反应热的计算

第三节化学反应热的计算

【重难点】1．理解盖斯定律的本质，了解其在科学研究中的意义

2．掌握有关盖斯定律的应用

【知识点】

一、盖斯定律

1．盖斯定律的内容：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。

2、盖斯定律的特点

①．反应热效应只与始态、终态有关，与反应的途径无关。就像登山至山顶，不管选哪一条路走，山的海拔总是不变的。

②．反应热总值一定。如下图表示始态到终态的反应热，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。

二、盖斯定律的应用

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。

例如：(1)C(s)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1

(2)CO(g)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1

求C(s)＋O2(g)＝CO(g)的反应热。

解析：根据上述两个反应的关系可知：

ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，

ΔH3＝ΔH1－ΔH2

＝－393.5 kJ·mol－1－(－283.0 kJ·mol－1)＝－110.5 kJ·mol－1

所以C(s)＋O2(g)＝CO(g)ΔH3＝－110.5 kJ·mol－1

三、应用盖斯定律计算反应热时应注意的事项

1．热化学方程式中物质的化学计量数同乘以某一个数时，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。

3．将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”、“－”号必须随之改变。

4．若热化学方程式需相减，最好能先把被减方程式进行颠倒，然后相加，更不易出错。

典例导析

知识点1：盖斯定律的意义

例1实验中不能直接测出由石墨和氢气反应生成甲烷的反应热，但可通过测出CH4、石墨及H2燃烧反应的反应热，再求由石墨生成甲烷的反应热。已知：

①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－890.3 kJ·mol－1

②C(石墨)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1

③H2(g)＋O2(g)＝H2O(l)ΔH3＝－285.8 kJ·mol－1

求：④C(石墨)＋2H2(g)＝CH4(g) ΔH4＝______________

解析本题考查盖斯定律的理解和运用，可用“加合法”。

因为反应式①、②、③、④之间有以下关系：

②＋③×2－①＝④

所以ΔH4＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH1

=-393.5 kJ·mol-1+2×(-285.8 kJ·mol-1)-(-890.3 kJ·mol-1)

=-74.8 kJ·mol－1

答案－74.8 kJ·mol－1

跟踪练习1盖斯定律指出：化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体反应进行的途径无关。物质A在一定条件下可发生一系列转化，由右图判断下列关系错误的是()

A．A→F：ΔH＝－ΔH6

B．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝1

C．C→F：|ΔH|＝|ΔH1＋ΔH2＋ΔH6 |

D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－(ΔH4＋ΔH5＋ΔH6)

答案 B

知识点2：盖斯定律的应用

例2已知下列热化学方程式：

(1)CH3COOH(l)＋2O2(g)＝2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝－870.3 kJ·mol－1

(2)C(s)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1

(3)H2(g)＋O2(g)＝H2O(l)ΔH3＝－285.8 kJ·mol－1

则反应：2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)＝CH3COOH(l)的反应热为()

A．－488.3 kJ·mol－1B．－244.15 kJ·mol－1

C．488.3 kJ·mol－1D．244.15 kJ·mol－1

解析依据反应：2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)＝CH3COOH(l)，可将(1)、(2)、(3)分别演变成如下情况：

①2CO2(g)＋2H2O(l)＝CH3COOH(l)＋2O2(g)ΔH a＝＋870.3 kJ·mol－1

②2C(s)＋2O2(g)＝2CO2(g) ΔH b＝－2×393.5 kJ·mol－1

③2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)ΔH c＝－2×285.8 kJ·mol－1

由于总反应等于①、②、③相加，故其反应热也等于ΔH a+ΔH b+ΔH c＝+870.3 kJ·mol－1+(－2×393.5 kJ·mol－1)＋(－2×285.8 kJ·mol－1)＝－488.3 kJ·mol－1。

答案 A

跟踪练习2下图构想的物质循环中太阳能最终转化为()

A．化学能B．热能C．生物能D．电能

答案 B

四、反应热的计算

1．由化学反应的本质(旧键断裂－新键生成)及化学反应能量变化的原因(反应物的总能量与生成物的总能量不等)可得：

(1)反应热＝断裂旧键所需的能量－生成新键释放的能量

(2)反应热＝生成物的总能量－反应物的总能量

2．根据盖斯定律计算：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，而与具体反应的途径无关。所以，可将热化学方程式进行适当的“加”、“减”等变形，ΔH 进行相应的变化后来计算反应热。

3．其他相关计算

根据比热容公式ΔH ＝Cm Δt 进行计算；由生成反应的焓变计算:反应热＝生成物生成焓之和－反应物生成焓之和。 典例导析

知识点1：有关反应热的计算

例1 已知：

①CH 4(g)＋2O 2(g)＝CO 2(g)＋2H 2O(l) ΔH 1＝－Q 1；

②2H 2(g)＋O 2(g)＝2H 2O(g) ΔH 2＝－Q 2；

③2H 2(g)＋O 2(g)＝2H 2O(l) ΔH 3＝－Q 3。

室温时取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(标准状况)，经完全燃烧后恢复至室温，放出的热量为( )

A ．0.4 mol×Q 1 ＋0.05 mol×Q 3

B ．0.4 mol×Q 1 ＋0.05 mol×Q 2

C ．0.4 mol×Q 1 ＋0.1 mol×Q 3

D ．0.4 mol×Q 1 ＋0.1 mol×Q 2

解析 n (气体)＝ ＝0.5 mol ， n (CH 4)＝0.5 mol × ＝0.4 mol ，

n (H 2)＝0.5 mol × ＝0.1 mol 。

燃烧后恢复至室温，H 2O 为液态，

所以放出的热量为：

Q ＝0.4 mol ×Q 1＋0.1 mol ×

＝0.4 mol ×Q 1 ＋0.05 mol ×Q 3。

答案 A

1.. 112L 224L mol