关，与过程无关。我们从山的高度与上山途径无关的实

例中抽象出图1，△H 1、△H 2与△H 之间的关系如何？

【教师】观察后，完成下列表格。

图1 图2

找起点 A H 2(g)

找终点 B H 2O(l)

过程 A →C →B A →B H 2(g)→H 2O(g)→H 2O(l) H 2(g)→H 2O(l)

列式 △H=△H 1+△H 2 △H=△H 1+△H 2

由图1到图2完成表格，即从一般到个别，加深学生对盖斯定律的理解，解开最初的谜团。

【教师】我们还可以应用能量守恒定律对盖斯定律进行论证。请同学们思考盖斯定律是哪些

自然规律的必然结果？

【学生】能量守恒

【师】应该是质量守恒和能量守恒定律的共同体现，反应时一步完成还是多步完成，最初的

反应物和最终的生成物是一样，如果物质没有变化,就不能引发能量的变化，前者为因，后

者为果。

【教师】假设一个反应体系的始态为S ,终态为L ，它们之间的变化用两段弧线(可以包含着

任意数目的中间步骤)连接如下：

可以得到这样的结论:ΔH1 +ΔH2 ≡ 0。为什么会有这样的结论?

【学生】思考后回答：先从S 变化到L ，这是体系放出热量（△H 1<0）,然后由L 变回到S(△

H 2>0).经过了一个循环，体系仍然处于S 态，所有的反应物都和反应前完全一样。若ΔH1 +

ΔH2 ≠0 ,那么在物质丝毫未损的情况下体系能量发生了变化，这就违背了能量守恒定律。

所以ΔH 1 +ΔH 2≡ 0一定成立。这也证明了盖斯定律是成立的。因为化学反应的反应热只与

反应的始态和终态有关，而与反应的途径无关，而在此始态和终态一样，所以ΔH 1 +ΔH 2 = 0。

能量变化是以发生变化的物质为基础的，二者密不可分，但以物质为主。

【教师】有的同学可能会想，为什么我们不直接去测定反应热，还要通过定律来计算呢？水

的燃烧热是我们可以直接测定的，但是，在化学科研中有些反应很慢，有些反应不容易进行，

有些反应的产品不纯，这给测定反应热造成了困难。而盖斯定律的应用很好地解决了这一难

题。

图1 C △H 1 △H 2 A B

△H 图2 H 2O （l ）

△H 2 △H

H 2O （g ） H 2(g)+1/2O 2 △H 1

3.盖斯定律的应用

有些化学反应进行很慢或不易直接发生，很难直接测得这些反应的反应热，可通过盖斯定律获得它们的反应热数据。

【教师】观察下面的热化学方程式，并思考问题：

C(s)+1/2O2(g)==CO(g) ΔH2=?

能直接测出这个反应的反应热吗？为什么？

【学生】讨论发现：不能直接测出。在O2供应充分时,可燃烧生成CO2；O2供应不充分时，虽可生成CO，但同时还有部分CO被继续氧化生成CO2。

【教师】那么，C（s)+1/2 O2 (g) = CO(g)的反应热如何获得呢？请同学们自己根据盖斯定律设计一个方案。

【学生】我们可以测得C与O2反应生成CO2以及CO与O2反应生成CO2的反应热：（1）C（s）＋O2（g）=CO2（g）ΔH1=－393．5 kJ／mol

（2）CO（g）+ O2（g）=CO2（g）ΔH3=－283．0 kJ／mol

根据盖斯定律.可以很容易求算出C（s）+ O2（g）=CO（g）的ΔH。

∵ΔH1=ΔH2+ΔH3∴ΔH2=ΔH1－ΔH3=－393．5kJ/mol－（－283．0kJ/mol）＝－110．5 kJ／mol

即：C（s）+ O2（g）=CO（g）的ΔH2=－110．5 kJ／mol

【教师】请同学分析解题思路。

【学生】以盖斯定律原理求解，以反应(1)为基准，利用图形解题。

（1）找起点C(s),

（2）终点是CO2(g),

（3）总共经历了两个反应 C→CO2 ；C→CO→CO2

（4）也就说C→CO2的焓变为C→CO；CO→CO2之和。

则△H1=△H3+△H2

（5）求解：C→CO △H2=△H1—△H3=-110.5 KJ·mol-1

【教师】方法1：虚拟路径法----从能量变化入手

以盖斯定律原理求解，以给出的反应为基准

（1）找起点C(s), （2）终点是CO2(g),

（3）总共经历了两个反应C→CO2 ；C→CO→CO2。

（4）也就说C→CO2的焓变为C→CO；CO→CO2之和。则△H1=△H3+△H2

以盖斯定律原理求解，以要求的反应为基准

（1）找起点C(s), （2）终点是CO(g),

（3）总共经历了两个反应C→CO2→CO。

（4）也就说C→CO的焓变为C→CO2；CO2→CO之和。

注意：CO→CO2焓变就是△H2 那CO2→CO 焓变就是—△H2

方法2：加减消元法----从物质变化入手 (遵循数学基本原则)

（1）写出目标方程式确定“过渡物质”（要消去的物质）：

（2）用消元法逐一消去“过渡物质”，导出“四则运算式”。① + （－②）＝③

（3）列式：△H2=△H1—△H3=-110.5 KJ·mol-1

归纳解题思路：

①确定待求的反应方程式；②找出待求方程式中各物质出现在已知方程式的什么位置；

③根据待求方程式中各物质计量数和位置的需要对已知方程式进行处理；

④实施叠加并检验上述分析的正确与否。

【例2】写出石墨变成金刚石的热化学方程式 (25℃,101kPa时) 查燃烧热表知：

①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol

②C(金刚石，s)+O2(g)=CO2(g) △H2=-395.0kJ/mol

所以，①- ②得：

C(石墨，s)=C(金刚石，s) △H=+1.5kJ/mol

【教师】学习一个定律的目的在于运用，下面我们看几个例子。

【例3】某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知：

①N2(g)+2O2(g)==2NO2(g) △H1=+67.2kJ/mol

②N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l) △H2=-534kJ/mol

假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式。

2 ×②－①：

2 N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(l) △H=-1135.2kJ/mol

◆◆◆小结：

（1）热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正、负号；当热化学方程式

中各物质的化学计量数改变，其反应热数值改变相同的倍数

（2）根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其△H相加或相减，得到

一个新的热化学方程式。

【例4】已知下列各反应的焓变

①Ca(s)+C(s,石墨)+3/2O2(g)=CaCO3(s) △H = -1206.8 kJ/mol

②Ca(s)+1/2O2(g)=CaO(s) △H = -635.1 kJ/mol

③C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) △H = -393.5 kJ/mol

试求④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的焓变

④=②＋③－①△H=178.2 kJ/mol

注意事项：

（1）热化学方程式乘上某一个数时，反应热数值也须乘上该数；

（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；

（3）将一个热化学方程式颠倒时，△H的“+” “-”号必须随之改变。

【练习】

1、同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应热很

困难。现在可根据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个总过程的

热效应是相同的”。已知：

①P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)△H1=-2983.2 kJ/mol

②P(s、红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s) △H2= -738.5 kJ/mol

试写出白磷转化为红磷的热化学方程式。

①- 4×②： P4(s、白磷)=4P(s、红磷) △=-29.2kJ/mol

2、已知石墨的燃烧热：△H=-393.5kJ/mol

(1)写出石墨的完全燃烧的热化学方程式

(2)二氧化碳转化为石墨和氧气的热化学方程式

①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g) △H =-393.5kJ/mol

②CO2(g)=C(石墨，s)+O2(g) △H =+393.5kJ/mol

正逆反应的反应热效应数值相等，符号相反。“+”不能省去。

思考：为什么在热化学反应方程式中通常可不表明反应条件？

热化学方程式还可以表示理论可进行实际难进行的化学反应

3、已知

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

③C2H5OH(l) + 3 O2(g) ==== 2 CO2(g) + 3 H2O(l) ΔH3=-1370 kJ/mol

试计算④2CO(g)＋ 4 H2(g)==== H2O(l)＋ C2H5OH(l) 的ΔH = ？

根据盖斯定律，反应④不论是一步完成还是分几步完成，其反应热效应都是相同的。下面就看看反应④能不能由①②③三个反应通过加减乘除组合而成，也就是说，看看反应④能不能分成①②③几步完成。

①×2 + ②×4 - ③ = ④

所以，ΔH＝ΔH1×2 ＋ΔH2×4 －ΔH3＝－283.2×2 －285.8×4 ＋1370 kJ/mol

＝－339.2 kJ/mol

4、在100 g 碳不完全燃烧所得气体中，CO占1/3体积，CO2占2/3体积，且

C(s)+1/2O2(g)=CO(g) △H=－110.35kJ/mol CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=－282.57kJ/mol

与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是（ C ）

A. 392.92 kJ

B. 2489.44 kJ

C. 784.92 kJ

D. 3274.3 kJ

4.小结

反应物A变为生成物D，可以有两个途径：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，每步的反应热分别是ΔH1、ΔH2、ΔH3。如下图所示：