学案3：1.3 化学反应热的计算

第三节 化学反应热的计算

●课标要求

能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。 ●课标解读

1.理解盖斯定律的含义。

2．掌握盖斯定律在反应热计算中的应用。 盖斯定律

1.内容：不管化学反应是一步或分几步完成，其反应热是相同的。或者说，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。

如物质A 变成C ，有下列两种途径：

则有ΔH 1＝ΔH 2＋ΔH 3。

2．解释：能量的释放或吸收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。

3．应用：对于进行得很慢的反应，不容易直接发生的反应，产品不纯(即有副反应发生)的反应，测定这些反应的反应热有困难，如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。

1．已知H 2(g)＋1

2O 2(g)===H 2O(g) ΔH ＝－241.8 kJ/mol ，而H 2O(g)―→H 2O(l) ΔH ＝

－44.0 kJ/mol ，请问若1 mol H 2和1

2

mol O 2反应生成液态水，放出的热量是多少？

【提示】 Q ＝(241.8 kJ/mol ＋44 kJ/mol)×1 mol＝285.8 kJ 。 反应热的计算

1.反应热计算的主要依据是热化学方程式、盖斯定律和燃烧热的数据。 2．计算反应热的常用解题方法有：列方程式、估算法、十字交叉法等。 如已知：(1)C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH 1＝－393.5 kJ/mol (2)CO(g)＋1

2

O 2(g)===CO 2(g) ΔH 2＝－283.0 kJ/mol

若C(s)＋1

2

O2(g)===CO(g)的反应热为ΔH，则ΔH＝ΔH1－ΔH2＝[－393.5－(－

283.0)]kJ/mol＝－110.5_kJ/mol，本题运用了盖斯定律。

2．已知碳的燃烧热为393.5 kJ/mol，那么24 g碳完全燃烧，放出的热量是多少？

【提示】24 g碳为2 mol，放出的热量为2 mol×393.5 kJ/mol＝787.0 kJ。

对盖斯定律的理解

【问题导思】

①物质从始态变为终态，遵循质量守恒，遵循能量守恒吗？

【提示】遵循。

②应用盖斯定律求反应热时，若方程式的化学计量数变，则反应热要相应变吗？方程式相加减时，反应热如何计算？

【提示】a．反应热的数值与化学计量数成正比。

b．方程式加减时，反应热也要相加减(带符号)。

(1)从途径角度

化学反应热效应只与反应的始态和终态有关，与过程无关。就像登山到山顶，不管选哪一条路走，从山脚到山顶，山的海拔总是不变。

(2)从反应热总值角度

若一个反应可以分几步进行，则各步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的，即反应热总值一定。如图表示始态到终态的反应热。

则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。

(3)从能量守恒角度

我们先从S 变化到L ，这时体系放出热量(ΔH 1<0)，然后从L 变回到S ，这时体系吸收热量(ΔH 2>0)。

整个过程中ΔH 1＋ΔH 2＝0，能量既不会增加，也不会减少，只会从一种形式转化为另一种形式。

(4)运用盖斯定律解题的常用方法。 通常有两种方法：

其一，虚拟路径法：如C(s)＋O 2(g)===CO 2(g)，可设置如下：ΔH 1＝ΔH 2＋ΔH 3

其二，加合法：即运用所给化学方程式就可通过加减的方法得到新化学方程式。 如：求P 4(白磷)―→P(红磷)的热化学方程式。 已知：P 4(白磷，s)＋5O 2(g)===P 4O 10(s) ΔH 1 ①

P(红磷，s)＋54O 2(g)===1

4

P 4O 10(s) ΔH 2

即可用①－②×4得出白磷转化为红磷的热化学方程式。

1．虚拟路径法求反应热中，分路径中的量要与总路径的量一致。

2．加合法中要根据给定的反应找出要求的反应的反应物与生成物，把不需要的物质去掉。

例1 把煤作为燃料可通过下列两种途径：

途径Ⅰ C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH 1<0 途径Ⅱ 先制水煤气：

C(s)＋H 2O(g)===CO(g)＋H 2(g) ΔH 2>0① 再燃烧水煤气：

2CO(g)＋O 2(g)===2CO 2(g) ΔH 3<0② 2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(g) ΔH 4<0③ 请回答下列问题：

(1)判断两种途径放热：途径Ⅰ放出的热量________途径Ⅱ放出的热量(填“大于”、“等于”或“小于”)。

(2)ΔH 1、ΔH 2、ΔH 3、ΔH 4的数学关系是____________ _____________________________________________。

(3)由于制取水煤气的反应里，反应物具有的总能量________(填“大于”“等于”或“小于”)生成物具有的总能量，那么在化学反应时，反应物就需要________能量才能转化为生成物，因此其反应条件为________。

应用盖斯定律设计反应过程的要点

(1)当热化学方程式乘以或除以某数时，ΔH 也相应乘以或除以某数。

(2)当热化学方程式进行加减运算时，ΔH 也同样要进行加减运算，且要带“＋”、“－”符号，即把ΔH 看做一个整体进行运算。

(3)通过盖斯定律计算比较反应热的大小时，同样要把ΔH 看做一个整体。

(4)在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，物质的状态由“固→液→气”变化时，会吸热；反之会放热。

(5)当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。

变式训练

1．实验中不能直接测出由石墨与氢气反应生成甲烷的ΔH ，但可测出下面几个反应的热效应：

CH 4(g)＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(l) ΔH 1＝－890.3 kJ/mol

①

C(石墨)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH 2＝－393.5 kJ/mol

②

H 2(g)＋1

2O 2(g)===H 2O(l)

ΔH 3＝－285.8 kJ/mol

③

根据盖斯定律求反应C(石墨)＋2H 2(g)===CH 4(g) ④