第三节化学反应热的计算

一．盖斯定律：
1.盖斯定律的内容:不管化学反应是一步完成或分几步完成,其 反应热是相同.换句话说,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。
2. 盖斯定律直观化
ΔH ＝ΔH 1+ΔH 2
实例1
CO(g) ΔH2 C(s) ΔH1 ΔH3 CO2(g)
ΔH1 = ΔH2 + ΔH3
所以，ΔH＝ΔH1×2 ＋ΔH2×4 －ΔH3 ＝－283.2×2 －285.8×4 ＋1370 ＝－339.2 kJ/mol
例2：写出石墨变成金刚石的热化学方程式 (25℃,101kPa时)
说明： （1）可以在书中查找需要的数据 （2）并告诉大家你设计的理由。
查燃烧热表知：
①C(石墨，s)+O2(g) = CO2(g) Δ H 1 =-393.5kJ/m ol ②C(金刚石，s)+O2(g) = CO2(g) Δ H 2 =-395.0kJ/m ol
据此判断，下列说法正确的是（A ） A. 由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比 金刚石的低 B. 由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比 金刚石的高 C. 由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比 金刚石的低 D. 由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比 金刚石的高
变式练习
已知：C ( s )
O 2 ( g ) CO
2
(g )
H 393.5kJ / mol
1 H 2 ( g ) O2 ( g ) H 2 O(l ) 2
H 241.8kJ / mol
欲得到相同的热量，需分别燃烧固体碳和氢气 的质量比约为 B
A. 2:3.25 B. 12:3.25 C. 1:1 D. 393.5:241.8
教材 例2：
【解】 设1kg乙醇燃烧后放出的热量为X C2H6O(l) + 3O2(g)== 2CO2(g) ＋3H2O (l) 46g/mol －1366.8kJ/mol 1000g X X＝(－1366.8kJ/mol × 1000g)/ 46g/mol ＝－29710kJ 答：1kg乙醇燃烧后放出29710 kJ热量
H2O。已知：
N2(g)+2O2(g)= 2NO2(g) △H1 = +67.2kJ/mol N2H4(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 N2H4(g)+ 2NO2(g) = 3N2(g)+4H2O(l)
盖斯定律的灵活应用
课堂练习：
4.磷在氧气中燃烧，可能生成两种固态氧化物。3.1g单 质磷（P）在3.2 g氧气中燃烧，至反应物耗尽，并放 出X kJ热量。 （1）通过计算确定反应产物的组成是（用化学式表 示）______________，其相应的质量（g）为 ___________________。 （2）已知单质磷的燃烧热为，则与O2反应生成固态 的反应热______________。 （3）写出反应生成固态的热化学方程式： ______________。
• 题型二：燃烧热、中和热的判断、求算及测量
注意热化学方程式正确书写， 教材例 1： 特别注意有关单位的正确书写。 【解】钠与氯气起反应的化学方程式如下 Na(s) + 1/2Cl2(g)== NaCl (s) 23g/mol △H 1.0g －17.87kJ △H ＝23g/mol×(－17.87kJ)÷ 1.0g ＝－411kJ/mol 答：
如何测定C(s)+1/2O2(g)==CO(g) 的反应热Δ H ①能直接测定吗？如何测？
②若不能直接测， 怎么办？
盖斯简介
G.H.Germain Henri Hess (1802～1850)俄国化学家。 俄文名为 Г е р м а н И в а н о в и ч Г е с с 。1802年8月7日生于瑞士日内 瓦，1850年12月12日卒于俄国圣彼得堡(现为列宁格勒)。3岁随父侨居俄国,并在俄 国受教育。1825年于多尔帕特大学获医学专业证书，同时受到了化学和地质学的基 础教育。1826～1827年，在斯德哥尔摩J.J.贝采利乌斯的实验室工作并从其学习化 学。回俄国后在乌拉尔作地质勘探工作，后在伊尔库茨克做医生并研究矿物。1830 年当选为圣彼得堡科学院院士，专门研究化学，任圣彼得堡工艺学院理论化学教授 并在中央师范学院和矿业学院讲授化学。1838年成为俄国科学院院士。 盖斯早期研究了巴库附近的矿物和天然气；发现了蔗糖氧化生成糖二酸。他研 究了炼铁中的热现象，作了大量的量热工作。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，后被称为盖斯定律。此定律为能量守
课堂练习：
3．已知胆矾溶于水时溶液温度降低， 胆矾分解的热化学方程式为： CuSO4•5H2O(s) = CuSO4(s)+5H2O(l) ΔH = + Q1kJ/mol 室温下，若将1mol无水硫酸铜溶解为溶液 设计合理的反应过程，注意反 时放热Q2kJ，则（ A ） 应热的正、负号！ A．Q1>Q2 B．Q1=Q2 C． Q1<Q2 D．无法确定
所以， ①- ②得： C(石墨，s)= C(金刚石，s) ΔH =+1.5kJ/mol 观察该热化学方程式，回答：金刚石 能自动变成石墨吗？需要什么条件？ 若金刚石、石墨共1mol混合在氧气中燃烧, 产热Q kJ,则两者的物质的量之比为:
你知道火箭燃料是什么吗？
例3：某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态
1. 已知25℃、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分 别为：
C 石墨，s O2 ( g ) CO2 ( g )；H 393 .51kJ · mol 1
C 金刚石，s O2 ( g ) CO2 ( g )；H 395 .41kJ · mol 1
2. 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)； ΔH = - 110.35 kJ/mol
CO(g) + 1/2O2(g) = CO2(g)； ΔH = - 282.57 kJ/mol
与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是（
变式练习
氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷的热化学方程式分别为：
H2 (g)＋1/2O2 (g)＝H2O(l)；△H ＝－285.8kJ/mol
CO(g)＋1/2O2 (g)＝CO2 (g)； △H ＝－283.0kJ/mol
C8H18 (l)＋25/2O2 (g)＝8CO2 (g)＋9H2O(l)； △H ＝－5518kJ/mol
学与思
（2）298K，101kPa时，合成氨反应的热化学方 程式 N2(g)+3H2(g)=2NH3(g); ΔH = -92.38kJ/mol。 在该温度下，取1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一 密闭容器中，在催化剂存在进行反应，测得反应 放出的热量总是少于92.38kJ，其原因是什么？ 该反应是可逆反应，在密闭容器中进行该 反应将达到平衡状态， 1 mol N2(g)和3 mol H2(g) 不能完全反应生成2 mol NH3(g)，因而放出的 热量总小于92.38kJ
第三节 化学反应热的计算
学与思
（1）已知石墨的燃烧热：ΔH= -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
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 不标明反应条件？
热化学方程式还可以表示：理论上可进行，实际难进行的 化学反应
2．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。
关键：目标方程式的“四则运算式”的导出。
方法：写出目标方程式确定“过渡物质”（要消去的物质） 然后用消元法逐一消去“过渡物质”，导出“四则运算式”
【例题1】已知
① CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) ② H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) ΔH1= －283.0 kJ/mol 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 【解】：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
= -110.5 kJ/mol
实例2
Baidu Nhomakorabea
下列数据表示H2的燃烧热吗？Why？
H2(g)+1/2O2(g)==H2O (g) ΔH1＝－241.8kJ/mol
已知 H2O(g)==H2O (l)
ΔH2＝－44 kJ/mol H2(g)+1/2O2(g)==H2O (l) ΔH＝ ΔH1＋ ΔH2＝－285.8kJ/mol
△H
= - 1135.2kJ/mol
例4：已知：
CH４ （g） + ２O2（g）=CO2 （g） + ２H2 O （l）△H = -Q1 kJ/mol
2H2（g）+O2（g） =２H2 O （g） △H = -Q2 kJ/mol 2H2（g）+O2（g） =２H2 O （l） △H =- Q3 kJ/mol, 常温下,取体积比4:1的甲烷和氢气的混合气体11.2L(标况),经完全燃 0.4Q1+0.05Q3 烧恢复常温,放出的热为:
恒定律的先驱。当一个反应不能直接发生时，应用此定律可间接求得反应 热。因此，盖斯也是热化学的先驱者。著有《纯粹化学基础》(1834)，曾用作俄国
教科书达40年。 盖斯定律是在热力学第一定律之前发现的，实际上是热力学第一定律在化学反应的 具体体现，是状态函数的性质。盖斯定律奠定了热化学计算的基础，使化学方程式像普 通代数方程那样进行运算，从而可以根据已经准确测定的热力学数据计算难以测定的反 应热。
CH4(g)＋2O2(g)＝CO2 (g)＋2H2O(l)； △H ＝－89.3kJ/mol
相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时 放出热量最少的是
A H2 (g) B CO(g) C C8H18(l) D CH4 (g)
课堂练习： 1．已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) Δ H=－571.6 kJ/mol CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH=－283.0 kJ/mol 某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出 113.74kJ热量，同时生成3.6g液态水， 求原混合气体中H2和CO的物质的量之 比 列方程求解
课堂练习：
2．已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧 的热化学方程式为： ① C(金刚石、s)+O2(g) = CO2(g) ΔH 1＝ - 395.41kJ/mol ② C(石墨、s)+O2(g) = CO2(g) ΔH 2＝ - 393.51kJ/mol 若取金刚石和石墨的混合晶体共1mol在 O2中完全燃烧，产生的热量为Q kJ，则 金刚石和石墨的物质的量之比 为： 。
C(s)+1/2O2(g) = CO(g) ΔH1＝？
+) CO(g)+1/2O2(g) = CO2(g) ΔH2＝ - 283.0 kJ/mol
C(s)+O2(g) = CO2(g) ΔH1 + ΔH2 = ΔH3 ∴ ΔH1 = ΔH3 － ΔH2 ΔH3＝- 393.5 kJ/mol
= -393.5 kJ/mol - (-283.0 kJ/mol)
）。
C392.92 kJ A.
C. 784.92 kJ
B. 2489.44 kJ
D. 3274.3 kJ
二．反应热的计算： 利用反应热的概念、盖斯定 律、热化学方程式进行有关反应 热的计算
• 题型一：有关热化学反应方程式的的含义及书写 • 1. 已知一定量的物质参加反应放出的热量，写出其 热化学反应方程式。 • 2、有关反应热的计算 • （1）盖斯定律及其应用 • （2） 根据一定量的物质参加反应放出的热量（或根 据已知的热化学方程式），进行有关反应热的计算或 比较大小。 • (3)利用键能计算反应热