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4. 盖斯定律

反应热与焓变 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 反应热只与始态和终态有关,与具体反应途径无关,可用于间接计算反应热。

从哪来 建立在“2.1 守恒法”之上,利用能量守恒原理,将反应过程视为状态函数的变化,通过代数加减实现能量守恒的数学表达。

为什么 化学反应的热效应本质上是体系内能的变化。内能是状态函数,其变化量只取决于初态和终态,而与中间经历的路径无关。这就好比登山,无论走哪条路线,从山脚到山顶的海拔差是固定的。因此,只要始态和终态相同,无论是一步完成还是分多步完成,总的热效应必然相等。

讲法
类比法:登山海拔差 适合形象思维强、抽象逻辑较弱的学生。 告诉学生:反应物是山脚,生成物是山顶。反应热就是海拔差。你可以坐缆车(一步反应),也可以走台阶(多步反应),甚至绕远路(复杂路径),但山顶和山脚的高度差是不变的。盖斯定律就是让你用已知的“台阶高度”去推算未知的“缆车高度”。
讲法
代数法:方程加减 适合逻辑严密、擅长数学运算的学生。 将热化学方程式看作代数方程。反应物在左边,生成物在右边,$\Delta H$ 是方程的“值”。如果目标方程中的物质出现在已知方程中,就像解方程组一样,通过加减已知方程,消去中间产物,从而得到目标方程,$\Delta H$ 也进行同样的加减运算。
讲法
流程图法:物质追踪 适合视觉学习者、容易混淆正负号的学生。 画出物质转化的流程图。标出每一步的 $\Delta H$。检查目标反应中,哪些物质是“起点”,哪些是“终点”,哪些是“中间产物”。中间产物必须被完全抵消(即在某一步生成,在另一步消耗)。通过追踪物质的流向,确定每个已知方程是正向使用还是逆向使用(逆向则 $\Delta H$ 变号)。
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练一道
基础题
已知: ① $C(s) + O_2(g) = CO_2(g) \quad \Delta H_1 = -393.5 \, \text{kJ/mol}$ ② $CO(g) + \frac{1}{2}O_2(g) = CO_2(g) \quad \Delta H_2 = -283.0 \, \text{kJ/mol}$ 求:$C(s) + \frac{1}{2}O_2(g) = CO(g)$ 的 $\Delta H$。
变式
已知: ① $2H_2(g) + O_2(g) = 2H_2O(l) \quad \Delta H_1 = -571.6 \, \text{kJ/mol}$ ② $H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) = H_2O(g) \quad \Delta H_2 = -241.8 \, \text{kJ/mol}$ 求:$H_2O(l) = H_2O(g)$ 的 $\Delta H$。
试试手自己判
检测题
已知: ① $N_2(g) + O_2(g) = 2NO(g) \quad \Delta H_1 = +180.5 \, \text{kJ/mol}$ ② $2NO(g) + O_2(g) = 2NO_2(g) \quad \Delta H_2 = -116.2 \, \text{kJ/mol}$ 求:$N_2(g) + 2O_2(g) = 2NO_2(g)$ 的 $\Delta H$。
看答案和判分标准
答案:$+64.3 \, \text{kJ/mol}$
判对标准:
1. 学生能识别出目标反应是①和②的加和($N_2$ 来自①,$2NO_2$ 来自②,$2NO$ 在①生成在②消耗,完全抵消)。
2. 学生能正确计算 $\Delta H = \Delta H_1 + \Delta H_2$。
3. 最终数值计算正确:$180.5 + (-116.2) = 64.3$。
4. 符号为正,表示吸热。
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